CN102739238B - 计数装置以及计数方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使输入信号在时间上非对称也可以对计数结果进行高精度地校正的计数装置。计数器(13)能对二值化信号的运转周期进行计数。计数结果校正部(14)分别对从信号的上升到下降为止的第1运转周期及从信号的下降到上升为止的第2运转周期，制作运转周期的频数分布，求出第1运转周期的代表值T_H的0倍以上且不到1倍的长度的第1运转周期的数量的总和、第2运转周期的代表值T_L的0倍以上且不到1倍的长度的第2运转周期的数量的总和、{T_H+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_H+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第1运转周期的数量的总和、以及{T_L+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_L+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第2运转周期的数量的总和，从而对计数结果进行校正。

Description

计数装置以及计数方法

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计数方法。

背景技术

以往，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9所示。图9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10是示出半导体激光器201的振荡波长随时间变化的图。在图10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，能够从该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，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，并根据测定结果做成计数期间中的周期的频数分布，根据频数分布计算出MHP的周期的代表值，根据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，由此可以去除计数时的缺漏和过剩的计数的影响(参照专利文献2)。

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(チャタリング)，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，由于比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。

这里，进一步提出了即使在输入信号中连续地产生有高频率的噪音的情况下，也可以对计数误差进行校正的计数装置的方案(参照专利文献3)。专利文献3所揭示的计数装置是如下所述的计数装置：能对计数期间中的输入信号的运转周期(ランレングス)的数量进行计数，测定计数期间中的输入信号的运转周期，根据该测定结构制作计数期间中的输入信号的运转周期的频数分布，根据该频数分布计算出输入信号的运转周期的分布的代表值，求出不到代表值的0.5倍的运转周期的数量的总和Ns和代表值的2n倍以上且不到(2n+2)倍(n为1以上的自然数)的运转周期的数量的总和Nw_n，基于这些频数Ns和Nw_n，对MHP的计数结果进行校正。

这里，MHP等的干涉波的波形根据传输波去除电路的特性、对象物的状态在时间上呈非对称的形状(参照专利文献4)。图11(A)是表示这样的非对称的干涉波形的图，图11(B)是表示将图11(A)的波形二值化后的结果的图。图11(A)中的TH1、TH2是用于二值化的阈值。干涉波形像这样在时间上非对称的话，则二值化信号的占空比不为0.5。因此，采用专利文献3中所揭示的计数装置，存在计数校正的精度降低这样的问题。

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

专利文献3日本特开2011-33525号公报

专利文献4日本专利第3282746号公报

发明内容

发明要解决的问题

根据专利文献3所揭示的计数装置，即使在输入信号连续地产生高频率的噪声的情况下，也可以对计数误差进行校正。

但是，采用专利文献3中所揭示的计数装置的话，存在干涉波形在时间上非对称的话，将干涉波形二值化了的信号的占空比不为0.5，计数校正的精度降低这样的问题。

本发明为了解决上述课题而作出，其目的是提供即便在被输入至计数装置的信号在时间上非对称的情况下，也可以高精度地对计数结果进行校正的计数装置以及计数方法。

解决课题的手段

本发明提供一种计数装置，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为一定的情况下，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：二值化单元，其将输入信号进行二值化；信号计数单元，其在一定的计数期间中，对从所述二值化单元输出的二值化信号的运转周期(行程长度)的数量进行计数；运转周期测定单元，其在每次输入信号的运转周期部分时，对所述计数期间中的所述二值化信号的运转周期进行测定；频数分布制作单元，其根据所述运转周期测定单元的测定结果分别对从二值化信号的上升到接下来的下降为止的第1运转周期及从二值化信号的下降到接下来的上升为止的第2运转周期，制作所述计数期间中的二值化信号的运转周期的频数分布；代表值算出单元，其根据所述第1运转周期的频数分布计算出所述第1运转周期的分布的代表值T_H，并根据所述第2运转周期的频数分布计算出所述第2运转周期的分布的代表值T_L；校正值算出单元，其根据所述运转周期测定单元的测定结果和所述代表值算出单元的计算结果，求出所述代表值T_H的0倍以上且不到1倍的长度的第1运转周期的数量的总和Ns_H、所述代表值T_L的0倍以上且不到1倍的长度的第2运转周期的数量的总和Ns_L、{T_H+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_H+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第1运转周期的数量的总和Nw_nH和{T_L+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_L+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第2运转周期的数量的总和Nw_nL，基于该些频数Ns_H、Ns_L、Nw_nH、Nw_nL对所述计数单元的计数结果进行校正，以计算出所述输入信号的数量，其中，n为1以上的自然数。

又，在本发明的计数装置的1个构成例中，将所述信号计数单元的计数结果设为N，将所述第1运转周期与所述第2运转周期的和能取得的最大值设为(T_H+T_L)_max时，所述校正值算出单元按照下式

$\begin{array}{c}{N}^{\′}=\frac{1}{2}[N-({\mathrm{Ns}}_H+{\mathrm{Ns}}_L)+\underset{n=1}{\overset{n_{\max }}{\mathrm{\Σ}}}\{2n\×({\mathrm{Nw}}_{\mathrm{nH}}+{\mathrm{Nw}}_{\mathrm{nL}})\left\}\right]\\ n_{\max }\≤\frac{{(T_H+T_L)}_{\max }}{T_H+T_L}\end{array}$

求出校正后的计数结果N’。

又，在本发明的计数装置的1个构成例中，所述代表值T_H、T_L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、等级值的a次幂与频数的积为最大时的等级值中的任意一个，其中，0<a<1。

又，在本发明的计数装置的1个构成例中，求出所述第1运转周期的数量的总和Ns_H的阈值是所述代表值T_H的0倍以上且不到0.5倍，或者是所述代表值T_H的0倍以上且不到(T_H+T_L)/4；求出所述第2运转周期的数量的总和Ns_L的阈值是所述代表值T_L的0倍以上且不到0.5倍，或者是所述代表值T_L的0倍以上且不到(T_H+T_L)/4。

本发明提供一种计数方法，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为一定的情况下，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：二值化步骤，其将输入信号进行二值化；信号计数步骤，其在一定的计数期间中，对在所述二值化步骤所得到的二值化信号的运转周期的数量进行计数；运转周期测定步骤，其在每次输入信号的运转周期部分时，对所述计数期间中的所述二值化信号的运转周期进行测定；频数分布制作步骤，其根据所述运转周期测定步骤的测定结果分别对从二值化信号的上升到接下来的下降为止的第1运转周期及从二值化信号的下降到接下来的上升为止的第2运转周期，制作所述计数期间中的二值化信号的运转周期的频数分布；代表值算出步骤，其根据所述第1运转周期的频数分布计算出所述第1运转周期的分布的代表值T_H，并根据所述第2运转周期的频数分布计算出所述第2运转周期的分布的代表值T_L；校正值算出步骤，其根据所述运转周期测定步骤的测定结果和所述代表值算出步骤的计算结果，求出所述代表值T_H的0倍以上且不到1倍的长度的第1运转周期的数量的总和Ns_H、所述代表值T_L的0倍以上且不到1倍的长度的第2运转周期的数量的总和Ns_L、{T_H+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_H+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第1运转周期的数量的总和Nw_nH和{T_L+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_L+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第2运转周期的数量的总和Nw_nL，基于该些频数Ns_H、Ns_L、Nw_nH、Nw_nL对所述计数步骤的计数结果进行校正，以计算出所述输入信号的数量，其中，n为1以上的自然数。

又，在本发明的计数方法的1个构成例中，将所述信号计数步骤的计数结果设为N，将所述第1运转周期与所述第2运转周期的和能取得的最大值设为(T_H+T_L)_max时，所述校正值算出步骤按照下式

$\begin{array}{c}{N}^{\&prime;}=\frac{1}{2}[N-({\mathrm{Ns}}_H+{\mathrm{Ns}}_L)+\underset{n=1}{\overset{n_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\{2n\&times;({\mathrm{Nw}}_{\mathrm{nH}}+{\mathrm{Nw}}_{\mathrm{nL}})\left\}\right]\\ n_{\max }\&le;\frac{{(T_H+T_L)}_{\max }}{T_H+T_L}\end{array}$

求出校正后的计数结果N’。

发明效果

根据本发明，将输入信号二值化，能在一定的计数期间中对从二值化单元所输出的二值化信号的运转周期的数量进行计数，测定计数期间中的二值化信号的运转周期，根据该测定结果分别对从二值化信号的上升到接下来的下降为止的第1运转周期及从二值化信号的下降到接下来的上升为止的第2运转周期，制作计数期间中的二值化信号的运转周期的频数分布，从第1运转周期的频数分布计算出第1运转周期的代表值T_H，并从第2运转周期的频数分布计算出第2运转周期的分布的代表值T_L，求出代表值T_H的0倍以上且不到1倍的长度的第1运转周期的数量的总和Ns_H、代表值T_L的0倍以上且不到1倍的长度的第2运转周期的数量的总和Ns_L、{T_H+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_H+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第1运转周期的数量的总和Nw_nH、以及{T_L+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_L+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第2运转周期的数量的总和Nw_nL，通过基于该些频数Ns_H、Ns_L、Nw_nH、Nw_nL对信号计数单元的计数结果进行校正，即使在被输入至计数装置的信号连续地产生高频率的噪音，且输入信号的波形在时间上不对称的情况下，也可以对计数误差进行高精度地校正。

附图说明

图1是表示本发明的实施形态所涉及的计数装置的构成的框图。

图2是表示本发明的实施形态所涉及的计数装置的动作的流程图。

图3是表示本发明的实施形态所涉及的计数装置的计数结果校正部的构成的一个例子的框图。

图4是对本发明的实施形态所涉及的计数装置的计数的动作进行说明的图。

图5是对本发明的实施形态所涉及的计数装置的运转周期测定部的动作进行说明的图。

图6是表示在被输入至计数装置的信号中混入了高频率噪音时的MHP的周期的频数分布的一个例子的图。

图7是表示MHP的运转周期的频数分布的一个例子的图。

图8是对本发明的实施形态所涉及的计数装置的计数结果的校正原理进行说明的图。

图9是表示以往的激光计测器的构成的框图。

图10是表示在图9的激光计测器中的半导体激光器的振荡波长随时间变化的一个例子的图。

图11是表示时间上非对称的干涉波形的图。

符号的说明

1…计数装置、11…二值化部、12…逻辑乘运算部、13…计数器、14…计数结果校正部、15…存储部、140…运转周期测定部、141…频数分布制作部、142…代表制算出部、143…校正值算出部。

具体实施方式

第1实施形态

以下，参照附图对本发明的实施形态进行说明。图1是表示本发明的实施形态所涉及的计数装置的构成的框图，图2是表示计数装置的动作的流程图。计数装置1包括：二值化部11、逻辑乘运算部(AND)12、计数器13、计数结果校正部14以及存储部15。计数器13构成信号计数单元。

图3是示出计数结果校正部14的构成的一个实例的框图。计数结果校正部14包括：运转周期测定部140、频数分布生成部141、代表值算出部142以及校正值算出部143。

以下，在本实施形态中，将计数装置1适用于图9中示出那样的自混合型激光计测器，以对作为自混合信号的跳模脉冲(MHP)的数量进行计数的情况为例子进行说明。

图4(A)～图4(D)是对计数器13的动作进行说明的图，图4(A)是示意性地示出向计数装置1的输入信号的波形、即MHP的波形的图，图4(B)是示出与图4(A)对应的二值化部11的输出的图，图4(C)是示出输入到计数装置1中的门信号GS的图，图4(D)是示出与图4(B)对应的计数器13的计数结果的图。

首先，计数装置1的二值化部11对图4(A)所示的输入信号是高电平(H)还是低电平(L)进行判断，并输出如图4(B)所示的判断结果。此时，在输入信号的电压上升达到阈值TH1以上时，二值化部11判断为高电平，输入信号的电压下降达到阈值TH2(TH2＜TH1)以下时，二值化部11判断为低电平，由此将输入信号二值化。

AND12输出二值化部11的输出与如图4(C)所示的门信号GS的逻辑乘运算的结果，计数器13对AND12的输出(二值化信号)的上升和下降进行计数(图4(D))。这里，门信号GS是在计数期间(例如，计数装置1适用于自混合型激光计测器的情况下，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13计数的是计数期间中的AND12的输出的上升沿的数量和下降沿的数量(即MHP的运转周期的数量)(图2的步骤S100)。

图5是对计数结果校正部14的运转周期测定部140的动作进行说明的图。运转周期测定部140对计数期间中的MHP的运转周期进行测定(图2的步骤S101)。即，运转周期测定部140通过将计数期间中的AND12的输出与阈值TH3进行比较，检测AND12的输出的上升，并通过将AND12的输出与阈值TH4进行比较，检测AND12的输出的下降。而且，运转周期测定部140通过对从AND12的输出的上升到接下来的下降为止的时间tud及从AND12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AND12的输出的运转周期(即，MHP的运转周期)进行测定。这样地，MHP的运转周期是时间tud或者tdu。运转周期测定部140在每当检测出AND12的输出的上升或者下降时都进行上述的测定。

存储部15存储计数器13的计数结果和运转周期测定部140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14的频数分布制作部141根据存储于存储部15中的运转周期测定部140的测定结果制作计数期间中的MHP的运转周期tud、tdu的频数(度数)分布(图2步骤S102)。这时，频数分布制作部141分别对从MHP的上升到接下来的下降为止的第1运转周期tud及从MHP的下降到接下来的上升为止的第2运转周期tdu，制作计数期间中的MHP的运转周期的频数分布。

然后，计数结果校正部14的代表值算出部142根据频数分布制作部141制作了的第1运转周期tud的频数分布计算出第1运转周期tud的代表值T_H，并根据频数分布制作部141制作了的第2运转周期tdu的频数分布计算出第2运转周期tdu的代表值T_L(图2的步骤S103)。这里，代表值算出部142可以将第1运转周期tud的最频值、中央值或者平均值作为代表值T_H，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T_H，也可以将等级值的a次方(0<a<1)与频数的积为最大时的等级值作为代表值T_H。关于第2运转周期tdu的代表制T_L可以与T_H相同地求得。表1示出频数分布的数值例以及该数值例中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。由于将等级值和频数的积为最大时的等级值作为代表值T_H、T_L的理由在专利文献3中被揭示，故省略其说明。代表值算出部142所计算出的代表值T_H、T_L存储于存储部15中。代表值算出部142在每次通过频数分布制作部141制作频数分布时进行这样的代表值T_H、T_L的计算。

计数结果校正部14的校正值算出部143根据运转周期测定部140的测定结果和代表值算出部142的计算结果，求出代表值T_H的0倍以上且不到1倍的长度的第1运转周期tud的数量的总和Ns_H、在代表值T_L的0倍以上且不到1倍的长度的第2运转周期tdu的数量的总和Ns_L、在{T_H+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_H+(n+0.5)×(T_H+T_L)}(n是1以上n_max以下的自然数)的长度的第1运转周期tud的数量的总和Nw_nH、和在{T_L+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_L+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第2运转周期tdu的数量的总和Nw_nL，并按照下式对计数器13的计数结果进行校正(图2的步骤S104)。

【数式3】

$\begin{array}{c}{N}^{\&prime;}=\frac{1}{2}[N-({\mathrm{Ns}}_H+{\mathrm{Ns}}_L)+\underset{n=1}{\overset{n_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\{2n\&times;({\mathrm{Nw}}_{\mathrm{nH}}+{\mathrm{Nw}}_{\mathrm{nL}})\left\}\right]\\ n_{\max }\&le;\frac{{(T_H+T_L)}_{\max }}{T_H+T_L}\end{array}...\left(1\right)$

在式(1)中，N是作为计数器13的计数结果的MHP的运转周期的数量，N'是校正后得到的MHP的数量，(T_H+T_L)_max是第1运转周期tud和第2运转周期tdu的和能取得的最大值。求得第1运转周期tud的数量的总和Ns_H的阈值可以是代表值T_H的0倍以上且不到0.5倍，也可以是代表值T_H的0倍以上且不到(T_H+T_L)/4。同样地，求得第2运转周期tdu的数量的总和Ns_L的阈值可以是代表值T_L的0倍以上且不到0.5倍，也可以是代表值T_L的0倍以上且不到(T_H+T_L)/4。计数装置1在每个计数期间进行上述那样的处理。

接着，对计数装置1的计数器13的计数结果的校正原理进行说明。式(1)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相同。但是，根据专利文献2所公开的校正原理，在输入到计数装置的信号中混入了频率高于MHP的突发噪音的情况下，无法正确地对计数器13的计数结果进行校正。

图6是表示在被输入至计数装置的信号中混入了高频率噪音的情况下，MHP的周期的频数分布的一个例子的图。在输入信号中混入了高频率的噪音的情况下，如图6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、噪音的短周期172。而且，由于混入了高频的噪音，这些频数的极大值会有略微向时间短的一方移动的倾向。进一步地，有时高频的噪音会连续地混入。采用专利文献2所公开的现有的计数装置的话，混入这样的高频的连续噪音时，就不能够充分地对MHP的计数结果进行校正。关于这样的问题，在专利文献3中有详细地说明。

因此，在本实施形态中，不是使用MHP的周期的代表值，而是与专利文献3同样地使用MHP的运转周期的代表值T0对计数结果进行校正。图7示出MHP的运转周期的频数分布的一个实例。从图7可以清楚地看出，求出MHP的运转周期的频数分布的话，即使在被输入到计数装置1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，由于求出运转周期的数量的总和Ns_H、Ns_L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_H、Ns_L，从而可以抑制校正的误差。

但是，采用专利文献3所揭示的计数装置的话，MHP的波形在时间上非对称的话，MHP的运转周期的频数分布不是图7、图8(A)中所示那样的形状，而是变成如图8(B)所示的在T_H具有最频值的形状和如图8(C)所示的在T_L具有最频值的形状。MHP的波形是时间上对称的情况下，由于噪音产生MHP的波形缺失的话，产生T0的奇数倍的运转周期。因此，在图8(A)的例子中，在3T0、5T0处产生频数的极大值。

一方面，在如图11(A)所示MHP的波形是时间上非对称的情况下，在MHP的波形产生缺失的话，是就产生在T_H加上(T_H+T_L)的整数倍的值的长度的运转周期和在T_L加上(T_H+T_L)的整数倍的值的长度的运转周期，而不是T0的奇数倍这样的运转周期。在MHP的波形产生缺失，2n+1个运转周期变为1个时的运转周期，在第1运转周期tud的情况下为T_H+n×(T_H+T_L)，在第2运转周期tdu的情况下为T_L+n×(T_H+T_L)。由于在MHP中重叠有各种频率的噪音，因此运转周期成为以T_H+n×(T_H+T_L)为中心的高斯分布和以T_L+n×(T_H+T_L)为中心的高斯分布。因此，在图8(B)的例子中，在T_H+(T_H+T_L)和T_H+2(T_H+T_L)处产生频数的极大值，在图8(C)的例子中，在T_L+(T_H+T_L)和T_L+2(T_H+T_L)处产生频数的极大值。

这里，在本实施形态中，求出第1运转周期tud的数量的总和Nw_nH的阈值为{T_H+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_H+(n+0.5)×(T_H+T_L)}，求出第2运转周期tdu的数量的总和Nw_nL的阈值为T_L+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_L+(n+0.5)×(T_H+T_L)}。因此，可以正确地求出(Nw_nH+Nw_nL)，从而可以抑制校正的误差。

在图8(D)的例子中示出代表值T_H的0倍以上且不到1倍的第1运转周期tud的数量的总和Ns_H和{T_H+0.5×(T_H+T_L)}以上且不到{T_H+1.5×(T_H+T_L)的第2运转周期tdu的数量的总和Nw_1H；在图8(E)的例子中示出代表值T_L的0倍以上且不到1倍的第2运转周期tdu的数量的总和Ns_L和{T_L+0.5×(T_H+T_L)}以上且不到{T_L+1.5×(T_H+T_L)}的第2运转周期tdu的数量的总和Nw_1L。以上就是数式(1)所示的计数结果的校正原理。又，对数式(1)的右边乘以1/2倍的理由是为了将MHP的运转周期的数量变换为MHP的数量。

如上所述，在本实施形态中，通过计数器13中对计数期间中的MHP的运转周期的数量进行计数，测定计数期间中的MHP的运转周期，根据该测定结果分别对MHP的上升到接下来的下降为止的第1运转周期及从MHP的下降到接下来的上升为止的第2运转周期制作计数期间中的MHP的运转周期的频数分布，根据第1运转周期的频数分布计算出第1运转周期的分布的代表值T_H，并根据第2运转周期的频数分布计算出第2运转周期的分布的代表值T_L，求出代表值T_H的0倍以上且不到1倍的长度的第1运转周期的数量的总和Ns_H、代表值T_L的0倍以上且不到1倍的长度的第2运转周期的数量的总和Ns_L、{T_H+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_H+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第1运转周期的数量的总和Nw_nH和{T_L+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_L+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第2运转周期的数量的总和Nw_nL，通过基于该些频数Ns_H、Ns_L、Nw_nH、Nw_nL对计数器13的计数结果进行校正，即使在被输入至计数装置的信号中连续地产生比MHP高频率的噪音，且MHP的波形在时间上是不对称的情况下，也可以对MHP的计数误差进行高精度地校正。

另外，在本实施形态中，计数装置1可以通过包括例如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，并根据该程序进行本实施形态所说明的处理。

另外，在本实施形态中，对将本发明的计数装置应用到自混合型的激光计测器的情况进行了说明，但并不限定于此，本发明的计数装置也可以应用于光电传感器等其他的领域。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(在本实施形态的情况中，半导体激光器与物体的距离、及物体的位移)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，在特定的物理量和计数期间相比为足够低的频率、且如例如以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，这对本发明的计数装置来说是有效的。

在本实施形态中，作为适用计测装置的物理量传感器的实例，举出了如专利文献1所公开那样根据计数装置的计数结果计算出距物体的距离及物体的速度的激光计测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，既可以根据计数装置的计数结果计算出物体的张力，也可以根据计数装置的计数结果计算出和物体的振动频率。物理量传感器所计算出的物理量是各种各样的，可见所述特定的物理量和物理量传感器计算出的物理量有相同的情况，也有不同的情况。

又，本发明中的输入信号是指连续的变化量(自混合的情况下，自混合信号)上的事件(イベント)和波动(自混合情况下的干扰条纹)。

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。

Claims (6)

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为一定的情况下，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：

二值化单元，其将输入信号进行二值化；

信号计数单元，其在一定的计数期间中，对从所述二值化单元输出的二值化信号的运转周期的数量进行计数；

运转周期测定单元，其在每次输入信号的运转周期部分时，对所述计数期间中的所述二值化信号的运转周期进行测定；

频数分布制作单元，其根据所述运转周期测定单元的测定结果分别对从二值化信号的上升到接下来的下降为止的第1运转周期及从二值化信号的下降到接下来的上升为止的第2运转周期，制作所述计数期间中的二值化信号的运转周期的频数分布；

代表值算出单元，其根据所述第1运转周期的频数分布计算出所述第1运转周期的分布的代表值T_H，并根据所述第2运转周期的频数分布计算出所述第2运转周期的分布的代表值T_L；

校正值算出单元，其根据所述运转周期测定单元的测定结果和所述代表值算出单元的计算结果，求出所述代表值T_H的0倍以上且不到1倍的长度的第1运转周期的数量的总和Ns_H、所述代表值T_L的0倍以上且不到1倍的长度的第2运转周期的数量的总和Ns_L、{T_H+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_H+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第1运转周期的数量的总和Nw_nH和{T_L+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_L+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第2运转周期的数量的总和Nw_nL，基于该些频数Ns_H、Ns_L、Nw_nH、Nw_nL对所述计数单元的计数结果进行校正，以计算出所述输入信号的数量，其中，n为1以上的自然数，

将所述信号计数单元的计数结果设为N，将所述第1运转周期与所述第2运转周期的和能取得的最大值设为(T_H+T_L)_max时，所述校正值算出单元按照下式

$N^{\&prime;}=\frac{1}{2}[N-(N{s}_H+{\mathrm{Ns}}_L)+\underset{n=1}{\overset{n_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\{2n\&times;({\mathrm{Nw}}_{\mathrm{nH}}+{\mathrm{Nw}}_{\mathrm{nL}})\left\}\right]$

$n_{\max }\&le;\frac{{(T_H+T_L)}_{\max }}{T_H+T_L}$

求出校正后的计数结果N′。

2.如权利要求1所述的计数装置，其特征在于，

所述代表值T_H是第1运转周期的中央值、第1运转周期的最频值、第1运转周期的平均值、等级值和频数的积为最大时的等级值、等级值的a次幂与频数的积为最大时的等级值中的任意一个，

所述代表值T_L是第2运转周期的中央值、第2运转周期的最频值、第2运转周期的平均值、等级值和频数的积为最大时的等级值、等级值的a次幂和频数的积为最大时的等级值中的任意一个，

其中，0<a<1，所述等级值是所述第1运转周期或所述第2运转周期。

3.如权利要求1或2中的任一项所述的计数装置，其特征在于，

求出所述第1运转周期的数量的总和Ns_H的阈值是所述代表值T_H的0倍以上且不到0.5倍，或者是所述代表值T_H的0倍以上且不到(T_H+T_L)/4；

求出所述第2运转周期的数量的总和Ns_L的阈值是所述代表值T_L的0倍以上且不到0.5倍，或者是所述代表值T_L的0倍以上且不到(T_H+T_L)/4。

4.一种计数方法，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为一定的情况下，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：

二值化步骤，其将输入信号进行二值化；

信号计数步骤，其在一定的计数期间中，对在所述二值化步骤所得到的二值化信号的运转周期的数量进行计数；

运转周期测定步骤，其在每次输入信号的运转周期部分时，对所述计数期间中的所述二值化信号的运转周期进行测定；

频数分布制作步骤，其根据所述运转周期测定步骤的测定结果分别对从二值化信号的上升到接下来的下降为止的第1运转周期及从二值化信号的下降到接下来的上升为止的第2运转周期，制作所述计数期间中的二值化信号的运转周期的频数分布；

代表值算出步骤，其根据所述第1运转周期的频数分布计算出所述第1运转周期的分布的代表值T_H，并根据所述第2运转周期的频数分布计算出所述第2运转周期的分布的代表值T_L；

校正值算出步骤，其根据所述运转周期测定步骤的测定结果和所述代表值算出步骤的计算结果，求出所述代表值T_H的0倍以上且不到1倍的长度的第1运转周期的数量的总和Ns_H、所述代表值T_L的0倍以上且不到1倍的长度的第2运转周期的数量的总和Ns_L、{T_H+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_H+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第1运转周期的数量的总和Nw_nH和{T_L+(n-0.5)×(T_H+T_L)}以上且不到{T_L+(n+0.5)×(T_H+T_L)}的长度的第2运转周期的数量的总和Nw_nL，基于该些频数Ns_H、Ns_L、Nw_nH、Nw_nL对所述计数步骤的计数结果进行校正，以计算出所述输入信号的数量，其中，n为1以上的自然数，

将所述信号计数步骤的计数结果设为N，将所述第1运转周期与所述第2运转周期的和能取得的最大值设为(T_H+T_L)_max时，所述校正值算出步骤按照下式

$N^{\&prime;}=\frac{1}{2}[N-(N{s}_H+{\mathrm{Ns}}_L)+\underset{n=1}{\overset{n_{\max }}{\mathrm{\&Sigma;}}}\{2n\&times;({\mathrm{Nw}}_{\mathrm{nH}}+{\mathrm{Nw}}_{\mathrm{nL}})\left\}\right]$

$n_{\max }\&le;\frac{{(T_H+T_L)}_{\max }}{T_H+T_L}$

求出校正后的计数结果N′。

5.如权利要求4所述的计数方法，其特征在于，

所述代表值T_H是第1运转周期的中央值、第1运转周期的最频值、第1运转周期的平均值、等级值和频数的积为最大时的等级值、等级值的a次幂和频数的积为最大时的等级值中的任意一个，

所述代表值T_L是第2运转周期的中央值、第2运转周期的最频值、第2运转周期的平均值、等级值和频数的积为最大时的等级值、等级值的a次幂和频数的积为最大时的等级值中的任意一个，

其中，0<a<1，所述等级值是所述第1运转周期或所述第2运转周期。

6.如权利要求4或5中的任一项所述的计数方法，其特征在于，

求出所述第1运转周期的数量的总和Ns_H的阈值是所述代表值T_H的0倍以上且不到0.5倍，或者是所述代表值T_H的0倍以上且不到(T_H+T_L)/4；

求出所述第2运转周期的数量的总和Ns_L的阈值是所述代表值T_L的0倍以上且不到0.5倍，或者是所述代表值T_L的0倍以上且不到(T_H+T_L)/4。