JPH0545369A

JPH0545369A - 空間フイルタ式速度計測装置

Info

Publication number: JPH0545369A
Application number: JP22954091A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Miyazaki; 秀徳宮崎; Maki Yamashita; 牧山下
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1991-08-15
Filing date: 1991-08-15
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】路面等の水溜まりによる鏡面反射光が受光器
に入射するのを防止する。さらに、そのための偏光素子
が光源の熱で劣化するのを防止する。【構成】投光器１の光出射窓に熱線遮断部材３及び偏
光用の偏光板４が順に設けられており、受光器２の光入
射窓には検光用の偏光板５が設けられており、両偏光板
４，５の偏光方向は、互いに直交している。水溜まり８
の表面で鏡面反射された光線７ｂは、偏光板５によって
完全にカットされ、水溜まり８の底の路面６で乱反射さ
れた光線７ｂは、偏光板５を通過できる。熱線遮断部材
３は、偏光板４，５を熱線から保護し、劣化を防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空間フィルタの原理を
用いた速度計測装置に関する。例えば、この速度計測装
置は、車載形の完全非接触車速計等として用いられるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図５に、空間フィルタ式速度計測装置の
構造を示す（オーム社「エレクトロニクス」昭和５９年
１月号、７３頁〜７６頁）。空間フィルタ式速度計測装
置２１は、ホルダー２２に固定された投光器１と受光器
２を有しており、投光器１の光出射側及び受光器２の光
入射側を路面６に向けて自動車等に取り付けられる。

【０００３】投光器１は、凹面反射鏡２３、ハロゲンラ
ンプ等のランプ２４及び非球面レンズ２５をケース２６
内に納めたものであり、ランプ２４から放射された光及
び凹面反射鏡２３で反射された光を非球面レンズ２５を
通して路面６へ照射させるようになっている。

【０００４】また、受光器２は、対物レンズ２７、スリ
ット２８、受光素子２９及びプリアンプ３０をケース３
１内に納めたものであり、路面６で反射した光を対物レ
ンズ２７で収束させ、スリット２８を通過した光を受光
素子２９の上に結像させる。

【０００５】受光素子２９（差動形空間フィルタ検出
器）はＳｉ太陽電池からなり、図６に示すように、基板
３２の表面に櫛型構造をした電極３３，３４を形成した
ものであり、路面６上の表面模様は、この受光素子２９
上に結像される。さらに、自動車が移動すると、受光素
子２９上で光の反射ムラが移動し、光電流変化が発生す
る。この時、格子ピッチにあった反射ムラ（間隔Δ）
は、一対の電極３３，３４にそれぞれ半波長ずれた大き
な光電流変化を生じさせるので、Δの間隔の規則的な反
射ムラのみが受光素子２９によって取り出される。

【０００６】路面等には、小石、砂、アスファルトなど
の１ｍｍ〜数ｃｍの種々の大きさの粒子やタイヤ跡によ
る不規則な模様が含まれており、反射ムラ（色ムラ、凹
凸ムラなど）を形成している。空間フィルタ式速度計測
装置２１は、これらの不規則な模様からΔ（＝約２.３
ｍｍ）の間隔で整然と並んでいる成分だけを受光素子２
９によって取り出し、それによって発生する反射光量の
変動を電気信号に変換し、速度計本体（図示せず）に送
る。速度計本体では、この信号をバンドパス・フィルタ
に通して波形整形し、パルス列に変換して計測する。こ
の信号は、Δの間隔の反射ムラから生じたものであるか
ら、１秒間相当のパルスの計数値に値Δを掛けることに
より速度を求めることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構造の空間フィルタ式速度計測装置にあっては、
対路面車載速度計などとして用いる場合には、問題があ
った。

【０００８】すなわち、路面に水溜まり等があると、投
光器から出射された光の大部分が水溜まりの表面で鏡面
反射し、水溜まりで反射した光線を受光素子に結像して
しまうため、水溜まりの底の路面からの反射ムラを検出
することができず、正確な速度を計測することができな
かった。特に、雨天の日などには、速度計測が困難であ
った。

【０００９】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、路面等に水
溜まりやガラス片等の鏡面反射物があっても、正確に速
度を検出することができる空間フィルタ式速度計測装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の空間フィルタ式
速度計測装置は、路面等の相対移動物に光を照射する投
光器と、前記相対移動物からの反射光を検出する受光器
とを備え、空間フィルタの原理を用いて速度計測する装
置において、前記投光器の光出射位置に第一の偏光素子
を配設し、この投光器から出射し前記相対移動物で反射
して前記受光器に入射する光線の光路に沿って見た偏光
方向が第一の偏光素子の偏光方向と直交するようにし
て、前記受光器の光入射位置に第二の偏光素子を配設
し、投光器が発する熱を遮る熱線遮断部材を前記投光器
と前記第一の偏光素子の間に配設したことを特徴として
いる。

【００１１】

【作用】本発明にあっては、投光器の光出射位置に第一
の偏光素子を配設してあるので、投光器から出た光（無
偏光）は偏光素子で直線偏光に変換され、路面側へ出射
される。

【００１２】路面に水溜まり等があった場合には、水溜
まりの表面では、投光器から出射された光線は鏡面反射
され、偏光状態を保存されるため、第二の偏光素子から
受光器へ入射せず、受光器で検出されない。

【００１３】これに対し、水溜まりを透過して路面で反
射した光線は、乱反射のために無偏光状態となり、その
一部は第二の偏光素子から受光器へ入射させられ、受光
器で結像される。

【００１４】したがって、路面が水溜まり等により鏡面
反射する状態となっていても、水溜まり等による鏡面反
射成分をカットすることができ、路面からの反射光のみ
を結像させて正確な速度計測を行なわせることができ
る。

【００１５】また、第一の偏光素子の前段に熱線遮断部
材を配設してあるので、光源が発する熱により偏光素子
が加熱され、熱のため偏光素子の機能が劣化させられる
ことがない。従って、長期間にわたり正確な速度計測を
維持することができる。

【００１６】

【実施例】図１に本発明の一実施例の概略図を示す。１
はハロゲンランプ等を内蔵した投光器、２は受光器であ
って、いずれも図５において既に説明したものと同様な
内部構造を有している。

【００１７】投光器１の光出射窓もしくはその前面に
は、偏光用の偏光板４が設けられており、受光器２の光
入射窓もしくはその前面には、検光用の偏光板５が設け
られている。

【００１８】ここで、両偏光板４，５の偏光方向は、互
いに直交している。すなわち、投光器１から出射し、路
面６等で反射し、受光器２へ入射する光線７ａ，７ｂの
光路を追跡した時、光線７ａ，７ｂから見た一方の偏光
板４の偏光方向αと他方の偏光板５の偏光方向βとが直
交するようになっている。

【００１９】例えば、図１に示すように、偏光板４の偏
光方向αは、出射光線７ａと反射光線７ｂを含む面と平
行な方向（図１の紙面と平行な方向）を向いており、偏
光板５の偏光方向βは、出射光線７ａと反射光線７ｂを
含む面と垂直な方向（図１の紙面と垂直な方向）を向い
ている。

【００２０】また、投光器１と偏光用の偏光板４の間に
は、光源から出射された光線７ａから熱線のみをカット
する機能を有する熱線吸収フィルタや熱線反射コーティ
ング耐熱ガラス等の熱線遮断部材３が設けられている。

【００２１】しかして、投光器１から出射された光線７
ａは、偏光板４を通過することによって無偏光状態から
α方向の直線偏光に変換される。

【００２２】ここで、投光器１及び受光器２に対向する
路面６の表面に水溜まり８があった場合には、水溜まり
８の表面で鏡面反射された光線７ｂは、偏光方向を保存
され、β方向と直角な方向の偏光として反射される。し
たがって、水溜まり８の表面で鏡面反射された光線は、
偏光板５によって完全にカットされ、受光器２内で受光
素子に結像されない。

【００２３】これに対し、水溜まり８を通過して水溜ま
り８の底の路面６で反射された光線７ｂは、乱反射のた
めに無偏光状態に戻り、偏光していない光線として偏光
板５側へ反射される。したがって、路面６で反射した光
線７ｂの一部は、偏光板５を通過でき、受光器２内に入
射して受光素子に結像される。

【００２４】よって、路面６に水溜まり８がある場合に
も、水溜まり８の表面で反射した鏡面反射成分をカット
し、路面６で反射された光線だけを結像させることがで
き、正確な速度計測を行なうことができる。

【００２５】また、図３は空間フィルタ式速度計測装置
に使用されているハロゲンランプ等のランプ光の波長に
対するエネルギー分布（比放射エネルギー）を示す図で
あって、最大放射エネルギーを１００％としている。こ
のランプ光は２００ｎｍから３０００ｎｍ以上にわたる
広範囲の波長領域の光線を含んでいる。このうち、一般
に使用されるＳｉ太陽電池からなる受光素子に検知され
る有用な光線は例えば３００〜８００ｎｍの波長域の光
線（可視光〜近赤外光）であり、これより長波長の光線
は受光素子に検知されにくいのみならず、略１５００〜
２０００ｎｍの領域（熱線領域）の光線は偏光板４，５
を熱し劣化させ、寿命を短くする。従って、少なくとも
１５００〜２０００ｎｍの有害な光線は偏光板４，５に
照射されないようカットする必要がある。

【００２６】このため、本発明にあっては、投光器１内
のランプと偏光板４，５の間に、熱線吸収フィルタや熱
線反射コーティング耐熱ガラス等の熱線遮断部材３を挿
入し、例えば３００〜８００ｎｍの波長の光線を偏光板
４，５へ通過させ、１５００ｎｍ以上の光線（特に、略
１５００〜２０００ｎｍの熱線）をカットすることによ
り偏光板４，５を保護し、劣化を防止している。

【００２７】図４に熱線吸収フィルタの光透過率（対波
長）の一例を示す。これらのフィルタは、受光素子に感
度を有する可視光領域においては透過率が高く、偏光板
４，５を熱し劣化させる有害な熱線領域（略１５００〜
２０００ｎｍ）においては、透過率が低いので、これを
投光器側の偏光板４の前段に配置することにより、使用
光線から熱線を除去することができ、偏光板４，５の劣
化を防止することができる。これらのフィルタのうち図
４のＢ及びＣのような特性を有するフィルタは、熱線の
透過率が極めて低いので、本実施例の熱線遮断部材３と
して特に好適である。

【００２８】また、熱線遮断部材３としては上記の熱線
吸収フィルタの様に熱線を吸収することによって偏光板
４，５側への熱線の透過を防止するものに限らず、熱線
反射コーティング耐熱ガラスのように熱線を元の方向へ
反射させることによって偏光板４，５側への熱線の透過
を防止するものでもよい。また、熱線遮断部材３は複数
あるいは複数種重ねて使用しても良い。

【００２９】図２に示すものは、本発明の別な実施例で
あって、偏光素子として偏光ビームスプリッタ１３，１
４を用いたものである。

【００３０】偏光ビームスプリッタは、複屈折性結晶を
用いて入射光線を偏光方向が直交する２つの偏光に分離
させるニコルのプリズム等の光学素子であり、例えば入
射光線のうち異常光線ｅ（直線偏光）は結晶の接合面を
透過してほぼ真っ直ぐに進み、常光線ｏ（直線偏光）は
結晶の接合面で反射し、略直角に進路を曲げて出て行
く。

【００３１】この実施例では、投光器１と、熱線吸収フ
ィルタや熱線反射コーティング耐熱ガラス等の熱線遮断
部材３と、偏光ビームスプリッタ１３とを路面６に向け
て直線状に配置し、受光器２を路面６と偏光ビームスプ
リッタ１４を結ぶ方向に対して略直角方向に配置してあ
る。しかも、両偏光ビームスプリッタ１３，１４は、そ
れぞれの入射光線から見れば結晶の光軸が一致するよう
に配置されており、偏光ビームスプリッタ１４では、偏
光ビームスプリッタ１３を透過した偏光と直交する方向
の偏光が反射されて受光器２へ入射するようになってい
る。

【００３２】しかして、この実施例では、投光器１から
出射され、熱線遮断部材３により熱線分をカットされた
光線のうち異常光線ｅ₁のみが偏光ビームスプリッタ１
３をほぼ直進し、路面６へ照射される。

【００３３】この時、路面６の水溜まり８で鏡面反射し
た反射光７ｂは、偏光状態を変えることなく反射する。
この反射光７ｂは、第二の偏光ビームスプリッタ１４で
も異常光線ｅ₂となるので、ほぼ直進し、受光器２へは
入射されない。

【００３４】これに対し、偏光ビームスプリッタ１３を
透過した異常光線ｅ₁が路面６で乱反射すると、無偏光
状態に戻るので、反射光７ｂが偏光ビームスプリッタ１
４に入射すると、異常光線ｅ₂はほぼ直進するが、常光
線ｏ₂は略直角に反射されて受光器２に入射し、受光素
子で結像される。

【００３５】したがって、この実施例でも、水溜まり８
等で鏡面反射された鏡面反射成分をカットすることがで
きる。

【００３６】よって、路面６に水溜まり８がある場合に
も、水溜まり８の表面で反射した鏡面反射成分をカット
し、路面６で反射された光線だけを結像させることがで
き、正確な速度計測を行なうことができる。

【００３７】また、偏光ビームスプリッタ１３の前段に
熱線遮断部材３を配設してあるので、投光器１内の光源
が発する熱線によりいずれの偏光ビームスプリッタ１
３，１４も劣化させられることはない。従って、長期に
わたり偏光ビームスプリッタ１３，１４の偏光特性を維
持することができる。

【００３８】なお、本発明は上記偏光板や偏光ビームス
プリッタ以外の種々の偏光素子を用いて構成することが
できる。また、偏光側と検光側とで、異なる種類の偏光
素子を用いることも可能である。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、路面が水溜まり等によ
り鏡面反射する状態となっていても、水溜まり等による
鏡面反射成分をカットすることができ、路面からの反射
光のみを結像させて正確な速度計測を行なわせることが
できる。

【００４０】したがって、雨天等の悪条件下でも、空間
フィルタ式速度計測装置により自動車等の速度を正確に
計測させることができる。

【００４１】また、偏光素子の前段に防熱部を配設して
あるので、光源が発する熱線により偏光素子が劣化させ
られることがない。従って、長期間にわたり正確な速度
計測を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す概略図である。

【図３】ランプ光のエネルギー分布図である。

【図４】（ａ）（ｂ）は熱線吸収フィルタの光透過率曲
線を示す図である。

【図５】空間フィルタ式速度計測装置の構造を示す断面
図である。

【図６】同上の受光素子の構造を示す斜視図である。

【符号の説明】

１投光器２受光器３熱線遮断部材４，５偏光板１３，１４偏光ビームスプリッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】路面等の相対移動物に光を照射する投光
器と、前記相対移動物からの反射光を検出する受光器と
を備え、空間フィルタの原理を用いて速度計測する装置
において、前記投光器の光出射位置に第一の偏光素子を配設し、こ
の投光器から出射し前記相対移動物で反射して前記受光
器に入射する光線の光路に沿って見た偏光方向が第一の
偏光素子の偏光方向と直交するようにして、前記受光器
の光入射位置に第二の偏光素子を配設し、投光器が発す
る熱を遮る熱線遮断部材を前記投光器と前記第一の偏光
素子の間に配設したことをを特徴とする空間フィルタ式
速度計測装置。