JPH0650319B2 - 光学式速度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、たとえば自動車などの速度を検出するために
用いられる空間フイルタを備えた光学式速度検出装置に
関する。

背景技術 このような光学式速度検出装置において、従来から用い
られている空間周波数領域での狭帯域通過フイルタであ
る光検出器は、第１２図に示されている。この光検出器
１の受光面は、長方形短冊状であり、移動方向２に沿つ
て光検出素子Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄn を連接して配置され
る。光検出器１には、対象物である道路の輝度分布が球
面ンズによつて結像される。光検出素子Ｄ１〜Ｄn のう
ち、１つおきに配置されている光検出素子Ｄ１，Ｄ３，
…の出力は差動増幅器の一方入力に与えられ、残余の光
検出素子Ｄ２，Ｄ４，…の出力は他方の入力に与えられ
る。差動増幅器からの出力の周波数は自動車の移動方向
２の速度に対応している。

発明が解決しようとする問題点 このような先行技術の光検出器１の伝達特性は、第１３
図に示されているとおりであつて、移動方向２であるx
方向の中心空間周波数１／Ａを含むメインロープの近傍
の低域サイドローブを零にすることができない。したが
つて速度の測定精度が低下することになつた。

本発明の目的は、構成を簡略化して高精度で速度を測定
することができるようにした改良された光学式速度検出
装置を提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明は、移動方向前後の部分が先細状となつている受
光面を有し、空間フイルタを構成する光検出器の前記受
光面に結像レンズを介して相対速度を測定しようとする
対象物の輝度分布を結像させ、光検出器からの出力を差
動増幅器に導いて相対速度に比例した周波数出力を取出
す光学式速度検出装置において、 前記結像レンズは、前記移動方向にのみ結像作用を有
し、かつ光検出器の空間周波数を通過させる構成を有す
ることを特徴とする光学式速度検出装置である。

好ましい実施態様では、前記光検出器の受光面の全体の
形状は、大略的にＶ字状であることを特徴とする。

作 用 本発明に従えば、結像レンズは光検出器の空間周波数を
通過させるとともに、その移動方向にのみ結像作用を有
しており、移動方向に垂直な方向には結像作用を有して
おらず、デフオーカスさせている。したがつて移動方向
にのみ空間周波数のフイルタとして働くことになる。し
たがつて光検出器の伝達特性のサイドローブを取り除く
ことが可能になる。これによつて速度を高精度に測定す
ることができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の全体の系統図である。こ
の光学的速度検出装置は自動車に搭載されており、自動
車の対地速度を検出するために用いられる。。路面３の
輝度分布は、結像レンズ４によつて光検出器５の受光面
に結像される。この光検出器５は空間フイルタを構成
し、その出力はライン６，７を経て差動増幅器８の一対
の各入力に与えられる。

第２図は光検出器５の正面図である。複数の光検出器Ｄ
１，Ｄ２，…，Ｄnの受光面は、検出すべき道路の路面
３に対して並んで配列された光検出素子アレイを構成す
る。これらの光検出素子Ｄ１〜Ｄn の全体の形状は、大
略的にＶ字状である。参照符Ｄna，Ｄnbは、総括的に参
照符Ｄnで表すことにする。相互に密接して隣接する受
光面の移動方向２の前後の端縁９は相互に平行であり、
かつ移動方向２に直角である。これらの光検出素子Ｄ１
〜Ｄn の移動方向２の前後の受光面の部分は、その移動
方向２の前後に先細状に形成されている。各受光素子Ｄ
１〜Ｄn の移動方向２に沿う幅は同一であり、隣接する
光検出素子Ｄ１，Ｄ２の繰り返し周期はＡである。この
ような光検出素子アレイの移動方向２に垂直方向の長さ
は、参照符Ｂで示される。このような光検出器５の受光
面は、前述のように大略的にＶ字状であり、換言すると
２つの同一形状の平行四辺形を対称に並べた形状を有す
る。

これらの光検出素子Ｄ１〜Ｄn のうち、移動方向２に沿
う１つおきの受光素子Ｄ１，Ｄ３，…はライン６に共通
に接続される。残余の１つおきの光検出素子Ｄ２，Ｄ
４，…はもう１つはライン７に共通に接続される。第１
図に示されている差動増幅器８は、ライン６の出力信号
のレベルから、もう１つのライン７の出力信号のレベル
を差し引いた値を有する信号を増幅回路１０に与える。
増幅回路１０は、直流成分を遮断する結合コンデンサ１
１を備える。この増幅回路１０の入力インピーダンス
は、コンデンサ１１と等価的に示された抵抗１２とによ
つて構成される。増幅回路１０からの出力の周波数は、
周波数測定回路１３において測定される。この周波数
は、自動車の移動方向２の速度に対応している。これら
の基本的な考え方は、たとえば特開昭５７−１５４２２
０に詳述されている。

第１図に示される測定系全体の移動方向２に平行なx方
向の伝達関数Ｅ(kx)は第１式で示される。

Ｅ(kx)＝Ｃ∫Ｒ(kx,ky)Ｐ(kx,ky)Ｉ(kx,ky)dky …（１） 但し、Ｒ(kx,ky)；光検出器５の伝達関数 Ｐ(kx,ky)；結像レンズ４の伝達関数 Ｉ(kx,ky)；対象物の輝度の空間周波数分布 (kx,ky)；x方向，y方向の空間周波数 Ｃ；定数 ここで、Ｉ(kx,ky)は対象物固有の関数であり、問題解
決の対象とはならないが、Ｒ(kx,ky)とＰ(kx,ky)は装置
側の関数である。

第３図は、光検出器５の伝達特性を示す。この第２図に
示された構成を有する光検出器５は、中心空間周波数１
／Ａのメインローブを有し、x 方向の低域サイドローブ
を有しておらず、このことによつて測定精度の向上を図
ることが可能である。

第４図は、レンズ４の移動方向２に平行なx 軸に垂直に
ｙ方向から見た正面図であり、第５図はx軸に垂直な方
向から見たレンズ４の側面図である。このレンズ４はx
方向に垂直なｙ方向に延びる軸線を通る鉛直な面に関し
て対称な形状を有し、路面３の像を光検出器５の受光面
に結像させる。

第６図（１）は、レンズ４のx 方向の伝達特性を示す。
このレンズ４は、光検出器５の中心空間周波数１／Ａを
通過させる機能を有する。第６図（２）はレンズ４のy
方向の伝達特性を示す。レンズ４は、 以下の低域の空間周波数のみしか伝達しないローパス特
性を有する。

したがつて系全体のx 方向の伝達特性は、第７図のライ
ンｌ１で示されるように、 である中心空間周波数のみ通過する特性を有する。なお
参考までに述べると、前述の第１２図の光検出器１に、
移動方向２だけでなく全方向に結像作用のある通常の結
像用球面レンズを用いて結像したときの伝達関数は、前
述の第３図で示すようになり、ｋｙ＝０のメインローブ
の他に、ｋｙ＝１／Ｂ，２／Ｂにスペクトルが出るの
で、前記第１式からｋｘ＝１／２Ａ，１／３Ａといつた
ｘ方向のサイドローブとなるところに不要な成分を持込
む。すなわち、第７図においてラインｌ１のメインロー
ブの他に、ラインｌ２で示される低域サイドローブが含
まれ、測定精度が低下する。

また、第２図に示される光検出器５に、レンズ４に代え
て結像用球面レンズを用いて結像としたときにおける伝
達特性は、ラインｌ１の他に、ラインｌ３で示される低
域サイドローブが含まれる。

本発明では、光検出器５と、レンズ４との組合せを用い
ることによつて、レンズ４はｙ方向には結像作用がない
ので、光検出器５上でのｙ方向の点像は完全にぼけてし
まつており、点像強度分布をフーリエ変換して得られる
伝達関数は、ｋｙ＝０のときに１となり、ｋｙ≠０では
０となる。

したがつて、本発明のレンズ４では、ｋｙ＝１／Ｂ，２
／Ｂ，…で伝達関数が０となるので、ｋｘ＝１／２Ａ，
１／３Ａ，…で現れるサイドローブを０にすることがで
き、低域サイドローブｌ２，ｌ３が除去され、メインロ
ーブｌ１のみを有する伝達特性が得られる。

第８図は、本発明の他の実施例のレンズ１５のy 方向か
ら見た正面図であり、第９図は第８図に示されるレンズ
１５のx 方向から見た側面図である。レンズ１５の上部
は、三角柱状のプリズムとなつている。このような構成
を有するレンズ１５もまた本発明において用いることが
できる。

第１０図は、本発明のさらに他の実施例のレンズ１６の
y 方向から見た正面図であり、第１１図はレンズ１６の
x 軸方向から見た側面図である。レンズ１６はx 方向に
延在する突条１７を有し、その繰り返し周期をd とし、
レンズ１６の焦点距離をとすると、 を満たすように定められる。このようなレンズ１６もま
た前述のレンズ４に代えて、用いることができる。

本発明では、光検出器５に代えて光検出素子の検出面を
検出すべき物体面との相対的な移動方向に沿つて交互に
複数個に配列して光検出素子アレイを構成し、相互に隣
接する検出面の移動方向前後の端縁は平行であり、かつ
その移動方向に直角であり、光検出素子アレイの前記移
動方向前後の検出面の部分を移動方向前後の先細状にし
た構成であつてもよい。さらにまた光検出器５に代え
て、光検出素子の検出面を検出すべき物体面との相対的
な移動方向に沿つて交互に複数個配列して光検出素子ア
レイを構成し、相互に隣接する検出面の移動方向前後の
後端は平行であり、かつその移動方向に対して９０度未
満の角度で交差し、光検出素子アレイの移動方向前およ
び後の検出面の部分の面積を移動方向前後および後にな
るにしたがつてそれぞれ小さくした構成としてもよい。

効 果 以上のように本発明によれば、移動方向にのみ結像作用
を有し、かつ光検出器の空間周波数を通過させる構成を
有する結像レンズを用いるようにしたので、レンズ系の
構成が簡略化されて、その移動方向に沿う系全体の伝達
特性のサイドローブを除去することが可能になり、した
がつて速度の測定精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体の系統図、第２図は光
検出器５の正面図、第３図は光検出器５の伝達特性を示
す図、第４図はレンズ４のy 方向から見た正面図、第５
図はレンズ４のx 方向から見た側面図、第６図はレンズ
４の伝達特性を示す図、第７図は第１図に示された実施
例の系全体のx 方向の伝達特性を示す図、第８図は本発
明の他の実施例のレンズ１５のy 方向から見た正面図、
第９図は第８図に示されたレンズ１５のx 方向から見た
側面図、第１０図は本発明のさらに他の実施例のレンズ
１６のy 方向から見た正面図、第１１図は第１０図に示
されたレンズ１６のx 方向から見た側面図、第１２図は
先行技術の光検出器１を示す正面図、第１３図は第１２
図に示された光検出器１の伝達特性を示す図である。 ４，１５，１６……レンズ、５……光検出器、８……差
動増幅器、１０……増幅回路、１３……周波数測定回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動方向前後の部分が先細状となつている
   受光面を有し、空間フイルタを構成する光検出器の前記
   受光面に結像レンズを介して相対速度を測定しようとす
   る対象物の輝度分布を結像させ、光検出器からの出力を
   差動増幅器に導いて相対速度に比例した周波数出力を取
   出す光学式速度検出装置において、 前記結像レンズは、前記移動方向にのみ結像作用を有
   し、かつ光検出器の空間周波数を通過させる構成を有す
   ることを特徴とする光学式速度検出装置。
2. 【請求項２】前記光検出器の受光面の全体の形状は、大
   略的Ｖ字状であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の光学式速度検出装置。