JPH0674959A - 速度測定装置 - Google Patents
速度測定装置Info
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- JPH0674959A JPH0674959A JP31281392A JP31281392A JPH0674959A JP H0674959 A JPH0674959 A JP H0674959A JP 31281392 A JP31281392 A JP 31281392A JP 31281392 A JP31281392 A JP 31281392A JP H0674959 A JPH0674959 A JP H0674959A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- measuring device
- lens
- prism array
- optical element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 受光器の応答速度が速く、光の利用効率の向
上を図った空間フィルタ方式速度測定装置を提供する。 【構成】 光源1から測定対象物2に光を照射し、その
反射光を第1レンズ3により受光する。この光は開口絞
り4を通過して、プリズムアレイ7に入射され、プリズ
ムアレイ7において一定ピッチで交互に2方向へ分離さ
れ、2個の光検出器9によりそれぞれ別個に受光され
る。この光検出器9が検出したデータに基づき、相対的
に移動している測定対象物2の速度を算出することがで
きる。
上を図った空間フィルタ方式速度測定装置を提供する。 【構成】 光源1から測定対象物2に光を照射し、その
反射光を第1レンズ3により受光する。この光は開口絞
り4を通過して、プリズムアレイ7に入射され、プリズ
ムアレイ7において一定ピッチで交互に2方向へ分離さ
れ、2個の光検出器9によりそれぞれ別個に受光され
る。この光検出器9が検出したデータに基づき、相対的
に移動している測定対象物2の速度を算出することがで
きる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリズムなどによって
構成される空間フィルタ方式を用いて非接触で自動車な
どの対地速度を測定する装置に係り、特に、その光学系
に関する。
構成される空間フィルタ方式を用いて非接触で自動車な
どの対地速度を測定する装置に係り、特に、その光学系
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、非接触で自動車などの対地速
度を測定する装置として、空間フィルタ方式の速度測定
装置が知られており、この装置における光学系として、
例えば、特開昭52−143081号公報に示されるよ
うなものがある。この速度測定装置は、被測定体からの
反射光をレンズを介して空間フィルタ系検出器に導入す
るようにし、レンズと空間フィルタ系検出器間のレンズ
焦点上に小孔を有する光遮断板を配設した構成である。
度を測定する装置として、空間フィルタ方式の速度測定
装置が知られており、この装置における光学系として、
例えば、特開昭52−143081号公報に示されるよ
うなものがある。この速度測定装置は、被測定体からの
反射光をレンズを介して空間フィルタ系検出器に導入す
るようにし、レンズと空間フィルタ系検出器間のレンズ
焦点上に小孔を有する光遮断板を配設した構成である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の光学系においては、光検出器として空間フィルタ
の作用を備えた櫛歯型フォトダイオードを使用している
ので、フォトダイオードの面積が広くなる。従って、受
光器の応答速度が遅く、投光側での変調に対応すること
が困難であり、また光検出器は比較的高価なものとなっ
ている。
従来の光学系においては、光検出器として空間フィルタ
の作用を備えた櫛歯型フォトダイオードを使用している
ので、フォトダイオードの面積が広くなる。従って、受
光器の応答速度が遅く、投光側での変調に対応すること
が困難であり、また光検出器は比較的高価なものとなっ
ている。
【0004】また、光検出器の応答を速めるためには、
純光学的空間フィルタと高速光検出器の組み合わせが有
効である。純光学的空間フィルタを用いた一例として、
例えば特開昭58−2662号公報に開示されるような
プリズム型空間フィルタを用いた速度計がある。この速
度計の空間フィルタは積層プリズムにより構成されてい
て、測定対象物からの光がこのプリズムに入射し、その
光がプリズム出射後に大きく広がるので、光を効率よく
光検出器に導くのが困難であり、光の利用効率が悪いと
いった問題がある。
純光学的空間フィルタと高速光検出器の組み合わせが有
効である。純光学的空間フィルタを用いた一例として、
例えば特開昭58−2662号公報に開示されるような
プリズム型空間フィルタを用いた速度計がある。この速
度計の空間フィルタは積層プリズムにより構成されてい
て、測定対象物からの光がこのプリズムに入射し、その
光がプリズム出射後に大きく広がるので、光を効率よく
光検出器に導くのが困難であり、光の利用効率が悪いと
いった問題がある。
【0005】また、従来のプリズムアレイ型空間フィル
タとしては、上記の特開昭58−2662号公報の他
に、実開昭62−133164号公報に開示されるよう
な空間フィルタがある。ところが、上記従来のプリズム
アレイ型空間フィルタにおいては、複数のプリズムある
いは柱状レンズを重ね合わせる構成なので精度よく製作
することが困難である。また、屈折面での反射によって
光が分散されて受光量にロスを生じる構成となってい
る。さらに、開口周期と開口幅の比が制限されていない
ために必然的に2:1になり(開口制限部材の開口部と
非開口部との比が1:1)、空間周波数の3倍成分が高
調波ノイズとなって、SN比の劣化を招くといった問題
がある。
タとしては、上記の特開昭58−2662号公報の他
に、実開昭62−133164号公報に開示されるよう
な空間フィルタがある。ところが、上記従来のプリズム
アレイ型空間フィルタにおいては、複数のプリズムある
いは柱状レンズを重ね合わせる構成なので精度よく製作
することが困難である。また、屈折面での反射によって
光が分散されて受光量にロスを生じる構成となってい
る。さらに、開口周期と開口幅の比が制限されていない
ために必然的に2:1になり(開口制限部材の開口部と
非開口部との比が1:1)、空間周波数の3倍成分が高
調波ノイズとなって、SN比の劣化を招くといった問題
がある。
【0006】一方、従来から測定対象物上に水がある場
合の誤動作防止対策として、実開昭63−190957
号公報に示されるように偏光を利用した速度センサがあ
る。ところが、このようなセンサでは、反射損をなくす
ためにブリュースター角で水面に光を入射させる必要が
あるので、投光部と受光部の間隔を離さなければなら
ず、測定装置が大きくなるという問題がある。
合の誤動作防止対策として、実開昭63−190957
号公報に示されるように偏光を利用した速度センサがあ
る。ところが、このようなセンサでは、反射損をなくす
ためにブリュースター角で水面に光を入射させる必要が
あるので、投光部と受光部の間隔を離さなければなら
ず、測定装置が大きくなるという問題がある。
【0007】本発明は、上述した問題点を解決するもの
で、プリズムアレイ型空間フィルタを用いて、低コスト
で製作精度がよく、かつ、受光器の応答速度が速く、光
の利用効率の向上を図った空間フィルタ方式速度測定装
置を提供することを目的とする。
で、プリズムアレイ型空間フィルタを用いて、低コスト
で製作精度がよく、かつ、受光器の応答速度が速く、光
の利用効率の向上を図った空間フィルタ方式速度測定装
置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明は、測定対象物に光を照射する投光手
段と、上記測定対象物からの反射光を一定ピッチで交互
に少なくとも2方向へ分離する光学素子と、該2方向へ
分離された光をそれぞれ別個に受光する少なくとも2個
の受光素子とを有する空間フィルタ式の速度測定装置に
おいて、上記測定対象物からの反射光を受光する受光レ
ンズと、該受光レンズの焦点位置に設けられる開口絞り
とを備え、上記開口絞りを通過した光を上記光学素子に
入射させるようにしたものである。請求項2の発明は、
上記光学素子と開口絞りとの間に、上記開口絞りを通過
した光をコリメートして上記光学素子に入射させるコリ
メートレンズを備えたものである。請求項3の発明は、
上記光学素子が、上記測定対象物の像が上記受光レンズ
と上記コリメートレンズを介して結像する位置に配置し
たものである。請求項4の発明は、上記光学素子と2個
の受光素子との間に1個の集光レンズが配置され、上記
光学素子によって一定ピッチで交互に2方向へ分離され
た各々の光は、上記1個の集光レンズによって各々の上
記受光素子に集光されるものである。請求項5の発明
は、上記集光レンズの焦点距離が上記コリメートレンズ
の焦点距離よりも短いものである。請求項6の発明は、
上記投光手段が複数個のパルス変調型赤外発光ダイオー
ドを備えたものである。請求項7の発明は、上記開口絞
りを、上記測定対象物の相対的な移動方向に対して幅の
狭いスリットとしたものである。請求項8の発明は、上
記投光手段が、上記測定対象物の相対的な移動方向に沿
って、上記受光レンズの両側に配置したものである。請
求項9の発明は、上記光学素子として、出射方向の異な
る光出射面が一定ピッチで交互に並んでいるプリズムア
レイを用いたものである。請求項10の発明は、上記プ
リズムアレイとして、入射光に対して上記光出射面の光
軸のなす角がブリュースター角となるように構成された
ものを用いる。請求項11の発明は、上記プリズムアレ
イとして、光線の入射面と上記光出射面のうち少なくと
も一方に反射防止コーティングが施されたものを用い
る。請求項12の発明は、上記プリズムアレイとして、
上記光線の入射面側と上記光出射面側のうち少なくとも
一方に、開口周期と開口幅の比が3:1となるような開
口制限部材を備えたものを用いる。請求項13の発明
は、上記プリズムアレイが上記出射方向の異なる光出射
面同士の間に遮光部材を備えたものである。請求項14
の発明は、上記プリズムアレイが一体成形されているも
のである。
に請求項1の発明は、測定対象物に光を照射する投光手
段と、上記測定対象物からの反射光を一定ピッチで交互
に少なくとも2方向へ分離する光学素子と、該2方向へ
分離された光をそれぞれ別個に受光する少なくとも2個
の受光素子とを有する空間フィルタ式の速度測定装置に
おいて、上記測定対象物からの反射光を受光する受光レ
ンズと、該受光レンズの焦点位置に設けられる開口絞り
とを備え、上記開口絞りを通過した光を上記光学素子に
入射させるようにしたものである。請求項2の発明は、
上記光学素子と開口絞りとの間に、上記開口絞りを通過
した光をコリメートして上記光学素子に入射させるコリ
メートレンズを備えたものである。請求項3の発明は、
上記光学素子が、上記測定対象物の像が上記受光レンズ
と上記コリメートレンズを介して結像する位置に配置し
たものである。請求項4の発明は、上記光学素子と2個
の受光素子との間に1個の集光レンズが配置され、上記
光学素子によって一定ピッチで交互に2方向へ分離され
た各々の光は、上記1個の集光レンズによって各々の上
記受光素子に集光されるものである。請求項5の発明
は、上記集光レンズの焦点距離が上記コリメートレンズ
の焦点距離よりも短いものである。請求項6の発明は、
上記投光手段が複数個のパルス変調型赤外発光ダイオー
ドを備えたものである。請求項7の発明は、上記開口絞
りを、上記測定対象物の相対的な移動方向に対して幅の
狭いスリットとしたものである。請求項8の発明は、上
記投光手段が、上記測定対象物の相対的な移動方向に沿
って、上記受光レンズの両側に配置したものである。請
求項9の発明は、上記光学素子として、出射方向の異な
る光出射面が一定ピッチで交互に並んでいるプリズムア
レイを用いたものである。請求項10の発明は、上記プ
リズムアレイとして、入射光に対して上記光出射面の光
軸のなす角がブリュースター角となるように構成された
ものを用いる。請求項11の発明は、上記プリズムアレ
イとして、光線の入射面と上記光出射面のうち少なくと
も一方に反射防止コーティングが施されたものを用い
る。請求項12の発明は、上記プリズムアレイとして、
上記光線の入射面側と上記光出射面側のうち少なくとも
一方に、開口周期と開口幅の比が3:1となるような開
口制限部材を備えたものを用いる。請求項13の発明
は、上記プリズムアレイが上記出射方向の異なる光出射
面同士の間に遮光部材を備えたものである。請求項14
の発明は、上記プリズムアレイが一体成形されているも
のである。
【0009】
【作用】請求項1の構成によれば、投光手段により測定
対象物に光を照射し、この光は測定対象物で反射されて
受光レンズ、開口絞りを経て光学素子に入射される。入
射された光は、光学素子において一定ピッチで交互に少
なくとも2方向へ分離され、少なくとも2個の受光素子
によりそれぞれ別個に受光される。この受光素子が検出
したデータに基づき、相対的に移動している測定対象物
の速度を算出することができる。請求項2の構成によれ
ば、開口絞りを通過した光はコリメートレンズによりコ
リメートされて光学素子に入射される。これにより、光
が分散されることがなくなり、光の利用効率が良くな
る。請求項3の構成によれば、測定対象物で反射された
光は受光レンズとコリメートレンズを通過後、結像さ
れ、結像位置に配されている光学素子に入射される。入
射された光は、光学素子において、一定ピッチで交互に
少なくとも2方向へ分離され、少なくとも2個の受光素
子によりそれぞれ別個に受光される。請求項4の構成に
よれば、光学素子によって一定ピッチで交互に2方向へ
分離された各々の光は、集光レンズによって各々の受光
素子に集光され、集光が容易となる。請求項5の構成に
よれば、測定対象物で反射された光は受光レンズと開口
絞りを介して光学素子に入射される。この光は、光学素
子において少なくとも2方向へ分離され、コリメートレ
ンズの焦点距離よりも短い焦点距離を有する集光レンズ
によって各々の受光素子に集光される。請求項6の構成
によれば、パルス変調型赤外発光ダイオードを用いて投
光することにより、外乱光の影響を防げSN比が良くな
る。請求項7の構成によれば、開口絞りの光進行方向下
流に設置した光学フィルタを小さくすることができる。
請求項8の構成によれば、受光レンズの両側に配置され
た投光手段により測定対象物に光を照射するので、受光
レンズと開口絞りによって決定される測定対象物上の受
光エリアの中心へ光を照射することが可能となり、受光
量のロスが少なくなる。請求項9の構成によれば、光学
素子による集光が容易となる。請求項10の構成によれ
ば、プリズムアレイにおける屈折面での反射損がなくな
る。請求項11の構成によれば、プリズムアレイでの光
の反射損を減らすことができる。請求項12,13の構
成によれば、受光量ロスが少なくなり、SN比が向上す
る。請求項14の構成によれば、プリズムアレイの製作
が容易となる。
対象物に光を照射し、この光は測定対象物で反射されて
受光レンズ、開口絞りを経て光学素子に入射される。入
射された光は、光学素子において一定ピッチで交互に少
なくとも2方向へ分離され、少なくとも2個の受光素子
によりそれぞれ別個に受光される。この受光素子が検出
したデータに基づき、相対的に移動している測定対象物
の速度を算出することができる。請求項2の構成によれ
ば、開口絞りを通過した光はコリメートレンズによりコ
リメートされて光学素子に入射される。これにより、光
が分散されることがなくなり、光の利用効率が良くな
る。請求項3の構成によれば、測定対象物で反射された
光は受光レンズとコリメートレンズを通過後、結像さ
れ、結像位置に配されている光学素子に入射される。入
射された光は、光学素子において、一定ピッチで交互に
少なくとも2方向へ分離され、少なくとも2個の受光素
子によりそれぞれ別個に受光される。請求項4の構成に
よれば、光学素子によって一定ピッチで交互に2方向へ
分離された各々の光は、集光レンズによって各々の受光
素子に集光され、集光が容易となる。請求項5の構成に
よれば、測定対象物で反射された光は受光レンズと開口
絞りを介して光学素子に入射される。この光は、光学素
子において少なくとも2方向へ分離され、コリメートレ
ンズの焦点距離よりも短い焦点距離を有する集光レンズ
によって各々の受光素子に集光される。請求項6の構成
によれば、パルス変調型赤外発光ダイオードを用いて投
光することにより、外乱光の影響を防げSN比が良くな
る。請求項7の構成によれば、開口絞りの光進行方向下
流に設置した光学フィルタを小さくすることができる。
請求項8の構成によれば、受光レンズの両側に配置され
た投光手段により測定対象物に光を照射するので、受光
レンズと開口絞りによって決定される測定対象物上の受
光エリアの中心へ光を照射することが可能となり、受光
量のロスが少なくなる。請求項9の構成によれば、光学
素子による集光が容易となる。請求項10の構成によれ
ば、プリズムアレイにおける屈折面での反射損がなくな
る。請求項11の構成によれば、プリズムアレイでの光
の反射損を減らすことができる。請求項12,13の構
成によれば、受光量ロスが少なくなり、SN比が向上す
る。請求項14の構成によれば、プリズムアレイの製作
が容易となる。
【0010】
【実施例】以下、本発明を具体化した第1実施例につい
て図面を参照して説明する。図1は速度測定装置の斜視
図であり、図2は同速度測定装置の断面図である。本速
度測定装置は、速度を測定すべき測定対象物2に対向し
て配置され、測定対象物2に光を照射する発光ダイオー
ドなどでなる光源(投光手段)1と、測定対象物2から
の反射光を処理して2方向へ分離集光する光学系と、2
方向へ分離集光された光をそれぞれ別個に受光する2個
の光検出器(受光素子)9とで構成されている。
て図面を参照して説明する。図1は速度測定装置の斜視
図であり、図2は同速度測定装置の断面図である。本速
度測定装置は、速度を測定すべき測定対象物2に対向し
て配置され、測定対象物2に光を照射する発光ダイオー
ドなどでなる光源(投光手段)1と、測定対象物2から
の反射光を処理して2方向へ分離集光する光学系と、2
方向へ分離集光された光をそれぞれ別個に受光する2個
の光検出器(受光素子)9とで構成されている。
【0011】上記光学系は、測定対象物2からの反射光
を受光する第1レンズ(受光レンズ)3と、開口絞り4
と、光源1の波長と等しい波長の光だけを透過させる波
長選択フィルタや偏光利用方式における偏光フィルタで
ある光学フィルタ5と、開口絞り4及び光学フィルタ5
を通過した光をコリメートする第2レンズ(コリメート
レンズ)6と、測定対象物2からの反射光を一定ピッチ
で交互に2方向へ分離するプリズムアレイ(光学素子)
7と、この分離された光を別々の光検出器9に受光させ
る第3レンズ8とでなる。また、2個の光検出器9の側
面には、集光効率を向上させるための鏡10が配置され
ている。上記開口絞り4は、測定対象物2の相対的な移
動方向に対して幅の狭いスリットとしている。また、プ
リズムアレイ7は純光学的空間フィルタであって、出射
方向の異なる光出射面が一定ピッチで交互に並んでい
る。
を受光する第1レンズ(受光レンズ)3と、開口絞り4
と、光源1の波長と等しい波長の光だけを透過させる波
長選択フィルタや偏光利用方式における偏光フィルタで
ある光学フィルタ5と、開口絞り4及び光学フィルタ5
を通過した光をコリメートする第2レンズ(コリメート
レンズ)6と、測定対象物2からの反射光を一定ピッチ
で交互に2方向へ分離するプリズムアレイ(光学素子)
7と、この分離された光を別々の光検出器9に受光させ
る第3レンズ8とでなる。また、2個の光検出器9の側
面には、集光効率を向上させるための鏡10が配置され
ている。上記開口絞り4は、測定対象物2の相対的な移
動方向に対して幅の狭いスリットとしている。また、プ
リズムアレイ7は純光学的空間フィルタであって、出射
方向の異なる光出射面が一定ピッチで交互に並んでい
る。
【0012】上記光源1は測定対象物2の相対的な移動
方向に沿って第1レンズ3の両側に配されていて、速度
測定装置と測定対象物2の距離が最大のときに照明光が
最も集光され、さらに開口絞り4と第1レンズ3によっ
て定まる測定対象物2上の受光エリア2aの中心へ光を
照射するように、反射光軸に対し一定の傾きで固定され
ている。なお、本実施例では、光源1を第1レンズ3の
両側に配置したが、片側だけでもよい。
方向に沿って第1レンズ3の両側に配されていて、速度
測定装置と測定対象物2の距離が最大のときに照明光が
最も集光され、さらに開口絞り4と第1レンズ3によっ
て定まる測定対象物2上の受光エリア2aの中心へ光を
照射するように、反射光軸に対し一定の傾きで固定され
ている。なお、本実施例では、光源1を第1レンズ3の
両側に配置したが、片側だけでもよい。
【0013】次に、上記構成の動作を説明する。光源1
から照射された光は、図1の矢印方向に相対的に移動す
る測定対象物2で反射され、この反射光は、第1レンズ
3と開口絞り4によって反射光軸に平行な成分を中心に
僅かに角度をもった成分だけが選択される。第1レンズ
3によって集光された反射光は開口絞り4を通過した
後、光学フィルタ5を経て、第2レンズ6で平行化さ
れ、プリズムアレイ7に入射される。プリズムアレイ7
に入射された光は、入射された個々のプリズムに応じて
2方向の平行光に分離される。図2では、この2方向に
分離される光線の一方を一点鎖線で示し、他方の光線を
破線で示している。この2方向の平行光は第3レンズ8
によって対応する2個の光検出器9に集光される。鏡1
0により、スリットの長軸方向通過光のうち第3レンズ
8で集光されきれない部分も光検出器9に入光される。
走行速度をV、2個の光検出器9の配設ピッチをP、レ
ンズの倍率をmとすれば、得られる周波数fはf=(m
/P)Vで求められることを利用して、2個の光検出器
9の出力の差動をとれば周期信号が得られるので、例え
ば、上述した特開昭52−143081号公報に示され
るような一般的方法により、測定対象物2の速度検出が
可能となる。
から照射された光は、図1の矢印方向に相対的に移動す
る測定対象物2で反射され、この反射光は、第1レンズ
3と開口絞り4によって反射光軸に平行な成分を中心に
僅かに角度をもった成分だけが選択される。第1レンズ
3によって集光された反射光は開口絞り4を通過した
後、光学フィルタ5を経て、第2レンズ6で平行化さ
れ、プリズムアレイ7に入射される。プリズムアレイ7
に入射された光は、入射された個々のプリズムに応じて
2方向の平行光に分離される。図2では、この2方向に
分離される光線の一方を一点鎖線で示し、他方の光線を
破線で示している。この2方向の平行光は第3レンズ8
によって対応する2個の光検出器9に集光される。鏡1
0により、スリットの長軸方向通過光のうち第3レンズ
8で集光されきれない部分も光検出器9に入光される。
走行速度をV、2個の光検出器9の配設ピッチをP、レ
ンズの倍率をmとすれば、得られる周波数fはf=(m
/P)Vで求められることを利用して、2個の光検出器
9の出力の差動をとれば周期信号が得られるので、例え
ば、上述した特開昭52−143081号公報に示され
るような一般的方法により、測定対象物2の速度検出が
可能となる。
【0014】上記のような構成でなる光学系を用いるこ
とにより、光検出器9の面積は小さいものでよく、従っ
て、検出の応答が高速となり、変調光にも対応が容易と
なる。また、光電流−電圧変換部におけるゲインを大き
くすることができるので、回路系のSN比向上が可能と
なる。さらには、プリズムアレイ7からの出射光を集光
することが容易となる。
とにより、光検出器9の面積は小さいものでよく、従っ
て、検出の応答が高速となり、変調光にも対応が容易と
なる。また、光電流−電圧変換部におけるゲインを大き
くすることができるので、回路系のSN比向上が可能と
なる。さらには、プリズムアレイ7からの出射光を集光
することが容易となる。
【0015】次に、第2実施例について図3を用いて説
明する。本実施例は、測定対象物2が第1レンズ(受光
レンズ)3と第2レンズ(コリメートレンズ)6を介し
て結像する位置に、空間フィルタとしてのプリズムアレ
イ7(もしくは開口制限部材)を配置したものである。
また、測定対象物2までの距離がある範囲内を変動する
場合は、その範囲に含まれる任意の距離において、測定
対象物2の像が第1レンズ(受光レンズ)3と第2レン
ズ(コリメートレンズ)6を介して結像する位置にプリ
ズムアレイ7を配置すればよい。上記構成に加えて、第
3レンズ8の焦点距離F3は第2レンズ6の焦点距離F
2より短くなるように設定されている。また、光源1は
測定対象物2の相対的な移動方向に沿って第1レンズ3
の両側もしくは片側に配されていて、速度測定装置と測
定対象物2の距離が最大のときに照明光が最も集光さ
れ、さらに開口絞り4と第1レンズ3によって定まる測
定対象物2上の受光エリア2aの中心へ光を照射するよ
うに、反射光軸に対し一定の傾きで固定されている。
明する。本実施例は、測定対象物2が第1レンズ(受光
レンズ)3と第2レンズ(コリメートレンズ)6を介し
て結像する位置に、空間フィルタとしてのプリズムアレ
イ7(もしくは開口制限部材)を配置したものである。
また、測定対象物2までの距離がある範囲内を変動する
場合は、その範囲に含まれる任意の距離において、測定
対象物2の像が第1レンズ(受光レンズ)3と第2レン
ズ(コリメートレンズ)6を介して結像する位置にプリ
ズムアレイ7を配置すればよい。上記構成に加えて、第
3レンズ8の焦点距離F3は第2レンズ6の焦点距離F
2より短くなるように設定されている。また、光源1は
測定対象物2の相対的な移動方向に沿って第1レンズ3
の両側もしくは片側に配されていて、速度測定装置と測
定対象物2の距離が最大のときに照明光が最も集光さ
れ、さらに開口絞り4と第1レンズ3によって定まる測
定対象物2上の受光エリア2aの中心へ光を照射するよ
うに、反射光軸に対し一定の傾きで固定されている。
【0016】本実施例において、光源1から測定対象物
2上の受光エリア2aの中心へ光が照射され、測定対象
物2からの反射光は第2レンズ6により結像され、結像
する位置に配されたプリズムアレイ7に入射される。こ
の光は、入射された個々のプリズムに応じて2方向の光
に分離される。この2方向の光は、第2レンズ6の焦点
距離F2より短い焦点距離F3をもつ第3レンズ8によ
って対応する2個の光検出器9に集光される。
2上の受光エリア2aの中心へ光が照射され、測定対象
物2からの反射光は第2レンズ6により結像され、結像
する位置に配されたプリズムアレイ7に入射される。こ
の光は、入射された個々のプリズムに応じて2方向の光
に分離される。この2方向の光は、第2レンズ6の焦点
距離F2より短い焦点距離F3をもつ第3レンズ8によ
って対応する2個の光検出器9に集光される。
【0017】本実施例によれば、像のボケを最小に抑え
ることができ、像の明暗差に基づいて得られる空間フィ
ルタ出力、つまり、空間フィルタによって分離された光
の強度差が最大となり、信号処理が容易になる。また、
スリット開口が縮小して受光素子側へ結像されるため受
光素子の受光面積が小さくでき、応答速度が速くなる。
また、安価な受光素子を使用できる。測定対象物上に水
がある場合、水面での正反射光が受光レンズを通過して
もスリット開口によって遮断され、受光素子には受光さ
れないので、水面を誤検知することはない。なお、水面
に波があり様々な方向に正反射される場合でも正反射光
の大部分を遮断することができるので、誤検知を防止す
ることができる。同時に、測定装置が大幅に小型化でき
る。
ることができ、像の明暗差に基づいて得られる空間フィ
ルタ出力、つまり、空間フィルタによって分離された光
の強度差が最大となり、信号処理が容易になる。また、
スリット開口が縮小して受光素子側へ結像されるため受
光素子の受光面積が小さくでき、応答速度が速くなる。
また、安価な受光素子を使用できる。測定対象物上に水
がある場合、水面での正反射光が受光レンズを通過して
もスリット開口によって遮断され、受光素子には受光さ
れないので、水面を誤検知することはない。なお、水面
に波があり様々な方向に正反射される場合でも正反射光
の大部分を遮断することができるので、誤検知を防止す
ることができる。同時に、測定装置が大幅に小型化でき
る。
【0018】次に、プリズムアレイ型空間フィルタの実
施例について図4及び図5により説明する。いずれのプ
リズムアレイ型空間フィルタ7,17においても、光は
平面加工された背面21,31に入射し、交互に配列さ
れた屈折面22,32より出射する。プリズムアレイ型
空間フィルタ17において、屈折面32は、フィルタの
底面に対する傾斜を交互に変えて配列されている。空間
フィルタ7,17の屈折面22,32から出射される光
が、不図示の対向する平面上の第1点もしくは第2点に
収束するようになっている。このフィルタ7,17は成
型等により一体物として製作することが容易で、低コス
ト化が図れる。
施例について図4及び図5により説明する。いずれのプ
リズムアレイ型空間フィルタ7,17においても、光は
平面加工された背面21,31に入射し、交互に配列さ
れた屈折面22,32より出射する。プリズムアレイ型
空間フィルタ17において、屈折面32は、フィルタの
底面に対する傾斜を交互に変えて配列されている。空間
フィルタ7,17の屈折面22,32から出射される光
が、不図示の対向する平面上の第1点もしくは第2点に
収束するようになっている。このフィルタ7,17は成
型等により一体物として製作することが容易で、低コス
ト化が図れる。
【0019】プリズムアレイの他の実施例を図6により
説明する。空間フィルタを利用した速度センサでは、車
速計として用いられた場合などに路面の水たまりからの
直接反射の影響を避けるため、実開昭63−19095
7号公報に示されるように偏光を利用することが多い。
その場合、プリズムアレイ型空間フィルタ7の屈折面2
2に対しP偏光した光が入射するように光学素子を配置
し、プリズムアレイ型空間フィルタ7の屈折面22の光
軸に対する角度θが、P偏光に対してブリュースター角
をなすように加工すれば、反射光はなくなり屈折面での
反射損は理論上ゼロになる(ブリュースターの法則)。
例えば、図6においてプリズムアレイ型空間フィルタ7
の屈折率を1.51とすれば、ブリュースター角θ=3
3.5(度)とすればよい。また、プリズムアレイ型空
間フィルタ7の入射面や反射面に反射防止コーティング
を施してもよい。これにより、光の反射損を減らすこと
ができる。
説明する。空間フィルタを利用した速度センサでは、車
速計として用いられた場合などに路面の水たまりからの
直接反射の影響を避けるため、実開昭63−19095
7号公報に示されるように偏光を利用することが多い。
その場合、プリズムアレイ型空間フィルタ7の屈折面2
2に対しP偏光した光が入射するように光学素子を配置
し、プリズムアレイ型空間フィルタ7の屈折面22の光
軸に対する角度θが、P偏光に対してブリュースター角
をなすように加工すれば、反射光はなくなり屈折面での
反射損は理論上ゼロになる(ブリュースターの法則)。
例えば、図6においてプリズムアレイ型空間フィルタ7
の屈折率を1.51とすれば、ブリュースター角θ=3
3.5(度)とすればよい。また、プリズムアレイ型空
間フィルタ7の入射面や反射面に反射防止コーティング
を施してもよい。これにより、光の反射損を減らすこと
ができる。
【0020】プリズムアレイのさらに他の実施例を図7
により説明する。空間フィルタ7の開口周期Tと開口幅
Dの比は3:1が望ましいことが知られているので、本
実施例は、その条件を満たすスリット40をプリズムア
レイ型空間フィルタ7に貼付したものである。このスリ
ット40は、プリズムアレイ型空間フィルタ7の屈折面
22側に配置してもよいし、背面21に金属蒸着を施す
ことによって実現してもよい。
により説明する。空間フィルタ7の開口周期Tと開口幅
Dの比は3:1が望ましいことが知られているので、本
実施例は、その条件を満たすスリット40をプリズムア
レイ型空間フィルタ7に貼付したものである。このスリ
ット40は、プリズムアレイ型空間フィルタ7の屈折面
22側に配置してもよいし、背面21に金属蒸着を施す
ことによって実現してもよい。
【0021】プリズムアレイのさらに他の実施例を図8
により説明する。この実施例は、スリット50をプリズ
ムアレイ型空間フィルタ27に貼付したものである。ス
リット50の各開口51の間には、遮光板として機能す
る仕切り52が備えられている。また、プリズムアレイ
型空間フィルタ27の背面21には、スリット50の仕
切り52と嵌合するように切れ込み状の凹部23が設け
られていて、これらを嵌合させることによって一つの開
口51に入射した光は必ず対応する一つの屈折面22か
ら出射するようにしている。スリット50を付加するこ
とにより、高調波ノイズの低減を図ることができる。さ
らに、プリズムアレイ型空間フィルタ27及びスリット
50内において仕切り52に光が吸収される光のロスを
減らすために、仕切り52に鏡面加工を施してもよい。
これにより光の利用効率を一層上げることができる。
により説明する。この実施例は、スリット50をプリズ
ムアレイ型空間フィルタ27に貼付したものである。ス
リット50の各開口51の間には、遮光板として機能す
る仕切り52が備えられている。また、プリズムアレイ
型空間フィルタ27の背面21には、スリット50の仕
切り52と嵌合するように切れ込み状の凹部23が設け
られていて、これらを嵌合させることによって一つの開
口51に入射した光は必ず対応する一つの屈折面22か
ら出射するようにしている。スリット50を付加するこ
とにより、高調波ノイズの低減を図ることができる。さ
らに、プリズムアレイ型空間フィルタ27及びスリット
50内において仕切り52に光が吸収される光のロスを
減らすために、仕切り52に鏡面加工を施してもよい。
これにより光の利用効率を一層上げることができる。
【0022】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明によれば、
測定対象物からの反射光を効率よく集光できるので、受
光器の面積を小さくでき検出の応答が高速となり、変調
光にも対応が容易となる。また、受光器として汎用のフ
ォトダイオードを利用することができるので低コストと
なる。光検出器の応答速度が速いので、検出速度範囲が
広がり、より速い速度を検出できるようになる。請求項
2の発明によれば、光学素子への入射光がコリメートさ
れるので光が分散されることはなく光の利用効率が高
い。請求項3の発明によれば、測定対象物からの反射光
が結像された状態で光学素子に入射するので、効率よく
集光でき、受光素子の受光面積が小さくなる。請求項4
の発明によれば、集光は容易であり、光の利用効率が高
くなる。請求項5の発明によれば、受光素子における測
定対象物の像のボケを最小に抑えることができ、像の明
暗差に基づいて得られる空間フィルタ出力、つまり、空
間フィルタによって分離された光の強度差が最大とな
り、信号処理が容易になる。また、スリット開口が縮小
して受光素子側へ結像されるため受光素子の受光面積が
小さくでき、応答速度が速くなる。そして、安価な受光
素子を使用できる。請求項6の発明によれば、外乱光の
影響を防げSN比がよくなる。また、照明光が測定対象
物上で最も集光されるように投光方向が設定されている
ので、測定対象物と測定対象物の距離変動に対し受光量
の変動が小さい。従って、ゲインコントロール等回路側
での負担が軽くなる。請求項7の発明によれば、開口絞
りが幅の狭いスリットであるために、開口絞りの光進行
方向下流に設置した光学フィルタを小さくできるので低
コストとなる。
測定対象物からの反射光を効率よく集光できるので、受
光器の面積を小さくでき検出の応答が高速となり、変調
光にも対応が容易となる。また、受光器として汎用のフ
ォトダイオードを利用することができるので低コストと
なる。光検出器の応答速度が速いので、検出速度範囲が
広がり、より速い速度を検出できるようになる。請求項
2の発明によれば、光学素子への入射光がコリメートさ
れるので光が分散されることはなく光の利用効率が高
い。請求項3の発明によれば、測定対象物からの反射光
が結像された状態で光学素子に入射するので、効率よく
集光でき、受光素子の受光面積が小さくなる。請求項4
の発明によれば、集光は容易であり、光の利用効率が高
くなる。請求項5の発明によれば、受光素子における測
定対象物の像のボケを最小に抑えることができ、像の明
暗差に基づいて得られる空間フィルタ出力、つまり、空
間フィルタによって分離された光の強度差が最大とな
り、信号処理が容易になる。また、スリット開口が縮小
して受光素子側へ結像されるため受光素子の受光面積が
小さくでき、応答速度が速くなる。そして、安価な受光
素子を使用できる。請求項6の発明によれば、外乱光の
影響を防げSN比がよくなる。また、照明光が測定対象
物上で最も集光されるように投光方向が設定されている
ので、測定対象物と測定対象物の距離変動に対し受光量
の変動が小さい。従って、ゲインコントロール等回路側
での負担が軽くなる。請求項7の発明によれば、開口絞
りが幅の狭いスリットであるために、開口絞りの光進行
方向下流に設置した光学フィルタを小さくできるので低
コストとなる。
【0023】請求項8の発明によれば、受光レンズが受
光する光量のロスが少なくなる。また、測定対象物上に
水がある場合、水面での正反射光が受光レンズを通過し
てもスリット開口によって遮断され、受光素子には受光
されないので、水面を誤検知することはない。一方、水
面に波があり様々な方向に正反射される場合でも正反射
光の大部分を遮断することができるので、誤検知を防止
することができる。同時に、測定装置が大幅に小型化で
きる。請求項9の発明によれば、プリズムアレイからの
出射光が平行光なので集光が容易であり、鏡による集光
成分も付加されると光の利用効率がより高くなる。請求
項10の発明によれば、屈折面での反射損がほぼゼロに
なるので、光の利用効率が高くなる。請求項11の発明
によれば、受光量のロスが少ないのでSN比の向上が可
能である。請求項12の発明によれば、空間周波数の3
倍成分が高調波ノイズとならないので、SN比の向上が
可能である。請求項13の発明によれば、受光量のロス
が少ないのでSN比の向上が可能である。請求項14の
発明によれば、プリズムアレイは一体成形されているの
で、簡単に製作可能で安価であり、製作精度もよくな
る。
光する光量のロスが少なくなる。また、測定対象物上に
水がある場合、水面での正反射光が受光レンズを通過し
てもスリット開口によって遮断され、受光素子には受光
されないので、水面を誤検知することはない。一方、水
面に波があり様々な方向に正反射される場合でも正反射
光の大部分を遮断することができるので、誤検知を防止
することができる。同時に、測定装置が大幅に小型化で
きる。請求項9の発明によれば、プリズムアレイからの
出射光が平行光なので集光が容易であり、鏡による集光
成分も付加されると光の利用効率がより高くなる。請求
項10の発明によれば、屈折面での反射損がほぼゼロに
なるので、光の利用効率が高くなる。請求項11の発明
によれば、受光量のロスが少ないのでSN比の向上が可
能である。請求項12の発明によれば、空間周波数の3
倍成分が高調波ノイズとならないので、SN比の向上が
可能である。請求項13の発明によれば、受光量のロス
が少ないのでSN比の向上が可能である。請求項14の
発明によれば、プリズムアレイは一体成形されているの
で、簡単に製作可能で安価であり、製作精度もよくな
る。
【図1】本発明の第1実施例による速度測定装置の斜視
図である。
図である。
【図2】同速度測定装置の断面図である。
【図3】第2実施例による速度測定装置の断面図であ
る。
る。
【図4】プリズムアレイ型空間フィルタの斜視図であ
る。
る。
【図5】他の実施例のプリズムアレイ型空間フィルタの
斜視図である。
斜視図である。
【図6】プリズムアレイ型空間フィルタにおける光の屈
折状態を示す図である。
折状態を示す図である。
【図7】スリット及びプリズムアレイ型空間フィルタの
斜視図である。
斜視図である。
【図8】スリット及びプリズムアレイ型空間フィルタの
斜視図である。
斜視図である。
1 光源 2 測定対象物 3 第1レンズ 4 開口絞り 5 光学フィルタ 6 第2レンズ 7,17,27 プリズムアレイ 8 第3レンズ 9 光検出器 40,50 スリット 52 仕切り
Claims (14)
- 【請求項1】 測定対象物に光を照射する投光手段と、
上記測定対象物からの反射光を一定ピッチで交互に少な
くとも2方向へ分離する光学素子と、該2方向へ分離さ
れた光をそれぞれ別個に受光する少なくとも2個の受光
素子とを有する空間フィルタ式の速度測定装置におい
て、上記測定対象物からの反射光を受光する受光レンズ
と、該受光レンズの焦点位置に設けられる開口絞りとを
備え、上記開口絞りを通過した光を上記光学素子に入射
させるようにしたことを特徴とする速度測定装置。 - 【請求項2】 上記光学素子と開口絞りとの間に、上記
開口絞りを通過した光をコリメートして上記光学素子に
入射させるコリメートレンズを備えたことを特徴とする
請求項1に記載の速度測定装置。 - 【請求項3】 上記光学素子は、上記測定対象物の像が
上記受光レンズと上記コリメートレンズを介して結像す
る位置に配置したことを特徴とする請求項2に記載の速
度測定装置。 - 【請求項4】 上記光学素子と2個の受光素子との間に
1個の集光レンズが配置され、上記光学素子によって一
定ピッチで交互に2方向へ分離された各々の光は、上記
1個の集光レンズによって各々の上記受光素子に集光さ
れることを特徴とする請求項1,2または3に記載の速
度測定装置。 - 【請求項5】 上記集光レンズの焦点距離が上記コリメ
ートレンズの焦点距離よりも短いことを特徴とする請求
項4に記載の速度測定装置。 - 【請求項6】 上記投光手段は、複数個のパルス変調型
赤外発光ダイオードを備えたことを特徴とする請求項
1,2,3,4または5に記載の速度測定装置。 - 【請求項7】 上記開口絞りは、上記測定対象物の相対
的な移動方向に対して幅の狭いスリットであることを特
徴とする請求項1,2,3,4,5または6に記載の速
度測定装置。 - 【請求項8】 上記投光手段は、上記測定対象物の相対
的な移動方向に沿って、上記受光レンズの両側に配置し
たことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6また
は7に記載の速度測定装置。 - 【請求項9】 上記光学素子は、出射方向の異なる光出
射面が一定ピッチで交互に並んでいるプリズムアレイで
あることを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,
7または8に記載の速度測定装置。 - 【請求項10】 上記プリズムアレイは、入射光に対し
て上記光出射面の光軸のなす角がブリュースター角とな
るように構成されていることを特徴とする請求項9に記
載の速度測定装置。 - 【請求項11】 上記プリズムアレイは、光線の入射面
と上記光出射面のうち少なくとも一方に反射防止コーテ
ィングが施されていることを特徴とする請求項9または
10に記載の速度測定装置。 - 【請求項12】 上記プリズムアレイは、上記光線の入
射面側と上記光出射面側のうち少なくとも一方に、開口
周期と開口幅の比が3:1となるような開口制限部材を
備えたことを特徴とする請求項9,10または11に記
載の速度測定装置。 - 【請求項13】 上記プリズムアレイは、上記出射方向
の異なる光出射面同士の間に遮光部材を備えたことを特
徴とする請求項9,10,11または12に記載の速度
測定装置。 - 【請求項14】 上記プリズムアレイは、一体成形され
ていることを特徴とする請求項9,10,11,12ま
たは13に記載の速度測定装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31281392A JPH0674959A (ja) | 1992-07-03 | 1992-10-27 | 速度測定装置 |
EP93308544A EP0595605A3 (en) | 1992-10-27 | 1993-10-27 | Optical device for measuring speed |
US08/141,644 US5557395A (en) | 1992-10-27 | 1993-10-27 | Optical device for measuring speed |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4-200648 | 1992-07-03 | ||
JP20064892 | 1992-07-03 | ||
JP31281392A JPH0674959A (ja) | 1992-07-03 | 1992-10-27 | 速度測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0674959A true JPH0674959A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=26512319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31281392A Withdrawn JPH0674959A (ja) | 1992-07-03 | 1992-10-27 | 速度測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0674959A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5652655A (en) * | 1993-06-29 | 1997-07-29 | Omron Corporation | Road surface discriminator and apparatus applying same |
JP2006105737A (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-20 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 車両の速度測定装置 |
-
1992
- 1992-10-27 JP JP31281392A patent/JPH0674959A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5652655A (en) * | 1993-06-29 | 1997-07-29 | Omron Corporation | Road surface discriminator and apparatus applying same |
JP2006105737A (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-20 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 車両の速度測定装置 |
JP4639739B2 (ja) * | 2004-10-04 | 2011-02-23 | 横浜ゴム株式会社 | 車両の速度測定装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000104 |