CN101988851B - 计数装置、物理量传感器、计数方法以及物理量测量方法 - Google Patents

计数装置、物理量传感器、计数方法以及物理量测量方法 Download PDF

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Abstract

一种计数装置、物理量传感器、计数方法以及物理量测量方法，其可以对计数误差进行校正。计数装置(7)对一定的计数期间中的干涉波形的半周期的数量进行计数，对干涉波形的半周期进行测定，基于该测定结果生成计数期间中的干涉波形的半周期的频数分布，再基于该频数分布，计算出干涉波形的半周期的分布的代表值，求出不足代表值的0.5倍的半周期的数量的总和Ns、及在代表值的2n倍以上且不足(2n+2)倍的半周期的数量的总和Nwn，并基于这些频数Ns和Nwn校正计数结果。

Description

计数装置、物理量传感器、计数方法以及物理量测量方法
技术领域
本发明涉及一种对信号的数量进行计数的计数装置，以及一种使用计数装置测定干涉波形的数量，并求出测定对象的物理量的干涉型物理量传感器。
背景技术
原来，提出了一种使用半导体激光器的自混合效应的波长调制型激光测量器(参照专利文献1)。该激光测量器的构成如图32所示。图32的激光测量器包括：半导体激光器201，其向物体210发射激光；光电二极管202，其将半导体激光器201的光输出变换为电信号；透镜203，其将来自半导体激光器201的光聚光并照射到物体210，并将从物体210返回的光聚光使其入射到半导体激光器201中；激光器驱动器204，其使半导体激光器201的振荡波长连续地增加的第1振荡期间与振荡波长连续地减少的第2振荡期间交替反复；电流-电压变换放大部205，其将光电二极管202的输出电流变换为电压并放大；信号提取电路206，其将电流-电压变换放大部205的输出电压进行2次微分；计数装置207，其对信号提取电路206的输出电压中所含有的跳模脉冲(以下，记为MHP)的数量计数；运算装置208，其计算出与物体210的距离以及物体210的速度；以及，显示装置209，显示运算装置208的算出结果。
激光器驱动器204将相对于时间以一定的变化率反复增减的三角波驱动电流作为注入电流提供给半导体激光器201。由此，半导体激光器201被驱动为振荡波长以一定的变化率连续地增加的第1振荡期间与振荡波长以一定的变化率连续地减少的第2振荡期间交替反复。图33是示出半导体激光器201的振荡波长随时间变化的图。在图33中，P1是第1振荡期间，P2是第2振荡期间，λa是各期间的振荡波长的最小值，λb是各期间的振荡波长的最大值，Tt是三角波的周期。
从半导体激光器201出射的激光通过透镜203被聚光之后入射到物体210中。由物体210反射的光通过透镜203被聚光之后入射到半导体激光器201中。光电二极管202将半导体激光器201的光输出变换为电流。电流-电压变换放大部205将光电二极管202的输出电流变换为电压并放大，信号提取电路206对电流-电压变换放大部205的输出电压进行2次微分。计数装置207对信号提取电路206的输出电压中所含有的MHP的数量分别就第1振荡期间P1和第2振荡期间P2进行计数。基于半导体激光器1的最小振荡波长λa、最大振荡波长λb、第1振荡期间P1的MHP的数量以及第2振荡期间P2的MHP的数量，运算装置208计算出与物体210的距离以及物体210的速度。利用这样地自混合型的激光测量器的技术对MHP的数量进行测定的话，能够基于该MHP数量计算出物体的振动频率。
采用上文所述的激光测量器的话，会将例如干扰光等的噪音作为MHP进行计数、或者因为信号的缺失而导致MHP漏记，因此存在着计数装置所计数的MHP的数量产生误差，所计算出的距离、振动频率等的物理量也产生误差这样的问题。
鉴于此，发明者提出了一种计数装置，其测定计数期间中的MHP的周期，并基于测定结果生成计数期间中的周期的频数分布，基于频数分布计算出MHP的周期的代表值，基于频数分布求出代表值的第1规定数倍以下的等级的频数的总和Ns和代表值的第2规定数倍以上的等级的频数的总和Nw，基于这些频数Ns和Nw对MHP的计数结果进行校正，由此可以除去计数时的缺漏和过剩的计数的影响(参照专利文献2)。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2006-313080号公报
【专利文献2】日本特开2009-47676号公报
发明内容
发明所要解决的问题
根据专利文献2所公开的计数装置，只是在SN(Signal to Noise ratio)没有极端下降的情况下可以进行大致良好的校正。
但是，采用专利文献2中所公开的计数装置的话，在短距离测定中，信号强度和滞后宽度(ヒステリシス幅)相比非常强的情况下，由于频率高于MHP的噪音的影响，输入到计数装置的信号会在二值化的阈值附近产生颤振(チヤタリング)，短周期的信号、MHP的原来周期的一半左右的周期的信号会多有发生。此时，比MHP的原来的周期短的周期成为周期的分布的代表值，因此，存在着不能对MHP的计数结果进行正确地校正，MHP的计数结果是原来的值的例如数倍大这样的问题。
本发明正是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供了一种计数装置及计数方法，即使是在输入到计数装置的信号中连续地产生高频的噪音的情况下，也可以对计数误差进行校正，还提供了一种物理量传感器及物理量测量方法，可以对MHP的计数误差进行校正，并提高物理量的测定精度。
解决问题所用的技术手段
本发明的计数装置，其在特定的物理量和信号的数量具有线性关系、且所述特定的物理量一定的情况下，对为大致单一频率的所述信号进行计数，其特征在于，该计数装置包括：信号计数单元，对一定的计数期间的输入信号的半周期的数量进行计数；信号半周期测定单元，在每次输入半个周期的信号量时，对所述计数期间中的所述输入信号的半周期进行测定；频数分布生成单元，基于该信号半周期测定单元的测定结果来生成所述计数期间中的输入信号的半周期的频数分布；代表值算出单元，基于所述频数分布，计算出所述输入信号的半周期的分布的代表值；和校正值算出单元，基于所述信号半周期测定单元的测定结果，求出不足所述代表值的0.5倍的半周期的数量的总和Ns、以及所述代表值的2n倍以上且不足(2n+2)倍的半周期的数量的总和Nwn，通过基于这些频数Ns和Nwn对所述信号计数单元的计数结果进行校正，其中n是1以上的自然数。
本发明的计数装置的一个构成例中，将所述信号计数单元的计数结果设为N，将所述代表值设为T0，将所述信号的半周期能取得的最大值设为Tmax时，所述校正值算出单元按照下式求出校正后的计数结果N’：
数式1
N , = 1 2 { N - Ns + Σ n = 1 n max ( 2 n × Nw n ) }
n max ≤ T max T 0
本发明的计数装置的一个构成例中，信号结合单元，对于所述信号半周期测定单元的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的半周期与在其前后被测定的半周期中的至少一方相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的信号波形作为1个信号的半个周期量的波形，所述信号计数单元对所述计数期间的所述信号结合单元的处理后的信号进行计数，由此来替代对所述输入信号的数量进行计数。
本发明的计数装置的一个构成例中，所述信号结合单元，对于所述信号半周期测定单元的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的半周期与紧邻其后所测定的半周期相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的信号波形作为1个信号的半个周期量的波形，这样的操作要一直进行直到结合后的半周期达到所述代表值的0.5倍以上。
本发明的计数装置的一个构成例中，对于所述信号半周期测定单元的测定结果，在长度不足所述代表值的0.5倍的半周期被夹在具有所述代表值的0.5倍以上的长度的第m个半周期Tm和具有所述代表值的0.5倍以上的长度的第p个半周期Tp之间时，如果(m+p)是偶数，则所述信号结合单元将从半周期Tm到半周期Tp相加后的周期作为结合后的半周期，如果(m+p)是奇数，则所述信号结合单元将从半周期Tm到半周期Tp-1相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的信号波形作为第m个半个周期量的波形，其中m、p是自然数。
本发明的计数装置的一个构成例中，所述代表值是中央值、最频值、平均值、等级值和频数的积为最大时的等级值中的任何一个。
本发明计数装置，其在特定的物理量和信号的数量具有线性关系、且所述特定的物理量一定的情况下，对为大致单一频率的所述信号进行计数，其特征在于，该计数装置包括：信号周期测定单元，在每次输入信号时，对一定的计数期间的输入信号的周期进行测定；频数分布生成单元，基于该信号周期测定单元的测定结果来生成所述计数期间中的输入信号的周期的频数分布；代表值算出单元，基于该频数分布生成单元生成的频数分布，计算出所述输入信号的周期的分布的代表值；信号结合单元，对于所述信号周期测定单元的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的周期与紧邻其后被测定的周期相加后的周期作为结合后的周期，周期相加后的信号波形作为1个信号的1个周期的波形，这样的操作要一直进行直到结合后的周期达到所述代表值的0.5倍以上；信号计数单元，对所述计数期间的所述信号结合单元的处理后的信号进行计数；和校正值算出单元，基于所述信号结合单元的处理结果，求出不足所述代表值的0.5倍的周期的数量的总和Ns、以及所述代表值的(n+0.5)倍以上且不足(n+1.5)倍的周期的数量的总和Nwn，并基于这些频数Ns和Nwn对所述信号计数单元的计数结果进行校正，其中n是1以上的自然数。
本发明的计数装置的一个构成例中，将所述信号计数单元的计数结果设为N，将所述代表值设为T0，将所述信号周期能取得的最大值设为Tmax时，所述校正值算出单元按照下式求出校正后的计数结果N’：
数式2
N , = N - Ns + Σ n = 1 n max ( n × Nw n )
n max ≤ T max T 0
本发明的物理量传感器，其特征在于，包括：向测定对象发射激光的半导体激光器；振荡波长调制单元，其使所述半导体激光器动作，使得振荡波长连续地单调增加的第1振荡期间和振荡波长连续地单调减少的第2振荡期间中的至少一个反复存在；检测单元，其对含有干涉波形的电信号进行检测，该干涉波形是通过从所述半导体激光器发射的激光和从所述测定对象返回的光的自混合效应而产生的；如权利要求1至9中的任意一项所述的计数装置，其输入所述检测单元的输出信号，并分别以所述第1振荡期间和所述第2振荡期间为计数期间，对所述干涉波形的数量进行计数；和运算单元，基于所述计数装置的计数结果，求出所述测定对象的物理量。
本发明的计数方法，其在特定的物理量和信号的数量具有线性的关系、且所述特定的物理量一定的情况下，对为大致单一频率的所述信号进行计数，其特征在于，所述计数方法包括：信号计数步骤，对一定的计数期间的输入信号的半周期的数量进行计数；信号半周期测定步骤，在每次输入半个周期量的信号时，对所述计数期间中的所述输入信号的半周期进行测定；频数分布生成步骤，基于该信号半周期测定步骤的测定结果来生成所述计数期间中的输入信号的半周期的频数分布；代表值算出步骤，基于所述频数分布，求出所述输入信号的半周期的分布的代表值；和校正值算出步骤，基于所述信号半周期测定步骤的测定结果，求出不足所述代表值的0.5倍的半周期的数量的总和Ns、以及所述代表值的2n倍以上且不足(2n+2)倍的半周期的数量的总和Nwn，并基于这些频数Ns和Nwn对所述信号计数步骤的计数结果进行校正，计算出所述输入信号的数量，其中，n是1以上的自然数。
本发明的计数装置的一个构成例中，将所述信号计数步骤的计数结果设为N，将所述代表值设为T0，将所述信号的半周期能取得的最大值设为Tmax时，所述校正值算出步骤按照下式求出校正后的计数结果N’：
数式3
N , = 1 2 { N - Ns + Σ n = 1 n max ( 2 n × Nw n ) }
n max ≤ T max T 0
本发明的计数装置的一个构成例中，还包括：信号结合步骤，对于所述信号半周期测定步骤的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的半周期与在其前后被测定的半周期中的至少一方相加后的周期作为结合后的半周期，周期相加后的信号波形作为1个信号的半个周期量的波形，所述信号计数步骤对所述计数期间的所述信号结合步骤的处理后的信号进行计数，由此来替代对所述输入信号的数量进行计数。
本发明的计数装置的一个构成例中，所述信号结合步骤，对于所述信号半周期测定步骤的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的半周期与紧邻其后所测定的半周期相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的信号波形作为1个信号的半个周期量的波形，这样的操作要一直进行直到结合后的半周期达到所述代表值的0.5倍以上。
本发明的计数装置的一个构成例中，所述信号结合步骤，对于所述信号半周期测定步骤的测定结果，在长度不足所述代表值的0.5倍的半周期被夹在具有所述代表值的0.5倍以上的长度的第m个半周期Tm和具有所述代表值的0.5倍以上的长度的第p个半周期Tp之间时，如果(m+p)是偶数，则将从半周期Tm到半周期Tp相加后的周期作为结合后的半周期，如果(m+p)是奇数，则将从半周期Tm到半周期Tp-1相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的信号波形作为第m个半个周期量的波形，其中m、p是自然数。
本发明的计数装置的一个构成例中，所述代表值是中央值、最频值、平均值、等级值和频数的积为最大时的等级值中的任何一个。
本发明的计数方法，其在特定的物理量和信号的数量具有线性关系、且所述特定的物理量一定的情况下，对为大致单一频率的所述信号进行计数，其特征在于，该计数方法包括：信号周期测定步骤，在每次输入信号时，对一定的计数期间的输入信号的周期进行测定；频数分布生成步骤，基于该信号周期测定步骤的测定结果来生成所述计数期间中的输入信号的周期的频数分布；代表值算出步骤，基于该频数分布生成步骤生成的频数分布，计算出所述输入信号的周期的分布的代表值；信号结合步骤，对于所述信号周期测定步骤的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的周期与紧邻其后被测定的周期相加后的周期作为结合后的周期，周期相加后的信号波形作为1个信号的1个周期的波形，这样的操作要一直进行直到结合后的周期达到所述代表值的0.5倍以上；信号计数步骤，对所述计数期间的所述信号结合步骤的处理后的信号进行计数；和校正值算出步骤，基于所述信号结合步骤的处理结果，求出不足所述代表值的0.5倍的周期的数量的总和Ns、以及所述代表值的(n+0.5)倍以上且不足(n+1.5)倍的周期的数量的总和Nwn，并基于这些频数Ns和Nwn对所述信号计数步骤的计数结果进行校正，其中n是1以上的自然数。
本发明的计数装置的一个构成例中，将所述信号计数步骤的计数结果设为N，将所述代表值设为T0，将所述信号周期能取得的最大值设为Tmax时，所述校正值算出步骤按照下式求出校正后的计数结果N’：
数式4
N , = N - Ns + Σ n = 1 n max ( n × Nw n )
n max ≤ T max T 0
本发明的物理量测量方法，其特征在于，包括：振荡步骤，其使所述半导体激光器动作，使得振荡波长连续地单调增加的第1振荡期间和振荡波长连续地单调减少的第2振荡期间中的至少一个反复存在；检测步骤，其对含有干涉波形的电信号进行检测，该干涉波形是通过从所述半导体激光器发射的激光和从所述测定对象返回的光的自混合效应而产生的；信号提取步骤，对在该检测步骤中所得到的输出信号中所含有的所述干涉波形的数量，分别就所述第1振荡期间和所述第2振荡期间进行计数；和运算步骤，基于该信号提取步骤的计数结果，求出所述测定对象的物理量，所述信号提取步骤，将所述检测步骤所得到的输出信号作为输入，并分别以所述第1振荡期间和所述第2振荡期间为计数期间，进行权利要求11至19中的任意一项所述的各步骤。
发明的效果
根据本发明，对计数期间中的输入信号的半周期的数量进行计数，对计数期间中的输入信号的半周期进行测定，并根据该测定结果生成计数期间中的输入信号的半周期的频数分布，并根据频数分布计算出输入信号的半周期的分布的代表值，求出不足代表值的0.5倍的半周期的数量的总和Ns、以及在代表值的2n倍以上且不足(2n+2)倍的半周期的数量的总和Nwn，通过基于这些频数Ns和Nwn对信号计数单元的计数结果进行校正，使得即使在输入到计数装置的信号中连续地产生高频率的噪音的情况下，也可以高精度地校正计数误差。
本发明中设置信号结合单元，对于信号半周期测定单元的测定结果，将长度不足代表值的0.5倍的半周期与在其前后被测定的半周期中的至少一方相加后的周期作为结合后的半周期，周期相加后的信号波形作为1个信号的半个周期量波形，信号计数单元对计数期间的信号结合单元的处理后的信号进行计数，并由此来替代对输入信号的数量的计数。由此，可以进一步减少计数误差。
本发明对于信号半周期测定单元的测定结果，由信号结合单元，将长度不足所述代表值的0.5倍的半周期与紧邻其后所测定的半周期相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的信号波形作为1个信号的半个周期量的波形，并将这样的操作一直进行直到结合后的半周期达到所述代表值的0.5倍以上。由此，可以进一步减少计数误差。
本发明对于信号半周期测定单元的测定结果，在长度不足代表值的0.5倍的半周期被夹在具有代表值的0.5倍以上的长度的第m个半周期Tm和具有代表值的0.5倍以上的长度的第p个半周期Tp(m、p是自然数)之间时，如果(m+p)是偶数，则信号结合单元将从半周期Tm到半周期Tp相加后的周期作为结合后的半周期，如果(m+p)是奇数，则将从半周期Tm到半周期Tp-1相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的信号波形作为第m个半个周期量的波形。由此，即使在输入到计数装置的信号中混入测定对象的信号的1/4周期以上的突发噪音、爆裂噪音，也可以减少计数误差。
根据本发明，对计数期间中的输入信号的周期进行测定，并基于该测定结果生成计数期间中的输入信号的周期的频数分布，并基于频数分布，求出输入信号的周期分布的代表值，再基于周期的测定结果，将长度不足代表值的0.5倍的周期和紧随其后被测定的周期相加后的周期作为结合后的周期，将周期相加后的信号波形作为1个信号的1个周期的波形，并将这样的操作一直进行直到结合后的周期达到所述代表值的0.5倍以上。对信号期间的信号结合单元的处理后的信号进行计数，并基于信号结合单元的处理结果，求出不足代表值的0.5倍的周期的数量的总和Ns、以及在第2代表值算出单元所计算出的代表值的(n+0.5)倍以上且不足(n+1.5)倍的周期的数量的总和Nwn，基于这些频数Ns和Nwn对信号计数单元的计数结果进行校正。由此使得即使在输入到计数装置的信号中连续地产生高频的噪音的情况下，也可以高精度地校正计数误差。
而且，在本发明中，由于使用能够高精度地校正计数误差的计数装置，因此即使是在输入到计数装置的信号中连续地产生频率比干涉波形高的噪音的情况下，也可以高精度地测量测定对象的物理量。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施形态的振动频率测量装置的构成的框图。
图2是示意性地示出本发明的第1实施形态的电流-电压变换放大部的输出电压波形及滤波部的输出电压波形的波形图。
图3是对跳模脉冲进行说明的图。
图4是示出半导体激光器的振荡波长与光电二极管的输出波形的关系的图。
图5是示出本发明的第1实施形态的计数装置和运算装置的动作的流程图。
图6是示出本发明的第1实施形态的计数装置的构成的一个实例的框图。
图7是示出本发明的第1实施形态的计数装置的动作的流程图。
图8是示出本发明的第1实施形态的计数装置的计数结果校正部的构成的一个实例的框图。
图9是对本发明的第1实施形态的计数装置的计数器的动作进行说明的图。
图10是对本发明的第1实施形态的计数装置的半周期测定部的动作进行说明的图。
图11是对本发明的第1实施形态的计数装置的代表值算出部计算出代表值的期间和校正对象的计数期间的关系进行说明的图。
图12是示出本发明的第1实施形态的运算装置的构成的一个实例的框图。
图13是对本发明的第1实施形态的运算装置的二值化部的动作进行说明的图。
图14是对本发明的第1实施形态的运算装置的周期测定部的动作进行说明的图。
图15是示出将本发明的第1实施形态的计数装置的计数结果二值化之后的二值化输出的周期的频数分布的一个实例的图。
图16是示意性地表示用于本发明的第1实施形态的运算装置的计数器的计数结果的校正的频数的图。
图17是对本发明的第1实施形态的运算装置的计数器的计数结果的校正原理进行说明的图。
图18是对现有的计数装置的问题点进行说明的图。
图19是示出在输入到计数装置的信号中混入高频噪音的情况下模跳脉冲的周期的频数分布的一个实例的图。
图20是示出模跳脉冲的半周期的频数分布的一个实例的图。
图21是示出根据图18的二值化输出而生成的周期的频数分布的图。
图22是对在物体的振动的最大速度和距物体的距离的比大于半导体激光器的波长变化率的情况下，由本发明的第1实施形态的振动频率测量装置所得到的信号进行说明的图。
图23是示出本发明的第2实施形态的计数装置的构成的1例的框图。
图24是示出本发明的第2实施形态的计数装置的计数结果校正部的构成的1例的框图。
图25是示出本发明的第2实施形态的计数装置的动作的流程图。
图26是对本发明的第2实施形态的计数装置的信号结合部的动作进行说明的图。
图27是对本发明的第3实施形态的计数装置的信号结合部的动作进行说明的图。
图28是示出本发明的第4实施形态的计数装置的构成的1例的框图。
图29是示出本发明的第4实施形态的计数装置的计数结果校正部的构成的1例的框图。
图30是示出本发明的第4实施形态的计数装置的动作的流程图。
图31是对本发明的第4实施形态的计数装置的信号结合部的动作进行说明的图。
图32是示出现有的激光测量器的构成的框图。
图33是示出图32的激光测量器中半导体激光器的振荡波长随时间变化的一个实例的图。
符号说明：
1…半导体激光器，2…光电二极管，3…透镜，4…激光器驱动器，5…电流-电压变换放大部，6…滤波部，7、7a、7b…计数装置，8…运算装置，9…显示装置，10…物体，71…二值化部，72…逻辑乘运算部，73、73a、73b…计数器，74、74a、74b…计数结果校正部，75…存储部，80…存储部，81…二值化部，82…周期测定部，83…频数分布生成部，84…基准周期算出部，85…计数器，86…校正部，87…频率算出部，88…周期和算出部，740…半周期测定部，741、741a、741b…频数分布生成部，742、742a、742b…代表值算出部，743、743a、743b…校正值算出部，744、744b…信号结合部，745…周期测定部。
具体实施方式
【第1实施形态】
下面，参照附图对本发明的实施形态进行说明。图1是示出本发明的第1实施形态的振动频率测量装置的构成的框图。
图1的振动频率测量装置包括：半导体激光器1，其向作为测定对象的物体10发射激光；光电二极管2，其将半导体激光器1的光输出变换为电信号；透镜3，其将来自半导体激光器1的光聚光并照射，且将从物体10返回的光聚光使其入射到半导体激光器1中；激光器驱动器4，其成为驱动半导体激光器1的振荡波长调制单元；电流-电压变换放大部5，其将光电二极管2的输出电流变换为电压并放大；滤波部6，其从电流-电压变换放大部5的输出电压中除去载波；计数装置7，其对滤波部6的输出电压中所含有的作为自混合信号的跳模脉冲(MHP)的数量进行计数；运算装置8，其基于计数装置7的计数结果求出物体10的振动频率；以及，显示装置9，其显示运算装置8的测量结果。
光电二极管2和电流-电压变换放大部5构成检测单元。下面，为了易于说明，假设半导体激光器1使用的是不具有模跳现象的类型(VCSEL型、DFB激光型)。
激光器驱动器4将相对于时间以一定的变化率反复增减的三角波驱动电流作为注入电流提供给半导体激光器1。由此，半导体激光器1与注入电流的大小成比例地被驱动，使得其振荡波长以一定的变化率连续地增加的第1振荡期间P1与振荡波长以一定的变化率连续地减少的第2振荡期间P2交替反复。此时的半导体激光器1的振荡波长随时间的变化如图33所示。在本实施形态中，振荡波长的最大值λb及振荡波长的最小值λa一般分别为一定值，它们的差λb-λa也一般为一定值。
从半导体激光器1出射的激光通过透镜3被聚光并入射到物体10上。由物体10反射的光通过透镜3被聚光并入射到半导体激光器1上。但并不是一定要通过透镜3聚光。光电二极管2配置于半导体激光器1的内部或者其附近，将半导体激光器1的光输出变换为电流。电流-电压变换放大部5将光电二极管2的输出电流变换为电压并放大。
滤波部6具有从调制波中提取出叠加信号的功能。图2(A)是示意性地示出电流-电压变换放大部5的输出电压波形的图，图2(B)是示意性地示出滤波部6的输出电压波形的图。这些图表示如下的过程，首先从与光电二极管2的输出相当的图2(A)的波形(调制波)中除去图2的半导体激光器1的振荡波形(载波)，再提取出图2(B)的MHP波形(干涉波形)。
在这里对作为自混合信号的MHP进行说明。如图3所示，假设镜层1013距物体10的距离为L、激光器的振荡波长为λ，在满足下面的谐振条件时，从物体10返回的光与半导体激光器1的光谐振器内的激光强值叠加，激光输出略有增加。
L＝qλ/2                            …(1)
在式(1)中，q是整数。即使来自物体10的散射光非常微弱，通过增加半导体激光器1的谐振器内的表观反射率，产生放大作用，也可以充分地观测到该现象。
图4是示出使半导体激光器1的振荡波长以一定的比例变化时、振荡波长与光电二极管2的输出波形的关系的图。在满足式(1)所示的L＝qλ/2时，返回光与光谐振器内的激光的相位差为0°(同相位)，返回光与光谐振器内的激光为最强值叠加，L＝qλ/2+λ/4时，相位差为180°(逆相位)，返回光与光谐振器内的激光为最弱值叠加。因此，如果使半导体激光器1的振荡波长变化，激光输出变强的状态与变弱的状态交替反复出现，如果通过光电二极管2检测此时的激光输出，则可以得到如图4所示的一定周期的阶梯状的波形。这样的波形一般被称为干涉条纹。该阶梯状的波形，即各个干涉条纹就是MHP。在某一定的时间内使半导体激光器1的振荡波长变化时，MHP的数量与测定距离成比例地变化。
下面，对计数装置7和运算装置8的动作进行说明。图5是示出计数装置7和运算装置8的动作的流程图。
接着，计数装置7就各个第1振荡期间P1和第2振荡期间P2分别对滤波部6的输出电压中所含有的MHP的数量进行计数(图5的步骤S1)。图6是示出计数装置7的构成的一个实例的框图。计数装置7包括：二值化部71、逻辑乘运算部(AND)72、计数器73、计数结果校正部74以及存储部75。电流-电压变换放大部5、滤波部6、计数装置7的二值化部71、AND72以及计数器73构成信号计数单元。
图7是示出计数装置7的动作的流程图，图8是示出计数结果校正部74的构成的一个实例的框图。计数结果校正部74包括：半周期测定部740、频数分布生成部741、代表值算出部742以及校正值算出部743。
图9(A)～图9(D)是对计数器73的动作进行说明的图，图9(A)是示意性地示出滤波部6的输出电压的波形、即MHP的波形的图，图9(B)是示出与图9(A)对应的二值化部71的输出的图，图9(C)是示出输入到计数装置7中的门信号GS的图，图9(D)是示出与图9(B)对应的计数器73的计数结果的图。
首先，计数装置7的二值化部71对图9(A)所示的滤波部6的输出电压是高电平(H)还是低电平(L)进行判断，并输出如图9(B)所示的判断结果。此时，在滤波部6的输出电压上升达到阈值TH1以上时，二值化部71判断为高电平，在滤波部6的输出电压下降达到阈值TH2(TH2＜TH1)以下时，二值化部71判断为低电平，由此将滤波部6的输出二值化。
AND72输出二值化部71的输出与如图9(C)所示的门信号GS的逻辑乘运算的结果，计数器73对AND72的输出的上升和下降进行计数(图9(D))。这里，门信号GS是在计数期间(本实施形态的第1振荡期间P1或者第2振荡期间P2)的起点上升、在计数期间的终点下降的信号。因此，计数器73计数的是计数期间中的AND72的输出的上升沿的数量和下降沿的数量(即MHP的半周期的数量)(图7的步骤S100)。
图10是对计数结果校正部74的半周期测定部740的动作进行说明的图。半周期测定部740对计数期间中的MHP的半周期进行测定(图7的步骤S101)。即，半周期测定部740通过将计数期间中的AND72的输出与阈值TH3进行比较，检测AND72的输出的上升，同时通过将AND72的输出与阈值TH4进行比较，检测AND72的输出的下降。半周期测定部740通过对从AND72的输出的上升到接下来的下降为止的时间tud及从AND72的输出的下降到接下来的上升为止的时间tdu进行测定，来对计数期间中的AND72的输出的半周期(即，MHP的半周期)进行测定。这样地，MHP的半周期是时间tud或者tdu。半周期测定部740在每当检测出AND72的输出的上升或者下降时都进行上述的测定。
存储部75存储计数器73的计数结果和半周期测定部740的测定结果。
门信号GS下降，计数期间结束之后，计数结果校正部74的频数分布生成部741基于存储于存储部75中的半周期测定部740的测定结果生成计数期间中的MHP的半周期的频数(度数)分布(图7步骤S102)。
然后，基于频数分布生成部741所生成的频数分布，计数结果校正部74的代表值算出部742计算出MHP的半周期的代表值T0(图7步骤S103)。这里，MHP的半周期的最频值、中央值或者平均值可以作为代表值T0。代表值算出部742也可以将等级值和频数的积为最大时的等级值作为代表值T0。表1示出频数分布的数值例以及该数值例的等级值和频数的积。
表1
频数分布的数值例
  等级值   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
  频数   11   2   0   3   7   10   6   2   3   1
  积   11   4   0   12   35   60   42   16   27   10
在表1的例子中，频数最大的最频值(等级值)是1。相对于此，等级值和频数的积为最大时的等级值是6，是与最频值不同的值。将等级值和频数的积为最大时的等级值作为代表值T0的理由将在后文中叙述。代表值算出部742所计算出的代表值T0存储于存储部75中。代表值算出部742在每次通过频数分布生成部741生成频数分布时进行这样的代表值T0的计算。
基于半周期测定部740的测定结果，计数结果校正部74的校正值算出部743求出不足代表值T0的0.5倍的半周期的数量的总和Ns、和在代表值T0的2n倍以上且不足(2n+2)倍(n是1以上nmax以下的自然数)的半周期的数量的总和Nwn，并按照下式对计数器73的计数结果进行校正(图7的步骤S104)。
【数式5】
N , = 1 2 { N - Ns + Σ n = 1 n max ( 2 n × Nw n ) } . . . ( 2 )
n max ≤ T max T 0
在式(2)中，N是作为计数器73的计数结果的MHP的半周期的数量，N’是校正后得到的MHP的数量，Tmax是MHP的半周期能取得的最大值。该计数器73的计数结果的校正原理将在后文中叙述。
计数装置7在第1振荡期间P1和第2振荡期间P2分别进行上述的处理。
校正值算出部743所使用的代表值T0既可以是根据在校正对象计数期间的1个载波(三角波)周期前的计数期间中的半周期测定部740的测定结果所计算出的值，也可以是根据在校正对象的计数期间中的半周期测定部740的测定结果所计算出的值。图11是示出半导体激光1的振荡波长随时间变化的图，也是对代表值算出部740计算出代表值T0的期间和校正对象的计数期间的关系进行说明的图。
在使用根据在校正对象的计数期间的1个载波周期之前的测定结果所计算出的代表值T0时，校正值算出部743使用在如图11所示的第1振荡期间P1-1所计算出的代表值T0对第1振荡期间P1-2的计数结果进行校正，使用在第2振荡期间P2-1所计算出的代表值T0对第2振荡期间P2-2的计数结果进行校正。在使用根据校正对象的计数期间的测定结果所计算出的代表值T0时，校正值算出部743使用在如图11所示的第1振荡期间P1-1所计算出的代表值T0对第1振荡期间P1-1的计数结果进行校正，使用在第2振荡期间P2-1所计算出的代表值T0对第2振荡期间P2-1的计数结果进行校正。
但是，在使用根据在校正对象的计数期间的1个载波周期之前的测定结果计算出的代表值T0时，因为在最初的处理中不存在代表值T0的初始值，所以需要根据在校正对象的计数期间的半周期测定部740的测定结果求出代表值T0，再对计数结果进行校正。
然后，运算装置8基于计数装置7所计数的MHP的数量计算出物体10的振动频率。图12是示出运算装置8的构成的一个实例的框图。运算装置8包括：存储部80，其存储计数装置7的计数结果等；二值化部81，其将计数装置7的计数结果二值化；周期测定部82，其对从二值化部81输出的二值化输出的周期进行测定；频数分布生成部83，其生成二值化输出的周期的频数分布；基准周期算出部84，其计算出二值化输出的周期的分布的代表值即基准周期；计数器85，其作为对二值化输出的脉冲的数量进行计数的二值化输出计数单元；校正部86，其对计数器85的计数结果进行校正；以及，频率算出部87，其基于经校正的计数结果计算出物体10的振动频率。
计数装置7的计数结果存储于运算装置8的存储部80中。运算装置8的二值化部81将存储于存储部80中的计数装置7的计数结果二值化(图5的步骤S2)。图13是对二值化部81的动作进行说明的图，图13(A)示出半导体激光器1的振荡波长随时间变化的图，图13(B)示出计数装置7的计数结果随时间变化的图，图13(C)示出二值化部81的输出D(t)的图。在图13(B)中，N’u是第1振荡期间P1的计数结果，N’d是第2振荡期间P2的计数结果。
二值化部81将时间上邻接的2个振荡期间P1、P2的计数结果N’u和N’d的大小进行比较，再将这些计数结果二值化。具体来说，二值化部81按下式执行。
如果N’u(t)≥N’d(t-1)则D(t)＝1    …(3)
如果N’u(t)＜N’d(t-1)则D(t)＝0    …(4)
如果N’d(t)≤N’u(t-1)则D(t)＝1    …(5)
如果N’d(t)＞N’u(t-1)则D(t)＝0    …(6)
在式(3)～式(6)中，(t)表示在现时刻t所测量的MHP的数量，(t-1)表示在现时刻t的上一次所测量的MHP的数量。式(3)、式(4)表示的是现时刻t的计数结果是第1振荡期间P1的计数结果N’u，上一次的计数结果是第2振荡期间P2的计数结果N’d的情况。此时，如果现时刻t的计数结果N’u(t)大于等于上一次的计数结果N’d(t-1)，则二值化部81将现时刻t的输出D(t)设为“1”(高电平)，如果现时刻t的计数结果N’u(t)小于上一次的计数结果N’d(t-1)，则将现时刻t的输出D(t)设为“0”(低电平)。
式(5)、式(6)表示的是现时刻t的计数结果是第2振荡期间P2的计数结果N’d，上一次的计数结果是第1振荡期间P1的计数结果N’u的情况。此时，如果现时刻t的计数结果N’d(t)小于等于上一次的计数结果N’u(t-1)，则二值化部81将现时刻t的输出D(t)设为“1”，如果现时刻t的计数结果N’d(t)大于上一次的计数结果N’u(t-1)，则将现时刻t的输出D(t)设为“0”。
由此，将计数装置7的计数结果二值化。二值化部81的输出D(t)存储于存储部80中。在每次通过计数装置7进行MHP的数量进行测定时(每个振荡期间)，二值化部81都进行如上所述的二值化处理。
对计数装置7的计数结果进行二值化意味着对物体10的位移的方向进行辨别。即，半导体激光器1的振荡波长增加时的计数结果N’u大于等于振荡波长减少时的计数结果N’d时(D(t)＝1)，物体10的移动方向是接近半导体激光器1的方向，计数结果N’u小于计数结果N’d时(D(t)＝0)，物体10的移动方向是远离半导体激光器1的方向。因此，基本上，如果可以求出图13(C)所示的二值化输出的周期，就可以计算出物体10的振动频率。
周期测定部82测定存储于存储部80的二值化输出D(t)的周期(图5的步骤S3)。图14是对周期测定部82的动作进行说明的图。在图14中，H1是用于对二值化输出D(t)的上升进行检测的阈值，H2是用于对二值化输出D(t)的下降进行检测的阈值。
周期测定部82通过将存储于存储部80的二值化输出D(t)与阈值H1进行比较，检测出二值化输出D(t)的上升，并且通过对从二值化输出D(t)的上升到下一个上升为止的时间tuu进行测定，来测定出二值化输出D(t)的周期。在每次二值化输出D(t)产生上升沿时，周期测定部82就进行这样的测定。
或者，周期测定部82也可以通过将存储于存储部80的二值化输出D(t)与阈值H2进行比较，检测出二值化输出D(t)的下降沿，并且通过对从二值化输出D(t)的下降沿到下一个下降沿为止的时间tdd进行测定，来测定出二值化输出D(t)的周期。在每次二值化输出D(t)产生下降沿时，周期测定部82就进行这样的测定。
周期测定部82的测定结果存储于存储部80。接着，频数分布生成部83基于周期测定部82的测定结果，生成一定时间T(T＞Tt，例如100×Tt，即100个三角波的时间)中的周期的频数分布(图5的步骤S4)。图15是示出频数分布的一个实例的图。频数分布生成部83所生成的频数分布被存储于存储部80中。在每个T时间，频数分布生成部83都进行这样地频数分布的生成。
然后，基准周期算出部84基于频数分布生成部83所生成的频数分布，计算出作为二值化输出D(t)的周期的代表值的基准周期Tr(图5的步骤S5)。一般地，周期的代表值是最频值或中央值，但在本实施形态中，最频值或中央值并不适合作为周期的代表值。因此，基准周期算出部84将等级值和频数的积为最大时的等级值作为基准周期Tr。将等级值和频数的积为最大时的等级值作为代表值Tr的理由将在后文中叙述。计算出的基准周期Tr的值存储于存储部80中。基准周期算出部84在每次通过频数分布生成部83生成频数分布时进行这样的基准周期Tr的计算。
另一方面，计数器85与周期测定部82及频数分布生成部83并行动作，在与以频数分布生成部83生成频数分布为对象的期间相同的一定时间T的期间内，对二值化输出D(t)的上升沿的数量Na(即、二值化输出D(t)为“1”的脉冲的数量)进行计数(图5的步骤S6)。计数器85的计数结果Na存储于存储部80中。计数器85在每个T时间都进行这样的二值化输出D(t)的计数。
校正部86基于频数分布生成部83所生成的频数分布，求出基准周期Tr的0.5倍以下的等级的频数的总和Nsa以及基准周期Tr的1.5倍以上的等级的频数的总和Nwa，并按照下式对计数器85的计数结果Na进行校正(图5的步骤S7)。
Na’＝Na-Nsa+Nwa                            …(7)
在式(7)中，Na’是校正后的计数结果。该校正后的计数结果Na’储于存储部80中。在每个T时间，校正部86都进行这样的校正。
图16是示意性地示出频数的总和Nsa和Nwa的图。在图16中，Ts是基准周期Tr的0.5倍的等级值，Tw是基准周期Tr的1.5倍的等级值。图16中的等级就是周期的代表值。在图16中将记载简略化，因此将基准周期Tr和Ts之间的频数分布、以及基准周期Tr和Tw之间的频数分布省略。
图17是对计数器85的计数结果的校正原理进行说明的图，图17(A)是示出二值化输出D(t)的图，图17(B)是示出与图17(A)对应的计数器85的计数结果的图。
原来，二值化输出D(t)的周期基于物体10的振动频率而不同，但如果物体10的振动频率不变的话，二值化输出D(t)的脉冲以相同的周期出现。但是，由于噪音的影响，在MHP的波形中产生缺漏、或者产生不应该算作信号的波形，结果导致二值化输出D(t)的波形中也产生缺漏、或者产生不应该算作信号的波形，从而使二值化输出D(t)的脉冲的计数结果产生误差。
如果产生信号的缺漏，那么在产生缺漏的地方的二值化输出D(t)的周期Tw就是原来的周期的大约2倍。即，二值化输出D(t)的周期在基准周期Tr的大约2倍以上时，可以判断出信号产生了缺漏。因此，周期Tw以上的等级的频数的总和Nwa可以看作为信号的缺漏的次数，通过将该Nwa加到计数器85的计数结果Na上，可以对信号的缺漏进行校正。
在由于尖峰脉冲噪音等的影响原来的信号被分割的部位，二值化输出D(t)的周期Ts变为信号比原来的周期的0.5倍短和信号比原来的周期的0.5倍长的两个周期。即，在二值化输出D(t)的周期在基准周期Tr的大约0.5倍以下时，可以判断出信号被过多地计数。因此，周期Ts以下的等级的频数的总和Nsa可以看作信号的过多计数的次数，通过将该Nsa从计数器85的计数结果Na减去，可以对误数的噪音进行校正。以上就是式(7)所示的计数结果的校正原理。
频率算出部87基于校正部86所计算出的校正后的计数结果Na’，按照下式计算出物体10的振动频率fsig(图5的步骤S8)。
fsig＝Na’/T                               …(8)
显示装置9显示出运算装置8所计算出的振动频率fsig的值。
这里对计数装置7的计数器73的计数结果的校正原理进行说明。式(2)所示的计数结果的校正的基本原理与专利文献2所公开的计数结果的校正原理以及式(7)所示的计数结果的校正原理相同。但是，如果在输入到计数装置的信号中混入频率高于MHP的尖峰脉冲噪音的话，那么根据专利文献2所公开的校正原理，有时就不能正确地对计数器73的计数结果进行校正。特别是如果振动频率测量的采样数量只取了振动频率的数倍左右的时间，那么有限的计数误差就有可能会造成很大的频率误差。下面，以振动频率的测量为例对现有的问题进行说明。
图18(A)～图18(D)是对专利文献2所公开的现有的计数装置的问题点进行说明的图，图18(A)是示出距物体10的距离随时间变化的图，图18(B)是示出物体10的速度随时间变化的图，图18(C)是示出计数装置的计数结果随时间变化的图，图18(D)是示出对计数装置的计数结果二值化之后的二值化输出D(t)的图。在图18(B)中，160示出速度低的地方，161表示的是物体10的移动方向是与半导体激光器1接近的方向，162表示的是物体10的移动方向是与半导体激光器1远离的方向。图18(A)～图18(D)表示的是本实施形态中的物体10的振动的最大速度与距物体10的距离的比小于半导体激光器1的波长变化率的情况，但是在现有的计数装置中信号波形也是一样的，因此这里使用图18(A)～图18(D)对现有的计数装置的问题点进行说明。
如图18(C)所示，在物体10的速度小的地方163，如果增加频率高于MHP的噪音，则计数结果N’u、N’d的大小关系可能会与原来的大小关系相反。结果如图18(D)所示，在二值化输出D(t)的符号切换的地方164，二值化输出D(t)的符号可能会变为与原来的值相反的值。
以某个阈值将MHP二值化时，在MHP取接近阈值的值处，容易受高频噪音的影响而使符号反转，在每个MHP的1/2周期都存在这样的符号容易反转的区域，因此如图19所示，MHP的周期的频数分布中，除了在MHP的原来的周期Ta处出现具有频数的极大值的分布170之外，在周期Ta的大约一半的周期处还出现了具有频数的极大值的分布171和噪音的短周期172。受到混入的高频的噪音的影响，这些频数的极大值会有略微向短时间处移位的倾向。进一步地，有时高频的噪音会连续地混入。对于专利文献2所公开的现有的计数装置，如果混入这样的高频的连续噪音，就不能够充分地对MHP的计数结果进行校正。
因此，在本实施形态中，不仅使用MHP的周期的代表值Ta，还使用半周期的代表值T0对计数结果进行校正。图20示出MHP的半周期的频数分布的一个实例。根据图20可以清楚地看出，如果求出MHP的半周期的频数分布，即使在输入到计数装置7的信号中混入高频的噪音，在0.5T0附近也不会出现频数的极大值。即，在求出不足0.5倍的代表值T0的半周期的数量的总和Ns的阈值附近的频数的极大值消失了，因此可以正确地求出所述Ns，从而可以抑制校正的误差。以上就是式(2)所示的计数结果的校正原理。另外，将式(2)的右边设为1/2倍的理由是为了将MHP的半周期的数量转换为MHP的数量。
综上所述，在本实施形态中，通过计数器73对计数期间中的MHP的半周期的数量进行计数，对计数期间中的MHP的半周期进行测定，并根据该测定结果生成计数期间中的MHP的半周期的频数分布，并根据频数分布计算出MHP的半周期的代表值T0，求出不足代表值T0的0.5倍半周期的数量的总和Ns、以及在代表值T0的2n倍以上且不足(2n+2)倍的半周期的数量的总和Nwn，通过基于这些频数Ns和Nwn对计数器73的计数结果进行校正，使得即使在输入到计数装置的信号中连续地产生频率比MHP高的噪音的情况下，也可以高精度地校正MHP的计数误差，从而可以提高物体10的振动频率的测量精度。
而且，在本实施形态中，将在时间上邻接的第1、第2的振荡期间P1、P2的计数结果的大小进行比较并将MHP的计数结果二值化，并对二值化输出D(t)的周期进行测定，生成一定时间T的周期的频数分布，基于周期的频数分布计算出作为二值化输出D(t)的周期的分布的代表值的基准周期Tr，在一定时间T的期间中对二值化输出D(t)的脉冲的数量进行计数，基于频数分布求出在基准周期Tr的0.5倍以下的等级的频数的总和Nsa、以及在基准周期Tr的1.5倍以上的等级的频数的总和Nwa，通过基于这些频数Nsa和Nwa对二值化输出D(t)的脉冲的计数结果进行校正，可以对二值化输出D(t)的计数误差进行校正，从而可以提高物体10的振动频率的测量精度。
下面，对基准周期算出部84将等级值和频数的积为最大时的等级值作为基准周期Tr的理由进行说明。
在使用波长调制(本实施形态的三角波调制)的自混合型的激光测量装置中，各计数期间的MHP的数量是，与距物体10的距离成比例的MHP的数量、和与计数期间的物体10的位移(速度)成比例的MHP的数量的和或者差。根据物体10的振动的最大速度与距物体10的距离的比和半导体激光器1的波长变化率的大小关系，可以将测量装置所得到的信号的状况分为以下两种情况。
首先，利用图18(A)～图18(D)对物体10的振动的最大速度与距物体10的距离的比小于半导体激光器1的波长变化率的情况进行说明。物体10的振动的最大速度与距物体10的距离的比小于半导体激光器1的波长变化率时，与距物体10的距离成比例的MHP的数量通常比与计数期间的物体10的位移(速度)成比例的MHP的数量大，因此，半导体激光器1的振荡波长增加时的计数结果N’u与振荡波长减少时的计数结果N’d的差的绝对值通常与2个计数期间(本实施形态中的振荡期间P1和P2)的物体10的位移成比例。此时，如果依照时间序列绘制出N’u-N’d的图，则可以示出以向半导体激光器1接近的方向为正方向的振动的速度。因此，N’u-N’d的符号示出物体10的运动方向，通过该符号可以将物体10的位移二值化。
此时，通过频数分布生成部83生成的周期的频数分布如图21所示。
如图18(C)所示，在物体10的速度小的地方163，如果增加由例如干扰光等引起的白噪音，则在二值化输出D(t)的符号切换的地方164，二值化输出D(t)的符号可能会变为与原来的值相反的值。而且，如果增加由例如干扰光等而引起的尖峰脉冲噪音，在如图18(D)所示的地方165中，二值化输出D(t)的符号会局部地反转。
其结果是，如图21所示，通过频数分布生成部83生成的周期的频数分布是，以基准周期Tr为中心的正态分布190、由尖峰噪音引起的符号反转的频数191、以及由白噪音引起的符号逆转的频数192的和。而且，实施了二值化时的信号缺漏的频数193，往往只要不混入具有大的速度的低频噪音就不会产生。
然后，对物体10的振动的最大速度与距物体10的距离的比大于半导体激光器1的波长变化率的情况进行说明。图22是对这种情况下的本实施形态的振动频率测量装置所得到的信号进行说明的图，图22(A)是示出距物体10的距离随时间变化的图，图22(B)是示出物体10的速度随时间变化的图，图22(C)是示出计数装置7的计数结果随时间变化的图，图22(D)是示出二值化部81的二值化输出D(t)的图。在图22(B)中，220示出速度低的地方，221表示的是物体10的移动方向是与半导体激光器1接近的方向，222表示的是物体10的移动方向是与半导体激光器1远离的方向。
物体10的振动的最大速度与距物体10的距离的比大于半导体激光器1的波长变化率时，在物体10的最大速度附近，与距物体10的距离成比例的MHP的数量比与计数期间的物体10的位移(速度)成比例的MHP的数量小，因此，存在以下这样的期间，即半导体激光器1的振荡波长增加时的计数结果N’u与振荡波长减少时的计数结果N’d的差与2个计数期间(本实施形态中的振荡期间P1和P2)的物体10的位移成比例的期间，和计数结果N’u和计数结果N’d之和与2个计数期间的物体10的位移成比例的期间。
此时，如图22(B)所示，物体10的振动速度可以通过按照时间序列绘制N’u-N’d和N’u+N’d的图的合成来表现。但是，速度的方向通常与N’u和N’d的大小关系一致，因此，N’u-N’d的符号表示物体10的运动方向，可以通过该符号将物体10的位移二值化。
与物体10的振动的最大速度与距物体10的距离的比小于半导体激光器1的波长变化率的情况一样，在物体10的速度小的地方223，如果增加由例如干扰光等引起的白噪音，则在二值化输出D(t)的符号切换的地方224，二值化输出D(t)的符号可能会变为与原来的值相反的值。而且，如果增加由例如干扰光等而引起的尖峰噪音，则如图22(D)所示在225处二值化输出D(t)的符号也局部地反转。此时，通过频数分布生成部83生成的周期的频数分布与图21一样。
如本实施形态所述的，对将物体10的位移二值化的二值化输出D(t)进行校正时，对高频噪音的校正是重要的。由于高频噪音的影响，短周期的符号的变化有时超过物体10的原来的振动的周期的频数，使用最频值、中央值等作为周期的代表值时，担心会错误地将比振动周期短的噪音周期作为基准进行校正。因此，在为了计算出振动频率的一定时间T的期间中，以某等级的信号所占的比例、即等级值和频数的积为最大时的等级值作为基准周期Tr，实施计数器85的计数结果的校正。以上就是将等级值和频数的积为最大时的等级值作为基准周期Tr的理由。
代表值算出部742将等级值和频数的积为最大时的等级值作为代表值T0的理由也是一样的。即，与使用最频值、中央值作为代表值T0相比，以在计数期间某等级的信号所占的比例最大的等级值为代表值T0，对于存在高频噪音的情况来说更加理想。
作为本实施形态的其他的实例，也可以在对计数器85的计数结果进行校正的技术中应用对计数器73的计数结果进行校正的技术。
【第2实施形态】
下面，对本发明的第2实施形态进行说明。图23是示出本实施形态的计数装置的构成的一个实例的图。在本实施形态中，使用计数装置7a来代替第1实施形态的计数装置7。计数装置7a包括：二值化部71、AND72、计数器73、计数结果校正部74a以及存储部75。
图24是示出本实施形态的计数结果校正部74a的构成的一个实例的框图。计数结果校正部74a包括：半周期测定部740、频数分布生成部741a、代表值算出部742a、校正值算出部743a以及信号结合部744。
图25是示出本实施形态的计数装置7a的动作的流程图。如第1实施形态所说明的，半周期测定部740对计数期间中的MHP的半周期进行测定(图25的步骤S101)。
与第1实施形态一样，频数分布生成部741a根据存储于存储部75的半周期测定部740的测定结果生成计数期间中的MHP的半周期的频数分布(图25的步骤S102)。
与第1实施形态一样，代表值算出部742a根据频数分布生成部741a在步骤S102中生成的频数分布计算出MHP的半周期的代表值T0(图25的步骤S103)。与第1实施形态一样，可以将MHP的半周期的最频值、中央值或者平均值作为代表值T0，也可以将等级值和频数的积为最大时的等级值作为代表值T0。代表值算出部742a所计算出的代表值T0存储于存储部75中。
接着，对于半周期测定部740的测定结果，信号结合部744将长度不足代表值T0的0.5倍的半周期与紧邻其后所测定的半周期相加后周期作为结合后的半周期，将周期相加后的波形作为1个MHP的半个周期量的波形，这样的操作要一直进行直到相加后的半周期达到代表值T0的0.5倍以上(图25的步骤S105)。图26(A)～图26(C)是对信号结合部744的动作进行说明的图，图26(A)是示意性地示出MHP的波形的图，图26(B)是示出半周期测定部740的测定结果的图，图26(C)示出信号结合部744的处理结果的图。
半周期测定部740对如图26(A)所示的MHP的半周期进行测定，得到如图26(B)所示的半周期T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13、T14、T15、T16这些测定结果。其中，半周期T2、T3、T6～T9、T11～T14是由高频噪音等原因而产生的。这里，半周期T2、T3、T6～T14的长度不足代表值T0的0.5倍，因此，第1实施形态的计数装置7没有将T10认作MHP的半周期，使得计数结果产生误差。
与此对应，在本实施形态中，信号结合部744通过进行如上所述的信号的结合处理，如图26(C)所示得到半周期T1、T2、T3、T4、T5、T6这样的处理结果。例如，半周期T2～T4相加后的周期成为结合后的半周期T2，T2～T4的波形被结合作为1个MHP的半个周期量的波形。同样地，半周期T6～T10相加后的周期成为结合后的半周期T4，T6～T10的波形被结合作为1个MHP的半个周期量的波形。信号结合部744的处理结果存储于存储部75中。
然后，频数分布生成部741a根据存储于存储部75的信号结合部744的处理结果生成计数期间中的MHP的半周期的频数分布(图25的步骤S106)。
然后，代表值算出部742a根据频数分布生成部741a在步骤S106中生成的频数分布计算出MHP的半周期的代表值T0(图25的步骤S107)。由此，存储于存储部75的代表值T0被更新为在步骤S107中计算出的最新的值。与第1实施形态一样，可以将MHP的半周期的最频值、中央值或者平均值作为代表值T0，也可以将等级值和频数的积为最大时的等级值作为代表值T0。
另一方面，计数器73a根据信号结合部744的处理后的MHP计算MHP的半周期的数量(图25的步骤S108)。
最后，校正值算出部743a根据信号结合部744的处理结果，求出不足代表值T0的0.5倍的半周期的数量的总和Ns，在代表值T0的2n倍以上且不足(2n+2)倍(n是1以上nmax以下的自然数)的半周期的数量的总和Nwn，并按照式(2)对计数器73a的计数结果N进行校正(图25的步骤S109)。
计数装置7a分别就第1振荡期间P1和第2振荡期间P2进行上述的处理。
其他的构成与第1实施形态相同。在第1实施形态中，如果同时发生MHP的信号强度降低与在输入到计数装置7的信号中混入突发噪音的话，MHP可能会被少计，但在本实施形态中可以减少这样的计数误差。
在本实施形态中，在步骤S102生成计数期间中的MHP的半周期的频数分布，在步骤S103根据频数分布计算出MHP的半周期的代表值T0，但并不限定于此，也可以不在步骤S102生成频数分布，而是由代表值算出部742a在步骤S103根据半周期测定部740的测定结果，计算出计数期间中的MHP的半周期的平均值作为代表值T0。
第3实施形态
下面，对本发明的第3实施形态进行说明。在本实施形态中，计数装置的构成及处理的流程与第2实施形态一样，因此，使用图23～图25的符号对本实施形态进行说明。
图25的步骤S101～S103的处理与第2实施形态相同。
接着，对于半周期测定部740的测定结果来说，在长度不足代表值T0的0.5倍的半周期被夹在具有代表值T0的0.5倍以上的长度的第m个半周期Tm和具有代表值T0的0.5倍以上的长度的第p个半周期Tp(m、p是自然数)之间时，如果(m+p)是偶数，则本实施形态的信号结合部744将从半周期Tm到半周期Tp相加后的周期作为结合后的半周期，如果(m+p)是奇数，则将从半周期Tm到半周期Tp-1相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的波形作为第m个半个周期量的波形(图25的步骤S105)。
图27(A)～图27(C)是对本实施形态的信号结合部744的动作进行说明的图，图27(A)是示意性地示出MHP的波形的图，图27(B)是示出半周期测定部740的测定结果的图，图27(C)示出信号结合部744的处理结果的图。
半周期测定部740对如图27(A)所示的MHP的半周期进行测定，得到如图27(B)所示的半周期T1～T20这样的测定结果。这里，半周期T2、T3、T6～T14、T16～T19的长度不足代表值T0的0.5倍，因此，第1实施形态的计数装置7没有将T10认作MHP的半周期，使得计数结果产生校正误差。
与此对应，在本实施形态中，信号结合部744通过进行如上所述的信号的结合处理，如图27(C)所示得到半周期T1、T2、T3、T4这样的处理结果。例如半周期T2、T3被夹在代表值T0的0.5倍以上的长度的半周期T1、T4之间，m+p为1+4＝5是奇数。因此，T1～T3的波形被结合作为1个MHP的半个周期量的波形，将半周期T1～T3相加后的周期作为结合后的半周期T1。
同样地，半周期T6～T14被夹在代表值T0的0.5倍以上的长度的半周期T5和T15之间，m+p为5+15＝20是偶数。因此，T5～T15的波形被结合作为1个MHP的半个周期量的波形，将半周期T5～T15相加后的周期作为结合后的半周期T3。进一步地，半周期T16～T19被夹在结合后的半周期T3和代表值T0的0.5倍以上的长度的半周期T20之间，m+p为3+20＝23是奇数。因此，T3、T16～T19的波形被结合作为1个MHP的半个周期量的波形，将半周期T3、T16～T19相加后的周期作为结合后的半周期T3。信号结合部744的处理结果存储于存储部75中。
图25的步骤S106～S109的处理与第2实施形态相同。与第1实施形态相比，第2实施形态虽然可以减少计数误差，但如果输入到计数装置7a的信号中混入MHP的1/4周期以上的突发噪音、爆裂噪音的话，突发噪音、爆裂噪音也被计数，有时会产生计数误差。与此对应，在本实施形态中，即使有这样的噪音混入，也可以减少计数误差。
与第2实施形态一样，也可以不在步骤S102中生成频数分布，而是由代表值算出部742a在步骤S103中根据半周期测定部740的测定结果，将计数期间中的MHP的半周期的平均值作为代表值T0。
而且，在第2实施形态、第3实施形态中，步骤S106、S107的处理并不是必须的构成要件。其理由是，结合前的代表值是使用频数分布高精度地被求出的，没有必要一定再次求出代表值。不执行步骤S106、S107的处理时，校正值算出部743a也可以使用步骤S103所计算出的代表值T0。但是，如果认为步骤S103所计算出的代表值T0的精度低，也可以执行步骤S106、S107的处理。
第4实施形态
下面，对本发明的第4实施形态进行说明。图28是示出本实施形态的计数装置的构成的一个实例的图。在本实施形态中，使用计数装置7b来代替第1实施形态的计数装置7。计数装置7b包括：二值化部71、AND72、计数器73b、计数结果校正部74b以及存储部75。
图29是示出本实施形态的计数结果校正部74b的构成的一个实例的框图。计数结果校正部74b包括：周期测定部745、频数分布生成部741b、代表值算出部742b、校正值算出部743b以及信号结合部744b。
图30是示出本实施形态的计数装置7b的动作的流程图。周期测定部745对计数期间中的MHP的周期进行测定(图30的步骤S201)。即，周期测定部745在检测AND72的输出的上升的同时还要检测AND72的输出的下降。周期测定部745通过对从AND72的输出的上升到下一个上升为止的时间进行测定，来对计数期间中的AND72的输出的周期(即，MHP的周期)进行测定。每当AND72的输出产生上升沿时，周期测定部745都进行这样的测定。或者，周期测定部745也可以通过对从AND72的输出的下降到下一个下降为止的时间进行测定，来对MHP的周期进行测定。存储部75对周期测定部745的测定结果进行存储。
门信号GS下降，计数期间结束之后，频数分布生成部741b根据存储于存储部75的周期测定部745的测定结果生成计数期间中的MHP的周期的频数分布(图30的步骤S202)。
然后，代表值算出部742b根据频数分布生成部741b生成的频数分布，计算出MHP的周期的代表值T0(图30的步骤S203)。这里也可以将MHP的周期的最频值、中央值或者平均值作为代表值T0。代表值算出部742b也可以将等级值和频数的积为最大时的等级值作为代表值T0。
接着，信号结合部744b根据周期测定部745的测定结果，将长度不足代表值T0的0.5倍的周期与紧邻其后所测定的周期相加后周期作为结合后的周期，将周期相加后的波形作为1个MHP的周期程度的波形，这样的操作要一直进行直到结合后的周期达到代表值T0的0.5倍以上(图30的步骤S204)。图31(A)～图31(C)是对信号结合部744b的动作进行说明的图，图31(A)是示意性地示出MHP的波形的图，图31(B)是示出周期测定部745的测定结果的图，图31(C)示出信号结合部744b的处理结果的图。
周期测定部745对如图31(A)所示的MHP的周期进行测定时，得到如图31(B)所示的周期T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7这样的测定结果。其中，周期T1、T3、T4、T6、T7是由高频噪音等原因而产生的。这里，半周期T1、T3～T6的长度不足代表值T0的0.5倍，因此，第1实施形态的计数装置7的计数结果会在T3～T7处产生误差。
与此对应，在本实施形态中，信号结合部744b通过进行如上所述的信号的结合处理，如图31(C)所示得到周期T1、T2这样的处理结果。例如，半周期T1、T2相加后的周期成为结合后的周期T1，T1、T2的波形被结合作为1个MHP的1个周期程度的波形。这里，结合后的周期被结合达到代表值T0的0.5倍以上。同样地，图31(B)的周期T3～T7被相加后的周期成为如图31(C)所示的结合后的周期T2，T3～T7的波形被结合成为1个MHP的1个周期程度的波形。信号结合部744b的处理结果存储于存储部75中。
然后，频数分布生成部741b根据存储于存储部75的信号结合部744b的处理结果生成计数期间中的MHP的周期的频数分布(图30的步骤S205)。
然后，代表值算出部742b根据频数分布生成部741b在步骤S205中生成的频数分布计算出MHP的周期的代表值T0(图30的步骤S206)。由此，存储于存储部75的代表值T0被更新为在步骤S206中计算出的最新的值。与步骤S203一样，可以将MHP的周期的最频值、中央值或者平均值作为代表值T0，也可以将等级值和频数的积为最大时的等级值作为代表值T0。
另一方面，计数器73b根据信号结合部744b的处理后的MHP计算MHP的数量(图30的步骤S207)。第1实施形态的计数器73对MHP的上升和下降都进行计数，但计数器73b可以只对MHP的上升和下降中的一方进行计数。
最后，校正值算出部743b根据信号结合部744b的处理结果，求出不足代表值T0的0.5倍的周期的数量的总和Ns，和在代表值T0的(n+0.5)倍以上且不足(n+1.5)倍(n是1以上nmax以下的自然数)的周期的数量的总和Nwn，并按照下式对计数器73b的计数结果进行校正(图30的步骤S208)。
【数式6】
N , = N - Ns + Σ n = 1 n max ( n × Nw n ) . . . ( 9 )
n max ≤ T max T 0
在式(9)中，N是作为计数器73b的计数结果的MHP的数量，N’是校正后的计数结果，Tmax是MHP的周期能取得的最大值。
计数装置7b分别就第1振荡期间P1和第2振荡期间P2进行上述的处理。
其他的构成与第1实施形态相同。本实施形态虽然不能得到如第1实施形态那样使用半周期的代表值对计数结果进行校正的效果，但可以如第2实施形态所说明的那样，即使在同时发生MHP的信号强度降低和在输入到计数装置7b中的信号混入突发噪音的情况下，也可以减少计数误差。
在本实施形态中，在步骤S202生成计数期间中的MHP的周期的频数分布，在步骤S103根据频数分布计算出MHP的周期的代表值T0，但并不限定于此，也可以不在步骤S202生成频数分布，而是由代表值算出部742b在步骤S203根据周期测定部745的测定结果，计算出计数期间中的MHP的周期的平均值作为代表值T0。
而且，在本实施形态中，步骤S205、206的处理并不是必须的构成要件。其理由是，结合前的代表值是使用频数分布高精度地被求出的，没有必要一定再次求出代表值。不执行步骤S205、S206的处理时，校正值算出部743b也可以使用在步骤S203中所计算出的代表值T0。但是，如果认为在步骤S203所计算出的代表值T0的精度低，也可以执行步骤S205、S206的处理。
另外，第1～第5的实施形态中，至少计数装置7、7a、7b和运算装置8是通过包括例如CPU、存储装置以及接口的计算机和控制这些硬件资源的程序来实现。使这样的计算机动作的程序以存储在软盘、CD-ROM、DVD-ROM以及存储器卡等的存储介质中的状态被提供。CPU将读取的程序写入存储装置中，并根据该程序进行第1～第5实施形态所说明的处理。
另外，在第1～第5实施形态中，对将本发明的计数装置应用到振动频率测量装置的情况进行了说明，但并不限定于此，本发明的计数装置也可以应用于其他的领域。本发明的计数装置有效的情况下，作为计数对象的信号的数量与特定的物理量(在第1～第5实施形态的情况中，半导体激光器1与物体10的距离、及物体10的位移)具有线性的关系，特定的物理量为一定的情形是信号为大约单一频率的情形。
而且，即使信号不是单一的频率，在特定的物理量像以和计数期间相比足够低的频率、例如1/10以下的频率振动的对象物的速度那样，周期分布的范围较小的情况下，则也可以作为大约单一的频率，对本发明的计数装置来说是有效的。
在第1～第5实施形态中，以振动频率测量装置作为物理量传感器的实例进行了说明，但并不限定于此，本发明也可以应用于其他的物理量传感器。即，既可以基于计数装置的计数结果计算出物体的张力，也可以如专利文献1所公开的，基于计数装置的计数结果计算出距物体的距离及物体的速度。物理量传感器所计算出的物理量是各种各样的，可见物理量传感器计算出的物理量与所述特定的物理量有相同的情况，也有不同的情况。
【产业上的可利用性】
本发明可以应用于对信号的数量进行计数的计数装置，以及使用计数装置测定干涉波形的数量、并求出测定对象的物理量的干涉型的物理量传感器。

Claims (22)

1.一种计数装置，其在特定的物理量和信号的数量具有线性关系、且所述特定的物理量一定的情况下，对为大致单一频率的所述信号进行计数，其特征在于，该计数装置包括：
信号计数单元，对一定的计数期间的输入信号的半周期的数量进行计数；
信号半周期测定单元，在每次输入半个周期的信号量时，对所述计数期间中的所述输入信号的半周期进行测定；
频数分布生成单元，基于该信号半周期测定单元的测定结果来生成所述计数期间中的输入信号的半周期的频数分布；
代表值算出单元，基于所述频数分布，计算出所述输入信号的半周期的分布的代表值；和
校正值算出单元，基于所述信号半周期测定单元的测定结果，求出不足所述代表值的0.5倍的半周期的数量的总和Ns、以及所述代表值的2n倍以上且不足(2n+2)倍的半周期的数量的总和Nwn，通过基于这些频数Ns和Nwn，所述校正值算出单元对所述信号计数单元的计数结果进行校正，其中n是1以上的自然数。
2.如权利要求1所述的计数装置，其特征在于，
将所述信号计数单元的计数结果设为N，将所述代表值设为T0，将所述信号的半周期能取得的最大值设为Tmax时，所述校正值算出单元按照下式：
数式1
N , = 1 2 { N - Ns + Σ n = 1 n max ( 2 n × Nw n ) }
n max ≤ T max T 0
求出校正后的计数结果N’。
3.如权利要求1所述的计数装置，其特征在于，还包括：
信号结合单元，对于所述信号半周期测定单元的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的半周期与在其前后被测定的半周期中的至少一方相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的信号波形作为1个信号的半个周期量的波形，
所述信号计数单元对所述计数期间的所述信号结合单元的处理后的信号进行计数，由此来替代对所述输入信号的数量进行计数。
4.如权利要求2所述的计数装置，其特征在于，还包括：
信号结合单元，对于所述信号半周期测定单元的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的半周期与在其前后被测定的半周期中的至少一方相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的信号波形作为1个信号的半个周期量的波形，
所述信号计数单元对所述计数期间的所述信号结合单元的处理后的信号进行计数，由此来替代对所述输入信号的数量进行计数。
5.如权利要求3或4所述的计数装置，其特征在于，
所述信号结合单元，对于所述信号半周期测定单元的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的半周期与紧邻其后所测定的半周期相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的信号波形作为1个信号的半个周期量的波形，这样的操作要一直进行直到结合后的半周期达到所述代表值的0.5倍以上。
6.如权利要求3或4所述的计数装置，其特征在于，
对于所述信号半周期测定单元的测定结果，在长度不足所述代表值的0.5倍的半周期被夹在具有所述代表值的0.5倍以上的长度的第m个半周期Tm和具有所述代表值的0.5倍以上的长度的第p个半周期Tp之间时，如果(m+p)是偶数，则所述信号结合单元将从半周期Tm到半周期Tp相加后的周期作为结合后的半周期，如果(m+p)是奇数，则所述信号结合单元将从半周期Tm到半周期Tp-1相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的信号波形作为第m个半个周期量的波形，其中m、p是自然数。
7.如权利要求1至4中的任意一项所述的计数装置，其特征在于，
所述代表值是中央值、最频值、平均值、等级值和频数的积为最大时的等级值中的任何一个。
8.一种计数装置，其在特定的物理量和信号的数量具有线性关系、且所述特定的物理量一定的情况下，对为大致单一频率的所述信号进行计数，其特征在于，该计数装置包括：
信号周期测定单元，在每次输入信号时，对一定的计数期间的输入信号的周期进行测定；
频数分布生成单元，基于该信号周期测定单元的测定结果来生成所述计数期间中的输入信号的周期的频数分布；
代表值算出单元，基于该频数分布生成单元生成的频数分布，计算出所述输入信号的周期的分布的代表值；
信号结合单元，对于所述信号周期测定单元的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的周期与紧邻其后被测定的周期相加后的周期作为结合后的周期，周期相加后的信号波形作为1个信号的1个周期的波形，这样的操作要一直进行直到结合后的周期达到所述代表值的0.5倍以上；
信号计数单元，对所述计数期间的所述信号结合单元的处理后的信号进行计数；和
校正值算出单元，基于所述信号结合单元的处理结果，求出不足所述代表值的0.5倍的周期的数量的总和Ns、以及所述代表值的(n+0.5)倍以上且不足(n+1.5)倍的周期的数量的总和Nwn，并基于这些频数Ns和Nwn对所述信号计数单元的计数结果进行校正，其中n是1以上的自然数。
9.如权利要求8所述的计数装置，其特征在于，
将所述信号计数单元的计数结果设为N，将所述代表值设为T0，将所述信号周期能取得的最大值设为Tmax时，所述校正值算出单元按照下式：
数式2
N , = N - Ns + Σ n = 1 n max ( n × Nw n )
n max ≤ T max T 0
求出校正后的计数结果N’。
10.如权利要求8或9所述的计数装置，其特征在于，
所述代表值是中央值、最频值、平均值、等级值和频数的积为最大时的等级值中的任何一个。
11.一种物理量传感器，其特征在于，包括：
向测定对象发射激光的半导体激光器；
振荡波长调制单元，其使所述半导体激光器动作，使得振荡波长连续地单调增加的第1振荡期间和振荡波长连续地单调减少的第2振荡期间中的至少一个反复存在；
检测单元，其对含有干涉波形的电信号进行检测，该干涉波形是通过从所述半导体激光器发射的激光和从所述测定对象返回的光的自混合效应而产生的；
如权利要求1至10中的任意一项所述的计数装置，其输入所述检测单元的输出信号，并分别以所述第1振荡期间和所述第2振荡期间为计数期间，对所述干涉波形的数量进行计数；和
运算单元，基于所述计数装置的计数结果，求出所述测定对象的物理量。
12.一种计数方法，其在特定的物理量和信号的数量具有线性的关系、且所述特定的物理量一定的情况下，对为大致单一频率的所述信号进行计数，其特征在于，所述计数方法包括：
信号计数步骤，对一定的计数期间的输入信号的半周期的数量进行计数；
信号半周期测定步骤，在每次输入半个周期量的信号时，对所述计数期间中的所述输入信号的半周期进行测定；
频数分布生成步骤，基于该信号半周期测定步骤的测定结果来生成所述计数期间中的输入信号的半周期的频数分布；
代表值算出步骤，基于所述频数分布，求出所述输入信号的半周期的分布的代表值；和
校正值算出步骤，基于所述信号半周期测定步骤的测定结果，求出不足所述代表值的0.5倍的半周期的数量的总和Ns、以及所述代表值的2n倍以上且不足(2n+2)倍的半周期的数量的总和Nwn，并基于这些频数Ns和Nwn对所述信号计数步骤的计数结果进行校正，计算出所述输入信号的数量，其中，n是1以上的自然数。
13.如权利要求12所述的计数方法，其特征在于，
将所述信号计数步骤的计数结果设为N，将所述代表值设为T0，将所述信号的半周期能取得的最大值设为Tmax时，所述校正值算出步骤按照下式：
数式3
N , = 1 2 { N - Ns + Σ n = 1 n max ( 2 n × Nw n ) }
n max ≤ T max T 0
求出校正后的计数结果N’。
14.如权利要求12所述的计数方法，其特征在于，还包括：
信号结合步骤，对于所述信号半周期测定步骤的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的半周期与在其前后被测定的半周期中的至少一方相加后的周期作为结合后的半周期，周期相加后的信号波形作为1个信号的半个周期量的波形，
所述信号计数步骤对所述计数期间的所述信号结合步骤的处理后的信号进行计数，由此来替代对所述输入信号的数量进行计数。
15.如权利要求13所述的计数方法，其特征在于，还包括：
信号结合步骤，对于所述信号半周期测定步骤的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的半周期与在其前后被测定的半周期中的至少一方相加后的周期作为结合后的半周期，周期相加后的信号波形作为1个信号的半个周期量的波形，
所述信号计数步骤对所述计数期间的所述信号结合步骤的处理后的信号进行计数，由此来替代对所述输入信号的数量进行计数。
16.如权利要求14或15所述的计数方法，其特征在于，
所述信号结合步骤，对于所述信号半周期测定步骤的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的半周期与紧邻其后所测定的半周期相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的信号波形作为1个信号的半个周期量的波形，这样的操作要一直进行直到结合后的半周期达到所述代表值的0.5倍以上。
17.如权利要求14或15所述的计数方法，其特征在于，
所述信号结合步骤，对于所述信号半周期测定步骤的测定结果，在长度不足所述代表值的0.5倍的半周期被夹在具有所述代表值的0.5倍以上的长度的第m个半周期Tm和具有所述代表值的0.5倍以上的长度的第p个半周期Tp之间时，如果(m+p)是偶数，则将从半周期Tm到半周期Tp相加后的周期作为结合后的半周期，如果(m+p)是奇数，则将从半周期Tm到半周期Tp-1相加后的周期作为结合后的半周期，将周期相加后的信号波形作为第m个半个周期量的波形，其中m、p是自然数。
18.如权利要求12至15中的任意一项所述的计数方法，其特征在于，
所述代表值是中央值、最频值、平均值、等级值和频数的积为最大时的等级值中的任何一个。
19.一种计数方法，其在特定的物理量和信号的数量具有线性关系、且所述特定的物理量一定的情况下，对为大致单一频率的所述信号进行计数，其特征在于，该计数方法包括：
信号周期测定步骤，在每次输入信号时，对一定的计数期间的输入信号的周期进行测定；
频数分布生成步骤，基于该信号周期测定步骤的测定结果来生成所述计数期间中的输入信号的周期的频数分布；
代表值算出步骤，基于该频数分布生成步骤生成的频数分布，计算出所述输入信号的周期的分布的代表值；
信号结合步骤，对于所述信号周期测定步骤的测定结果，将长度不足所述代表值的0.5倍的周期与紧邻其后被测定的周期相加后的周期作为结合后的周期，周期相加后的信号波形作为1个信号的1个周期的波形，这样的操作要一直进行直到结合后的周期达到所述代表值的0.5倍以上；
信号计数步骤，对所述计数期间的所述信号结合步骤的处理后的信号进行计数；和
校正值算出步骤，基于所述信号结合步骤的处理结果，求出不足所述代表值的0.5倍的周期的数量的总和Ns、以及所述代表值的(n+0.5)倍以上且不足(n+1.5)倍的周期的数量的总和Nwn，并基于这些频数Ns和Nwn对所述信号计数步骤的计数结果进行校正，其中n是1以上的自然数。
20.如权利要求19所述的计数方法，其特征在于，
将所述信号计数步骤的计数结果设为N，将所述代表值设为T0，将所述信号周期能取得的最大值设为Tmax时，所述校正值算出步骤按照下式：
数式4
N , = N - Ns + Σ n = 1 n max ( n × Nw n )
n max ≤ T max T 0
求出校正后的计数结果N’。
21.如权利要求19或20所述的计数方法，其特征在于，
所述代表值是中央值、最频值、平均值、等级值和频数的积为最大时的等级值中的任何一个。
22.一种物理量测量方法，其特征在于，包括：
振荡步骤，其使所述半导体激光器动作，使得振荡波长连续地单调增加的第1振荡期间和振荡波长连续地单调减少的第2振荡期间中的至少一个反复存在；
检测步骤，其对含有干涉波形的电信号进行检测，该干涉波形是通过从所述半导体激光器发射的激光和从所述测定对象返回的光的自混合效应而产生的；
信号提取步骤，对在该检测步骤中所得到的输出信号中所含有的所述干涉波形的数量，分别就所述第1振荡期间和所述第2振荡期间进行计数；和
运算步骤，基于该信号提取步骤的计数结果，求出所述测定对象的物理量，
所述信号提取步骤，将所述检测步骤所得到的输出信号作为输入，并分别以所述第1振荡期间和所述第2振荡期间为计数期间，进行权利要求12至21中的任意一项所述的各步骤。
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