JPH0432768A - 空間フィルタ装置および空間フィルタ速度計 - 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】 発明の背景 技術分野 この発明は差動型空間フィルタの原理を利用するための
空間フィルタ装置および空間フィルタ速度計に関する。

従来技術とその問題点 空間フィルタ速度計において、入射する光信号に含まれ
る不要な低周波成分や高調波成分を除去する目的で差動
型の構成が用いられる。たとえば、小林　彬「空間フィ
ルタとその応用［１］　Ｊ計測と制御（計測自動制御学
会：５ＩＣＥ）。

Ｖｏｌ、１９．　ＮＯ，４，ｐ、４０９に差動型空間フ
ィルタの構成と原理（図７参照）が、同「空間フ１ルタ
とその応用［Ｕ　］　Ｊ　ＶＯｌ、１９．　ＮＯ，８，
ｐ、５７１にＳ１太陽電池を用いて実現した例（図１．
４．１５参照）が述べられている。この例のように半導
体プロセスにより、＜シ歯状の受光素子列を形成して差
動型空間フィルタを構成すると、光学系の調整か容易で
ある利点がある。しかし、受光素子の製作か犬がかりに
なるので製作数量が少なかったり、ビ・ソチの異なった
何種類もの受光素子を用意すると高価になるという問題
点がある。

一方、特開昭５８−２６６３号公報にはビーム・スプリ
ッタと２つのスリット列を用いて構成され、くし歯状の
受光素子を用いない差動型空間フィルタの構成が示され
ている。この構成においては２つのスリット列の相対的
位置合わせが容易でないという問題点かある。

発明の概要 発明の目的 この発明は安価でかつ光学系の調整か容易な空間フィル
タ装置およびこの空間フィルタ装置を用いた空間フィル
タ速度計を提供することを目的とする。

この発明による空間フィルタ装置は、所定方向に偏光し
た光を透過させる第１のスリットと上記所定方向に直交
する方向に偏光した光を透過させる第２のスリットとが
所定間隔て交互に配置されてなることを特徴とする。

この空間フィルタ装置は偏光方向か互いに直交する２種
類の偏光子を用いて構成することができ、安価に提供で
きる。また、この空間フィルタ装置は１箇所に配置する
たけて足り、従来のように２箇所に置いてそれらの相対
位置合わせをする必要かなく、光学系の調整が容易であ
る。

この発明による空間フィルタ装置は、所定の第１の波長
帯域の光を透過させる第１のスリットと上記第１の波長
帯域とは異なる第２の波長帯域の光を透過させる第２の
スリットとが所定間隔で交互に配置されてなることを特
徴とする。

この空間フィルタ装置は透過帯波長が互いに異なる色フ
ィルタを用いて構成することができるので安価に提供で
きる。また、この空間フィルタ装置は１箇所に配置すれ
ば足りるので、光学的位置調整か容易である。

この発明は、差動型空間フィルタを用いた速度計におい
て、所定方向に偏光した光を透過させる第１のスリット
と上記所定方向に直交する方向に偏光した光を透過させ
る第２のスリットとが所定間隔で交互に配置されてなる
空間フィルタ、および上記スリットを透過した光をその
偏光方向に応じて２つに分離する手段を備えていること
を特徴とする。

この発明による空間フィルタ速度計は、所定間隔て一列
に配列された複数のスリットに、透過させる光の偏光方
向が互いに垂直な偏光子が交Ｉｊに配置されてなる空間
フィルタ、上記空間フィルタのスリットを透過した光を
その偏光方向に応じて２つに分離する偏光ビーム・スブ
リ、ンタ、上記偏光ビーム・スプリッタによって分離さ
れた２つの光ビームをそれぞれ受光する２つの受光素子
、および上記２つの受光素子の出力を差動演算し、その
差動信号の周波数に基づいて被測定物体の速度を算出す
る信号処理回路を備えていることを特徴とする。

この発明による空間フィルタ速度計は、上記の偏光子を
用いて構成される空間フィルタを利用している。空間フ
ィルタを透過した光を偏光ビーム・スプリッタを用いて
２つに分離することが可能である。このようにして、安
価でかつ光学的調整の容易な差動型空間フィルタ速度計
が実現する。

この発明はさらに、差動型空間フィルタを用いた速度計
において、所定の第１の波長帯域の光を透過させる第１
のスリットと上記第１の波長帯域とは異なる第２の波長
帯域の光を透過させる第２のスリットとが所定間隔で交
互に配置されてなる空間フィルタ、および上記スリット
を透過した光をその波長に応じて２つに分離する手段を
備えていることを特徴とする。

上記波長分離手段としては２色フィルタ、グレーティン
グ　プリズム等が用いられる。

この発明による空間フィルタ速度計は、上記の色フィル
タを用いて構成される空間フィルタを利用している。空
間フィルタを透過した光を上記波長分離手段を用いて２
つに分離することが可能である。このようにして、安価
でかつ光学的調整の容易な差動型空間フィルタ速度計か
実現する。

実施例の説明 第１図はこの発明の実施例の空間フィルタ速度計の構成
を示している。

移動物体５の光像が結像レンズ６によって空間フィルタ
１の上に結像される。移動物体５から反射または拡散し
て空間フィルタ１に入射する光は無偏光のものであるこ
とが前提である。

空間フィルタ１は第２ａ図に示すように、所定間隔で一
列に配列されたスリット１ａが形成され、これらのスリ
ット１ａに、透過する光の偏光面の方向が互いに垂直な
偏光子が交互に設置されている。空間フィルタ１のスリ
ット１ａ以外の部分は光を透過しない、すなわち入射光
を遮断する。

空間フィルタ１のスリット１ａに設けられた偏光ｆは第
２ａ図ではハツチングで図示されており、ハツチングの
意味が第２ｂ図に示されている。すなわち、スリットＮ
ｏ、が奇数のスリット１ａの偏光子は図面において左右
方向の偏光方向を持つ光を透過し、スリットＮｏ、が偶
数のスリット１ａの偏光子は上下方向の偏光方向を持つ
光を透過する。

空間フィルタ１を通過した光は偏光ビーム・スプリッタ
２に入射する。偏光ビーム・スプリッタ２は空間フィル
タ１の透過光のうちスリットＮｏ、か奇数のスリットの
偏光子を透過した光を透過しスリットＮｏ、が偶数のス
リットの偏光子を透過した光を反射する。偏光ビーム・
スプリッタ２を透過した光はレンズ７ａによって集光さ
れ、受光素子３］によって光電変換される。偏光ビーム
・スプリッタ２によって反射した光はレンズ７ｂによっ
て集光され、受光素子３２によって光電変換される。

受光素子３１と３２の出力信号は信号処理部４に与えら
れ、この信号処理部４によって差動演算され　さらに差
動信号の周波数か計測され、この計測された周波数に所
定の係数か乗しられることにより移動物体５の速度が求
められる。周波数計測には周知のスペクトラム・アナラ
イザ、カウンタ、周波数トラッカなどのうちいずれかが
用いられる。

空間フィルタ１は、不透明な板に方形孔をあけてスリッ
ト１ａを形成し、これらのスリット］ａに偏光子をそれ
ぞれ取付けることによって作製することができる。

空間フィルタ１はより簡便には次のようにして作製され
る。すなわち、第３ａ図および第３ｂ図に示すように、
２枚の偏光子１１．１２を用意し、これらの偏光子１１
．１２に２交互に並ぶスリット１ａとなる位置にそれぞ
れ方形孔をあける。そしてこれらの偏光子１１と１２を
重ね合わせることにより空間フィルタ１が得られる。偏
光子１１の孔１１ａは偏光子１２で決まる偏光方向の光
を透過し、偏光子１２の孔１１ｂは偏光子１１で決まる
偏光方向の光を透適する。孔１１ａ、　ｌｌｂ以外の部
分においては７偏光子１１と１２がそれぞれ互いに直交
する偏光方向の光しか透過しないため、これらの偏光子
１１と１２を重ね合わせると光が透過しない状態となる
。

上記のような空間フィルタの作製に適した偏光フィルム
は安価に入手でき、加工も簡単であるので、スリット・
ピッチなどのパラメータ変更も容易に行なえる。

たとえば平行光束によって移動物体５の影か直接に空間
フィルタ１に投影されたり、レーザ・スペックル・パタ
ーンが空間フィルタ１に投射されるなど、レンズ６がな
くても移動物体５の移動パターンに関する光情報が空間
フィルタ１の上に生じるときには、レンズ６は必要では
ない。

偏光ビーム・スプリッタとしては１反射を利用するもの
の他に　ウォラストン・プリズムなど各種の偏光プリズ
ムも利用できる。

また十分な受光量か得られる場合にはレンズ７ａ、７ｂ
も必ずしも必要ではない。

小さな移動速度を測定する場合や移動方向の正負も判別
したい場合には空間フィルタをそのスリットの配列方向
に移動させる。そして信号処理部４により物体速度と空
間フィルタ移動速度の合成速度を測定し、この合成速度
から空間フィルタの移動速度（これは既知である）を減
算する。空間フィルタを移動させる場合には、空間フィ
ルタを円筒状に形成し、この円筒状周面に周方向にスリ
ット（偏光子をもつ）を配列するとよい。円筒状空間フ
ィルタを回転させることにより、スリット列の連続した
運動か可能となる。

上記実施例では光の偏光を利用しているが、光の波長を
利用して空間フィルタを構成することもできる。すなわ
ち、第２ａ図に示す空間フィルタ１において、スリット
１ａに色の異なる２種類の色フィルタ（たとえば赤また
は黄と緑または青など）を交互に貼付ける。このような
空間フィルタは第３ａ図および第３ｂ図に示す方法によ
り作製することもてきる。たとえば第３ａ図の符号】１
て示すものを赤または黄色の色フィルタとし、第３ｂ図
の符号１２で示すものを緑または青色の色フィルタとす
ればよい。

第４図はこのような色フィルタを用いて構成された空間
フィルタを用いた空間フィルタ速度計の構成の一部を示
すものである。

空間フィルタ１０は、透過波長帯域が相互に異なる（た
とえば上述のように赤と緑または黄と青）２種類のスリ
ットか交互に形成されてなる空間フィルタである。この
空間フィルタ１０を透過した光はハーフミラ−２０で２
つに分離される。分離された一方の光は空間フィルタ１
０の一方のスリットを透過した波長帯域の光を透過させ
る色フィルタ２１（たとえば赤または黄）を通って受光
素子３１に受光される。他方の光は空間フィルタ１０の
他方のスリットを透過した波長帯域の光を透過させる色
フィルタ２２（たとえば緑または青）を通って受光素子
３２に受光される。受光素子３１と３２の出力信号は信
号処理部に与えられ物体の速度が測定されるのは上述し
た実施例と同じである。

この空間フィルタ１０もまた移動させてもよいし１円筒
状とすることもできる。

ハーフミラ−２０と色フィルタ２１．２２に代えてプリ
ズムまたはグレーティングを用いることにより、空間フ
ィルタｌＯを透過した光の波長分離を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示し、空間フィルタ速度計
の構成を示す図である。 第２ａ図は空間フィルタの一例を示す平面囚第２ｂ図は
空間フィルタにおける偏光子を通過する光の偏光方向を
説明するものである。 第３ａ図および第３ｂ図は空間フィルタを作製するのに
用いる偏光子を示すものである。 第４図はこの発明の他の実施例を示し７空間フィルタ速
度計の構成の一部を示す図である。 ］、１０・・空間フィルタ １ａ・・・スリット ２・・・偏光ビーム・スプリッタ ４・・・信号処理部 １１、１．２・・・偏光子。 １１ａ、１１．ｂ・・・方形孔。 ２０・・ハーフミラ− ２１、２２・・・色フィルタ ３１、３２・・・受光素子。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定方向に偏光した光を透過させる第１のスリッ
   トと上記所定方向に直交する方向に偏光した光を透過さ
   せる第２のスリットとが所定間隔で交互に配置されてな
   る空間フィルタ装置。
2. （２）差動型空間フィルタを用いた速度計において、 所定方向に偏光した光を透過させる第１のスリットと上
   記所定方向に直交する方向に偏光した光を透過させる第
   ２のスリットとが所定間隔で交互に配置されてなる空間
   フィルタ、および 上記スリットを透過した光をその偏光方向に応じて２つ
   に分離する手段、 を備えた空間フィルタ速度計。
3. （３）所定間隔で一列に配列された複数のスリットに、
   透過させる光の偏光方向が互いに垂直な偏光子が交互に
   配置されてなる空間フィルタ、 上記空間フィルタのスリットを透過した光をその偏光方
   向に応じて２つに分離する偏光ビーム・スプリッタ、 上記偏光ビーム・スプリッタによって分離された２つの
   光ビームをそれぞれ受光する２つの受光素子、および 上記２つの受光素子の出力を差動演算し、その差動信号
   の周波数に基づいて被測定物体の速度を算出する信号処
   理回路、 を備えた空間フィルタ速度計。
4. （４）所定の第１の波長帯域の光を透過させる第１のス
   リットと上記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域
   の光を透過させる第２のスリットとが所定間隔で交互に
   配置されてなる空間フィルタ装置。
5. （５）差動型空間フィルタを用いた速度計において、 所定の第１の波長帯域の光を透過させる第１のスリット
   と上記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光を
   透過させる第２のスリットとが所定間隔で交互に配置さ
   れてなる空間フィルタ、および 上記スリットを透過した光をその波長に応じて２つに分
   離する手段、 を備えた空間フィルタ速度計。