JPH0954157A - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 本発明は、パルス方式の距離測定装置に係わ
り、特に、測定データを標準偏差、平均偏差等の統計処
理を施してデータの選別を行い、更に、損失されたデー
タを相加平均公式又はラグランジュの補間公式等により
補間することのできる距離測定装置を提供することを目
的とする。 ［構成］ 本発明は、測定対象物からの反射光を受光
し、電気信号の受信パルスに変換し、ＡＤ変換手段が、
タイミング信号により被測定周波数信号をＡＤ変換して
デジタル信号データとし、記憶手段が、デジタル信号デ
ータを記憶し、第１の演算処理手段が、記憶手段に記憶
されたデジタル信号データを標準偏差等を利用した統計
的処理により選別を行い、第２の演算処理手段が、記憶
手段に記憶されたデジタル信号データをフーリエ変換し
て位相差を検出し、距離を測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルス方式の距離
測定装置に係わり、特に、測定データを標準偏差、平均
偏差等の統計処理を施してデータの選別を行い、更に、
損失されたデータを相加平均公式又はラグランジュの補
間公式等により補間することのできる距離測定装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のパルス方式の光波距離計は、周期
的に測定対象物や反射プリズムに対して、パルスレーザ
ーを照射させ、その反射光を受光することにより測定対
象物等までの距離を測定している。

【０００３】この測定は、粗測定と精測定とからなって
おり、粗測定は、カウンターによる内部参照光のカウン
ト値と、外部測定光のカウント値との差を求めることに
より、１０ｍの精度で測定を行うことができ、更に、以
下に詳述する精測定と組み合わせることにより、距離の
測定を正確に行うことができる。

【０００４】まず、従来のパルス方式の光波距離計の光
学的構成を図７に基づいて説明する。

【０００５】図７に示す様に本従来例の光波距離計は、
レーザダイオード１と、コンデンサレンズ２と、コンデ
ンサレンズ３と、一対の分割プリズム４１、４２と、光
路切り替えチョッパ５と、内部光路６と、ＡＰＤ７１
と、遅延用光ファイバー８と、プリズム９と、対物レン
ズ１０から構成されている。そして、コーナキューブ１
１は、光波距離計本体から離れた位置に配置される測定
対象物に該当するものであり、光パルスを反射する機能
を有している。

【０００６】レーザダイオード１とコンデンサレンズ２
１、２２と発光側光ファイバー８１と分割プリズム４１
とプリズム９と対物レンズ１０とが光学手段に該当す
る。

【０００７】レーザダイオード１は光源部に該当するも
ので、本従来例のレーザダイオード１はパルスレーザダ
イオードが採用されており、比較的大きなピークパワー
を持ち、デューティ比が０.０１％程度のパルス波を発
生させることができる。光路切り替えチョッパ５は光束
を切り替えるものである。受光素子７は受光手段に該当
するものであり、レーザダイオード１から発射されたパ
ルス光線を受光できる素子であれば足りる。

【０００８】遅延用光ファイバー８は光学的遅延手段の
１つであり、遅延用光ファイバー８には、モード分散を
防止するためにＧＩファイバを採用することが望まし
い。

【０００９】分割プリズム４１は、第１のハーフミラー
４１１と第２のハーフミラー４１２とから構成されてお
り、分割プリズム４２は、第１のハーフミラー４２１と
第２のハーフミラー４２２とからなっている。レーザダ
イオード１側と分割プリズム４１の間は、発光側光ファ
イバー８１と遅延用光ファイバー８で結ばれている。更
に分割プリズム４２と受光素子７側との間は、受光側光
ファイバー８２で結ばれている。なお本従来例では、発
光側光ファイバー８１の一部が、遅延用光ファイバー８
を兼ねる様な構成となっている。

【００１０】発光パルスがレーザダイオード１から発射
されると、コンデンサレンズ２１、２２により発光側光
ファイバー８１の入力端８１ａに結合される。発光側光
ファイバー８１は、遅延用光ファイバー８と連設されて
いるので、光パルスは、遅延用光ファイバー８内を進行
し、分割プリズム４１に送られる。分割プリズム４１の
第１のハーフミラー４１１を透過したパルス列は、光路
切り替えチョッパ５を介して、外部測距光路に射出可能
となっている。分割プリズム４１の第１のハーフミラー
４１１で反射され、更に第２のハーフミラー４１２で反
射されたパルスは、光路切り替えチョッパ５を介して、
内部測距光路６に射出可能となっている。光路切り替え
チョッパ５は、内部測距光路６と外部測距光路を切り替
えるためのものである。従って、光路切り替えチョッパ
５が外部測距光路を選択した場合には、光パルスはプリ
ズム９で反射された後、対物レンズ１０により外部に射
出される。

【００１１】対物レンズ１０から射出されたパルスは、
コーナキューブ１１で反射され、再び対物レンズ１０で
受光されプリズム９に送られる。受光されたパルス列
は、プリズム９で反射されて分割プリズム４２に送ら
れ、分割プリズム４２の第１のハーフミラー４２１を透
過した受信パルス光は、受光側光ファイバー８２の受光
端８２ａに結合される。

【００１２】なお光路切り替えチョッパ５が内部測距光
路６を選択した場合には、発光パルスは、内部測距光路
６を通って分割プリズム４２に送られる。そして光パル
スは、分割プリズム４２に内蔵された第１のハーフミラ
ー４２１と第２のハーフミラー４２２で反射され、受光
側光ファイバー８２の受光端８２ａに結合される様にな
っている。

【００１３】そして受光側光ファイバー８２の射出端８
２ｂから射出された光パルスは、コンデンサレンズ３
１、３２によりＡＰＤ７１に結合する様になっており、
受光素子７で電流パルスに変換される様になっている。

【００１４】次に本従来技術の電気回路の構成を詳細に
説明する。

【００１５】図８に示す様に本従来技術は、水晶発信器
１００と第１の分周器１１０とシンセサイザー１２０と
第２の分周器１３０とレーザダイオード１とレーザダイ
オードドライバー１５０とＡＰＤ７１とアンプ１６０と
波形整形回路１７０とカウンタ１８０とピークホールド
回路１９０とレベル判定回路２００と、バンドパスフィ
ルタ２１０とサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）２２０と位相
測定装置１００００とから構成されている。また位相測
定装置１００００は、ＡＤコンバータ３００とメモリ４
００とＣＰＵ５００とから構成されている。

【００１６】水晶発振器１００は基準信号発生手段の１
つであり、基準信号ｆ_Sを発生させている。この基準信
号は、第１の分周器１１０とシンセサイザー１２０とバ
ンドパスフィルタ２１０とカウンタ１８０とに供給され
ている。第１の分周器１１０に供給された基準信号は、
第１の分周器１１０で１／（ｎ−１）に分周されてシン
セサイザー１２０に送られる。シンセサイザー１２０
は、第１の分周器１１０から供給された信号をｎ倍し、
第２の分周器１３０に送出する様になっている。第２の
分周器１３０は、シンセサイザー１２０から供給された
信号を１／ｍに分周して測定信号ｆ_M を作っている。な
お、第１の分周器１１０、第２の分周器１３０、シンセ
サイザ１２０の出力信号は、２値化の信号である。

【００１７】そしてレーザダイオードドライバー１５０
は、第２の分周器１３０の出力信号である測定信号ｆ_M
に従って、レーザダイオード１をパルス的に駆動するも
のである。

【００１８】なお第２の分周器１３０の出力信号である
測定信号ｆ_M は、ＣＰＵ５００とカウンタ１８０とピー
クホールド１９０にも供給されている。測定信号ｆ_M
は、ＣＰＵ５００に対して発光確認信号となり、カウン
タ１８０及びピークホールド１９０に対してはリセット
信号の基準となる。

【００１９】レーザーダイオード１から発射された光パ
ルスは、光学系を通過しＡＰＤ７１で受光される。この
ＡＰＤ７１は受光素子７の１つであり、ｐｎ接合に深い
バイアスを加えてナダレ増倍を誘起させ、利得を得るこ
とのできるダイオードである。ＡＰＤ７１は、内部参照
光路を通った光パルスと、外部測距光路を通った光パル
スを受光する。ＡＰＤ７１により光パルスは、電流パル
ス列の電気信号に変換され、アンプ１６０に送られる。

【００２０】アンプ１６０は、ＡＰＤ７１から入力され
た信号を増幅するものであり、アンプ１６０の出力信号
は、波形整形回路１７０により二値化のディジタルデー
タに変換され、カウンタ１８０とサンプルホールド（Ｓ
／Ｈ）２２０とＡＤコンバータ３００とに送られる。

【００２１】水晶発振器１００からバンドパスフィルタ
２１０に送られたｆ_S は正弦波となり、サンプルホール
ド回路２２０に送られる。サンプルホールド回路２２０
は、この正弦波を波形整形回路１７０の信号によりサン
プルホールドする。そしてホールドされた値は、ＡＤコ
ンバータ３００に送出されＡＤ変換され、変換されたデ
ジタルデータは予め定められたメモリ４００に記憶され
る様になっている。

【００２３】またアンプ１６０からピークホールド回路
１９０に送られた信号は、ピークホールド回路１９０に
ピークホールドされ、パルス光の波高値に応じたＤＣレ
ベル信号となり、レベル判定回路２００に送られる。レ
ベル判定回路２００はピークホールド回路１９０からの
信号を受け、受光パルス列の光量がＡＰＤ７１、アンプ
１６０が適正に動作する範囲であるか否かを判定し、そ
の結果をＣＰＵ５００に送る様になっている。ＣＰＵ５
００は、レベル判定回路２００からの信号を受け、受光
パルス列の光量が適正値である場合のみ、ＡＤコンバー
タ３００からのデータを採用する様になっている。

【００２４】次に、ｆ_S ＝ １５ＭＨｚ、ｎ＝１０１、
ｍ＝５０００ とした場合の位相関係を説明することに
する。

【００２５】ｍダッシュ、ｆ_M 、ｆ_L の値及びその位相
関係は、（ｎ−１）について求めれば、「数２」により

【００２６】

【数５】

【００２７】となる。

【００２８】さらにパルス列の周波数ｆ_M は、「数１」
より、

【００２９】

【数６】

【００３０】となり、この時、受信されるパルス列の周
波数ｆ_M と、バンドパスフィルタ２１０からの正弦波の
周波数ｆ_S の位相関係は、「数３」より

【００３１】

【数７】

【００３２】となり、「数７」の値づつずれて、発光パ
ルスが１０１回で再び同一の位相関係となる。この周波
数は、「数４」より、

【００３３】

【数８】

【００３４】となる。

【００３５】即ち、水晶発振器１００から送出された１
５ＭＨｚを、バンドパスフィルタ２１０に通して得られ
た正弦波と、レーザダイオード１の発光周波数３０３０
Ｈｚとは、少しずつずれている。このため、受信タイミ
ング信号とバンドパスフィルタ２１０に通して得られた
正弦波との位相関係も同様に少しずつずれている。

【００３６】各発光パルス列と、バンドパスフィルタ２
１０に通して得られた正弦波正弦波信号との位相関係
は、１０１回で１周期となる位相関係になっており、１
０２回目の発光パルス列は、１回目と同じ位相関係とな
る様になっている。このため、サンプルホールド（Ｓ／
Ｈ）２２０の出力信号は、

【００３７】 ｆ＝３０３０Ｈｚ／１０１ ＝３０Ｈｚ

【００３８】で１周期となる。

【００３９】この様子を図９に基づいて詳細に説明する
こととする。図９（ａ）は、バンドパスフィルタ２１０
からの正弦波信号の周波数ｆ_S に対して、周波数ｆ_M の
パルス列の位相ずれの順序を示したものである。図９
（ｂ）は、バンドパスフィルタ２１０からの正弦波信号
の周波数ｆ_S と、受信されるパルス列の周波数ｆ_M との
関係を示し、更に、サンプルホールド回路２２０から出
力される周波数ｆ_L の段階状波形を示すものである。

【００４０】以上の様に、サンプルホールド回路２２０
から出力される波形は、周波数ｆ_Lで繰り返し、ｎ個の
ホールド値から構成される。従ってメモリ４００は、ｎ
個以上の記憶容量が必要となる。このメモリ４００は各
発光パルス毎に、ＣＰＵ５００によりアドレスがインク
リメントされる様に構成されており、ＡＤ変換されたデ
ータが、ＣＰＵ５００を介して順次メモリ４００上に記
憶される。

【００４１】メモリ４００とＣＰＵ５００とからなる演
算処理手段５０００は、加算手段の機能も伴っており、
記憶されたメモリ４００上の任意のアドレスのデータと
ＡＤ変換されたデータを加算し、再びメモリ４００上に
記憶させることができる。そしてｎ＋１回目以降のデー
タは１周期目と同じ位相関係になるので、レベル判定回
路２００の判断が適正であれば、前回の周期のデータと
加算し、後に平均化処理を施すことにより、ＡＤ変換デ
ータの精度を向上させることができる。

【００４２】即ち、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）２２０
の出力信号は、３０Ｈｚで１周期となり正弦波とならな
いが、ＡＤ変換後にメモリ４００に記憶する段階で並べ
替えを実行することにより、正弦波状となるＡＤ変換デ
ータを作ることができる。換言すれば、受信信号の周期
の１／ｎでない場合には、前記メモリ手段の各アドレス
のデータを並びかえることにより、受信信号の相似のデ
ータを再現することができる。

【００４３】更に１０２回目以降の以降の発光パルス列
によるサンプルホールド及びＡＤ変換されたデータは、
３０Ｈｚの２周期目以降のデータとなるため、レベル判
定回路２００の判定結果が適正であれば前回までの周期
のデータと加算し、後にデータの平均化処理を行ってＡ
Ｄ変換データの精度を高めることができる。

【００４４】次にメモリ４００に記憶されたデータか
ら、位相を計算する方法を説明する。メモリ４００に記
憶されているデータは、図９（ｂ）のｆ_L の波形の横軸
がメモリ４００のアドレスに相当しており、ｆ_L の波形
の縦軸が、そのアドレス上のデータ値が相当する様にな
っている。

【００４５】図９（ｂ）のｆ_L の波形は、バンドパスフ
ィルタ２１０からの正弦波から得られたものであり、こ
の正弦波ｆ_S に対する周波数ｆ_M のパルス列の位相ず
れ順序も既知であるから、メモリ４００のアドレスを並
べ変えることにより、正弦波を復元することができる。
この復元された正弦波は、図１０に示す様になってお
り、正弦波波形の位相θ₀ は、正弦波波形の各データを
Ｄ₀（ｉ） とした時、

【００４６】

【数９】

【００４７】

【数１０】

【００４８】

【数１１】

【００４９】として、求めることができる。（但し、ｉ
＝１〜ｎ）

【００５０】この演算は、サンプルホールド回路２２０
から出力される周波数ｆ_L の波形から、フーリエ変換の
手法により、ｆ_L の波形の基本波成分の位相を求めたこ
とに相当する。

【００５１】以上の演算をメモリ４００とＣＰＵ５００
により実行することができる。従って位相測定装置１０
０００は、ＡＤコンバータ３００とメモリ４００とＣＰ
Ｕ５００とから構成されていることになる。

【００５２】以上の様に実行されるレーザダイオード１
の発光から、ＡＤ変換されたデータのメモリ４００への
格納までの処理を、外部測距光路と内部参照光路につい
て行う。そして内部参照光路によるＡＤ変換データと、
外部測距光路のＡＤ変換データとの、２つの波形の位相
差φが光路差に相当することになる。

【００５３】即ち、外部測距光路の位相をθ₀ とし、内
部参照光路の位相をθ₁ とすれば、光波距離計から被測
定物であるコーナーキューブまでの距離は、

【００５４】

【数１２】

【００５５】となる。但し、Ｃは光速である。

【００５６】この様にして求めた精密測定距離Ｌは、水
晶発振器１００の基準周波数ｆ_S の時間軸を拡大して、
その位相をフーリエ変換により求めたものである。従っ
て、

【００５７】（Ｃ／ｆ_S）＊（１／２）

【００５８】を１周期とする距離を内挿したものであ
る。従って、ｆ_S が１５ＭＨｚとすると、１周期が１０
ｍとなる。

【００５９】また粗測定距離についても、外部測距光路
におけるカウンタ１８０のカウンター値から１０ｍの精
度で求めることができる。即ち、水晶発振器１００の基
準周波数ｆ_S をカウンタ１８０が、第２の分周器１３０
の信号から波形整形回路１７０の信号までの間、カウン
トするものである。そしてカウント値はＣＰＵ５００に
送られ、外部測距光路のカウント値と内部参照光路のカ
ウント値の差から粗測定距離を求めることができる。

【００６０】そして粗測定距離と精密測定距離を組み合
わせることにより、光波距離計から測定対象物までの実
際の距離を求めることができる。これらの動作を行う構
成が第２の演算処理手段である距離測定手段に該当する
ものである。

【００６１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のパルス方式の光波距離計は、測定距離の到達限界付近
で、反射光の受光が困難となり、サンプルホールドする
ための測距データが不足したり、測定データの偏差が大
きくなり、このためメモリ上に記憶蓄積される蓄積デー
タが一定とならず、データのばらつきや損失が多くなる
という問題点があった。

【００６２】そして、ばらつきのある測定データにフー
リエ変換を施すと、ばらつきのあるデータがそのまま演
算処理され、フーリエ変換後では誤差の除去が不可能と
なり、測定誤差が生じてしまうという問題点があった。

【００６３】更に測定データの損失がある場合には、や
むを得ず損失データを０データとして補間してフーリエ
変換の演算処理がなされるが、０データの部分の重みの
偏りによるデータの偏りが発生してしまう。そして、こ
のデータの偏りにより位相誤差が生じ、最終的な測定誤
差に影響を与えるという深刻な問題点があった。

【００６３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
案出されたもので、パルス的に発光する光源部と、この
光源部からの光を測定対象物に対して送出するための光
学手段と、この測定対象物からの反射光を受光し、電気
信号の受信パルスに変換するための受光手段と、この受
光手段で変換された被測定周波数信号に対して、この受
信信号と同期が異なり、ｎ回に一度同期するタイミング
信号を発生させるためのタイミング信号発生手段と、こ
のタイミング信号により前記被測定周波数信号をＡＤ変
換してデジタル信号データを得るためのＡＤ変換手段
と、このデジタル信号データを記憶するための記憶手段
と、この記憶手段に記憶された前記デジタル信号データ
を統計的処理し、選別を行うための第１の演算処理手段
と、前記記憶手段に記憶されたデジタル信号データをフ
ーリエ変換して位相差を検出し、距離を測定するための
第２の演算処理手段とから構成されている。

【００６４】また本発明の第１の演算処理手段は、デー
タ選別演算部を含んでおり、データ選別演算部が、デジ
タル信号データの標準偏差を演算し、この標準偏差に基
づいて前記デジタル信号データの選別を行うこともでき
る。

【００６５】更に本発明の第１の演算処理手段は、デー
タ選別演算部を含んでおり、データ選別演算部が、デジ
タル信号データの標準偏差を演算し、この平均偏差に基
づいて前記デジタル信号データの選別を行うこともでき
る。

【００６６】そして本発明は、パルス的に発光する光源
部と、この光源部からの光を測定対象物に対して送出す
るための光学手段と、この測定対象物からの反射光を受
光し、電気信号の受信パルスに変換するための受光手段
と、この受光手段で変換された被測定周波数信号に対し
て、この受信信号と同期が異なり、ｎ回に一度同期する
タイミング信号を発生させるためのタイミング信号発生
手段と、このタイミング信号により前記被測定周波数信
号をＡＤ変換してデジタル信号データを得るためのＡＤ
変換手段と、このデジタル信号データを記憶するための
記憶手段と、この記憶手段に記憶された前記デジタル信
号データの内、損失したデータを補間するための演算を
行うための第１の演算処理手段と、前記記憶手段に記憶
されたデジタル信号データをフーリエ変換して位相差を
検出し、距離を測定するための第２の演算処理手段とか
ら構成されている。

【００６７】また本発明の第１の演算処理手段は、デー
タ補間演算部を含んでおり、データ補間演算部が、相加
平均公式の演算を行うことにより、失われたデータを補
間することもできる。

【００６８】そして本発明の第１の演算処理手段は、デ
ータ補間演算部を含んでおり、データ補間演算部が、ラ
グランジュの補間公式による演算を行うことにより、失
われたデータを補間することもできる。

【００６９】更に本発明は、パルス的に発光する光源部
と、この光源部からの光を測定対象物に対して送出する
ための光学手段と、この測定対象物からの反射光を受光
し、電気信号の受信パルスに変換するための受光手段
と、この受光手段で変換された被測定周波数信号に対し
て、この受信信号と同期が異なり、ｎ回に一度同期する
タイミング信号を発生させるためのタイミング信号発生
手段と、このタイミング信号により前記被測定周波数信
号をＡＤ変換してデジタル信号データを得るためのＡＤ
変換手段と、このデジタル信号データを記憶するための
記憶手段と、この記憶手段に記憶された前記デジタル信
号データを統計的処理し、選別を行うと共に、前記デジ
タル信号データの内、損失したデータを補間するための
演算を行うための第１の演算処理手段と、前記記憶手段
に記憶されたデジタル信号データをフーリエ変換して位
相差を検出し、距離を測定するための第２の演算処理手
段とから構成されている。

【００７０】また本発明の第１の演算処理手段は、デー
タ選別演算部とデータ補間演算部とから構成されてお
り、データ選別演算部は、デジタル信号データの標準偏
差又は平均偏差を演算することにより選別を行う様にな
っており、データ補間演算部は、相加平均公式又はラグ
ランジュの補間公式により、失われたデータを補間する
こともできる。

【００７１】そして本発明は、第１の演算処理手段と第
２の演算処理手段とを一体に構成することもできる。

【００７２】

【発明の実施の形態】以上の様に構成された本発明は、
光源部がパルス的に発光し、光学手段が光源部からの光
を測定対象物に対して送出し、受光手段が、測定対象物
からの反射光を受光し、電気信号の受信パルスに変換
し、タイミング信号発生手段が、受光手段で変換された
被測定周波数信号に対して、この受信信号と同期が異な
り、ｎ回に一度同期するタイミング信号を発生させ、Ａ
Ｄ変換手段が、タイミング信号により被測定周波数信号
をＡＤ変換してデジタル信号データとし、記憶手段が、
デジタル信号データを記憶し、第１の演算処理手段が、
記憶手段に記憶されたデジタル信号データを統計的処理
して選別を行い、第２の演算処理手段が、記憶手段に記
憶されたデジタル信号データをフーリエ変換して位相差
を検出し、距離を測定する様になっている。

【００７３】また本発明の第１の演算処理手段は、デー
タ選別演算部を含んでおり、データ選別演算部が、デジ
タル信号データの標準偏差を演算し、標準偏差に基づい
てデジタル信号データの選別を行う様になっている。

【００７４】更に本発明の第１の演算処理手段は、デー
タ選別演算部を含んでおり、データ選別演算部が、デジ
タル信号データの標準偏差を演算し、平均偏差に基づい
てデジタル信号データの選別を行う様になっている。

【００７５】そして本発明は、第１の演算処理手段が、
記憶手段に記憶されたデジタル信号データの内、損失し
たデータを補間するための演算を行い、第２の演算処理
手段が、記憶手段に記憶されたデジタル信号データをフ
ーリエ変換して位相差を検出し、距離を測定する様にな
っている。

【００７６】また本発明の第１の演算処理手段は、デー
タ補間演算部を含んでおり、データ補間演算部が、相加
平均公式による演算を行うことにより、失われたデータ
を補間する様になっている。

【００７７】そして本発明の第１の演算処理手段は、デ
ータ補間演算部を含んでおり、データ補間演算部が、ラ
グランジュの補間公式による演算を行うことにより、失
われたデータを補間する様になっている。

【００７８】更に本発明は、第１の演算処理手段が、記
憶手段に記憶されたデジタル信号データを統計的処理し
て選別を行うと共に、デジタル信号データの内、損失し
たデータを補間するための演算を行い、第２の演算処理
手段が、記憶手段に記憶されたデジタル信号データをフ
ーリエ変換して位相差を検出し、距離を測定する様にな
っている。

【００７９】また本発明の第１の演算処理手段は、デー
タ選別演算部とデータ補間演算部とから構成されてお
り、データ選別演算部は、デジタル信号データの標準偏
差又は平均偏差を演算することにより選別を行い、デー
タ補間演算部は、相加平均公式又はラグランジュの補間
公式により、失われたデータを補間する様になってい
る。

【００８０】そして本発明は、第１の演算処理手段と第
２の演算処理手段とを一体に構成することもできる。

【００８１】「原理」

【００８２】まず、本発明の原理を説明する。

【００８３】測定データのバラツキによる計測誤差を除
去するためには、測定データの中からバラツキのある測
定データを取り除く必要がある。そして、取り除かれた
バラツキのあるデータや、損失したままのデータは、何
らかの手段により補間する必要がある。

【００８４】本発明は、バラツキのある測定データから
精度の高いデータを選択すると共に、損失したデータが
ある場合には、損失部分を補間する様になっている。こ
こで選択され、又は補間されたデータは、再びメモリに
記憶された後、補正された測定データとしてフーリエ変
換する様になっている。

【００８５】測定データの選別としては、測定データに
おける母集団の平均及び分散（平方偏差）から概算値を
算出し、これを最確値として測定データを選択し、フー
リエ変換に用いる様になっている。即ち、概算値を最頻
値（モード、並み数）とし、最も多数の要素を取る変量
の値を最確値とする。

【００８６】また、粗測定が全体的にバラツキを有する
場合には、最確値が真値から離れてしまう場合が考えら
れるので、予めデータ選別の検定幅を設定し、この検定
幅の中から選別する様になっている。

【００８７】更に、測定データが少ない場合も考えられ
るので、データ数を選別するか否かの下限を定めてい
る。

【００８８】「第１の原理」

【００８９】まず、粗測定と精測定の１周期分の各点の
対応を明確化する。例えば、１周期に対して１００ポイ
ントの各点を定め、粗測定のセット数の同じ部分から各
々のデータの平均値Ｅ（Ｘ）と標準偏差Ｓ（Ｘ）を求め
る。

【００９０】ここで、確率変数をＸ｛ｘ_i｜ｎ＝０、
１、２・・・・・｝すれば、平均値Ｅ（Ｘ）は、

【００９１】 Ｅ（Ｘ）＝シグマ（ｘ_i／ｎ） ・・・・・ 第１式

【００９２】であり、

【００９３】標準偏差Ｓ（Ｘ）は、

【００９４】 Ｓ（Ｘ）＝（シグマ（ｘ_i−Ｅ（Ｘ））²）^0.5／ｎ ・・・・・ 第２式

【００９５】となる。なお、シグマは総和記号であり、
第１式及び第２式では、ｉ＝１〜ｎの総和である。

【００９６】また、分散（平方偏差）をＶ（Ｘ）とすれ
ば、

【００９７】 Ｖ（Ｘ）＝Ｓ（Ｘ）² ・・・・・ 第３式

【００９８】となる。

【００９９】即ち、平均値Ｅ（Ｘ）を第１式から求め、
標準偏差Ｓ（Ｘ）を第２式から求め、分散（平方偏差）
Ｖ（Ｘ）を第３式から求めることができる。

【０１００】これらの測定データは、一般的にランダム
性を有するので、測定データの分布状態は正規分布と考
えることができる。そして、正規部分の中心から左右に
１シグマ（標準偏差）に等しい幅を取り、この幅から外
れたデータを棄却して、残った確からしい測定値のみを
選択することができる。

【０１０１】但し、有効とする幅を１シグマ（標準偏
差）とした場合には、有効な幅はデータのばらつきの程
度により変化する。従って、光波距離計の測定限界近辺
では、データのばらつきが大きくなると予想されるた
め、１シグマ（標準偏差）の値も大きくなり、測定デー
タの絞り込みが荒くなって計測誤差を減少させる効果が
低下する。

【０１０２】そこで、１シグマ（標準偏差）の範囲にも
制限値を設け、シグマ（標準偏差）が制限値以内である
場合に統計処理を行う様にすることができる。

【０１０３】「第２の原理」

【０１０４】第１の原理と同様に、測定データの分布状
態が正規分布と仮定すれば、標準偏差に代えて平均偏差
Ｍｄを採用することができる。

【０１０５】平均偏差Ｍｄは、

【０１０６】 Ｍｄ＝（シグマ｜ｘ_i−Ｅ（Ｘ）｜）／ｎ ・・・・・ 第４式

【０１０７】であり、測定データの分布状態が正規分布
である場合には、標準偏差の代わりに平均偏差Ｍｄを用
いることができる。なお平均偏差Ｍｄは、標準偏差Ｓの
４／５となる。

【０１０８】また上記平均偏差Ｍｄは、測定データが正
規分布であると仮定しているので、実際の測定データが
正規分布であるか否かを検定する必要がある。

【０１０９】ここで、歪度α₃は、ヒズミ（ＳＫＥＷＮ
ＥＳＳ）であり、母集団分布の非対象性を示すものであ
る。正規分布である場合には、α₃＝０となり、α₃＞０
の場合にはピーク分布が左寄りになり、α₃＜０の場合
にはピーク分布は右寄りとなる。

【０１１０】そして、尖度α₄は、トガリ（ＫＵＲＴＯ
ＳＩＳ）であり、母集団分布の中心に対する集まり具合
を示している。正規分布である場合には、α₄＝３とな
り、α₄＞３の場合には正規分布よりも中心に集まって
いる状態を示し、α₄＜０の場合には、正規分布よりも
中心から離散している状態を示している。

【０１１１】歪度α₃と尖度α₄の値が、予め規定した値
に適合しない場合には、その測量データを採用しないこ
ととする。

【０１１２】次に、損失されたデータの補間について説
明する。

【０１１３】測距されたデータは、必ずしも測距データ
となるわけでなく、ピークホールド回路により選択され
たデータが計測される測距データとなる。この計測され
る測距データは、サンプリングされてサンプリングデー
タとなり、正弦波の形状で取り出される。ピークホール
ド回路により選択されなかったデータは、サンプリング
データの喪失したデータとなる。

【０１１４】そこで、損失されたサンプリングデータを
波形の形状部分に応じた公式を採用することにより、デ
ータを補間することができる。

【０１１５】「第３の原理」

【０１１６】サンプルホールド信号によって得られた一
連の測定データは、ＡＤ変換器によりデジタルデータに
変換されるが、そのデータ群の総数をｎ個とし、第ｉ番
目のデータが損失している時は、補間されるデータをＮ
_iとすると、

【０１１７】 Ｎ_i＝（Ｎ_i+1＋Ｎ_i-1）／２ ・・・・・第５式

【０１１８】とする。即ち、第（ｉ−１）番目の値と、
第（ｉ＋１）番目の値の平均値を第ｉ番目の値として補
間する。

【０１１９】次に、連続してデータが欠損している場合
を考察する。即ち、実際にデータが欠損する場合には、
連続して複数のデータが欠損する場合が多いからであ
る。

【０１２０】ここで、Ｎ_iまでデータが存在し、Ｎ_i+1か
らＮ_i+aまでａ個連続してデータが損失しているとすれ
ば、

【０１２１】 Ｎ_i+1＝Ｎ_i＋（（Ｎ_i+a−Ｎ_i）／（ａ＋１））＝（Ｎ_i+a＋ａＮｉ）／（ａ＋ １）

【０１２２】 ・・・・・・第６式

【０１２３】 Ｎ_i+2＝Ｎ_i＋２＊（（Ｎ_i+a−Ｎ_i）／（ａ＋１）） ＝（２Ｎ_i+a＋（ａ＋１）Ｎｉ）／（ａ＋１）

【０１２４】 ・・・・・・第７式

【０１２５】 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・

【０１２６】 Ｎ_i+a＝Ｎ_i＋ａ＊（（Ｎ_i+a−Ｎ_i）／（ａ＋１）） ＝（ａＮ_i+a＋Ｎｉ）／（ａ＋１） ・・・・・・第８式

【０１２７】に示す様な相加平均操作を行うことによ
り、失われたデータを補間することができる。なお、Ｎ
_i+aは連続して失われたデータの内、最後のデータであ
る。

【０１２８】そして、図５のＡに示す付近では、上記第
５式〜第８式による補間が的確となるが、図５のＢに示
す付近では、上記第５式〜第８式による補間では、適切
な補間とはならず、失われたデータを精度よく再現する
ことができない。なぜならば、上記第５式〜第８式が、
相加平均という簡単な直線近似を適用しているからであ
る。

【０１２９】「第４の原理」

【０１３０】そこで、相加平均を用いずに、２次曲線近
似を使用して図５のＢに示す付近を補間する第４の原理
を説明する。

【０１３１】ここでは、ラグランジェの補間公式を用い
て、失われたデータの再現を行う方法を例に説明する。

【０１３２】ラグランジェの補間公式は、差分法を応用
したものであり、下記の様に表される。

【０１３３】ｆ（ｘ）＝（（（ｘ−ｘ₁）（ｘ−ｘ₂）・
・・・・（ｘ−ｘ_n））／（（ｘ₀−ｘ₁）（ｘ₀−ｘ₂）
・・・・（ｘ₀ーｘ_n）））＊ｆ（ｘ₀）＋（（（ｘ−
ｘ₀）（ｘ−ｘ₂）・・・・・（ｘ−ｘ_n））／（（ｘ₁−
ｘ₀）（ｘ₁−ｘ₂）・・・・（ｘ₁ーｘ_n）））＊ｆ
（ｘ₁）＋・・・・・・・・・＋（（（ｘ−ｘ₀）（ｘ−
ｘ₁）・・・・・（ｘ−ｘ_n-1））／（（ｘ_n−ｘ₀）（ｘ
_n−ｘ₁）・・・・（ｘ_nーｘ_n-1）））＊ｆ（ｘ_n）

【０１３４】ここで、２次のラグランジェの補間公式
は、ｎ＝２となるので、

【０１３５】ｆ（ｘ）＝（（（ｘ−ｘ₁）（ｘ−ｘ₂））
／（（ｘ₀−ｘ₁）（ｘ₀−ｘ₂）））＊ｆ（ｘ₀）＋
（（（ｘ−ｘ₀）（ｘ−ｘ₂））／（（ｘ₁−ｘ₀）（ｘ₁
−ｘ₂）））＊ｆ（ｘ₁）＋（（（ｘ−ｘ₀）（ｘ−
ｘ₁））／（（ｘ₂−ｘ₀）（ｘ₂−ｘ₁）））＊ｆ（ｘ₂）

【０１３６】・・・・・・第９式

【０１３７】となる。

【０１３８】ここで、具体的に２次のラグランジェの補
間公式を説明する。

【０１３９】測定関数をｓｉｎ関数とし、１周期を１０
０等分したとすると、

【０１４０】ｆ（ｘ）＝ＳＩＮ（２＊π＊ｘ／１００）

【０１４１】となる。但し、振幅は正規化しているもの
とする。

【０１４２】既知点を ｘ₀＝１５、ｘ₁＝３５、ｘ₂＝
５０

【０１４３】とすれば、

【０１４４】ｆ（ｘ₀）＝ｆ（１５）＝ＳＩＮ（２＊π
＊１５／１００）＝０.８０９０１７

【０１４５】ｆ（ｘ₁）＝ｆ（３５）＝ＳＩＮ（２＊π
＊３５／１００）＝０.８０９０１７

【０１４６】ｆ（ｘ₂）＝ｆ（５０）＝ＳＩＮ（２＊π
＊５０／１００）＝０

【０１４７】であるから、ｆ（２５）を求めるとする
と、第９式に代入して、

【０１４８】ｆ（２０）＝（（（２５−３５）（２５−
５０））／（（１５−３５）（１５−５０）））＊０.
８０９０１７＋（（（２５−１５）（２５−５０））／
（（３５−１５）（３５−５０）））＊０.８０９０１
７＋（（（２５−１５）（２５−３５））／（（５０−
１５）（５０−３５）））＊０ ＝０.９６３１１６

【０１４９】となる。

【０１５０】なお、通常の算術平均ｆ_mean（ｘ）と比較
すると、

【０１５１】 ｆ_mean（ｘ）＝（ｆ（ｘ₀）＋ｆ（ｘ₁）＋ｆ（ｘ₂））／３ ＝（ｆ（１５）＋ｆ（３５）＋ｆ（５０））／３ ＝（０.８０９０１７＋０.８０９０１７＋０）／３ ＝０.５３９３４５

【０１５２】となる。

【０１５３】ここで、ｆ（２５）の真値を求めると、

【０１５４】ｆ（２５）＝ＳＩＮ（２＊π＊２５／１０
０）＝１.００

【０１５５】であるから、２次のラグランジェの補間公
式による誤差量をＥ_LAとし、通常の算術平均の誤差量を
Ｅ_MEとすれば、

【０１５６】 Ｅ_LA＝ｆ（２０）−１.００＝０.９６３１１６−１.００ ＝−０.０３６８８４

【０１５７】 Ｅ_ME＝（（ｆ（１５）＋ｆ（３５）＋ｆ（５０））／３）−１.００ ＝０.５３９３４５−１.００ ＝−０.４６０６５５

【０１５８】となる。従って、通常の算術平均の誤差量
Ｅ_MEは、２次のラグランジェの補間公式による誤差量Ｅ
_LAと比較して、約１２.５倍も誤差が大きくなってしま
うことが判る。

【０１５９】そして、使用するコンピューターの有効桁
を１０ｂｉｔとすると、１０進数に対応させると、１０
進数ｎ桁とすると、

【０１６０】２¹⁰＝１０ⁿ

【０１６１】であるから、

【０１６２】ｎ＝１０＊ＬＯＧ２＝３.０１

【０１６３】となり、１０進数で１桁精度が異なると
は、２進数で３〜４ビット精度が異なることを意味す
る。

【０１６４】以上の考察から、２次のラグランジェの補
間公式は、通常の算術平均より極めて優れた補間公式で
あると言える。

【０１６５】なお、ラグランジェの補間公式は、多変数
関数（ｎ次の多項式）であるから、計算過程が複雑化
し、距離測定装置に採用する場合には、演算処理手段に
対して過大負担を掛ける場合がある。従って、演算時間
を短縮させるためには、多項式の次数を大きくしないこ
とが望ましい。

【０１６６】上述の様な有効桁精度を要求する場合に
は、２次から３次程度のラグランジェの補間公式を使用
すればよい。

【０１６７】なお補間公式は、ラグランジェの補間公式
に限る事なく、アイトケンの補間公式や、ネブィルの補
間公式等を採用してもよい。

【０１６８】アイトケンの補間公式やネブィルの補間公
式は、次数を必要精度に応じて可変する際、項数を増大
させるだけでよく、他の部分を大きく書換なくとも済む
という効果がある。

【０１６９】次に、光波距離計において、補間を行うデ
ータに関しては、

【０１７０】 ｆ（ｘ）＝ＳＩＮ（ωｔ＋φ） ・・・・・・第１０式

【０１７１】の関係があり、光波距離計ではφを求める
様になっている。

【０１７２】例えば、対称点が存在する場合には、対称
点を補う方法も考えられる。具体的に説明すると、

【０１７３】 ｆ（ｘ）＝ＳＩＮ（２＊π＊ｘ／１００＋φ） ・・・・・・第１１式

【０１７４】と言う測定関数において、ｘ＝２５におけ
る測定点が不明であるとすれば、ｘ＝５０が半周期に相
当するから、２５＋５０であるｆ（７５）を第１１式に
代入して求め、得られた値の絶対値を取ることができ
る。

【０１７５】更に、ｘが折り返し点を含む４分の１周期
分の測点がある場合には、対称な点に着目することによ
り、置き換え可能な点が最大３箇所存在する。

【０１７６】例えば、図６のａ点に関しては、ｂ、ｃ、
ｄの三つの対称点が存在する。但し、ここで対称とは、
軸対称、線対称の双方を含むものとする。また、符号に
関しては、合理的な符号とする必要がある。

【０１７７】更に、測定データから未知数を補間公式等
により求める場合には、最小測定データ数は、サンプリ
ングの定理に従う。従って最小測点数は２ポイントとな
る。しかしながら現実の測定環境では、測点数が少ない
場合は到達限界距離付近であると考えられ、最小測点数
である２ポイントでは、一意的に曲線群を決定すること
は極めて困難である。

【０１７８】そして、データの連続不存在数に関して
も、測定精度と使用する補間公式から決定される。

【０１７９】また現実の計算データでは、データ群の各
々のポイントにおいて、Ｓ個のデータを使用して、Ｓ個
のデータの算術平均を演算し、この算術平均値を各ポイ
ントのデータとすることもできるが、それぞれの各ポイ
ントのデータ数（セット数）が異なるので、データの重
みに差ができる。

【０１８０】そこで、先の基本波に当て込みを行う際
に、データ数の多い順に優先順位を決定し、特定の場所
のデータに関しては、実際の測定データを用いることな
く、補間公式から得られたデータを使用することによ
り、計算精度を向上させることができる。

【０１８１】そして、補間公式自体は定められた計算精
度を有しているが、実際に適用されるデータは機械内の
誤差を含む測定誤差を有しており、これらの誤差を含む
データを使用して補間計算を実行した場合には、誤差が
増大する可能性がある。

【０１８２】そこで、前述した対称点補間と補間公式を
併用して補間演算を行うことにより、測定誤差の影響を
減縮させることができる。これは測定誤差が、対称点補
間により対称位置に配置されることから、全体として誤
差分を相殺することができるからである。

【０１８３】また、測点に対する関数型が明かであれ
ば、未知関数の補間方法として、予測子ー修正子法（Ｐ
ｒｅｄｉｃｔｏｒーＣｏｒｒｅｃｔｏｒ Ｍｅｔｈｏ
ｄ）、即ち、ＰＣ法を採用することができる。

【０１８４】これは、ｙ_n+1＝ｙ_n＋ｈ／２（ｙ_n+1’＋
ｙ_n’）を用い、ｙ_n+1を求め、最初の推定値を修正する
ものである。このため、フィードバック機能が働き、誤
差の累積を防止することができる。

【０１８５】なお、予測子ー修正子法（ＰＣ法）に限ら
ず、ミルン（Ｍｉｌｎｅ)の方法等、常微分方程式の数
値解法は、未知の関数ｆ（ｘ）を（具体的には、関数
式）求めるものであるから、未知関数の補間方法として
適用することができる。

【０１８６】「実施例」

【０１８７】図１に示す様に本実施例の電気的構成は、
図８に示すパルス方式の光波距離計と略同一な電気的構
成を有しており、水晶発信器１００と第１の分周器１１
０とシンセサイザー１２０と第２の分周器１３０とレー
ザダイオード１とレーザダイオードドライバー１５０と
ＡＰＤ７１とアンプ１６０と波形整形回路１７０とカウ
ンタ１８０とピークホールド回路１９０とレベル判定回
路２００と、バンドパスフィルタ２１０とサンプルホー
ルド（Ｓ／Ｈ）２２０と位相測定装置１００００とから
構成されている。また位相測定装置１００００は、ＡＤ
コンバータ３００とメモリ４００とＣＰＵ５００とから
構成されている。

【０１８８】本実施例のメモリ４００とＣＰＵ５００と
からなる演算処理手段５０００が、従来技術と異なって
おり、この改良された演算処理手段５０００を説明する
ことにする。

【０１８９】演算処理手段５０００は図２に示す様に、
演算精度を向上させるための数値演算を行うための第１
の演算処理手段５１００と、位相差から距離を演算する
ための演算精度を向上させるための第２の演算処理手段
５２００とから構成されている。

【０１９０】第１の演算処理手段５１００は、データ選
別演算部５１１０と、データ補間演算部５１２０とから
構成されている。

【０１９１】第２の演算処理手段５２００は、従来技術
で説明した位相差から距離を算出する演算を行ってい
る。

【０１９２】データ選別演算部５１１０は、測定データ
における母集団の平均及び分散（平方偏差）等を求め、
データの選別を行うためのものである。

【０１９３】データ補間演算部５１２０は、損失された
サンプリングデータを波形の形状部分に応じた補間公式
を採用することにより、データの補間を行うものであ
る。

【０１９４】次に、第１の演算処理手段５１００の動作
を図３に基づいて詳細に説明する。図３はデータ選別を
行うためのもので、第１の演算処理手段５１００の内、
データ選別演算部５１１０が実行する。

【０１９５】まず、第１ステップ（以下、Ｓ１と略す
る）で、検定幅等を決定する。即ち、検定幅や、データ
の選別を実行する最低のデータ数等を設定する。

【０１９６】次にＳ２では、測定データが検定幅に入っ
ているか、最低データ数を満たしているか否かを判断す
る。条件を満たしている場合にはＳ３に進み、満たして
いない場合には、選別を実行せず、Ｓ７に進んで、デー
タ補間演算部５１２０によるデータの補間を行う。

【０１９７】Ｓ３では、「第１の原理」で説明した第２
式、第３式に基づいて、標準偏差Ｓ（Ｘ）、分散Ｖ
（Ｘ）を算出する。

【０１９８】そしてＳ４では、標準偏差Ｓ（Ｘ）が定め
られた範囲内にあるか否かを判断し、標準偏差Ｓ（Ｘ）
が定められた範囲内にある場合にはＳ５に進み、標準偏
差Ｓ（Ｘ）が定められた範囲内にない場合には、選別を
実行せず、データ補間演算部５１２０によるデータの補
間を行う。

【０１９９】Ｓ５では、有効とする幅を１シグマ（標準
偏差）とし、１シグマ（標準偏差）内のデータを選択
し、他のデータを棄却する。Ｓ６では、Ｓ５で選択され
たデータを使用して、第２の演算処理手段５２００が距
離を演算する様になっている。

【０２００】なおＳ７で、データ補間演算部５１２０に
よるデータの補間を行った後、Ｓ６に進んで、第２の演
算処理手段５２００が距離を演算する様になっている。

【０２０１】なお図３の実施例では、標準偏差Ｓ（Ｘ）
を使用しているが、標準偏差Ｓ（Ｘ）に代えて、「第２
の原理」の第４式として説明した平均偏差Ｍｄを用いる
こともできる。

【０２０２】次に、図３のＳ７で示されたデータの補間
について図４に基づいて説明する。図４は、損失された
サンプリングデータを波形の形状部分に応じた補間公式
を採用することにより、データの補間を行うものであ
り、第１の演算処理手段５２００の内、データ補間演算
部５１２０が実行する。

【０２０３】まずＳ１では、「第３の原理」の第５式で
説明した相加平均操作により、失われたデータの補間を
行う。

【０２０４】即ち、サンプルホールド信号によって得ら
れた一連の測定データは、ＡＤコンバータ３００により
デジタルデータに変換され、データ補間演算部５１２０
のメモリ４００とＣＰＵ５００とにより、相加平均演算
が実行される。

【０２０５】次にＳ２では、前述した対称点を利用した
補間も実行する。そしてＳ３に進んで、補間操作を終了
する。

【０２０６】なお本実施例では、棄却されたデータの補
間に相加平均操作を使用しているが、相加平均操作に代
えて、「第４の原理」で説明したラグランジェの補間公
式を採用することもできる。

【０２０７】更に、予測子ー修正子法（ＰＣ法）や、ミ
ルン（Ｍｉｌｎｅ)の方法等、常微分方程式の数値解法
を、未知関数の補間方法として適用することもできる。

【０２０８】

【発明の効果】以上の様に構成された本発明は、パルス
的に発光する光源部と、この光源部からの光を測定対象
物に対して送出するための光学手段と、この測定対象物
からの反射光を受光し、電気信号の受信パルスに変換す
るための受光手段と、この受光手段で変換された被測定
周波数信号に対して、この受信信号と同期が異なり、ｎ
回に一度同期するタイミング信号を発生させるためのタ
イミング信号発生手段と、このタイミング信号により前
記被測定周波数信号をＡＤ変換してデジタル信号データ
を得るためのＡＤ変換手段と、このデジタル信号データ
を記憶するための記憶手段と、この記憶手段に記憶され
た前記デジタル信号データを統計的処理し、選別を行う
ための第１の演算処理手段と、前記記憶手段に記憶され
たデジタル信号データをフーリエ変換して位相差を検出
し、距離を測定するための第２の演算処理手段とから構
成されているので、粗測定のカウント値より確からしい
測定点を求めて、その測定点を用いて精度の高い精測定
を行うことができるという卓越した効果がある。

【０２０９】更に本発明は、記憶手段に記憶された前記
デジタル信号データの内、損失したデータを補間するた
めの演算を行うための第１の演算処理手段と、前記記憶
手段に記憶されたデジタル信号データをフーリエ変換し
て位相差を検出し、距離を測定するための第２の演算処
理手段とから構成されているので、失われたデータを誤
差の累積を防止しつつ、補間することができ、精度の高
い距離測定を行うことができるという卓越した効果があ
る。

【０２１０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の電気的構成を示す図である。

【図２】本実施例の演算処理手段５０００の構成を示す
図である。

【図３】本実施例のデータ選別演算部５１１０の動作を
説明する図である。

【図４】本実施例のデータ補間演算部５１２０の動作を
説明する図である。

【図５】データ補間を説明する図である。

【図６】対称点補間を説明する図である。

【図７】従来技術の光学的構成を説明する図である。

【図８】従来技術の電気的構成を説明する図である。

【図９】従来技術を説明する図である。

【図１０】従来技術を説明する図である。

【符号の説明】

１ レーザダイオード ２ コンデンサレンズ ３ コンデンサレンズ ４１ 分割プリズム ４２ 分割プリズム ５ 光路切り替えチョッパ ７１ ＡＰＤ ８ 遅延用光ファイバー ９ プリズム １０ 対物レンズ １１ コーナーキューブ １６０ アンプ １７０ 波形整形回路 １８０ カウンタ １９０ ピークホールド回路 ２００ レベル判定回路 ２２０ サンプルホールド回路 ３００ ＡＤコンバータ ４００ メモリ ５００ ＣＰＵ ５０００ 演算処理手段 ５１００ 第１の演算処理手段 ５１１０ データ選別演算部 ５１２０ データ補間演算部 ５２００ 第２の演算処理手段 １００００ 位相測定装置

【数１】

【数２】

【数３】

【数４】

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 武重 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社ト プコン内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス的に発光する光源部と、この光源
   部からの光を測定対象物に対して送出するための光学手
   段と、この測定対象物からの反射光を受光し、電気信号
   の受信パルスに変換するための受光手段と、この受光手
   段で変換された被測定周波数信号に対して、この受信信
   号と同期が異なり、ｎ回に一度同期するタイミング信号
   を発生させるためのタイミング信号発生手段と、このタ
   イミング信号により前記被測定周波数信号をＡＤ変換し
   てデジタル信号データを得るためのＡＤ変換手段と、こ
   のデジタル信号データを記憶するための記憶手段と、こ
   の記憶手段に記憶された前記デジタル信号データを統計
   的処理し、選別を行うための第１の演算処理手段と、前
   記記憶手段に記憶されたデジタル信号データをフーリエ
   変換して位相差を検出し、距離を測定するための第２の
   演算処理手段とからなる距離測定装置。
2. 【請求項２】 第１の演算処理手段には、データ選別演
   算部を含んでおり、データ選別演算部が、デジタル信号
   データの標準偏差を演算し、この標準偏差に基づいて前
   記デジタル信号データの選別を行う請求項１記載の距離
   測定装置。
3. 【請求項３】 第１の演算処理手段には、データ選別演
   算部を含んでおり、データ選別演算部が、デジタル信号
   データの標準偏差を演算し、この平均偏差に基づいて前
   記デジタル信号データの選別を行う請求項１記載の距離
   測定装置。
4. 【請求項４】 パルス的に発光する光源部と、この光源
   部からの光を測定対象物に対して送出するための光学手
   段と、この測定対象物からの反射光を受光し、電気信号
   の受信パルスに変換するための受光手段と、この受光手
   段で変換された被測定周波数信号に対して、この受信信
   号と同期が異なり、ｎ回に一度同期するタイミング信号
   を発生させるためのタイミング信号発生手段と、このタ
   イミング信号により前記被測定周波数信号をＡＤ変換し
   てデジタル信号データを得るためのＡＤ変換手段と、こ
   のデジタル信号データを記憶するための記憶手段と、こ
   の記憶手段に記憶された前記デジタル信号データの内、
   損失したデータを補間するための演算を行うための第１
   の演算処理手段と、前記記憶手段に記憶されたデジタル
   信号データをフーリエ変換して位相差を検出し、距離を
   測定するための第２の演算処理手段とからなる距離測定
   装置。 【請求項４】 第１の演算処理手段には、データ補間演
   算部を含んでおり、データ補間演算部が、相加平均公式
   による演算を行うことにより、失われたデータを補間す
   る請求項３記載の距離測定装置。
5. 【請求項５】 第１の演算処理手段には、データ補間演
   算部を含んでおり、データ補間演算部が、ラグランジュ
   の補間公式による演算を行うことにより、失われたデー
   タを補間する請求項３記載の距離測定装置。
6. 【請求項６】 パルス的に発光する光源部と、この光源
   部からの光を測定対象物に対して送出するための光学手
   段と、この測定対象物からの反射光を受光し、電気信号
   の受信パルスに変換するための受光手段と、この受光手
   段で変換された被測定周波数信号に対して、この受信信
   号と同期が異なり、ｎ回に一度同期するタイミング信号
   を発生させるためのタイミング信号発生手段と、このタ
   イミング信号により前記被測定周波数信号をＡＤ変換し
   てデジタル信号データを得るためのＡＤ変換手段と、こ
   のデジタル信号データを記憶するための記憶手段と、こ
   の記憶手段に記憶された前記デジタル信号データを統計
   的処理し、選別を行うと共に、前記デジタル信号データ
   の内、損失したデータを補間するための演算を行うため
   の第１の演算処理手段と、前記記憶手段に記憶されたデ
   ジタル信号データをフーリエ変換して位相差を検出し、
   距離を測定するための第２の演算処理手段とからなる距
   離測定装置。
7. 【請求項７】 第１の演算処理手段は、データ選別演算
   部とデータ補間演算部とから構成されており、データ選
   別演算部は、デジタル信号データの標準偏差又は平均偏
   差を演算することにより選別を行う様になっており、デ
   ータ補間演算部は、相加平均公式又はラグランジュの補
   間公式により、失われたデータを補間する請求項６記載
   の距離測定装置。
8. 【請求項８】 第１の演算処理手段と第２の演算処理手
   段とが一体に構成されている請求項１〜７記載の距離測
   定装置。