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公開番号2024168030
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023084413
出願日2023-05-23
発明の名称速度測定装置及び速度測定方法
出願人アズビル株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01P 3/36 20060101AFI20241128BHJP(測定;試験)
要約【課題】測定対象物が合焦点に配置されているか否かを把握できる速度測定装置を提供する。
【解決手段】光を測定対象物10に照射するための照明光学系31の光軸を挟んで対称的に配置された第1及び第2のシャッター35、36と、光を照射された測定対象物10からの反射光を受光する結像レンズ40を通過した反射光を受光する光検出器アレイ50と、結像レンズ40の光軸を挟んで対称的な光検出器アレイ50の第1及び第2の受光領域55、56のそれぞれから第1及び第2の受光強度を受信し、第1及び第2の受光強度の差に基づき、合焦位置からの測定対象物10のズレを測定するズレ測定部301と、光検出器アレイ50で受光された反射光を空間フィルタリングして得られる信号の周波数に基づき、測定対象物10の速度を測定する速度測定部302と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光を測定対象物に照射するための照明光学系と、
前記照明光学系の光軸を挟んで対称的に配置された第１のシャッター及び第２のシャッターと、
前記光を照射された前記測定対象物からの反射光を受光する結像レンズと、
前記結合レンズを通過した前記反射光を受光する光検出器アレイと、
前記結像レンズの光軸を挟んで対称的な前記光検出器アレイの第１の受光領域及び第２の受光領域のそれぞれから第１の受光強度及び第２の受光強度を受信し、前記第１の受光強度及び前記第２の受光強度の差に基づき、前記結像レンズの合焦点からの前記測定対象物のズレを測定するズレ測定部と、
前記光検出器アレイで受光された前記反射光を空間フィルタリングして得られる信号の周波数に基づき、前記測定対象物の速度を測定する速度測定部と、
を備える、速度測定装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記ズレ測定部が前記第１の受光強度を受信する際、前記第１のシャッターが開き、前記第２のシャッターが閉じ、
前記ズレ測定部が前記第２の受光強度を受信する際、前記第２のシャッターが開き、前記第１のシャッターが閉じる、
請求項１に記載の速度測定装置。
【請求項３】
前記速度測定部が前記測定対象物の速度を測定する際、前記第１のシャッター及び前記第２のシャッターが開く、請求項１に記載の速度測定装置。
【請求項４】
前記測定対象物が前記結像レンズの合焦点に配置されている場合、前記第１のシャッターを通過した光による前記測定対象物から反射光が前記第１の受光領域で受光され、前記第２のシャッターを通過した光による前記測定対象物から反射光が前記第２の受光領域で受光され、前記第１の受光強度及び前記第２の受光強度が等しくなるよう、前記照明光学系、前記第１のシャッター、前記第２のシャッター、前記結像レンズ、及び前記光検出器アレイが配置されている、請求項１に記載の速度測定装置。
【請求項５】
前記第１のシャッター及び前記第２のシャッターが、前記照明光学系の光軸に対して垂直である、請求項１に記載の速度測定装置。
【請求項６】
前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域が、前記結像レンズの光軸に対して垂直である、請求項１に記載の速度測定装置。
【請求項７】
前記第１のシャッター及び前記第２のシャッターの境界が、前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域の境界と平行である、請求項１に記載の速度測定装置。
【請求項８】
光を測定対象物に照射するための照明光学系と、前記照明光学系の光軸を挟んで対称的に配置された第１のシャッター及び第２のシャッターと、前記光を照射された前記測定対象物からの反射光を受光する結像レンズと、前記結合レンズを通過した前記反射光を受光する光検出器アレイと、を備える速度測定装置を用意することと、
前記結像レンズの光軸を挟んで対称的な前記光検出器アレイの第１の受光領域及び第２の受光領域のそれぞれから第１の受光強度及び第２の受光強度を測定し、前記第１の受光強度及び前記第２の受光強度の差に基づき、前記結像レンズの合焦点からの前記測定対象物のズレを測定することと、
前記光検出器アレイで受光された前記反射光を空間フィルタリングして得られる信号の周波数に基づき、前記測定対象物の速度を測定することと、
を含む、速度測定方法。
【請求項９】
前記結像レンズの合焦点からの前記測定対象物のズレがなくなるよう、前記速度測定装置と前記測定対象物の相対距離を補正することをさらに含む、請求項８に記載の速度測定方法。
【請求項１０】
前記結像レンズの合焦点からの前記測定対象物のズレを測定する際に、
前記第１のシャッターを開き、前記第２のシャッターを閉じて、前記第１の受光強度を測定し、
前記第２のシャッターを開き、前記第１のシャッターを閉じて、前記第２の受光強度を測定する、
請求項８に記載の速度測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度測定装置及び速度測定方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
測定対象物の移動速度を非接触で測定する方法が提案されている。非特許文献１は、測定対象の不規則な模様を空間フィルタに投影し、光電変換して得られた信号から特定の周期信号を抽出して、測定対象物の速度を求めることを記載している。空間フィルタを用いる速度測定方法において、速度を正確に測定するためには、空間フィルタ上に測定対象物の像が結像している必要がある。
【０００３】
特許文献１は、速度測定のためのレンズと測定対象物との間の距離を検出する手段を有する速度計測装置を開示しており、距離を検出する手段の具体例として、超音波を利用した距離センサを開示している。特許文献２は、距離計測手段を有する速度計測装置を開示しており、距離計測手段の具体例として、速度計測のための光学系とは別の光学系で、被速度検出物で正規反射した光を受光器で受光し、受光強度が適切な範囲内であるか判断すること、あるいは被速度検出物で正規反射した光をラインセンサで受光し、被速度検出物の高さ情報を得ることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平１－２２３３５７号公報
特開平１－２０２６６８号公報
【非特許文献】
【０００５】
Yoshihisa Aizu, Toshimitsu Asakura, Spatial Filtering Velocimetry: Fundamentals and Applications (Springer Series in Optical Sciences, 116), 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、測定対象物が合焦点に配置されているか否かを把握できる速度測定装置及び速度測定方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様に係る速度測定装置は、光を測定対象物に照射するための照明光学系と、照明光学系の光軸を挟んで対称的に配置された第１のシャッター及び第２のシャッターと、光を照射された測定対象物からの反射光を受光する結像レンズと、結合レンズを通過した反射光を受光する光検出器アレイと、結像レンズの光軸を挟んで対称的な光検出器アレイの第１の受光領域及び第２の受光領域のそれぞれから第１の受光強度及び第２の受光強度を受信し、第１の受光強度及び第２の受光強度の差に基づき、結像レンズの合焦点からの測定対象物のズレを測定するズレ測定部と、光検出器アレイで受光された反射光を空間フィルタリングして得られる信号の周波数に基づき、測定対象物の速度を測定する速度測定部と、を備える。
【０００８】
上記の速度測定装置において、ズレ測定部が第１の受光強度を受信する際、第１のシャッターが開き、第２のシャッターが閉じ、ズレ測定部が第２の受光強度を受信する際、第２のシャッターが開き、第１のシャッターが閉じてもよい。
【０００９】
上記の速度測定装置において、速度測定部が測定対象物の速度を測定する際、第１のシャッター及び第２のシャッターが開いてもよい。
【００１０】
上記の速度測定装置において、測定対象物が結像レンズの合焦点に配置されている場合、第１のシャッターを通過した光による測定対象物から反射光が第１の受光領域で受光され、第２のシャッターを通過した光による測定対象物から反射光が第２の受光領域で受光され、第１の受光強度及び第２の受光強度が等しくなるよう、照明光学系、第１のシャッター、第２のシャッター、結像レンズ、及び光検出器アレイが配置されていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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