JPH0450641A - 視程測定方式 - 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】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は、気象観測装置に関するもので、特に交通ｍ関
の安全運行に重要な資料となる視程の測定方式に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来の器械による視程計測の方式としては、投射された
光の大気中の透過率を測定する方式および大気中浮遊物
からの反射率（後方散乱光強度）を測定する方式が知ら
れている。透過率測定方式は基底距１ＩＩＬを置いて投
光器および受光器を第６図のＰおよびＤＴのごとく一直
線に相対向配置し、投光器からの投射光強度Ｉ０が受光
器に至るまでに工′に減衰した時、両者の比率即ち透過
率Ｔを求め、一般に知られているコシュミーダーの式か
ら視程■を求めるものである。即ち、 ε＝　７　Ｖ／ｌ・ ここで、透過率Ｔ＝　１７１．であり、係数εは観測者
の識別限界値であって、例えば空港の滑走路視距離の計
測には通常０．０５か用いられる。

一方、反射率を測定する方式は投光器および受光器を併
設し第６図ＰおよびＤＲのごとく両者の光軸を共に前方
に向ける事により、投光強度Ｔｏ　　（一定）に対し直
前から遠方に至る空間からの反射光量積算値Ｓを測定し
、Ｓを基に、既知のカーブより視程に換算する方式であ
る。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の透過率測定方式においては実用上いくつかの問題
点があることが知られている。

（１）投光器、受光器の基底距離を、求める視程の範囲
に対応して充分に長く、例えば７５ｍの間隔を取る必要
がある。その測定空間には見通しを妨げるものか無く局
地的気象現象に乱されない条件が必要である。例えば平
坦な草原などに設置する必要かある。

（２）投光器、受光器が副れた場所に設置されるため個
々に温度影響、雑音影響を受けやすい。また光軸合わせ
等の設置時の調整およびその後の保守にも困難が付随す
る。

（３）投光器、受光器の光学系に太陽光が入射し素子を
焼損することを避けるため、光軸の方位選定に投光器、
受光器の両方に対し設定上の制約を受ける。

また、反射率測定方式にも以下のような問題点がある。

（１）前方空間に存在する浮遊粒子の反射量は極めて微
少なため光源強度は強く、受光感度は高くする必要かあ
る。このため光源からの光が前方の人の目を眩惑し例え
ば自動車の運転等の支障となることかあり、逆に他の光
源体が前方に存在することにより受光器に飽和、混信等
の影響を及ぼす例が多い。

（２）投光ビームおよび受光視野をほぼ平行に近い状態
で前方に向けるため、その前方に充分な広さのクリアラ
ンスエリアが必要である。

も１ノこのエリア内に浮遊粒子以外の物体が存在すると
通常これらの物体からの光の反射量は浮遊粒子からの反
射量に比べ格段に多量のため本来の測定が不能となって
しまうことが多い。このような広い空間を確保すること
は道路等の場合、通常は困難である。

（３）空間浮遊粒子からの後方反射を受光するため前方
に広い測定空間を必要とする。このため光軸を水平より
やや上方に向ける必要があり、従って太陽光入射の危険
度も高くその設置上の制約は大きい。

本発明は以上に述べたごとき従来例における実用上の問
題点を一挙に解決する視程測定方式％式％ ［課題を解決するための手段］ 本発明は従来例の光軸配置で使用されていない角度範囲
を用いることにより、問題点を解決せんとするものであ
る。即ち透過率測定方式における直線上の配置（両者の
光軸がなす角度は１８０度）の場合および反射率測定方
式の後側方反射の角度配置（両者の光軸がなす角度が０
度周辺から９０度側方まで）を使用せずに、投光軸と受
光軸のなす角度が９０度以上月つ直接光が入射しない前
側方角度までを利用するものである。

［実　施　例］ 本発明に係る投光器Ｐと受光器ＤＦの配置関係を第６図
に示す。なお第６図は、実際には立体角により表現する
のが好ましいが、図面を簡略化するため本願においては
図面上、上下および前後に対称と為え角度表示を０度〜
９０度〜１８０度を用いて説明を行なう。第１図に本発
明の光軸配置を説明する。投光ビームはピームロ径およ
びビームの広がりにより作り比される計測空間を限定し
、さらに受光視野は受光口径および視野角によりこれを
さらに限定する。即ち測定対象空間は限定された平面上
の四角形ＡＢＣＤの領域の各光軸に対し３６０度積分さ
れた容積となる。

第２図は本発明の詳細な説明する図である。投光器Ｐは
白熱電球、キセノンフラッシュ、ＬＥＤ、レーザダイオ
ード等の光源を有し、ビーム光を投光する構造とし、受
光器りはそれぞれの光源の波長特性、変調特性に適合し
た感度を有する光電変換素子と受光視野を限定するため
の光学系により構成され、それぞれ必要な電気回路を具
備したものである。地上に建てられた支柱Ｓおよびアー
ムＡに固定された投光器Ｐおよび受光器りを共に前下方
に向け、その交差する空間ＳＡの領域内に存在する浮遊
粒子からの前方散乱光を測定せんとするものである。交
差空間内の浮遊粒子の径および個数が大なるほど受光量
は増大する。従って受光量が大なるほど視程が低い関係
を示す事になる。第４図は出力対視程の関係を両対数座
標により示した一例である。本図は粒子が同一の状態に
おいてのカーブであり、先の第１図における光軸の挟角
θを変えた場合の受光器出力の変化を示している。次に
、粒子の種類が異なる場合を第５図に示す。縦軸（受光
器出力）のみが対数である。実線は地吹雪のときの特性
を示し、破線は霧のときの特性を示している。θが９０
度に近く比較的小さい場合、出力は低いが変化の度合い
は大きく従って狭い範囲の視程対応値が一定の受光器出
力範囲内で拡大して得られることが分かる。逆にθを大
きくして直射光が受光されない範囲内で１８０度方向に
近づけたとき、圧力レベルは増大するが視程に対する変
化の度合いは小さくなり、広い範囲の視程が一定の出力
範囲内で得られることが分かる。本発明はこの特性を利
用することにより投受光軸のなす角度を選定することに
よって測定を希望する気象条件、浮遊粒子のタイプ、視
程の範囲を最も適する値に任意に設定する事が可能とな
るものである。

上記挟角θの選定の実際的方法として、あらかじめ想定
される気象条件に適合した角度に投受光軸の挟角を適合
させ、受光器出力信号が視程目盛りによって直読するこ
とが可能なようにあらかじめ固定する方法と、受光器出
力信号の視程値への換算を以後の処理装置例えばマイク
ロプロセッサ処理、マトリックス変換等に実行させるこ
とにして投受光軸の挟角をフィールドにおいて任意に可
変する方法の両者が考えられる。

さらに第５図から明らかなように、双方の特性が交わる
角度θｃに投受光軸の挟角を設定することにより、例え
ば霧および地吹雪の両現象に共通に使用できる単一の視
程目盛りを得ることもできる。

第３図に、遮光体Ｂ　Ｐ　＋　Ｂ　Ｄの配置例を示す。

Ｂｐ、ＢＤは投受光軸軸上の前方且つ交差測定空間ＳＡ
よりもさらに先に配置する。

Ｂｐ、Ｂｏの表面は反射の度合いの低い黒色つや消しま
たは相手の光軸方向への反射が少ない角度に設定された
ルーバー状の構造等とする。

地面、雪面または水面からの反射光による障害が予測さ
れる場合は、遮光体Ｂｐ、Ｂｏを配置することによりこ
れらの障害を除去することができる。なお障害の状況に
応じてＢＰ、ＢＤのどちらか一方だけを配置してもよい
。なお、従来例の反射率測定方式においてはこのような
遮光体を器材に一体に配置することほぼ埋的に不能であ
った。

［発明の効果コ ここで先に列挙した従来例における問題点について各項
目毎に本発明の効果を対比させてみる。

まず、透過率測定方式と対比させた場合、本発明では、 （１）基本的に基底距離が不要となる。従って設置の場
所として広大なスペースが不要となる。

（２）投光器、受光器が同一地点に設置されるため外囲
条件の影響は投光回路、受光回路共に同程度あり、光源
の安定化、受光感度の安定化等必要条件に対する補償が
極めて容易である。設置時の調整およびその後の保守も
極めて容易にな、る。

（３）投光軸および受光軸を共に水平より下方に向ける
ことが可能であり、太陽の直接入射および降水、降雪の
吹き込みを避けることができるので、設置の方向にこの
ための制約を受けることがない。さらに地上、海面また
は雪面等からの反射光による障害が予測される場合には
、各光軸上の前方（測定空間領域の先）に遮光体を設け
ることができ、これらの影響を完全に除去することがで
きる。

一方、反射率測定方式と対比させた場合、本発明では、 （１）測定空間領域が限定され且つその領域を測定器の
直前（約１ｍ以内）とすることが可能なため、通過車両
、人間、樹木または建造物等による計測障害は問題外と
することができる。さらに、先に述べた遮光体の追加に
よりこの障害は完全に除去可能である。

（２）前項で述べたように、計測空間は広くても数立方
米以下に限定されるため、反射率測定方式における前方
のクリアランスエリアは不要である。

以上説明した通り本発明による視程計測方式は、従来例
における実用上のいくつかの欠点をことごとく解決する
ことができ、これまで計測することが困難であった制約
の多い場所における視程値の測定を一段と容易ならしめ
ることが可能となった。

本発明によれば気象計測上および交通運輸上特に必要さ
れる地点（例えば道路近傍）における有用な資料を収集
できることが期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はいずれも本発明の詳細な説明する図で
あり、第１図は光軸配置を示す図、第２図は構造図、第
３図は遮光体の配置を説明する図、′ｓ４図は受光比力
と視程の関係を示すグラフ、第５図は受光器圧力と投受
光軸挟角の関係を示すグラフ、また第６図は投光器と受
光器の配置関係を従来例と本発明とを対比させて示した
図である。 （主な記号） Ｐ・・・投光器　　　　　Ｄ・・・受光器Ｂ・・・遮光
体　　　　　Ｓ・・・支柱Ａ・・・アーム　　　　　Ｓ
Ａ・・・交差測定空間θ・・・投受光光軸の挟角 第１図 受光器 第２図 他４名 第 図 第 図 悪嬌−−視程一一一良 第 図 り。 Ｄ。 Ｄ。 Ｄ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　可視または可視に近い波長のビーム光を投射する投
   光器と、該波長光の受信に十分な感度を有し限定された
   視野を有する受光器を、両者の光軸のなす角度θを９０
   度以上であって且つ投射光が直接受光視野に入らない角
   度に配置し、これら投光ビームと受光視野の重畳する空
   間領域内に存在する浮遊粒子からの散乱光の光量を測定
   することにより視程を求める視程測定方式。 ２　投光光軸と受光光軸のなす角度θを９０度い近い角
   度から１８０度に近い角度まで変える事により出力信号
   対視程範囲を任意に選定可能とした請求項１に記載の視
   程測定方式。 ３　投光光軸と受光光軸のなす角度θを、異なる視程障
   害現象に対し同一の目盛りにより受光器出力から視程に
   変換可能とする特定の角度θ＿ｃに選定した請求項１に
   記載の視程測定方式。 ４　投光軸軸上前方、受光軸軸上前方のいずれか一方ま
   たは双方に遮光体を配置した請求項１に記載の視程測定
   方式。