(57)【要約】    【課題】  時間差測定装置において、所定の時間差を以て生じる２つのパルス信号の当該時間差の測定に際し、この時間差測定に用いられる２つの基準信号間に差異が生じても、測定結果に誤差が生じるのを防止する。    【解決手段】  スタート信号Ｍ１とストップ信号Ｍ２との間の時間差を測定する時間差測定装置であって、π／２の位相差を有する２つの基準信号Ｓ１，Ｓ２を基準信号発生部４１により発生させ、振幅検出部４２が、スタート信号Ｍ１およびストップ信号Ｍ２の各発生タイミングにおける両基準信号Ｓ１，Ｓ２の対応振幅値Ａ11，Ａ12およびＡ21，Ａ22を検出し、位相差検出部４３が、各振幅の組（Ａ11，Ａ12）および（Ａ21，Ａ22）に基づいて、基準信号Ｓにおける位相θを算出するに際し、補正部４６が、基準信号Ｓ１，Ｓ２の誤差を補正する補正用データを用いて、算出される位相を補正する。【選択図】            図２
2006343294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未知の時間差を以て発生する２つのパルス信号の該発生時間差を測定する時間差測定装置であって、
周期が既知の基準信号を発生する基準信号発生手段と、
前記２つのパルス信号の各々の発生タイミングに対応して、実質的に、前記基準信号の略π／２[rad]の位相差に相当する時間間隔の２つのタイミングで該基準信号の振幅をそれぞれサンプリングするのと同一となるように、前記各パルス信号の発生タイミングごとに２つずつの振幅を求める振幅検出手段と、
前記各パルス信号の発生タイミングごとにそれぞれ求められた２つずつの振幅に基づいて、前記パルス信号の各発生タイミングごとの、前記基準信号の位相、およびこれら発生タイミング間での位相差を求める位相差検出手段と、
前記位相差検出手段によって検出された前記位相差について、前記基準信号の誤差または前記位相差略π／２[rad]の誤差を補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された後の位相差に基づいて、前記２つの測定用パルス信号の発生時間差を求める時間差算出手段と備えたことを特徴とする時間差測定装置。
【請求項２】
未知の時間差を以て発生する２つのパルス信号の該発生時間差を測定する時間差測定装置であって、
略π／２[rad]の位相差を有し、周期が既知の少なくとも２つの基準信号を発生する基準信号発生手段と、
前記パルス信号の発生タイミングにおける前記２つの基準信号の各振幅を求める振幅検出手段と、
前記振幅検出手段によって前記各基準信号ごとに各２つずつ検出された振幅に基づいて、前記パルス信号の各発生タイミングごとの、前記基準信号の位相、およびこれら発生タイミング間での位相差を求める位相差検出手段と、
前記位相差検出手段によって検出された前記位相差について、前記２つの基準信号間の誤差または少なくとも一方の基準信号の誤差に起因した誤差を補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された後の位相差に基づいて、前記２つの測定用パルス信号の発生時間差を求める時間差算出手段と備えたことを特徴とする時間差測定装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記誤差を補正するための補正用データを記憶した補正データ記憶部と、該補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて補正演算処理を行う補正演算手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の時間差測定装置。
【請求項４】
前記補正手段は、
前記発生時間差測定対象のパルス信号である測定用パルス信号が入力される実測定モードと、発生タイミング間の時間差が既知の補正用パルス信号が入力される校正モードとを切り替えるモード切替手段と、
前記校正モードにおいて前記補正用パルス信号が入力されたことにより前記位相差検出手段によって算出された、前記補正用パルス信号の各発生タイミング間における位相差と、前記既知の時間差との対応関係に応じて、前記誤差を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、
前記補正用データ生成手段によって生成された前記補正用データを記憶する補正データ記憶部と、
該補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて、前記実測定モードで得られた前記測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差に対応した前記位相差を補正演算処理する補正演算手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の時間差測定装置。
【請求項５】
前記補正手段は、
発生タイミング間の時間差が等間隔の補正用パルス信号を発生するサンプリングタイミング形成手段と、
前記発生時間差測定対象のパルス信号である測定用パルス信号が入力される実測定モードと前記補正用パルス信号が入力される校正モードとを切り替えるモード切替手段と、
前記校正モードにおいて前記補正用パルス信号が入力されたことにより前記位相差検出手段によって算出された、前記補正用パルス信号の各発生タイミング間における位相差と、前記等間隔の時間差との対応関係に応じて、前記誤差を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、
前記補正用データ生成手段によって生成された前記補正用データを記憶する補正データ記憶部と、
該補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて、前記実測定モードで得られた前記測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差に対応した前記位相差を補正演算処理する補正演算手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の時間差測定装置。
【請求項６】
前記サンプリングタイミング形成手段が発生する前記補正用パルス信号は、前記基準信号発生手段の発生する基準信号と、複数回に一度の割合で同期する等間隔のパルス信号であることを特徴とする請求項５に記載の時間差測定装置。
【請求項７】
前記サンプリングタイミング形成手段が発生する前記補正用パルス信号は、前記基準信号発生手段の発生する基準信号と非同期で、かつ等間隔のパルス信号であることを特徴とする請求項５に記載の時間差測定装置。
【請求項８】
前記補正用データは、前記振幅検出手段によって検出された前記補正用パルス信号による各基準信号の振幅の比に対応したものとして設定されることを特徴とする請求項２から７のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項９】
前記２つの基準信号は正弦波信号と余弦波信号とであることを特徴とする請求項２から８のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項１０】
前記補正用データは、前記振幅検出手段によって検出された前記補正用パルス信号による各基準信号の振幅の比の逆正接値に対応したものとして設定されることを特徴とする請求項９に記載の時間差測定装置。
【請求項１１】
前記２つの基準信号は正弦波信号と余弦波信号とであり、複数の前記補正用パルス信号が時系列的に順次入力された各タイミングにおける前記正弦波信号の振幅値を、時系列的にプロットしたとき、前記プロットされた振幅値のうち、所定の正弦波曲線上にプロットされない振幅値については、前記所定の正弦波曲線上にプロットされるように、かつ、前記複数の補正用パルス信号が時系列的に順次入力された各タイミングにおける前記余弦波信号の振幅値を、時系列的にプロットしたとき、前記プロットされた振幅値のうち、所定の余弦波曲線上にプロットされない振幅値については、前記所定の余弦波曲線上にプロットされるように、前記補正手段が前記振幅値のばらつきを補正することを特徴とする請求項２から１０のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項１２】
前記補正データ記憶部に記憶された補正用データは、離散したサンプリング点におけるデータであり、前記発生時間差を求めるに際して、対応するサンプリング点のデータが前記補正手段に記憶されていないときは、該補正手段は、該補正手段に記憶されているサンプリング点のデータに基づいて補間演算処理またはフィッティング処理により、対応するサンプリング点のデータを生成することを特徴とする請求項２から１１のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項１３】
前記補正データ記憶部に記憶された補正用データは、楕円状の離散したサンプリング点に対応して求められた楕円状の関数として記憶されていることを特徴とする請求項２から１１のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項１４】
前記２つの測定用パルス信号の概略発生時間差を検出する概略時間差検出手段をさらに備え、
前記時間差算出手段は、該時間差算出手段によって求められた精密時間差に加えて、前記概略時間差検出手段によって検出された前記概略発生時間差により、前記２つの測定用パルス信号の発生時間差を算出することを特徴とする請求項２から１３のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項１５】
前記振幅検出手段は、前記発生時間差測定対象のパルス信号である２つの測定用パルス信号のうち時系列的に先行する一方の測定用パルス信号の発生タイミングにおける前記一方の基準信号としての正弦波信号の振幅Ａ11および前記他方の基準信号としての余弦波信号の振幅Ａ12をそれぞれ検出し、前記位相差検出手段は、これら振幅Ａ11，Ａ12の比（Ａ11／Ａ12）を算出し、この振幅比（Ａ11／Ａ12）に基づいて位相θstartをtan-1｛（Ａ11／Ａ12）｝により算出し、前記補正手段は、前記位相θstartを位相θstart′に補正し、
前記振幅検出手段は、前記２つのパルス信号のうち時系列的に後続する他方の測定用パルス信号の発生タイミングにおける前記正弦波信号の振幅Ａ21および前記余弦波信号の振幅Ａ22をそれぞれ検出し、前記位相差検出手段は、これら振幅Ａ21，Ａ22の比（Ａ21／Ａ22）を算出し、この振幅比（Ａ21／Ａ22）に基づいて位相θstopをtan-1｛（Ａ21／Ａ22）｝により算出し、前記補正手段は、前記位相θstopを位相θstop′に補正し、前記時間差算出手段は、前記２つの測定用パルス信号の発生タイミングの位相差Δθを（θstop′−θstart′）により算出することを特徴とする請求項２から１４のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項１６】
前記補正用データは、前記基準信号の１周期のうち少なくとも６点のサンプリングによって得られたものであることを特徴とする請求項１２から１５のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項１７】
未知の時間差を以て発生する２つのパルス信号の該発生時間差を測定する時間差測定装置であって、
周期が既知の単一の基準信号を発生する基準信号発生手段と、
前記２つのパルス信号のそれぞれを、前記基準信号の略π／２[rad]の位相差に相当する時間だけ遅延させるパルス遅延手段と、
前記各パルス信号の発生タイミングおよび前記パルス遅延手段によって遅延された遅延タイミングにおける前記基準信号の各振幅を求める振幅検出手段と、
前記振幅検出手段によって前記各パルス信号ごとに各２つずつ検出された振幅に基づいて、前記各パルス信号ごとの、前記基準信号の位相、およびこれらパルス信号の発生タイミング間での位相差を求める位相差検出手段と、
前記位相差検出手段によって検出された前記位相差について、前記基準信号の誤差または前記位相差略π／２[rad]の誤差を補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された後の位相差に基づいて、前記２つの測定用パルス信号の発生時間差を求める時間差算出手段と備えたことを特徴とする時間差測定装置。
【請求項１８】
前記補正手段は、前記誤差を補正するための補正用データを記憶した補正データ記憶部と、該補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて補正演算処理を行う補正演算手段とを備えたことを特徴とする請求項１７に記載の時間差測定装置。
【請求項１９】
前記補正手段は、
前記発生時間差測定対象のパルス信号である測定用パルス信号が入力される実測定モードと、発生タイミング間の時間差が既知の補正用パルス信号が入力される校正モードとを切り替えるモード切替手段と、
前記校正モードにおいて前記補正用パルス信号が入力されたことにより前記位相差検出手段によって算出された、前記補正用パルス信号の各発生タイミング間における位相差と、前記既知の時間差との対応関係に応じて、前記誤差を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、
前記補正用データ生成手段によって生成された前記補正用データを記憶する補正データ記憶部と、
該補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて、前記実測定モードで得られた前記測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差に対応した前記位相差を補正演算処理する補正演算手段とを備えたことを特徴とする請求項１７に記載の時間差測定装置。
【請求項２０】
前記補正手段は、
発生タイミング間の時間差が等間隔の補正用パルス信号を発生するサンプリングタイミング形成手段と、
前記発生時間差測定対象のパルス信号である測定用パルス信号が入力される実測定モードと前記補正用パルス信号が入力される校正モードとを切り替えるモード切替手段と、
前記校正モードにおいて前記補正用パルス信号が入力されたことにより前記位相差検出手段によって算出された、前記補正用パルス信号の各発生タイミング間における位相差と、前記等間隔の時間差との対応関係に応じて、前記誤差を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、
前記補正用データ生成手段によって生成された前記補正用データを記憶する補正データ記憶部と、
該補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて、前記実測定モードで得られた前記測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差に対応した前記位相差を補正演算処理する補正演算手段とを備えたことを特徴とする請求項１７に記載の時間差測定装置。
【請求項２１】
前記サンプリングタイミング形成手段が発生する前記補正用パルス信号は、前記基準信号発生手段の発生する基準信号と、複数回に一度の割合で同期する等間隔のパルス信号であることを特徴とする請求項２０に記載の時間差測定装置。
【請求項２２】
前記サンプリングタイミング形成手段が発生する前記補正用パルス信号は、前記基準信号発生手段の発生する基準信号と非同期で、かつ等間隔のパルス信号であることを特徴とする請求項２０に記載の時間差測定装置。
【請求項２３】
前記補正用データは、前記振幅検出手段によって検出された前記補正用パルス信号による各基準信号の振幅の比に対応したものとして設定されることを特徴とする請求項１７から２２のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項２４】
前記基準信号は正弦波信号または余弦波信号であることを特徴とする請求項１７から２３のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項２５】
前記補正用データは、前記振幅検出手段によって検出された前記補正用パルス信号の前記発生タイミングと前記遅延タイミングとにおける前記基準信号の振幅の比の逆正接値に対応したものとして設定されることを特徴とする請求項２４に記載の時間差測定装置。
【請求項２６】
前記基準信号は正弦波信号または余弦波信号であり、複数の前記補正用パルス信号が時系列的に順次入力された各発生タイミングにおける前記基準信号の振幅値を、時系列的にプロットしたとき、前記プロットされた振幅値のうち、所定の正弦波曲線上または余弦波曲線上にプロットされない振幅値については、前記所定の正弦波曲線上または余弦波曲線上にプロットされるように、かつ、前記複数の補正用パルス信号が時系列的に順次入力された各遅延タイミングにおける前記基準信号の振幅値を、時系列的にプロットしたとき、前記プロットされた振幅値のうち、所定の余弦波曲線上または正弦波曲線上にプロットされない振幅値については、前記所定の余弦波曲線上または正弦波曲線上にプロットされるように、前記補正手段が前記振幅値のばらつきを補正することを特徴とする請求項１７から２５のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項２７】
前記補正データ記憶部に記憶された補正用データは、離散したサンプリング点におけるデータであり、前記発生時間差を求めるに際して、対応するサンプリング点のデータが前記補正手段に記憶されていないときは、該補正手段は、該補正手段に記憶されているサンプリング点のデータに基づいて補間演算処理またはフィッティング処理により、対応するサンプリング点のデータを生成することを特徴とする請求項１７から２６のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項２８】
前記補正データ記憶部に記憶された補正用データは、楕円状の離散したサンプリング点に対応して求められた楕円状の関数として記憶されていることを特徴とする請求項１７から２６のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項２９】
前記２つの測定用パルス信号の概略発生時間差を検出する概略時間差検出手段をさらに備え、
前記時間差算出手段は、該時間差算出手段によって求められた精密時間差に加えて、前記概略時間差検出手段によって検出された前記概略発生時間差により、前記２つの測定用パルス信号の発生時間差を算出することを特徴とする請求項１７から２８のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項３０】
前記振幅検出手段は、前記発生時間差測定対象のパルス信号である２つの測定用パルス信号のうち時系列的に先行する一方の測定用パルス信号の前記発生タイミングにおける前記基準信号としての正弦波信号の振幅Ａ11および前記遅延タイミングにおける該基準信号の振幅Ａ12をそれぞれ検出し、前記位相差検出手段は、これら振幅Ａ11，Ａ12の比（Ａ11／Ａ12）を算出し、この振幅比（Ａ11／Ａ12）に基づいて位相θstartをtan-1｛（Ａ11／Ａ12）｝により算出し、前記補正手段は、前記位相θstartを位相θstart′に補正し、
前記振幅検出手段は、前記２つのパルス信号のうち時系列的に後続する他方の測定用パルス信号の前記発生タイミングにおける前記基準信号の振幅Ａ21および前記遅延タイミングにおける該基準信号の振幅Ａ22をそれぞれ検出し、前記位相差検出手段は、これら振幅Ａ21，Ａ22の比（Ａ21／Ａ22）を算出し、この振幅比（Ａ21／Ａ22）に基づいて位相θstopをtan-1｛（Ａ21／Ａ22）｝により算出し、前記補正手段は、前記位相θstopを位相θstop′に補正し、前記時間差算出手段は、前記２つの測定用パルス信号の発生タイミングの位相差Δθを（θstop′−θstart′）により算出することを特徴とする請求項１７から２９のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項３１】
前記補正用データは、前記基準信号の１周期のうち少なくとも６点のサンプリングによって得られたものであることを特徴とする請求項２７から３０のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置。
【請求項３２】
距離測定対象に対して測定パルス波を出射する測定パルス波出射手段と、前記測定パルス波が前記距離測定対象で反射して得られた反射パルス波を検出する反射パルス波検出手段と、前記測定パルス波が前記測定パルス波出射手段から出射されたタイミングで第１のパルス信号を取得し、前記反射パルス波が前記反射パルス波検出手段により検出されたタイミングで第２のパルス信号を取得し、前記第１のパルス信号を取得したタイミングから前記第２のパルス信号を取得したタイミングまでの時間差を測定する時間差測定装置と、前記時間差測定装置により求められた時間差に基づいて、前記距離測定対象までの距離を求める距離演算手段とを備えた距離測定装置において、
前記時間差測定装置は、請求項１から３１のうちいずれか１項に記載の時間差測定装置であることを特徴とする距離測定装置。
【請求項３３】
略π／２[rad]の位相差を有し、周期が既知の少なくとも２つの基準信号を発生し、
距離測定対象に対して測定パルス波を出射し、
前記測定パルス波の出射を検出したタイミングにおける前記２つの基準信号の各振幅を求め、
前記測定パルス波が前記距離測定対象で反射して得られた反射パルス波を検出したタイミングにおける前記２つの基準信号の各振幅を求め、
前記各基準信号ごとに各２つずつ検出された振幅に基づいて、前記パルス波の各検出タイミングごとの、前記基準信号の位相、およびこれら検出タイミング間での位相差を求め、
前記検出された前記位相差について、前記２つの基準信号間の誤差または少なくとも一方の基準信号の誤差に起因した誤差を補正し、
前記補正された後の位相差に基づいて、前記測定パルス波の検出タイミングから前記反射パルス波の検出タイミングまでの時間差を求め、
前記時間差に基づいて、前記距離測定対象までの距離を求めることを特徴とする距離測定方法。
【請求項３４】
周期が既知の単一の基準信号を発生し、
距離測定対象に対して測定パルス波を出射し、
前記測定パルス波の出射を検出し、
前記測定パルス波が前記距離測定対象で反射して得られた反射パルス波を検出し、
前記測定パルスの前記出射の際の検出タイミングと、該測定パルスの検出タイミングから前記基準信号の略π／２[rad]の位相差に相当する時間だけ遅延させたタイミングである遅延タイミングとにおいて、前記基準信号の振幅をそれぞれ求め、
前記反射パルス波の検出タイミングと、該反射パルス波の検出タイミングから前記基準信号の略π／２[rad]の位相差に相当する時間だけ遅延させたタイミングである遅延タイミングとにおいて、前記基準信号の振幅をそれぞれ求め、
前記測定パルス波について検出された２つの振幅と、前記反射パルス波について検出された２つの振幅とに基づいて、前記パルス波の各検出タイミングごとの、前記基準信号の位相、およびこれら検出タイミング間での位相差を求め、
前記求められた位相差について、前記基準信号の誤差または前記位相差略π／２[rad]の誤差を補正し、
前記補正された後の位相差に基づいて、前記測定パルス波の検出タイミングから前記反射パルス波の検出タイミングまでの時間差を求め、
前記時間差に基づいて、前記距離測定対象までの距離を求めることを特徴とする距離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時間差測定装置および距離測定装置並びに距離測定方法に関し、詳細には、非常に短い時間間隔のパルス信号間の時間差測定の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の測量機器に代表される距離測定装置は、例えばレーザ光やマイクロ波等の測定波を距離測定対象に対して照射し、その距離測定対象からの反射波（以下、測定波と総称する。）を検出し、この測定波の出射時と検出時との時間差に基づいて、測定波の往復進行距離を求め、これにより、距離測定対象までの距離（片道の距離）を算出している。
【０００３】
ここで、時間差（時間間隔）の測定は、例えば、測定波の出射から検出までの時間差に比べて極めて短い既知の周期を有する高周波クロック信号を発生し、測定波の出射時から検出時までの間に発生した当該高周波クロック信号のクロック数を計数し、この計数値に周期を乗ずることによって行われていた。しかし、このような測定においては、測定精度を向上させるためにはクロック信号の周波数を高める必要があるのに対して、クロック信号の発生周波数を高めるには限界があった。
【０００４】
そこで、複数の同一周波数の高周波クロック信号を、互いに所定の位相だけずらして発生させ、各クロック信号のクロック数を計数することにより、クロック信号の周波数を擬似的に高周波数化する方法が考案されている。しかし、この方法では、精度の信頼性を高める上で、その発生させたクロック信号の数に対応させた測定の繰返しが必要であるため、測定時間の長時間化を招き、実用面で問題があった。
【０００５】
この問題を解決すべく、本出願人は、測定波の出射時に同期したスタート信号と検出時に同期したストップ信号とをそれぞれ所定の時間間隔で繰返し複数回発生させ、この繰返しの周期よりも短い周期で発生させている正弦波等基準信号を、繰返しのスタート信号でサンプリングするとともに、繰返しのストップ信号でサンプリングして、スタート信号によるサンプリングで得られた第１のサンプリング波とストップ信号によるサンプリングで得られた第２のサンプリング波との位相差を求め、この位相差に基づいて、スタート信号とストップ信号との間の位相差を求め、得られた位相差を時間差に換算する技術を提案している（特許文献１）。
【０００６】
しかし、上述した提案技術は、スタート信号とストップ信号とを複数回発生させて、複数回の検出を行わなければならず、測定のさらなる迅速化の観点からは不利である。
【０００７】
さらに、この提案技術は、複数のスタート信号および複数のストップ信号がそれぞれサンプリング信号として作用するため、スタート信号間の発生間隔およびストップ信号間の発生間隔も正確に一定であることが要求され、その発生間隔を一定に保つ制御も必要となる。
【０００８】
そこで、本出願人はこれらの問題を解決する技術を提案している。すなわち、例えば正弦波信号と余弦波信号とのように、互いにπ／２[rad]の位相差を有し、周期が既知の２つの基準信号を発生させた状態で、スタート信号およびストップ信号の発生を待機し、スタート信号およびストップ信号の各発生タイミングで、両基準信号をサンプリングして各基準信号の振幅をそれぞれ検出し、スタート信号による両基準信号の振幅に基づいて、スタート信号検出時の位相を求め、ストップ信号による両基準信号の振幅に基づいて、ストップ信号検出時の位相を求め、スタート信号検出時の位相とストップ信号検出時の位相との差（位相差）およびこれら基準信号の既知の周期に基づいて、スタート信号とストップ信号との発生時間差を求める時間差測定装置である（特許文献２）。
【０００９】
この時間差測定装置によれば、スタート信号とストップ信号との組を１回だけ検出するだけで、スタート信号とストップ信号との発生時間差を正確に時間差を求めることができる。
【００１０】
すなわち、例えば図７に示すように、２つの基準信号として正弦波信号と余弦波信号（正弦波信号が位相π／２[rad]だけ遅延した信号）とを発生させ、スタート信号とストップ信号とのタイミングで両基準信号をサンプリングし、各タイミングにおける各基準信号の振幅Ａ11（スタート信号の発生タイミングによる正弦波信号の振幅），Ａ12（スタート信号の発生タイミングによる余弦波信号の振幅），Ａ21（ストップ信号の発生タイミングによる正弦波信号の振幅），Ａ22（ストップ信号の発生タイミングによる余弦波信号の振幅）を求め、スタート信号の発生タイミングに対応した余弦波信号の振幅Ａ12と正弦波信号の振幅Ａ11とをｘｙ平面に描くと、図８（ａ）に示すように交点Ｐstartが得られ、これら振幅の比（Ａ11／Ａ12）の逆正接値arctan（Ａ11／Ａ12）（＝tan-1（Ａ11／Ａ12））は、正弦波信号（または余弦波信号）の位相ゼロのタイミングからの位相のずれ量θstart（＝tan-1（Ａ11／Ａ12））を表す。
【００１１】
同様に、ストップ信号の発生タイミングに対応した余弦波信号の振幅Ａ22と正弦波信号の振幅Ａ21とをｘｙ平面に描くと、図８（ｂ）に示すように交点Ｐstopが得られ、これら振幅の比（Ａ21／Ａ22）の逆正接値arctan（Ａ21／Ａ22）は、正弦波信号（または余弦波信号）の位相ゼロのタイミングからの位相のずれ量θstop（＝tan-1（Ａ21／Ａ22））を表す。
【００１２】
したがって、スタート信号の発生タイミングとストップ信号の発生タイミングとの間の、基準信号における位相差Δθは、
Δθ＝θstop−θstart
によって求められ、スタート信号の発生タイミングとストップ信号の発生タイミングとの時間差Δｔは、基準信号の周期をＴｓ[秒]として、
Δｔ＝（Δθ／２π）Ｔｓ[秒]
によって求めることができる。
【００１３】
また、本出願人は、上述した互いにπ／２[rad]の位相差を有する２つの基準信号に代えて、単一の基準信号のみを発生させ、パルス信号によってこの基準信号をサンプリングするに際して、パルス信号の発生タイミングと、この発生タイミングから、基準信号の位相差π／２[rad]だけ遅延させた遅延タイミングとの２つのタイミングでサンプリングする技術も提案している（特許文献３）。
【００１４】
すなわち、特許文献２により提案された技術は、予めπ／２[rad]の位相差が設定された２つの基準信号を、１つのタイミングで同時にサンプリングするものであるのに対して、特許文献３により提案された技術は、１つの基準信号を、π／２[rad]の位相差に相当する時間だけずれた２つのタイミングでサンプリングするものであり、特許文献２の技術と特許文献３の技術とは、実質的に、基準信号の略π／２[rad]の位相差に相当する２つの位相差タイミングで該基準信号の振幅をそれぞれサンプリングするのと同一である。
【特許文献１】特許第２９１６７８０号公報
【特許文献２】特願２００４−２９１４９５（未公開）
【特許文献３】特願２００５−１６９５００（未公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、上述した特許文献２による提案技術は、２つの基準信号は、π／２[rad]の位相差を有する以外、全く同一の振幅、周期を有するものである、との前提の下に成立する技術であって、振幅に僅かな差異を生じたり、位相差がπ／２[rad]から僅かにずれただけで、結果に大きな誤差を生じる。
【００１６】
すなわち、２つの基準信号の周期、振幅が完全に一致し、位相差が厳密にπ／２[rad]であれば、前述したスタート信号の発生タイミングに対応して検出された余弦波信号の振幅Ａ12と正弦波信号の振幅Ａ11とのｘｙ平面上における交点Ｐstartは、図８（ａ）の破線で示したように、常に、半径Ａ０（基準信号（正弦波信号および余弦波信号）の設計上の最大振幅）の円周上に存在することになる。
【００１７】
ストップ信号の発生タイミングに対応して検出された余弦波信号の振幅Ａ22と正弦波信号の振幅Ａ21とのｘｙ平面上における交点Ｐstopも同様に、図８（ｂ）の破線で示したように、常に、半径Ａ０の円周上に存在する。
【００１８】
そして、各発生タイミングに対応した位相θstart，θstopを求める演算は、このように各交点ＰstartやＰstopが、基準信号の最大振幅Ａ０を半径とする円周上に存在することを前提としている。
【００１９】
しかし、例えば、基準信号を生成する共振回路やフィルタなどの回路特性は、各基準信号生成用としてそれぞれ備えられるが、これら２つの回路特性が完全に同一となるように製造することは、コストとの均衡で事実上困難である。
【００２０】
また、例え、回路特性を完全に同一に揃えることができたとしても、基板上における設置位置の僅かな差異によって、雰囲気温度等使用環境に差異が生じ、基準信号の出力波形に差異を生じることもある。
【００２１】
さらには、経時的な変化の度合いにも差異が生じ得る。
【００２２】
このように、測定用のパルス信号間の発生時間間隔（時間差）の測定に用いられる両基準信号が完全に一致している（最大振幅が一致し、位相差がπ／２[rad]ずれている。）との前提が覆ると、スタート信号の発生タイミングに対応して検出された余弦波信号の振幅Ａ12と正弦波信号の振幅Ａ11とのｘｙ平面上における交点Ｐstartは、例えば図９の破線で示すように、楕円状の曲線上に並ぶ軌跡を描く。
【００２３】
ストップ信号の発生タイミングに対応して検出された余弦波信号の振幅Ａ22と正弦波信号の振幅Ａ21とのｘｙ平面上における交点Ｐstopについても、交点Ｐstartと同様に、楕円状の曲線上に並ぶ軌跡を描く。
【００２４】
ここで、図９に示す軌跡の図において、スタート信号の発生タイミングにおける基準信号である正弦波信号の振幅Ａ11が本来は二点鎖線の直線で示す値（二点鎖線の円周（半径＝Ａ０）上の点）で検出されるべきところ、正弦波信号の最大振幅自体に誤差が生じていたために実際には実線の直線で示す値で検出され、一方、余弦波信号については最大振幅にも位相差にも誤差が生じておらず、図９において実線の直線で示す値で検出されたとすると、両者の交点Ｐstartは当然異なる位置となり、図示の例では、実際の検出値に基づく交点Ｐstartは本来の交点Ｐstartよりも、ｙ軸方向の値が小さい方向にずれた位置に現れる。
【００２５】
そして、この交点Ｐstart（実際）に基づいて、位相θstartを求める時は、交点Ｐstart（実際）が円周状に存在するものとして演算を行うため、図９においてＰstartを通過する、一点鎖線で示した円周（半径＜Ａ０）を想定して、この一点鎖線の円周についての位相θstart（実際）が求められるが、本来求められるべき位相はθstart（本来）となるべきである。
【００２６】
したがって、本来もとめられるべき位相θstart（本来）と、検出値に基づいて実際に求められる位相θstart（実際）との間には差異が生じ、位相θstopにも同様の差異が生じるため、両者の差分である位相差Δθに誤差が生じて、最終的に求められる時間差Δｔが誤った値となる。
【００２７】
上述の誤差が発生する例は、２つの基準信号間の位相差がπ／２[rad]からずれた場合のものであるが、基準信号の最大振幅が等しくない場合も、上述の例と同様に、時間差Δｔの測定結果に誤差が生じる。
【００２８】
また、上述した測定誤差の問題は、位相差がπ／２[rad]である２つの基準信号を用いた特許文献２による提案技術の場合だけでなく、基準信号は１つであるが位相差π／２[rad]に相当する時間差でサンプリングする特許文献３による提案技術の場合においても、同様に生じるものである。
【００２９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、所定の時間差を以て生じる２つのパルス信号の当該時間差を、これら２つのパルス信号を繰返し発生させることなく１回の測定により精度よく測定することができ、しかも、この時間差の測定に用いられる単一の基準信号に誤差が生じても、またはサンプリングタイミング差若しくは２つ以上の基準信号間に差異が生じても、測定結果に誤差が生じるのを防止することができる時間差測定装置並びにこの時間差測定装置を用いた距離測定装置および距離測定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】
【００３０】
本発明に係る時間差測定装置は、時間差を以て発生する２つのパルス信号の該発生時間差を測定する装置であり、略π／２[rad]の位相差を有する２つの基準信号を各パルス信号で同時にサンプリングすることにより、または、単一の基準信号を各パルス信号の発生タイミングとこの発生タイミングとは略π／２[rad]の位相差（略π／２[rad]の奇数倍（（π／２）[rad]×（２ｎ−１）；ｎ＝１，２，…）の位相差を含む。以下、同じ。）に相当する時間だけ遅延した遅延タイミングとにおいてそれぞれサンプリングすることにより、サンプリングして得られた各タイミングにおける基準信号の振幅に基づいて上記発生時間差を求めるに際して、２つの基準信号の同一タイミングにおける２つの振幅値の対応関係、または単一の基準信号の対応する２つのタイミング（発生タイミングと遅延タイミングとからなる２つのタイミング）における２つの振幅値の対応関係に基づいて、基準信号間の誤差および／または基準信号自体の誤差を補正し、この補正後の値を用いて上記発生時間差を求めることにより、時間差の測定精度を向上させるものである。
【００３１】
すなわち、本発明の請求項１に係る時間差測定装置は、未知の時間差を以て発生する２つのパルス信号の該発生時間差を測定する時間差測定装置であって、周期が既知の基準信号を発生する基準信号発生手段と、前記２つのパルス信号の各々の発生タイミングに対応して、実質的に、前記基準信号の略π／２[rad]の位相差に相当する時間間隔の２つのタイミングで該基準信号の振幅をそれぞれサンプリングするのと同一となるように、前記各パルス信号の発生タイミングごとに２つずつの振幅を求める振幅検出手段と、前記各パルス信号の発生タイミングごとにそれぞれ求められた２つずつの振幅に基づいて、前記パルス信号の各発生タイミングごとの、前記基準信号の位相、およびこれら発生タイミング間での位相差を求める位相差検出手段と、前記位相差検出手段によって検出された前記位相差について、前記基準信号の誤差または前記位相差略π／２[rad]の誤差を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された後の位相差に基づいて、前記２つの測定用パルス信号の発生時間差を求める時間差算出手段と備えたことを特徴とする。
【００３２】
ここで、実質的に、基準信号の略π／２[rad]の位相差に相当する時間間隔の２つのタイミングで該基準信号の振幅をそれぞれサンプリングするのと同一となるように、各パルス信号の発生タイミングごとに２つずつの振幅を求める、とは、
（１）基準信号が１つである場合に、基準信号の略π／２[rad]の位相差に相当する時間間隔の２つのタイミングで該基準信号の振幅をそれぞれサンプリングする、
（２）基準信号が２つである場合であって、両基準信号間の位相差が略π／２[rad]であるときは、両基準信号を同時にサンプリングする、
という二通りの方式を適用することができることを意味している。
【００３３】
なお、上記（１），（２）の記述内容はいずれも、１つのパルス信号ごとに２つの振幅値を得ることを示しており、測定対象となる時間差を規定する２つのパルス信号によって、４つの振幅値が得られる。
【００３４】
また、誤差を補正する補正手段は、補正用のデータ（補正係数や補正関数、参照テーブル）等を、２つのパルス信号の発生時間差を測定する直前等において生成して記憶するものであってもよいし、時間差測定装置の個体差に応じた固定的な補正用のデータとして記憶されていてもよい。
【００３５】
このように構成された本発明の請求項１に係る時間差測定装置によれば、
（１）基準信号が１つである場合に、基準信号の略π／２[rad]の位相差に相当する時間間隔の２つのタイミングで該基準信号の振幅をそれぞれサンプリングし、
（２）基準信号が２つである場合であって、両基準信号間の位相差が略π／２[rad]であるときは、両基準信号を同時にサンプリングし、
これにより、未知の時間差を以て生じる２つのパルス信号の各発生タイミングごとに２つずつの基準信号の振幅が検出される。
【００３６】
そして、位相検出手段が、この振幅検出手段によって検出された基準信号の各振幅に基づいて、各発生タイミングごとの基準信号における位相を求めるとともに、これら求められたパルス信号の両発生タイミング間での位相差Δθを求め、両発生タイミング間での位相差Δθは、基準信号の周期Ｔｓを用いて時間差Δｔに変換することができ、時間差算出手段が、この演算を行うことで、発生時間差Δｔが未知の２つのパルス信号の当該発生時間差を求める。
【００３７】
ここで、基準信号の誤差または位相差略π／２[rad]のタイミングについての誤差に起因してた、両パルス信号の発生タイミング間に対応した位相差に含まれた誤差を、補正手段が補正し、時間差算出手段は、この補正手段によって補正された後の位相差に基づいて発生時間差Δｔを求める。
【００３８】
したがって、基準信号が振幅や位相差の誤差を有する場合にも、測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差を高精度に測定することができる。
【００３９】
本発明の請求項２に係る時間差測定装置は、２つのパルス信号の発生時間差を測定すべく、略π／２[rad]の位相差を有し、かつ周期が既知である２つの基準信号を発生させて、各パルス信号によりこれら基準信号をサンプリングし（振幅を検出し）、各サンプリング時ごとの２つの基準信号の振幅に基づいて、基準信号における各サンプリング時の位相を求め、両サンプリング時の間の位相差に基づいて、発生時間差を求めるに際し、基準信号の誤差に起因する位相差の誤差を補正することにより、パルス信号の発生時間差を精度よく測定するものである。
【００４０】
すなわち、本発明の請求項２に係る時間差測定装置は、未知の時間差を以て発生する２つのパルス信号の該発生時間差を測定する時間差測定装置であって、略π／２[rad]の位相差を有し、周期が既知の少なくとも２つの基準信号を発生する基準信号発生手段と、前記パルス信号の発生タイミングにおける前記２つの基準信号の各振幅を求める振幅検出手段と、前記振幅検出手段によって前記各基準信号ごとに各２つずつ検出された振幅に基づいて、前記パルス信号の各発生タイミングごとの、前記基準信号の位相、およびこれら発生タイミング間での位相差を求める位相差検出手段と、前記位相差検出手段によって検出された前記位相差について、前記２つの基準信号間の誤差または少なくとも一方の基準信号の誤差に起因した誤差を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された後の位相差に基づいて、前記２つの測定用パルス信号の発生時間差を求める時間差算出手段と備えたことを特徴とする。
【００４１】
ここで、誤差を補正する補正手段は、補正用のデータ（補正係数や補正関数、参照テーブル）等を、２つのパルス信号の発生時間差を測定する直前等において生成して記憶するものであってもよいし、時間差測定装置の個体差に応じた固定的な補正用のデータとして記憶されていてもよい。
【００４２】
このように構成された本発明の請求項２に係る時間差測定装置によれば、基準信号発生手段が発生した、π／２[rad]の位相差を有する２つの基準信号に対して、振幅検出手段が、未知の時間差を以て生じる２つのパルス信号の各発生タイミングでサンプリングし、各サンプリングごと（各パルス信号ごと）に各基準信号の振幅を検出する。
【００４３】
そして、位相検出手段が、この振幅検出手段によって検出された各基準信号の振幅に基づいて、各サンプリングに各基準信号の位相を求めるとともに、これら求められたパルス信号の両発生タイミング間での位相差Δθを求め、両発生タイミング間での位相差Δθは、基準信号の周期Ｔｓを用いて時間差Δｔに変換することができ、時間差算出手段が、この演算を行うことで、発生時間差Δｔが未知の２つのパルス信号の当該発生時間差を求める。
【００４４】
ここで、補正手段が、位相差検出手段によって検出された位相差について、２つの基準信号間の誤差または少なくとも一方の基準信号の誤差に起因して当該位相差に含まれた誤差を補正し、時間差算出手段は、この補正手段によって補正された後の位相差に基づいて発生時間差Δｔを求める。
【００４５】
したがって、基準信号が振幅や位相差の誤差を有する場合にも、測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差を高精度に測定することができる。
【００４６】
本発明の請求項３に係る時間差測定装置は、補正手段が、補正用データ（参照テーブル（ルックアップテーブル）や補正係数、補正関数等）を記憶した補正データ記憶部と記憶部に記憶された補正用データを用いて補正演算処理を行う補正演算手段とを備えたものである。
【００４７】
すなわち、本発明の請求項３に係る時間差測定装置は、請求項２に係る時間差測定装置において、補正手段は、誤差を補正するための補正用データを記憶した補正データ記憶部と、該補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて補正演算処理を行う補正演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００４８】
ここで、補正用データは、例えば、発生タイミング間の時間差が既知の２つの補正用パルス信号を、この時間差測定装置に入力したときに得られた時間差と、当該既知の時間差との対応関係や、あるいは、得られた位相差と当該既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応関係や、あるいは、得られた各発生タイミングに対応した２つの位相と当該既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応関係などの、実測定結果（途中の検出結果や演算結果も含む）と既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応を示す関係式（乗じられる補正係数等）、関数、ルックアップテーブル（参照テーブル）等の形式で表した情報であれば、いかなる形式のものであってもよい。
【００４９】
また、補正用データは、補正データ記憶部に記憶された後に、書換え不可能であってもよいし、書換え可能であってもよい。書換え不可能であるときは、時間差測定装置の個体差に起因して測定結果に与える影響を解消することができる。
【００５０】
一方、書換え可能であるときは、時間差測定装置の個体差に起因した影響だけでなく、時間差測定装置の経年変化等使用環境などに起因した影響についても解消することができる。
【００５１】
このように構成された本発明の請求項３に係る時間差測定装置によれば、補正演算手段が、補正データ記憶部に予め記憶された補正用データを用いて、２つの基準信号間の誤差または少なくとも一方の基準信号の誤差に起因した測定結果における誤差を補正演算処理することにより、基準信号が振幅や位相差の誤差を有する場合にも、測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差を高精度に測定することができる。
【００５２】
しかも、補正手段を、補正データ記憶部と補正演算手段という簡単な構成で実現することができる。
【００５３】
すなわち、この時間差測定装置は、実際に測定を行う実測定モードのみを有する構成であり、補正データ記憶部に記憶された補正用データを生成する（校正モード）ための構成は含まないため、そのような校正モードを含む時間差測定装置よりも簡単な構成とすることができる。
【００５４】
本発明の請求項４に係る時間差測定装置は、実測定モードの他に校正モードを有するものである。
【００５５】
すなわち、本発明の請求項４に係る時間差測定装置は、請求項２に係る時間差測定装置において、前記補正手段は、前記発生時間差測定対象のパルス信号である測定用パルス信号が入力される実測定モードと、発生タイミング間の時間差が既知の補正用パルス信号が入力される校正モードとを切り替えるモード切替手段と、前記校正モードにおいて前記補正用パルス信号が入力されたことにより前記位相差検出手段によって算出された、前記補正用パルス信号の各発生タイミング間における位相差と、前記既知の時間差との対応関係に応じて、前記誤差を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、前記補正用データ生成手段によって生成された前記補正用データを記憶する補正データ記憶部と、該補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて、前記実測定モードで得られた前記測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差に対応した前記位相差を補正演算処理する補正演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００５６】
ここで、補正用データは、請求項３に係る時間差測定装置のものと同様に、例えば、発生タイミング間の時間差が既知の２つの補正用パルス信号を、この時間差測定装置に入力したときに得られた時間差と、当該既知の時間差との対応関係や、あるいは、得られた位相差と当該既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応関係や、あるいは、得られた各発生タイミングに対応した２つの位相と当該既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応関係などの、実測定結果（途中の検出結果や演算結果も含む）と既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応を示す関係式（乗じられる補正係数等）、関数、ルックアップテーブル（参照テーブル）等の形式で表した情報であれば、いかなる形式のものであってもよい。
【００５７】
なお、校正用の時間差が既知のパルス信号を発生させるもの（例えば、サンプリングタイミング形成手段）は、時間差測定装置の外部の装置に備えられているものであり、本発明の時間差測定装置には備えられていない。
【００５８】
このように構成された本発明の請求項４に係る時間差測定装置によれば、実際に測定を行う実測定モードの他に、補正データ記憶部に記憶させる補正用データを生成するための校正モードも備えており、校正モードと実測定モードとはモード切替手段によって択一的に選択される。
【００５９】
まず、校正モードでは、発生タイミング間の時間差が既知の補正用パルス信号が入力され、この補正用パルス信号の入力により位相差検出手段によって、補正用パルス信号の各発生タイミング間における位相差が算出され、補正用データ生成手段が、この算出された位相差と既知の時間差との対応関係に応じて、誤差を補正するための補正用データを生成する。
【００６０】
そして、補正用データ生成手段によって生成された補正用データは補正データ記憶部に記憶され、モード切替手段によって実測定モードに切り替えられた後、補正演算手段が、補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて、実測定モードで得られた測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差に対応した位相差を補正演算処理する。
【００６１】
このように、実際の時間差の測定を行う前段階において、校正モードに切り替えて、補正データ記憶部に記憶された補正用データを最新の補正用データに更新することができるため、時間差測定装置の個体差に起因して測定結果に与える影響を解消することができるとともに、時間差測定装置の経年変化等使用環境などに起因した影響についても解消することができる。
【００６２】
なお、校正用の時間差が既知のパルス信号を発生させるもの（例えば、サンプリングタイミング形成手段）は、本発明の時間差測定装置には備えられていないため、そのような校正用のパルス信号を発生する構成まで備えた時間差測定装置に比べて、構成を簡略化することができる。
【００６３】
本発明の請求項５に係る時間差測定装置は、実測定モードの他に校正モードを有し、さらに、校正用の等間隔の時間差パルスを発生させるもの（サンプリングタイミング形成手段）を備えたものである。
【００６４】
すなわち、本発明の請求項５に係る時間差測定装置は、請求項２に係る時間差測定装置において、前記補正手段は、発生タイミング間の時間差が等間隔の補正用パルス信号を発生するサンプリングタイミング形成手段と、前記発生時間差測定対象のパルス信号である測定用パルス信号が入力される実測定モードと前記補正用パルス信号が入力される校正モードとを切り替えるモード切替手段と、前記校正モードにおいて前記補正用パルス信号が入力されたことにより前記位相差検出手段によって算出された、前記補正用パルス信号の各発生タイミング間における位相差と、前記等間隔の時間差との対応関係に応じて、前記誤差を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、前記補正用データ生成手段によって生成された前記補正用データを記憶する補正データ記憶部と、該補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて、前記実測定モードで得られた前記測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差に対応した前記位相差を補正演算処理する補正演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００６５】
ここで、補正用データは、請求項３，４に係る時間差測定装置のものと同様に、例えば、発生タイミング間の時間差が等間隔の補正用パルス信号を、この時間差測定装置に入力したときに得られた時間差と、当該時間差との対応関係や、あるいは、得られた位相差と当該時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応関係や、あるいは、得られた各発生タイミングに対応した２つの位相と当該時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応関係などの、実測定結果（途中の検出結果や演算結果も含む）と既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応を示す関係式（乗じられる補正係数等）、関数、ルックアップテーブル（参照テーブル）等の形式で表した情報であれば、いかなる形式のものであってもよい。
【００６６】
このように構成された本発明の請求項５に係る時間差測定装置によれば、実際に測定を行う実測定モードの他に、補正データ記憶部に記憶させる補正用データを生成するための校正モードも備えており、校正モードと実測定モードとはモード切替手段によって択一的に選択される。
【００６７】
まず、校正モードでは、サンプリングタイミング形成手段が、測定用パルス信号に模して、発生タイミング間の時間差が等間隔の補正用パルス信号を発生し、この補正用パルス信号の入力により位相差検出手段によって、補正用パルス信号の各発生タイミング間における位相差が算出され、補正用データ生成手段が、この算出された位相差と等間隔の時間差との対応関係に応じて、誤差を補正するための補正用データを生成する。
【００６８】
そして、補正用データ生成手段によって生成された補正用データは補正データ記憶部に記憶され、モード切替手段によって実測定モードに切り替えられた後、補正演算手段が、補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて、実測定モードで得られた測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差に対応した位相差を補正演算処理する。
【００６９】
このように、実際の時間差の測定を行う前段階において、校正モードに切り替えて、補正用パルス信号を発生して新たな補正用データを作成することによって、補正データ記憶部に記憶された補正用データを最新の補正用データに更新することができるため、時間差測定装置の個体差に起因して測定結果に与える影響を解消することができるとともに、時間差測定装置の経年変化等使用環境などに起因した影響についても解消することができる。
【００７０】
また、校正処理も自己完結で行うことができる。すなわち、校正モードにおける処理の際、他の外部装置（補正用パルス信号を発生する装置等）を別途用意する必要がないため、外部装置がない場所でも、校正を行うことができる。
【００７１】
本発明の請求項６に係る時間差測定装置は、請求項５に係る時間差測定装置において、前記サンプリングタイミング形成手段が発生する前記補正用パルス信号は、前記基準信号発生手段の発生する基準信号と、複数回に一度の割合で同期する等間隔のパルス信号であることを特徴とする。
【００７２】
本発明の請求項７に係る時間差測定装置は、請求項５に係る時間差測定装置において、前記サンプリングタイミング形成手段が発生する前記補正用パルス信号は、前記基準信号発生手段の発生する基準信号と非同期で、かつ等間隔のパルス信号であることを特徴とする。
【００７３】
本発明の請求項８に係る時間差測定装置は、請求項２から７のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記補正用データは、前記振幅検出手段によって検出された前記補正用パルス信号による各基準信号の振幅の比に対応したものとして設定されることを特徴とする。
【００７４】
本発明の請求項９に係る時間差測定装置は、請求項２から８のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記２つの基準信号は正弦波信号と余弦波信号とであることを特徴とする。
【００７５】
このように構成された本発明の請求項９に係る時間差測定装置によれば、基準信号として正弦波信号および余弦波信号という位相差がπ／２であるものが適用されていることにより、直接検出された値（振幅値）の比をとって、その比のarctanを算出すれば位相θを算出することができ、２つの位相から位相差Δθを簡単に検出することができる。
【００７６】
本発明の請求項１０に係る時間差測定装置は、請求項９に係る時間差測定装置において、前記補正用データは、前記振幅検出手段によって検出された前記補正用パルス信号による各基準信号の振幅の比の逆正接値（arctan）に対応したものとして設定されることを特徴とする。
【００７７】
このように構成された本発明の請求項１０に係る時間差測定装置によれば、直接検出された値（振幅値）の比をとって、その比のarctanを算出すれば、位相θを算出することができ、２つの位相から位相差Δθを簡単に検出することができる。
【００７８】
本発明の請求項１１に係る時間差測定装置は、請求項２から１０のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記２つの基準信号は正弦波信号と余弦波信号とであり、複数の前記補正用パルス信号が時系列的に順次入力された各タイミングにおける前記正弦波信号の振幅値を、時系列的にプロットしたとき、前記プロットされた振幅値のうち、所定の正弦波曲線上にプロットされない振幅値については、前記所定の正弦波曲線上にプロットされるように、かつ、前記複数の補正用パルス信号が時系列的に順次入力された各タイミングにおける前記余弦波信号の振幅値を、時系列的にプロットしたとき、前記プロットされた振幅値のうち、所定の余弦波曲線上にプロットされない振幅値については、前記所定の余弦波曲線上にプロットされるように、前記補正手段が前記振幅値のばらつきを補正することを特徴とする。
【００７９】
本発明の請求項１２に係る時間差測定装置は、請求項２から１１のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記補正データ記憶部に記憶された補正用データは、離散したサンプリング点におけるデータであり、前記発生時間差を求めるに際して、対応するサンプリング点のデータが前記補正手段に記憶されていないときは、該補正手段は、該補正手段に記憶されているサンプリング点のデータに基づいて補間演算処理またはフィッティング処理により、対応するサンプリング点のデータを生成することを特徴とする。
【００８０】
本発明の請求項１３に係る時間差測定装置は、請求項２から１１のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記補正データ記憶部に記憶された補正用データは、楕円状の離散したサンプリング点に対応して求められた楕円状の関数として記憶されていることを特徴とする。
【００８１】
本発明の請求項１４に係る時間差測定装置は、請求項２から１３のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記２つの測定用パルス信号の概略発生時間差を検出する概略時間差検出手段をさらに備え、前記時間差算出手段は、該時間差算出手段によって求められた精密時間差に加えて、前記概略時間差検出手段によって検出された前記概略発生時間差により、前記２つの測定用パルス信号の発生時間差を算出することを特徴とする。
【００８２】
概略時間差検出手段は、上述した基準信号の１周期を判別可能程度の分解能で時間を検出することができるものであればよく、公知のパルスカウンタなどによって、基準信号のパルス数を計数することにより概略時間差を検出するものを適用することができる。
【００８３】
このように構成された本発明の請求項１４に係る時間差測定装置によれば、概略時間差検出手段によって２つのパルス信号の概略発生時間差を検出することができるため、これら２つのパルス信号の発生時間差が、基準信号の１周期を超えるような長時間であっても、精度良く測定することができる。
【００８４】
すなわち、時間差算出手段が検出する２つのパルス信号間の位相差Δθは、０[rad]〜２π[rad]の範囲内の値として算出される。しかし、基準信号は周期信号であるため、この位相差Δθは、２π以下のΔθの他、２π＋Δθ，４π＋Δθ，…も潜在的に表現されており、一般式２π（ｎ−１）＋Δθ（ｎ；自然数）として表すことができる。
【００８５】
一方、算出すべき２つのパルス信号の発生時間差としては、上記の一般式の第１項である位相差２π（ｎ−１）[rad]も時間として含まれる必要があり、その自然数ｎを特定する必要がある。
【００８６】
そこで、２つのパルス信号の発生時間差が基準信号の１周期（２π[rad]）を超える場合であっても、概略時間差検出手段がこの基準信号の１周期程度の分解能でこの発生時間差を概略的に検出することができ、この概略時間差検出手段によって検出された概略の発生時間差に基づいて、一般式の第１項部分の位相差２π（ｎ−１）[rad]を特定することができ、この第１項部分と第２項部分との総和の位相差に対応する時間（[２π（ｎ−１）＋Δθ]／２πに基準信号の周期[sec]を乗算した値）、すなわち２つのパルス信号の発生時間差を、唯一の値として特定して求めることができる。
【００８７】
本発明の請求項１５に係る時間差測定装置は、請求項２から１４のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記振幅検出手段は、前記発生時間差測定対象のパルス信号である２つの測定用パルス信号のうち時系列的に先行する一方の測定用パルス信号の発生タイミングにおける前記一方の基準信号としての正弦波信号の振幅Ａ11および前記他方の基準信号としての余弦波信号の振幅Ａ12をそれぞれ検出し、前記位相差検出手段は、これら振幅Ａ11，Ａ12の比（Ａ11／Ａ12）を算出し、この振幅比（Ａ11／Ａ12）に基づいて位相θstartをtan-1｛（Ａ11／Ａ12）｝により算出し、前記補正手段は、前記位相θstartを位相θstart′に補正し、前記振幅検出手段は、前記２つのパルス信号のうち時系列的に後続する他方の測定用パルス信号の発生タイミングにおける前記正弦波信号の振幅Ａ21および前記余弦波信号の振幅Ａ22をそれぞれ検出し、前記位相差検出手段は、これら振幅Ａ21，Ａ22の比（Ａ21／Ａ22）を算出し、この振幅比（Ａ21／Ａ22）に基づいて位相θstopをtan-1｛（Ａ21／Ａ22）｝により算出し、前記補正手段は、前記位相θstopを位相θstop′に補正し、前記時間差算出手段は、前記２つの測定用パルス信号の発生タイミングの位相差Δθを（θstop′−θstart′）により算出することを特徴とする。
【００８８】
このように構成された本発明の請求項１５に係る時間差測定装置によれば、簡単な演算処理により、時間差を精度よく算出することができる。
【００８９】
本発明の請求項１６に係る時間差測定装置は、請求項１２から１５のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記補正用データは、前記基準信号の１周期のうち少なくとも６点のサンプリングによって得られたものであることを特徴とする。
【００９０】
本発明の請求項１７に係る時間差測定装置は、２つのパルス信号の発生時間差を測定すべく、周期が既知である１つの基準信号を発生させて、各パルス信号によりこれら基準信号をサンプリングする（振幅を検出し）に際して、パルス信号の発生タイミングだけでなく、この発生タイミングから、基準信号の略π／２[rad]の位相差に対応した時間だけ遅延したタイミング（遅延タイミング）においても、サンプリングを行うことで、各パルス信号の発生に対応して２つずつの基準信号振幅を得、これらの基準信号の振幅に基づいて、基準信号における各発生タイミングの位相を求め、両発生タイミング間の位相差に基づいて、発生時間差を求めるに際し、基準信号の誤差に起因する位相差の誤差を補正することにより、パルス信号の発生時間差を精度よく測定するものである。
【００９１】
すなわち、本発明の請求項１７に係る時間差測定装置は、未知の時間差を以て発生する２つのパルス信号の該発生時間差を測定する時間差測定装置であって、周期が既知の単一の基準信号を発生する基準信号発生手段と、前記２つのパルス信号のそれぞれを、前記基準信号の略π／２[rad]の位相差に相当する時間だけ遅延させるパルス遅延手段と、前記各パルス信号の発生タイミングおよび前記パルス遅延手段によって遅延された遅延タイミングにおける前記基準信号の各振幅を求める振幅検出手段と、前記振幅検出手段によって前記各パルス信号ごとに各２つずつ検出された振幅に基づいて、前記各パルス信号ごとの、前記基準信号の位相、およびこれらパルス信号の発生タイミング間での位相差を求める位相差検出手段と、前記位相差検出手段によって検出された前記位相差について、前記基準信号の誤差または前記位相差略π／２[rad]の誤差を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された後の位相差に基づいて、前記２つの測定用パルス信号の発生時間差を求める時間差算出手段と備えたことを特徴とする。
【００９２】
ここで、誤差を補正する補正手段は、補正用のデータ（補正係数や補正関数、参照テーブル）等を、２つのパルス信号の発生時間差を測定する直前等において生成して記憶するものであってもよいし、時間差測定装置の個体差に応じた固定的な補正用のデータとして記憶されていてもよい。
【００９３】
このように構成された本発明の請求項１７に係る時間差測定装置によれば、基準信号発生手段が発生した、１つの基準信号に対して、振幅検出手段が、未知の時間差を以て生じる２つのパルス信号の各発生タイミングおよび各遅延タイミングでサンプリングし、各パルス信号の発生に対応した基準信号の各振幅を検出する。
【００９４】
そして、位相検出手段が、この振幅検出手段によって検出された基準信号の各振幅に基づいて、各発生タイミングにおける基準信号の各位相を求めるとともに、これら求められたパルス信号の両発生タイミング間での位相差Δθを求め、両発生タイミング間での位相差Δθは、基準信号の周期Ｔｓを用いて時間差Δｔに変換することができ、時間差算出手段が、この演算を行うことで、発生時間差Δｔが未知の２つのパルス信号の当該発生時間差を求める。
【００９５】
ここで、補正手段が、位相差検出手段によって検出された位相差についての、基準信号自体の誤差、または遅延タイミングを得るための位相差略π／２[rad]の設定の誤差に起因する誤差を補正し、時間差算出手段は、この補正手段によって補正された後の位相差に基づいて発生時間差Δｔを求める。
【００９６】
したがって、基準信号が振幅や位相差の誤差を有する場合にも、測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差を高精度に測定することができる。
【００９７】
本発明の請求項Ｂ２に係る時間差測定装置は、補正手段が、補正用データ（参照テーブル（ルックアップテーブル）や補正係数、補正関数等）を記憶した補正データ記憶部と記憶部に記憶された補正用データを用いて補正演算処理を行う補正演算手段とを備えたものである。
【００９８】
すなわち、本発明の請求項１８に係る時間差測定装置は、請求項１７に係る時間差測定装置において、補正手段は、前記誤差を補正するための補正用データを記憶した補正データ記憶部と、該補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて補正演算処理を行う補正演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００９９】
ここで、補正用データは、例えば、発生タイミング間の時間差が既知の２つの補正用パルス信号を、この時間差測定装置に入力したときに得られた時間差と、当該既知の時間差との対応関係や、あるいは、得られた位相差と当該既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応関係や、あるいは、得られた各発生タイミングに対応した２つの位相と当該既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応関係などの、実測定結果（途中の検出結果や演算結果も含む）と既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応を示す関係式（乗じられる補正係数等）、関数、ルックアップテーブル（参照テーブル）等の形式で表した情報であれば、いかなる形式のものであってもよい。
【０１００】
また、補正用データは、補正データ記憶部に記憶された後に、書換え不可能であってもよいし、書換え可能であってもよい。書換え不可能であるときは、時間差測定装置の個体差に起因して測定結果に与える影響を解消することができる。
【０１０１】
一方、書換え可能であるときは、時間差測定装置の個体差に起因した影響だけでなく、時間差測定装置の経年変化等使用環境などに起因した影響についても解消することができる。
【０１０２】
このように構成された本発明の請求項１８に係る時間差測定装置によれば、補正演算手段が、補正データ記憶部に予め記憶された補正用データを用いて、基準信号の誤差または遅延タイミングを得るための位相差略π／２[rad]の設定の誤差に起因する誤差を補正演算処理することにより、基準信号が振幅や位相差の誤差を有する場合にも、測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差を高精度に測定することができる。
【０１０３】
しかも、補正手段を、補正データ記憶部と補正演算手段という簡単な構成で実現することができる。
【０１０４】
すなわち、この時間差測定装置は、実際に測定を行う実測定モードのみを有する構成であり、補正データ記憶部に記憶された補正用データを生成する（校正モード）ための構成は含まないため、そのような校正モードを含む時間差測定装置よりも簡単な構成とすることができる。
【０１０５】
本発明の請求項１９に係る時間差測定装置は、実測定モードの他に校正モードを有するものである。
【０１０６】
すなわち、本発明の請求項１９に係る時間差測定装置は、請求項１７に係る時間差測定装置において、前記補正手段は、前記発生時間差測定対象のパルス信号である測定用パルス信号が入力される実測定モードと、発生タイミング間の時間差が既知の補正用パルス信号が入力される校正モードとを切り替えるモード切替手段と、前記校正モードにおいて前記補正用パルス信号が入力されたことにより前記位相差検出手段によって算出された、前記補正用パルス信号の各発生タイミング間における位相差と、前記既知の時間差との対応関係に応じて、前記誤差を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、前記補正用データ生成手段によって生成された前記補正用データを記憶する補正データ記憶部と、該補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて、前記実測定モードで得られた前記測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差に対応した前記位相差を補正演算処理する補正演算手段とを備えたことを特徴とする。
【０１０７】
ここで、補正用データは、請求項１８に係る時間差測定装置のものと同様に、例えば、発生タイミング間の時間差が既知の２つの補正用パルス信号を、この時間差測定装置に入力したときに得られた時間差と、当該既知の時間差との対応関係や、あるいは、得られた位相差と当該既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応関係や、あるいは、得られた各発生タイミングに対応した２つの位相と当該既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応関係などの、実測定結果（途中の検出結果や演算結果も含む）と既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応を示す関係式（乗じられる補正係数等）、関数、ルックアップテーブル（参照テーブル）等の形式で表した情報であれば、いかなる形式のものであってもよい。
【０１０８】
なお、校正用の時間差が既知のパルス信号を発生させるもの（例えば、サンプリングタイミング形成手段）は、時間差測定装置の外部の装置に備えられているものであり、本発明の時間差測定装置には備えられていない。
【０１０９】
このように構成された本発明の請求項１９に係る時間差測定装置によれば、実際に測定を行う実測定モードの他に、補正データ記憶部に記憶させる補正用データを生成するための校正モードも備えており、校正モードと実測定モードとはモード切替手段によって択一的に選択される。
【０１１０】
まず、校正モードでは、発生タイミング間の時間差が既知の補正用パルス信号が入力され、この補正用パルス信号の入力により位相差検出手段によって、補正用パルス信号の各発生タイミング間における位相差が算出され、補正用データ生成手段が、この算出された位相差と既知の時間差との対応関係に応じて、誤差を補正するための補正用データを生成する。
【０１１１】
そして、補正用データ生成手段によって生成された補正用データは補正データ記憶部に記憶され、モード切替手段によって実測定モードに切り替えられた後、補正演算手段が、補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて、実測定モードで得られた測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差に対応した位相差を補正演算処理する。
【０１１２】
このように、実際の時間差の測定を行う前段階において、校正モードに切り替えて、補正データ記憶部に記憶された補正用データを最新の補正用データに更新することができるため、時間差測定装置の個体差に起因して測定結果に与える影響を解消することができるとともに、時間差測定装置の経年変化等使用環境などに起因した影響についても解消することができる。
【０１１３】
なお、校正用の時間差が既知のパルス信号を発生させるもの（例えば、サンプリングタイミング形成手段）は、本発明の時間差測定装置には備えられていないため、そのような校正用のパルス信号を発生する構成まで備えた時間差測定装置に比べて、構成を簡略化することができる。
【０１１４】
本発明の請求項２０に係る時間差測定装置は、実測定モードの他に校正モードを有し、さらに、校正用の等間隔の時間差パルスを発生させるもの（サンプリングタイミング形成手段）を備えたものである。
【０１１５】
すなわち、本発明の請求項２０に係る時間差測定装置は、請求項１７に係る時間差測定装置において、前記補正手段は、発生タイミング間の時間差が等間隔の補正用パルス信号を発生するサンプリングタイミング形成手段と、前記発生時間差測定対象のパルス信号である測定用パルス信号が入力される実測定モードと前記補正用パルス信号が入力される校正モードとを切り替えるモード切替手段と、前記校正モードにおいて前記補正用パルス信号が入力されたことにより前記位相差検出手段によって算出された、前記補正用パルス信号の各発生タイミング間における位相差と、前記等間隔の時間差との対応関係に応じて、前記誤差を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成手段と、前記補正用データ生成手段によって生成された前記補正用データを記憶する補正データ記憶部と、該補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて、前記実測定モードで得られた前記測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差に対応した前記位相差を補正演算処理する補正演算手段とを備えたことを特徴とする。
【０１１６】
ここで、補正用データは、請求項１８，１９に係る時間差測定装置のものと同様に、例えば、発生タイミング間の時間差が等間隔の補正用パルス信号を、この時間差測定装置に入力したときに得られた時間差と、当該時間差との対応関係や、あるいは、得られた位相差と当該時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応関係や、あるいは、得られた各発生タイミングに対応した２つの位相と当該時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応関係などの、実測定結果（途中の検出結果や演算結果も含む）と既知の時間差（もしくはこの時間差に対応すべき位相差）との対応を示す関係式（乗じられる補正係数等）、関数、ルックアップテーブル（参照テーブル）等の形式で表した情報であれば、いかなる形式のものであってもよい。
【０１１７】
このように構成された本発明の請求項２０に係る時間差測定装置によれば、実際に測定を行う実測定モードの他に、補正データ記憶部に記憶させる補正用データを生成するための校正モードも備えており、校正モードと実測定モードとはモード切替手段によって択一的に選択される。
【０１１８】
まず、校正モードでは、サンプリングタイミング形成手段が、測定用パルス信号に模して、発生タイミング間の時間差が等間隔の補正用パルス信号を発生し、この補正用パルス信号の入力により位相差検出手段によって、補正用パルス信号の各発生タイミング間における位相差が算出され、補正用データ生成手段が、この算出された位相差と等間隔の時間差との対応関係に応じて、誤差を補正するための補正用データを生成する。
【０１１９】
そして、補正用データ生成手段によって生成された補正用データは補正データ記憶部に記憶され、モード切替手段によって実測定モードに切り替えられた後、補正演算手段が、補正データ記憶部に記憶された前記補正用データを用いて、実測定モードで得られた測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差に対応した位相差を補正演算処理する。
【０１２０】
このように、実際の時間差の測定を行う前段階において、校正モードに切り替えて、補正用パルス信号を発生して新たな補正用データを作成することによって、補正データ記憶部に記憶された補正用データを最新の補正用データに更新することができるため、時間差測定装置の個体差に起因して測定結果に与える影響を解消することができるとともに、時間差測定装置の経年変化等使用環境などに起因した影響についても解消することができる。
【０１２１】
また、校正処理も自己完結で行うことができる。すなわち、校正モードにおける処理の際、他の外部装置（補正用パルス信号を発生する装置等）を別途用意する必要がないため、外部装置がない場所でも、校正を行うことができる。
【０１２２】
本発明の請求項２１に係る時間差測定装置は、請求項２０に係る時間差測定装置において、前記サンプリングタイミング形成手段が発生する前記補正用パルス信号は、前記基準信号発生手段の発生する基準信号と、複数回に一度の割合で同期する等間隔のパルス信号であることを特徴とする。
【０１２３】
本発明の請求項２２に係る時間差測定装置は、請求項２０に係る時間差測定装置において、前記サンプリングタイミング形成手段が発生する前記補正用パルス信号は、前記基準信号発生手段の発生する基準信号と非同期で、かつ等間隔のパルス信号であることを特徴とする。
【０１２４】
本発明の請求項２３に係る時間差測定装置は、請求項１７から２２のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記補正用データは、前記振幅検出手段によって検出された前記補正用パルス信号による各基準信号の振幅の比に対応したものとして設定されることを特徴とする。
【０１２５】
本発明の請求項２４に係る時間差測定装置は、請求項１７から２３のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記基準信号は正弦波信号または余弦波信号であることを特徴とする。
【０１２６】
このように構成された本発明の請求項２４に係る時間差測定装置によれば、基準信号として正弦波信号または余弦波信号が適用されていることにより、発生タイミングと遅延タイミングとの位相差略π／２[rad]により、遅延タイミングでの基準信号は、発生タイミングを基準とすると、余弦波信号または正弦波信号として振る舞い、これら２つのタイミングで直接検出された値（振幅値）の比をとって、その比のarctanを算出すれば位相θを算出することができ、２つの位相から位相差Δθを簡単に検出することができる。
【０１２７】
本発明の請求項２５に係る時間差測定装置は、請求項２４に係る時間差測定装置において、前記補正用データは、前記振幅検出手段によって検出された前記補正用パルス信号の前記発生タイミングと前記遅延タイミングとにおける前記基準信号の振幅の比の逆正接値に対応したものとして設定されることを特徴とする。
【０１２８】
このように構成された本発明の請求項２５に係る時間差測定装置によれば、直接検出された値（振幅値）の比をとって、その比のarctanを算出すれば、位相θを算出することができ、２つの位相から位相差Δθを簡単に検出することができる。
【０１２９】
本発明の請求項２６に係る時間差測定装置は、請求項１７から２５のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記基準信号は正弦波信号または余弦波信号であり、複数の前記補正用パルス信号が時系列的に順次入力された各発生タイミングにおける前記基準信号の振幅値を、時系列的にプロットしたとき、前記プロットされた振幅値のうち、所定の正弦波曲線上または余弦波曲線上にプロットされない振幅値については、前記所定の正弦波曲線上または余弦波曲線上にプロットされるように、かつ、前記複数の補正用パルス信号が時系列的に順次入力された各遅延タイミングにおける前記基準信号の振幅値を、時系列的にプロットしたとき、前記プロットされた振幅値のうち、所定の余弦波曲線上または正弦波曲線上にプロットされない振幅値については、前記所定の余弦波曲線上または正弦波曲線上にプロットされるように、前記補正手段が前記振幅値のばらつきを補正することを特徴とする。
【０１３０】
本発明の請求項２７に係る時間差測定装置は、請求項１７から２６のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記補正データ記憶部に記憶された補正用データは、離散したサンプリング点におけるデータであり、前記発生時間差を求めるに際して、対応するサンプリング点のデータが前記補正手段に記憶されていないときは、該補正手段は、該補正手段に記憶されているサンプリング点のデータに基づいて補間演算処理またはフィッティング処理により、対応するサンプリング点のデータを生成することを特徴とする。
【０１３１】
本発明の請求項２８に係る時間差測定装置は、請求項１７から２６のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記補正データ記憶部に記憶された補正用データは、楕円状の離散したサンプリング点に対応して求められた楕円状の関数として記憶されていることを特徴とする。
【０１３２】
本発明の請求項２９に係る時間差測定装置は、請求項１７から２８のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記２つの測定用パルス信号の概略発生時間差を検出する概略時間差検出手段をさらに備え、前記時間差算出手段は、該時間差算出手段によって求められた精密時間差に加えて、前記概略時間差検出手段によって検出された前記概略発生時間差により、前記２つの測定用パルス信号の発生時間差を算出することを特徴とする。
【０１３３】
概略時間差検出手段は、上述した基準信号の１周期を判別可能程度の分解能で時間を検出することができるものであればよく、公知のパルスカウンタなどによって、基準信号のパルス数を計数することにより概略時間差を検出するものを適用することができる。
【０１３４】
このように構成された本発明の請求項２９に係る時間差測定装置によれば、概略時間差検出手段によって２つのパルス信号の概略発生時間差を検出することができるため、これら２つのパルス信号の発生時間差が、基準信号の１周期を超えるような長時間であっても、精度良く測定することができる。
【０１３５】
すなわち、時間差算出手段が検出する２つのパルス信号間の位相差Δθは、０[rad]〜２π[rad]の範囲内の値として算出される。しかし、基準信号は周期信号であるため、この位相差Δθは、２π以下のΔθの他、２π＋Δθ，４π＋Δθ，…も潜在的に表現されており、一般式２π（ｎ−１）＋Δθ（ｎ；自然数）として表すことができる。
【０１３６】
一方、算出すべき２つのパルス信号の発生時間差としては、上記の一般式の第１項である位相差２π（ｎ−１）[rad]も時間として含まれる必要があり、その自然数ｎを特定する必要がある。
【０１３７】
そこで、２つのパルス信号の発生時間差が基準信号の１周期（２π[rad]）を超える場合であっても、概略時間差検出手段がこの基準信号の１周期程度の分解能でこの発生時間差を概略的に検出することができ、この概略時間差検出手段によって検出された概略の発生時間差に基づいて、一般式の第１項部分の位相差２π（ｎ−１）[rad]を特定することができ、この第１項部分と第２項部分との総和の位相差に対応する時間（[２π（ｎ−１）＋Δθ]／２πに基準信号の周期[sec]を乗算した値）、すなわち２つのパルス信号の発生時間差を、唯一の値として特定して求めることができる。
【０１３８】
本発明の請求項３０に係る時間差測定装置は、請求項１７から２９のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記振幅検出手段は、前記発生時間差測定対象のパルス信号である２つの測定用パルス信号のうち時系列的に先行する一方の測定用パルス信号の前記発生タイミングにおける前記基準信号としての正弦波信号の振幅Ａ11および前記遅延タイミングにおける該基準信号の振幅Ａ12をそれぞれ検出し、前記位相差検出手段は、これら振幅Ａ11，Ａ12の比（Ａ11／Ａ12）を算出し、この振幅比（Ａ11／Ａ12）に基づいて位相θstartをtan-1｛（Ａ11／Ａ12）｝により算出し、前記補正手段は、前記位相θstartを位相θstart′に補正し、前記振幅検出手段は、前記２つのパルス信号のうち時系列的に後続する他方の測定用パルス信号の前記発生タイミングにおける前記基準信号の振幅Ａ21および前記遅延タイミングにおける該基準信号の振幅Ａ22をそれぞれ検出し、前記位相差検出手段は、これら振幅Ａ21，Ａ22の比（Ａ21／Ａ22）を算出し、この振幅比（Ａ21／Ａ22）に基づいて位相θstopをtan-1｛（Ａ21／Ａ22）｝により算出し、前記補正手段は、前記位相θstopを位相θstop′に補正し、前記時間差算出手段は、前記２つの測定用パルス信号の発生タイミングの位相差Δθを（θstop′−θstart′）により算出することを特徴とする。
【０１３９】
このように構成された本発明の請求項３０に係る時間差測定装置によれば、簡単な演算処理により、時間差を精度よく算出することができる。
【０１４０】
本発明の請求項３１に係る時間差測定装置は、請求項２７から３０のうちいずれか１項に係る時間差測定装置において、前記補正用データは、前記基準信号の１周期のうち少なくとも６点のサンプリングによって得られたものであることを特徴とする。
【０１４１】
本発明に係る距離測定装置は、本発明に係る時間差測定装置を用いた距離測定装置である。
【０１４２】
すなわち、本発明に係る距離測定装置は、距離測定対象に対して測定パルス波を出射する測定パルス波出射手段と、前記測定パルス波が前記距離測定対象で反射して得られた反射パルス波を検出する反射パルス波検出手段と、前記測定パルス波が前記測定パルス波出射手段から出射されたタイミングで第１のパルス信号を取得し、前記反射パルス波が前記反射パルス波検出手段により検出されたタイミングで第２のパルス信号を取得し、前記第１のパルス信号を取得したタイミングから前記第２のパルス信号を取得したタイミングまでの時間差を測定する時間差測定装置と、前記時間差測定装置により求められた時間差に基づいて、前記距離測定対象までの距離を求める距離演算手段とを備えた距離測定装置において、前記時間差測定装置は、本発明の請求項１から３１のうちいずれか１項に係る時間差測定装置であることを特徴とする。
【０１４３】
ここで、距離測定装置としては、いわゆる測量機器や、距離測定対象までの距離を測定することによりその対象の輪郭形状等を特定する形状測定装置も含まれる。
【０１４４】
測定パルス波出射手段が距離測定対象に対して発生する測定パルス波としては、例えば、マイクロ波や光波（レーザ光、赤外光等）等、距離測定用ビームとして従来より用いられている公知の種々の電磁波を適用することができる。
【０１４５】
このように構成された本発明に係る距離測定装置によれば、測定パルス波出射手段が距離測定対象に向けて測定パルス波を出射し、反射パルス波検出手段が、この測定パルス波が距離測定対象で反射して戻った反射パルス波を検出する。
【０１４６】
そして、備えられた時間差測定装置が、測定パルス波が出射されたタイミングで第１のパルス信号を取得し、反射パルス波が検出されたタイミングで第２のパルス信号を取得し、第１のパルス信号を取得したタイミングから第２のパルス信号を取得したタイミングまでの時間差を精度よく測定し、距離演算手段が、時間差測定装置により求められた時間差に基づいて、距離測定対象までの距離を求める。
【０１４７】
これによって、両パルス信号間の時間差を高精度に求めることができるため、時間差に応じて算出する距離を高精度に測定することができる。
【０１４８】
本発明に係る距離測定方法は、本発明に係る距離測定装置の作用を行う方法である。
【０１４９】
すなわち、本発明の請求項３３に係る距離測定方法は、略π／２[rad]の位相差を有し、周期が既知の少なくとも２つの基準信号を発生し、距離測定対象に対して測定パルス波を出射し、前記測定パルス波の出射を検出したタイミングにおける前記２つの基準信号の各振幅を求め、前記測定パルス波が前記距離測定対象で反射して得られた反射パルス波を検出したタイミングにおける前記２つの基準信号の各振幅を求め、前記各基準信号ごとに各２つずつ検出された振幅に基づいて、前記パルス波の各検出タイミングごとの、前記基準信号の位相、およびこれら検出タイミング間での位相差を求め、前記検出された前記位相差について、前記２つの基準信号間の誤差または少なくとも一方の基準信号の誤差に起因した誤差を補正し、前記補正された後の位相差に基づいて、前記測定パルス波の検出タイミングから前記反射パルス波の検出タイミングまでの時間差を求め、前記時間差に基づいて、前記距離測定対象までの距離を求めることを特徴とする。
【０１５０】
このように構成された本発明の請求項３３に係る距離測定方法によれば、π／２[rad]の位相差を有する２つの基準信号に対して、未知の時間差を以て生じる２つのパルス信号の各発生タイミングでサンプリングし、各サンプリングごと（各パルス信号ごと）に各基準信号の振幅を検出する。
【０１５１】
そして、検出された各基準信号の振幅に基づいて、各サンプリングに各基準信号の位相を求めるとともに、これら求められたパルス信号の両発生タイミング間での位相差Δθを求め、両発生タイミング間での位相差Δθは、基準信号の周期Ｔｓを用いて時間差Δｔに変換することができ、この演算を行うことで、発生時間差Δｔが未知の２つのパルス信号の当該発生時間差を求める。
【０１５２】
ここで、検出された位相差について、２つの基準信号間の誤差または少なくとも一方の基準信号の誤差に起因して当該位相差に含まれた誤差を補正し、補正された後の位相差に基づいて発生時間差Δｔを求める。
【０１５３】
したがって、基準信号が振幅や位相差の誤差を有する場合にも、測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差を高精度に測定することができる。
【０１５４】
そして、上述した未知の時間差を以て生じる２つのパルス信号として、距離測定対象に向けて出射した測定パルス波の検出タイミングで生じたパルス信号と、この測定パルス波が距離測定対象で反射して戻った反射パルス波の検出タイミングで生じたパルス信号とを適用することにより、測定された時間差に基づいて、距離測定対象までの距離を高精度に測定することができる。
【０１５５】
本発明の請求項３４に係る距離測定方法は、周期が既知の単一の基準信号を発生し、距離測定対象に対して測定パルス波を出射し、前記測定パルス波の出射を検出し、前記測定パルス波が前記距離測定対象で反射して得られた反射パルス波を検出し、前記測定パルスの前記出射の際の検出タイミングと、該測定パルスの検出タイミングから前記基準信号の略π／２[rad]の位相差に相当する時間だけ遅延させたタイミングである遅延タイミングとにおいて、前記基準信号の振幅をそれぞれ求め、前記反射パルス波の検出タイミングと、該反射パルス波の検出タイミングから前記基準信号の略π／２[rad]の位相差に相当する時間だけ遅延させたタイミングである遅延タイミングとにおいて、前記基準信号の振幅をそれぞれ求め、前記測定パルス波について検出された２つの振幅と、前記反射パルス波について検出された２つの振幅とに基づいて、前記パルス波の各検出タイミングごとの、前記基準信号の位相、およびこれら検出タイミング間での位相差を求め、前記求められた位相差について、前記基準信号の誤差または前記位相差略π／２[rad]の誤差を補正し、前記補正された後の位相差に基づいて、前記測定パルス波の検出タイミングから前記反射パルス波の検出タイミングまでの時間差を求め、前記時間差に基づいて、前記距離測定対象までの距離を求めることを特徴とする。
【０１５６】
このように構成された本発明の請求項３４に係る距離測定方法によれば、単一の基準信号に対して、未知の時間差を以て生じる２つのパルス信号の各発生タイミングおよびこれらの各発生タイミングとは略π／２[rad]の位相差に対応した時間差の遅延タイミングでそれぞれサンプリングし、各パルス信号の各タイミングごとに各基準信号の振幅を検出する。
【０１５７】
そして、検出された各基準信号の振幅に基づいて、各発生タイミングに対応した各基準信号の位相を求めるとともに、これら求められたパルス信号の両発生タイミング間での位相差Δθを求め、両発生タイミング間での位相差Δθは、基準信号の周期Ｔｓを用いて時間差Δｔに変換することができ、この演算を行うことで、発生時間差Δｔが未知の２つのパルス信号の当該発生時間差を求める。
【０１５８】
ここで、検出された位相差について、基準信号の誤差または遅延タイミング設定用の遅延時間の誤差に起因した誤差を補正し、補正された後の位相差に基づいて発生時間差Δｔを求める。
【０１５９】
したがって、基準信号が振幅や位相差の誤差を有する場合にも、測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差を高精度に測定することができる。
【０１６０】
そして、上述した未知の時間差を以て生じる２つのパルス信号として、距離測定対象に向けて出射した測定パルス波の検出タイミングで生じたパルス信号と、この測定パルス波が距離測定対象で反射して戻った反射パルス波の検出タイミングで生じたパルス信号とを適用することにより、測定された時間差に基づいて、距離測定対象までの距離を高精度に測定することができる。
【発明の効果】
【０１６１】
本発明に係る時間差測定装置によれば、１つの基準信号の誤差若しくは遅延タイミング用の位相差の誤差、または２つの基準信号間の誤差に起因して、検出された位相差に含まれた誤差を補正し、この補正された後の位相差に基づいて発生時間差Δｔを求めるため、基準信号が振幅や位相差の誤差を有する場合にも、測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差を高精度に測定することができる。
【０１６２】
また、本発明に係る距離測定装置、距離測定方法によれば、上述した本発明に係る時間差測定装置によって、パルス信号間の時間差を高精度に求めることができるため、時間差に応じて算出される距離を高精度なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１６３】
以下、本発明に係る時間差測定装置並びに距離測定装置および距離測定方法についての最良の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の時間差測定装置を一部の構成として備えた本発明に係る距離測定装置の一実施形態である測量装置１００の構成を示す図である。
（実施例１）
図示の測量装置１００は、距離測定対象（以下、測距対象という。）９０に対してパルス状のレーザ光Ｌ１（測定パルス波）を出射する測定光出射手段１０（測定パルス波出射手段）と、レーザ光Ｌ１が測距対象９０で反射して得られた反射レーザ光Ｌ２（反射パルス波）を検出する反射光検出手段２０（反射パルス波検出手段）と、測定光出射手段１０からレーザ光Ｌ１が出射されたタイミングでパルス状のスタート信号Ｍ１（第１のパルス信号）を出力し、反射光検出手段２０により反射レーザ光Ｌ２が検出されたタイミングでパルス状のストップ信号Ｍ２（第２のパルス信号）を出力し、スタート信号Ｍ１を出力したタイミングからストップ信号Ｍ２を出力したタイミングまでの時間差Δｔを測定する時間差測定装置４０と、時間差測定装置４０により求められた時間差Δｔに基づいて、測距対象９０までの距離を求める距離換算部３０（距離演算手段）と、この測距結果を可視的に出力する測距結果出力部５０とを備えた構成である。
【０１６４】
ここで、測定光出射手段１０は、パルス状のレーザ光Ｌ１を出射する光源である半導体レーザ（ＰＬＤ）１１と、このＰＬＤ１１から出射したレーザ光Ｌ１を測距対象９０に向けて導光するレンズ等を含む出射光学系１２とを備えた構成であり、ＰＬＤ１１から出射されるレーザ光Ｌ１は、比較的大きなピークパワーを有し、デューティ比が０．０１％程度のパルス状のレーザ光である。
【０１６５】
反射光検出手段２０は、反射レーザ光Ｌ２を検出する受光素子２１と、測距対象９０からの反射レーザ光Ｌ２を受光素子２１に導光する検出光学系２２とを備えている。なお、受光素子２１は、パルス状の反射レーザ光Ｌ２を検出することができる素子であればよく、例えばアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）などが用いられる。
【０１６６】
時間差測定装置４０は、レーザ光Ｌ１の検出タイミングおよび反射レーザ光Ｌ２の検出タイミングで内部で出力された２つのパルス信号Ｍ１，Ｍ２間の出力時間差Δｔを測定する。
【０１６７】
この時間差測定装置４０は、本発明に係る時間差測定装置の一実施形態であり、図２に示すように、互いにπ／２[rad]の位相差を有する２つの基準信号Ｓ１，Ｓ２を発生する基準信号発生部４１（基準信号発生手段）と、２つのパルス信号Ｍ１，Ｍ２の各発生タイミングにおける２つの基準信号Ｓ１，Ｓ２の振幅Ａ11（スタート信号Ｍ１の発生タイミングにおける基準信号Ｓ１の振幅），Ａ12（スタート信号Ｍ１の発生タイミングにおける基準信号Ｓ２の振幅），Ａ21（ストップ信号Ｍ２の発生タイミングにおける基準信号Ｓ１の振幅），Ａ22（ストップ信号Ｍ２の発生タイミングにおける基準信号Ｓ２の振幅）を検出する振幅検出部４２（振幅検出手段）と、得られた振幅Ａ11，Ａ12，Ａ21，Ａ22に基づいて、２つのパルス信号Ｍ１，Ｍ２の各発生タイミング間における基準信号Ｓ１（または基準信号Ｓ２）の位相差Δθを算出する位相差検出部４３（位相差検出手段）と、位相差検出部４３によって検出された位相差Δθについて、２つの基準信号Ｓ１，Ｓ２間の誤差または少なくとも一方の基準信号Ｓ１，Ｓ２の誤差に起因した当該検出された位相差の誤差を補正する補正部４６（補正手段）と、２つのパルス信号Ｍ１，Ｍ２の各発生タイミングの概略の時間差ｔaを検出する概略時間差検出部４５（概略時間差検出手段）と、補正部４６によって補正された後の位相差Δθおよび基準信号Ｓ１，Ｓ２の周期Ｔｓ並びに概略時間差検出部４５によって検出された概略時間差ｔａに基づいて、スタート信号Ｍ１とストップ信号Ｍ２との発生時間差Δｔを算出する時間差算出部４４（時間差算出手段）とを備えている。
【０１６８】
そして、補正部４６は、測定対象としてのパルス信号Ｍ１，Ｍ２（測定用パルス信号）に模した、発生タイミング間の時間差ΔＴが等間隔の補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２を発生するサンプリングタイミング形成部４６ｂ（サンプリングタイミング形成手段）と、測定用パルス信号Ｍ１，Ｍ２が入力される実測定モードと補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２が入力される校正モードとを切り替えるモード切替部４６ａ（モード切替手段）と、校正モードにおいて補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２が入力されたことにより位相差検出部４３によって算出された、補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２の各発生タイミング間における位相差ΔΘと、既知の時間差ΔＴとの対応関係に応じて、誤差を補正するための補正用データを生成する補正データ生成部４６ｃ（補正用データ生成手段）と、補正データ生成部４６ｃによって生成された補正用データを記憶する補正データ記憶部４６ｄと、補正データ記憶部４６ｄに記憶された補正用データを用いて、実測定モードで得られた測定用パルス信号Ｍ１，Ｍ２の発生タイミング間の時間差Δｔに対応した位相差Δθを補正演算処理する補正演算部４６ｅ（補正演算手段）とを備えている。
【０１６９】
ここで、本実施形態における上記２つの基準信号Ｓ１，Ｓ２は、例えば、図３（ａ）に示す正弦波（Ａ０sinθ；Ａ０は最大振幅値を表す。）の基準信号Ｓ１と、この正弦波基準信号Ｓ１に対してπ／２の位相差を有する正弦波（Ａ０sin（θ＋π／２））に相当し、同図（ｂ）に示す余弦波（Ａ０cosθ）の基準信号Ｓ２とが適用されている。ただし、基準信号Ｓ１，Ｓ２は、これら正弦波および余弦波の信号の組合せに限定されるものではなく、互いにπ／２の位相差を有する関係にある周期関数の２つの信号であれば、他の如何なる信号の組合せであってもよい。
【０１７０】
また、概略時間差検出部４５は、基準信号Ｓ１，Ｓ２の１周期Ｔｓ程度の分解能で時間を検出することができるものであればよく、例えば、公知のパルスカウンタなどによって、基準信号Ｓ１またはＳ２のパルス数Ｐｃを計数することにより概略時間差ｔａ（＝Ｐｃ×Ｔｓ）を検出するものなどを適用することができる。
【０１７１】
測距結果出力部５０は、測距結果を可視的に出力するものであれば、表示出力するモニタ等の表示装置であってもよいし、印刷出力するプリンタであってもよい。
【０１７２】
ここで、時間差測定装置４０による、スタート信号Ｍ１とストップ信号Ｍ２との発生時間差Δｔの算出作用の原理について、図３を参照して概説する。
【０１７３】
まず、時間差測定装置４０の基準信号発生部４１が図３（ａ）に示す正弦波信号Ｓ１と同図（ｂ）に示す余弦波信号Ｓ２とを発生する。
【０１７４】
次いで、時間差測定装置４０は、ＰＬＤ１１からのレーザ光Ｌ１の出射タイミングで、図３（ｃ）に示すスタート信号Ｍ１を発生し、振幅検出部４２が、このスタート信号Ｍ１により両基準信号Ｓ１，Ｓ２をサンプルホールドし、サンプルホールドして得られた各基準信号Ｓ１，Ｓ２の振幅値Ａ11，Ａ12を検出する。
【０１７５】
次に、位相差検出部４３が、検出された振幅値Ａ11，Ａ12についての、基準信号発生時からの位相θstartを求める。すなわち、振幅値Ａ11，Ａ12は、図３（ｄ）に示すように、これら基準信号発生時からの位相θstartを用いて、
Ａ11＝Ａ０sinθstart    （１）
Ａ12＝Ａ０cosθstart    （２）
と表されるところ、
Ａ11／Ａ12＝tanθstart  （３）
であるから、位相差検出部４３は、スタート信号Ｍ１発生時の基準信号Ｓ１，Ｓ２の位相θstartを、
θstart＝tan-1（Ａ11／Ａ12）    （４）
により算出し、これを図示しない記憶領域に一時的に記憶させる。
【０１７６】
一方、時間差測定装置４０は、受光素子２１による反射レーザ光Ｌ２の検出タイミングで、図３（ｃ）に示すストップ信号Ｍ２を発生し、振幅検出部４２が、このストップ信号Ｍ２により両基準信号Ｓ１，Ｓ２をサンプルホールドし、サンプルホールドして得られた各基準信号Ｓ１，Ｓ２の振幅値Ａ21，Ａ22を検出する。
【０１７７】
次に、位相差検出部４３が、検出された振幅値Ａ21，Ａ22についての、基準信号発生時からの位相θstopを求める。すなわち、振幅値Ａ21，Ａ22は、図３（ｄ）に示すように、これら基準信号発生時からの位相θstopを用いて、
Ａ21＝Ａ０sinθstop    （５）
Ａ22＝Ａ０cosθstop    （６）
と表されるところ、
Ａ21／Ａ22＝tanθstop  （７）
であるから、位相差検出部４２は、ストップ信号Ｍ２発生時の基準信号Ｓ１，Ｓ２の位相θstopを、
θstop＝tan-1（Ａ21／Ａ22）    （８）
により算出し、これを図示しない記憶領域に一時的に記憶させる。
【０１７８】
そして、位相差検出部４３は、記憶領域に記憶された２つの位相θstart，θstopを読み出し、
Δθ＝θstop−θstart          （９）
により、スタート信号Ｍ１の発生時とストップ信号Ｍ２の発生時との間の時間に対応した基準信号Ｓ１，Ｓ２についての位相差Δθを算出する。
【０１７９】
ここで、両パルス信号Ｍ１，Ｍ２の時間差Δｔが、基準信号Ｓ１，Ｓ２の１周期Ｔｓよりも短いときは、両パルス信号Ｍ１，Ｍ２の時間差Δｔは、上述した位相差Δθおよび周期Ｔｓに基づいて、
Δｔ＝（Δθ／２π）Ｔｓ      （１０）
により算出することができる。
【０１８０】
しかし、位相差検出部４３によって式（９）により算出される位相差Δθは、０[rad]〜２π[rad]の範囲内の値であるが、基準信号Ｓ１，Ｓ２は周期信号であるため、算出された位相差Δθには、２π[rad]以下のΔθの他、２π＋Δθ，４π＋Δθ，…も潜在的に含み、一般式２π（ｎ−１）＋Δθ（ｎ；自然数）として表すことができる。
【０１８１】
一方、算出すべき両パルス信号Ｍ１，Ｍ２の時間差Δｔとしては、上記の一般式の第１項である位相差２π（ｎ−１）[rad]も換算される必要があり、その自然数ｎを特定する必要がある。
【０１８２】
そこで、両パルス信号Ｍ１，Ｍ２の時間差Δｔが基準信号Ｓ１，Ｓ２の１周期（２π[rad]）を超える場合であっても、概略時間差検出部４５がこの基準信号Ｓ１，Ｓ２の１周期程度の分解能でこの時間差Δｔを概略的に検出する。
【０１８３】
そして、時間差算出部４４が、概略時間差検出部４５によって検出された概略時間差ｔａを参照しつつ、位相差検出部４３により検出された位相差Δθ（＝｛Δθ，２π＋Δθ，４π＋Δθ，…，２π（ｎ−１）＋Δθ，…｝）に対応した式（１０）の各時間差Δｔ（＝（Δθ／２π）Ｔｓ）のうち概略時間差ｔａに最も近い時間差を、求めるべき時間差Δｔとして選択する。
【０１８４】
このようにして時間差測定装置４０によって求められた時間差Δｔに対して、距離換算部３０が、時間対距離の換算処理を行い、これによって、時間差Δｔに対応した、測距対象９０までの距離が求められ、求められた距離は、測距結果出力部５０によって可視的に表示出力あるいは印字出力される。
【０１８５】
以上が、本実施形態の距離測定装置１００および時間差測定装置４０による時間差Δｔの基本的な測定原理であるが、実際の時間差測定装置４０は個体差や経年変化等により、、２つの基準信号Ｓ１，Ｓ２間で、最大振幅がＡ０で完全に等しく、かつ位相差がπ／２[rad]を厳密に維持しているものとは限らず、最大振幅に僅かな差異（誤差）が生じたり、位相差がπ／２[rad]から僅かにずれていることがあり、このような誤差が生じたものでは、本来は図３（ｄ）に示した真円周｛（ｘ，ｙ）｜ｘ＝Ａ０cosθ，ｙ＝Ａ０sinθ｝上に存在すべき、２つの基準信号Ｓ１，Ｓ２の振幅値Ａ11，Ａ12の交点（ｘ，ｙ）＝（Ａ11，Ａ12）が、この円周上から外れた位置に存在し、例えば図９の破線で示した楕円状の曲線上に存在することになる。
【０１８６】
そして、実際には交点（ｘ，ｙ）が、そのような楕円（楕円の外周縁）状の曲線上に存在するにも拘わらず、真円の外周縁（円周）上に存在するものとして位相差Δθの演算を行うと、その位相差Δθに誤差を生じる。
【０１８７】
すなわち、図１０（ａ）に示した真円の円周上に交点が存在する本来の軌跡（ｘ，ｙ）＝（cosθ，sinθ）であれば、同図（ｂ）に示すように、原点（０，０）回りの位相θ（０≦θ≦２π[rad]（３６０°））に対して、位相差Δθの誤差量は、常に０である。
【０１８８】
一方、例えば図１０（ｃ）に示した楕円の周上に交点が存在する軌跡（ｘ，ｙ）＝（cosθ，０．５sin（θ＋６０°））（基準信号Ｓ２が、最大振幅において１／２となり、かつ、６０°の位相遅れを伴う誤差を有する。）であれば、同図（ｄ）に示すように、原点（０，０）回りの位相θ（０≦θ≦２π[rad]（＝３６０°））に対する位相差Δθの誤差量は、位相θごとに異なる周期的な変動値を示す。
【０１８９】
そこで、このような誤差を補正するのが、前述した補正部４６である。補正部４６は、実質的には、図９において破線で示した楕円状の曲線軌跡を二点鎖線で示した真円の円周に補正する処理を行うものであり、まず、得られた楕円状の曲線を表す関数式をフィッティングにより求める処理が行われる。
【０１９０】
すなわち、発生時間差が未知の測定対象としての測定パルス信号Ｍ１，Ｍ２を検出するのに先立って、発生時間差ΔＴが等時間間隔で、かつ、測定用パルス信号Ｍ１，Ｍ２に模した補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２，…を用いることにより、図１１に示すように、基準信号Ｓ１，Ｓ２を補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２，…でサンプリングして振幅の組（Ａ11′，Ａ12′），（Ａ21′，Ａ22′），…を得、これらの振幅の組（Ａ11′，Ａ12′），（Ａ21′，Ａ22′），…に基づいて、各補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２、…の発生タイミング間の位相差ΔΘと、各補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２，…の発生時間差ΔＴ（等時間間隔；一定）との対応関係を特定する。
【０１９１】
ここで、補正部４６についてさらに詳細に説明する。補正部４６は、モード切替部４６ａが、測定パルス信号Ｍ１，Ｍ２を測定する実測定モードから、補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２，…を測定する校正モードに切り替え、サンプリングタイミング形成部４６ｂが、基準信号Ｓ１，Ｓ２に対する位相をずらしながら、等時間間隔の周期ΔＴの間隔で、多数の補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２，…を発生し、振幅検出部４２が、図１１に示すように、各補正用パルス信号Ｎの発生タイミングごとに、振幅検出部４２が基準信号Ｓ１，Ｓ２をサンプリングして、各発生タイミングごとに基準信号Ｓ１，Ｓ２の振幅の組（Ａ11′，Ａ12′），（Ａ21′，Ａ22′），…を求める。
【０１９２】
これら振幅の組（ｘ，ｙ）＝（Ａ12′，Ａ11′），（Ａ22′，Ａ21′），…による交点を順次結ぶと、例えば図１２に示すような楕円状の曲線上に交点が並ぶ。そして、位相差検出部４３が、これらの交点ごとの位相Θ、すなわち各タイミングごとの位相Θと、時系列的に隣接する発生タイミング間での位相Θの差ΔΘとを求めて、補正データ生成部４６ｃに出力する。
【０１９３】
補正データ生成部４６ｃは、これらの位相Θや位相差ΔΘと、等時間間隔の時間差ΔＴとの対応関係に基づいて、基準信号Ｓ１，Ｓ２の誤差を補正するための補正用データを生成し、生成された補正用データは補正データ記憶部４６ｄに記憶され、モード切替部４６ａがモードを校正モードから、実測定モードに切り替え、この実測定モードにおいて、測定パルス信号Ｍ１，Ｍ２を測定した際に、位相差検出部４３で得られた位相差Δθを、補正演算部４６ｅが、補正データ記憶部４６ｄに記憶された補正用データを用いて補正する。
【０１９４】
補正データ生成部４６ｃによる補正用データの生成処理について、以下に詳細に説明する。まず、一つの生成方法は、図１２に示した楕円状の曲線と、本来描かれるべき真円周との対応関係に基づくものであり、これは、楕円状の曲線を関数として特定することにより行われる。
【０１９５】
図１２に示した楕円状の曲線の関数を以下のように設定し、各係数を求める。
【０１９６】
ｆ（ｘ，ｙ）＝ａｘ2＋ｈｘｙ＋ｂｙ2＋ｃｘ＋ｄｙ＋ｅ＝０    （１１）
まず、図１３（ａ）に示すように、ｘ軸に平行な２本の接線（∂ｆ（ｘ，ｙ）／∂ｘ＝０）を求め、これらの接線と曲線ｆ（ｘ，ｙ）との交点をそれぞれ求める。そして、両交点を結ぶ直線Ｌｘを求める。
【０１９７】
ここで、直線Ｌｘは、
∂ｆ（ｘ，ｙ）／∂ｘ＝２ａｘ＋ｈｙ＋ｃ＝０            （１２）
である。
【０１９８】
同様に、図１３（ｂ）に示すように、ｙ軸に平行な２本の接線（∂ｆ（ｘ，ｙ）／∂ｙ＝０）を求め、これらの接線と曲線ｆ（ｘ，ｙ）との交点をそれぞれ求める。そして、両交点を結ぶ直線Ｌｙを求める。
【０１９９】
ここで、直線Ｌｙは、
∂ｆ（ｘ，ｙ）／∂ｙ＝ｈｘ＋２ｂｙ＋ｄ＝０            （１３）
である。
【０２００】
次に、両直線Ｌｘ，Ｌｙの交点を求める。この交点は、式（１２），（１３）の連立方程式の解であり、
ｈ2−４ａｂ≠０           （１４）
のとき、
（ｘ，ｙ）＝（α，β）    （１５）
なる解を持つ。このとき、式（１５）で表された解は、この楕円状の曲線の中心となる（図１４参照）。
【０２０１】
次に、式（１５）に示した交点位置が原点Ｏ（０，０）となるように、ｘｙ座標系をＸＹ座標系に変換する（図１４）。このときｘｙ座標系において式（１１）で表されたｆ（ｘ，ｙ）は、ＸＹ座標系において、
ｆ（Ｘ，Ｙ）＝ａＸ2＋ｈＸＹ＋ｂＹ2＋ｋ＝０    （１６）
（ただし、ｋ＝ｆ（α，β）である。）
と表され、楕円状の曲線ｆ（Ｘ，Ｙ）は、図１５に示すように表される。
【０２０２】
ここで、基準信号Ｓ１の最大振幅を求める。すなわち、式（１６）をＸについて偏微分して、その偏微分値∂ｆ（Ｘ，Ｙ）／∂Ｘが０（ゼロ）となるときの値Ｘは、
∂ｆ（Ｘ，Ｙ）／∂Ｘ＝２ａＸ＋ｈＹ＝０        （１７）
より、
Ｘ＝−（ｈ／２ａ）Ｙ      （１８）
となる。したがって、最大振幅Ｙmax（＝Ａsin）は、式（１６）に式（１８）を代入し、
Ｙmax＝±｛ｋ／（ｈ2／（４ａ）−ｂ）｝1/2    （１９）
が導かれる。
【０２０３】
一方、基準信号Ｓ１とＳ２との位相差は、式（１６）において、Ｘ＝０（基準信号Ｓ２としての余弦波信号が０）のときの正弦波信号の振幅（図１５において楕円状の曲線がＹ軸に接するＹ接辺）を求めて、基準信号Ｓ１としての正弦波信号の最大振幅値（式（１９））との比に基づいて、得ることができる。
【０２０４】
すなわち、Ｙ接辺は、
ｆ（Ｘ，Ｙ）＝ｂＹ2＋ｋ＝０    （２０）
より、
ＹX=0＝±（−ｋ／ｂ）1/2        （２１）
と求められる。
【０２０５】
したがって、余弦波信号Ｓ２との位相差θsin（＝Θ）は、
θsin＝sin-1｛（−ｋ／ｂ）1/2／（ｋ／（ｈ2／４ａ−ｂ））1/2｝    （２２）
と求められる。
【０２０６】
ここで、正弦波信号Ｓ１と余弦波信号Ｓ２とは、物理的に９０[°]（＝π／２[rad]）の位相差を有する信号であるから、
Δθsin＝π／２−θsin    （２３）
と表される位相差Δθsinが、２つの基準信号Ｓ１，Ｓ２間で、π／２の位相差からの位相のずれを表す。
【０２０７】
以上の関係は、図１６に示すように、正弦波信号Ｓ１の最大振幅が本来設定されたＡ０とは異なる値（式（１９））となり、余弦波信号Ｓ２に対する正弦波信号Ｓ１の位相差が本来設定されたπ／２からずれた（式（２２））状態であることを示しており、このすれ量等の誤差を定量化したものであり、これが補正用データとして、補正データ記憶部４６ｄに記憶される。
【０２０８】
また、説明は省略したが、正弦波信号Ｓ１の最大振幅を式（１７）〜（１９）により求めたのと同様に、余弦波信号Ｓ２の最大振幅についても、本来設定されたＡ０とは異なる値となり得るため、式（１６）をＹについて偏微分して、その偏微分値∂ｆ（Ｘ，Ｙ）／∂Ｙが０（ゼロ）となるときの値Ｙを求め、式（１６）に代入して最大振幅Ｘmax（＝Ａcos）を求められる。
【０２０９】
また、正弦波信号Ｓ１や余弦波信号Ｓ２を補正用パルス信号Ｎによってサンプリングして得られた振幅を縦軸に、サンプリング間隔を横軸にプロットすると、例えば図１７に示すように、正弦波信号Ｓ１の振幅は正弦波上に、余弦波信号Ｓ２の振幅は余弦波上に存在するはずであるが、点ｆ３やｆ４のように、正弦波上や余弦波上から外れたものは、同図に示した通り、各点ｆ３またはｆ４をそれぞれ通り、振幅方向に延長した直線と、正弦波または余弦波との交点ｆ３′，ｆ４′に、各点ｆ３，ｆ４をずらせて、バラツキを補正するようにしてもよい。
【０２１０】
補正用パルス信号Ｎの発生時間間隔ΔＴを等時間間隔としたものでは、上述した振幅検出段階でのバラツキの抑制方法の他、例えば図１８に示すように、補正用パルス信号を用いて検出した振幅に基づいて、位相差検出部４３で算出された位相を、時間経過とともに加算して、経過時間Ｔを横軸、算出された累積位相を縦軸としてプロットすれば、本来は、横軸方向のプロット間隔は等間隔（時間間隔ΔＴ）であり、縦軸方向のプロット間隔も等間隔となるべきであるから、同図の破線で示すように、プロットは、一次式（傾き一定）で近似される。
【０２１１】
この一次式からのずれが、基準信号Ｓ１，Ｓ２の振幅差および位相差π／２からのずれを含めた、真の値からの誤差を表している。この値から、補正データを求めることができる。
【０２１２】
このように、本実施形態における時間差測定装置４０の補正部４６は、測定用パルス信号Ｍ１，Ｍ２に模した、発生タイミング間の時間差ΔＴが等時間間隔の補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２，…を発生するサンプリングタイミング形成部４６ｂ（サンプリングタイミング形成手段）と、測定用パルス信号Ｍ１，Ｍ２が入力される実測定モードと補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２が入力される校正モードとを切り替えるモード切替部４６ａ（モード切替手段）と、校正モードにおいて補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２が入力されたことにより位相差検出部４３によって算出された、補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２の各発生タイミング間における位相差ΔΘと、等時間間隔の時間差ΔＴとの対応関係に応じて、誤差を補正するための補正用データを生成する補正データ生成部４６ｃ（補正用データ生成手段）と、補正データ生成部４６ｃによって生成された補正用データを記憶する補正データ記憶部４６ｄと、補正データ記憶部４６ｄに記憶された補正用データを用いて、実測定モードで得られた測定用パルス信号Ｍ１，Ｍ２の発生タイミング間の時間差Δｔに対応した位相差Δθを補正演算処理する補正演算部４６ｅ（補正演算手段）とを備えている。
【０２１３】
そして、上述した作用により、実測定モードにおいて検出され、補正部４６の補正演算部４６ｅにより補正された後の、２つの測定用パルス信号Ｍ１，Ｍ２間の発生時間差Δｔに相応した位相差Δθが、時間差算出部４４に入力され、時間差算出部４４は、入力された補正後の位相差Δθに基づいて、この位相差に対応した時間差Δｔを算出する。
【０２１４】
そして、時間差測定装置により測定された時間差Δｔは、距離換算部３０（図１参照）に入力され、距離換算部３０は、入力された時間差Δｔに基づき、下記式（２５）により、測距対象９０までの距離Ｄを算出する。なお、式（２５）において定数ｃは光速[m/sec]を表す。
【０２１５】
Ｄ＝ｃΔｔ／２          （２５）
以上のようにして、測定された測距対象９０までの距離Ｄは、測距結果出力部５０により出力され、この測量装置１００の使用者は距離Ｄを把握することができる。
【０２１６】
なお、測距結果出力部５０は、測距結果としての測距対象９０までの距離Ｄを数値情報として表示する表示装置等であるが、この距離Ｄの他に、この測量装置１００の各種設定情報等も併せて表示してもよい。
【０２１７】
このように、本実施形態の時間差測定装置４０および測量装置１００によれば、ひと組のスタート信号Ｍ１およびストップ信号Ｍ２の各発生タイミングごとの基準信号Ｓ１，Ｓ２の実測定を、ただ１回ずつ行うだけで、両信号Ｍ１，Ｍ２の発生時間差を精度よく求めることができ、時間差および距離の測定の迅速化を図ることができる。
【０２１８】
また、補正部４６が、位相差検出部４３によって検出された位相差について、２つの基準信号Ｓ１，Ｓ２間の誤差または少なくとも一方の基準信号Ｓ１またはＳ２の誤差に起因して当該位相差に含まれた誤差を補正し、時間差算出部４４は、この補正部４６によって補正された後の位相差に基づいて発生時間差Δｔを求めるため、基準信号Ｓ１，Ｓ２が最大振幅や両基準信号Ｓ１，Ｓ２間の位相差（π／２[rad]）に誤差がある場合にも、測定用パルス信号Ｍ１，Ｍ２の発生タイミング間の時間差を高精度に測定することができる。
【０２１９】
また、基準信号Ｓ１，Ｓ２として正弦波信号および余弦波信号という位相差がπ／２であるものが適用されていることにより、直接検出された値（振幅値）の比をとって、その比のarctanを算出すれば位相θを算出することができ、２つの位相差から位相差Δθを検出することができる。
【０２２０】
そして、arctanから計算される位相は、その時間的変化量が常に一定になるため、基準信号に対する２つのパルス信号の発生タイミングに拘わらず、一定の分解能および検出感度を得ることができる。
【０２２１】
また、上述した実施形態は、正弦波および余弦波の各基準信号Ｓ１，Ｓ２を、等時間間隔で発生するクロックによりサンプリングして、このサンプリングの結果得られた各基準信号Ｓ１，Ｓ２の振幅の組合せからなる振幅組を二次元座標系に表現したとき、これらの振幅組のプロットを結んで得られる楕円周状の曲線（図１２）を、原点を中心とする真円周状の曲線に変換するのに必要な補正内容を求めることで、あるいは、図１９に示すように、等時間間隔ΔＴで発生したクロック信号Ｎにより基準信号Ｓ１，Ｓ２をサンプリングすることで得られた位相差（累積位相差）と、理想的な位相差（累積位相差）が配列される直線との対応関係に基づいて補正用データを生成しているが、本発明の時間差測定装置、距離測定装置は、この形態に限定されるものではない。
【０２２２】
例えば、補正用データの他の生成方法の一例として、図２０に示す方法を適用することもできる。すなわちこれらの基準信号Ｓ１，Ｓ２よりも発生周期が長く、かつ等時間間隔で発生するクロック信号Ｃｉ（時系列的にＣ０，Ｃ１，…，Ｃ１０，…）により、基準信号Ｓ１，Ｓ２をサンプリングする。
【０２２３】
図２２においては、クロック信号の発生の周期が、基準信号の発生の周期の１．３倍に設定されている。なお、このクロック信号Ｃｉは、基準信号Ｓ１，Ｓ２と同期しているものであってもよいし、同期していないものであってもよい。
【０２２４】
クロック信号Ｃｉによる各サンプリング点において検出された各基準信号Ｓ１，Ｓ２の振幅に基づいて、時系列的に隣接したクロック信号間（Ｃ０〜Ｃ１，Ｃ１〜Ｃ２，…，Ｃ９〜Ｃ１０，…）に対応した位相差Δθを求める。
【０２２５】
クロック信号Ｃｉの発生間隔は一定であるため、算出される位相差Δθは、本来は一定値であるが、既述の誤差等によって、図２１に示すように、必ずしも一定値とはならずにばらつきが発生しうる。
【０２２６】
そこで、これら誤差を有する位相差Δθの平均値Δθｍ[rad]を算出し、基準信号Ｓ１，Ｓ２の周波数をｆTCXOとすると、クロック信号Ｃの周波数ｆｃは、
ｆｃ＝２π×ｆTCXO／Δθｍ
により算出される。
【０２２７】
そして、図２２に示すように、横軸に真の位相（真の位相の１周期Ｔ＝１／ｆTCXO）、縦軸に測定された位相をそれぞれ割り当てて前述したサンプリング点Ｃ０〜Ｃ９の各間に対応する位相差Δθをプロットする（２π[rad]を上回った位相範囲については、２π[rad]の整数倍を減算して２π[rad]未満の位相としてプロットする）と、例えば同図に示すＳ字状の曲線で示される対応テーブルを得ることができる。
【０２２８】
図２２において、相対的に大きいサイズの○点は、サンプリング点Ｃ０〜Ｃ９に対応する位相θ（あるいは位相差Δθ）を示す。Ｃ１０以後のサンプリング点に対応したプロットは、クロック信号Ｃｉが基準信号Ｓ１，Ｓ２と同期しているものである場合には、既に測定されたいずれかのサンプリング点の真の位相（横軸方向の値）と一致する。例えば、Ｃ１０はＣ０と横軸上の位置が重なり合い、Ｃ１１はＣ１と横軸上の位置が重なり合う。
【０２２９】
一方、クロック信号Ｃｉが、基準信号Ｓ１，Ｓ２と同期しないものである場合には、既に測定されたいずれかのサンプリング点の真の位相（横軸方向の値）と一致せず、図２２において相対的に小さいサイズの○点で表された位置にプロットされる。
【０２３０】
以上のように、０〜２π[rad]の範囲には、このプロットの集積によって、補正用データとしての対応テープルが形成される。
【０２３１】
そして、このように求められた補正用データは、そのまま補正に用いることができる。すなわち、測定された位相θstart，θstopにそれぞれ対応する真の位相θstart-1，θstop-1を、予め設定された対応テーブル（補正用データ；図２３参照）に基づいて、求めることができる。
【０２３２】
そして、得られた真の位相θstart-1，θstop-1および基準信号Ｓ１，Ｓ２の周波数ｆTCXOに基づいて、時間差Ｔは下記式により算出することができる。
【０２３３】
Ｔ＝（（θstop-1−θstart-1）／２π）×（１／ｆTCXO）
以上の補正内用の求め方は、クロック信号Ｃｉが、基準信号Ｓ１，Ｓ２と同期するものであっても、同期しないものであっても、いずれの場合にも適用可能であるが、同期する場合にのみ適用可能な求め方について説明する。
【０２３４】
まず、図２４に示すように、基準信号Ｓ１，Ｓ２よりも発生周期が短く、かつ等時間間隔で発生するクロック信号により、基準信号Ｓ１，Ｓ２をサンプリングする。なお、このクロック信号は、基準信号Ｓ１，Ｓ２と同期しているものであり、基準信号Ｓ１，Ｓ２の１周期の間に、等時間間隔で１００個のクロック信号が発生し、各基準信号Ｓ１，Ｓ２からそれぞれ１００個のサンプリングデータを得るものとする。
【０２３５】
このとき、時系列的に隣接するクロック間の時間間隔に対応した基準信号Ｓ１，Ｓ２の真の位相差Δθは、（２π／１００）[rad]である。
【０２３６】
一方、サンプリングして得られた基準信号Ｓ１，Ｓ２の各振幅に基づいて算出された測定位相差Δθには、前述したように誤差が含まれているため、必ずしも一定値を示さず、図２２と同様に、横軸に真の位相（時系列的に隣接するクロック間の時間間隔に対応した位相差（２π／１００）[rad]）、縦軸に測定された位相をそれぞれ割り当てて前述した１００点のサンプリング点の各間に対応する位相差Δθをプロットすると、このプロットの集積によって、０〜２π[rad]の範囲には、例えば図２５に示すＳ字状の曲線で示される、補正用データとしての対応テープルを得ることができる。
【０２３７】
そして、このように求められた補正用データは、そのまま補正に用いることができる。すなわち、測定された位相θstart，θstopにそれぞれ対応する真の位相θstart-1，θstop-1を、予め設定された対応テーブル（補正用データ；図２５参照）に基づいて、求めることができる。
【０２３８】
そして、得られた真の位相θstart-1，θstop-1および基準信号Ｓ１，Ｓ２の周波数ｆTCXOに基づいて、時間差Ｔは下記式により算出することができる。
【０２３９】
Ｔ＝（（θstop-1−θstart-1）／２π）×（１／ｆTCXO）
また、測定光出射手段１０および反射光検出手段２０としては、例えば図４に示す構成を適用することができる。
【０２４０】
図示の光学系は、出射光学系１２と検出光学系２２とが機能的に兼用された構成であり、ＰＬＤ１１から出射されたレーザ光Ｌ１を反射して受光素子（ＡＰＤ）２１に導くミラー１４と、レーザ光Ｌ１を測距対象９０に向けて導光するとともに、測距対象９０からの反射レーザ光Ｌ２を受光素子２１に導くプリズム１３およびレンズ１５とを備えた構成である。
【０２４１】
なお、図示の構成は一例に過ぎず、本発明に係る時間差測定装置、距離測定装置は、このような構成のものに限定されるものではない。
【０２４２】
また、時間差測定装置４０の具体的な制御系としては、例えば図５に示す構成を適用することができる。
【０２４３】
図示の制御系は、モード切替部（Sellector）４６ｇによって、まず校正モードに切り替えられる。
【０２４４】
まず、校正モードでは、モード切替部４６ｇが、パルス検出器４２ａからの入力を遮断しつつ、後述する第２の分周器（Div）１１ｃからの入力を許容し、発振回路（TXCO）４１ａから出力された１５[ＭＨｚ]のパルスに基づいて、正弦波（Sin）生成部４１ｂおよび余弦波（Cos）生成部４１ｃがそれぞれ、位相がπ／２だけずれた正弦波の基準信号Ｓ１、余弦波の基準信号Ｓ２を発生し、これらの基準信号Ｓ１，Ｓ２は対応するバンドパスフィルタ（BPF）４２ｂ，４２ｂにより帯域制限される。
【０２４５】
一方、発振回路（TXCO）４１ａから出力された１５[ＭＨｚ]のパルスは、第１の分周器（Divider）１１ａにより１／９９に分周されて１５１．５１[ｋＨｚ]となり、シンセサイザ（SYH）１１ｂにより１００倍に逓倍されて１５．１５１[ＭＨｚ]となり、この１００周期目と、１５[ＭＨｚ]の出力パルスの９９周期目とが、位相差０で同期する。
【０２４６】
シンセサイザ１１ｂにより逓倍された１５．１５１[ＭＨｚ]の信号は、さらに第２の分周器（Div）１１ｃにより１／（２３×７７）に分周され、この分周された出力パルスは、パルスの出射時間間隔が既知のΔＴであり、この出力パルスが補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２，…として、モード切替部４６ｇに入力され、この補正用パルス信号Ｎの発生タイミングで、Ａ／Ｄ変換器（A/D）４２ｃ，４２ｃが、帯域制限された基準信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ少なくとも６組以上サンプルホールドし、そのサンプルホールドされた値、すなわち振幅値の組（Ａ11，Ａ12）、（Ａ21，Ａ22）、（Ａ31，Ａ32）、（Ａ41，Ａ42）、（Ａ51，Ａ52）、（Ａ61，Ａ62）、…が、ＣＰＵ４４ａに入力される。
【０２４７】
ここで、６組以上の振幅値の組を必要とするのは、式（１１）のｆ（ｘ，ｙ）を特定する定数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｈを定めるためである。
【０２４８】
ＣＰＵ４４ａは、補正用データ生成部４６ｃとして、入力された６組以上の振幅値の組に基づき、前述した手順により、補正用データを生成し、生成された補正用データを、補正用データ記憶部４６ｄとして機能するメモリ４６ｆに記憶する。
【０２４９】
なお、ＣＰＵ４４ａに接続されたＲＡＭ４４ｂには、演算式やその他の諸定数等が記憶されている。
【０２５０】
次に、実測定モードでは、モード切替部４６ｇが、パルス検出器４２ａからの入力を許容し、発振回路（TXCO）４１ａから出力された１５[ＭＨｚ]のパルスに基づいて、正弦波（Sin）生成部４１ｂおよび余弦波（Cos）生成部４１ｃがそれぞれ、位相がπ／２だけずれた正弦波の基準信号Ｓ１、余弦波の基準信号Ｓ２を発生し、これらの基準信号Ｓ１，Ｓ２は対応するバンドパスフィルタ（BPF）４２ｂ，４２ｂにより帯域制限される。
【０２５１】
発振回路（TXCO）４１ａから出力された１５[ＭＨｚ]のパルスは、第１の分周器（Divider）１１ａにより１／９９に分周されて１５１．５１[ｋＨｚ]となり、シンセサイザ（SYH）１１ｂにより１００倍に逓倍されて１５．１５１[ＭＨｚ]となり、この１００周期目と、１５[ＭＨｚ]の出力パルスの９９周期目とが、位相差０で同期する。
【０２５２】
そして、シンセサイザ１１ｂにより逓倍された１５．１５１[ＭＨｚ]の信号は、さらに第２の分周器（Div）１１ｃにより１／（２３×７７）に分周され、この分周された出力パルスは、ドライバ（DRIVER）１１ｄに入力され、このドライバ１１ｄがＰＬＤ１１を駆動し、ＰＬＤ１１がパルス状のレーザ光Ｌ１を出力することとなる。
【０２５３】
したがって、ＰＬＤ１１からは、およそ８．５[ｋＨｚ]の周波数でパルス状のレーザ光Ｌ１が繰返し出射され、この繰返しの出射に伴って、反射レーザ光Ｌ２が繰返し検出されて、複数回のスタート信号Ｍ１およびストップ信号間の時間差を測定することができ、このような複数回の測定により、測定結果の信頼性を向上させることができる。
【０２５４】
受光素子（APD）２１により検出されたレーザ光Ｌ１および反射レーザ光Ｌ２に基づいてパルス検出器（Pulse Det）４２ａが生成したスタート信号Ｍ１およびストップ信号Ｍ２の発生タイミングで、Ａ／Ｄ変換器（A/D）４２ｃ，４２ｃが、帯域制限された基準信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれサンプルホールドし、そのサンプルホールドされた値、すなわち振幅値Ａ11，Ａ12および振幅値Ａ21，Ａ22が、ＣＰＵ４４ａに入力される。
【０２５５】
そして、補正演算部４６ｅとして機能するＣＰＵ４４ａが、メモリ４６ｆから補正用データを読み出し、この読み出された補正用データを用いて、入力されたサンプルホールド値（振幅値）に対する位相を補正処理し、この補正後の位相に基づいて位相差を算出し、得られた位相差に基づいて、実測定されたスタート信号Ｍ１からストップ信号Ｍ２までの発生時間差Δｔを求める。
【０２５６】
一方、発信回路４１ａの出力パルスはパルスカウンタ（CNTR）４５ａにも入力され、このパルスカウンタ４５ａは、パルス検出器４２ａによるスタート信号Ｍ１の発生タイミングからストップ信号Ｍ２の発生タイミングまでの間に入力された出力パルスのパルス数を計数し、この計数結果はＣＰＵ４４ａに入力され、ＣＰＵ４４ａによる概略時間差ｔａの算出に供される。
【０２５７】
これにより、ＣＰＵ４４ａは、基準信号Ｓ１，Ｓ２の１周期を超える発生時間差Δｔであっても、概略時間差ｔａと高分解能の発生時間差Δｔとに基づいて、高精度に、当該時間差Δｔを求めることができる。
【０２５８】
図５に示したものは、基準信号Ｓ１（または基準信号Ｓ２）とスタート信号Ｍ１とを同期させる構成の制御系であるが、これらの信号は必ずしも同期するものである必要はなく、両信号Ｓ１（またはＳ２），Ｍ１は全く同期しないもの、すなわち両信号Ｓ１（またはＳ２），Ｍ１が、例えば図６に示すように、互いに独立した２つの発信回路から個別に出力された信号にのみ依存し、相互には依存しない完全非同期のものであってもよい。
【０２５９】
なお、本発明に係る時間差測定装置および距離測定装置は、時間差を有して発生する２つのパルス信号を、実測定モードで、それぞれ１回ずつ検出するだけで、これら２つのパルス信号間の時間差を精度よく測定することができるものであるが、実際の測定に際しては、測定を複数回行い、得られた複数の測定結果の平均値を求めたり、標準偏差等を算出して、測定結果の信頼性を高めるのが好ましい。
【０２６０】
なお、図５に示したものは、基準信号Ｓ１（または基準信号Ｓ２）とスタート信号Ｍ１あるいは補正用パルス信号Ｎとを同期させる構成の制御系であるが、これらの信号は必ずしも同期するものである必要はなく、これらの信号Ｓ１（またはＳ２），Ｍ１，Ｎは全く同期しないもの、すなわち両信号Ｓ１（またはＳ２），Ｍ１，Ｎが、例えば図６に示すように、互いに独立した２つの発信回路から個別に出力された信号にのみ依存し、相互には依存しない完全非同期のものであってもよい。
【０２６１】
この図６に示した制御系は、基準信号Ｓ１，Ｓ２を生成する制御系と、ＰＬＤ１１がレーザ光Ｌ１を出射させる制御系（測定用パルス信号の生成系）および補正用パルス信号Ｎを生成する制御系とが完全に分離独立したものであり、基準信号Ｓ１，Ｓ２を生成する制御系は図５に示した制御系と同一であるのに対し、ＰＬＤ１１がレーザ光Ｌ１を出射させる制御系および補正用パルス信号Ｎを生成する制御系は、発信回路４１ａとは別個独立のオシレータ（OSC）１１ｅの出力パルスに依存し、実測定モードでは、このオシレータ１１ｅから出力された出力パルスが分周器（Div）１１ｆにより分周され、この分周された出力パルスに基づいて、ドライバ（DRIVER）１１ｇがＰＬＤ１１を駆動し、基準信号Ｓ１またはＳ２のタイミングとは全く無関係のタイミングで、ＰＬＤ１１からレーザ光Ｌ１が出力される。
【０２６２】
一方、校正モードでは、基準信号Ｓ１またはＳ２のタイミングとは全く無関係のタイミングで、補正用パルス信号Ｎが出力される。
【０２６３】
そして、このように構成された制御系を有する時間差測定装置、距離測定装置であっても、複数回の測定により、測定結果の信頼性を向上させることができる。
【０２６４】
また、本実施形態に係る測量装置１００は、光源として半導体レーザを適用したものとして説明したが、本発明に係る距離測定装置においては、この光源の態様に限定されるものではなく、他の種類のレーザ光を出射する光源や、レーザ光以外の光を出射する光源、あるいは、光以外のマイクロ波等の測定波を発生する測定波出射源を適用することができ、これらを適用した場合にも、本実施形態と同様の作用を奏し、同様の効果を発揮することができる。
【０２６５】
本実施形態の測量装置１００における時間差測定装置４０は、２つの基準信号Ｓ１，Ｓ２間の誤差または少なくとも一方の基準信号Ｓ１またはＳ２の誤差に起因した誤差を補正する補正部４６として、測定用パルス信号Ｍ１，Ｍ２に模した、発生タイミング間の時間差が等時間間隔の補正用パルス信号Ｎを発生するサンプリングタイミング形成部４６ｂと、測定用パルス信号Ｍ１，Ｍ２が入力される実測定モードと補正用パルス信号Ｎが入力される校正モードとを切り替えるモード切替部４６ａと、校正モードにおいて補正用パルス信号Ｎが入力されたことにより位相差検出部４３によって算出された、補正用パルス信号Ｎの各発生タイミング間における位相差と、等時間間隔の時間差との対応関係に応じて、誤差を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成部４６ｃと、補正用データ生成部４６ｃによって生成された補正用データを記憶する補正データ記憶部４６ｄと、補正データ記憶部４６ｄに記憶された補正用データを用いて、実測定モードで得られた測定用パルス信号の発生タイミング間の時間差に対応した位相差を補正演算処理する補正演算部４６ｅとを備えた構成を採用することにより、実際に測定を行う実測定モードの他に、補正データ記憶部に記憶させる補正用データを生成するための校正モードも備えており、校正モードと実測定モードとはモード切替手段によって択一的に選択され、実際の時間差の測定を行う前段階において、校正モードに切り替えて、補正用パルス信号を発生して新たな補正用データを作成することによって、補正データ記憶部４６ｄに記憶された補正用データを最新の補正用データに更新することができるため、時間差測定装置４０の個体差に起因して測定結果に与える影響を解消することができるとともに、時間差測定装置４０の経年変化等使用環境などに起因した影響についても解消することができる。
【０２６６】
また、校正処理も自己完結で行うことができる。すなわち、校正モードにおける処理の際、他の外部装置（補正用パルス信号を発生する装置等）を別途用意する必要がないため、外部装置がない場所でも、校正を行うことができる。
【０２６７】
なお、補正部４６としては、サンプリングタイミング形成部４６ｂを備えずに、発生時間差測定対象のパルス信号である測定用パルス信号が入力される実測定モードと、測定用パルス信号Ｍ１，Ｍ２に模して発生した、発生タイミング間の時間差が既知の補正用パルス信号Ｎが入力される校正モードとを切り替えるモード切替部４６ａと、校正モードにおいて補正用パルス信号Ｎが入力されたことにより位相差検出部４３によって算出された、補正用パルス信号Ｎの各発生タイミング間における位相差と、既知の時間差との対応関係に応じて、誤差を補正するための補正用データを生成する補正用データ生成部４６ｃと、補正用データ生成部４６ｃによって生成された補正用データを記憶する補正データ記憶部４６ｄと、補正データ記憶部４６ｄに記憶された補正用データを用いて、実測定モードで得られた測定用パルス信号Ｍ１，Ｍ２の発生タイミング間の時間差に対応した位相差を補正演算処理する補正演算部４６ｅとを備えた構成を採用することもできる。
【０２６８】
すなわち、図２に示した構成のうち、サンプリングタイミング形成部４６ｂについては、時間差測定装置４０または測量装置１００（距離測定装置）が直接備えるものではなく、このサンプリングタイミング形成部４６ｂによる、時間差が既知の補正用パルス信号の送出を、時間差測定装置４０または測量装置１００に接続等されて用いられる外部の装置によって行われるものとすることもできる。
【０２６９】
このように、校正用の時間差が既知のパルス信号を発生させるもの（サンプリングタイミング形成部）が備えられていないため、そのような校正用のパルス信号を発生する構成まで備えた時間差測定装置４０、測量装置１００に比べて、構成を簡略化することができる。
【０２７０】
また、補正部４６としては、上述した補正用データを生成する校正モードも備えずに、誤差を補正するための補正用データを記憶した補正データ記憶部４６ｄと、補正データ記憶部４６ｄに記憶された補正用データを用いて補正演算処理を行う補正演算部４６ｅとを備えた構成を採用することもできる。
【０２７１】
このように、校正モードを備えないことによって、そのような校正モードを有する時間差測定装置４０、測量装置１００に比べて、構成をさらに簡略化することができる。
【０２７２】
なお、上述したいずれの補正部４６であっても、補正データ記憶部４６ｄに記憶された補正用データは、離散したサンプリング点におけるデータであり、発生時間差Δｔを求めるに際して、対応するサンプリング点のデータが補正データ記憶部４６ｄに記憶されていない場合もある。
【０２７３】
例えば、図１０（ｃ）に示した楕円の周上に、振幅値の交点が存在する軌跡（ｘ，ｙ）を呈する誤差を有する場合、原点（０，０）回りの位相θ（０≦θ≦２π[rad]（＝３６０°））に対する位相差Δθの誤差量が、図１９（ａ）に示すように、位相θごとに異なる周期的な変動値を示すが、補正しようとするサンプリング点が、例えばＺ部の既存サンプリング点θn、θn+1の間にあって、補正用データが存在しない場合には、同図（ｂ）に示すように、既存サンプリング点のデータ（θ，Δθ）＝（θn，εn），（θn+1，εn+1）を用いて、補正部４６が、補間処理あるいはフィッティング処理により、これら両サンプリング点の間の必要サンプリング点のデータ（θA，εA）を生成すればよい。
【０２７４】
補間処理としては、例えば、一次線形補間処理を適用して、
εA＝εn＋（εn+1−εn）（θA−θn）／（θn+1−θn）    （２６）
により求めることができる。なお、補間処理としては、上述した一次補間の他に、二次以上の高次の補間処理（三次スプライン補間処理等）を適用してもよいし、また他のフィッティング処理を適用してもよい。
【０２７５】
また、上述した実施形態は、図１１に示したように、補正用パルス信号Ｎの周期（発生時間間隔）が基準信号Ｓ１，Ｓ２の周期Ｔｓよりも短いものとして説明したが、本発明の時間差測定装置、距離測定装置は、この実施形態に限定されるものではなく、補正用パルス信号Ｎの周期（発生時間間隔）が基準信号Ｓ１，Ｓ２の周期Ｔｓよりも長いものであってもよい。
（変形例１）
上述した各実施形態は、基準信号発生部４１が例えば図５に示すように正弦波信号という第１の基準信号Ｓ１と、余弦波信号という第２の基準信号Ｓ２とを、各別に生成して、それぞれを各別に出力する構成であるが、例えば図２６に示すように、基準信号発生部４１は余弦波生成部（Cos）４１ｃを備えず、正弦波生成部（Sin）４１ｂが発生した正弦波の基準信号Ｓ１に対して、基準信号Ｓ１における位相差π／２[rad]（（π／２）[rad]×（２ｎ−１）；ｎ＝１，２，…）に相当する時間だけ遅延させる処理を施す遅延回路４２ｄを備えた構成を採用することもできる。
【０２７６】
すなわち、基準信号発生部４１は、原始的に一つの基準信号（正弦波信号）Ｓ１のみを生成するものであるが、遅延回路４２ｄが、この原始的に生成された基準信号Ｓ１に対して基準信号Ｓ１における位相をπ／２[rad]だけ遅延させて新たな基準信号を生成する。
【０２７７】
この新たに生成された基準信号は、基準信号すなわち正弦波信号に対して、π／２[rad]の位相差を有するため、余弦波信号Ｓ２となる。
【０２７８】
そして、正弦波信号Ｓ１と余弦波信号Ｓ２とが出力されることにより、実質的に、図５に示した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０２７９】
なお、このように、２つの基準信号のうち一方がオリジナルであり、他方はこのオリジナルに基づいて生成されたものであれば、両基準信号間で、例えば振幅の差など信号波形の差異が生じにくく、振幅に応じた位相の演算の際の誤差を抑制することができる。
【０２８０】
このような遅延回路４２ｄを用いた構成を、例えば図６に示した実施形態に適用すると、例えば図２７に示す構成となり、この構成の実施形態によれば、実質的に、図６に示した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
（実施形態２）
上述した実施例１としてそれぞれ説明した形態は、基準信号が２つである場合であって、両基準信号間の位相差が略π／２[rad]であり、両基準信号を同時に（同一のタイミングで）サンプリングする形態であるが、本発明に係る時間差測定装置および距離測定装置は、この形態に限定されるものではなく、実質的に、この形態と同一視できる構成を適用することもできる。
【０２８１】
すなわち、互いに位相差を有する２つの基準信号を同時にサンプリングして一組のサンプリング値（振幅値）を得るのではなく、１つの基準信号を、上記位相差に対応した時間差を有する２つのタイミングでサンプリングして一組のサンプリング値を得るようにしてもよい。
【０２８２】
例えば、図２６に示した実施形態に対応させた形態を図２８に示す。図示の実施形態は、校正モードでは、モード切替部４６ｇが、パルス検出器４２ａからの入力を遮断しつつ、後述する第２の分周器（Div）１１ｃからの入力を許容し、発振回路（TXCO）４１ａから出力された１５[ＭＨｚ]のパルスに基づいて、正弦波（Sin）生成部４１ｂが正弦波の基準信号Ｓ１を発生し、この基準信号Ｓ１は対応するバンドパスフィルタ（BPF）４２ｂにより帯域制限される。
【０２８３】
一方、発振回路（TXCO）４１ａから出力された１５[ＭＨｚ]のパルスは、第１の分周器（Divider）１１ａにより１／９９に分周されて１５１．５１[ｋＨｚ]となり、シンセサイザ（SYH）１１ｂにより１００倍に逓倍されて１５．１５１[ＭＨｚ]となり、この１００周期目と、１５[ＭＨｚ]の出力パルスの９９周期目とが、位相差０で同期する。
【０２８４】
シンセサイザ１１ｂにより逓倍された１５．１５１[ＭＨｚ]の信号は、さらに第２の分周器（Div）１１ｃにより１／（２３×７７）に分周され、この分周された出力パルスは、パルスの出射時間間隔が既知のΔＴであり、この出力パルスが補正用パルス信号Ｎ１，Ｎ２，…として、モード切替部４６ｇに入力され、この補正用パルス信号Ｎの発生タイミングで、Ａ／Ｄ変換器（A/D）４２ｃが、帯域制限された基準信号Ｓ１をサンプルホールドする。
【０２８５】
また、モード切替部４６ｇに入力された出力パルスＮ１（Ｎ２）は、遅延回路４２ｄ′により、基準信号Ｓ１における位相π／２[rad]だけ遅延されて、この遅延された出力パルスＮ１′（Ｎ２′）が、Ａ／Ｄ変換器（A/D）４２ｃに入力されて、帯域制限された基準信号Ｓ１をサンプルホールドする。
【０２８６】
この遅延回路４２ｄ′は、入力された信号（補正用パルス信号Ｎ（Ｎ１，Ｎ２，…）や、スタート信号Ｍ１、ストップ信号Ｍ２等）を、基準信号Ｓ１における位相差π／２[rad]に相当する時間だけ遅延させるパルス遅延手段であり、Ａ／Ｄ変換器４２ｃ（振幅検出部４２）は、図３０に示すように、最初のタイミング（発生タイミング；時刻ｔ１）と、このタイミングと対応した、π／２[rad]だけ遅延して得られたタイミング（遅延タイミング；時刻ｔ１′＝ｔ１＋Δｔ１（Δｔ１＝Ｔｓ／４））との２つのタイミングでそれぞれサンプルホールドされた値、すなわち振幅値の組（Ａ11′，Ａ12′）を、ＣＰＵ４４ａに入力する。
【０２８７】
同様に、発生タイミング（時刻ｔ２）と、このタイミングと対応した遅延タイミング（時刻ｔ２′＝ｔ２＋Δｔ２（Δｔ２＝Ｔｓ／４））との２つのタイミングでそれぞれサンプルホールドされた値、すなわち振幅値の組（Ａ21′，Ａ22′）が、ＣＰＵ４４ａに入力される。
【０２８８】
このように、発生タイミングにおいてサンプリングされた振幅値を正弦波信号Ｓ３上の値であるとすれば、遅延タイミングにおいてサンプリングされる振幅値は、正弦波信号Ｓ３とはπ／２[rad]だけ位相が遅れた信号、すなわち余弦波信号上の値として把握することができ、発生タイミングにおいてサンプリングして得られた振幅値Ａ11′を縦軸に、遅延タイミングにおいてサンプリングして得られた振幅値Ａ12′を横軸にそれぞれ表すと、これら互いに対応するタイミングにおける振幅値の組（Ａ11′，Ａ12′）は、図３０（ｃ）に示すように表現されるが、この２次元座標上での表現は、図３（ｄ）、図８に示した２つの基準信号（位相差π／２[rad]）を用いた表現と実質的に同一となる。
【０２８９】
そして、他の構成部分は、図５あるは図２６に示した実施形態における同一符号の構成部分と同一であり、その作用も実質的に同一であるから、これら図５あるいは図２６に示した実施形態と同一の効果を発揮させることができる。
【０２９０】
なお、図５や図２６の実施形態において適用可能の変形例等は、図２８に示した実施形態においても、すべて適用可能である。
【０２９１】
図２８の実施形態と同様に、図２７に示した実施形態に対応させた形態を図２９に示す。この実施形態も、遅延回路４２ｄ′が、入力された信号（補正用パルス信号Ｎ（Ｎ１，Ｎ２，…）や、スタート信号Ｍ１、ストップ信号Ｍ２等）を、基準信号Ｓ１における位相差π／２[rad]に相当する時間だけ遅延させるパルス遅延手段であり、Ａ／Ｄ変換器４２ｃ（振幅検出部４２）は、図３０に示すように、最初のタイミング（発生タイミング；時刻ｔ１）と、このタイミングと対応した、π／２[rad]だけ遅延して得られたタイミング（遅延タイミング；時刻ｔ１′＝ｔ１＋Δｔ１（Δｔ１＝Ｔｓ／４））との２つのタイミングでそれぞれサンプルホールドされた値、すなわち振幅値の組（Ａ11′，Ａ12′）を、ＣＰＵ４４ａに入力する。
【０２９２】
同様に、発生タイミング（時刻ｔ２）と、このタイミングと対応した遅延タイミング（時刻ｔ２′＝ｔ２＋Δｔ２（Δｔ２＝Ｔｓ／４））との２つのタイミングでそれぞれサンプルホールドされた値、すなわち振幅値の組（Ａ21′，Ａ22′）が、ＣＰＵ４４ａに入力される。
【０２９３】
このように、発生タイミングにおいてサンプリングされた振幅値を正弦波信号Ｓ３上の値であるとすれば、遅延タイミングにおいてサンプリングされる振幅値は、正弦波信号Ｓ３とはπ／２[rad]だけ位相が遅れた信号、すなわち余弦波信号上の値として把握することができ、発生タイミングにおいてサンプリングして得られた振幅値Ａ11′を縦軸に、遅延タイミングにおいてサンプリングして得られた振幅値Ａ12′を横軸にそれぞれ表すと、これら互いに対応するタイミングにおける振幅値の組（Ａ11′，Ａ12′）は、図３０（ｃ）に示すように表現されるが、この２次元座標上での表現は、図３（ｄ）、図８に示した２つの基準信号（位相差π／２[rad]）を用いた表現と実質的に同一となる。
【０２９４】
そして、他の構成部分は、図６あるは図２７に示した実施形態における同一符号の構成部分と同一であり、その作用も実質的に同一であるから、これら図６あるいは図２７に示した実施形態と同一の効果を発揮させることができる。
【０２９５】
なお、図６や図２７の実施形態において適用可能の変形例等は、図２９に示した実施形態においても、すべて適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２９６】
【図１】本発明の一実施形態に係る時間差測定装置を含む測量装置を示すブロック図である。
【図２】図１の測量装置における時間差測定装置を示すブロック図である。
【図３】図２の時間差測定装置による時間差測定の原理を説明する図である。
【図４】図１の測量装置における具体的な光学系を示す図である。
【図５】図１の測量装置の具体的な制御系（同期あり）を示す図である。
【図６】図１の測量装置の具体的な制御系（同期なし）を示す図である。
【図７】基準信号と測定用パルス信号との関係を示す図である。
【図８】基準信号のサンプリング値（振幅値）と位相との関係を示す図である。
【図９】サンプリング値の軌跡が楕円状の曲線を呈した状態を示す図である。
【図１０】サンプリング値の軌跡が楕円上の曲線を呈したときの、位相の誤差を示す図である。
【図１１】基準信号と補正用パルス信号との関係を示す図である。
【図１２】サンプリング値の軌跡が呈する楕円状の曲線を示す図である。
【図１３】図１２に示した楕円状の曲線を特定するための作用を説明する図（その１）である。
【図１４】図１２に示した楕円状の曲線を特定するための作用を説明する図（その２）である。
【図１５】図１２に示した楕円状の曲線を特定するための作用を説明する図（その３）である。
【図１６】基準信号の波形に基づいて補正する原理を説明する図である。
【図１７】基準信号の波形上から外れたサンプリング点のバラツキを補正する処理を説明する図である。
【図１８】累積位相に基づいて補正する原理を説明する図である。
【図１９】補正用データが存在しない場合の補間処理を説明する図である。
【図２０】基準信号と同期しているか否かに拘わらず等時間間隔で発生するクロック信号により、基準信号をサンプリングする様子を示す模式図である。
【図２１】サンプリングして得られた基準信号の振幅に基づいて算出された位相差のバラツキの一例を示す図である。
【図２２】補正用の対応テーブルの生成を説明する図である。
【図２３】補正用の対応テーブルに基づいて、位相差の補正を行う作用を説明する図である。
【図２４】基準信号と同期し、かつ等時間間隔で発生するクロック信号により、基準信号をサンプリングする様子を示す模式図である。
【図２５】補正用の対応テーブルの生成を説明するとともに、補正用の対応テーブルに基づいて、位相差の補正を行う作用を説明する図である。
【図２６】基準信号発生部が正弦波信号のみを基準信号として発生し、この発生した正弦波信号に基づいて、他方の基準信号を生成する変形例を示す、図５相当の制御系の図である。
【図２７】基準信号発生部が正弦波信号のみを基準信号として発生し、この発生した正弦波信号に基づいて、他方の基準信号を生成する変形例を示す、図６相当の制御系の図である。
【図２８】基準信号発生部が正弦波信号のみを基準信号として発生し、この発生した正弦波信号に対して、互いに対応する２つのタイミング（発生タイミングおよび遅延タイミング）でサンプリングを行う実施形態を示す、図２６相当の制御系の図である。
【図２９】基準信号発生部が正弦波信号のみを基準信号として発生し、この発生した正弦波信号に対して、互いに対応する２つのタイミング（発生タイミングおよび遅延タイミング）でサンプリングを行う実施形態を示す、図２７相当の制御系の図である。
【図３０】単一の基準信号に対する２つのタイミング（発生タイミングおよび遅延タイミング）でサンプリングを行ったときのサンプリング値（振幅値）と位相との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０２９７】
１０    測定光出射手段（測定パルス波出射手段）
１１    ＰＬＤ（光源）
２０    反射光検出手段（反射パルス波検出手段）
２１    受光素子
３０    距離換算部
４０    時間差測定装置
４１    基準信号発生部
４２    振幅検出部
４３    位相差検出部
４４    時間差算出部
４５    概略時間差検出部
４６    補正部
４６ａ  モード切替部
４６ｂ  サンプリングタイミング形成部
４６ｃ  補正データ生成部
４６ｄ  補正データ記憶部
４６ｅ  補正データ演算部
５０    測距結果出力部
９０    距離測定対象
１００  測量装置（距離測定装置）
Ｌ１    レーザ光
Ｌ２    反射レーザ光
Ｍ１    スタート信号（第１のパルス信号）
Ｍ２    ストップ信号（第２のパルス信号）
Ｎ      補正用パルス信号
Ｓ１，Ｓ２  基準信号
Ａ11，Ａ12，Ａ21，Ａ22  振幅値
【図１】
2006343294.tif 000003
【図２】
2006343294.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2006343294.tif 000019
【図１８】
2006343294.tif 000020
【図１９】
2006343294.tif 000021
【図２０】
2006343294.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2006343294.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2006343294.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
2006343294.tif 000031
【図３０】
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