JPH02145973A - 光相関式速度計 - 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〕 本発明は光相関式速度計に係わり、特に横長の測定スポ
ット形状が得られるようにすると共に、センサ間距離を
短縮した光相関式速度計に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に流速、車速等の速度検出に光相関式速度計が使用
されている。

第６図により従来使用されている光相関式速度計の原理
について説明する。

例えば、第６図に示すように矢印で示す移動方向に対し
て間隔ｌで先代のセンサ１とセンサ３とが車体５に設け
られているとし、路面である測定面７からの反射光を検
出して得られる各出力波形を周期Δｔでサンプリングし
、そのときのサンプリング値系列をそれぞれｘｐ　ｓ　
ｙｐ　　（ｐ＝ｏ、　　ｉ。

２、゛・・・Ｎ−１）とすると、両波形の相互相関関数
ｒ□（ｋ）は、 と表される。このｒＭｙ（ｋ）の最大値をｒｘｙ（１と
すると、両波形のずれ時間は、Δｔ−に、となる。これ
により移動速度Ｖは、 Ｖ＝１！／ｌｈ　ｔ　−ｋ　ｌＩ として求められる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、光相関式速度計において使用されているセン
サの視野の形状は、はとんどのものが円形で、それ以外
は特に規定されていないが、同じ速度の場合、進行方向
に対する視野幅が狭いほど高い周波数成分の信号が得ら
れることが知られている。また正確な速度測定のために
は、最低でも信号の数周期分をサンプリングする必要が
あり、サンプリング時間は信号周波数が高いほど短縮す
ることができる。このような特性により、サンプリング
時間を短縮するためには、センサ視野を小さくすればよ
いことは分かるが、視野が円形の場合には、２つの各セ
ンサの視野が違う領域を通過する確率が大きくなり、こ
れにより相関性の低下を招き、測定精度が低下するとい
う問題があった。

また視野面積を小さくすることにより、検出器と被測定
物との間に存在する、例えば雪けむりや水滴等の動きに
よる外乱に対してその影響を受は易くなるという問題が
あった。この点については、特に雪路や湿潤路で効果を
発揮するＡ、ＢＳ（Ａｎｔｉ　５ｋｉｄ　Ｂｒａｋｉｎ
ｇ　　Ｓｙｓｔｅｍ　）等においては致命的な欠陥とな
る。

本発明は上記課題を解決するためのもので、前後のセン
サの横ずれ、外乱の影響を少なくできると共に、同じ速
度においても高い周波数成分の信号が得られ、またセン
サ間距離を短縮すると共に、測定距離が変動しても測定
面上の検出視野を与えるスポット、形状、スポット間距
離が変化しないようにした先光相開式速度計を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明は、移動方向に配置された２つのセン
サの検出出力の相関函数を計算し、相関函数値が最大に
なるずれ時間を求めることにより速度を算出する光相関
式速度計において、進行方向の幅が狭く、進行方向と直
角な方向に長い受光面を持つセンサを用い、該センサに
より検出視野を規定すること、さらに進行方向の幅が狭
く、進行方向と直角な方向に長い孔を有する絞りをレン
ズの前側に設け、該絞りとセンサとにより検出視野を規
定すること、また進行方向の幅が狭く、進行方向と直角
な方向に長い光透過領域を残してカットした２つのレン
ズと前記センサとにより検出視野を規定することを特徴
とし、カットしたレンズを用いる場合、２つのセンサを
同一基板またはチップ上に形成する共に、２つのレンズ
を一体成形し、センサとレンズ間に遮光板を設けたこと
を特徴とする。

〔作用及び発明の効果〕

本発明は、横長形状のセンサを使用することにより路面
上のスポット形状を、進行方向に狭く、進行方向と直角
な方向に長い横長とすることにより、前後のセンサに横
ずれが生じてもそれによる両センサ出力波形の相関性の
低下を防止することができ、またスポットの面積を大き
くして外乱を受は難くすると共に、高周波数成分を含ん
だ信号を得て測定精度を向上させ、サンプリング時間を
大幅に短縮することができる。

さらに、レンズの前側に横長形状の孔を有する絞りを配
置するか、或いは横長形状の光透過領域を残してカット
したレンズを使用することにより、測定距離が変動して
もスポット形状を横長に維持することができる。

また、横長形状の光透過領域を残してカットしたレンズ
を使用し、２つのレンズを一体成形すると共に、２つの
センサを同−基板或いは同一チップ上に形成することに
より、両センサ間隔と両しンズの主点間隔を高い精度で
一致させることができるため、両センサの光軸は高い平
行度が得られ、これにより両センサ間隔を短くした場合
でも、測定距離の変動に伴う測定面上の両スポット間隔
の変動を最小限にすることができ、高精度測定が可能と
なる。この構成で、センサ間隔を短縮することにより前
後センサ出力波形の相関性を更に高め、また短いサンプ
リング間隔で低速域まで高精度な測定が可能となり、さ
らに装置を小型化することができる。

〔実施例〕

以下、実施例を図面を参照して説明する。

第１図は横長形状のセンサを用いた本発明の一実施例を
示す図である。図中、１１はセンサ、１２は受光面、１
３はレンズ、１４は測定面上スポットである。

センサ１１の受光面１２は図示するように、進行方向に
幅が狭く、進行方向と直角方向に細長い横長形状をして
いる。このようなセンサ１１をレンズ１３による測定面
の結像位置に配置しておけば、検出視野を与える測定面
スポット１４は横長形状となり、高周波成分を含む信号
が得られるのでサンプリング時間を短縮して検出精度を
向上させることができ、また前後のセンサの横ずれによ
っても両センサの測定面上スポットの重ならない部分の
比率は小さく、その結果相関性を増し、さらに測定面ス
ポットの面積を大きくすることができるので、雪けむり
や水滴等の動きによる外乱に対してその影響を受けにく
くすることが可能となる。

なお、本実施例では測定距離が変動したときに測定スポ
ットボケてその形状が変化するという問題があるが、こ
の点を改良した実施例を第２図により説明する。

第２図は第１図のセンサを使用すると共に、さらにレン
ズの前側に絞りを配置した本発明の他の実施例を示す図
である。なお、図中１５は絞りである。

本実施例においてはレンズ１３の前側に絞り１５を配置
し、絞りによりレンズへの光の入射領域を横長形状とす
ることにより、センサ１１による測定面上スポットは横
長形状となる。

ところで、絞りを配置しない場合の光学系（第３図（ａ
））と、絞りを配置した場合の光学系（第３図（ｂ））
の作用効果の相違について説明する。

レンズ１３から測定面スポット１４までの距離をＬとし
た時の結像位置に第１図に示したセンサが置かれている
とすると、第３図（ａ）では測定距離が変動すると、結
像位置の変化により測定面スポット１４がボケで検出さ
れるのに対し、第３図（ｂ）では絞り１５が配置されて
いるため焦点深度が深くなり、測定距離がＬ以下で変動
してもスポットがボケず、スポット形状を絞り１５で規
定される横長形状に保つことができる。ただし、第３図
（ｂ）の場合でも測定距離がＬより大きくなった場合に
はボケるので、測定面スポットの位置を測定距離りの中
間位置程度に設定しておけば、車体が上下動して測定距
離が多少増減してもスポットのボケは生じない。

ところで、第３図（ｂ）の場合には、絞り１５により光
の透過域が限定されるが、光が透過しないレンズ領域を
カットすれば校り１５を省略しても絞りを配置したのと
同じになる。この例について第４図、第５図により説明
する。

第４図は限定した光透過領域のみを残してカットしたレ
ンズを示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）（ｃ
）は側面図、第５図は第４図のようなレンズを用いた本
発明の他の実施例を示す図であり、図中、１７はレンズ
、２１はセンサ基板、２２はセンサ受光面、２３はレン
ズ、２４はレンズ主点、２５．２６は遮光板、２７は測
定面スポット間隔である。

第５図（ａ）においては、第４図に示すようにレンズ透
過領域が進行方向に対して横長になるようにカットし、
遮光板２５を挟んでレンズを固定し、このレンズ間隔と
等しいセンサ間隔で２つのセンサを配置するべく同一プ
リント基板上、或いは同一チップ上にＩＣ技術を用いて
両センサを形成している。なお、遮光板２５は両レンズ
が接近したことに伴って、１つのセンサに他方のレンズ
からの光が混入するのを防止するために設けている。

第５図（ａ）の例では光透過部分を限定するようにレン
ズをカットすることにより、絞りを使用した第２図の実
施例と同等な効果が得られる。さらに、本実施例ではレ
ンズ幅を狭くしてそれらを接近させて形成することがで
き、その結果センサ間隔も狭くすることができる。この
ようにセンサ間隔を狭くすればするほど、前後センサ波
形の相関性が大きくなり、同時にサンプリング時間を短
縮して低速域まで高精度に測定することが可能となる。

さらに、レンズの焦点距離を短くすれば、装置の小型化
が図れると共に、結像が小さくなるために同じ光量を得
るための受光面が小さくて済み、相対的にＳ／Ｎ比を向
上させることができる。

ところで、レンズ間距離を極めて短く、例えば３ｍｍ程
度にまで短縮した場合、レンズ間距離とセ。

ンサ間距離を一致させることは掻めて困難となる。

しかし両者が一致していないと、第５図（ａ）において
、両レンズの光軸２８と光軸２９とが平行でなくなり、
その結果、第５図（ａ）の測定距離１と測定距離２とで
は測定面スポット間隔２７が変化してしまうことになる
。この誤差はレンズとセンサとの間の距離が大きければ
それほど問題とはならないが、小型化のために焦点距離
を短くした場合にその影響が大きくなる。第５図（ａ）
の実施例では両レンズが別体に形成されているため、光
軸の平行度を高精度化するのは難しい。

第５図（ｂ）は、２つのレンズを金型で一体成形して間
隔の精度を充分に上げ、さらに光軸の平行度を高精度化
したものである。

第５図（ｂ）においては、両レンズを一体成形している
ので、他方のレンズからの混入光を防ぐためにセンサ基
板とレンズの間に所定の厚さｔを持つ遮光板２６を配置
している。本実施例では両レンズを一体成形すると共に
、センサを同一プリント基板上または同一チップ上にＩ
Ｃ技術を用いて形成し、距離精度をμｍオーダとするこ
とができ、極めて高精度な光軸の平行度を達成すること
ができる。

以上のように本発明によれば、前後のセンサに横ずれが
生じてもそれによる相関性の低下を防止することができ
、またスポットの面積を大きくして外乱を受は難くする
と共に、高周波数成分を含む信号を得て測定精度を向上
させ、サンプリング時間を短縮することができ、また、
測定距離が変動してもスポット形状を横長に維持するこ
とができる。さらに、横長形状の光透過領域からなるよ
うにレンズをカットし、２つのレンズを接近して固定、
或いは一体成形すると共に、２つのセンサを同−基板或
いは同一チップ上に形成することにより、両センサ間隔
と両レンズの主点間隔を一致させ、センサ間隔を短縮し
て前後センサ出力波形の相関性を更に高め、また短いサ
ンプリング間隔で低速域まで高精度な測定が可能となり
、さらに装置を小型化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は横長形状のセンサを用いた本発明の一実施例を
示す図、第２図はレンズの前側に絞りを配置した本発明
の他の実施例を示す図で、第３図（ａ）は絞りを配置し
ない場合の光学系を示す図、第３図（ｂ）は絞りを配置
した場合の光学系を示す図、第４図は限定した光透過領
域を残してカットしたレンズを示す図、第５図は第４図
のようなレンズを用いた本発明の他の実施例を示す図、
第６図は光相関式速度計の原理を説明するための図であ
る。 １１・・・センサ、１２・・・受光面、１３・・・レン
ズ、１４・・・測定面上スポット　１５・・・絞り、１
７・・・レンズ、２１・・・センサ基板、２２・・・セ
ンサ受光面、２３・・・レンズ、２４・・・レンズ主点
、２５．２６・・・遮光板。 出　願　人　アイシン・エイ・ダブリュ株式会社代理人
弁理士　蛭　川　昌　信（外５名）第３ 図 １４ン嬰′１ンｊ（！１１λホ“−・ト（ｂ） （Ｃ） 第５ 図 （ａ） （ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動方向に配置された２つのセンサの検出出力の
   相関函数を計算し、相関函数値が最大になるずれ時間を
   求めることにより速度を算出する光相関式速度計におい
   て、進行方向の幅が狭く、進行方向と直角な方向に長い
   受光面を持ち、レンズを透過してくる光を検出するセン
   サを設け、該センサにより検出視野を規定することを特
   徴とする光相関式速度計。
2. （２）請求項１記載の光相関式速度計において、進行方
   向の幅が狭く、進行方向と直角な方向に長い孔を有する
   絞りをレンズの前側に設け、該絞りとセンサとにより検
   出視野を規定することを特徴とする光相関式速度計。
3. （３）請求項１記載の光相関式速度計において、進行方
   向の幅が狭く、進行方向と直角な方向に長い光透過領域
   を残してカットした２つのレンズを設け、該レンズとセ
   ンサとにより検出視野を規定することを特徴とする請求
   項１記載の光相関式速度計。
4. （４）請求項３記載の光相関式速度計において、２つの
   センサを同一基板上に形成する共に、２つのレンズを一
   体成形し、センサとレンズ間に遮光板を設けた光相関式
   速度計。