JPH05333169A

JPH05333169A - パルス間隔測定装置

Info

Publication number: JPH05333169A
Application number: JP14259192A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yasuo; 浩行安尾; Junichi Asano; 順一浅野; Toshio Nagai; 敏雄永井
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1992-06-03
Filing date: 1992-06-03
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【構成】与えられた２つのパルス間のパルス間隔を測
定するパルス間隔測定装置１０４が開示される。パルス
間隔測定装置は、基準発振器１と、２つのリング発振器
２，３とを備える。測定されるべきパルス間隔の主要な
部分は、メインカウンタ１０により計測される。残され
た部分は、基準発振器と各リング発振器との間の発振周
期の差を用いてバーニア原理により測定される。【効果】端数時間についてのみバーニア原理による測
定が行なわれるので、水晶発振器よりも高い発振周波数
を必要とすることなく、優れた時間分解能、すなわち測
定精度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一般にパルス間隔測
定装置に関し、特に、与えられた２つのパルス間の時間
長さを測定するパルス間隔測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、２つのパルス間の時間間隔を
測定することにより、様々な物理量の計測が行なわれて
いる。たとえば、パルスレーザの送信光および反射光を
用いて、２点間の距離測定が次のように行なわれてい
る。

【０００３】図１７は、パルスレーザを用いた従来の距
離測定原理を説明する模式図である。図１７を参照し
て、パルスレーザ３０１が樹木３０３に向け送信光によ
る送信パルスＰＴを発する。樹木３０３により反射され
た反射光は受信パルスＰＲとして反射光受光器３０２に
より受信される。送信パルスＰＴと受信パルスＰＲとの
間の時間長さを測定することにより、パルスレーザ３０
１と樹木３０３との間の距離が求められる。

【０００４】図１７に示した距離測定原理を利用して、
さらには、たとえば架空電線と樹木との間の最短距離を
測定することもできる。図１８は、ロータリエンコーダ
を用いた従来の離隔測定原理を説明する模式図である。
図１８を参照して、ロータリエンコーダ３００は、図１
７に示したパルスレーザ３０１および反射光受光器３０
２を含む（図示せず）。ロータリエンコーダ３００は、
さらに、水平軸回転角θおよび垂直軸回転角ψを検出す
るための機構を備えている。ロータリエンコーダ３００
と架空電線３０４上の、Ｐ１ないしＰ３との間のそれぞ
れの距離Ｌ１ないしＬ３およびロータリエンコーダ３０
０と樹木３０３との間の距離Ｌ４を順次測定することに
より、架空電線３０４と樹木３０３との間の最短距離を
遠隔から知ることができる。

【０００５】図１９は、パルス間隔の測定に基づく距離
測定原理を説明するタイミング図である。図１９を参照
して、横軸は時間の経過を示す。時刻ｔ１０において送
信パルスＰＴが発せられ、時刻ｔ２０において受信パル
ス（反射パルス）ＰＲが受信される。２つのパルスＰＴ
とＰＲとの間の時間間隔ΔＴを測定することにより、２
点間の距離Ｌを次式により得ることができる。Ｌ＝Ｃ／２・ΔＴ……（１）ここで、Ｃは光速を示す。

【０００６】図１９に示した原理は、図１７および図１
８に示した距離測定および離隔測定の他、様々な物理量
の測定において利用されている。したがって、２つのパ
ルスＰＴおよびＰＲの間の時間間隔ΔＴの高い測定精度
が、様々な測定において要求されている。

【０００７】時間間隔ΔＴの時間長さを検出するための
従来の１つの方法では、時間間隔ΔＴに含まれる基準ク
ロック信号の数がカウントされる。図２０は、従来のパ
ルス間隔測定の一例を説明するタイミング図である。図
２０を参照して、時刻ｔ１０において送信パルスＰＴが
発せられ、時刻ｔ２０において受信パルスＰＲが受信さ
れる。基準クロック信号発生器が、基準クロック信号φ
を出力しており、図示されないカウンタがイネーブル信
号ＥＮに応答して能動化され、基準クロック信号φをカ
ウントする。

【０００８】しかしながら、送信パルスＰＴおよび受信
パルスＰＲは一般に任意のタイミングで生じるため、図
２０に示すような不感時間が生じている。すなわち、図
示されないカウンタは、送信パルスＰＴに応答して与え
られるイネーブル信号ＥＮに応答して時刻ｔ１１におい
て能動化されるため、時刻ｔ１０およびｔ１１の間にお
いて不感時間が生じる。同様に、カウンタは時刻ｔ２１
において不能化されるため、時刻ｔ２０とｔ２１との間
において不感時間が生じる。これらの不感時間間は、パ
ルス間隔測定の精度に直接的に悪影響を与えることにな
る。

【０００９】図２１は、従来のパルス間隔測定のもう１
つの例を示すパルス間隔測定装置のブロック図である。
図２１に示した装置は、雑誌「インタフェース」に開示
されている（１９８３年３月号，ＣＱ出版（株），ｐｐ
１７１−１８５）。図２１を参照して、このパルス間隔
測定装置は、リフレッシュアンプＲＡ１を備えたリング
発振器４０１と、リフレッシュアンプＲＡ２を備えたリ
ング発振器４０２と、コインシデンス回路４０３と、ス
ケーラ４０４とを含む。リング発振器４０１の循環周期
はτ＋Δτであり、リング発振器４０２の循環周期はτ
である。すなわち、２つのリング発振器４０１および４
０２の周期の差はΔτである。

【００１０】図２２は、図２１に示したパルス間隔測定
装置の動作を説明するためのタイミング図である。動作
において、スタートパルスＳＴがリフレッシュアンプＲ
Ａ１に与えられ、リング発振器４０１がクロック信号φ
１を出力する。同様に、ストップパルスＳＰはリフレッ
シュアンプＲＡ２に与えられ、リング発振器４０２がク
ロック信号φ２を出力する。２つのクロック信号φ１お
よびφ２はコインシデンス回路４０３に与えられ、コイ
ンシデンス回路４０３において２つのクロック信号φ１
およびφ２の時間軸上の一致が検出される。

【００１１】スケーラ４０４は、クロック信号Ｙ１をカ
ウントしており、コインシデンス回路４０３から与えら
れる一致検出信号ＣＰに応答してカウントを停止する。
したがって、スケーラ４０４において、２つのクロック
信号φ１およびφ２が一致するまでに出力されるクロッ
ク信号φ１のパルスの数ｎが得られる。

【００１２】図２２からわかるように、図２１に示した
パルス間隔測定装置は時間測定におけるバーニア原理を
利用している。したがって、クロック信号φ１の周期を
ｔ１とし、クロック信号φ２の周期をＴ２とすると、求
めるべきパルス間隔ΔＴは次式から得られる。

【００１３】Δτ＝Ｔ１−Ｔ２……（２） ΔＴ／Δτ＝Ｔ３／Ｔ２＝ｎ……（３） ∴ΔＴ＝ｎ・Δτ……（４）ここで、Ｔ３はストップパルスＳＰが与えられてから一
致検出パルスＣＰが出力されるまでの時間期間を示し、
ｎはスケーラ４０４により得られるカウント値を示す。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、図２０
に示したパルス間隔測定の例では、不感時間が存在する
ため、正確なパルス間隔測定が行なわれ得ない。より具
体的には、装置を安価に製作するためには基準クロック
信号発生器として水晶発振器が用いられるのであるが、
最大周波数が１００ＭＨｚ程度であるため、１０ｎｓｅ
ｃよりも高い時間分解能、すなわち時間精度を得ること
ができない。水晶発振器に代えて１００ＭＨｚ以上の発
振周波数を有する発振器を用いると、そのような発振器
が一般に高価であるため、パルス間隔測定装置を安価に
提供することができない。これに加えて、１００ＭＨｚ
以上の発振周波数を扱うためには、装置においてより高
度な高周波技術が要求され、装置の製作が困難なものと
なってしまう。

【００１５】一方、図２１に示したパルス間隔測定装置
では、測定されるべきパルス間隔ΔＴの全期間が、いわ
ゆるバーニア原理を利用して時間測定されるので、高い
時間分解能、すなわち高い測定精度を得るのが難しい。
これに加えて、パルス間隔ΔＴの全期間においてバーニ
ア原理に基づく測定が行なわれることから、一致検出パ
ルスＣＰが得られるまでに要する時間が長くなることも
指摘される。

【００１６】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、パルス間隔測定装置における測
定精度を向上させることを目的とする。

【００１７】この発明のもう１つの目的は、パルス間隔
測定装置における測定に要する時間を短縮することであ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
パルス間隔測定装置は、予め定められた第１の周波数を
有する第１のクロック信号を発生する第１のクロック信
号発生手段と、時間軸上に置かれた第１および第２のパ
ルス間に含まれる第１のクロック信号の周期の数を検出
する第１の周期数検出手段と、第１および第２のパルス
間において第１の周期数検出手段によって検出されなか
った残された端数時間の長さを時間測定におけるバーニ
ア原理を用いて検出する第１の端数時間検出手段と、第
１の周波数ならびに第１の周期数検出手段および第１の
端数時間検出手段により得られたデータに基づく演算に
より、第１および第２のパルス間の時間間隔の長さデー
タを出力する時間長さ演算手段とを含む。

【００１９】請求項２の発明にかかるパルス間隔測定装
置は、端数時間検出手段が、第１の周波数とは異なった
第２の周波数を有する第２のクロック信号を発生する第
２のクロック信号発生手段を備える。第２のクロック信
号発生手段は、第１のパルスに応答して第２のクロック
信号の出力を開始する。端数時間検出手段は、さらに、
第２のクロック信号発生手段が第２のクロック信号の出
力を開始してから、第２のクロック信号の予め定められ
たエッジタイミングが第１のクロック信号の予め定めら
れたエッジタイミングに一致するまでに要する一致時間
長さを検出する一致時間長さ検出手段と、第１および第
２の周波数ならびに一致時間長さ検出手段によって検出
された一致時間長さに基づく演算により、端数時間の時
間長さを出力する端数時間演算手段とを備える。

【００２０】請求項３の発明にかかるパルス間隔測定装
置は、さらに、第２のクロック信号発生手段から発生さ
れる第２のクロック信号の第２の周波数を検出する周波
数検出手段を含む。周波数検出手段は、第１および第２
のクロック信号の予め定められたエッジタイミングが一
致するタイミングを検出する第１の一致タイミング検出
手段と、第１および第２のクロック信号の予め定められ
たエッジタイミングがその次に一致するタイミングを検
出する第２の一致タイミング検出手段と、第１および第
２の一致タイミング検出手段によって検出されたタイミ
ング間の時間間隔を検出する一致間隔検出手段と、第１
の周波数および一致間隔検出手段によって検出された時
間長さに基づく演算により、第２の周波数を出力する周
波数演算手段とを備える。

【００２１】請求項４の発明にかかるパルス間隔測定装
置は、さらに、パルス間隔測定装置に要求される測定精
度に従って、第２のクロック信号発生手段から発生され
る第２のクロック信号の発振周波数を制御する発振周波
数制御手段を含む。

【００２２】請求項５の発明にかかるパルス間隔測定装
置は、さらに、第１のクロック信号について１８０度シ
フトされた位相を有しかつ第１の周波数を有する第３の
クロック信号を発生する第３のクロック信号発生手段
と、第１および第２のパルス間に含まれる第３のクロッ
ク信号の周期の数を検出する第２の周期数検出手段と、
第１および第２のパルス間の時間間隔のうち、第２の周
期数検出手段によって検出されなかった残された端数時
間の長さを時間測定におけるバーニア原理を用いて検出
する第２の端数時間検出手段と、第１および第２の端数
時間検出手段によって検出された２つの端数時間の長さ
の一方を、予め定められたアルゴリズムに従って選択す
る端数時間選択手段とを含む。時間長さ演算手段は、第
１の周期数検出手段によって検出された周期の数および
端数時間選択手段によって選択された端数時間に基づく
演算により、第１および第２の時間間隔の長さデータを
出力する。

【００２３】

【作用】請求項１の発明におけるパルス間隔測定装置で
は、第１および第２のパルス間の時間間隔のうち、主要
な時間長さが第１の周期数検出手段により、第１のクロ
ック信号の周期の数として検出される。第１および第２
のパルス間の時間間隔のうち残された時間長さ、すなわ
ち端数時間については、第１の端数時間検出手段がバー
ニア原理を用いて検出する。すなわち、測定されるべき
全時間間隔についてバーニア原理を利用した測定が行な
われるのではなく、より短い端数時間についてバーニア
原理に基づく測定が行なわれるので、より高い測定精度
が得られる。これに加えて、測定に要する時間も短縮さ
れ得る。

【００２４】請求項２の発明におけるパルス間隔測定装
置では、第１の端数時間検出手段におけるバーニア原理
に基づく端数時間の検出が、第２のクロック信号発生手
段，一致時間長さ検出手段および端数時間演算手段によ
り行なわれ、正確な端数時間検出が行なわれ得る。

【００２５】請求項３の発明におけるパルス間隔測定装
置では、周波数検出手段が第２のクロック信号発生手段
から発生される第２のクロック信号の発振周波数（第２
の周波数）を検出するので、第２のクロック信号発生手
段の発振周波数が様々な周囲環境の影響により変動して
も、正確な発振周波数を知ることができるので、パルス
間隔測定における安定した精度を得ることができる。

【００２６】請求項４の発明におけるパルス間隔測定装
置では、発振周波数制御手段により第２のクロック信号
発生手段の発振周波数を制御できるので、パルス間隔測
定装置における測定精度を制御することができる。言換
えると、パルス間隔測定装置に要求される所望の測定精
度を得ることができる。

【００２７】請求項５の発明におけるパルス間隔測定装
置では、第１のクロック信号について１８０度シフトさ
れた位相を有する第３のクロック信号を用いた端数時間
検出が第２の端数時間検出手段によって行なわれ、端数
時間選択手段が第１および第２の端数時間検出手段によ
って検出された２つの端数時間のうち一方を予め定めら
れたアルゴリズムにしたがって選択する。したがって、
不感時間の存在によって影響されない正確な端数時間検
出が行なわれ得る。

【００２８】

【実施例】図１は、パルス間隔測定装置が適用される距
離測定装置のブロック図である。図１を参照して、距離
測定装置１００は、距離測定のための送信光（送信パル
ス）を発する発光装置（たとえばパルスレーザ）１０１
と、反射されて戻ってきた反射光（受信パルス）を受け
る受光装置１０２と、送信パルスおよび受信パルスのピ
ーク点を検出するピーク点検出装置１０３と、送信パル
スと受信パルスとの間のパルス間隔を測定するパルス間
隔測定装置１０４と、測定されたパルス間隔に基づいて
距離を演算により出力する距離演算装置１０５と、制御
装置１０６とを含む。

【００２９】図２は、この発明の一実施例を示すパルス
間隔測定装置のブロック図である。図２に示したパルス
間隔測定装置１０４は、たとえば図１に示した距離測定
装置１００において用いられる。図２を参照して、この
パルス間隔測定装置１０４は、送信パルスおよび受信パ
ルスを含む入力信号を受けるタイミング弁別器１５と、
送信パルスＰＴに応答して発振を開始するリング発振器
２と、受信パルスＰＲに応答して発振を開始するリング
発振器３と、４８メガヘルツの基準クロック信号φおよ
び／φを発生する基準発振器１とを含む。リング発振器
２は、発振周波数を変化させるためのプログラマブル遅
延回路２ａを備える。リング発振器３も、発振周波数を
変化させるためのプログラマブル遅延回路３ａを備え
る。基準発振器１は、水晶発振器を備える。

【００３０】エッジ一致検出回路５ないし８は、基準発
振器１ならびにリング発振器２および３から発生される
クロック信号φ，／φ，φｔおよびφｒを選択的に受け
る。各エッジ一致検出回路５ないし８は、Ｄ型フリップ
フロップを含む。Ｄ型フリップフロップは、端子Ｃに与
えられる信号に応答して端子Ｄに与えられる信号を保持
し、端子Ｑを介して保持された信号を出力する。したが
って、各Ｄ型フリップフロップは、与えられた２つの信
号のタイミングにおける一致を検出することができる。

【００３１】エッジ一致検出回路５は、リング発振器２
から発生されるクロック信号φｔおよび基準発振器１か
ら発生されるクロック信号φを受ける。エッジ一致検出
回路６は、クロック信号φｔおよび反転された基準クロ
ック信号／φを受ける。エッジ一致検出回路７は、リン
グ発振器３から発生されるクロック信号φｒおよび基準
クロック信号φを受ける。エッジ一致検出回路８は、ク
ロック信号φｒおよび反転された基準クロック信号／φ
を受ける。

【００３２】カウンタ１１ないし１４は、エッジ一致検
出回路５ないし８から出力される一致検出信号Ｓ１ない
しＳ４をそれぞれ受ける。各カウンタ１１ないし１４
は、対応する一致検出信号Ｓ１ないしＳ４に含まれる一
致検出パルスをカウントする。カウンタ１１は、カウン
ト値「１」を示す信号Ｃ１１をラッチ回路２１に与え、
一方、カウント値「２」を示す信号Ｃ１２をラッチ回路
２２に与える。カウンタ１２は、カウント値「１」を示
す信号Ｃ２１をラッチ回路２３に与える。カウンタ１３
は、カウント値「１」を示す信号Ｃ３１をラッチ回路２
５に与え、一方、カウント値「２」を示す信号Ｃ３２を
ラッチ回路２６に与える。カウンタ１４は、カウント値
「１」を示す信号Ｃ４１をラッチ回路２７に与える。

【００３３】各ラッチ回路２１ないし２７は対応するラ
ッチ入力端子Ｌを介して信号Ｃ１１ないしＣ４１を受け
る。メインカウンタ１０から出力されるカウントデータ
ｎは、ラッチ回路２１ないし２７のそれぞれのデータ入
力端子Ｄを介して与えられる。

【００３４】トグルフリップフロップ（ＴＦＦ）４は、
タイミング弁別器１５から与えられる送信パルスを含む
信号Ｓ５に応答して、イネーブル信号ＥＮを出力する。
メインカウンタ１０は、イネーブル信号ＥＮに応答して
カウント動作を開始する。

【００３５】演算処理部３０は、リング周期設定処理部
３１と、端数時間測定処理部３２と、発振周波数測定処
理部３３と、不感範囲除去処理部３４と、パルス間隔演
算処理部３５とを含む。各処理部３１ないし３５におけ
る処理については後で詳細に説明される。

【００３６】ラッチ回路２１は、送信端数データＴ_Nを
演算処理部３０に与える。ラッチ回路２２は、送信リン
グ周期データＴ_Cを演算処理部３０に与える。ラッチ回
路２３は、送信端数データ／Ｔ_Nを演算処理部３０に与
える。ラッチ回路２４は、送受間時間データＴＲを演算
処理部３０に与える。ラッチ回路２５は、受信端数デー
タＲ_Nを演算処理部３０に与える。ラッチ回路２６は、
受信リング周期データＲ_Cを演算処理部３０に与える。
ラッチ回路２７は、受信端数データ／Ｒ_Nを演算処理部
３０に与える。

【００３７】次に、図２に示したパルス間隔測定装置１
０４において用いられている様々な計測原理について説
明する。図３は、図２に示したパルス間隔測定装置１０
４におけるパルス間隔測定のための基本的な原理を説明
するためのタイミング図である。図３を参照して、入力
信号Ｐｉは、送信パルスＰＴおよび受信パルスＰＲを含
む。この例では、測定されるべきパルス間隔（時間間
隔）ΔＴが、それぞれのパルスＰＴおよびＰＲの立上が
りエッジタイミングによって規定される。パルス間隔Δ
Ｔにおける大体の時間長さが、基準クロック信号φをカ
ウントすることによりカウントデータｎとして得られ
る。しかしながら、図２０を参照してすでに説明したよ
うに、カウントデータｎによって得られる測定時間の中
には、図３に示すような不感時間ＴｘおよびＴｙが含ま
れている。言換えると、基準クロック信号φのカウント
によっては測定し得ない半端な時間ＴｘおよびＴｙが残
される。以下の説明では、このような時間を「端数時
間」と呼ぶことにする。送信パルスＰＴとの関係におい
て生じる端数時間Ｔｘを送信端数時間と呼び、受信パル
スＰＲとの関係において生じる端数時間を受信端数時間
Ｔｙと呼ぶことにする。基準クロック信号φは、周期Ｃ
ＬＫを有している。

【００３８】送信端数時間Ｔｘおよび受信端数時間Ｔｙ
を正確に測定するため、図２に示したパルス間隔測定装
置１０４では、図４に示したようなバーニア原理が用い
られている。図４は、図３に示した端数時間の測定に用
いられるバーニア原理を説明するためのタイミング図で
ある。図４を参照して、入力信号Ｐｉは、時刻ｔ１０に
おいて送信パルスＰＴを含んでいる。時刻ｔ１１以後に
おいて基準クロック信号φのカウントが開始されるの
で、時刻ｔ１０およびｔ１１間において端数時間Δｔが
生じている。

【００３９】一方、リング発振器から発生されるクロッ
ク信号φｔは、基準クロック信号φよりもわずかに長い
周期を有している。クロック信号φｔの発振は、時刻ｔ
１０から開始される。したがって、時刻ｔ１４におい
て、基準クロック信号φおよびクロック信号φｔの立上
がりエッジが一致することになる。したがって、図４に
示した例では、一致が検出されるまでに、クロック信号
φｔの３つのパルスがカウントされ、カウントデータＮ
ｔ（＝３）が得られる。

【００４０】したがって、バーニア原理より、基準クロ
ック信号φとクロック信号φｔとの間の周期における差
ΔτをＮｔ倍することにより、次式（５）のように端数
時間Δｔを知ることができる。尚、受信端数時間につい
ても、同様にして知ることができる。 Δｔ＝Ｎｔ・Δτ……（５）したがって、図３に示した２つの端数時間ＴｘおよびＴ
ｙの時間長さをバーニア原理により正確に知ることがで
きるので、基準クロック信号φのカウントにより得られ
るカウントデータｎと合わせて、パルス間隔ΔＴを正確
に求めることができる。

【００４１】上記のような、パルス間隔測定における基
本原理に加えて、より正確なおよび／またはより融通性
のよいパルス間隔測定のため、以下に述べるいくつかの
工夫も採用されている。

【００４２】一般に、リング発振器は、半導体装置を用
いて構成されているので、周囲環境、特に周囲温度の影
響を受けやすい。すなわち、リング発振器の発振周波数
は、周囲環境の変化により変動しやすい。図４に示した
バーニア原理では、このような変動しやすいクロック信
号φｔを用いているため、何らかの対策を施さないとパ
ルス間隔測定における精度が劣化される。測定精度の劣
化を防ぐため、図２に示したパルス間隔測定装置１０４
は、リング発振器からのクロック信号φｔを正確に測定
する機能を有している。

【００４３】図５は、リング発振器の発振周波数の測定
原理を説明するためのタイミング図である。図５を参照
して、基準クロック信号φおよびクロック信号φｔの立
上がりエッジは、時刻ｔ１４において一致した後、時刻
ｔ１９において再び一致する。したがって、１回目の一
致時刻ｔ１４と２回目の一致時刻ｔ１９との間で、基準
クロック信号φのパルスの数Ｎｃをカウントすることに
より、リング発振器の発振周期ＣＮＫｔを次式により知
ることができる。ＣＬＫｔ＝ＣＬＫ／Ｎｃ……（６）図６は、測定される端数時間のばらつきの発生を説明す
るためのタイミング図である。現実のパルス間隔測定装
置１０４では、２つのクロック信号の立上がりエッジの
一致検出において、回路における応答速度の変動により
引起こされる問題が生じ得る。すなわち、図６に示すよ
うに、基準クロック信号φの立上がりエッジとほぼ同時
に送信パルスＰＴが与えられたとき、２つの端数時間Δ
ｔａおよびΔｔｂが検出され得る。どちらの端数時間Δ
ｔａおよびΔｔｂが検出されるかは、回路の応答速度に
依存して決定される。図２に示したパルス間隔測定装置
１０４では、このような端数時間検出における問題を防
ぐため、次のような対策が施されている。

【００４４】図７は、端数時間検出におけるばらつきの
発生を防ぐ原理を説明するためのタイミング図である。
図７を参照して、基準クロック信号φに加えて、反転さ
れた基準クロック信号／φが使用される。基準クロック
信号／φは、基準クロック信号φよりも１８０度シフト
された位相を有している。前述のように、基準クロック
信号φのみによる端数時間の測定においては、２つの端
数時間ΔｔａおよびΔｔｂが検出され得るのであるが、
基準クロック信号／φを使用することにより単一の端数
時間Δｔｃを検出することができる。したがって、端数
時間ΔｔａまたはΔｔｂに代えて、端数時間Δｔｃを用
いてパルス間隔演算を行なうことにより、応答速度のば
らつきによる悪影響を防ぐことができる。

【００４５】したがって、図７に示した例では、基準ク
ロック信号φを使用したパルス間隔測定に代えて、基準
クロック信号／φを使用したパルス間隔測定により得ら
れたデータが正しいデータとして採用される。

【００４６】図７に示した例では、基準クロック信号φ
および／φの間で１８０度位相がシフトされているが、
図示した位相関係だけでなく、他の位相関係も有効であ
ることが指摘される。すなわち、一方の端数時間測定に
おいてばらつきが生じ得る期間を避けるような位相関係
を有する２つの基準クロック信号を用いればよい。図８
は、図２に示したパルス間隔測定装置１０４の動作を説
明するためのタイミング図である。図２および図８を参
照して、以下にパルス間隔測定装置１０４の動作につい
て説明する。

【００４７】受信信号Ｐｉは、時刻ｔ３０における送信
パルスと時刻ｔ４０における受信パルスとを含む。した
がって、図２に示したタイミング弁別器１５は、受信信
号Ｐｉを送信パルスを含む信号Ｓ５と受信パルスを含む
信号Ｓ６とに分け、信号Ｓ５およびＳ６をＯＲゲート９
ａおよび９ｂにそれぞれ与える。リング発振器２は、Ｏ
Ｒゲート９ａから与えられる送信パルスＰＴに応答し
て、時刻ｔ３０から発振を開始する。同様に、リング発
振器３は、ＯＲゲート９ｂから与えられる受信パルスＰ
Ｒに応答して、時刻ｔ４０から発振を開始する。測定さ
れるべきパルス間隔は、図８において時間間隔ΔＴとし
て規定されている。

【００４８】基準発振器１は、１８０度シフトされた位
相を有する基準クロック信号φおよび／φを発生し続け
ている。図８に示すように、送信パルスＰＴと基準クロ
ック信号φとの関係における送信端数時間Δｔ_Tは、時
刻ｔ３０とｔ３２との間の時間長さによって規定され
る。一方、受信パルスＰＲと基準クロック信号φとの間
の関係における受信端数時間Δｔ_Rは、時刻ｔ４０とｔ
４１との間の時間長さによって規定される。さらには、
送信パルスＰＴと基準クロック信号／φとの間の関係に
おける送信端数時間Δｔ_Tは時刻ｔ３０とｔ３１との間
の時間長さによって規定される。一方、受信パルスＰＲ
と基準クロック信号／φとの間の関係における受信端数
時間は、時刻ｔ４０とｔ４２との間の時間長さによって
規定される。

【００４９】トグルフリップフロップ４は、送信パルス
ＰＴのタイミングでイネーブル信号ＥＮを出力する。メ
インカウンタ１０は、イネーブル信号ＥＮに応答して能
動化され、基準クロック信号φのカウントを時刻ｔ３２
から開始する。

【００５０】ラッチ回路２４は、受信パルスＰＲのタイ
ミングで与えられる信号Ｓ６に応答して、時刻ｔ４１′
におけるメインカウンタ１０のカウント値をラッチす
る。ラッチされたデータは、送受信間時間データＴＲと
して演算処理部３０に与えられる。

【００５１】エッジ一致検出回路５は、時刻ｔ４１にお
いて与えられたクロック信号φおよびφｔの立上がりエ
ッジタイミングの一致を検出し、１つのパルス信号Ｓ１
をカウンタ１１に与える。それに続いて、エッジ一致検
出回路５は、時刻ｔ４６において２回目の一致を検出
し、一致検出信号Ｓ１をカウンタ１１に与える。

【００５２】カウンタ１１は、１回目の一致検出信号Ｓ
１が与えられたとき、信号Ｃ１１をラッチ回路２１に与
える。ラッチ回路２１は、信号Ｃ１１に応答して、１回
目の一致検出時刻、すなわち時刻ｔ４１におけるメイン
カウンタ１０のカウント値をラッチする。ラッチされた
データは、送信端数データＴ_Nとして演算処理部３０に
与えられる。カウンタ１１は、２回目の一致検出信号Ｓ
１が与えられたとき、信号Ｃ１２をラッチ回路２２に与
える。ラッチ回路２２は、信号Ｃ１２に応答して、２回
目の一致検出時刻、すなわち時刻ｔ４６におけるメイン
カウンタ１０のカウント値をラッチする。ラッチされた
データは、送信リング周期データＴ_Cとして演算処理部
３０に与えられる。

【００５３】エッジ一致検出回路６は、時刻ｔ４４およ
びｔ４７において、与えられた２つのクロック信号／φ
およびφｔの間の一致を検出する。カウンタ１２は、１
回目の一致検出信号Ｓ２に応答して、信号Ｃ２１をラッ
チ回路２３に与える。ラッチ回路２３は、信号Ｃ２１に
応答して、時刻ｔ４４におけるメインカウンタ１０のカ
ウント値をラッチする。ラッチされたデータは、送信端
数データ／Ｔ_Nとして演算処理部３０に与えられる。

【００５４】エッジ一致検出回路７は、時刻ｔ４３およ
びｔ４７において、与えられた２つのクロック信号φお
よびφｒの間の一致を検出し、一致検出信号Ｓ３をカウ
ンタ１３に与える。ラッチ回路２５は、カウンタ１３か
ら与えられる１回目の一致検出信号Ｃ３１に応答して、
時刻ｔ４３におけるメインカウンタ１０のカウント値を
ラッチする。ラッチされたデータは、受信端数データＲ
_Nとして演算処理部３０に与えられる。一方、ラッチ回
路２６は、カウンタ１３から与えられる２回目の一致検
出信号Ｃ３２に応答して、時刻ｔ４７におけるメインカ
ウンタ１０のカウント値をラッチする。ラッチされたデ
ータは、受信リング周期データＲ_Cとして演算処理部３
０に与えられる。

【００５５】エッジ一致検出回路８は、与えられた２つ
のクロック信号／φおよびφｒの間の一致を検出し、一
致検出信号Ｓ４をカウンタ１４に与える。カウンタ１４
は、１回目の一致検出信号Ｓ４に応答して、信号Ｃ４１
をラッチ回路２７に与える。ラッチ回路２７は、時刻ｔ
４４におけるメインカウンタ１０のカウント値をラッチ
する。ラッチされたデータは、受信端数データ／Ｒ_Nと
して演算処理部３０に与えられる。

【００５６】図２に示したパルス間隔測定装置１０４に
おける上記の動作により、パルス間隔測定において必要
なデータが得られた。演算処理部３０は、得られたデー
タについて演算処理を施すことにより、パルス間隔を次
のように求める。

【００５７】図９は、図２に示したパルス間隔測定装置
１０４における端数データ選択処理のフロー図である。
図７を参照してすでに説明したように、検出されるべき
端数データの望ましくないばらつきを防ぐため、図９に
示した端数データ選択処理が行なわれる。図９を参照し
て、ステップ２０１において、すでに説明したように、
送信端数データＴ_N，送信リング周期データＴ_Cおよび
送信端数データ／Ｔ_Nが得られている。

【００５８】ステップ２０２において、これらのデータ
を次の式（７）および（８）に適用することにより、２
つの送信端数時間Δｔ_Tおよび／Δｔ_Tが求められる。

【００５９】 Δｔ_T＝ＣＬＫ／（Ｔ_C−Ｔ_N）×Ｔ_N……（７）／Δｔ_T＝ＣＬＫ／（Ｔ_C−Ｔ_N）×／Ｔ_N……（８）ここで、ＣＬＫは、基準クロック信号φおよび／φの周
期を示す。

【００６０】ステップ２０３において、値｜Δｔ_T−Ｃ
ＬＫ／２｜および｜／Δｔ_T−ＣＬＫ／２｜が比較さ
れ、小さい方の端数時間Δｔ_Tまたは／Δｔ_Tが選択さ
れる。

【００６１】ステップ２０１ないし２０３により送信パ
ルスに関連するデータ処理が行なわれる一方、ステップ
２０４ないし２０６では受信パルスに関連するデータ処
理が行なわれる。

【００６２】ステップ２０４において、すでに説明した
ように、受信端数データＲ_N，受信リング周期データＲ
_C，受信端数データ／Ｒ_Nおよび送受間時間データＴＲ
がすでに求められている。

【００６３】ステップ２０５において、これらのデータ
を次の式（９）および（１０）に適用することにより、
２つの受信端数時間Δｔ_Rおよび／Δｔ_Rが得られる。

【００６４】 Δｔ_R＝ＣＬＫ／（Ｒ_C−Ｒ_N）×（Ｒ_N−ＴＲ）……（９）／Δｔ_R＝ＣＬＫ／（Ｒ_C−Ｒ_N）×（／Ｒ_N−ＴＲ）……（１０）ステップ２０６において、値｜Δｔ_R−ＣＬＫ／２｜お
よび｜／Δｔ_R−ＣＬＫ／２｜を比較し、小さい方の受
信端数時間Δｔ_Rまたは／Δｔ_Rを選択する。

【００６５】ステップ２０１ないし２０６の処理の結
果、ステップ２０７において示すように、送信端数時間
と受信端数時間との間で４つの組合せが生じ得る。

【００６６】図１０は、図２に示したパルス間隔測定装
置１０４におけるパルス間隔演算処理のフロー図であ
る。図１０を参照して、組合せ１（Δｔ_T，Δｔ_R）が
選択されたとき、次の式（１１）により得られるデータ
ΔＴがパルス間隔データとして選択される。

【００６７】 ΔＴ＝ＴＲ×ＣＬＫ＋Δｔ_T−Δｔ_R……（１１）組合せ２（／Δｔ_T，／Δｔ_R）が選択されたとき、次
の式（１２）により得られるデータΔＴがパルス間隔デ
ータとして選択される。

【００６８】 ΔＴ＝ＴＲ×ＣＬＫ＋／Δｔ_T−／Δｔ_R……（１２）組合せ３（／Δｔ_T，Δｔ_R）が選択されたとき、次の
式（１３）により得られるデータΔＴがパルス間隔デー
タとして選択される。

【００６９】 ΔＴ＝ＴＲ×ＣＬＫ＋（ＣＬＫ・Ｄｕ＋／Δｔ_T）−Δｔ_R……（１３）組合せ４（Δｔ_T，／Δｔ_R）が選択されたとき、次の
式（１４）により得られるデータΔＴがパルス間隔デー
タとして選択される。

【００７０】 ΔＴ＝ＴＲ×ＣＬＫ＋Δｔ_T−｛／Δｔ_R−（ＣＬＫ−ＣＬＫ・Ｄｕ）｝ ……（１４）式（１３）および（１４）において使用されているデー
タＤｕは、図１１に示した基準クロック信号φおよび／
φにおける位相関係から与えられるデータである。図１
１を参照して、時間長さＴｕは、２つの基準クロック信
号φおよび／φの間の位相差に相当する。したがって、
データＤｕは、次の式（１５）により求められる。

【００７１】Ｄｕ＝Ｔｕ／ＣＬＫ……（１５）図１０のフロー図に示した処理を行なうことにより、４
つの組合せの中のいずれかから、応答時間の変動により
影響されることのない、言換えると安定しかつ正確なパ
ルス間隔データΔＴが得られる。

【００７２】上記の処理により、正確なパルス間隔デー
タを得ることができるのであるが、図２に示したパルス
間隔測定装置１０４では、さらに、パルス間隔測定精度
を次のように変更することができる。言換えると、要求
される測定精度に合わせてより高いパルス間隔測定精
度、すなわち時間分解能を得ることができる。

【００７３】図２に示したパルス間隔測定装置１０４で
は、予めリング発振器の周期データとカウントデータと
の間の関係を示すテーブルが作成され、そのテーブルを
参照することにより２つのリング発振器２および３の発
振周波数が決定される。以下、図１２および図１５に示
したフロー図を参照して、リング発振周期設定処理につ
いて説明する。

【００７４】図１２を参照して、ステップ２１１におい
て、まず、初期周期データＤ_Rが初期設定される。初期
周期データＤ_Rは、基準クロック信号φの周期ＣＬＫの
ほぼ２倍の値に設定される。

【００７５】ステップ２１２において、図２に示したリ
ング周期設定処理部３１から、テーブル作成のための疑
似パルスＳＰが出力される。疑似パルスＳＰは、ＯＲゲ
ート９ａおよび９ｂに与えられる。ＯＲゲート９ａは、
与えられたパルスを疑似送信パルスＰＴとしてリング発
振器２に与える。リング発振器２は、与えられた疑似パ
ルスＰＴに応答して、クロック信号φｔの発振を開始す
る。この段階におけるリング発振器２の発振周波数は、
リング発振器２内に設けられているプログラマブル遅延
回路２ａの遅延時間長さによって決定される。プログラ
マブル遅延回路２ａの遅延時間は、リング周期設定処理
部３１から与えられるリング周期データＤ_Rにより決ま
る。すなわち、ステップ２１１において設定されたリン
グ周期データＤ_Rがプログラマブル遅延回路２ａに与え
られるので、この段階では、リング発振器２は、リング
周期データＤ_Rにより決まる発振周期でクロック信号φ
ｔを発生する。

【００７６】仮に、要求されている時間分解能がＲｒで
あると仮定する。ステップ２１３において、ＣＬＫ／Ｒ
ｒ×ＣＬＫ以上の待ち時間が経過される。

【００７７】ステップ２１４において、１回目のリング
周期のカウントデータ（Ｔ_N−Ｔ_C）₁が一時的にスト
アされる。

【００７８】同様に、ステップ２１５において、２回目
のリング周期のカウントデータ（Ｔ _N−Ｔ_C）₂が一時
的にストアされる。

【００７９】ステップ２１６において、データ（Ｔ_N−
Ｔ_C）₁がデータ（Ｔ_N−Ｔ_C）₂と一致するか否かが
判定される。

【００８０】２つのデータが一致するとき、ステップ２
１７において、このときのリング周期データとカウント
値との間の関係を規定するデータが図示されていないメ
モリに記憶される。

【００８１】ステップ２１８において、新しいリング周
期データＤ_R（＝Ｄ_R−Ｒｒ）が設定される。ステップ
２１９において、新しいリング周期データＤ_Rが０でな
いことを判定した後、処理はステップ２１２に戻る。も
し、Ｄ_R＝０が検出されたとき、図１２に示した処理は
終了する。

【００８２】ステップ２１６において、リング周期の２
つのカウントデータが一致しないことが判定されたと
き、ステップ２２０においてカウンタが停止される。カ
ウンタの停止の後、処理が終了する。

【００８３】図１２に示された処理を繰返すことによ
り、リング周期データとカウント値との間の関係を示す
データがテーブル化される。以下、テーブル化されたデ
ータについて説明する。

【００８４】図１３は、リング発振器２の発振周期と２
度の一致が検出される期間においてカウントされるカウ
ント値との間の関係を示すグラフである。図１３を参照
して、横軸はリング発振器２から発生されるクロック信
号φｔの周期ＣＬＫｔを示し、縦軸はカウント値（Ｔ_C
−Ｔ_N）を示す。周期ＣＬＫｔとカウント値（Ｔ_C−Ｔ
_N）との間の関係は、次の式（１６）によって表わされ
る。

【００８５】（Ｔ_C−Ｔ_N）∝ＣＬＫ／｜ＣＬＫ−ＣＬＫｔ｜……（１６）式（１６）に表わされるように、周期ＣＬＫｔとカウン
ト値（Ｔ_C−Ｔ_N）との間には反比例の関係が成り立つ
ので、図１３に示したグラフが得られる。

【００８６】図１２および図１３を参照して行なった説
明では、リング発振器２についてのみの処理について説
明がなされたが、リング発振器３についても同様の処理
がなされる。したがって、図１２に示した処理が繰返さ
れることにより、周期ＣＬＫｔ，ＣＬＫｒおよびカウン
ト値（Ｔ_C−Ｔ_N），（Ｒ_C−Ｒ_N）について、図１４
に示した関係のデータ、すなわちテーブルデータが作成
されたことになる。図１４を参照して、このようなテー
ブルデータは、リング発振器２および３のそれぞれにつ
いて作成される。図１４に示した値ｍａｘは、テーブル
データとして記憶されるべき予め定められた最大値を示
している。

【００８７】図２に示したパルス間隔測定装置１０４を
用いてパルス間隔が測定されるとき、その測定に先立っ
て図１２に示した処理が実行されている。すなわち、図
１４に示したテーブルデータが予めパルス間隔測定装置
１０４内の図示されていないメモリにストアされてい
る。

【００８８】図１５は、要求される時間分解能に従うリ
ング周期設定処理のフロー図である。図１５を参照し
て、ステップ２３１において、パルス間隔測定において
要求される所望の時間分解能により決定されるカウント
値を用いて、図１４に示したテーブルデータが参照され
る。したがって、要求される時間分解能に対応するリン
グ周期データＤ_Rがテーブルデータの中から読出され
る。

【００８９】ステップ２３２において、読出されたリン
グ周期データＤ_Rがリング発振器２および３内のプログ
ラマブル遅延回路２ａおよび３ａにそれぞれ与えられ
る。したがって、リング発振器２および３は、与えられ
たリング周期データＤ_Rにより決定される周期でクロッ
ク信号φｔおよびφｒを発生することになる。

【００９０】図１６は、図２に示したパルス間隔測定装
置１０４の試作機のエラーバーグラフである。図１６を
参照して、横軸は入力されたパルス間隔ΔＴ（ｎｓｅ
ｃ）を示し、縦軸は誤差（ｎｓｅｃ）を示す。この試作
機では、基準発振器１として４８メガヘルツの周波数を
有する基準クロック信号φおよび／φが用いられてい
る。図１６に示した各パルス間隔ΔＴについて、５０回
の測定が行なわれている。図１６に示した各エラーバー
は、対応するパルス間隔ΔＴについて、±３σの範囲を
示す。図１６に示した各エラーバー上の・は、５０回の
測定における誤差の中心値を示している。試作器の試験
の結果、測定精度として、パルス間隔が３００ないし２
０００ｎｓｅｃの範囲において、測定精度±１ｎｓｅｃ
が得られたことになる。

【００９１】このように、図２に示したパルス間隔測定
装置１０４は、基本的に、図３に示したパルス間隔測定
原理を用いているので、パルス間隔測定における測定精
度を向上させることができる。すなわち、図２１に示し
た従来のパルス間隔測定装置では、測定されるべきパル
ス間隔ΔＴの全期間について、バーニア原理を用いた測
定が行なわれていたので、基準発振器の発振周波数を高
めることなくより高い測定精度を得ることはできなかっ
た。これに対し、図２に示したパルス間隔測定装置１０
４では、図３に示すように測定されるべきパルス間隔Δ
Ｔを、メインカウンタ１０により計測される期間と、端
数時間ＴｘおよびＴｙとに分け、端数時間ＴｘおよびＴ
ｙについてバーニア原理を利用した測定が行なわれる。
したがって、水晶発振器の発振周波数のレベルででも、
要求される時間分解能に従ってより精度の高いパルス間
測定が行なわれ得る。

【００９２】これに加えて、パルス間隔測定装置１０４
において用いられる２つのリング発振器２および３の発
振周波数が、周囲温度など周囲環境の影響で変動して
も、パルス間隔測定装置１０４自体がリング発振器２お
よび３の発振周波数を検出する機能を備えているので、
バーニア原理に基づく正確な測定データを常に得ること
ができる。

【００９３】さらにはまた、基準発振器１から発生され
る互いに１８０度位相の異なった２つの基準クロック信
号φおよび／φを選択的に利用してパルス間隔データΔ
Ｔが決定されるので（図１０参照）、回路における応答
速度のばらつきによる測定データへの悪影響を防ぐこと
もできる。

【００９４】さらには、図１４に示したテーブルデータ
が予め作成されており、要求される時間分解能に従って
このテーブルデータが参照される。テーブルデータから
読出されたリング周期データＤ_Rがリング発振器２およ
び３内のそれぞれのプログラマブル遅延回路２ａおよび
３ａに設定されるので、要求される時間分解能に従うパ
ルス間隔の測定精度を得ることができる。言換えると、
パルス間隔測定装置１０４における測定精度を制御する
ことができる。

【００９５】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、第１の周期数検出手段と第１の端数時間検出手段と
によって測定されるべき時間間隔を分けて測定するの
で、第１のクロック信号発生手段の発振周波数を高める
ことなく、パルス間隔測定装置における測定精度を向上
させることが可能となった。

【００９６】請求項２の発明によれば、バーニア原理を
利用した第１の端数時間検出手段が、第２のクロック信
号発生手段と、一致時間長さ検出手段と、端数時間演算
手段とによって実現される。

【００９７】請求項３の発明によれば、第２のクロック
信号発生手段の発振周波数を検出する周波数検出手段を
備えているので、周囲環境が変化しても、常に正確なパ
ルス間隔測定データを得ることができる。

【００９８】請求項４の発明によれば、第２のクロック
信号発生手段の発振周波数を制御する発振周波数制御手
段が設けられているので、要求される測定精度を満足す
るパルス間隔測定を行なうことができる。

【００９９】請求項５の発明によれば、パルス間隔測定
装置がさらに、第１のクロック信号について１８０度シ
フトされた位相を有する第３のクロック信号を発生する
第３のクロック信号発生手段を備えているので、第１お
よび第３のクロック信号から得られる測定データを選択
することにより、装置の応答速度のばらつきにより影響
されることのない正しい測定データが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パルス間隔測定装置が適用される距離測定装置
のブロック図である。

【図２】この発明の一実施例を示すパルス間隔測定装置
のブロック図である。

【図３】図２に示したパルス間隔測定装置におけるパル
ス間隔測定のための基本原理を説明するタイミング図で
ある。

【図４】図３に示した端数時間測定において用いられる
バーニア原理を説明するためのタイミング図である。

【図５】リング発振器の発振周波数の測定原理を説明す
るためのタイミング図である。

【図６】測定される端数時間のばらつきの発生を説明す
るためのタイミング図である。

【図７】端数時間測定のばらつきの発生を防ぐ原理を説
明するためのタイミング図である。

【図８】図２に示したパルス間隔測定装置の動作を説明
するためのタイミング図である。

【図９】図２に示したパルス間隔測定装置における端数
データ選択処理のフロー図である。

【図１０】図２に示したパルス間隔測定装置におけるパ
ルス間隔演算処理のフロー図である。

【図１１】図１０に示した処理において用いられるデー
タＤｕを規定する波形図である。

【図１２】図２に示したパルス間隔測定装置におけるリ
ング発振周期設定処理（テーブル作成）のフロー図であ
る。

【図１３】リング発振器の発振周期と２度の一致が検出
される期間においてカウントされるカウント値との間の
関係を示すグラフである。

【図１４】図２に示したパルス間隔測定装置において予
め作成される発振周期とカウント値との間の関係（テー
ブルデータ）を示すグラフである。

【図１５】要求される時間分解能に従うリング周期設定
処理のフロー図である。

【図１６】図２に示したパルス間隔測定装置の試作機の
エラーバーグラフである。

【図１７】パルスレーザを用いた従来の距離測定原理を
説明する模式図である。

【図１８】ロータリエンコーダを用いた従来の離隔測定
原理を説明する模式図である。

【図１９】パルス間隔の測定に基づく距離測定原理を説
明するタイミング図である。

【図２０】従来のパルス間隔測定の一例を説明するため
のタイミング図である。

【図２１】従来のパルス間隔測定のもう１つの例を示す
パルス間隔測定装置のブロック図である。

【図２２】図２１に示したパルス間隔測定装置の動作を
説明するためのタイミング図である。

【符号の説明】

１基準発振器２，３リング発振器４トグルフリップフロップ５，６，７，８エッジ一致検出回路１０メインカウンタ１１，１２，１３，１４カウンタ１５タイミング弁別器２１−２７ラッチ回路３０演算処理部３１リング周期設定処理部３２端数時間測定処理部３３発振周波数測定処理部３４不感範囲除去処理部３５パルス間隔演算処理部１０４パルス間隔測定装置

フロントページの続き (72)発明者永井敏雄大阪市北区中之島３丁目３番22号関西電力株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】時間軸上に置かれた第１および第２のパ
ルス間の時間間隔を測定するパルス間隔測定装置であっ
て、予め定められた第１の周波数を有する第１のクロック信
号を発生する第１のクロック信号発生手段と、前記第１および第２のパルス間の時間間隔に含まれる前
記第１のクロック信号の周期の数を検出する第１の周期
数検出手段と、前記第１および第２のパルス間の時間間隔のうち前記第
１の周期数検出手段によって検出されなかった残された
端数時間の長さを時間測定におけるバーニア原理を用い
て検出する第１の端数時間検出手段と、前記第１の周波数ならびに前記第１の周期数検出手段お
よび前記第１の端数時間検出手段により得られたデータ
に基づく演算により、前記第１および第２のパルス間の
時間間隔の長さデータを出力する時間長さ演算手段とを
含む、パルス間隔測定装置。
【請求項２】前記第１の端数時間検出手段は、前記第１の周波数とは異なった第２の周波数を有する第
２のクロック信号を発生する第２のクロック信号発生手
段を備え、前記第２のクロック信号発生手段は、前記第１のパルス
に応答して第２のクロック信号の出力を開始し、前記第２のクロック信号発生手段が第２のクロック信号
の出力を開始してから、第２のクロック信号の予め定め
られたエッジタイミングが前記第１のクロック信号の予
め定められたエッジタイミングに一致するまでに要する
一致時間長さを検出する一致時間長さ検出手段と、前記第１および第２の周波数ならびに前記一致時間長さ
検出手段によって検出された一致時間長さに基づく演算
により、前記端数時間の時間長さを出力する端数時間演
算手段とを備える、請求項１に記載のパルス間隔測定装
置。
【請求項３】前記パルス間隔測定装置は、さらに、前
記第２のクロック信号発生手段から発生される前記第２
のクロック信号の前記第２の周波数を検出する周波数検
出手段を含み、前記周波数検出手段は、前記第１および第２のクロック信号の予め定められたエ
ッジタイミングが一致するタイミングを検出する第１の
一致タイミング検出手段と、前記第１および第２のクロック信号の予め定められたエ
ッジタイミングがその次に一致するタイミングを検出す
る第２の一致タイミング検出手段と、前記第１および第２の一致タイミング検出手段によって
検出されたタイミング間の時間間隔を検出する一致間隔
検出手段と、前記第１の周波数および前記一致間隔検出手段によって
検出された時間長さに基づく演算により、前記第２の周
波数を出力する周波数演算手段とを備える、請求項２に
記載のパルス間隔測定装置。
【請求項４】前記パルス間隔測定装置は、さらに、前
記パルス間隔測定装置に要求される測定精度に従って、
前記第２のクロック信号発生手段から発生される第２の
クロック信号の発振周波数を制御する発振周波数制御手
段を含む、請求項２に記載のパルス間隔測定装置。
【請求項５】前記パルス間隔測定装置は、さらに、前記第１のクロック信号について１８０度シフトされた
位相を有しかつ前記第１の周波数を有する第３のクロッ
ク信号を発生する第３のクロック信号発生手段と、前記第１および第２のパルス間の時間間隔に含まれる前
記第３のクロック信号の周期の数を検出する第２の周期
数検出手段と、前記第１および第２のパルス間の時間間隔のうち、前記
第２の周期数検出手段によって検出されなかった残され
た端数時間の長さを時間測定におけるバーニア原理を用
いて検出する第２の端数時間検出手段と、前記第１および第２の端数時間検出手段によって検出さ
れた２つの端数時間の長さの一方を、予め定められたア
ルゴリズムに従って選択する端数時間選択手段とを含
み、前記時間長さ演算手段は、前記第１の周期数検出手段に
よって検出された周期の数および前記端数時間選択手段
によって選択された端数時間に基づく演算により、前記
第１および第２の時間間隔の長さデータを出力する、請
求項１に記載のパルス間隔測定装置。