JPS6234107B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、たとえば自動車などの速度を検出す
るために用いられる空間フイルタに関する。

第１図を参照して、先行技術を説明する。この
先行技術は、自動車の速度を検出するものであ
り、道路１の検出されるべき路面２は、集束レン
ズ３によつて空間フイルタ４上に結像される。集
束レンズ３および空間フイルタ４は、自動車に搭
載されており、この自動車は道路１上を矢符５で
示す移動方向に走る。

第２図１は、空間フイルタ４の正面図である。
この空間フイルタ４は、光検出素子Ｄ１〜Ｄ１２
を有し、それらの検出面ｄ１〜ｄ１２は、移動方
向５に沿つて密接して隣接して配列され、こうし
て光検出素子アレイが構成される。空間フイルタ
４の各検出面ｄ１〜ｄ１２は、移動方向５に沿う
長さａを有する同一寸法の矩形である。こうして
光検出素子アレイの検出面の全体の形状は矩形で
ある。これらの検出面のｄ１〜ｄ１２には、路面
２が結像される。このうち光検出素子Ｄ１，Ｄ
３，Ｄ５，Ｄ７，Ｄ９，Ｄ１１は、第１図のよう
にライン６に共通に接続され、それと相互に隣接
している光検出素子Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｄ８，Ｄ
１０，Ｄ１２は、ライン７に共通に接続される。
ライン６，７の出力は差動増幅回路８に与えられ
る。差動増幅回路８はライン６の出力信号のレベ
ルｌ６からライン７の出力信号のレベルｌ７を差
し引いたレベル（＝ｌ６−ｌ７）を有する信号
を、増幅回路９に与える。増幅回路９は直流成分
を遮断する結合用のコンデンサ１０を備える。こ
の増幅回路９の入力インピダンスは、コンデンサ
１０と、等価的に示された抵抗１１とによつて構
成される。増幅回路９からの出力の周波数は、周
波数測定回路１０ａにおいて測定される。周波数
は、自動車の移動方向５の速度に対応している。

道路１は、たとえばアスフアルトなどで舗装さ
れており、このアスフアルト路面上に白色などで
交通表示部分１２が表示されている場合を想定す
る。この表示部分１２の像１２ａが空間フイルタ
４の光検出素子Ｄ１〜Ｄ１２によつて検出される
とき、差動増幅回路８からは第２図２の波形を有
する信号が導出される。検出面ｄ１が表示部分１
２の像１２ａを自動車の移動にともなつて検出し
てゆくにつれて、差動増幅回路８の出力レベルは
増大してゆく。この表示部分１２の像１２ａが次
の検出面ｄ２においても検出されるようになる
と、差動増幅回路８の出力レベルは低下してゆ
く。このようにして凹凸の少ないいわばのつぺり
した表示部分１２が検出されると、たとえば正電
位側に高電位の三角波が差動増幅回路８から導出
される。

第２図２に示される三角波の信号は、第２図３
に示す直流成分と、第２図４に示す正負の極性を
有する交流成分とから成る。第２図３に示される
直流成分が増幅回路９におけるコンデンサ１０を
通ると、コンデンサ１０と抵抗１１とから成る回
路の過渡現象のために、ライン１３に導出される
波形は第２図５に示されるとおりとなる。したが
つて第２図５に示される直流成分の擬似微分波形
と、第２図４に示す交流成分との和である第２図
６に示される波形が増幅回路９のライン１３に導
出され、この波形が増幅されることになる。

第２図６に示される波形と同様な波形を有する
増幅回路９からの出力は、周波数測定回路１０ａ
において弁別レベルｌ１でレベル弁別され、この
弁別レベルを越える期間がカウンタによつて計数
され、その計数値に対応した周波数が表示され
る。

このような先行技術によれば、アスフアルトの
路面２に表示された表示部分１２が検出される
と、空間フイルタ４から導出される直流成分によ
つて周波数の検出精度が明らかに低下し、速度の
検出が困難になる。

このような問題を解決するために、直流成分お
よび超低周波成分を除去する電気回路を付加する
ことも考えられるけれども、このようにすれば電
気回路が極めて複雑となり、また直流成分の完全
な除去は困難である。

本発明の目的は、直流成分が重畳しない正負に
わたる交流成分のみが導出されるようにした空間
フイルタを提供することである。

本発明は、光検出素子の検出面を検出すべき物
体面との相対的な移動方向に沿つて交互に複数個
に配列して光検出素子アレイを構成し、相互に隣
接する検出面の移動方向前後の端縁は平行であり
かつその移動方向に直角であり、光検出素子アレ
イの前記移動方向前後の検出面の部分を移動方向
前後に先細状にし、光検出素子アレイの検出面の
移動方向前後の両端間の移動方向に平行な長さ
は、移動方向に直角方向に一定値であることを特
徴とする速度検出用空間フイルタである。

好ましい実施態様では、前記先細状の各部分の
間に配列されている光検出素子は、同一寸法の矩
形の検出面を有することを特徴とする。

また好ましい実施態様では、光検出素子アレイ
は、その全体の形状が平行四辺形であることを特
徴とする。

さらにまた本発明は、光検出素子の検出面を検
出すべき物体面との相対的な移動方向に沿つて交
互に複数個配列して光検出素子アレイを構成し、
相互に隣接する検出面の移動方向前後の端縁は平
行でありかつその移動方向に対して90度末満の角
度で交差し、光検出素子アレイの移動方向前およ
び後の検出面の部分の面積を移動方向前および後
になるに従つてそれぞれ小さくし、光検出素子ア
レイの検出面の移動方向前後の両端間の移動方向
に平行な長さは、移動方向に直角方向に一定値で
あることを特徴とする速度検出用空間フイルタで
ある。

第３図は、本発明の一実施例の系統図であり、
前述の先行技術と対応する構成要素には同一の参
照符を付して説明を省く。注目すべきは、空間フ
イルタ１４は第４図１に示す形状を有する。複数
（この実施例では１２）の光検出素子Ｄ１〜Ｄ１
２の各検出面ｄ１〜ｄ１２は、検出すべき道路１
の路面２に対して並んで配列された光検出素子ア
レイを構成する。相互に密接して隣接する検出面
ｄ１〜ｄ１２の移動方向５の前後の端縁１５は、
相互に平行であり、かつその移動方向５に直角で
ある。光検出素子アレイの移動方向５の前後の検
出面の部分ｄ１〜ｄ４；ｄ９〜ｄ１２は、移動方
向５の前後に先細状に形成されている。これらの
先細状の検出面の部分ｄ１〜ｄ４およびｄ９〜ｄ
１２間に配列されている光検出素子Ｄ５〜Ｄ８
は、移動方向５に直角に延びる同一寸法の矩形の
検出面ｄ５〜ｄ８を有する。これらの検出面ｄ１
〜ｄ１２は、移動方向５に沿う長さａを有する。
こうして光検出素子アレイは平行四辺形に形成さ
れる。

自動車が移動方向５に走行中において、道路１
の表示部分１２の像１２ａが空間フイルタ１４に
結像される場合を想定する。表示部分１２の像１
２ａが検出面ｄ１によつて検出されると、時間経
過と共に差動増幅回路８の出力は第４図２のよう
に正極側に大きくなる。この像１２ａが検出面ｄ
２によつてもまた検出されると、差動増幅回路８
の出力は減少してゆく。検出面ｄ１よりも検出面
ｄ２が大きいので、差動増幅回路８の出力は負極
側に至る。表示部分１２の像１２ａが検出面ｄ
１，ｄ２によつて検出された後、さらに検出面ｄ
３によつて検出されるようになると、差動増幅回
路８の出力は正極側に増大してゆく。検出面ｄ
１，ｄ３の和は検出面ｄ２よりも大きいので、差
動増幅回路８の出力は正となる。表示部分１２の
像１２ａが検出面ｄ４によつて検出されると、差
動増幅回路８の出力は負極側に減少してゆく。検
出面ｄ１，ｄ３の和よりも検出面ｄ２，ｄ４は大
きいので、差動増幅回路８の出力は負になる。以
下同様にして、検出面ｄ５〜ｄ１２によつて表示
部分１２の像１２ａが検出されてゆくにつれて差
動増幅回路８の出力は正負にわたる交流波形を導
出する。検出面ｄ５〜ｄ８は同一寸法であり、し
たがつてこれらの検出面ｄ５〜ｄ８によつて表示
部分１２が検出されている状態では、差動増幅回
路８の出力の正負の振幅はほぼ等しい。

このようにして差動増幅回路８からの出力は正
および負にわたる波形を有し、したがつて直流成
分がほとんど含まれていない。したがつて増幅回
路９において増幅されるコンデンサ１０からの出
力波形は、表示部分１２の像１２ａによつて乱さ
れることはなく、正確な速度の検出が可能にな
る。検出面ｄ１〜ｄ４；ｄ９〜ｄ１２は、差動増
幅回路８からの出力が正負にわたる交流波形とす
るための役目を果し、矩形の同一寸法の検出面ｄ
５〜ｄ８は道路１の空間周波数の選択度を向上す
るのに役立つ。

第５図は本発明の他の実施例の空間フイルタの
検出面を示す。この実施例では、前述の第４図１
に示された平行四辺形の空間フイルタ１６の検出
面ｄ１〜ｄ４；ｄ９〜ｄ１２のみを含み、第４図
１の検出面ｄ５〜ｄ８は、この実施例では設けら
れていない。

本発明のさらに他の実施例は、第６図に示され
る。第６図１の矩形の空間フイルタ１８は、相互
に隣接する検出面ｄ１〜ｄ８の移動方向５の前後
の端縁１９は、相互に平行でありそれらの端縁１
９は移動方向５に対して90度未満の角度αで交差
して光検出素子アレイを構成する。この光検出素
子アレイの移動方向５の前および後の検出面の部
分ｄ１，ｄ２；ｄ７，ｄ８の面積は移動方向５の
前および後になるしたがつて小さい。こうして光
検出素子アレイの全体形状は矩形に形成される。

第６図２および第６図３は本発明の他の各実施
例の空間フイルタ２０，２１の正面図であり、こ
れらの光検出素子アレイは平行四辺形である。第
６図２は、移動方向５に沿う長さが第６図３に示
す光検出素子アレイよりも長く、したがつて空間
周波数の選択度が向上される。このような第６図
に示された空間フイルタ１８，２０，２１を構成
する検出面ｄ１，ｄ３，ｄ５，ｄ７，ｄ９と、そ
れらに交互に隣接する検出面ｄ２，ｄ４，ｄ６，
ｄ８，ｄ１０とを有する各光検出素子の出力が逆
極性となるように前述の実施例と同様に差動増幅
回路８に接続することよつて、直流成分がほとん
ど含まれない交流成分のみの波形を得ることがで
きる。

第７図は、空間周波数の分布を示すグラフであ
る。曲線２２は、空間フイルタ１４，１６，１
７，１８，２０，２１の、移動方向５についての
空間周波数伝達関数の主要通過帯域であり、その
中心空間周波数ｖは第１式で示される。

ｖ＝１／２ａ ……(1) また、その主要通過帯域の帯域幅Ｗは、光検知
器アレイの数を2Nとすると第２式で示される。

Ｗ＝１／２Ｎａ ……(2) 曲線２３は、表示部分１２のように表面状態が
平坦である物体面のスペクトル分布を示す。差動
増幅回路８からの出力は、各空間周波数において
曲線２２，２３で示された値の積にほぼ比例した
出力が導出される。ここで、空間周波数ｖと時
間周波数ｔとの関係は、移動方向５の速度をＶ
とすれば、第３式で示される。

ｔ＝Ｖ・ｖ ……(3) 本発明によれば、空間フイルタ１４，１６，１
７，１８，２０，２１の伝達関数のサイドローブ
はきわめて小さく、したがつて空間周波数の低い
領域における差動増幅回路８からの出力の信号レ
ベルはほとんど零である。こうして速度に対応し
た空間周波数ｖを有する信号を差動増幅回路８
から得ることができる。先行技術では、空間フイ
ルタ４によつて得られる破線で示されたサイドロ
ーブ２４，２５が比較的大きく、したがつて、路
面のスペクトル分布曲線２３との兼合から差動増
幅回路８からの出力は、特に低域周波数に大きな
信号レベルを有することとなり、この不都合な低
域周波数成分によつて周波数測定が乱され、正確
な速度の検出が困難であつた。

本発明によれば、光検出素子Ｄ１〜Ｄ１２検出
面ｄ１〜ｄ１２は移動方向５に相互に間隔があけ
られていてもよい。この相互の間隔はたとえば等
しくてもよく、また異なつていてもよい。光検出
素子Ｄ１〜Ｄ１２は、フオトダイオードやフオト
トランジスタなどであつてもよく、その他の構成
を有する素子であつてもよい。

一般によく知られているように、フイルタなど
の系（システム）の伝達関数は、その系のインパ
ルス応答のフーリエ変換で与えられる。すなわち
第８図に示すように、システムの伝達関数Ｈ
（ｆ）は、インパルス関数δ（ｔ）に対するシス
テムの出力Ｏ（ｔ）のフーリエ変換で与えられ
る。第８図の関係を式で表せば、 Ｏ（ｔ）＝∫^∞ _−∞ｈ（ｔ−τ）δ（τ）ｄτ
……(3) であるので、システムの伝達関数Ｈ(f)は、 Ｈ(f)＝∫^∞ _−∞Ｏ（ｔ）ｅ^-j2〓^ftdt ＝∫^∞ _−∞∫^∞ _∞ｈ（ｔ−τ） δ（τ）ｅ^-2〓^ftｄτ dt ＝∫^∞ _−∞ｈ（ｔ）ｅ^-2〓^ftdt ……(4) 但し、ｈ（ｔ）はシステムの伝達特性である。

同様に、空間フイルタの伝達関数もインパルス
応答のフーリエ変換で与えられる。但し、この場
合、インパルス応答は、点光源に対する空間フイ
ルタの出力であり、更に、一次元の場合と違つて
入力される点光源の位置（場所）も当然考慮する
必要がある。すなわち空間フイルタの正しい伝達
関数の評価は、目標（像）とそれとの空間的位置
関係を考慮する必要がある。

第９図１は前述の第２図と同様に従来の有極性
冊状レチクルを示し、第９図２はそのｘ方向（水
平方向）の伝達関数を示したものである。第９図
１に示すように主通過帯の帯域はレチクルの幅に
逆比例する。目標との位置関係を考慮する場合、
この第９図１のレチクルでは、目標がレチクル内
のどの位置を水平方向に通過してもレチクルの幅
は変わらないので、主通過帯の帯域幅は変わらな
い。すなわち、目標の位置関係を考慮する場合、
このレチクルでは均一な特性が得られることを意
味する。

しかるに特開昭54−87250に示される第１０図
１および第１０図２のようなレチクル形状は、特
性上不都合を招く。すなわち、目標と空間フイル
タとの位置関係を考慮する場合、第１０図１およ
び第１０図２のいずれも、目標がレチクルの中央
部を通過する場合と、端部を通過する場合とでは
レチクルの幅が異なる。すなわち、目標が同図の
Ｓ部を通過する場合、レチクルの幅は一番大き
く、帯域幅は狭くなるが、目標がS1部を通過す
る場合は、Ｓ部に比べレチクルの幅が狭くなるの
で帯域幅が広がる。このような、レチクル内で伝
達関数が異なる特性（不均一性）は、空間フイル
タの本来の特性として好ましくない。少なくと
も、速度計速用空間フイルタにおいては大きく支
障をきたす。

すなわち、空間フイルタの出力信号の帯域幅
は、周波数を測定する場合の精度に関係するの
で、空間フイルタの帯域幅の不均一性は計測に不
都合な測定精度のバラツキを招く。空間フイルタ
による速度計測は空間フイルタの出力信号の周波
数測定から目標の移度速度を求めるものであつ
て、帯域が狭い方が精度が良い。

さて、本発明は、速度計測において、第１図、
第２図および第８図に示された従来の空間フイル
タで生じる前述の不都合と上記の問題点を同時に
解決するものである。従来の空間フイルタの不都
合点と本発明効果に就いては前述の通りであるが
そこに示される空間フイルタの形状は、上述の問
導点（すなわち伝達関数の均一性）を十分考察・
考慮して決定されたものであつて、前述の特開昭
54−87250からの単なる類似で思いついたもので
はない。本発明の空間フイルタの代表的な形状は
第４図に示すようなものであつて、同図から判る
ように目標が空間フイルタ内のどの部分を水平に
移動しても空間フイルタの幅が変らないように工
夫されていて、すなわち、均一な伝達関数が得ら
れ、しかも、前述の通り、従来の空間フイルタで
生じる不都合をみごとに解決するものである。付
け加えて言えば、単なる第１０図１および第１０
図２に示すような形状の改変は、一部の特性の改
善が可能であるが、上述した如く、これは、空間
フイルタの伝達関数の空間的不均一性を招くとい
う犠牲を払つてのことである。これに対し本発明
は、従来の空間フイルタ（第９図１参照）の特長
（均一性）をそこねることなく、それに生じる問
題点を解決するものである。

以上のように本発明によれば、平坦な物体面が
検出された場合であつても、直流成分をほとんど
含まない電気信号を得ることができ、したがつて
直流成分によつて悪影響を受けることなく速度を
正確に検出することが可能になる。

特に本発明では、光検出素子アレイの検出面の
移動方向前後の両端間の移動方向に平行の長さ
（たとえば第４図１における左右方向の長さ）
は、移動方向に直角方向（第４図１の上下方向）
に一定値にあるので、本件空間フイルタの出力信
号の帯域幅のバラツキがなく、測定精度を向上す
ることが可能になる。このことは前述の先行技術
によつては到底達成されない本発明の重要な効果
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術の全体の系統図、第２図は先
行技術の動作を説明するための図、第３図は本発
明の一実施例の全体の系統図、第４図はその動作
を説明するための図、第５図は本発明の他の実施
例の空間フイルタの正面図、第６図は本発明のさ
らに他の実施例の空間フイルタを示す正面図、第
７図は空間フイルタの伝達関数と道路の表示部分
１２の空間周波数分布を示すグラフ、第８図はイ
ンパルス応答を説明するためのブロツク図、第９
図は先行技術を説明するための図、第１０図は他
の先行技術のレチクル形状を示す図である。 １……道路、２……路面、３……集束レンズ、
１４，１６，１７，１８，２０，２１……空間フ
イルタ、５……移動方向、８……差動増幅回路、
９……増幅回路、１０ａ……周波数測定回路、１
２……表示部分、Ｄ１〜Ｄ１２……光検出素子、
ｄ１〜ｄ１２……検出面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光検出素子の検出面を検出すべき物体面との
   相対的な移動方向に沿つて交互に複数個に配列し
   て光検出素子アレイを構成し、相互に隣接する検
   出面の移動方向前後の端縁は平行でありかつその
   移動方向に直角であり、光検出素子アレイの前記
   移動方向前後の検出面の部分を移動方向前後に先
   細状にし、光検出素子アレイの検出面の移動方向
   前後の両端間の移動方向に平行な長さは、移動方
   向に直角方向に一定値であることを特徴とする速
   度検出用空間フイルタ。 ２ 前記先細状の各部分の間に配列されている光
   検出素子は、同一寸法の矩形の検出面を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の速度
   検出用空間フイルタ。 ３ 光検出素子アレイは、その全体の形状が平行
   四辺形であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の速度検出用空間フイル
   タ。 ４ 光検出素子の検出面を検出すべき物体面との
   相対的な移動方向に沿つて交互に複数個配列して
   光検出素子アレイを構成し、相互に隣接する検出
   面の移動方向前後の端縁は平行でありかつその移
   動方向に対して90度末満の角度で交差し、光検出
   素子アレイの移動方向前および後の検出面の部分
   の面積を移動方向前および後になるに従つてそれ
   ぞれ小さくし、光検出素子アレイの検出面の移動
   方向前後の両端間の移動方向に平行な長さは、移
   動方向に直角方向に一定値であることを特徴とす
   る速度検出用空間フイルタ。 ５ 前記光検出素子アレイは、全体の形状が矩形
   であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
   載の速度検出用空間フイルタ。 ６ 前記光検出素子アレイは、全体の形状が平行
   四辺形であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項記載の速度検出用空間フイルタ。