JPS61283871A - 速度計測装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば自動車の対地速度を非接触で測定す
るのに利用される空間フィルタによる速度計測装置に関
する。

［従来の技術］ 空間フィルタによる速度計測装置としては、第３図に示
す構成が知られている（例えば、小野連盟、非接触車速
計　Ｓ　Ｆ　−６６０８ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒ
ｔ　　ＯＮＯ５ＯＫＫＩ　　Ｎｏ、８＞。

これは車両に装着して対地速度を計測する装置である。

車両にに対して速度Ｖで移動する路面が投光器５によっ
て照明され、この路面からの光を対物レンズ１や遮光板
４からなる光学系で受光素子２の上に結像させる。受光
素子２で光電変換された信号はプリアンプ３を経て周波
数測定回路６に入力される。

受光素子２は例えば第２図に示すように構成されている
。基板７の上に多数の短冊状の太陽電池８が一定ピッチ
で平行に配列形成され、これら太ｌ電池８を一つおきに
電極９ａ　、９ｂで接続し、２系統の出力Ａと８を得る
ようになっている。上述のプリアンプ３は、この２系統
の出力Ａと８を差動増幅するものである。なお、受光素
子２上における太陽電池８の配列方向が速度検出軸方向
である。

同じ電極９ａ又は９ｂに接続されている短冊状太陽電池
８のピッチをＰ、上記対物レンズ１による光学系の倍率
をｌとすれば、受光素子２の出力信号の周波数ｆを測定
Ｊ゛ることにより、次式による速度Ｖを求めることがで
きる。

Ｖ＝爪・Ｐ・＋ 上述のように受光素子２から位相をずらした２系統の出
力Ａと８＠得て山田力信号の差をとる差動構成とするこ
とにより、低周波ノイズ成分を低減することができ、空
間フィルタの特性が向上する。

［発明が解決しようとする問題点］ 一般の空間フィルタでは、主要通過帯域以外にも、低域
側にいくつかの帯域としてのサイドローブを有している
。また、さまざまな実験によって確められているように
、一般の路面の明暗ムラ模様は、かなり高いレベルの低
空間周波数成分を含んでいる。そのため空間フィルタの
出力信号には、主要通過帯域に合致した速度に比例した
周波数の信号以外に、速度と関係しない低周波数の雑音
成分が含まれている（例えば、照明学会誌ｖ０１６８、
陽２２昭和５９年の「改良された光学式対地速度センサ
の試作と実験結果」参照）。この低周波雑音を除くため
に、例えば前述した差動構成などの工夫がなされている
のであるが、それでも相当高いレベルの低周波雑音成分
が空間フィルタの出力に含まれてしまう。

低周波雑音成分が含まれていても、測定すべき信号の周
波数が十分に高ければ、雑音と測定すべき信号とを容易
に分離できるのでそれほど問題はない。しかし自動車の
速度計測装置などにおいては、時速ＩＫ＋ｇ程度の低速
度をも測定対象としなければならず、したがって相当低
い周波数の信号も測定対象となる。測定すべき信号の周
波数があまり低いと上記低周波雑音成分との区別がつか
なくなり、このことが計測可能な速度１０の低域側を制
限し、十分な低速域まで精度良く計測できない。

この発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、空間フィルタの出力に含まれる低周波
雑音成分に影響されず、十分な低速域まで精度良く計測
できるようにした速度計測装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段〕 そこでこの発明では、空間フィルタを速度検出軸方向に
所定の周波数、振幅で振動させる加振手段と、空間フィ
ルタの出力信号をこの加振手段による振動信号に同期し
て処理する同期回路手段と、これにより同期処理された
信号の低周波成分を抑圧して周波数測定系に導くフィル
タ手段とを設けた。

［作用］ 上記加振手段で上記空間フィルタが振動されることによ
り、空間フィルタの出力はその振動信号を受光信号で変
調したような信号となり、上記同期回路手段によってそ
の変調された信号は正しく検出される。この検出信号の
周波数は上記振動信号によって高められており、上記フ
ィルタ手段によって測定すべき信号のみが抽出され、周
波数測定系に導かれる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すもので、これは第３
図の従来例と同様に、車両に装着して対地速度を計測す
る装置である。

投光器５で路面が照明され、この路面からの光が対物レ
ンズ１および遮光板４からなる光学系によって受光素子
２の上に結像される。受光素子２で光電変換された信号
はプリアンプ３で増幅され、コネクタ１０から本光学系
ユニットの外部に引出され、サンプルホールド回路１１
．バイパスフィルタ１２を経て周波数測定回路１３に入
力される。

受光素子２は第３図に示したものと同じ構成であり、前
述のように２系統の出力ＡとＢを発生する。上記プリア
ンプ３はこの２系統の出力の差信号を得る差動増幅器で
ある。

また、受光素子２は光学系のユニットのケース１６に対
して振動子１４を介して取り付けられている。振動子１
４は例えば圧電振動子からなり、制御回路１５からの駆
動信号を受けて振動し、受光素子２を上記車速検出軸方
向（第２図における太陽電池８の配列方向）に所定の周
波数、振幅で振動をさせる。

サンプルホールド回路１１は、プリアンプ３で増幅され
た受光素子２の出力を、制御回路１５からの信号によっ
て振動子１４の振動信号と同期してサンプリングする。

この回路１１でサンプリングされた信号がバイパスフィ
ルタ１２に入力され低周波雑音成分が除かれて周波数測
定回路１３に入力される。

次に上記構成の動作を詳細に説明する。受光素子２の振
動が正弦波振動で、その振幅をＡ、角周波数をωとする
と、受光素子２の変位量×と速度量は次のように表わさ
れる。

Ｚ＝Ａ規−ｗｂ　ＣＬ）ｂ　　　・・・（１ン之−八・
Ｗ−ひ−ＩＪ）ｂ　　　・・・（↓）車両の速度をＶ、
上述のように光学系の倍率を園とすれば、受光素子２と
路面との相対速度Ｖは路面換算で次のようになる。

Ｖ＝−レーー声−・八ｑν・ｃｊ４ｔｕル　　・・・（
υしたがって受光素子２の出力信号の周波数Ｆは時間の
関数となり、受光素子２における上記太陽電池８の配列
ピッチをＰとすると、次式のようになる。

また受光素子２の波高値ＳはＢ、ψを定数として、次式
のようになる。

Ｓ　−Ｂ雇＾（コアＩ：Ｆ力千ψ）　　　　　−（ｒ）
ところで、制御回路１５からサンプルホールド回路１１
に対してｔ　−（２ｎ　＋１　）　π７ｗのタイミング
でサンプリング・トリガ信号が印加される（ｎは整数）
。するとサンプルホールド回路１１にてサンプリングさ
れて出力される信号の周波数Ｆ′および波高値Ｓ′は次
式のようになる。

ここで であれば、サンプリングされた信号の波高値Ｓ′より周
波数Ｆ′を求めることができる。

（６）式から明らかなように、サンプリングされた信号
の周波数Ｆ−は、車両の移動速度により木来生じる成分
ｖ／ｉｐを受光素子２の振動による成分Ａ−ｗ　／Ｐだ
けシフトしたものとなっている。

前述した低周波雑音成分が周波数Ｑ−ｆＮの間に分布し
ているものとすれば、 Ａ−ｕ／／Ｐ＞千８ となるように受光素子２の振動の振幅Ａと角周波数Ｗを
設定すれば、信号の周波数成分と低周波雑音の周波数成
分を完全に分離することができる。

したがってバイパスフィルタ１２により低周波雑音成分
を除去することができ、周波数測定回路１３によって信
号成分の周波数を精度よく測定できる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明に係る速度計測装
置にあっては、空間フィルタを速度検出軸方向に所定の
周波数、振幅で振動させるとともに、空間フィルタの出
力信号を振動信号に同期して処理し、処理された信号の
低周波成分をフィルタ手段で除去する構成としたので、
低周波雑音成分と測定すべき信号成分とが確実に分離さ
れ、低速域の計測を低周波雑音に影響されずに精度良く
行える。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による速度計測装置の構成
図、第２図は第１図及び第３図における受光素子２の具
体的構成例を示す図、第３図は従来の速度計測装置の構
成図である。 １・・・対物レンズ、２・・・受光素子、３・・・プリ
アンプ、８・・・太陽電池、１１・・・サンプルホール
ド回路、１２・・・バイパスフィルタ、１３・・・周波
数測定回路、１４・・・振動子、１５・・・制御回路、
１６・・・ケース特許出願人　　日産自動車株式会社 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学的な空間フィルタにより被測定物の移動速度
   に比例した周波数の信号を得る速度計測装置において、
   上記空間フィルタを速度検出軸方向に所定の周波数、振
   幅で振動させる加振手段と、上記空間フィルタの出力信
   号を上記加振手段による振動信号に同期して処理する同
   期回路手段と、これにより周期処理された信号の低周波
   成分を抑圧して周波数測定系に導くフィルタ手段とを備
   えたことを特徴とする速度計測装置。