JPS6234062A - 速度計測方式 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、空間フィルタによる非接触の速度計測方式に
関する。

〔発明の背景〕

たとえば、点光源からなる移動体を、この移動体の移動
方向に沿って並んだ多数のスリットを介してみろと、こ
の移動体が見えるスリットはこれの移動とともに順次移
っていく。いずれのスリットからも移動体が同等に見え
るものとすると、あるスリットで移動体が見えて次のス
リットでこの移動体が見えるまでの時間Δｔは、移動体
の速度をＶ、スリットのピッチをｐとしたとき１次のよ
うに表わすことができる。

ΔＴ＝− そこで、各スリットを透過する移動体からの光を共通の
センサで検出すると、このセンサからは、で表わされる
周波数ｆｅの信号が得られ、この周波数ｆｃを測定する
ことにより、式（１）から移動体の速度Ｖを知ることが
できる。

ところで、平面な床面からの光をピッチｐの移動するス
リットを通してセンサで検出すると、これによって得ら
れる信号の周波数も上記式（１）で表わされる。床面ば
完全な平面ではなく、ランダムなむらを有している。し
かし、このランダムなむらは空間的な周期が異なる種々
のむらの合成とみることができる。そこで、移動する１
つのスリットを通してこの床面からの光を受光した場合
、受光量はこれらのむらの空間的な周期に応じて変化す
る。つまり、いま、床面の上記空間的な周期性を有する
むらの空間的周期なｌとし、１つのスリットの移動速度
をＶとすると、このむらによってセンサから周波数Ｖ／
ｌの信号が得られることになる。

床面には、このｌが異なる種々の周期性むらを有してお
り、上記のピッチｐのスリットは、これらのむらのうち
のノがピッチルＫ等しいむらからの光のみを通過させ、
上記式（１）で示す周波数ｆｃを発生させるものである
。したがって、このようにスリットとセンサとで構成さ
れろものはフィルタ作用をなし、これ故に、これは空間
フィルタと呼ばれている。この空間フィルタは、ピッチ
ｐＶｃ逆比例した空間周波数を有しており、これに対し
てＶの速度で移動する床面から式（１）で示した周波数
ｆｅの信号が得られるのである。したがって、この空間
フィルタを用いることＫより、これを載置した移動体の
速度を計測することができる。

かかる空間フィルタによる速度計は、自走ロボットなど
の自己位置を高い精度で認識する必要がある移動体の速
度計測には有効である。かかる移動体の速度計としては
、現在車輪の回転数を計測するようにしたものが一般的
であるが、車輪がスリップしたり、車輪が摩耗してその
径が変化したりすると誤差が生じてしまう。空間フィル
タによる速度計は、床面と接触する部材を用いない非接
触式であるから、上記の問題は生じない。

ところで、従来の空間フィルタによる速度計は。

たとえば、特公昭５８−４４２１５号公報に開示される
よ５に、先に説明した格子状のスリットとセンサとを用
いるのが一般である。また、たとえば。

特公昭５５−４２７０６号公報に開示されるよ５Ｋ。

多数の光電変換素子を一定間隔で配列し、これらの検出
出力な加算して移動体の速度に応じた周波数の信号を得
るよ５Ｋした速度計も知られている。

一方、移動体は常に一定の速度で移動しているのではな
（、少なくとも、起動時、停止時には定常移動状態とは
異なる速度で移動し、これにともなって空間フィルタに
よって得られる信号式（１）で表わされる周波数（以下
、これを中心周波数という）　ｔ＠は変化する。この移
動体の瞬時の速度は。

この中心周波数ｆｅを計測して式（１）から求められる
が、スリットや光電変換素子のピッチが一定で空間フィ
ルタの空間周波数が一定であると、移動体、の始動時や
停止時のように、移動速度が小さい場合には中心周波数
ｆ、も低（なる。

ところで１周波数の計測はその周波数が低くなる径精度
が低下し、零に近い周波数の測定には大きな誤差が生ず
る。したがって、移動物体の始動時や停止時には、中心
周波数ｆｃを精度よく計測することはできない。このた
めに、自己位置の高い計測精度が要求される自走ロボッ
トなどにおいては、始動時、停止時しておいて、誤差の
発生が避けられないことになる。同様にし工、非常に高
い周波数の測定でも、大きな誤差が生ずる。

かかる問題を解消するために、式（１）で中心周波数ｆ
傘がスリット（あるいは光′に変換累子）のピッチｐに
逆比例することから、移動速度Ｙが低（なるとともに、
このピッチｐも小さくすることが考えられる。しかし、
これを実行するためには、先に示した従来技術において
は、移動速度Ｖをい（つかの範囲に区分し、夫々の範囲
毎に異なるビットのスリット（あるいは光電変換素子）
の空間フィルタを設けなければならず、また、これらを
交換するための手段が必要となり、構成の複雑化。

大型化、さらにはコストアップをまねくことになる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、かかる問題点を解消し、零に近い超低
速から超高速までの広い範囲にわたり、高い精度で速度
を計測することができるようにした速度計測方式を提供
するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、−次元的に配列
された受光素子列の空間フィルタは、その受光素子の間
隔に逆比例した空間周波数を有しており、この受光素子
列で選択して用いる受光素子を１個おき、２個おき、あ
るいは３個おきとして選択される受光素子の間隔を変え
ると、空間周波数は夫々１／２　、１／３　、１／４と
変化することに注目し、移動体の移勉方向Ｋａって配列
された一連の受光素子列のうちから、所定の間隔で複数
の受光・素子を選択し、それらの出力信号を加算して速
度計測のための中心周波数を有する信号を得るようにす
るに際し、該移動体の移動速度に応じて選択される該受
光素子の間隔を異ならせて等制約に受光素子のピッチを
変化させるようにしたものであって、これにより、該移
動体の移動速度がいかなるものであっても、得られる前
記中心周波数が所定の周波数範囲内にあるようにした点
に特徴がある。

〔発明の実施例〕

まず、第２図に３６いて、本発明を用いた速度計を概略
的に説明する。速度計１７はセンサ１と結像レンズ１８
と処理部１９とからなり、これが自走ロボットなどの移
動体（図示せず）に載置されている場合には、床面２０
に対して移動する。そして、床面２０の像は結像レンズ
１８によつ又センサ１上に結像され、これによって得ら
れるセンサｌの出力信号は処理部１９で処理されて移動
体の移動速度が得られる。

センサ１は、第３図に示すように、多数の一次元的に配
列された受光素子２１を有して空間フィルタを構成して
おり、この配列方向は矢印で示す移動体の移動方向に一
致させる。ここで、図示するように、左側から右方へ順
に受光素子２１にａ、。

ｂｌ　５ａｌｓｂｌｅａ３ｔ・・・・と符号をつけてお
り、これら受光素子２１のピッチをｐ／２とする。

いま、これら受光素子２１が床面に対して矢印方向に速
度Ｖで移動し℃いるものとすると、床面にはランダムな
むら２２があることから、ピッチがｐとなる１つおきの
受光素子ａ１　ｅ　ａｌ　＃　ａｌ　＃・・・の検出出
力を加算すると、このときの空間周波数はピッチルＫ逆
比例し、第４図（ａ）で示すようＫ。

上記式（１）で表わされる中心周波数ｆ＠の正弦波信号
Ｉａが得られる。また、他の１つおきの受光素子ｂ１゜
ｂｌ　１　ｂＨ＃・・・の検出出力を加算し工も、同様
に中心周波数ｆ・の正弦波信号Ｉｂが得られるが、これ
ら受光素子ｂ１　ｔ　ｂｔ　ｇ　ｂＨ、＋１６１１が受
光素子ａｌ　ｔ　”ｔ　＃　ａｍｓ・・・に対して受光
素子２１の１／２ピツチ、すなわちｐ／２だけずれてい
ることから、第４図（ｂ）に示すように、正弦波信号Ｉ
ｂは正弦波信号Ｉａ　Ｋ対して逆相の関係にある。正弦
波信号Ｉａ、Ｉｂは単一周波数の信号ではなく、多くの
高周波成分を含んでお′　リ、そのいずれか一方を用い
て中心周波数すを決定しようとすると、この高周波成分
によって誤差が生ずることになる。そこで、正弦波信号
Ｉａ　、　Ｉｂの差を取ることＫより、高周波成分が除
かれ、第４図（Ｃ）に示すように、高周波成分を含まな
い正弦波信号工が得られ、この中心周波数ｆｃを検出す
るようにする。

このように、一連の受光素子のうち、１つおきに選択さ
れた受光素子ａ１　ｔ　ａｔ　＊　ａｓ　＃・・・（以
下。

奇数番目の受光素子群という）の検出出力の総和と他の
１つおきに選択された受光素子ｂｔ　ｔ　ｂ、　ｌ　ｂ
ｓｔ・・・（以下、偶数番目の受光素子群という）の検
出出力の総和との差を取ることによって得られた正弦波
信号の中心周波数ｆｓがら移動体の移動速度Ｖが、上記
式（１）を変形した ｖ＝ｐａｆｅ　　　　　　　　　　−・・（２）から算
出できる。しかし、移動体が超高速あるいは超低速で移
動する場合、上記式（１）から明らかなように、中心周
波数ｆｅは極端に大きくあるいは甑端に小さくなってそ
の測定精度が大幅に低下する。

このために、式（２）から移動体の移動速度Ｖの測定精
度も大幅に低下することになる。

中心周波数ｆｅの測定精度を高めるためには、高い精度
で測定できる周波数範囲内に常に中心周波数ｆｃを保て
ばよい、ところで、上記式（１）から明らかなように、
中心周波数ｆ、は移動体の移動速度Ｖに比例し、受光素
子２１のピッチｐＶｃ逆比例しており、このことから、
移動速度Ｖが大きく変わっても、これに応じてピッチｐ
を変化させることにより、すなわち、空間周波数を変え
ることにより、中心周波数ｆｃを所定の周波数範囲内に
保つことができることがわかる。たとえば、移動速度Ｖ
が１／２となったとすると、ピッチｐも１／２にすれば
、中心周波数ｆｅは変わらない。

ピッチを変える方法としては、一連の受光素子列から間
隔を変えて受光素子を選択する。すなわち、移動体の移
動速度がＶのときに、奇数番目の受光素子群と偶数番目
の受光素子群とを先に説明したように選択すると、選択
された受光素子のピッチはｐであって中心周波数はｆａ
である。そこで、移動体の移動速度が２ｖとなったとし
、奇数番目の受光素子群として、第３図で３つおきの受
光素子ａ１　ｅ　ａ、　ｔ　ａ、　ｅｅ書・を選択し、
偶数番目の受光素子群として他の３つおきの受光素子ａ
２　＃　ａ４　ｅ　”６　ｓ・・・を選択すると、選択
された受光素子のピッチは２ｐとなり、上記式（１）か
ら中心周波数はｆｃと変わらない。移動体の移動速度が
低くなった場合には、逆に、一連の受光素子から間隔を
狭（して受光素子を選択すればよい。

一般に１Ｍ、Ｎがともに自然数であって、がっＭが偶数
であるとすると、奇数番目の受光素子群は一連の受光素
子列のうちのＭ（Ｎ−１）＋１番目の受光素子の群であ
り、偶数番目の受光素子群はＭ（Ｎ−、）＋１番目の受
光素子の群である。

そして、一連の受光素子列の受光素子のピッチをｐ／２
とすると、夫々の受光素子群のピッチは。

Ｍ　＠ｐ／２となる。

たとえば、第３図において１Ｍ＝２としたときには、奇
数番目の受光素子群は左から１番目、３番目、５番目、
０・の受光素子ａ１　＃　ａｔ　ｊ　ａＲｍ・・・であ
り、偶数番目の受光素子群は同じく２番目。

４番目、６番目、・・・の受光素子ｂｔ　ｔ　ｂｚ　ｔ
　ｂ、　＃・・・である、このときの夫々の受光素子群
のピッチは、２・ｐ／２　＝　ｐである。Ｍ＝４のとき
には、奇数番目の受光素子群は同じ（１番目、５番目、
９番目、・・・の受光素子ａＩ　＃　ａｓ　ｔ　ａａ　
ｍ・・・であり、偶数番目の受光素子群は同じく３番目
、７番目。

１１１番目、・・の受光素子ａ２　ｙ　ａ４　ｐ　ａａ
　ｓ　・・・である。このときの夫々の受光素子群のピ
ッチは、４・ｐ／２　＝　２　ｐである。

本発明は、以上のように、一連の受光素子列から選択す
る受光素子を変えてそのピッチを変えるものであり、こ
れによって移動体がいがなる速度で移動しても、中心周
波数が所定の周波数範囲内にあるようにするものである
が、以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は本発明による速度計測方式の一実施例を示すブ
ロック図であって、１はセンサ、２は受光素子部、３は
転送部、４はアンプ、５はＡ−Ｄ変換器、６ａ、６ｂは
加算器、７ａ、７ｂはラッチメモリ、８ａ、８ｂはメモ
リ、９は減算器、　１０はＤ−Ａ変換器、１１は中心周
波数決定回路、１２は基準クロック発生部、　１３　ａ
　、　１３ｂは分周回路、１４ａ、１４ｂはプリセット
回路、１５は分周比設定回路、１６はマイクロコンピュ
ータである。

同図において、センサ１はたとえばＣＣＤのラインセン
サであり、受光素子部２と転送部３とからなつ工いる。

受光素子部２は、第２図で説明したように、多数の受光
素子が一次元的に配列されて空間フィルタを構成してお
り、これに床面の像が結像されて夫々受光素子に受光量
に応じた量の電荷が生ずる。転送部３はシフトレジスタ
からなり、その各段は受光素子部２の受光素子に夫々対
応している。かかるセンサＩＫは、第５図（ａＪ　Ｋ示
すように、周期がΔ電の読取りクロックφが供給され、
この読取りクロックφの立上りエツジ毎に受光素子部２
の受光素子の夫々から転送部３に同時に電荷が画素情報
として転送される。また、基準クロック発生部１２は、
いま、受光素子部２における受光素子数をｋとすると、
読取りクロックφの周期ΔｔのＩＡ以下の周期の基準ク
ロックφ。

を発生し、転送部３は、この基準クロックφ。が供給さ
れる毎に、受光素子部２から転送された各画素情報を１
段ずつ順次転送する。これてより、転送部３からは、基
準クロックφ。が供給される毎に％受光素子の配列順に
画素情報が１つずつ出力される。

これら画素情報は、アンプ４で増幅された後。

基準クロック発生部１２から基準クロックφ。の立上り
エツジに同期して動作するＡ−Ｄ変換器５でディジタル
化され、加算器６ａ　、６ｂに供給される。加算器６ａ
では、このディジタル化された画素情報（以下、これも
単に画素情報という）とラッチメモリ７ａでランチされ
ているデータ（以下。

ラッチデータという）とが加算され、この加算データが
メモＵ　８　ａ　Ｋ供給される。また、加算器６ｂでは
１画素精髄戸とラッチメモリ７ｂのラッチデータとが加
算され、この加算データがメモリ８ｂに供給される。

メモリ８ａは１分周回路１３ａが生成するクロックφ１
を書込みクロックとし、この書込みクロックφ、の立下
りエツジ毎に加算器６ａからの加算データを記憶する。

また、メモリ８ｂは１分周回路１３ｂが生成するクロッ
クφ、を書込みクロックとし、この書込みクロックφ、
の立下りエツジ毎に加算器６ｂからの加算データを記憶
する。メモリ８ａ、８ｂＫ記憶されている加算データは
、夫々基準クロック発生部１２からの基準クロックφ。

の立下りエツジ毎にラッテメモリ７ａ、７ｂＶｃラツナ
される。

一方１分周回路１３ａ、１３ｂは、夫々基準クロック発
生部１２からの基準クロックφ。を分周して書込みクロ
ックφ１．φ、を生成するが、これらの分局比は、互い
に等しく１分周比設定回路１５によって設定される。こ
の分周比設定回路１５はマイクロコンピュータ１６ｉＣ
よって制御され、これによつ°工分周比は可変となって
いる。また、書込みクロックφ１．φ、に互いに１８０
０の位相差をもたせるために１分周回路１３　ａ　；　
１３　ｂは、プリセット回路１４ａ、１４ｂにより、異
なる値がプリセットされる。これらのプリセット値はい
ずれも分局比に応じたものであり、このために、プリセ
ット回路１４ａ、１４ｂは１分周比設定回路１５ととも
に、マイクロコンピュータ１６によって制御される。分
周回路１３ａ、１３ｂのプリセットは、読取りクロック
φ毎に行なわれる。

そこで、いま、マイクロコンピュータ１６０制岬により
、分周比設定回路１５でもって分周回路１３ａ、１３ｂ
の分周比が新たＫＭ（但し１Ｍは偶数）と設定されると
、読取りクロックφ毎に、プリセット回路１４８によっ
て分周回路１３ａは（Ｍ−１）の値にプリセットされ、
プリセット同値にプリセットされる９分周回路１３ａは
、この′プリセット値（Ｍ−１）から基準クロックφ。

が供給される毎Ｋｌずつカウントし、カウント値がＭと
なると、桁上げパルス（牛ヤリ−）を発生してカウント
値が零となり、以後、零からＭまでを繰り返しカウント
してカウント値がＭとなる毎にキャリーを出力する。こ
のキャリーが書込みパルスφ、である。したがって、プ
リセット後の最初の書込みクロックφ、は、　Ｍ−（Ｍ
−１）　＝１番目の基準クロックφ。セあり、以後は（
Ｍ＋１）、（２Ｍ＋１）、・・・番目の基準クロックφ
。である。このことから、書込入クロックφ、は、Ｎが
自然数であるとすると、Ｍ（Ｎ−１）＋１番目の基準ク
ロッ値がプリセットされると、このプリセット値からカ
ウントを始めてカウント値がＭＫなるとキャリーを出力
してカウント値が零となり、以後、零からＭまでを繰り
返しカウントしてカウント値がＭになる毎にキャリーを
出力する。このキャリーかの基準クロックφ。である。

このことから、この書込みクロックφ、は、 番目の基準クロックφ。からなることＫなる。

このように、書込みパルスφ２．φ、は基準クロックφ
。のＭ個毎［１個ずつ発生するが、プリセット値の差、
すなわち、 個の基準クロックφ。をカウントする期間だけ書込みパ
ルスφ１．φ１間に差があり、この期間は書込みパルス
φ１．φ、の周期の１／２に等しいから、これらの間に
は１８０°の位相差があることになる。

ここで、Ｍ＝４とすると、分周回路１３　ａ　、　１３
ｂの分周比は４であり、また、分局回路１３ａのプリセ
ット値（Ｍ−１）は３９分周回路１３ｂのケス（ｂ）　
ＶＣ示すように、読取りクロツタφ後の基準クロックφ
。に順に１，２，３．−・・と番号をつけると、書込み
クロックφ１は、第５図（Ｃ）に示すように、１，５，
９．−・・の基準クロックφ。からなり、書込みクロッ
クφ、は、第５図（ｄ）　Ｋ示すように、３゜７　、１
１、−・の基準クロックφ。からなることになる。

メモリ８ａは、読取りクロックφの立下りエツジでクリ
アされ、書込みクロックへの立下りエツジ毎に加算器６
ａからの加算デニタを記憶する。

ラッチメモリ７ａは基準クロックφ。の立上りエツジで
メモリ８ａＫ記憶されている加算データをラッテする。

また、メモリ８ｂは、読取りクロックφの立下りエツジ
でクリアされ、書込みクロックφ、の立下りエツジ毎に
加算器６ｂからの加算データを記憶する。ラッチメモリ
７ｂは基準クロックφ。の立上りエツジ毎にメモリ８ｂ
Ｋ記憶されている加算データをランチする。

以上のことから、加算器６ａ、６ｂ、ラッチメモリ７ａ
、７ｂおよびメモリ８ａ、８ｂＫよる一連の動作を説明
する。なお１分周回路１３　ａ、１３ｂの分周比はＭで
あり、したがって、プリセット回路１４８による分周回
路１３ａのプリセット値は（Ｍ−１）、プリセット回路
１４ｂによる分周まず、読取りクロックφにより、受光
素子部２に生じた画素情報が全て転送部３に転送される
と、この同じ読取りクロックφの立下りエツジでメモリ
８ａ、８ｂがクリアされる。その後、基準クロック発生
部１２は基準クロックφ。を順次発生し、転送部３は、
この基準クロックφ。が供給される毎に、受光素子部２
における受光素子の配列順序に従って１番目、２番目、
３番目、・・・と順次１つずつ画素情報を出力する。こ
れら画素情報は、夫々Ａ−Ｄ変換器５でディジタル化さ
れた後、加算器６ａ、６ｂに供給され、ラッチメモリ７
ａ、７ｂのラッチデータが加算されてメモリ８ａ　、　
８ｂに供給される。

ここで、加算器６ａ、ラッチメモリ７ａ、メモリ８ａの
一連の動作について説明すると、先にも説明したように
１分周回路１３ａは基準クロックφ。のＩｔ（Ｍ＋１）
、（２Ｍ＋１）、・・・番目毎に書込みクロックφ、を
発生し、この書込みクロックφ重の立下りエツジ毎にメ
モリ８ａは加算器６ａからの加算データの書込み動作を
行なう。

そこで、いま、基準クロック発生部１２が１番目の基準
クロックφ。を発生すると、ラッチメモリ７ａ、７ｂは
その立上りエツジでメモリ８ａに記憶されているデータ
をラッチするが、このメモリ８ａはクリアされているか
ら、ラッチメモリ７ａもクリアされたことてなる。

一方、この１番目の基準クロックφ。によって転送部３
から出力された１番目の画素情報は、加算器６ａでラッ
チメモリ７ａからのラッチデータと加算されてメモリ８
ａに供給されるが、ラッチメモ＋７７２１はクリアされ
ているので、１番目の画素情報がそのままメモリ８８に
供給されろ。このとき、メモリ８ａには書込みクロック
φ、も供給されるから、この画素情報はメモＩＪ　８　
ａ　Ｋ書込まれる。

この画素情報は次の基準クロックφ。の立上りエツジか
らメモＩＪ　８　ａから読取られ、ラッテメモリ７ａＶ
Ｃラツチされる。

これ以降５Ｍ番目までの画素情報が転送部３から出力さ
れている間、加算器６ａはこれらの画素情報とラッチメ
モリ７ａのラッテデータ（すなわち、１番目の画素情報
）との加算データを生成し、これをメモリ８ａＫ送るが
、メモリ８ａは書込みを行なわな′い。そして、　　（
Ｍ＋１．）番目の画素情報が転送部３から出力されると
、分周回路１３ａは書込みクロックφ、を発生し、これ
によってメモＩＪ　８　ａは加算器６ａで得られる（Ｍ
＋１）番目の画素情報とラッチメモリ７ａでラッチされ
ている１番目の画素情報との加算データを記憶する。ま
た、ラッチメモリ７８には、この加算データがラッテさ
れる。

以下同様にして、メモＩ）　８　ａには、転送部３から
出力される画素情報のうちの（Ｍ−１）個おきの画素情
報が＋ｎ次累積されて記憶される。読取りクロックφの
１周期ΔｔＫおける分周回路１３ａが発生する書込みク
ロックφ、の総数なＮｏとすると、この読取りクロック
φの１周期Δ１が経過したときには、転送部３から出力
される１ｌｉ１１素情報のうちの、Ｉｔ（Ｍ＋１）、（
２Ｍ＋１）、・・・。

（Ｍ（Ｎｏ−１）＋１）番目の画素情報を累積した準ク
ロックφ。毎にメモリ８ｂの書込みクロックφ。

を発生するから、読取りクロックφの１周期Δを報を累
積した加算データが得られることになる。

以上の動作は、すなわち、受光素子部２の受光素子列の
うちのＭ（Ｎ−１）＋１番目（但し、Ｎ＝１．２．・・
・−Ｎｏ　）の受光素子全ての検出出力の総和をメモリ
８ａで得ることであり、これを読取りクロックφの周期
Δを毎に繰り返すことにより、第４図（ａ）で示した中
心周波数ｆ、を有する信号１、が得られることになる。

同様にして、メモリ８ｂでは、Ｍ（Ｎ　−−、）＋１番
目の受光素子全ての検出出力の総和が得られ、これを繰
り返すことによつ″′Ｃ第４図（ｂ）に示した中心周波
数ｆｃを有する信号Ｉｂが得られることになる。

メモＩＪ　８　ａ　、　８　ｂの加算データは、読取り
クロックφの立上りエツジ毎に、減算器９で減算処理さ
れる。この減算処理は、第４図で説明したように、これ
ら加算データに含まれる高周波成分を除去するためのも
のであり、減算器９の出力データはＤ−Ａ変換器ＩＯで
アナログ信号に変換される。

これによって、第６図に示したように、中心周波数ｆ・
の正弦波信号工が得られる。

なお、第６図において、縦線Ａは減算器９の出力データ
の発生時を参考のために示し、これらの時間間隔が読取
りクロックφの周期２重である。

このようにして得られた正弦波信号工は中心周波数決定
回路１１に供給され、その中心周波数ｆａが検出される
。この検出データはマイクロコンピュータ１６ＶＣ送ら
れ、上記式（２）の演算が行なわれて移動体の移動速度
Ｖが算出される。

また、マイクロコンピュータ１６には、予じめ一定の周
波数範囲が設定されており、検出された中心周波数ｆａ
がこの周波数範囲からはずれないか否かの判定がなされ
、この判定結果にもとづいてプリセット回路１４　ａ　
ｓ　１４　ｂおよび分周比設定回路１５を制御し、分周
回路１３ａ、１３ｂの分周比およびグリセット値を変化
させる。

たとえば、移動体の始動時をみると、その移動速度は漸
次増大していくが、これとともに中心周波数ｆ、も高ま
っていく。そして、この中心周波数ｆｃが予じめ設定さ
れた周波数範囲の上限近傍に達スルト、マイクロコンピ
ュータ１６はこれを判定し、分周回路１３ａ、１３ｂの
分周比を大きくする。もちろん、分周回路１３ａ、１３
ｂのプリセット値もこれに応じて変える。このことは、
上記式（１）において、ピッチｐを大きくしたことに相
当し、これによって中心周波数ｆａは周波数範囲からは
ずれないように低くなる。また、移動体の停止時には、
その移動速度は両次低下するから、マイクロコンピュー
タ１６は中心周波数ｆｅが周波数範囲の下限近傍に達し
たことを判定し、分周回路１３ａ＊１３ｂの分周比を小
さくする。

この周波数範囲は中心周波数ｆｅが高い精度で検出でき
るように設定されるものであり、これにより、移動体が
超低速あるいは超高速で移動しても。

その移動速度を高い精度で計測することができる。

第７図は第１図における中心周波数決定回路１１の−具
体例を示すブロック図であって、２３はバンドパスフィ
ルタ、２４は基準レベル発生回路、２５は比較器、２６
は波形整形回路、２７はＤ型スリップフロップ、２８は
計測パルス発生回路、２９はナントゲート、３０はカウ
ンタであり、第１図に対応する部分には同一符号をつけ
ている。

同図において、バンドパスフィルタ２３の通過帯域は、
マイクロコンピュータ１６で予じめ設定されている先の
周波数範囲にほぼ等しく設定される。

Ｄ−Ａ変換器１０から出力される中心周波数がｆｅでほ
ぼ単一周波数の正弦波信号工（第６図）は、バンドパス
フィルタ２３を通過した後、比較器５と基準レベル発生
回路２４とに供給される。基準レベル発生回路２４は、
ｌｉ流器と、抵抗およびコンデンサによる平均化回路と
で構成され、正弦波信号が整流および平均化されること
により、正弦波信号工のレベルに応じた基準レベルの基
準信号が生成される。この基準信号は比較器２６Ｖｃ供
給され、その基準レベルと正弦波信号工のレベルとが比
較される。比較器２６の比較出力は波形整形回路２６で
中心周波数ｆ、の逆数（Ｃ等しい周期の方形波パルス列
に変換される。　　　。

このように、比較器２５では、正弦波信号Ｉとこのレベ
ルに応じた基準レベルの基準信号とが比較されるので、
正弦波信号工のレベルが変動しても、これに追従して基
準信号の基準レベルも変動するから、方形波パルスの位
相が正弦波信号工のレベル変動によって影響されること
はない。もちろん、バンドパスフィルタ２３の後段で自
動利得補償を行なうことにより、基準レベルを一定とし
てもよい。

波形整形回路２６が出力する方形波パルス列は、クロッ
クとしてＤ型スリップフロップ２フに入力される。Ｄ型
フリップ７０ツブ２７は、このクロックが入力されると
、そのＱ出力を低レベルＫ。

また、Ｑ出力を高レベルにする。このＱ出力が低レベル
になったことにより、ナントゲート２９はオフ状態とな
り、計測パルス発生回路２８が出力する計測パルスを遮
断し、また、マイクロコンピュータ１６は高レベルのＱ
出力を検出してカウンタ３０のカウント値を読取り１次
いで、Ｄ型フリッグ７０ッグ２７とカウンタ３０とをリ
セットする。

これにより、Ｄ型スリップフロップ２フのＱ出力は高レ
ベルとなってナントゲート２９はオン状態となる。計測
パルス発生回路２８から計測パルスはナントゲート２９
を通ってカウンタ３ｏでカウントされる。このカウント
はＤ型フリッグ７０ツブ２７に次のクロックが入力され
るまで継続し、このクロックが入力されると、ナントゲ
ート２９がオフ状態となってカウンタ３０はカウントを
停止する。

このときのカウンタ３０のカウント値がＤ　型スリップ
フロップ２７に入力されるクロックの周期、したがって
、正弦波信号■の周期に比例した値であり、マイクロコ
ンピュータ１６はこのカウント値を読取り、これに計測
パルスの周期を乗じてさらに得られた結果の逆数を求め
ることにより、正弦波信号Ｉの中心周波数ｆｃを得る。

以上のようにして、この実施例では、計測速度に応じて
受光素子部２（第１図）中の選択される受光素子を変え
ることにより、得られる正弦波信号の中心周波数を高精
度に検出可能な一定の周波数範囲内に保つことができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、空間フィルタの
空間周波数を計測速度に応じて電子的に可変とすること
ができ、構成の複雑化や規模の増化を抑制して、超低速
から超高速までの広い範囲にわたって高精度の速度計測
を実現できるという優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による速度計６１１方式の一実施例を示
すブロック図、第２図は本発明を用いた速度計測装置の
概略構成図、第３図は本発明に用いる空間フィルタの原
理説明図、第４図はその空間フィルタによって得られる
信号の波形図、第５図は第１図における各部のクロック
のタイミングチャート、第６図は第１図におけるＤ−Ａ
変換器から得られる中心周波数ｆ、の正弦波信号を示す
波形図、第７図は第１図における中心周波数決定回路の
一具体５１］を示すブロック図である。 １・・・・・・センサ、２・・・・・・受光素子部、３
・・・・・・転送部、６ａ、６ｂ・・・・・・加算器、
７ａ、７ｂ・・・・・・ランチメモリ、８ａ、８．ｂ・
・・・・・メモリ、９・・・・・・減算器、１１・・・
・・・中心周波数決定回路、１２・・・・・・基準クロ
ック発生部、１３ａ、１３ｂ・・・・・・分周回路、１
４ａ、１４ｂ・・・・・・プリセット回路、１５・・・
・・・分周比設定回路、１６・・・・・・マイクロコン
ピュータ。 第２図 ０ｔ　ｂｔ　（７２ｂｚ　Ｏｙ　ｂ３０ａ　ｂ４０５　
ｂ５０６　ｂｂ　０７第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動体の移動方向に配列された多数の受光素子で
   該移動体からの光を受け、該受光素子の出力信号を加算
   して得られる信号の中心周波数を検出し、該中心周波数
   から該移動体の移動速度を算出するようにした速度計測
   方式において、出力信号が加算される前記受光素子は前
   記移動体の移動速度の区分された範囲毎に異なる間隔で
   選択された複数の受光素子であつて、該移動速度が該区
   分されたいずれの範囲にあつても前記中心周波数が所定
   の周波数範囲内にあるようにしたことを特徴とする速度
   計測方式。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記多数の
   受光素子のうちの、Ｍ（Ｎ−１）＋１番目（但し、Ｍ、
   Ｎは自然数、かつＭは偶数）の全ての受光素子の検出出
   力を加算して第１の信号を得、Ｍ（Ｎ−１／２）＋１番
   目の全ての受光素子の検出出力を加算して第２の信号を
   得、該第１、第２の信号の減算処理によつて前記中心周
   波数の信号を得ることを特徴とする速度計測方式。