JPH01260366A - 空間フイルタ式速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被測定物との相対速度を空間フィルタ方式に
より、非接触で光学的に検出するようにした速度検出装
置に係り、特に外来光の影響を受けずに高精度の速度測
定を行なう空間フィルタ式速度検出装置に関する。

［従来の技術］ 車両の速度検出手段としては、車輪の回転速度を検出し
て行なう方式のものが主に用いられていたが、アンチス
キッド制御などを考慮した場合、車輪の回転によらずに
速度を検出することが必要となり、たとえば、センサ技
術；ｖｏｌ　６．　Ｎｏ　７（１９８６）　ｐ　ｐ　６
２〜６７に記載されている空間フィルタ式速度検出装置
が注目されるようになっている。

第３図はこの従来の空間フィルタ式速度検出装置の構成
を示し、走行路面などの被測定物７の表面を、光ｇ８か
らの光で照射し被測定物７の光学像が、レンズ１によっ
て空間フィルタ検出器４上に集束されるようになってい
る。

そして、この空間フィルタ検出器４の検出信号が、プリ
アンプ５で増幅され信号処理回路６で信号処理されるこ
とにより、被測定物７との相対速度が検出されるように
なっている。

前述の空間フィルタ検出器４は、第４図に示すような構
成となっていて、シリコン太陽電池の表面に受光部１０
が短冊状パターンとして形成され。

これらの受光部１０はＳｉ基盤９の表面に、２組のくし
歯状パターンが互いに噛み合ったいわゆるインターディ
ジタル形状となっている。

このように、Ｓｉ基盤９に設けられる共通リード線１４
とそれぞれ隣接して配される受光部１゜に接続されるリ
ード線１２．１３間に、独立にフォトダイオードがそれ
ぞれ形成されている。従って、光電変換信号はリード線
１２．１３と共通リード線１４との間にそれぞれ得られ
るようになっている。

このような構成の空間フィルタ式速度検出装置に対して
、被測定物７が移動すると、それにつれて空間フィルタ
検出器４上の像も移動する。そして、被測定物７の表面
の光学的明暗分布によって、リード線１２．１３の検出
信号に時間的変化が現われ、被測定物７の光学像の移動
に対応した周波数で変動する信号が得られる。

光学系による被測定物の光学像の投影倍率をＭ。

受光部の配列ピッチをＰとすると、ここで得られる信号
の周波数ｆは次式で与えられる。

ｆ＝ＭＶ／Ｐ　　　　　　　　　　・・・・・・（１）
そして従来は、光源８としてハロゲンランプのように可
視光領域で広い発光スペクトルを有するものが使用され
、この可視光領域に高い受光感度を有する空間フィルタ
検出器４で信号の検出が行なわれていた。

［発明が解決しようとする課題］ この種の速度検出装置は、多くの場合被測定物を照射す
る光源の光重外の外来光が存在する状態で使用される。

このため、外来光が速度検出装置での速度検出に次のよ
うな悪影響を及ぼす。

第１に、外来光の強度の時間的或は場所的変動が大きく
、この外来光の強度変動によって空間フィルタ検出器の
検出電流が大幅に変動してしまう。

例えば、速度検出装置を昼間太陽光の下で使用した場合
と夜間使用した場合とでは、被測定物を照射する光の強
度は２桁近く異なる。また、速度検出装置を日向で使用
する場合と、日陰で使用する場合でも被測定物を照射す
る光の強度には大きな差がある。

このように、被測定物を照射する光の強度が大幅に変動
すると、空間フィルタ検出器に接続されるプリアンプ及
び信号処理回路が、空間フィルタ検出器の検出電流の大
きな変動に追従出来なくなり動作不能におちいることが
ある。

第２に、被測定物の測定視野以外の場所での外来光の反
射光が、迷光として空間フィルタ検出器に入射し、速度
検出装置の検出値が変化することがある。第５図は、こ
の場合の外来光による反射光の空間フィルタ検出器４へ
の入射を示す図で。

同図に示すように外来光１５は、被測定物７の測定視野
以外の場所で反射し、さらに速度検出装置の内壁で反射
して迷光として空間フィルタ検出器４に入射している。

このような迷光が、空間フィルタ検出器４上に作る光学
的明暗のむらは、多くの低空間周波数成分を含むので、
特に低速時における速度測定に悪影響を及ぼす。

第３に、外来光により形成される影が被測定物の測定視
野を通過して、速度検出装置の検出値が変化することが
ある。例えば、速度検出装置を搭載した車両が、太陽光
などの強い外来光で照射されると、車両の一部などの影
が被測定物の測定視野内に形成され、この影が車両の移
動によって測定視野内を通過し、速度検出装置がこの影
の速度を検出してしまうことがある。同様のことは、近
くを通過する他の物体の外来光による影が、速度検出装
置の被測定物の測定視野を通過する場合にも生じること
がある。

このような、外来光による形成される影の影響は、特に
低速度の検出時に大きく現われる。

第４に、被測定物の測定視野内に存在する透明で滑らか
な表面を有し空気より屈折率が大きい異物質に対して、
外来光がこの物質の表面で反射して生じる迷光により検
出のＳＮ比が低下することがある。

第６図は外来光１５が異物質１１の表面で反射し、空間
フィルタ検出器４に迷光として入射する状態を示すもの
で、このような異物質１１としては、例えば被測定物７
である路面に存在する水たまりがある。この水たまりが
外来光１５である太陽光で照射されると、水たまりの内
部或は底部で乱反射される光よりも、水たまり表面から
の反射光の強度が大きくなる。

このために、水たまりの底部からの反射光である検出光
に、この表面反射光が混入されて空間フィルタ検出器４
に入射するのでＳＮ比が低下し、場合によっては速度検
出が不可能となることもある。

本発明は、前述したような空間フィルタ式速度検出装置
の現状に基づいてなされたものであり、その目的は外来
光が速度検出に及ぼす悪影響を取り除き、各種の条件下
で常に安定した高精度の速度検出を行なう空間フィルタ
式速度検出装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的は、被測定物を照射する光源として所定波長帯
域の光を照射する光源を使用し、空間フィルタに波長選
択手段を設け、この波長選択手段により空間フィルタ検
出器に、前記光源の波長帯域の光学像のみを集束するよ
うにして達成される。

［作用］ 本発明では、光源から被測定物の測定視野に所定波長帯
域の光（例えば赤外単色光）が照射され、測定視野から
の反射光が結像光学系で、空間フィルタ検出器上に集束
されるが、空間フィルタに設けた波長選択手段によって
、前記光源の波長帯域の光学像のみが空間フィルタ検出
器上に集束される。

このようにして、光源によって所定波長帯域の光が、被
測定物の測定視野に照射され、波長選択手段によって前
記所定波長帯域の被測定物の反射光学像が、空間フィル
タ検出器上に集束されるので、前記所定波長帯域とは異
なる波長帯域の外来光の強度変動の影響のない安定した
速度検出が行なわれる。また、外来光に基づく迷光や外
来光で生じる影の成分の空間フィルタ検出器への入射も
波長選択手段で阻止され、誤検出がなく高精度の検出が
行なわれる。

さらに、光源の照射光の波長と被測定物の測定視野に対
する入射角を選択することにより、被測定物上に存在す
る異物質（例えば路面上の水たまり）表面での反射光を
減少させ、常に高感度での速度検出が行なわれる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例の構成を示す説明図で。

すでに従来の空間フィルタ式速度検出装置の説明に使用
した第２図と、同一部分には同一符号が付されている。

第１図に示すように、筐体１７の開口端側に赤外単色光
の発光ダイオード２が取り付けられており、この発光ダ
イオード２は外来光の放射スペクトル成分の強度が低い
スペクトル特性を有し、その発光強度は５０ｍＷと比較
的高い発光強度に選択されている。筐体１７の開口端を
塞ぐようにして、対物レンズ１が取り付けられ、この対
物レンズ１によって被測定物７の測定視野の光学像が、
空間フィルタ検出器４上に集束するようになっている。

この空間フィルタ検出器４は、可視光帯域及び赤外光帯
域に受光感度を有する例えばシリコン太陽電池を使用し
た空間フィルタ検出器である。前述の発光ダイオード２
の発光波長は、この空間フィルタ検出器４の受光感度の
大きな波長に選定されている。

筐体１７内において、この空間フィルタ検出器４と対物
レンズ１間に干渉フィルタ３が配設されている。第２図
は実施例の動作特性を示す波長と放射スペクトル強度及
び透過率間の特性図であり、同図に示すように、前記干
渉フィルタ３の透過率が最大の波長は、発光ダイオード
２の放射スペクトル強度が最大の中心波長近傍に設定さ
れている。

そして、干渉フィルタ３の通過域の半値幅は、発光ダイ
オード２の放射スペクトルの半値幅よりやや広い値とな
るように設定されている。

実施例のその他の部分の構成は、すでに第３図を用いて
説明した従来の空間フィルタ式速度検出装置と同一であ
る。

このような構成の実施例において１発光ダイオード２が
光源を、対物レンズ１が結像光学系を、干渉フィルタ３
が波長選択手段を、それぞれ構成している。

次に実施例の動作を説明する。

実施例においては、発光ダイオード２から中心波長がほ
ぼ０．９μｍの赤外単色光が、路面などの被測定物７の
測定視野に照射される。この測定視野に対応する赤外単
色光の反射光学像は、対物レンズ１によって干渉フィル
タ３を介して空間フィルタ検出器４上に集束される。

対物レンズ１と空間フィルタ検出器４間に配されている
干渉フィルタ３は、第２図に示すように発光ダイオード
２の放射スペクトルの中心波長を中心に、この放射スペ
クトルの半値幅よりもやや広い通過域を有するので１発
光ダイオード２の赤外単色光以外の波長の光が直接或は
被測定物７表面で反射して、空間フィルタ検出器４に達
することは殆どなくなる。

また、被測定物７が路面の場合に路面上に存在する水た
まりの表面で、発光ダイオード２からの放射光が反射し
たいように、発光ダイオード２からの放射光の路面への
入射角を設定することが簡単に行なえるので、水たまり
が存在してもＳＮ比が低下せず高感度の速度検出が行な
われる。

さらに、対物レンズ１と被測定物７との間に霧やちりな
どの粒子が浮遊していても、可視光よりも波長の長い赤
外単色光を使用しているために、透過率が大きく被測定
物７の発光ダイオード２からの光による照射は、極めて
効率よく行なわれる。

同様にして、対物レンズ１などに微小粒子が付着してい
ても、赤外単色光はこれらの粒子によって散乱すること
が少なく、空間フィルタ検出器４に達する光量が減少す
ることがない。

なお、実施例では光源として赤外単色光を発する発光ダ
イオードを用いた場合を説明したが、本発明は実施例に
限定されるものでなく、光源として、外来光のスペクト
ル強度の弱い帯域に発光スペクトルを有する単色光でな
い赤外ランプを使用することも出来る。この場合には、
空間フィルタ検出器として赤外域に受光感度を有するＧ
ｅフォトダイオードを使用し、波長選択手段として赤外
透過フィルタを使用する。

また、光源としてはこの他にも、半導体レーザを使用す
ることも出来る。

さらに、実施例では波長選択手段として干渉フィルタを
対物レンズの後段に配したものを説明したが、本発明は
実施例に限定されるものでなく、干渉フィルタを対物レ
ンズの前面に配することも出来る。このようにすると、
単色光が対物レンズを通過するので、対物レンズの色収
差の問題を解決することが出来て、空間フィルタ検出器
上に集束される光学像の鮮明度が向上し、検出信号のＳ
Ｎ比が向上する。

また、波長選択手段として空間フィルタ検出器自体に、
可視光帯域の受光感度を持たない波長選択特性を有する
ようにしてもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、外来光の強度変動の影響を受けずに、
また外来光に基づく迷光の影響を受けずに、安定に精度
のよい速度検出を行なうことが出来る。また、被測定物
上に存在する異物質表面での反射光によってＳＮ比が低
下することなく、常に高感度の速度検出が行なわれる。

さらに、光源から照射光を長波長側に設定することによ
り、検出装置の開口部の汚れや検出装置と被測定物との
間に存在する霧やちりによる減衰がなく、常に高感度の
速度検出が行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における空間フィル夕の説明
図、第２図は本発明の一実施例の動作を示す波長と放射
スペクトル強度及び透過率間の特性図、第３図は従来装
置の空間フィルタの説明図、第４図は従来装置の空間フ
ィルタ検出器の説明図、第５図及び第６図は従来装置で
の外来光の影響を示す説明図である。 １・・・・・・対物レンズ、２・・・・・・発光ダイオ
ード、３・・・・・・干渉フィルタ、４・・・・・・空
間フィルタ検出器、５・・・・・・プリアンプ、６・・
・・・・信号処理回路、７・・・・・・被謂定物。 第１図 第２図 シ皮　長　（、ｕｍ） 第３図 ／ 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定物を照射する光源と、前記被測定物の光学像
   の移動方向に、所定のピッチで配列された複数個の受光
   エレメントを備えた空間フィルタ検出器と、この空間フ
   ィルタ検出器上に前記光学像を集束する結像光学系とで
   空間フィルタが構成され、前記空間フィルタ検出器の光
   電変換信号に基づいて、前記被測定物との相対速度を検
   出する空間フィルタ式速度検出装置において、前記光源
   として所定波長帯域の光を照射する光源が使用され、前
   記空間フィルタに波長選択手段が設けられ、この波長選
   択手段により前記空間フィルタ検出器に、前記光源の波
   長帯域の光学像のみが集束されるように構成されてなる
   ことを特徴とする空間フィルタ式速度検出装置。 ２、請求項１の記載において、光源が赤外単色光光源で
   あることを特徴とする空間フィルタ式速度検出装置。