JPS63177066A - Space filter - Google Patents

Space filter

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JPS63177066A
JPS63177066A JP834887A JP834887A JPS63177066A JP S63177066 A JPS63177066 A JP S63177066A JP 834887 A JP834887 A JP 834887A JP 834887 A JP834887 A JP 834887A JP S63177066 A JPS63177066 A JP S63177066A
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JP
Japan
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spatial filter
elements
detector
weighting
photodetecting
Prior art date
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Application number
JP834887A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiro Takezaki
次郎 竹崎
Hiroyuki Saito
博之 斎藤
Akira Endo
晃 遠藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS63177066A publication Critical patent/JPS63177066A/en
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Abstract

PURPOSE:To detect a speed with high accuracy, in taking out a signal from each light detection element, by applying a predetermined window function. CONSTITUTION:For example, the real image of a road surface 9 is formed on the light detection surface of a light detection element group (detector) 1 by a lens 8. Therefore, the shape of the road surface 9 is sampled in a form of brightness change by the elements 1(1)-1(N) of the detector 1. When these elements 1(1)-1(N) are arranged at a definite pitch P, a delay element is present between the mutually adjacent elements. That is, delay becomes a distance in a space filter. In these corresponding relations, at the time of movement at a constant speed, the image of one point S on the road surface 9 becomes S' on the surface of the detector 1. Therefore, the image S' of the point S successively traverses the elements 1(1)-1(N) of the detector 1 at a definite time interval and the signal due to said image S' is successively obtained from each of terminals X1-XN. By this method, a speed can be detected with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、移動体の速度を非接触で検出するための空間
フィルタに係り、特に、自動車の速度検出装置に好適な
空間フィルタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a spatial filter for non-contact detection of the speed of a moving object, and particularly to a spatial filter suitable for a speed detection device for an automobile.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、自動車などにおいては、アンチスキッド制御など
のため、その対地速度の正確な検出が望まれるようにな
ってきており、そのため、空間フィルタ(空間フィルタ
ディテクタともいう)を用いた速度検出装置が実用化さ
れるようになってきた。
In recent years, it has become desirable to accurately detect the ground speed of automobiles and other vehicles for purposes such as anti-skid control, and for this reason, speed detection devices using spatial filters (also called spatial filter detectors) have become practical. It has become more and more popular.

ところで、この空間フィルタの従来例としては、例えば
、特開昭53−52473号公報に開示されているもの
がある。すなわち、この従来例による空間フィルタは、
第12図に示すように、等ピッチ間隔で、直線上に配列
された複数の光検出素子1  (1)、  1  (2
)、・・・・・・・・・1 (N)を用いたもので、こ
れらの素子1  (1)〜の光検出出力は差動増幅器2
に供給され、その出力に、速度に関係した周波数成分を
含む信号が得られるようになっているものである。
By the way, as a conventional example of this spatial filter, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-52473. In other words, the spatial filter according to this conventional example is
As shown in FIG. 12, a plurality of photodetecting elements 1 (1), 1 (2
), ......1 (N), and the photodetection outputs of these elements 1 (1) ~ are sent to the differential amplifier 2.
The output is a signal containing frequency components related to speed.

なお、この第12図で、lは空間フィルタを構成する光
検出素子群であり、図示してないが、その光検出面には
自動車などが走行する路面の像が、適当な光学系により
結像されるようになっており、このとき、自動車などの
走行に伴って、その路面の像は、この光検出素子群1の
各光検出素子1(1)〜の配列方向に沿って移動するよ
うに配置されているものである。
In FIG. 12, l is a group of photodetecting elements constituting a spatial filter, and although not shown, an image of the road surface on which a car or the like is traveling is focused on the photodetecting surface by an appropriate optical system. At this time, as the automobile or the like travels, the image of the road surface moves along the arrangement direction of each photodetector element 1 (1) of the photodetector element group 1. It is arranged like this.

ところで、このようにして差動増幅器2の出力に得られ
る信号の中には、必ずしも純粋に必要とする信号成分だ
けが含まれているのではなく、種々様々な成分が含まれ
ている。
By the way, the signal thus obtained at the output of the differential amplifier 2 does not necessarily contain only purely necessary signal components, but also contains various components.

そこで、差動増幅器2の後に可変型のBPF(バンドパ
スフィルタ) 3を設け、所望の信号成分だけを抽出す
るようになっているが、このとき、この抽出すべき所望
の信号の周波数は、検出すべき速度に応じて変化するか
ら、このBPF3の中心周波数を速度に対して追跡制御
するための追跡側?Im回路4を設けるのが通例である
Therefore, a variable BPF (band pass filter) 3 is provided after the differential amplifier 2 to extract only the desired signal component, but at this time, the frequency of the desired signal to be extracted is Since it changes depending on the speed to be detected, is there a tracking side for tracking and controlling the center frequency of this BPF 3 with respect to the speed? It is customary to provide an Im circuit 4.

こうしてBPF3の出力に取り出された信号はヰ食出回
路5により処理され、中心周波数が推定され速度情報と
して出力される。なお、これらの可変型BPF3、連鋳
制御回路4、それに中心周波数検出回路5などとしては
、比較的複雑で高度の技術が必要とされる。
The signal taken out as the output of the BPF 3 is processed by the output circuit 5, and the center frequency is estimated and output as speed information. Note that these variable BPF 3, continuous casting control circuit 4, center frequency detection circuit 5, etc. require relatively complex and advanced technology.

ところでこのような従来例においては、空間フィルタの
周波数特性の悪さを後段の回路により補うという発想に
立っており、空間フィルタの周波数特性そのものの改善
という点については余り考慮されていなかった。
By the way, such conventional examples are based on the idea of compensating for the poor frequency characteristics of the spatial filter with a subsequent circuit, and little consideration has been given to improving the frequency characteristics of the spatial filter itself.

なお、この種の装置として関連するものには、他にも特
開昭57−154220号公報を挙げることができる。
Note that Japanese Patent Application Laid-Open No. 154220/1984 may be cited as another related device of this type.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術においては、空間フィルタ自体の特性が第
3図に示すようにあまり良くない、なお、同図の特性は
、光検出素子群1のエレメント数Nが20個のものであ
り、エレメント数が多くなれば、メインロープの輻Bは
それに伴って狭くなるが、サイドロープでの利得差はあ
まり変化がなく、特に1番目のサイドロープとの比りは
Nに関係なくほぼ一定のままである。したがってエレメ
ントの数Nを多少増しても、他の周波数成分を抑圧する
能力はたいして増加せず、このため、第12図に示すよ
うな空間フィルタは、フィルタとしての性能は劣ってい
ると言える。
In the above conventional technology, the characteristics of the spatial filter itself are not very good as shown in FIG. As B increases, the convergence B of the main rope narrows accordingly, but the gain difference at the side ropes does not change much, and in particular the ratio with the first side rope remains almost constant regardless of N. be. Therefore, even if the number N of elements is increased somewhat, the ability to suppress other frequency components does not increase much, and for this reason, it can be said that the spatial filter shown in FIG. 12 has poor performance as a filter.

更に、このような用途では、入力信号のスペク1トルの
分布の特殊性が、従来の空間フィルタの欠点を一層大き
くしている。すなわち通常の空間フィルタでは、その光
検出素子の寸法が有限なために空間周波数に対して一種
の低域フィルタとして彷いてしまう。加えて、光学系の
ボケ歪、あるいは、地面の特性(ジャワ道など)により
、低域のスペクトル成分程大きくなり、時として、第1
3図に示した空間フィルタに対する抑圧特性を入れても
、目的の信号成分が相対的に弱くなってしまうことさえ
ある。
Furthermore, in such applications, the peculiarities of the spectral distribution of the input signal exacerbate the drawbacks of conventional spatial filters. In other words, in a normal spatial filter, since the dimensions of the photodetecting element are finite, it wanders as a kind of low-pass filter with respect to spatial frequencies. In addition, due to the blurring distortion of the optical system or the characteristics of the ground (Java road, etc.), the lower spectral components become larger, and sometimes the first
Even if the suppression characteristics for the spatial filter shown in FIG. 3 are included, the target signal component may even become relatively weak.

例えば、特殊な状況として、アスファル1−の如き、児
の反射率の低い路面上に、反射率の高い白ペンキで、周
期的なパターンが描かれている状態では、その周期の信
号成分が極端に大きく目的の空間波長成分は、完全にマ
スクされてしまい、時として大きな測定誤差を産み出す
一因となっている。
For example, in a special situation, if a periodic pattern is drawn with highly reflective white paint on a road surface with low reflectance, such as asphalt, the signal component of that period will be extremely high. The target spatial wavelength component is completely masked, which sometimes causes large measurement errors.

一方、このような欠点を克服する手段としては上記した
特開昭57−154220号公報に示すような手段が提
案されている。すなわち、この公知例は、空間フィルタ
ディテクタの形状を工夫し、移動方向で直線状のテーパ
を付けて白線などの信号入力に対し°ζも正常に動作す
るようにしたものである。
On the other hand, as a means to overcome such drawbacks, a method as shown in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 154220/1983 has been proposed. That is, in this known example, the shape of the spatial filter detector is devised so that it has a linear taper in the direction of movement so that it can operate normally even in degrees ζ in response to signal inputs such as white lines.

しかしながらこの公知例は、ごく特殊な入力関数に対す
る対策であって一般的な解答を与えるものではない、す
なわち−例として、明るい点像が、上記公報に開示され
ている空間フィルタにかかった場合を想定してみると明
らかなように、このときには第12図の公知例と同様な
出力が現れてしまう。
However, this known example is a countermeasure for a very special input function and does not provide a general answer. As is clear from this assumption, an output similar to that of the known example shown in FIG. 12 will appear in this case.

更に後に述べるように、空間フィルタは、有限個のサン
プル値を用いる非巡回形のディジタルフィルタと考えろ
ことができ、したがって有限個のサンプル数を扱うこと
によるディジタルフィルタ特有の問題を伴なうが、この
点について従来例は何も考慮していない。
As will be discussed further below, spatial filters can be thought of as acyclic digital filters that use a finite number of sample values, and therefore involve problems specific to digital filters due to handling a finite number of samples. The conventional example does not take this point into account.

本発明の目的は、空間フィルタの特性、特にその同派数
特性を改善し、高精度の速度検出が得られるようにした
空間フィルタを提供することになる。
An object of the present invention is to provide a spatial filter that improves the characteristics of the spatial filter, particularly its homomorphic characteristics, and enables highly accurate speed detection.

C問題点を解決するための手段〕 上記目的は、空間フィルタを構成する各光検出素子から
の信号の取り出しに際して、所定の窓関数がかけられる
ようにして達成される。
Means for Solving Problem C] The above object is achieved by applying a predetermined window function when extracting signals from each photodetecting element constituting the spatial filter.

〔作 用〕[For production]

空間フィルタディテクタは一種の非巡回型(FII?)
フィルタとして働くので、窓関数を適用させることによ
り周波数特性が改善される。なお理論的な説明について
は、例えばA、オツペンハイム他著1ディジタルシグナ
ルプロセシングプレンティスホール社(1975)第2
37頁〜第270頁(A、 V、 0ppenheis
+ and  R,W。
Spatial filter detector is a kind of acyclic type (FII?)
Since it works as a filter, frequency characteristics can be improved by applying a window function. For theoretical explanations, see, for example, A. Otzpenheim et al., 1 Digital Signal Processing, Prentice Hall (1975), 2
Pages 37 to 270 (A, V, Oppenheis
+ and R,W.

5chafer ;“D 1g1tal  S ign
al  P rocessingPrentice−1
(all    1975.PP237〜270)に詳
しい。
5chafer; “D 1g1tal S ign
al Processing Prentice-1
(all 1975. PP237-270) for details.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明による空間フィルタについて、図示の実施
例により詳細に説明する。
Hereinafter, the spatial filter according to the present invention will be explained in detail with reference to illustrated embodiments.

まず、第2図(a)は、速度検出用の空間フィルタの光
学系の構成の一例を示したもので、光検出素子群(以下
、ディテクタという)1の光検出面上には対象物面(例
えば路面)9の実像がレンズ8により結ばれる。したが
つ”ζ、Pi面の形状は、輝度変化の形でディテクタ■
の各光検出素子(以下、エレメントという”)  1 
 (1)〜1 (N)によりサンプルされることになる
First, FIG. 2(a) shows an example of the configuration of an optical system of a spatial filter for speed detection. A real image of 9 (for example, a road surface) is focused by lens 8 . However, the shape of the Pi surface is a detector in the form of brightness changes.
Each photodetecting element (hereinafter referred to as "element") 1
(1) to 1 (N) will be sampled.

そこで、いま、これらのエレメント1  (1)〜が第
2図(b)のように一定のピッチPで配列されていたと
すると、これら各エレメントの相互に隣り合うエレメン
ト間には、一定の距離を意味する遅延要素が存在するこ
とになる。すなわち、時間軸フィルタでは遅延が時間で
あるが、空間フィルタでは、このように距離となる。な
お、これらの対応関係は、一定速度で移動する場合を考
えてみると明らかになる0例えば第2図(a)の路面9
の一点Sに注目すると、その像はディテクタ1の面ヒで
はS′となる。従って、同図(b)に示したように2点
Sの像S′はディテクタのニレメン)1  (1)〜1
 (N)を一定時間々隔で次々と横切ってゆき、各端子
X t ” X Nから、この像S′による信号が1頭
次得られる。
Therefore, if these elements 1 (1) ~ are arranged at a constant pitch P as shown in Figure 2 (b), there is a constant distance between each of these elements adjacent to each other. There will be a delay element. That is, in a time axis filter, the delay is time, but in a spatial filter, it is distance. Note that these correspondence relationships become clear when considering the case of moving at a constant speed.For example, the road surface 9 in FIG.
Focusing on one point S, the image on the surface of the detector 1 becomes S'. Therefore, as shown in Figure (b), the image S' of the two points S is
(N) one after another at regular time intervals, and a signal based on this image S' is obtained one by one from each terminal X t '' X N.

そこで、第3図に示したような、N−1個の遅延要素D
I−D、、を有するモデルとして取扱うことができる。
Therefore, N-1 delay elements D as shown in FIG.
It can be treated as a model with ID, .

ここでZ−1は、Z変換による遅延を示す。Here, Z-1 indicates a delay due to Z transformation.

このモデルを使用すると、第12図に示した従来例の空
間フィルタの伝達関数は次のように求められる。すなわ
ち、この第12図において、各エレメント1 (1)〜
1 (N)は交互に正負1の重みをつけられて加え合せ
られているから、伝達関数は H(Z)−1−Z−’+Z−”−Z−’・・・・・・・
・・・・・・・・(1) N−I Z−18−1)・・
・・・・・・・(1)と表わされる。
Using this model, the transfer function of the conventional spatial filter shown in FIG. 12 can be obtained as follows. That is, in this FIG. 12, each element 1 (1) to
1 (N) are added with alternating positive and negative weights of 1, so the transfer function is H(Z)-1-Z-'+Z-''-Z-'...
・・・・・・・・・(1) N-I Z-18-1)・・
It is expressed as (1).

従って、周波数特性は、この伝達関数を表わす(1)式
において Z==6j戸          ・・・・・・・・・
(2)ここで、j・・・・・・・・・虚数単位μ・・・
・・・・・・空間周波数(rad/m)P・・・・・・
・・・エレメント周′#A(m)とおくことにより得ら
れる。結果は第13図に示した通りである。
Therefore, the frequency characteristic is Z==6j in equation (1) expressing this transfer function.
(2) Here, j......Imaginary unit μ...
・・・・・・Spatial frequency (rad/m) P・・・・・・
...obtained by setting the element circumference as '#A(m). The results are shown in FIG.

周知のとおり、(1)式に示した伝達関数を有するフィ
ルタは、ディジタルフィルタの中でも非巡回型(FIR
)と呼ばれており、有限個のサンプル結果により出力を
得るための伝達関数の周波数特性においてサイドローブ
が強く残ることが知られている。
As is well known, the filter having the transfer function shown in equation (1) is one of the acyclic filters (FIR) among digital filters.
), and it is known that strong side lobes remain in the frequency characteristics of the transfer function used to obtain output from a finite number of sample results.

一方、こうしたFIR型フィルタでは、窓関数とよばれ
る一種の重み付け行うことにより周波数特性の改善が可
能である。つまり空間フィルタの周波数特性はFIR型
ディジタルフィルタとして取扱うことにより改善できる
On the other hand, in such an FIR filter, frequency characteristics can be improved by performing a type of weighting called a window function. In other words, the frequency characteristics of the spatial filter can be improved by treating it as a FIR type digital filter.

本発明は、この観点に立って構成されたもので、第1図
はその一実施例で、まず、第1図(a)において、1は
光ディテクタであり、第1図に示したものと同様であり
、各エレメント1 (1)〜1(8)は、同一寸法を有
しており等ピッチで直線上に配列されている。なお、こ
こでエレメントの数を8としであるのは説明の都合であ
り、目的に応じて任意の数を選ぶことができるのは言う
までもない、なお、各エレメント1 (1)〜1 (8
)は、フォトダイオード、太陽電池あるいはその他の光
検出素子で良(、使用する波長帯で充分な感度を有し、
寸法を精度良く実現可能で、各々特性の良くそろったも
のが得られるならどのようなものでも良い。
The present invention has been constructed from this point of view, and FIG. 1 shows one embodiment thereof. First, in FIG. 1(a), 1 is a light detector; Similarly, the elements 1 (1) to 1 (8) have the same dimensions and are arranged in a straight line at equal pitches. Note that the number of elements here is 8 for convenience of explanation, and it goes without saying that any number can be selected depending on the purpose.
) can be a photodiode, solar cell, or other photodetecting element (with sufficient sensitivity in the wavelength band used,
Any material may be used as long as the dimensions can be realized with high precision and each material has well-matched characteristics.

各エレメント1 (1)〜1 (8)の出力は重み付け
回路WGI−WG8にそれぞれ入力され、重み付け係数
g1〜g8によるそれぞれの重みを付加された上で、加
算回路20により加え合わされ、出力される。ここで、
各重み係数g1〜g8としては例えば第1図(b)に示
したように、重み付け関数W (X)および、−W (
X)をサンプルした埴を選べば良い。なお、重み付け関
数W (X)としては、ハミング、ハニング、バートレ
ット、ガウス、ブラックマンなどの名を冠したものが知
られており、目的に応じて選択すれば良い、また、本発
明の目的とする空間フィルタは帯域通過型なので、これ
らの重み付け係数としては、第1図(b)に示すように
、交互に正負になるように選択する。なお、ここでエレ
メントの数は偶奇数のどちらでもかまわない、ただし奇
数の場合には、正と負の出力が等しくならないので直流
分が多少現われてくるが、それなりの対応は容易で、特
に問題はない。
The outputs of each element 1 (1) to 1 (8) are respectively input to the weighting circuits WGI-WG8, and after being weighted by weighting coefficients g1 to g8, they are added by the addition circuit 20 and output. . here,
For example, as shown in FIG. 1(b), the weighting coefficients g1 to g8 are weighting functions W (X) and -W (
All you have to do is choose a clay sample of X). Note that the weighting function W (X) is known to have names such as Hamming, Hanning, Bartlett, Gauss, and Blackman, and may be selected depending on the purpose. Since the spatial filter is of a band-pass type, these weighting coefficients are selected so that they are alternately positive and negative, as shown in FIG. 1(b). Note that the number of elements here can be either even or odd, but if the number is odd, the positive and negative outputs will not be equal, so some DC component will appear, but it is easy to deal with it, and it is especially important to avoid problems. There isn't.

一実施例として、重み付け関数W (X)として良く知
られているパニング窓を採用すると第4図のごとき特性
が得られる。そして、この特性を第13図に示した従来
例の特性と比べてみると明らかなように、この実施例に
よれば、第1サイドローブに対して数倍、直流付近のピ
ークに対して300倍程程度圧特性が改善されることが
判る。
As an example, if a panning window well known as a weighting function W (X) is employed, a characteristic as shown in FIG. 4 is obtained. As is clear from comparing this characteristic with the characteristic of the conventional example shown in FIG. It can be seen that the pressure characteristics are improved by about twice as much.

したがって、この実施例は、低域程レベルが大きくなっ
ている路面信号の・I波には大きな効果が得られる。
Therefore, this embodiment has a great effect on the I wave of the road surface signal whose level increases as the frequency range decreases.

なお、メインローブの幅Bは、第13図における幅Bに
比較して程度に広がるが、中心周波数に近い雑音成分は
余り問題にならない。またエレメント数Nを増すことに
より、必要なだけメインローブ幅を狭くすることができ
るので、あまり問題にならない。
Note that although the width B of the main lobe is somewhat wider than the width B in FIG. 13, noise components near the center frequency do not pose much of a problem. Furthermore, by increasing the number of elements N, the main lobe width can be made as narrow as necessary, so this does not pose much of a problem.

次に、重み付け回路WGI〜WG8の実施例について第
5図により説明する。なお、この図は重み付け回路のう
ちの一つ(i番目)を示したものであり、かつ、ディテ
クタとしてフォトダイオードを使用した実施例について
示したものである。
Next, an embodiment of the weighting circuits WGI to WG8 will be described with reference to FIG. Note that this figure shows one (i-th) of the weighting circuits, and also shows an example in which a photodiode is used as a detector.

□ フォトダイオード1 (i)の出力は電流の形で得
られるため、オペアンプAMP、と抵抗Rflとにより
電流−電圧変換を行うようにしである。
□ Since the output of photodiode 1 (i) is obtained in the form of a current, current-voltage conversion is performed using an operational amplifier AMP and a resistor Rfl.

出力y五は 3’ t = RtAIゑ       ・・・・・・
・・・(3)となるので、重みは−R2五で与えられる
。このとき、重みの値は相対的なものであるので、いず
れかの抵抗を任意に決め、その他は重みの比率により決
定すれば良い、なお、エレメント数Nが多くなると、定
数値もそれに応じて多様にばらついた値のものが必要に
なるので、厚膜抵抗の印刷技術を用いると都合が良い。
Output y5 is 3't = RtAIゑ...
...(3), so the weight is given by -R25. At this time, since the weight value is relative, one of the resistances can be arbitrarily determined, and the others can be determined by the weight ratio. Note that as the number of elements N increases, the constant value also changes accordingly. Since a wide variety of values are required, it is advantageous to use thick film resistor printing techniques.

次に、加算回路20は、第6図に示すような回路構成に
より実現できる。このときは、加算回路であるので、抵
抗20(1)〜20(N)は全て同一値にする。そして
、重みの符号に応じて、オペアンプ200の正入力側あ
るいは負入力側にそれぞれ入力を接続すれば良い、一方
、抵抗210と211は同一抵抗値のものを使用すれば
良いが、オペアンプ200のダイナミックレンジを考慮
しておく必要がある。なお、ここではディテクタlにフ
ォトダイオードのような電流出力型素子を用いた実施例
となっているが、電圧出力素子を使用した場合は、第5
図に示した電流電圧変換回路が不要になるのは言うまで
もない、そして、この場合の重み付けは、第6図の抵抗
20 (1)〜20(N)によって決めるようにするゆ
すなわち、ある入力y五に対するオペアンプ200の出
力はここで、Rz+o +  Re5tは第6図の符号
が対応する抵抗の抵抗値 であるから、重みは(−1) ”’Rffil。/ R
z。、となる。
Next, the adder circuit 20 can be realized by a circuit configuration as shown in FIG. At this time, since it is an adder circuit, the resistors 20(1) to 20(N) are all set to the same value. Then, depending on the sign of the weight, the inputs may be connected to the positive input side or the negative input side of the operational amplifier 200.On the other hand, the resistors 210 and 211 may have the same resistance value. Dynamic range must be taken into account. Note that although this example uses a current output type element such as a photodiode for the detector L, if a voltage output element is used, the fifth
It goes without saying that the current-voltage conversion circuit shown in the figure becomes unnecessary, and the weighting in this case is determined by the resistors 20(1) to 20(N) in FIG. The output of the operational amplifier 200 for 5 is here, Rz+o + Re5t is the resistance value of the resistor with the corresponding symbol in FIG.
z. , becomes.

ところで、第1図に示した実施例では、外部回路により
重み付けが行なわれるので、ディテクタ1として、例え
ば、フォトダイオードアレイとして市販されている等寸
法のエレメントを有するデバイスや、あるいはファクシ
ミリ等の図形読み取り用の電荷結合素子(CCD)を用
いたラインセンサなどを使用することができる。
By the way, in the embodiment shown in FIG. 1, weighting is performed by an external circuit, so the detector 1 may be, for example, a device having elements of equal size commercially available as a photodiode array, or a graphic reader such as a facsimile machine. A line sensor using a charge-coupled device (CCD) or the like can be used.

次に、本発明の他の実施例について第7図を用いて説明
する。
Next, another embodiment of the present invention will be described using FIG. 7.

第1図の実施例は、重み付けをアナログ回路によってい
たが、本実施例はディジタル的に行なうようにしたもの
で、ディテクタlの各エレメントl (1)〜1 (8
)の出力はアナログマルチプレクサ502により一系統
づつ順次選択され、アナログディジタル変換器(ADC
)501に入力される。そして、このADC501によ
りディジタル値に変換された上でマイクロプロセシング
ユニット(MPU)500によって読み取られ、演算処
理されて出力される。なお、アナログ出力形態が必要な
場合には、ディジタルアナログ変換器(D A C)を
介して出力すれば良い。
In the embodiment shown in FIG. 1, weighting was performed by an analog circuit, but in this embodiment, weighting is performed digitally, and each element l (1) to 1 (8
) are sequentially selected one system at a time by an analog multiplexer 502, and the outputs of the analog/digital converters (ADC
) 501. The ADC 501 converts the digital value into a digital value, which is then read by a microprocessing unit (MPU) 500, subjected to arithmetic processing, and output. Note that if an analog output format is required, it may be output via a digital-to-analog converter (DAC).

次に、MPU500の動作フローチャートを第8図に示
す。
Next, an operation flowchart of the MPU 500 is shown in FIG.

まず、最初のステップ八において、合計値を示す変数S
UMをクリアする。
First, in the first step 8, the variable S indicating the total value
Clear UM.

ステップBにおいて、ループカウンタ■を初期値1にセ
ットする。
In step B, a loop counter (2) is set to an initial value of 1.

ステップCでは、ループカウンタIの示すディテクタエ
レメントの信号をマルチプレクサ502を通じてADC
501に入力する。
In step C, the signal of the detector element indicated by the loop counter I is sent to the ADC through the multiplexer 502.
501.

ステップDでは、ADC501の出力値V、を読み取る
。なお、ADC501の変換速度が十分早くない場合は
ステップCとDの間に適当な手段を設け、所定の時間間
隔が設定されるようにする必要がある。
In step D, the output value V of the ADC 501 is read. Note that if the conversion speed of the ADC 501 is not fast enough, it is necessary to provide an appropriate means between steps C and D to set a predetermined time interval.

ステップEにおいては、出力値V、とそのタップに対応
する重みgiを掛は合せて合計値SUMに加える。なお
、重みglはMPU500の内部のメモリに蓄えておけ
ば良い。
In step E, the output value V is multiplied by the weight gi corresponding to its tap and added to the total value SUM. Note that the weight gl may be stored in the internal memory of the MPU 500.

ステップFにおいてはループカウンタを1つ増し、ステ
ップGにおいてgt終値(エレメント数N)を超えたか
判断を行ない、超えてなければ、ステップCに戻り(り
返す、一方、終了しておれば、ステップHにおいて結果
SUMを出力する。
In step F, the loop counter is incremented by one, and in step G, it is determined whether the gt final value (number of elements N) has been exceeded. If not, the process returns to step C (repeat). Output the result SUM at H.

ところで、空間フィルタに対して、対象面(路面)が相
対的に移動している場合は、出力は概略正弦波状に、時
間的な変化をする。そして、この周期が相対速度に対応
する訳であり、従って、第8図に示した一連の処理はそ
の周期より充分早くなければいけない。
By the way, when the target surface (road surface) is moving relative to the spatial filter, the output changes temporally in a roughly sinusoidal manner. This period corresponds to the relative speed, and therefore the series of processes shown in FIG. 8 must be sufficiently faster than this period.

上記したように、この第7図の実施例では、ディジタル
的に、処理が行われるので、ドリフト、部品の精度など
アナログ回路特有の問題を避けることができる。
As described above, in the embodiment shown in FIG. 7, processing is performed digitally, so problems peculiar to analog circuits such as drift and component precision can be avoided.

更に特長的な事は、重み係数を適応的に変えることが容
易なことである。すなわち、ソフトを変えるだけで、他
の条件に対応して窓関数を変更することが可能である。
A further feature is that it is easy to adaptively change the weighting coefficients. That is, by simply changing the software, it is possible to change the window function in response to other conditions.

他の特長として、第12図の従来例に示したような高度
な中心周波数推定回路あるいは可変バンドパスフィルタ
といった後処理回路の機能を、Mpus o oのソフ
トウェア処理により実現可能なことであかある。そして
、この結果、ごく一部の回路を除き、ディジタル化が達
成され、LSi化などにより回路を著しく小型化するこ
とが可能になる。
Another feature is that the functions of a post-processing circuit such as an advanced center frequency estimating circuit or a variable bandpass filter as shown in the conventional example of FIG. 12 can be realized by software processing of Mpusoo. As a result, except for a very small portion of the circuits, digitization is achieved, and it becomes possible to significantly downsize the circuits by converting them to LSi.

次に、本発明のさらに別の実施例について、第9図によ
り説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、第9図(a)は空間フィルタの構成を示したもの
で、第12図で説明した従来例と異る点はディテクタエ
レメント1 く1)〜1 (N)の形状が違うところで
ある。各エレメント1 (1)の幅は、図の左側に記し
たように、中心から前後方向に順次なだらかに減少する
関数g (x)をサンプルした値となっている。同図(
b)はディテクタエレメント1 (1)〜1 (N)の
詳細な構成を示したもので、ここでは説明のために2個
のエレメントだけを示しである。
First, FIG. 9(a) shows the configuration of a spatial filter, and the difference from the conventional example explained in FIG. 12 is that the shapes of the detector elements 1) to 1(N) are different. As noted on the left side of the figure, the width of each element 1 (1) is a value obtained by sampling a function g (x) that gradually decreases from the center in the front-rear direction. Same figure (
b) shows the detailed structure of the detector elements 1 (1) to 1 (N), and only two elements are shown here for the sake of explanation.

空間信号のサンプル値に対する重み付けは、各エレメン
トの受光感度で与えることができる。そこで、この実施
例では、各エレメントの受光面積を変えることにより受
光感度を変え、重み付けが得られるようにしたものであ
り、このとき、第9図から明らかなように、エレメント
の前後方向と直角な方向の寸法(長さ)Lは各エレメン
トで一定に保ち、かつ、一定の空間波長を抽出するため
、エレメントの配置ピッチPも一定にしてあり、このた
め、重み付けは各エレメントの前後方向の寸法(幅)W
+を変えることにより得られるようにしたものである。
Weighting of the sample values of the spatial signal can be given by the light receiving sensitivity of each element. Therefore, in this embodiment, the light-receiving sensitivity is changed by changing the light-receiving area of each element, so that weighting can be obtained.At this time, as is clear from FIG. The dimension (length) L in the direction is kept constant for each element, and the arrangement pitch P of the elements is also kept constant in order to extract a constant spatial wavelength. Dimensions (width) W
This can be obtained by changing +.

しかして、このとき、このエレメントの幅W五が大きく
なれば、直流的な感度は比例的に増大するが、同時に交
情的な特性にも変化が現われてしまう。
At this time, if the width W5 of this element increases, the direct current sensitivity increases proportionally, but at the same time a change appears in the sympathetic characteristics.

第10図は単一のエレメントによる空間周波数特性を示
したもので、エレメントの輻Wムで特性が変化すること
が判る。そして、この図から明らかなように、エレメン
トの輻W五が大きくなるにしたがって高周波成分が減衰
し、幅W1が波長の整数倍のときには出力が零になる。
FIG. 10 shows the spatial frequency characteristics of a single element, and it can be seen that the characteristics change depending on the radiance of the element. As is clear from this figure, as the element's radius W5 increases, the high frequency component is attenuated, and the output becomes zero when the width W1 is an integral multiple of the wavelength.

なお、当然のこととして、幅W!はピッチPよりは小さ
くなければならず、空間フィルタの中心周波数は1/2
Pで与えられるため、第10図の中心より左側に中心周
波数が来ることになる。すなわち、高々3dB程度の減
衰しかないことになるが、エレメント数が多ければ多い
程、高い重み付け精度が要求されるため、無視できない
In addition, as a matter of course, the width W! must be smaller than the pitch P, and the center frequency of the spatial filter is 1/2
Since it is given by P, the center frequency will be on the left side of the center of FIG. That is, the attenuation is only about 3 dB at most, but it cannot be ignored because the greater the number of elements, the higher the weighting accuracy is required.

第9図(a)の左側に示した関数g (x)−は、以上
のことを考慮して適用したものであり、従って、この実
施例によれば、充分に適切な窓関数を与えることができ
、ディテクタの外部に重み付けのための装置が不要にで
きるため、構成が簡単で容易に小型化を図ることができ
る。
The function g(x)- shown on the left side of FIG. 9(a) is applied in consideration of the above, and therefore, according to this embodiment, it is possible to provide a sufficiently appropriate window function. Since it is possible to eliminate the need for a weighting device outside the detector, the structure is simple and miniaturization can be achieved easily.

次に、本発明のさろに別の一実施例について、第11図
によって説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

この第11図の実施例は、重み付けのために光学的なフ
ィルタを用いたもので、同図(a)に示すように、ディ
テクタ1の受光面にフィルタ150を設けたものである
。なお、このフィルタ150は、波長分布を対象とする
ものではな(、光の透過量を変えるためのもので、いわ
ゆるNDフィルタの一種である。
The embodiment shown in FIG. 11 uses an optical filter for weighting, and as shown in FIG. 11(a), a filter 150 is provided on the light receiving surface of the detector 1. Note that this filter 150 is not intended for wavelength distribution (it is for changing the amount of light transmission, and is a type of so-called ND filter).

第11図(a)に、おいて、ディテクタ1は第12図に
示した従来例と同じものであり、同一寸法のエレメント
を複数個等間隔で配置し、交互に差動増幅器2に接続さ
れている。そして、ディテクタlの上には、上記したよ
うに、光の透過率が同図(b)に示すように分布してい
るフィルタ150が配置されている。
In FIG. 11(a), the detector 1 is the same as the conventional example shown in FIG. ing. As described above, the filter 150 whose light transmittance is distributed as shown in FIG. 2B is arranged above the detector l.

このため、フィルタ150の透過率に応じて各エレメン
トの感度が変り、フィルタ150の透過率関数が窓関数
となる。
Therefore, the sensitivity of each element changes depending on the transmittance of the filter 150, and the transmittance function of the filter 150 becomes a window function.

従って、この実施例が従来例と異る点はフィルタ150
が追加されているだけであり、このため、従来の空間フ
ィルタ装置の性能をフィルタ150の追加だけで著しく
向上させることができる。
Therefore, the difference between this embodiment and the conventional example is that the filter 150
Therefore, the performance of the conventional spatial filter device can be significantly improved simply by adding the filter 150.

なお、この実施例では、フィルタ150の透過特性とし
て第1図(b)に示すような連続的な関数となっている
場合について示したが、ディテクタの場所に対応してス
テップ状に変化させた実施例としても良い。
In this example, the transmission characteristic of the filter 150 is a continuous function as shown in FIG. It may also be used as an example.

〔発明の効果〕 本発明によれば、ディジタルフィルタの理論を用いてい
るだけで空間フィルタの周波数特性を大幅に改善できる
ので、測定の精度を向上できるばかりか、中心周波数推
定のための後処理回路が簡単になるという効果が得られ
る。
[Effects of the Invention] According to the present invention, it is possible to significantly improve the frequency characteristics of a spatial filter simply by using digital filter theory, which not only improves measurement accuracy but also improves post-processing for center frequency estimation. This has the effect of simplifying the circuit.

更に詳しく説明すれば、空間周波数特性については、第
12図に示した従来例では、エレメント数Nを大幅に増
してみても、それ程には改善されない、このとき、メイ
ンローブの幅Bはエレメント数Nの増加と共に小さくは
なるが、第1サイドロープの抑圧比りは13dB程度と
殆んど変らない、また他のサイドローブの抑圧比も大き
な改善は見込めない0例えばエレメント数Nを100と
しても、直流付近の抑圧比は40デシベル程度と小さい
To explain in more detail, in the conventional example shown in FIG. 12, even if the number of elements N is significantly increased, the spatial frequency characteristics are not improved to that extent. In this case, the width B of the main lobe is Although it decreases as N increases, the suppression ratio of the first side lobe remains almost unchanged at about 13 dB, and the suppression ratio of other side lobes is not expected to improve significantly. For example, even if the number of elements N is 100, , the suppression ratio near DC is as small as about 40 decibels.

一方、本発明によれば、窓関数としてハニング関数を用
いた実施例の場合でも、同じエレメント数、N−100
において、直流付近での抑圧比として100デシベル以
上が得られ、大きな性能向上を得ることができる。
On the other hand, according to the present invention, even in the case of the embodiment using the Hanning function as the window function, the number of elements is the same, N-100
In this case, a suppression ratio of 100 decibels or more in the vicinity of DC can be obtained, and a large performance improvement can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)、 (b)は本発明による空間フィルタの
一実施例を示す構成図と特性図、第2図(a)、 (b
lは空間フィルタの光学系の構成図とエレメントの配列
図、第3図は空間フィルタのモデル図、第4図は本発明
の一実施例の特性図、第5図は重み付け回路の一実施例
を示す回路図、第6図は加算回路の一実施例を示す回路
図、第7図は本発明の他の一実施例を示すブロック図、
第8図は動作説明用のフローチャート、第9図(a)、
 (blは本発明のさらに別の一実施例を示す説明図、
第10図はエレメントの周波数特性を示す曲線図、第1
.1図(a)、 (b)は本発明のさらに別の一実施例
を示す構成図と特性図、第12図は空間フィルタの従来
例を示すブロック図、第13図は従来例の特性図である
。 1・・・・・・・・・光ディテクタ、1 (1)〜l 
 (N)・・・・・・・・・エレメント、20・・・・
・・・・・加算回路、WGI〜WGQ・・・・・・・・
・重み付け回路。 第1図 第2図 第3図 XL  X2  X3  X4   XN第4図 奏■(積値) 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図 第10図 ”3RH11(エレメント幅W1方向)甲U  矩型 第12図 第13図 空間周液数(柑双旧〕
FIGS. 1(a) and (b) are a configuration diagram and characteristic diagram showing one embodiment of a spatial filter according to the present invention, and FIGS. 2(a) and (b) are
1 is a configuration diagram of the optical system of a spatial filter and an arrangement diagram of elements, FIG. 3 is a model diagram of a spatial filter, FIG. 4 is a characteristic diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an embodiment of a weighting circuit. 6 is a circuit diagram showing one embodiment of the adding circuit, FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation, FIG. 9(a),
(bl is an explanatory diagram showing yet another embodiment of the present invention,
Figure 10 is a curve diagram showing the frequency characteristics of the element.
.. 1(a) and 1(b) are a block diagram and characteristic diagram showing still another embodiment of the present invention, FIG. 12 is a block diagram showing a conventional example of a spatial filter, and FIG. 13 is a characteristic diagram of the conventional example. It is. 1......Optical detector, 1 (1)~l
(N)...Element, 20...
... Addition circuit, WGI to WGQ ...
・Weighting circuit. Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 XL U Rectangular shape Figure 12 Figure 13 Space circumference liquid number (Kanshuang old)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、一定の間隔で直線上に配列した複数の光検出素子か
らなる光検出素子群を備え、自己と相対移動する物体の
表面の像を電気信号に変換し、この電気信号に含まれる
周波数成分に基いて相対速度を検出する空間フィルタに
おいて、上記複数の光検出素子のそれぞれによる光検出
感度に独立した重み付け係数を設定するための重み付け
手段を設け、これら複数の光検出素子の配列方向の中央
部から両端部に向けて漸減する光検出感度が与えられる
ように構成したことを特徴とする空間フィルタ。 2、特許請求の範囲第1項において、上記重み付け手段
が、上記光検出素子の出力信号側に設けられた電気回路
で構成されていることを特徴とする空間フィルタ。 3、特許請求の範囲第1項において、上記重み付け手段
が、上記光検出素子群の光検出面に配置した光学的フィ
ルタで構成されていること特徴とする空間フィルタ。 4、特許請求の範囲第1項において、上記重み付け手段
が、上記複数の光検出素子のそれぞれの受光面積を変化
させる手段で構成されていることを特徴とする空間フィ
ルタ。 5、特許請求の範囲第2項において、上記電気回路が計
数処理回路で構成されていることを特徴とする空間フィ
ルタ。 6、特許請求の範囲第4項において、上記受光面積の変
化が上記複数の光検出素子の配列方向の寸法変化で与え
られるように構成されていることを特徴とする空間フィ
ルタ。 7、特許請求の範囲第2項において、上記電気回路が、
オペアンプと厚膜抵抗素子で構成されていることを特徴
とする空間フィルタ。
[Claims] 1. A photodetecting element group consisting of a plurality of photodetecting elements arranged in a straight line at regular intervals, converting an image of the surface of an object moving relative to itself into an electrical signal, In a spatial filter that detects relative velocity based on frequency components included in a signal, a weighting means is provided for setting an independent weighting coefficient for the photodetection sensitivity of each of the plurality of photodetection elements, and 1. A spatial filter characterized in that it is configured to provide a light detection sensitivity that gradually decreases from the center toward both ends in the arrangement direction of the elements. 2. The spatial filter according to claim 1, wherein the weighting means is constituted by an electric circuit provided on the output signal side of the photodetecting element. 3. The spatial filter according to claim 1, wherein the weighting means is constituted by an optical filter arranged on the photodetection surface of the photodetection element group. 4. The spatial filter according to claim 1, wherein the weighting means comprises means for changing the light-receiving area of each of the plurality of photodetecting elements. 5. The spatial filter according to claim 2, wherein the electric circuit is constituted by a counting processing circuit. 6. The spatial filter according to claim 4, wherein the change in the light-receiving area is given by a dimensional change in the arrangement direction of the plurality of photodetecting elements. 7. In claim 2, the electric circuit comprises:
A spatial filter characterized by being composed of an operational amplifier and a thick film resistor element.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6136161A (en) * 1984-07-30 1986-02-20 株式会社アイジー技術研究所 Continuous manufacturing equipment for elongated ceramic sheet

Patent Citations (1)

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