JP2643510B2 - 視認度測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、道路、トンネル、空港、港湾等に設置した
ターゲットに設けたターゲットパターンをパターン観測
機構によってターゲットから離れた位置で観察して、タ
ーゲットとパターン観測機構との間の空間を物の物の見
え方の程度（以後、前記空間を被測定空間、見え方の程
度を視認度ということがある。）を測定する装置、特
に、パターン観測機構等の光軸のずれが生じても測定誤
差を生じることのない視認度測定装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図は本出願人の出願になる従来の視認度測定装置
25の構成図である（特公開昭63−173938号公報参照）。

第３図において、１はその表面1aに第４図に示したそ
れぞれ複数本の帯状の暗部2aと明部2bとからなる縦格子
状のターゲットパターン２が設けられた透明または半透
明材料製の方形平板状ターゲット、４は光源３の出射光
3aを平行光束4aにしてこの光束4aでターゲット１の裏面
1bを該裏面1bにほぼ垂直に照射するようにしたレンズ、
５はターゲット１における光束4aの透明光としてのター
ゲット１の出射光６の強さを検出してこの検出結果に応
じた信号5aを出力するようにした光センサで、この場
合、光源３には入力される信号5aに応じて出射光3aを加
減して出射光６の強さが所定値になるようにする機構が
設けられている。なお、第４図において、暗部2aはター
ゲット１における光束4aの透明光を透過させない材料で
構成され、また明部2bはターゲット１における光束4aの
透過光を透過させる材料で構成されていて、W₁,W₂はそ
れぞれ暗部2a、明部2bの各幅である。第３図において、
７はターゲット１と共に有底筒体を形成するようにして
ターゲット表面1aの塵埃等による汚損や該表面1aへの外
来光の入射を防止するようにした細長い角筒状の防塵
筒、９は、上述の各部を収容するように形成されかつ出
射光６を出射させる開口部8aが設けられたケース８とこ
のケース８内に前記した収容物とからなる投光部であ
る。さて、第３図及び第４図において、12はターゲット
１の出射光６が入射することによってパターン２の実像
を形成するようにした対物レンズ10と接眼レンズ11とか
らなる望遠鏡系、13はレンズ10の塵埃による汚損と該レ
ンズ10への出射光６以外の外来光の入射とを防止するよ
うにした防塵筒、14は望遠鏡系12によって形成されたパ
ターン２の実像を拡大して光電変換器15の平面状受光面
15aに結像させるようにした拡大レンズで、16は受光面1
5aへの迷光の入射防止と該受光面15aが視る視野の限定
とを図るようにしたアパーチャである。この場合、受光
面15aには多数の光電変換素子15bを直線状に配置した一
次元イメージセンサ15sが設けられていて、このイメー
ジセンサ15sにおける素子15bの配列方向が受光面15aに
生成されたパターン２の暗部2a及び明部2aの各帯状をな
した実像をそれらの各幅方向に横切るように要部が構成
されている。17は光電変換器15の出力アナログ信号15c
を増幅する増幅器、19は図示の各部を収容するように形
成されかつ出射光６をレンズ10に入射させる開口部19a
が設けられたゲース、20はケース19とこのケース19内の
図示した収容物かるなる受光部で、22は増幅器17が出力
するアナログ信号17aをディジタル信号22aに変換するAD
変換器である。そうして、23は信号22aについて以下に
説明する制御演算を行ってその結果に応じた信号23aを
出力するようにした制御演算器で、前述の視認度測定装
置25は第３図図示の各部で構成されている。第３図では
防塵筒13とレンズ10,11,14とアパーチャ16とが上述のよ
うに構成されているので、これらの各部でターゲットパ
ターン２を投光部９と受光部20との間の空間である被測
定空間21を介して観測して少なくともパターン２を含む
視野領域の実像18aを受光面15aに形成する光学部18を構
成しているということができる。

視認度測定装置15においては各部が上述のように構成
されているが、さらに、投光部９と受光部20とを所定距
離Ｌの空間21を隔てて設置した場合、装置25の各部を調
整することによって、受光面15aに生成されるパターン
２の暗部2a及び明部2bの各実像が、それぞれイメージセ
ンサ15sにおける前記の暗部2a及び明部2bのそれぞれに
対応した所定の位置の隣接した所定の各個数N₁,N₂（こ
こに、N₁,N₂はいずれも複数でかつ通常いずれも６〜10
であり、また、N₁は暗部2aに対する個数でN₂は明部2bに
対する個数である。）の光電変換素子15bを被うように
関係要部が構成されていて（以後、このようなN₁個の素
子15bを暗部相対素子15b1といい、このようなN₂個の素
子15bを暗部対応素子15b2ということがある。）また、
光電変換器15と増幅器17とAD変換器22と演算器23とが、
多数の素子15bのそれぞれが受光量に応じて出力する光
電信号を逐次信号22aに変換してはこの信号22aが表す個
々の素子15bの受光量データを演算器23で記憶するよう
に構成されている。そうして、さらに、この場合、演算
器23が、受光面15aに生成された暗部2a、明部2bの各実
像がそれぞれ暗部対応素子15b1、明部対応素子15b2を被
うように測定装置25の各部を調整した状態のもとに記憶
している全受光量データから、一本の帯状暗部2aに対応
したN₁個の受光量データの平均値I_bをパターン２におけ
る５本の帯状暗部2aのそれぞれについて算出してこの平
均値I_bの最小値I_blを選び出して記憶し、また、一本の
帯状明部2bに対応したN₂個の受光量データの平均値I_wを
パターン２における４本の帯状明部2bのそれぞれについ
て算出してこの平均値I_wの最大値I_whを選び出して記憶
して、しかる後、（I_wh−I_bl）＝ΔＩを算出してこのΔ
Ｉの空間21における視認度が測定の基準状態にある時に
既に求めておいてΔＩの値ΔI₀との比ΔI/ΔI₀に応じた
信号を前述の信号23aとして出力するようになってい
て、こと信号23aが空間21の視認度を表した信号である
ことは前述の引用文献（特公開昭63−173938号公報）で
説明した通りである。そうして、上記のΔＩは光電変換
器受光面15aに生成されたパターン２の暗部2a及び明部2
bの各像のコントラストであるから、信号23aをこのコン
トラストの変化を表す信号であるということができ、し
たがって、測定装置25によれば信号23aによって空間21
の視認度を測定することができることになる。

測定装置25では暗部2aと明部2bとを一次元状に交互に
配置したターゲットパターン２を採用しかつパターン２
の実像を一次元イメージセンサ15s上に生成するように
したが、従来の視認度測定装置においては明部と暗部と
を二次元状に配置したターゲットパターンを光電変換素
子を二次元状に配置した二次元イメージセンサとが採用
されることもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

視認度測定装置25では、上述したように、演算器23
が、信号22aが表すイメージセンサ15s上の所定位置のN₁
個の暗部対応素子15b1の各受光量データを用いて平均値
I_bを算出し、信号22aが表すセンサ15s上の前記暗部対応
素子15b1に隣るN₂個の明部対応素子15b2の各受光量デー
タを用いて平均値Iwを算出するようになっているので、
受光面15aにおけるパターン２の暗部2a、明部2bの各実
像がそれぞれ暗部対応素子15b1、明部対応素子15b2を被
うようになっていないと、演算器出力信号23aにもとづ
く視認度測定結果に当然測定誤差を生じる。そうして、
このような暗部2a、明部2bの各実像の素子15b1、15b2か
らの位置ずれは、投光部９、受光部20のそれぞれの近傍
を通る車両等にもとづく振動や両部9,20に対する保守作
業時に発生する意図せざる衝撃等によって両部9,20の間
に光軸ずれを生じることによって容易に発生する。

つまり、視認度測定装置25には、イメージセンサ15s
における予め定められた暗部対応素子15b1、明部対応素
子15b2の各受光量にもとづいて視認度測定をしているの
で、受光面15aにおけるパターン２の暗部2a、明部2bの
各実像が素子15b1、15b2を被うように投光部９の光軸と
受光部20の光軸とが一致した正規光軸状態から両部9,20
の各光軸がずれた状態になると、視認度測定結果の誤差
が現れるという問題点がある。

本発明の目的は、上記のような光軸ずれが存在しても
測定誤差を生じることのない視認度測定装置を得ること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明によれば、暗部と明
部とからなりかつ一個のパターン基準点が設定された平
面状のターゲットパターンを有するターゲットと、前記
ターゲットパターンを被測定空間を介して観測して少な
くとも前記ターゲットパターンを含む視野領域の実像を
光電変換器の受光面に形成する光学部と、前記光電変換
器が設けられかつ第１信号が入力されると前記実像にお
ける前記ターゲットパターンの前記パターン基準点に対
応した点の前記受光面上の位置を検出してこの位置を基
準位置データとして記憶しかつ第２信号が入力されると
この第２信号が表す前記受光面上の点の輝度を表す輝度
信号を出力する光学像処理部と、予め前記実像における
前記ターゲットパターンに対応した部分のパターン形状
を参照図形として記憶しており第３信号が入力されると
前記光学像処理部に記憶されている前記基準位置データ
を用いて前記参照図形上の点に対応した前記受光面上の
点を表す前記第２信号を出力する動作を前記参照図形上
の所定の経路にしたがいかつ前記参照図形の全面にわた
って順次行う第２信号発生部と、前記輝度信号と第４信
号とが入力されかつ前記輝度信号の値を用いて前記受光
面に形成された前記実像における前記第２信号に応じた
部分のコントラストの変化を求める演算を前記第４信号
に応じて行いこの演算の結果に応じた信号を出力する演
算部と、前記第１信号と前記第３信号と前記第４信号と
を所定の手順で出力する制御部とを備え、前記演算部の
出力信号によって前記被測定空間の視認度を測定するよ
うに視認度測定装置を構成する。

〔作用〕

上記のように構成すると、ターゲットと光学部との間
に光軸ずれが発生してこの結果光電変換器の受光面上で
ターゲットパターンの実像の位置のずれが生じても、第
２信号発生部が出力する第２信号は、常に、光電変換器
受光面におけるターゲットパターンの実像上の参照図形
上の点に対応した点の位置を正確に表していて、このた
め、演算器が行うコントラストの変化を求める演算は必
ず光電変換器受光面に形成されたターゲットパターンの
実像そのものに対して行われることになるので、ターゲ
ットと光学部との間に光軸ずれを生じても測定誤差を生
じることのない視認度測定装置が得られることになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の構成図で、本図において
は第３図におけるものと同じものには第３図の場合と同
じ符号がつけられている。また、第２図は第１図の実施
例の用いたターゲット１の正面図で、このターゲット１
は第４図のターゲット１と同じものであるが、第２図に
おける点Ｏは第１図に示した本発明実施例の後述する視
認度測定動作に必要な、パターン２に設定したパターン
基準点で、この場合基準点Ｏはパターン２が点Ｏに対し
て点対称となる対称の中心点である。

さて、第１図において、26は第３図の光電変換器15に
対応した光電変換器で、この場合この変換器26はCCDの
ような二次元撮像装置となっている。また、27は、第１
信号28が入力されると、光電変換器26を構成する個々の
光電変換素子26bがその受光量に応じた信号として出力
する光電変換信号26cをすべての変換素子26bについて順
次増幅器17を介して読みこんで、光学部18のターゲット
パターン２を含む視野領域の実像18aが形成された光電
変換器26の受光面26aの輝度分布を受光面26aに設定した
直交座標系Ｘ−Ｙの輝度分布として記憶し、かつ第２信
号29が入力されると、この記憶内容から信号29が表すＸ
−Ｙ座標系における座標（x,y）を有する点の輝度Ｉを
読み出してこのＩを表す輝度信号27aを出力するように
した二次元イメージメモリ、30はメモリ27において受光
面26aにおける輝度分布の記憶が完了するとこの記憶内
容にもとづいて前述したパターン２におけるパターン基
準点Ｏに対応した光受面26a上の点を光学像基準点Ｓと
して検出して、この基準点Ｓの座標系Ｘ−Ｙにおける座
標（X₀,X₀）を基準位置データとして記憶する基準位置
データ記憶部で、31は変換器26と増幅器17とイメージメ
モリ27と基準位置データ記憶部30とからなる光学像処理
部である。処理部31では各部が上述のように構成されて
いるので、この処理部31は、光電変換器26が設けられ、
かつ第１信号28が入力されると光学部18とターゲットパ
ターン２を含む視野領域の光電変換器受光面28aに形成
された実像18aにおけるパターン２のパターン基準点Ｏ
に対応した点Ｓの受光面26a上の位置を検出してこの位
置を基準位置データ（X₀,X₀）として記憶し、かつ第２
信号29が入力されるとこの信号29が表す受光面26a上の
座標（X,Y）の点の輝度Ｉを表す輝度信号27aを出力する
ものであるということができる。

32は前述の実像18aにおけるターゲットパターン２に
対応した部分のパターン形状を直交座標系Ａ−Ｂにおけ
る参照図形33として予め記憶しており、第３信号34が入
力されると、参照図形33上の点Ｐの座標（a,b）と参照
図形33におけるターゲットパターン２のパターン基準点
Ｏに対応した点Ｒの座標（A₀,B₀）とを用いて（１）式
右辺の演算を行いその結果としてのA₁とB₁とからなる走
査点データを表す信号32aを出力する動作を、点Ｐを参
照図形33上の所定の経路にしたがって該図形33の全面に
わたってかつ所定時間ごとに順次移動させては実行する
参照図形記憶部、35は記憶部32から信号32aが出力され
るごとに該信号32aが表す走査点データ（A₁,B₁）と基準
位置データ記憶部30に記憶されている基準位置データ
（X₀,X₀）とを用いて（２）式右辺の演算を行いこの演
算によって得られた座標（x,y）を表す前述の第２信号2
9を出力する座標演算部、36は参照図形記憶部32と座標
演算部35とからなる第２信号発生部である。第２信号発
生部36では各部が上述のように構成されているので、発
生部36は、予め前述の実像18aにおけるターゲットパタ
ーン２に対応した部分のパターン形状を参照図形33とし
て記憶しており、第３信号34が入力されると、光学像処
理部31に記憶されている基準位置データ（X₀,X₀）を用
いて参照図形33上の点Ｐに対応した光電変換器受光面26
a上の点を表す第２信号29を出力する動作を、参照図形3
3上の所定の経路にしたがいかつ該図形33の全面にわた
って順次行うものであるということになる。

37は第１信号28と第３信号34と第４信号38とを所定の
手順で出力するようにした制御部、39は輝度信号27aと
第４信号38とが入力されかつ信号27aの値を用いて光電
変換器受光面26aに形成された前述の実像18aにおける第
２信号29に応じた部分のコントラストの変化を求める、
第３図の制御演算器23におけると同様な演算を第４信号
38に応じて行いこの演算の結果な応じた信号39aを出力
する演算部で、40は図示の各部からなる視認度測定装置
である。

視認度測定装置40は上述のように構成されているの
で、投光部９と第３図の受光面20において光電変換器15
を光電変換器26に置き換えた構成の第１図図示の受光部
41との間の光軸ずれの如何によらず、演算部39が、座標
系Ｘ−Ｙに想定した、参照図形33と同じ形状の図形部分
について、二次元メモリ27が記憶している光電変換器受
光面26a上の輝度分布を用いて演算を行って信号39aを出
力する上述の動作をすることになり、この場合座標系Ｘ
−Ｙに想定した図形33と同じ形状の上記図形が光学部18
によって受光面26aを含む平面上に形成されたターゲッ
トパターン２の実像に一致していることは上述した所か
ら明らかであるから、視認度測定装置40によれば、投光
部９と受光部41との間に光軸ずれを生じても、光学部18
によるターゲットパターン２実像が受光面26aに形成さ
れる限り、演算部39が行うコントラストの変化を求める
演算は必ず受光面26aに形成されたパターン２の実像そ
のものについて行われることになって、したがって誤差
を生じることのない視認度測定が行えることになる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明においては、暗部と明部とか
らなりかつ一個のパターン基準点が設定された平面状の
ターゲットパターンを有するターゲットと、このターゲ
ットパターンを被測定空間を介して観測して少なくとも
このターゲットパターンを含む視野領域の実像を光電変
換器の受光面に形成する光学部と、前記光電変換器が設
けられかつ第１信号が入力されると前記実像におけるタ
ーゲットパターンのパターン基準点に対応した点の前記
受光面上の位置を検出してこの位置を基準位置データと
して記憶しかつ第２信号が入力されるとこの第２信号が
表す前記受光面上の点の輝度を表す輝度信号を出力する
光学像処理部と、予め前記実像における前記ターゲット
パターンに対応した部分のパターン形状を参照図形とし
て記憶しており第３信号が入力されると光学像処理部に
記憶されている基準位置データを用いて参照図形上の点
に対応した前記受光面上の点を表す第２信号を出力する
動作を参照図形上の所定の経路にしたがいかつ参照図形
の全面にわたって順次行う第２信号発生部と、輝度信号
と第４信号とが入力されかつ輝度信号の値を用いて前記
受光面に形成された前記実像における第２信号に応じた
部分のコントラストの変化を求める演算を第４信号に応
じて行いこの演算の結果に応じた信号を出力する演算部
と、第１信号と第３信号と第４信号とを所定の手順で出
力する制御部とを備え、演算部の出力信号によって被測
定空間の視認度を測定するように視認度測定装置を構成
した。

このため、上記のように構成すると、ターゲットと光
学部との間に光軸ずれが発生してこの結果光電変換器の
受光面上でターゲットパターンの実像に位置にずれが生
じても、第２信号発生部が出力する第２信号は、常に、
光電変換器受光面におけるターゲットパターンの実像上
の参照図形上の点に対応した点の位置を正確に表してい
て、このため、演算器が行うコントラストの変化を求め
る演算は必ず光電変換器受光面に形成されたターゲット
パターンの実像そのものに対して行われることになるの
で、本発明にはターゲットと光学部との間に光軸ずれを
生じても測定誤差を生じることのない視認度測定装置が
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、 第２図は第１図の実施例に用いたターゲットの正面図、 第３図は従来の視認度測定装置のに構成図、 第４図は第３図の測定装置に用いたターゲットの正面図
である。 １……ターゲット、２……ターゲットパターン、2a……
暗部、2b……明部、15,26……光電変換器、15a,26a……
受光面、18……光学部、18a……実像、21……被測定空
間、25,40……視認度測定装置、27a……輝度信号、28…
…第１信号、29……第２信号、31……光学像処理部、33
……参照図形、34……第３信号、36……第２信号発生
部、37……制御部、38……第４信号、39……演算部、39
a……演算部出力信号、Ｏ……パターン基準点、X₀,Y₀…
…基準位置データ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星川 寛 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 安本 浩二 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−128033（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−88830（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−81579（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−173938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−155880（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−49786（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−42784（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】暗部と明部とからなりかつ一個のパターン
   基準点が設定された平面状のターゲットパターンを有す
   るターゲットと、前記ターゲットパターンを被測定空間
   を介して観測して少なくとも前記ターゲットパターンを
   含む視野領域の実像を光電変換器の受光面に形成する光
   学部と、前記光電変換器が設けられかつ第１信号が入力
   されると前記実像における前記ターゲットパターンの前
   記パターン基準点に対応した点の前記受光面上の位置を
   検出してこの位置を基準位置データとして記憶しかつ第
   ２信号が入力されるとこの第２信号が表す前記受光面上
   の点の輝度を表す輝度信号を出力する光学像処理部と、
   予め前記実像における前記ターゲットパターンに対応し
   た部分のパターン形状を参照図形として記憶しており第
   ３信号が入力されると前記光学像処理部に記憶されてい
   る前記基準位置データを用いて前記参照図形上の点に対
   応した前記受光面上の点を表す前記第２信号を出力する
   動作を前記参照図形上の所定の経路にしたがいかつ前記
   参照図形の全面にわたって順次行う第２信号発生部と、
   前記輝度信号と第４信号とが入力されかつ前記輝度信号
   の値を用いて前記受光面に形成された前記実像における
   前記第２信号に応じた部分のコントラストの変化を求め
   る演算を前記第４信号に応じて行いこの演算の結果に応
   じた信号を出力する演算部と、前記第１信号と前記第３
   信号と前記第４信号とを所定の手順で出力する制御部と
   を備え、前記演算部の出力信号によって前記被測定空間
   の視認度を測定することを特徴とする視認度測定装置。