(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の物理量と信号の数とが線形の関係を有し、前記特定の物理量が一定の場合は略単一周波数となる前記信号を数える計数装置において、
入力信号を２値化する２値化手段と、
一定の計数期間中に前記２値化手段から出力される２値化信号のランレングスの数を数える信号計数手段と、
前記計数期間中の前記２値化信号のランレングスを信号のランレングス分が入力される度に測定するランレングス測定手段と、
このランレングス測定手段の測定結果から前記計数期間中の２値化信号のランレングスの度数分布を、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスと、２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの各々について作成する度数分布作成手段と、
前記第１のランレングスの度数分布から前記第１のランレングスの分布の代表値ＴHを算出すると共に、前記第２のランレングスの度数分布から前記第２のランレングスの分布の代表値ＴLを算出する代表値算出手段と、
前記ランレングス測定手段の測定結果と前記代表値算出手段の算出結果から、前記代表値ＴHの０倍以上１倍未満の長さである第１のランレングスの数の総和ＮｓHと、前記代表値ＴLの０倍以上１倍未満の長さである第２のランレングスの数の総和ＮｓLと、｛ＴH＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴH＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満（ｎは１以上の自然数）の長さである第１のランレングスの数の総和ＮｗnHと、｛ＴL＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴL＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満の長さである第２のランレングスの数の総和ＮｗnLとを求め、これらの度数ＮｓH，ＮｓL，ＮｗnH，ＮｗnLに基づいて前記信号計数手段の計数結果を補正し前記入力信号の数を算出する補正値算出手段とを備え、
前記補正値算出手段は、前記信号計数手段の計数結果をＮ、前記第１のランレングスと前記第２のランレングスとの和がとり得る最大値を（ＴH＋ＴL）maxとしたとき、補正後の計数結果Ｎ’を、
【数１】
0005818485.tif 000006
により求めることを特徴とする計数装置。
【請求項２】
請求項１に記載の計数装置において、
前記代表値ＴH，ＴLは、中央値、最頻値、平均値、階級値と度数との積が最大となる階級値、階級値のａ乗（０＜ａ＜１）と度数との積が最大となる階級値のうちのいずれか１つであることを特徴とする計数装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の計数装置において、
前記第１のランレングスの数の総和ＮｓHを求めるしきい値は、前記代表値ＴHの０倍以上０．５倍未満、あるいは前記代表値ＴHの０倍以上（ＴH＋ＴL）／４未満であり、
前記第２のランレングスの数の総和ＮｓLを求めるしきい値は、前記代表値ＴLの０倍以上０．５倍未満、あるいは前記代表値ＴLの０倍以上（ＴH＋ＴL）／４未満であることを特徴とする計数装置。
【請求項４】
特定の物理量と信号の数とが線形の関係を有し、前記特定の物理量が一定の場合は略単一周波数となる前記信号を数える計数方法において、
入力信号を２値化する２値化ステップと、
一定の計数期間中に前記２値化ステップで得られた２値化信号のランレングスの数を数える信号計数ステップと、
前記計数期間中の前記２値化信号のランレングスを信号のランレングス分が入力される度に測定するランレングス測定ステップと、
このランレングス測定ステップの測定結果から前記計数期間中の２値化信号のランレングスの度数分布を、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスと、２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの各々について作成する度数分布作成ステップと、
前記第１のランレングスの度数分布から前記第１のランレングスの分布の代表値ＴHを算出すると共に、前記第２のランレングスの度数分布から前記第２のランレングスの分布の代表値ＴLを算出する代表値算出ステップと、
前記ランレングス測定ステップの測定結果と前記代表値算出ステップの算出結果から、前記代表値ＴHの０倍以上１倍未満の長さである第１のランレングスの数の総和ＮｓHと、前記代表値ＴLの０倍以上１倍未満の長さである第２のランレングスの数の総和ＮｓLと、｛ＴH＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴH＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満（ｎは１以上の自然数）の長さである第１のランレングスの数の総和ＮｗnHと、｛ＴL＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴL＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満の長さである第２のランレングスの数の総和ＮｗnLとを求め、これらの度数ＮｓH，ＮｓL，ＮｗnH，ＮｗnLに基づいて前記信号計数ステップの計数結果を補正し前記入力信号の数を算出する補正値算出ステップとを含み、
前記補正値算出ステップは、前記信号計数ステップの計数結果をＮ、前記第１のランレングスと前記第２のランレングスとの和がとり得る最大値を（ＴH＋ＴL）maxとしたとき、補正後の計数結果Ｎ’を、
【数２】
0005818485.tif 000007
により求めることを特徴とする計数方法。
【請求項５】
請求項４に記載の計数方法において、
前記代表値ＴH，ＴLは、中央値、最頻値、平均値、階級値と度数との積が最大となる階級値、階級値のａ乗（０＜ａ＜１）と度数との積が最大となる階級値のうちのいずれか１つであることを特徴とする計数方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の計数方法において、
前記第１のランレングスの数の総和ＮｓHを求めるしきい値は、前記代表値ＴHの０倍以上０．５倍未満、あるいは前記代表値ＴHの０倍以上（ＴH＋ＴL）／４未満であり、
前記第２のランレングスの数の総和ＮｓLを求めるしきい値は、前記代表値ＴLの０倍以上０．５倍未満、あるいは前記代表値ＴLの０倍以上（ＴH＋ＴL）／４未満であることを特徴とする計数方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号の数を数える計数装置および計数方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体レーザの自己結合効果を用いた波長変調型のレーザ計測器が提案されている（特許文献１参照）。このレーザ計測器の構成を図９に示す。図９のレーザ計測器は、物体２１０にレーザ光を放射する半導体レーザ２０１と、半導体レーザ２０１の光出力を電気信号に変換するフォトダイオード２０２と、半導体レーザ２０１からの光を集光して物体２１０に照射すると共に、物体２１０からの戻り光を集光して半導体レーザ２０１に入射させるレンズ２０３と、半導体レーザ２０１に発振波長が連続的に増加する第１の発振期間と発振波長が連続的に減少する第２の発振期間とを交互に繰り返させるレーザドライバ２０４と、フォトダイオード２０２の出力電流を電圧に変換して増幅する電流−電圧変換増幅部２０５と、電流−電圧変換増幅部２０５の出力電圧を２回微分する信号抽出回路２０６と、信号抽出回路２０６の出力電圧に含まれるモードホップパルス（以下、ＭＨＰとする）の数を数える計数装置２０７と、物体２１０との距離および物体２１０の速度を算出する演算装置２０８と、演算装置２０８の算出結果を表示する表示装置２０９とを有する。
【０００３】
レーザドライバ２０４は、時間に関して一定の変化率で増減を繰り返す三角波駆動電流を注入電流として半導体レーザ２０１に供給する。これにより、半導体レーザ２０１は、発振波長が一定の変化率で連続的に増加する第１の発振期間と発振波長が一定の変化率で連続的に減少する第２の発振期間とを交互に繰り返すように駆動される。図１０は、半導体レーザ２０１の発振波長の時間変化を示す図である。図１０において、Ｐ１は第１の発振期間、Ｐ２は第２の発振期間、λａは各期間における発振波長の最小値、λｂは各期間における発振波長の最大値、Ｔｔは三角波の周期である。
【０００４】
半導体レーザ２０１から出射したレーザ光は、レンズ２０３によって集光され、物体２１０に入射する。物体２１０で反射された光は、レンズ２０３によって集光され、半導体レーザ２０１に入射する。フォトダイオード２０２は、半導体レーザ２０１の光出力を電流に変換する。電流−電圧変換増幅部２０５は、フォトダイオード２０２の出力電流を電圧に変換して増幅し、信号抽出回路２０６は、電流−電圧変換増幅部２０５の出力電圧を２回微分する。計数装置２０７は、信号抽出回路２０６の出力電圧に含まれるＭＨＰの数を第１の発振期間Ｐ１と第２の発振期間Ｐ２の各々について数える。演算装置２０８は、半導体レーザ１の最小発振波長λａと最大発振波長λｂと第１の発振期間Ｐ１におけるＭＨＰの数と第２の発振期間Ｐ２におけるＭＨＰの数に基づいて、物体２１０との距離および物体２１０の速度を算出する。このような自己結合型のレーザ計測器の技術を利用して、ＭＨＰの数を測定すれば、このＭＨＰの数から物体の振動周波数を算出することが可能である。
【０００５】
以上のようなレーザ計測器では、例えば外乱光などのノイズをＭＨＰとして数えたり、信号の歯抜けのために数えられないＭＨＰがあったりして、計数装置で数えるＭＨＰの数に誤差が生じ、算出した距離や振動周波数等の物理量に誤差が生じるという問題点があった。
そこで、発明者は、計数期間中のＭＨＰの周期を測定し、測定結果から計数期間中の周期の度数分布を作成し、度数分布からＭＨＰの周期の代表値を算出し、度数分布から、代表値の第１の所定数倍以下である階級の度数の総和Ｎｓと、代表値の第２の所定数倍以上である階級の度数の総和Ｎｗとを求め、これらの度数ＮｓとＮｗに基づいてＭＨＰの計数結果を補正することにより、計数時の欠落や過剰な計数の影響を除去することができる計数装置を提案した（特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献２に開示された計数装置によれば、ＳＮ（Signal to Noise ratio）が極端に低下しない限り、概ね良好な補正を行うことができる。
しかしながら、特許文献２に開示された計数装置では、短距離測定で信号強度がヒステリシス幅と比較して極端に強い場合、計数装置に入力される信号に２値化のしきい値付近でＭＨＰよりも高周波のノイズによってチャタリングが生じ、短い周期の信号やＭＨＰの本来の周期の半分程度の周期の信号が多発する場合がある。この場合、ＭＨＰの本来の周期よりも短い周期が周期の分布の代表値になってしまうので、ＭＨＰの計数結果を正しく補正することができず、ＭＨＰの計数結果が本来の値よりも例えば数倍大きくなってしまうという問題点があった。
【０００７】
そこで、発明者は、さらに、入力信号に高周波のノイズが連続して発生している場合であっても、計数誤差を補正することができる計数装置を提案した（特許文献３参照）。特許文献３に開示された計数装置は、計数期間中の入力信号のランレングスの数を数え、計数期間中の入力信号のランレングスを測定し、この測定結果から計数期間中の入力信号のランレングスの度数分布を作成し、この度数分布から入力信号のランレングスの分布の代表値を算出し、代表値の０．５倍未満であるランレングスの数の総和Ｎｓと、代表値の２ｎ倍以上（２ｎ＋２）倍未満（ｎは１以上の自然数）であるランレングスの数の総和Ｎｗnとを求め、これらの度数ＮｓとＮｗnに基づいてＭＨＰの計数結果を補正するようにしたものである。
【０００８】
ところで、ＭＨＰなどの干渉波の波形は、搬送波除去回路の特性や対象物の状態によって時間的に非対称になることがある（特許文献４参照）。図１１（Ａ）はこのように非対称になった干渉波形を示す図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の波形を２値化した結果を示す図である。図１１（Ａ）におけるＴＨ１，ＴＨ２は２値化のためのしきい値である。このように干渉波形が時間的に非対称になると、２値化信号のデューティー比が０．５にならなくなる。これにより、特許文献３に開示された計数装置では、計数補正の精度が低下するという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３１３０８０号公報
【特許文献２】特開２００９−４７６７６号公報
【特許文献３】特開２０１１−３３５２５号公報
【特許文献４】特許第３２８２７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献３に開示された計数装置によれば、入力信号に高周波のノイズが連続して発生している場合であっても、計数誤差を補正することができる。
しかしながら、特許文献３に開示された計数装置では、干渉波形が時間的に非対称になると、干渉波形を２値化した信号のデューティー比が０．５にならず、計数補正の精度が低下するという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、計数装置に入力される信号が時間的に非対称の場合であっても、計数結果を精度良く補正することができる計数装置および計数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】
【００１２】
本発明は、特定の物理量と信号の数とが線形の関係を有し、前記特定の物理量が一定の場合は略単一周波数となる前記信号を数える計数装置において、入力信号を２値化する２値化手段と、一定の計数期間中に前記２値化手段から出力される２値化信号のランレングスの数を数える信号計数手段と、前記計数期間中の前記２値化信号のランレングスを信号のランレングス分が入力される度に測定するランレングス測定手段と、このランレングス測定手段の測定結果から前記計数期間中の２値化信号のランレングスの度数分布を、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスと、２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの各々について作成する度数分布作成手段と、前記第１のランレングスの度数分布から前記第１のランレングスの分布の代表値ＴHを算出すると共に、前記第２のランレングスの度数分布から前記第２のランレングスの分布の代表値ＴLを算出する代表値算出手段と、前記ランレングス測定手段の測定結果と前記代表値算出手段の算出結果から、前記代表値ＴHの０倍以上１倍未満の長さである第１のランレングスの数の総和ＮｓHと、前記代表値ＴLの０倍以上１倍未満の長さである第２のランレングスの数の総和ＮｓLと、｛ＴH＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴH＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満（ｎは１以上の自然数）の長さである第１のランレングスの数の総和ＮｗnHと、｛ＴL＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴL＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満の長さである第２のランレングスの数の総和ＮｗnLとを求め、これらの度数ＮｓH，ＮｓL，ＮｗnH，ＮｗnLに基づいて前記信号計数手段の計数結果を補正し前記入力信号の数を算出する補正値算出手段とを備え、前記補正値算出手段は、前記信号計数手段の計数結果をＮ、前記第１のランレングスと前記第２のランレングスとの和がとり得る最大値を（ＴH＋ＴL）maxとしたとき、補正後の計数結果Ｎ’を、
【数１】
0005818485.tif 000002
により求めることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の計数装置の１構成例において、前記代表値ＴH，ＴLは、中央値、最頻値、平均値、階級値と度数との積が最大となる階級値、階級値のａ乗（０＜ａ＜１）と度数との積が最大となる階級値のうちのいずれか１つである。
また、本発明の計数装置の１構成例において、前記第１のランレングスの数の総和ＮｓHを求めるしきい値は、前記代表値ＴHの０倍以上０．５倍未満、あるいは前記代表値ＴHの０倍以上（ＴH＋ＴL）／４未満であり、前記第２のランレングスの数の総和ＮｓLを求めるしきい値は、前記代表値ＴLの０倍以上０．５倍未満、あるいは前記代表値ＴLの０倍以上（ＴH＋ＴL）／４未満である。
【００１４】
また、本発明は、特定の物理量と信号の数とが線形の関係を有し、前記特定の物理量が一定の場合は略単一周波数となる前記信号を数える計数方法において、入力信号を２値化する２値化ステップと、一定の計数期間中に前記２値化ステップで得られた２値化信号のランレングスの数を数える信号計数ステップと、前記計数期間中の前記２値化信号のランレングスを信号のランレングス分が入力される度に測定するランレングス測定ステップと、このランレングス測定ステップの測定結果から前記計数期間中の２値化信号のランレングスの度数分布を、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスと、２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの各々について作成する度数分布作成ステップと、前記第１のランレングスの度数分布から前記第１のランレングスの分布の代表値ＴHを算出すると共に、前記第２のランレングスの度数分布から前記第２のランレングスの分布の代表値ＴLを算出する代表値算出ステップと、前記ランレングス測定ステップの測定結果と前記代表値算出ステップの算出結果から、前記代表値ＴHの０倍以上１倍未満の長さである第１のランレングスの数の総和ＮｓHと、前記代表値ＴLの０倍以上１倍未満の長さである第２のランレングスの数の総和ＮｓLと、｛ＴH＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴH＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満（ｎは１以上の自然数）の長さである第１のランレングスの数の総和ＮｗnHと、｛ＴL＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴL＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満の長さである第２のランレングスの数の総和ＮｗnLとを求め、これらの度数ＮｓH，ＮｓL，ＮｗnH，ＮｗnLに基づいて前記信号計数ステップの計数結果を補正し前記入力信号の数を算出する補正値算出ステップとを含み、前記補正値算出ステップは、前記信号計数ステップの計数結果をＮ、前記第１のランレングスと前記第２のランレングスとの和がとり得る最大値を（ＴH＋ＴL）maxとしたとき、補正後の計数結果Ｎ’を、
【数２】
0005818485.tif 000003
により求めることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、入力信号を２値化し、一定の計数期間中に２値化手段から出力される２値化信号のランレングスの数を数え、計数期間中の２値化信号のランレングスを測定し、この測定結果から計数期間中の２値化信号のランレングスの度数分布を、２値化信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスと、２値化信号の立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの各々について作成し、第１のランレングスの度数分布から第１のランレングスの分布の代表値ＴHを算出すると共に、第２のランレングスの度数分布から第２のランレングスの分布の代表値ＴLを算出し、代表値ＴHの０倍以上１倍未満の長さである第１のランレングスの数の総和ＮｓHと、代表値ＴLの０倍以上１倍未満の長さである第２のランレングスの数の総和ＮｓLと、｛ＴH＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴH＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満の長さである第１のランレングスの数の総和ＮｗnHと、｛ＴL＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴL＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満の長さである第２のランレングスの数の総和ＮｗnLとを求め、これらの度数ＮｓH，ＮｓL，ＮｗnH，ＮｗnLに基づいて信号計数手段の計数結果を補正することにより、計数装置に入力される信号に高周波のノイズが連続して発生し、且つ入力信号の波形が時間的に非対称の場合であっても、計数誤差を高精度に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る計数装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る計数装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係る計数装置の計数結果補正部の構成の１例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る計数装置のカウンタの動作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る計数装置のランレングス測定部の動作を説明するための図である。
【図６】計数装置に入力される信号に高周波のノイズが混入した場合のモードホップパルスの周期の度数分布の１例を示す図である。
【図７】モードホップパルスのランレングスの度数分布の１例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る計数装置の計数結果の補正原理を説明するための図である。
【図９】従来のレーザ計測器の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９のレーザ計測器における半導体レーザの発振波長の時間変化の１例を示す図である。
【図１１】時間的に非対称になった干渉波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る計数装置の構成を示すブロック図、図２は計数装置の動作を示すフローチャートである。計数装置１は、２値化部１１と、論理積演算部（ＡＮＤ）１２と、カウンタ１３と、計数結果補正部１４と、記憶部１５とから構成される。カウンタ１３は、信号計数手段を構成している。
【００１９】
図３は計数結果補正部１４の構成の１例を示すブロック図である。計数結果補正部１４は、ランレングス測定部１４０と、度数分布作成部１４１と、代表値算出部１４２と、補正値算出部１４３とから構成される。
以下、本実施の形態では、計数装置１を図９に示したような自己結合型のレーザ計測器に適用し、自己結合信号であるモードホップパルス（ＭＨＰ）の数を数える場合を例に挙げて説明する。
【００２０】
図４（Ａ）〜図４（Ｄ）はカウンタ１３の動作を説明するための図であり、図４（Ａ）は計数装置１への入力信号の波形、すなわちＭＨＰの波形を模式的に示す図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に対応する２値化部１１の出力を示す図、図４（Ｃ）は計数装置１に入力されるゲート信号ＧＳを示す図、図４（Ｄ）は図４（Ｂ）に対応するカウンタ１３の計数結果を示す図である。
【００２１】
まず、計数装置１の２値化部１１は、図４（Ａ）に示す入力信号がハイレベル（Ｈ）かローレベル（Ｌ）かを判定して、図４（Ｂ）のような判定結果を出力する。このとき、２値化部１１は、入力信号の電圧が上昇してしきい値ＴＨ１以上になったときにハイレベルと判定し、入力信号の電圧が下降してしきい値ＴＨ２（ＴＨ２＜ＴＨ１）以下になったときにローレベルと判定することにより、入力信号を２値化する。
【００２２】
ＡＮＤ１２は、２値化部１１の出力と図４（Ｃ）のようなゲート信号ＧＳとの論理積演算の結果を出力し、カウンタ１３は、ＡＮＤ１２の出力（２値化信号）の立ち上がりと立ち下がりをカウントする（図４（Ｄ））。ここで、ゲート信号ＧＳは、計数期間（例えば計数装置１を自己結合型のレーザ計測器に適用する場合であれば、第１の発振期間Ｐ１または第２の発振期間Ｐ２）の先頭で立ち上がり、計数期間の終わりで立ち下がる信号である。したがって、カウンタ１３は、計数期間中のＡＮＤ１２の出力の立ち上がりエッジの数と立ち下がりエッジの数（すなわち、ＭＨＰのランレングスの数）を数えることになる（図２ステップＳ１００）。
【００２３】
図５は計数結果補正部１４のランレングス測定部１４０の動作を説明するための図である。ランレングス測定部１４０は、計数期間中のＭＨＰのランレングスを測定する（図２ステップＳ１０１）。すなわち、ランレングス測定部１４０は、計数期間中のＡＮＤ１２の出力をしきい値ＴＨ３と比較することにより、ＡＮＤ１２の出力の立ち上がりを検出すると共に、ＡＮＤ１２の出力をしきい値ＴＨ４と比較することにより、ＡＮＤ１２の出力の立ち下がりを検出する。そして、ランレングス測定部１４０は、ＡＮＤ１２の出力の立ち上がりから次の立ち下がりまでの時間ｔｕｄを測定し、またＡＮＤ１２の出力の立ち下がりから次の立ち上がりまでの時間ｔｄｕを測定することにより、計数期間中のＡＮＤ１２の出力のランレングス（すなわち、ＭＨＰのランレングス）を測定する。このように、ＭＨＰのランレングスとは、時間ｔｕｄ，ｔｄｕのことである。ランレングス測定部１４０は、以上のような測定をＡＮＤ１２の出力の立ち上がりまたは立ち下がりのどちらかが検出される度に行う。
記憶部１５は、カウンタ１３の計数結果とランレングス測定部１４０の測定結果を記憶する。
【００２４】
ゲート信号ＧＳが立ち下がり、計数期間が終了した後、計数結果補正部１４の度数分布作成部１４１は、記憶部１５に記憶されたランレングス測定部１４０の測定結果から計数期間中のＭＨＰのランレングスｔｕｄ，ｔｄｕの度数分布を作成する（図２ステップＳ１０２）。このとき、度数分布作成部１４１は、計数期間中のＭＨＰのランレングスの度数分布を、ＭＨＰの立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスｔｕｄと、ＭＨＰの立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスｔｄｕの各々について作成する。
【００２５】
続いて、計数結果補正部１４の代表値算出部１４２は、度数分布作成部１４１が作成した第１のランレングスｔｕｄの度数分布から第１のランレングスｔｕｄの代表値ＴHを算出すると共に、度数分布作成部１４１が作成した第２のランレングスｔｄｕの度数分布から第２のランレングスｔｄｕの代表値ＴLを算出する（図２ステップＳ１０３）。ここでは、代表値算出部１４２は、第１のランレングスｔｕｄの最頻値や中央値、あるいは平均値を代表値ＴHとすればよく、階級値と度数との積が最大となる階級値を代表値ＴHとしてもよいし、階級値のａ乗（０＜ａ＜１）と度数との積が最大となる階級値を代表値ＴHとしてもよい。第２のランレングスｔｄｕの代表値ＴLについても代表値ＴHと同様にして求めることができる。表１に、度数分布の数値例およびこの数値例における階級値と度数との積を示す。
【００２６】
【表１】
0005818485.tif 000004
【００２７】
表１の例では、度数が最大である最頻値（階級値）は１である。これに対して、階級値と度数との積が最大となる階級値は６であり、最頻値とは異なる値になっている。階級値と度数との積が最大となる階級値を代表値ＴH，ＴLとする理由は、特許文献３に開示されているので、説明は省略する。代表値算出部１４２が算出した代表値ＴH，ＴLは、記憶部１５に格納される。代表値算出部１４２は、このような代表値ＴH，ＴLの算出を、度数分布作成部１４１によって度数分布が作成される度に行う。
【００２８】
計数結果補正部１４の補正値算出部１４３は、ランレングス測定部１４０の測定結果と代表値算出部１４２の算出結果から、代表値ＴHの０倍以上１倍未満の長さである第１のランレングスｔｕｄの数の総和ＮｓHと、代表値ＴLの０倍以上１倍未満の長さである第２のランレングスｔｄｕの数の総和ＮｓLと、｛ＴH＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴH＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満（ｎは１以上ｎmax以下の自然数）の長さである第１のランレングスｔｕｄの数の総和ＮｗnHと、｛ＴL＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴL＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満の長さである第２のランレングスｔｄｕの数の総和ＮｗnLとを求め、カウンタ１３の計数結果を次式のように補正する（図２ステップＳ１０４）。
【００２９】
【数３】
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【００３０】
式（１）において、Ｎはカウンタ１３の計数結果であるＭＨＰのランレングスの数、Ｎ’は補正後に得られるＭＨＰの数、（ＴH＋ＴL）maxは第１のランレングスｔｕｄと第２のランレングスｔｄｕとの和がとり得る最大値である。第１のランレングスｔｕｄの数の総和ＮｓHを求めるしきい値は、代表値ＴHの０倍以上０．５倍未満でもよいし、代表値ＴHの０倍以上（ＴH＋ＴL）／４未満でもよい。同様に、第２のランレングスｔｄｕの数の総和ＮｓLを求めるしきい値は、代表値ＴLの０倍以上０．５倍未満でもよいし、代表値ＴLの０倍以上（ＴH＋ＴL）／４未満でもよい。計数装置１は、以上のような処理を計数期間ごとに行う。
【００３１】
次に、計数装置１のカウンタ１３の計数結果の補正原理を説明する。式（１）に示した計数結果の補正の基本原理は、特許文献２に開示された計数結果の補正原理と同じである。しかしながら、特許文献２に開示された補正原理によると、計数装置に入力される信号にＭＨＰよりも高周波のバーストノイズが混入した場合、カウンタ１３の計数結果を正しく補正できない場合がある。
【００３２】
図６は計数装置に入力される信号に高周波のノイズが混入した場合のＭＨＰの周期の度数分布の１例を示す図である。入力信号に高周波のノイズが混入した場合、ＭＨＰの周期の度数分布は、図６に示すように、ＭＨＰの本来の周期Ｔａに度数の極大値を持つ分布１７０に加え、周期Ｔａのおよそ半分の周期に度数の極大値を持つ分布１７１やノイズの短い周期１７２が現れる。そして、混入した高周波のノイズのためにこれらの度数の極大値はやや時間が短い方へとシフトする傾向にある。さらに、高周波のノイズは、連続で混入することがある。特許文献２に開示された従来の計数装置では、このような高周波の連続したノイズが混入すると、ＭＨＰの計数結果を十分に補正することができない。このような問題については、特許文献３で詳細に説明されている。
【００３３】
そこで、本実施の形態では、ＭＨＰの周期の代表値ではなく、特許文献３と同様にＭＨＰのランレングスの代表値Ｔ０を用いて計数結果を補正するようにした。ＭＨＰのランレングスの度数分布の例を図７に示す。図７から明らかなように、ＭＨＰのランレングスの度数分布を求めると、計数装置１に入力される信号に高周波のノイズが混入している場合であっても、０．５Ｔ０付近に度数の極大値が現れることがなくなる。つまり、ランレングスの数の総和ＮｓH，ＮｓLを求めるしきい値付近の度数の極大値が消えたことになるので、上記のＮｓH，ＮｓLを正しく求めることができ、補正の誤差を抑制することができる。
【００３４】
ただし、特許文献３に開示された計数装置では、ＭＨＰの波形が時間的に非対称になると、ＭＨＰのランレングスの度数分布は、図７、図８（Ａ）に示したような形ではなく、図８（Ｂ）に示すようにＴHに最頻値をもつ形と図８（Ｃ）に示すようにＴLに最頻値をもつ形になる。ＭＨＰの波形が時間的に対称の場合、ノイズのためにＭＨＰの波形に欠落が生じると、Ｔ０の奇数倍のランレングスが発生する。これにより、図８（Ａ）の例では、３Ｔ０、５Ｔ０に度数の極大値が生じている。
【００３５】
一方、図１１（Ａ）に示したようにＭＨＰの波形が時間的に非対称の場合、ＭＨＰの波形に欠落が生じると、Ｔ０の奇数倍ではなく、ＴHに（ＴH＋ＴL）の整数倍の値を足した長さのランレングスと、ＴLに（ＴH＋ＴL）の整数倍の値を足した長さのランレングスとが発生する。ＭＨＰの波形に欠落が生じて、２ｎ＋１個のランレングスが１個になった場合のランレングスは、第１のランレングスｔｕｄの場合、ＴH＋ｎ×（ＴH＋ＴL）となり、第２のランレングスｔｄｕの場合、ＴL＋ｎ×（ＴH＋ＴL）となる。ＭＨＰには様々な周波数のノイズが重畳しているため、ランレングスはＴH＋ｎ×（ＴH＋ＴL）を中心としたガウス分布およびＴL＋ｎ×（ＴH＋ＴL）を中心としたガウス分布になる。これにより、図８（Ｂ）の例では、ＴH＋（ＴH＋ＴL）とＴH＋２（ＴH＋ＴL）に度数の極大値が生じ、図８（Ｃ）の例では、ＴL＋（ＴH＋ＴL）とＴL＋２（ＴH＋ＴL）に度数の極大値が生じている。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、第１のランレングスｔｕｄの数の総和ＮｗnHを求めるしきい値を、｛ＴH＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴH＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満とし、第２のランレングスｔｄｕの数の総和ＮｗnLを求めるしきい値を、｛ＴL＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴL＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満とする。これにより、（ＮｗnH＋ＮｗnL）を正しく求めることができ、補正の誤差を抑制することができる。
【００３７】
図８（Ｄ）の例では、代表値ＴHの０倍以上１倍未満である第１のランレングスｔｕｄの数の総和ＮｓHと、｛ＴH＋０．５×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴH＋１．５×（ＴH＋ＴL）｝未満である第１のランレングスｔｕｄの数の総和Ｎｗ1Hとを示し、図８（Ｅ）の例では、代表値ＴLの０倍以上１倍未満である第２のランレングスｔｄｕの数の総和ＮｓLと、｛ＴL＋０．５×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴL＋１．５×（ＴH＋ＴL）｝未満である第２のランレングスｔｄｕの数の総和Ｎｗ1Lとを示している。以上が、式（１）に示した計数結果の補正原理である。なお、式（１）の右辺を１／２倍している理由は、ＭＨＰのランレングスの数をＭＨＰの数に変換するためである。
【００３８】
以上のように、本実施の形態では、計数期間中のＭＨＰのランレングスの数をカウンタ１３で数え、計数期間中のＭＨＰのランレングスを測定し、この測定結果から計数期間中のＭＨＰのランレングスの度数分布を、ＭＨＰの立ち上がりから次の立ち下がりまでの第１のランレングスと、ＭＨＰの立ち下がりから次の立ち上がりまでの第２のランレングスの各々について作成し、第１のランレングスの度数分布から第１のランレングスの分布の代表値ＴHを算出すると共に、第２のランレングスの度数分布から第２のランレングスの分布の代表値ＴLを算出し、代表値ＴHの０倍以上１倍未満の長さである第１のランレングスの数の総和ＮｓHと、代表値ＴLの０倍以上１倍未満の長さである第２のランレングスの数の総和ＮｓLと、｛ＴH＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴH＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満の長さである第１のランレングスの数の総和ＮｗnHと、｛ＴL＋（ｎ−０．５）×（ＴH＋ＴL）｝以上｛ＴL＋（ｎ＋０．５）×（ＴH＋ＴL）｝未満の長さである第２のランレングスの数の総和ＮｗnLとを求め、これらの度数ＮｓH，ＮｓL，ＮｗnH，ＮｗnLに基づいてカウンタ１３の計数結果を補正することにより、計数装置に入力される信号にＭＨＰよりも高周波のノイズが連続して発生し、且つＭＨＰの波形が時間的に非対称の場合であっても、ＭＨＰの計数誤差を高精度に補正することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態において計数装置１は、例えばＣＰＵ、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このようなコンピュータを動作させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供される。ＣＰＵは、読み込んだプログラムを記憶装置に書き込み、このプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。
【００４０】
また、本実施の形態では、本発明の計数装置を自己結合型のレーザ計測器に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、本発明の計数装置は光電センサなどの他の分野にも適用することができる。本発明の計数装置が有効な場合は、計数の対象となる信号の数が特定の物理量（本実施の形態の場合は半導体レーザと物体との距離、および物体の変位）と線形の関係を有し、特定の物理量が一定の場合は信号が略単一周波数となる場合である。
また、信号が単一周波数でなくても、特定の物理量が計数期間と比較して十分低い周波数で、例えば１／１０以下の周波数で振動している対象物の速度のように周期分布の広がりが小さい場合も略単一周波数として本発明の計数装置は有効である。
【００４１】
また、本実施の形態では、計測装置を適用する物理量センサの例として、特許文献１に開示されているように計数装置の計数結果から物体との距離および物体の速度を算出するレーザ計測器の例を挙げて説明したが、これに限るものではなく、本発明を他の物理量センサに適用してもよい。すなわち、計数装置の計数結果から物体の張力を算出してもよいし、計数装置の計数結果から物体との振動周波数を算出するようにしてもよい。物理量センサが算出する物理量が様々なことから明らかなように、上記の特定の物理量と、物理量センサが算出する物理量とは同じ場合もあるが、異なる場合もある。
なお、本発明における入力信号は、連続的に変化する量（自己結合の場合、自己結合信号）上のイベントや波動（自己結合の場合、干渉縞）のことを指す。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、信号の数を数える計数装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…計数装置、１１…２値化部、１２…論理積演算部、１３…カウンタ、１４…計数結果補正部、１５…記憶部、１４０…ランレングス測定部、１４１…度数分布作成部、１４２…代表値算出部、１４３…補正値算出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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