(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通行路を通行する車両を検出する車両検出装置において、
上記通行路の一方の片側から上記通行路内に光を放射し、その光の反射光を反射物体から受光することにより、上記反射物体までの距離を算出する第一のセンサ装置と、
上記通行路の他方の片側かつ上記車両の進行方向において上記第一のセンサ装置とずれた位置から上記通行路内に光を放射し、その光の反射光を上記反射物体から受光することにより、上記反射物体までの距離を算出する第二のセンサ装置と、
上記車両が上記第一のセンサ装置の前を通過した時刻と上記第二のセンサ装置の前を通過した時刻との時間差に基づいて、上記車両の速度を算出する車速算出部と、
上記第一のセンサ装置及び上記第二のセンサ装置が算出した距離に基づいて、上記車両の車幅を算出する車幅算出部と
を有することを特徴とする車両検出装置。
【請求項２】
上記車両検出装置は、更に、
上記車両が上記第一のセンサ装置の前を通過するのにかかった時間と上記第二のセンサ装置の前を通過するのにかかった時間とのうち少なくともいずれかを通過時間として算出する通過時間算出部と、
上記通過時間算出部が算出した通過時間と上記車速算出部が算出した速度とに基づいて、上記車両の車長を算出する車長算出部と
を有することを特徴とする請求項１に記載の車両検出装置。
【請求項３】
上記通過時間算出部は、上記車両が上記第一のセンサ装置の前を通過するのにかかった時間と上記第二のセンサ装置の前を通過するのにかかった時間との平均を通過時間として算出することを特徴とする請求項２に記載の車両検出装置。
【請求項４】
上記第一のセンサ装置は、上記通行路上にあって上記通行路の横断方向に略平行な第一走査線分の存在する方向を走査する光を放射し、
上記第二のセンサ装置は、上記通行路上にあって上記第一走査線分に略平行な第二走査線分の存在する方向を走査する光を放射することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両検出装置。
【請求項５】
上記第一のセンサ装置及び上記第二のセンサ装置は、変調信号により変調した変調光を曲げて放射し、その変調光の反射光を復調して復調信号とし、上記変調信号に対する上記復調信号の遅延時間を算出し、算出した遅延時間に基づいて上記反射物体までの距離を算出することを特徴とする請求項４に記載の車両検出装置。
【請求項６】
上記第一のセンサ装置及び上記第二のセンサ装置は、正弦波信号により連続波変調したレーザ光を上記変調光として放射することを特徴とする請求項５に記載の車両検出装置。
【請求項７】
上記第一のセンサ装置及び上記第二のセンサ装置は、微細電子機械素子により構成された走査鏡を有し、上記変調光を上記走査鏡で反射することにより、上記変調光の光路を曲げることを特徴とする請求項５または６に記載の車両検出装置。
【請求項８】
上記第一のセンサ装置及び上記第二のセンサ装置は、長尺状の受光面を備えるフォトダイオードを有し、上記受光面にて上記反射光を受光することを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の車両検出装置。
【請求項９】
上記第一のセンサ装置及び上記第二のセンサ装置は、上記通行路の路面に対して垂直な方向において、上記通行路の路面との距離が１０センチメートル以上２メートル以下の位置から光を放射し、
上記第一のセンサ装置及び上記第二のセンサ装置は、上記車両の進行方向において、互いの距離が１０センチメートル以上５０センチメートル以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の車両検出装置。
【請求項１０】
上記車両検出装置は、更に、
上記第一のセンサ装置及び上記第二のセンサ装置が算出した距離に基づいて、上記反射物体の断面形状を検出する形状検出部と、
上記形状検出部が検出した断面形状に基づいて、上記反射物体が車両であるか否かを判定する車両判定部と
を有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の車両検出装置。
【請求項１１】
上記車両検出装置は、更に、
上記形状検出部が検出した断面形状に基づいて、上記車両の車軸を検出する車軸検出部
を有することを特徴とする請求項１０に記載の車両検出装置。
【請求項１２】
上記車両検出装置は、更に、
上記通行路の路面に対して垂直な方向において、上記第一のセンサ装置及び上記第二のセンサ装置よりも上の位置から上記通行路内に光を放射し、その光の反射光を上記反射物体から受光することにより、上記反射物体までの距離を算出する第三のセンサ装置と、
上記第三のセンサ装置が算出した距離に基づいて、上記車両の車高を算出する車高算出部と、
上記第三のセンサ装置が算出した距離に基づいて、上記反射物体が並走しているか否かを判定する並走判定部と
を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の車両検出装置。
【請求項１３】
有料区間の入口及び出口の少なくともいずれかに設置される請求項１から１２のいずれかに記載の車両検出装置と、
上記車幅算出部が算出した車幅に基づいて、上記車両の料金区分を判定する料金区分判定部と
を有することを特徴とする通行料課金システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、所定の通行路を通行する車両を検出する車両検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有料道路の料金所などに設置され、通行する車両を検出し、検出した車両の車種を判定して、自動的に課金を行うシステムがある。
このようなシステムにおいては、車両の料金区分を判定するため、車長、車幅、車高、車軸数、牽引の有無などを検出する必要がある。また、例えば料金所の係員などの人間と車両とを区別する必要がある。また、例えば二輪車の並走などの異常を検出する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１７５９８９号公報
【特許文献２】特開２０００−２１５３８２号公報
【特許文献３】特開平１０−１０５８６９号公報
【特許文献４】特開平１０−１０５８７２号公報
【特許文献５】特開平１０−１０５７７４号公報
【特許文献６】特開平１１−２８８４９６号公報
【特許文献７】特開２００２−１８３８８１号公報
【特許文献８】特開２００２−７４５７９号公報
【特許文献９】特開２００４−２７２８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の車両検出装置は、上記のような様々なデータを得るため、多くのセンサを組み合わせて使用している。このため、車両検出装置の製造・設置・保守管理などにかかる費用が高くなる。
この発明は、例えば上記のような課題を解決するためになされたものであり、車両検出装置の製造・設置・保守管理などにかかる費用を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる車両検出装置は、所定の通行路を通行する車両を検出する車両検出装置において、
複数のセンサ装置と、開始検出部と、終了検出部と、通過時間算出部と、時間差算出部と、車速算出部と、車長算出部と、車幅算出部とを有し、
上記複数のセンサ装置の各センサ装置は、所定の放射基点から所定の放射方向へ向けて放射光を放射し、放射した放射光が上記放射方向に存在する反射物体に反射した反射光を受光することにより、上記放射光を反射した反射物体までの距離を算出し、
上記複数のセンサ装置のうち第一のセンサ装置は、上記通行路を横断する通行路横断方向において、上記放射基点の位置が上記通行路から離れた位置であり、上記通行路内を上記放射方向として上記放射光を放射し、
上記複数のセンサ装置のうち第二のセンサ装置は、上記通行路横断方向において、上記放射基点の位置が上記第一のセンサ装置の放射基点とは反対側に上記通行路から離れた位置であり、上記車両が進行する車両進行方向において、上記放射基点の位置が上記第一のセンサ装置の放射基点から離れた位置であり、上記通行路内を上記放射方向として上記放射光を放射し、
上記開始検出部は、上記複数のセンサ装置のうち少なくともいずれかのセンサ装置について、上記車両が上記反射物体として上記放射光の反射を開始した反射開始時刻を検出し、
上記終了検出部は、上記複数のセンサ装置のうち少なくともいずれかのセンサ装置について、上記車両が上記反射物体として上記放射光の反射を終了した反射終了時刻を検出し、
上記通過時間算出部は、上記複数のセンサ装置のうち少なくともいずれかのセンサ装置について、上記開始検出部が検出した反射開始時刻と上記終了検出部が検出した反射終了時刻とに基づいて、上記車両が上記センサ装置の前を通過するのにかかった通過時間を算出し、
上記時間差算出部は、上記車両の所定の部位が上記第一のセンサ装置の前を通過した時刻と上記第二のセンサ装置の前を通過した時刻との間の時間差を算出し、
上記車速算出部は、上記時間差算出部が算出した時間差に基づいて、上記車両の速度を算出し、
上記車長算出部は、上記通過時間算出部が算出した通過時間と上記車速算出部が算出した速度とに基づいて、上記車両の車長を算出し、
上記車幅算出部は、上記第一のセンサ装置及び上記第二のセンサ装置が算出した距離に基づいて、上記車両の車幅を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明にかかる車両検出装置によれば、２つのセンサ装置だけで車両の車長と車幅とを算出することができるので、センサ装置の数が少なくて済み、車両検出装置の製造・設置・保守管理などにかかる費用を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における料金所システム８００の全体構成の一例を示すシステム構成図。
【図２】実施の形態１におけるセンサ装置１１０のブロック構成の一例を示すブロック構成図。
【図３】実施の形態１におけるセンサ装置１１０のうち放射光学系１２０の構造の一例を示す側面視断面図。
【図４】実施の形態１におけるセンサ装置１１０のうち受光光学系１３０の構造の一例を示す側面視断面図。
【図５】実施の形態１における３つのセンサ装置１１０の配置の一例を示す斜視図。
【図６】実施の形態１における３つのセンサ装置１１０の配置の一例を示す平面図。
【図７】実施の形態１における３つのセンサ装置１１０の配置の一例を示す正面図。
【図８】実施の形態１における検出装置１５０の機能ブロックの構成の一例を示すブロック構成図。
【図９】実施の形態１における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図。
【図１０】実施の形態１における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図。
【図１１】実施の形態１における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図。
【図１２】実施の形態１における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図。
【図１３】実施の形態１における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図。
【図１４】実施の形態１における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図。
【図１５】実施の形態１における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図。
【図１６】実施の形態１における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図。
【図１７】実施の形態１におけるセンサ装置１１０の前を通過する車両が斜走している様子の一例を示す平面図。
【図１８】実施の形態１における車両判定処理Ｓ６１０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図１９】実施の形態１における車両検出処理Ｓ６２０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図２０】実施の形態１における車長算出処理Ｓ６３０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図２１】実施の形態１における車幅算出処理Ｓ６４０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図２２】実施の形態１における車高算出処理Ｓ６５０の流れの一例を示すフローチャート図。
【図２３】実施の形態１における並走判定処理Ｓ６６０の流れの一例を示すフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図２３を用いて説明する。
【０００９】
図１は、この実施の形態における料金所システム８００の全体構成の一例を示すシステム構成図である。
料金所システム８００は、有料道路の入口や出口に設けられている。料金所システム８００は、通行する車両を検出し、検出した車両の料金区分を判定する。料金所システム８００は、例えば、車載器と通信することにより、有料道路の入口において、判定した料金区分や車両が有料道路に入った入口を車載器に記憶させ、有料道路の出口において、通行料を算出して、課金する。料金所システム８００は、例えばＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）である。
【００１０】
料金所システム８００は、例えば、車両検出装置１００、通信アンテナ８１０、路側無線装置８２０、料金収受装置８３０を有する。
車両検出装置１００は、通行する車両を検出し、検出した車両の車長・車幅・車高・車軸数・牽引の有無など、車両の料金区分を判定するために必要なデータを収集する。
通信アンテナ８１０は、車載器と無線通信するためのアンテナである。
路側無線装置８２０は、車両検出装置１００が車両を検出した場合に、通信アンテナ８１０を介して車載器と通信する。
料金収受装置８３０は、車両の通行料を徴収する。例えば、料金収受装置８３０は、路側無線装置８２０が車載器と通信することにより取得したクレジットカード情報に基づいて、クレジット会社のサーバ装置と通信して、通行料の引き落としを行う。また、二輪車の並走などの異常を車両検出装置１００が検出した場合や路側無線装置８２０が車載器と正常に通信できない場合など、自動での通行料徴収ができない場合、料金収受装置８３０は、図示していないゲートを閉じて車両を停止させる。その場合、係員が手動で通行料を徴収する。
【００１１】
車両検出装置１００は、３つのセンサ装置１１０（それぞれのセンサ装置１１０を区別するため、アルファベット小文字を付けて、センサ装置１１０ａ、センサ装置１１０ｂのように記す場合がある。他の構成についても同様。）と、検出装置１５０とを有する。
センサ装置１１０は、光を放射し、放射した方向（以下「放射方向」と呼ぶ。）に存在する物体（以下「反射物体」と呼ぶ。）に反射した光（以下「反射光」と呼ぶ。）を受光することにより、反射物体までの距離を測定する。センサ装置１１０は、光を放射する方向を所定の範囲（以下「走査方向範囲」と呼ぶ。）内で変えることができる。センサ装置１１０は、放射方向を変えて走査方向範囲を走査する。これにより、反射物体の形状を測定することができる。
検出装置１５０は、３つのセンサ装置１１０がそれぞれ測定した距離に基づいて、反射物体の形状を検出し、反射物体が車両であるか否かを判定する。反射物体が車両であると判定した場合、検出装置１５０は、検出した車両の形状に基づいて、車長・車幅・車高・車軸数・牽引の有無などを判定する。検出装置１５０は、判定結果を路側無線装置８２０に対して通知する。
【００１２】
図２は、この実施の形態におけるセンサ装置１１０のブロック構成の一例を示すブロック構成図である。
センサ装置１１０は、変調信号生成回路１１１、連続波変調光源（以下「ＣＷ光源１１２」と呼ぶ。）、走査信号生成回路１１３、方向算出回路１１４、長尺フォトダイオード（以下「長尺ＰＤ１１５」と呼ぶ。）、電流電圧変換器（以下「ＴＩＡ１１６」と呼ぶ。）、位相検波回路１１７、距離算出回路１１８、放射光学系１２０、受光光学系１３０を有する。
【００１３】
変調信号生成回路１１１は、正弦波の信号（以下「変調信号」と呼ぶ。）を生成する。変調信号生成回路１１１が生成する変調信号の周波数ｆは、例えば、１０メガヘルツである。
ＣＷ光源１１２（放射装置）は、レーザ光を放射する。ＣＷ光源１１２が放射するレーザ光（以下「放射光」と呼ぶ。）の波長は、１．４マイクロメートル以上であり、例えば１．４８マイクロメートルである。放射光の波長が１．４マイクロメートル以上であれば、日本工業規格（以下「ＪＩＳ」と呼ぶ。）Ｃ６８０２「レーザ製品の安全基準」に定められたクラス１レーザ製品に対する安全基準において、１０秒以上の露光に対して１０ミリワットの出力が認められるなど、波長が１．４マイクロメートル未満の場合と比較して、放射光の出力を大きくすることができる。これにより、信号雑音比が改善するので、距離判定の精度が向上する。
また、ＣＷ光源１１２が放射する放射光は、変調信号生成回路１１１が生成した変調信号により連続波変調されている。連続波変調とは、パルス変調などの不連続な変調方式と異なり、放射光を連続して放射する変調方式である。連続波変調には、例えばレーザ光の強度を変調する強度変調方式がある。
例えば、時刻ｔにおける変調信号Ｓ（ｔ）および放射光の強度Ａ（ｔ）は、次の式で表わされる。
【数１１】
0005558077.tif 000002
ただし、Ｓ０は、変調信号の振幅を表わし、０超１未満の実数である。φは、変調信号のｔ＝０における位相を表わし、０以上２π未満の実数である。Ａ０は、放射光の平均強度を表わし、０超の実数である。
【００１４】
走査信号生成回路１１３は、ＣＷ光源１１２が放射した放射光の放射方向を指示する信号（以下「走査信号」と呼ぶ。）を生成する。
放射光学系１２０（走査装置）は、走査信号生成回路１１３が生成した走査信号にしたがって、ＣＷ光源１１２が放射した放射光の方向を曲げて、指示された放射方向に向かう光にする。
方向算出回路１１４は、走査信号生成回路１１３が生成した走査信号に基づいて、放射光の放射方向を算出する。方向算出回路１１４は、算出した放射方向を表わす信号（以下「方向信号」と呼ぶ。）を生成し、出力する。
放射光の放射方向は、例えば４ミリ秒を周期（以下「走査周期」と呼ぶ。）として１往復する。例えば、車両が時速８０キロメートルで通過した場合、４ミリ秒の間に移動する距離は、約９センチメートルである。したがって、連続して通過する車両の間隔が５０センチメートル程度であったとしても、通過した車両が１台であるか２台であるかを十分判別することができる。
【００１５】
放射光学系１２０から放射された放射光は、反射物体に当たって反射する。反射物体に反射した反射光は、受光光学系１３０を介して、長尺ＰＤ１１５に入射する。
長尺ＰＤ１１５（受光装置）は、受光面が長尺状のフォトダイオードである。長尺ＰＤ１１５の受光面は、例えば、縦３０ミリメートル×横１ミリメートルの長方形である。長尺ＰＤ１１５には、受光した位置にかかわらず、受光した光の強さに比例する電流が流れる。長尺ＰＤ１１５の受光面が長尺状であるため、受光側を走査させる必要がない。これにより、故障の原因となる機械的要素を減らすことができ、車両検出装置１００を長寿命化することができる。
ＴＩＡ１１６は、長尺ＰＤ１１５を流れる電流を電圧（以下「受光電圧」と呼ぶ。）に変換する。
【００１６】
位相検波回路１１７は、変調信号生成回路１１１が生成した変調信号と、ＴＩＡ１１６が変換した受光電圧とに基づいて、変調信号と受光電圧との位相差を検出する。変調信号と受光電圧との位相差は、放射光が反射物体に当たって反射した反射光を受光するまでの遅延時間に対応するので、これに基づいて、反射物体までの距離を知ることができる。位相検波回路１１７は、検出した位相差を表わす信号を出力する。
【００１７】
例えば、位相検波回路１１７は、帯域通過フィルタ（以下「ＢＰＦ」と呼ぶ。）を用いて、受光電圧のうちから、変調信号の周波数ｆに近い周波数の成分だけを抽出し、他の周波数成分を除去する。抽出した信号（以下「受光信号」と呼ぶ。）をＲ（ｔ）とすると、
【数１２】
0005558077.tif 000003
ただし、θは、受光信号のｔ＝０における位相を表わし、０以上２π未満の実数である。なお、ここでは、ドップラー効果による周波数シフトを無視している。
【００１８】
位相検波回路１１７は、変調信号Ｓ（ｔ）と受光信号Ｒ（ｔ）との積を算出する。
【数１３】
0005558077.tif 000004
【００１９】
位相検波回路１１７は、低域通過フィルタ（以下「ＬＰＦ」と呼ぶ。）を用いて、算出した積のうちから、変調信号の周波数ｆより高い周波数の成分を除去し、低周波成分（数１３の第一項）だけを抽出する。位相検波回路１１７は、変調信号の振幅Ｓ０と受光信号の振幅Ｒ０との積を算出する。位相検波回路１１７は、抽出した信号を算出した積で割った商を表わす信号（以下「位相信号」と呼ぶ。）を生成する。位相検波回路１１７が生成する位相信号Ｐ（ｔ）は、次の式で表わされる。
【数１４】
0005558077.tif 000005
【００２０】
したがって、位相差θ−φが０以上π以下の範囲内であれば、位相検波回路１１７が生成する位相信号から、変調信号と受光信号との位相差を求めることができる。例えば、変調信号の周波数ｆが１０メガヘルツの場合、位相差θ−φがπになるのは光路長が約１５メートルのときだから、センサ装置１１０と反射物体との距離が約７．５メートル以下であれば、位相信号に基づいて反射物体までの距離を求めることができる。
【００２１】
なお、位相検波回路１１７は、更に、変調信号を９０度移相した信号と受光信号との積を算出する構成であってもよい。そうすれば、位相差θ−φが０以上２π未満の範囲内であれば、位相検波回路１１７が生成する位相信号から、変調信号と受光信号との位相差を求めることができる。
【００２２】
距離算出回路１１８は、位相検波回路１１７が生成した位相信号に基づいて、光路長を算出し、反射物体までの距離を算出する。距離算出回路１１８は、算出した距離を表わす信号（以下「距離信号」と呼ぶ。）を生成し、出力する。
【００２３】
図３は、この実施の形態におけるセンサ装置１１０のうち放射光学系１２０の構造の一例を示す側面視断面図である。
車両検出装置１００は、放射光学系１２０として、微細電子機械素子スキャナ（以下「ＭＥＭＳスキャナ１２１」と呼ぶ。）、窓１４１を有する。
【００２４】
ＭＥＭＳスキャナ１２１は、半導体集積回路作製技術により、シリコン基板やその他の基板の上に形成された微細機械であり、例えば鏡と駆動部とを有する。鏡は、所定の軸を中心に角度を変えることができる。駆動部は、走査信号生成回路１１３から入力した走査信号に基づいて鏡を動かす。ＣＷ光源１１２が放射した放射光は、鏡に反射して、放射方向へ向かう。ＭＥＭＳスキャナ１２１は、ポリゴンミラーなどと比較して、鏡を高速に動かすことができるので、高速走査が可能である。また、ＭＥＭＳスキャナ１２１は、磨耗などによる故障が少なく、長寿命である。
ＭＥＭＳスキャナ１２１の鏡は、例えば紙面に垂直な方向を軸として、例えば２０度程度の範囲で回転する。したがって、ＭＥＭＳスキャナ１２１が反射した放射光は、例えば４０度程度の範囲内を一次元的に走査する。
窓１４１は、センサ装置１１０全体を覆うケース１４０に設けられている。窓１４１は、ＭＥＭＳスキャナ１２１に反射して走査方向範囲へ向かう放射光を通すためのものであり、埃などの進入を防ぐため、ガラスなど透明の材料が嵌められている。
【００２５】
この例において、センサ装置１１０が放射する放射光は、ＭＥＭＳスキャナ１２１の鏡の位置を中心として、扇状の範囲を走査する。センサ装置１１０が放射する放射光の中心となる位置を「放射基点」と呼ぶ。
【００２６】
図４は、この実施の形態におけるセンサ装置１１０のうち受光光学系１３０の構造の一例を示す側面視断面図である。
車両検出装置１００は、受光光学系１３０として、窓１４２、凸面鏡１３１を有する。
【００２７】
放射光学系１２０と受光光学系１３０との間には、ＣＷ光源１１２が放射した放射光が長尺ＰＤ１１５に入射しないよう、図示していない遮光壁が設けられている。
窓１４２は、ケース１４０に設けられている。窓１４２は、反射物体に反射した反射光を通すためのものであり、埃などの進入を防ぐため、ガラスなど透明の材料が嵌められている。窓１４２は、走査方向範囲外からの光が長尺ＰＤ１１５に入射しないように遮光する構造を有している。窓１４２は、例えばスリット状である。
凸面鏡１３１は、窓１４２から入射した反射光を反射して、長尺ＰＤ１１５に入射させる。なお、凸面鏡１３１の代わりに、平面鏡や凹面鏡を用いてもよいし、窓１４２から入射した反射光を長尺ＰＤ１１５が直接受光する構成であってもよい。
【００２８】
図５は、この実施の形態における３つのセンサ装置１１０の配置の一例を示す斜視図である。
車両は、通行路８０１を通行する。通行路８０１の両脇には、それぞれ、島８０２（車両が進行する方向（以下「車両進行方向」あるいは「下流方向」と呼ぶ。）に対して左側を「島８０２ａ」、右側を「島８０２ｂ」と呼ぶ。）が設けられている。島８０２は、車両の進入を防ぐため、通行路８０１よりも少し（例えば１５センチメートル）高くなっている。
島８０２の上には、柱８０３が設けられている。左側の島８０２ａに設置された柱８０３ａには、２つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｃが固定されている。センサ装置１１０ａは、柱８０３ａの下部に設置されている。センサ装置１１０ｃは、柱８０３ａの先端付近に設置されている。右側の島８０２ｂに設置された柱８０３ｂには、センサ装置１１０ｂが固定されている。センサ装置１１０ｂは、柱８０３ｂの下部に設置されている。
【００２９】
図６は、この実施の形態における３つのセンサ装置１１０の配置の一例を示す平面図である。
この図は、図５に示した配置を上から見下ろしたところを表わす。
【００３０】
通行路走査範囲５０１ａは、センサ装置１１０ａが放射する放射光が通行路８０１や島８０２に当たる範囲である。したがって、車両などがいない状態では、通行路８０１や島８０２が反射物体として放射光を反射する。通行路走査範囲５０１ｂは、センサ装置１１０ｂが放射する放射光が通行路８０１や島８０２に当たる範囲である。通行路走査範囲５０１ｃは、センサ装置１１０ｃが放射する放射光が通行路８０１や島８０２に当たる範囲である。
通行路８０１の幅（以下「通行路幅５１１」と呼ぶ。）は、例えば４メートルである。
通行路走査範囲５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃは、互いにほぼ平行であり、車両進行方向に対してほぼ垂直である。通行路走査範囲５０１ａと通行路走査範囲５０１ｂとの間の間隔（以下「進行方向位置差分５１３」と呼ぶ。）は、例えば５０センチメートル以下であり、好ましくは１５〜２５センチメートルである。進行方向位置差分５１３は、車両のタイヤの直径（例えば６０センチメートル）を基準として、それよりも短く設定する。
通行路走査範囲５０１ｃは、２つの通行路走査範囲５０１ａ，５０１ｂのほぼ中央に位置する。なお、通行路走査範囲５０１ｃは、２つの通行路走査範囲５０１ａ，５０１ｂのいずれかに近い位置であってもよいし、２つの通行路走査範囲５０１ａ，５０１ｂのいずれかにほぼ一致する位置であってもよい。変調信号の周波数ｆを、センサ装置１１０ｃと、センサ装置１１０ａあるいはセンサ装置１１０ｂと異なる周波数に設定しておけば、他のセンサ装置１１０が放射した放射光が反射物体に反射した反射光を検出しても、位相検波回路１１７が除去できるので、反射物体までの距離を正しく算出できる。
通行路走査範囲５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃは、通行路８０１の幅方向のほぼ全域をカバーする。
【００３１】
図７は、この実施の形態における３つのセンサ装置１１０の配置の一例を示す正面図である。
この図は、図５に示した配置を車両進行方向と逆の方向（以下「車両後退方向」あるいは「上流方向」と呼ぶ。）から見たところを表わす。
センサ装置１１０ａの放射基点５０２ａおよびセンサ装置１１０ｂの放射基点５０２ｂの通行路８０１に対する高さ（以下「側部センサ高さ５１５」と呼ぶ。）は、例えば１メートルである。側部センサ高さ５１５は、車高が低い車両の車高（例えば２メートル）を基準として、それよりも低く設定する。なお、側部センサ高さ５１５は、センサ装置１１０ａとセンサ装置１１０ｂとで異なっていてもよい。
車両進行方向に対して垂直に通行路８０１を横断する方向（以下「通行路横断方向」と呼ぶ。）において、センサ装置１１０ａの放射基点５０２ａとセンサ装置１１０ｂの放射基点５０２ｂとの間の距離（以下「横断方向位置差分５１４」と呼ぶ。）は、例えば、６メートルである。放射基点５０２ａと放射基点５０２ｂとの間の実際の距離は、直角三角形の斜辺の長さとなるから、進行方向位置差分５１３が例えば５０センチメートルであるとすると、約６．０２メートルである。
センサ装置１１０ｃの放射基点５０２ｃの通行路８０１に対する高さ（以下「上部センサ高さ５１６」と呼ぶ。）は、例えば４．７メートルである。上部センサ高さ５１６は、車高を判定する閾値（例えば２メートル）を基準として、少なくとも、その閾値よりも車高が低い車両の車高を測定できる高さに設定する。
【００３２】
走査面５０３ａは、センサ装置１１０ａが放射する放射光が当たる範囲を表わす平面である。走査面５０３ａは、センサ装置１１０ａの放射基点５０２ａを頂点とし、通行路８０１の側、水平より下に例えば１０度から４０度ほどの範囲である。
走査面５０３ｂは、センサ装置１１０ｂが放射する放射光が当たる範囲を表わす平面である。走査面５０３ａは、センサ装置１１０ｂの放射基点５０２ｂを頂点とし、通行路８０１の側、水平より下に例えば１０度から４０度ほどの範囲である。
走査面５０３ｃは、センサ装置１１０ｃが放射する放射光が当たる範囲を表わす平面である。走査面５０３ｃは、センサ装置１１０ｃの放射基点５０２ｃを頂点とし、水平より下に例えば４０度から８０度ほどの範囲である。
【００３３】
図８は、この実施の形態における検出装置１５０の機能ブロックの構成の一例を示すブロック構成図である。
以下で説明する機能ブロックは、例えばコンピュータがプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現してもよいし、専用の回路などによってハードウェア的に実現してもよい。以下では、これらの機能ブロックをコンピュータで実現する場合について説明する。
【００３４】
コンピュータは、例えば処理装置（以下「ＣＰＵ」と呼ぶ。）、記憶装置、入力装置、出力装置などを有する。ＣＰＵは、記憶装置が記憶したプログラムを実行することにより、記憶装置が記憶したデータなどを処理するとともに、コンピュータ全体を制御する。記憶装置は、ＣＰＵが実行するプログラムやＣＰＵが処理するデータなどを記憶する。記憶装置には、例えば不揮発性メモリ（以下「ＲＯＭ」と呼ぶ。）や揮発性メモリ（以下「ＲＡＭ」と呼ぶ。）がある。入力装置は、コンピュータの外部からデジタル信号やアナログ信号などの信号を入力して、ＣＰＵが処理できるデータの形式に変換する。入力装置には、例えば、ラッチ回路、シリアルパラレル変換回路（以下「ＳＰＣ」と呼ぶ。）、アナログデジタル変換回路（以下「ＡＤＣ」と呼ぶ。）などがある。入力装置が入力したデータは、ＣＰＵが直接処理してもよいし、記憶装置が一時的に記憶してもよい。出力装置は、ＣＰＵが処理したデータなどをデジタル信号やアナログ信号などの信号の形式に変換して、コンピュータの外部に出力する。出力装置には、例えば、ラッチ回路、パラレルシリアル変換回路（以下「ＰＳＣ」と呼ぶ。）、デジタルアナログ変換回路（以下「ＤＡＣ」と呼ぶ。）などがある。
【００３５】
検出装置１５０は、３つの形状検出部１５１、２つの車両判定部１５２、２つの開始検出部１５３、２つの終了検出部１５４、２つの通過時間算出部１５５、通過時間推定部１５６、２つの時間差算出部１５７、時間差推定部１５８、車速算出部１５９、車長算出部１６０、２つの車軸検出部１６１、車軸計数部１６２、車幅算出部１６３、車高算出部１６４、並走判定部１６５を有する。
【００３６】
形状検出部１５１ａは、ＣＰＵがＳＰＣやＡＤＣを制御することにより、センサ装置１１０ａが出力した方向信号と距離信号とを入力して、ＣＰＵが処理できるデータ（以下、それぞれ「方向データ」「距離データ」と呼ぶ。）に変換する。形状検出部１５１ａは、ＣＰＵが方向データや距離データを処理することにより、反射物体を走査面５０３ａで切断した断面形状を検出する。例えば、センサ装置１１０の放射基点５０２の位置や走査方向範囲を表わすデータをＲＯＭがあらかじめ記憶しておき、そのデータに基づいてＣＰＵが、方向データと距離データとによって放射基点５０２ａの位置を原点とする極座標表示された座標を、所定の点を原点とする直交座標に変換することにより、反射物体の断面形状を再構成する。形状検出部１５１ａは、ＣＰＵがデータを処理することにより、検出した断面形状を表わすデータ（以下「断面形状データ」と呼ぶ。）を生成する。形状検出部１５１ａが生成する断面形状データは、例えば、断面形状を構成する複数の点あるいは線分について、形状検出部１５１ａが変換した直交座標を表わす数値の組を表わす。
【００３７】
例えば、形状検出部１５１ａがセンサ装置１１０ａからの距離信号を入力する間隔が２マイクロ秒である場合、データレートは５００キロヘルツである。走査周期が４ミリ秒であれば、形状検出部１５１ａは、１回の走査で２０００個の点を検出する。走査方向範囲が３０度である場合、放射方向は１往復の間に６０度変化することになるから、形状検出部１５１ａが検出する点の角度間隔は、０．０３度である。これは、６メートル先における分解能が約３．１ミリメートルであることを意味するから、例えば直径１５ミリメートルの牽引棒が存在するか否かを十分判別することができる。
【００３８】
同様に、形状検出部１５１ｂは、センサ装置１１０ｂが出力した方向信号と距離信号とに基づいて、反射物体を走査面５０３ｂで切断した断面形状を検出し、断面形状データを生成する。形状検出部１５１ｃは、センサ装置１１０ｃが出力した方向信号と距離信号とに基づいて、反射物体を走査面５０３ｃで切断した断面形状を検出し、断面形状データを生成する。
【００３９】
例えば、データレートが５００キロヘルツ、走査周期が４ミリ秒である場合、センサ装置１１０ｃの走査方向範囲が４０度なら、形状検出部１５１ｃが検出する点の角度間隔は０．０４度であるから、７メートル先における分解能は、約４．９ミリメートルである。
【００４０】
形状検出部１５１が検出する断面形状はこのように高い分解能を有するので、反射物体が車両であるか否かの判別、車両の種類の判別、車軸数の判別などが容易にできる。
【００４１】
車両判定部１５２ａは、形状検出部１５１ａが生成した断面形状データをＣＰＵが処理することにより、反射物体が車両であるか否かを判定する。なお、車両判定部１５２ａは、反射物体が車両である場合において、その車両の種別を判定する構成であってもよいし、反射物体が車両でない場合において、反射物体が通行路８０１や島８０２であるか人間であるかなどを判定する構成であってもよい。車両判定部１５２ａは、ＣＰＵがデータを処理することにより、判定した結果を表わすデータ（以下「車両判定データ」と呼ぶ。）を生成する。
例えば、通行路８０１や島８０２を走査面５０３ａで切断した断面形状（以下「路面断面形状」と呼ぶ。）を表わすデータ（以下「路面断面形状データ」と呼ぶ。）をＲＯＭがあらかじめ記憶しておき、そのデータが表わす断面形状と断面形状データが表わす断面形状とをＣＰＵが比較することにより、車両判定部１５２ａは、走査面５０３ａ内に通行路８０１や島８０２以外の反射物体が存在するか否かを判定する。また、いくつかの代表的な車両の断面形状の特徴を表わすデータ（以下「プロファイルデータ」と呼ぶ。）をＲＯＭがあらかじめ記憶しておき、プロファイルデータが表わす特徴を断面形状データが表わす断面形状が有しているか否かをＣＰＵが判定することにより、車両判定部１５２ａは、評価値を算出する。更に、いくつかの代表的な車両以外の断面形状の特徴を表わすプロファイルデータをＲＯＭがあらかじめ記憶しておき、プロファイルデータが表わす特徴を断面形状データが表わす断面形状が有しているか否かをＣＰＵが判定することにより、車両判定部１５２ａは、評価値を算出する。算出した評価値をＣＰＵが比較することにより、車両判定部１５２ａは、その断面形状が車両の断面形状であるか否かを判定する。
【００４２】
同様に、車両判定部１５２ｂは、形状検出部１５１ｂが生成した断面形状データに基づいて、反射物体が車両であるか否かを判定し、車両判定データを生成する。
【００４３】
開始検出部１５３ａは、車両判定部１５２ａが生成した車両判定データをＣＰＵが処理することにより、車両が走査面５０３ａを横切り始めた時刻（以下「反射開始時刻」と呼ぶ。）を算出する。開始検出部１５３ａは、ＣＰＵがデータを処理することにより、算出した反射開始時刻を表わすデータ（以下「開始時刻データ」と呼ぶ。）を生成する。
なお、車両以外の反射物体が放射光を反射している間に、その後ろで車両が走査面５０３ａを横切り始めた場合など、反射開始時刻を特定できない場合、開始検出部１５３ａは、開始時刻データとして、反射開始時刻が不明であることを意味するデータを生成する構成であってもよい。あるいは、反射開始時刻を特定できない場合、開始検出部１５３ａは、反射開始時刻である可能性がある時刻の範囲を表わすデータを生成する構成であってもよい。
【００４４】
同様に、開始検出部１５３ｂは、車両判定部１５２ｂが生成した車両判定データに基づいて、反射開始時刻を算出し、開始時刻データを生成する。
【００４５】
終了検出部１５４ａは、車両判定部１５２ａが生成した車両判定データをＣＰＵが処理することにより、車両が走査面５０３ａを横切り終わった時刻（以下「反射終了時刻」と呼ぶ。）を算出する。終了検出部１５４ａは、ＣＰＵがデータを処理することにより、算出した反射終了時刻を表わすデータ（以下「終了時刻データ」と呼ぶ。）を生成する。
なお、開始検出部１５３ａと同様、反射終了時刻が特定できない場合、終了検出部１５４ａは、終了時刻データとして、反射終了時刻が不明であることを意味するデータを生成する構成であってもよいし、反射終了時刻である可能性がある時刻の範囲を表わすデータを生成する構成であってもよい。
【００４６】
同様に、終了検出部１５４ｂは、車両判定部１５２ｂが生成した車両判定データに基づいて、反射終了時刻を算出し、終了時刻データを生成する。
【００４７】
通過時間算出部１５５ａは、開始検出部１５３ａが生成した開始時刻データと、終了検出部１５４ａが生成した終了時刻データとをＣＰＵが処理することにより、反射開始時刻から反射終了時刻までの時間、すなわち、車両が走査面５０３ａを通過するのにかかった時間（以下「通過時間」と呼ぶ。）を算出する。通過時間算出部１５５ａは、ＣＰＵがデータを処理することにより、算出した通過時間を表わすデータ（以下「通過時間データ」と呼ぶ。）を生成する。
なお、反射開始時刻あるいは反射終了時刻のいずれかが不明である場合、通過時間算出部１５５ａは、通過時間データとして、通過時間が不明であることを意味するデータを生成する構成であってもよい。
【００４８】
同様に、通過時間算出部１５５ｂは、開始検出部１５３ｂが生成した開始時刻データと、終了検出部１５４ｂが生成した終了時刻データとに基づいて、通過時間を算出し、通過時間データを生成する。
【００４９】
通過時間推定部１５６は、２つの通過時間算出部１５５ａ，１５５ｂが生成した通過時間データをＣＰＵが処理することにより、車両がセンサ装置１１０ａ，１１０ｂの前を通過するのにかかった時間（以下「推定通過時間」と呼ぶ。）を推定する。通過時間推定部１５６は、推定した推定通過時間を表わすデータ（以下「推定通過時間データ」と呼ぶ。）を生成する。
例えば、２つの通過時間算出部１５５ａ，１５５ｂがいずれも通過時間を特定して算出した場合、通過時間推定部１５６は、２つの通過時間算出部１５５ａ，１５５ｂが算出した通過時間を平均することにより、推定通過時間を算出する。また、２つの通過時間算出部１５５ａ，１５５ｂのうちいずれかが通過時間を特定せず不明であるとした場合、通過時間推定部１５６は、通過時間を特定したほうの通過時間算出部１５５が算出した通過時間を推定通過時間とする。これにより、２つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂのうちいずれか一方で反射開始時刻および反射終了時刻が検出できれば、推定通過時間を推定することができる。また、２つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂの両方で反射開始時刻および反射終了時刻が検出できれば、平均を取ることにより検出誤差を小さくすることができる。
【００５０】
時間差算出部１５７ａは、２つの開始検出部１５３ａ，１５３ｂが生成した開始時刻データをＣＰＵが処理することにより、２つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂにおける反射開始時刻の差（以下「開始時間差」と呼ぶ。）を算出する。時間差算出部１５７ａは、ＣＰＵがデータを処理することにより、算出した開始時間差を表わすデータ（以下「開始時間差データ」と呼ぶ。）を生成する。
なお、いずれかの反射開始時刻が不明である場合、時間差算出部１５７ａは、開始時間差データとして、開始時間差が不明であることを意味するデータを生成する構成であってもよい。
【００５１】
時間差算出部１５７ｂは、２つの終了検出部１５４ａ，１５４ｂが生成した終了時刻データをＣＰＵが処理することにより、２つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂにおける反射終了時刻の差（以下「終了時間差」と呼ぶ。）を算出する。時間差算出部１５７ｂは、ＣＰＵがデータを処理することにより、算出した終了時間差を表わすデータ（以下「終了時間差データ」と呼ぶ。）を生成する。
なお、いずれかの反射終了時刻が不明である場合、時間差算出部１５７ｂは、終了時間差データとして、終了時間差が不明であることを意味するデータを生成する構成であってもよい。
【００５２】
時間差推定部１５８は、２つの時間差算出部１５７ａ，１５７ｂが生成した開始時間差データと終了時間差データとをＣＰＵが処理することにより、車両がセンサ装置１１０ａの前を通過した時刻とセンサ装置１１０ｂの前を通過した時刻との差（以下「推定時間差」と呼ぶ。）を推定する。時間差推定部１５８は、ＣＰＵがデータを処理することにより、推定した推定時間差を表わすデータ（以下「推定時間差データ」と呼ぶ。）を生成する。
例えば、２つの時間差算出部１５７ａ，１５７ｂが開始時間差および終了時間差をいずれも特定して算出した場合、開始時間差データと終了時間差データとをＣＰＵが処理して開始時間差と終了時間差とを平均することにより、時間差推定部１５８は、推定時間差を算出する。また、２つの時間差算出部１５７ａ，１５７ｂのうちいずれかが開始時間差または終了時間差を特定せず不明であるとした場合、時間差推定部１５８は、特定された開始時間差または終了時間差を、推定時間差とする。これにより、反射開始時刻および反射終了時刻のうちいずれか一方が２つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂで検出できれば、推定時間差を推定することができる。また、反射開始時刻及び反射終了時刻の両方が２つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂで検出できれば、平均を取ることにより、通過中に車速が変化した場合の平均を算出することができる。
【００５３】
車速算出部１５９は、時間差推定部１５８が生成した推定時間差データをＣＰＵが処理することにより、通過した車両の速度（車速）を算出する。車速算出部１５９は、ＣＰＵがデータを処理することにより、算出した車速を表わすデータ（以下「車速データ」と呼ぶ。）を生成する。
例えば、進行方向位置差分５１３を表わすデータ（以下「進行方向位置差分データ」と呼ぶ。）をＲＯＭがあらかじめ記憶しておき、進行方向差分データと推定時間差データとをＣＰＵが処理して進行方向位置差分５１３を推定時間差で割った商を算出することにより、車速算出部１５９は、車速を算出する。
【００５４】
車長算出部１６０は、通過時間推定部１５６が生成した推定通過時間データと、車速算出部１５９が生成した車速データとをＣＰＵが処理することにより、通過した車両の長さ（車長）を算出する。車長算出部１６０は、ＣＰＵがデータを処理することにより、算出した車長を表わすデータ（以下「車長データ」と呼ぶ。）を生成する。
例えば、推定通過時間データと車速データとをＣＰＵが処理して推定通過時間と車速との積を算出することにより、車長算出部１６０は、車長を算出する。
車両検出装置１００は、車長算出部１６０が生成した車長データを路側無線装置８２０に対して通知する。路側無線装置８２０は、通知された車長データを用いて、通過した車両の料金区分などを判定する。
【００５５】
上述したように、２つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂのそれぞれにおける反射開始時刻および反射終了時刻という４つの時刻計測ポイントのうち、１つ（場合によっては２つ）が計測不能であっても、通過時間推定部１５６は推定通過時間を推定でき、時間差推定部１５８は推定時間差を推定できる。したがって、車長算出部１６０は、４つの時刻計測ポイントのうちいずれか１つが計測不能であっても、他の３つが計測できれば、車長を算出することができる。
【００５６】
車軸検出部１６１ａは、形状検出部１５１ａが生成した断面形状データをＣＰＵが処理することにより、車軸を検出する。車軸検出部１６１ａは、ＣＰＵがデータを処理することにより、検出した結果を表わすデータ（以下「車軸検出データ」と呼ぶ。）を生成する。
例えば、車軸検出部１６１ａは、反射物体が車両であると車両判定部１５２ａが判定した場合、断面形状データをＣＰＵが処理することにより、車両の断面形状が通行路８０１の断面形状と連続しているか否かを判定する。車両の断面形状が通行路８０１の断面形状と連続している場合、車両の一部が通行路８０１に接触していることを意味する。そこで、車軸検出部１６１ａは、断面形状データをＣＰＵが更に処理することにより、車両のうち通行路８０１に接触している部分の断面形状がタイヤであるか否かを判定する。断面形状がタイヤであると判定した場合、車軸検出部１６１ａは、車軸を検出したと判定する。
【００５７】
同様に、車軸検出部１６１ｂは、形状検出部１５１ｂが生成した断面形状データに基づいて、車軸を検出し、車軸検出データを生成する。
【００５８】
車軸計数部１６２は、２つの車軸検出部１６１ａ，１６１ｂが生成した車軸検出データをＣＰＵが処理することにより、車軸数を数える。車軸計数部１６２は、ＣＰＵがデータを処理することにより、数えた車軸数を表わすデータ（以下「車軸数データ」と呼ぶ。）を生成する。
例えば、車軸計数部１６２は、２つの車両判定部１５２ａ，１５２ｂが生成した車両判定データをＣＰＵが処理することにより、新たな車両が通過し始めたか否かを判定する。新たな車両が通過し始めたと判定した場合、０を表わすデータをＲＡＭが記憶することにより、車軸計数部１６２は、車軸数を初期化する。車軸計数部１６２は、時間差推定部１５８が生成した推定時間差データと、２つの車軸検出部１６１ａ，１６１ｂが生成した車軸検出データと、ＲＡＭが記憶したデータとをＣＰＵが処理することにより、時間差推定部１５８が推定した推定時間差の分だけずらして、２つの車軸検出部１６１ａ，１６１ｂが検出した結果を重ね合わせ、いずれかの車軸検出部１６１が車軸を検出した場合に、車軸数に１を加える。車軸計数部１６２は、２つの車両判定部１５２ａ，１５２ｂが生成した車両判定データをＣＰＵが処理することにより、通過している車両が通過し終えたか否かを判定する。車両が通過し終えたと判定した場合、車軸計数部１６２は、ＣＰＵがデータを処理することにより、ＲＡＭが記憶したデータを車軸数データとする。
車両検出装置１００は、車軸計数部１６２が生成した車軸数データを路側無線装置８２０に対して通知する。路側無線装置８２０は、通知された車軸数データを用いて、通過した車両の料金区分などを判定する。
【００５９】
車幅算出部１６３は、２つの形状検出部１５１ａ，１５１ｂが生成した断面形状データをＣＰＵが処理することにより、通過した車両の幅（車幅）を算出する。車幅算出部１６３は、ＣＰＵがデータを処理することにより、算出した車幅を表わすデータ（以下「車幅データ」と呼ぶ。）を生成する。
例えば、車幅算出部１６３は、形状検出部１５１ａが生成した断面形状データをＣＰＵが処理することにより、センサ装置１１０ａの放射基点５０２ａと通過した車両の左端との間の通行路横断方向における距離（以下「左側距離」と呼ぶ。）を算出する。同様に、車幅算出部１６３は、形状検出部１５１ｂが生成した断面形状データをＣＰＵが処理することにより、センサ装置１１０ｂの放射基点５０２ｂと通過した車両の右端との間の通行路横断方向における距離（以下「右側距離」と呼ぶ。）を算出する。車幅算出部１６３は、ＣＰＵがデータを処理することにより、算出した左側距離と右側距離との和を算出する。横断方向位置差分５１４を表わすデータ（以下「横断方向位置差分データ」と呼ぶ。）をＲＯＭがあらかじめ記憶しておき、ＣＰＵがデータを処理することにより、車幅算出部１６３は、横断方向位置差分５１４から左側距離と右側距離との和を差し引いた差を算出して、車幅とする。
なお、「車両の左端」とは、車両のなかで最も左側に突出した部分のことであるが、左側のタイヤが通行路８０１に接触する部分の左端を「車両の左端」とみなす構成であってもよい。その場合、車軸検出部１６１ａが生成した車軸検出データをＣＰＵが処理することにより、車幅算出部１６３は、左側のタイヤが通行路８０１に接触している部分が断面形状に現れるタイミングを検出する。形状検出部１５１ａが生成した断面形状データをＣＰＵが処理することにより、車幅算出部１６３は、検出したタイミングにおける断面形状から左側のタイヤが通行路８０１に接触する部分の左端を検出して、車両の左端とみなし、それをもとに左側距離を算出する。
「車両の右端」についても、同様である。
車両検出装置１００は、車幅算出部１６３が生成した車幅データを路側無線装置８２０に対して通知する。路側無線装置８２０は、通知された車幅データを用いて、通過した車両の料金区分などを判定する。
【００６０】
車高算出部１６４は、形状検出部１５１ｃが生成した断面形状データをＣＰＵが処理することにより、通過した車両の高さ（車高）を算出する。車高算出部１６４は、ＣＰＵがデータを処理することにより、算出した車高を表わすデータ（以下「車高データ」と呼ぶ。）を生成する。
例えば、車高算出部１６４は、２つの車両判定部１５２ａ，１５２ｂが生成した車両判定データをＣＰＵが処理することにより、新たな車両が通過し始めたか否かを判定する。新たな車両が通過し始めたと判定した場合、０を表わすデータをＲＡＭが記憶することにより、車高算出部１６４は、車高を初期化する。車高算出部１６４は、形状検出部１５１ｃが生成した断面形状データをＣＰＵが処理することにより、車両の断面形状のなかで最も高い部分を判定する。車高算出部１６４は、ＣＰＵがデータを処理することにより、判定した最も高い部分の高さと、ＲＡＭが記憶したデータが表わす数値とを比較して、判定した最も高い部分の高さのほうが高ければ、判定した最も高い部分の高さを表わすデータをＲＡＭが記憶することにより、車高を更新する。車高算出部１６４は、２つの車両判定部１５２ａ，１５２ｂが生成した車両判定データをＣＰＵが処理することにより、通過している車両が通過し終えたか否かを判定する。車両が通過し終えたと判定した場合、車高算出部１６４は、ＣＰＵがデータを処理することにより、ＲＡＭが記憶したデータを車高データとする。
車両検出装置１００は、車高算出部１６４が生成した車高データを路側無線装置８２０に対して通知する。路側無線装置８２０は、通知された車高データを用いて、通過した車両の料金区分などを判定する。
【００６１】
並走判定部１６５は、形状検出部１５１ｃが生成した断面形状データをＣＰＵが処理することにより、反射物体が並走している二輪車であるか否かを判定する。並走判定部１６５は、ＣＰＵがデータを処理することにより、判定した結果を表わすデータ（以下「並走判定データ」と呼ぶ。）を生成する。
例えば、並走判定部１６５は、反射物体が車両であるか否かを車両判定部１５２が判定するのと同じ方式を用いて、反射物体が並走している二輪車であるか否かを判定する。
車両検出装置１００は、並走判定部１６５が生成した並走判定データを路側無線装置８２０に対して通知する。路側無線装置８２０は、通知された並走判定データに基づいて異常を検出し、ゲートを閉じるなどの対処をする。
【００６２】
図９は、この実施の形態における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図である。
二次元断面形状５２１ａは、センサ装置１１０ａの観測結果に基づいて形状検出部１５１ａが検出する断面形状である。二次元断面形状５２１ｂは、センサ装置１１０ｂの観測結果に基づいて形状検出部１５１ｂが検出する断面形状である。二次元断面形状５２１ｃは、センサ装置１１０ｃの観測結果に基づいて形状検出部１５１ｃが検出する断面形状である。
なお、二次元断面形状５２１は実線で表わす。また、二点鎖線は、走査面５０３の外であったり他の反射物体などの陰に隠れていたりするなどの原因によりセンサ装置１１０から見えず、二次元断面形状５２１として検出されない部分の形状を表わす。図１０以降についても同様である。
【００６３】
この例において、反射物体は、通行路８０１や島８０２だけであり、車両やその他の物体は、３つの走査面５０３ａ，５０３ｂ，５０３ｃのいずれをも通過していない。このときの断面形状を表わす断面形状データを路面断面形状データとしてＲＯＭが記憶しておくことにより、車両判定部１５２は、何らかの物体が通過中であるか否かを判定する。路面断面形状データは、ＲＯＭがあらかじめ記憶しておく構成であってもよいし、形状検出部１５１が検出した断面形状のなかから車両判定部１５２が路面断面形状を判定し、判定した路面断面形状を現す路面断面形状データをＲＯＭが記憶する構成であってもよい。路面断面形状には動きがないという特徴があるので、例えば、車両判定部１５２は、所定の時間より長い時間の間、断面形状に動きがない場合に、その断面形状が路面断面形状であると判定する。
【００６４】
図１０は、この実施の形態における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図である。
この例では、乗用車がセンサ装置１１０の前を通過する様子を時系列順に示す。
【００６５】
時刻ｔ１において、乗用車が進入してきて、先頭部分が走査面５０３ａに差しかかる。二次元断面形状５２１ａは、路面断面形状と異なる形状になる。車両判定部１５２ａは、反射物体が車両であると判定する。開始検出部１５３ａは、時刻ｔ１が反射開始時刻であると判定する。二次元断面形状５２１ｂ，５２１ｃは、路面断面形状と同じ形状のままである。車両判定部１５２ｂは、反射物体が車両でないと判定する。
時刻ｔ２において、乗用車が少し進んで、先頭部分が走査面５０３ｃに差しかかる。二次元断面形状５２１ａだけでなく、二次元断面形状５２１ｃも路面断面形状と異なる形状になる。車両判定部１５２ａは、反射物体が車両であると判定する。並走判定部１６５は、反射物体が並走する二輪車ではないと判定する。二次元断面形状５２１ｂは、路面断面形状と同じ形状のままである。車両判定部１５２ｂは、反射物体が車両でないと判定する。
時刻ｔ３において、乗用車が更に進んで、先頭部分が走査面５０３ｂに差しかかる。二次元断面形状５２１ｂも、路面断面形状と異なる形状になる。車両判定部１５２ａ，１５２ｂは、反射物体が車両であると判定する。開始検出部１５３ｂは、時刻ｔ３が反射開始時刻であると判定する。時間差算出部１５７ａは、時刻ｔ１と時刻ｔ３との差を計算して、開始時間差とする。
【００６６】
時刻ｔ４において、乗用車の前輪タイヤの接地部分が走査面５０３ａに差しかかる。車軸検出部１６１ａは、車軸を検出する。車幅算出部１６３は、左側距離５１７を算出する。
時刻ｔ５において、乗用車の前輪タイヤの接地部分が走査面５０３ａを通り過ぎるが、まだ走査面５０３ｂには達していない。
時刻ｔ６において、乗用車の前輪タイヤの接地部分が走査面５０３ｂに差しかかる。車軸検出部１６１ｂは、車軸を検出する。車幅算出部１６３は、右側距離５１８を算出する。
時刻ｔ７，ｔ８において、乗用車の中間部分がセンサ装置１１０の前を通過する。
【００６７】
図１１は、この実施の形態における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図である。
この例では、図１０に続き、乗用車がセンサ装置１１０の前を通過する様子を時系列順に示す。
【００６８】
時刻ｔ９において、乗用車の中間部分がセンサ装置１１０の前を通過する。
時刻ｔ１０において、乗用車の後輪タイヤの接地部分が走査面５０３ａに差しかかる。車軸検出部１６１ａは、車軸を検出する。
時刻ｔ１１において、乗用車の後輪タイヤの接地部分が走査面５０３ａを通り過ぎるが、まだ走査面５０３ｂには達していない。
時刻ｔ１２において、乗用車の後輪タイヤの接地部分が走査面５０３ｂに差しかかる。車軸検出部１６１ｂは、車軸を検出する。
【００６９】
時刻ｔ１３において、乗用車の最後尾部分が走査面５０３ａを通り過ぎる。二次元断面形状５２１ａは、路面断面形状と同じ形状に戻る。車両判定部１５２ａは、反射物体が車両でないと判定する。終了検出部１５４ａは、時刻ｔ１３が反射終了時刻であると判定する。通過時間算出部１５５ａは、時刻ｔ１と時刻ｔ１３との差を計算して、通過時間とする。
時刻ｔ１４において、乗用車の最後尾部分が走査面５０３ｃを通り過ぎる。二次元断面形状５２１ａだけでなく、二次元断面形状５２１ｃも、路面断面形状と同じ形状になる。並走判定部１６５は、反射物体が並走する二輪車でないと判定する。
【００７０】
時刻ｔ１５において、乗用車の最後尾部分が走査面５０３ｂを通り過ぎ、次の乗用車の先頭部分が走査面５０３ａに差しかかる。二次元断面形状５２１ａは、路面断面形状と異なる形状になる。車両判定部１５２ａは、反射物体が車両であると判定する。開始検出部１５３ａは、時刻ｔ１５が次の車両の反射開始時刻であると判定する。
二次元断面形状５２１ｂは、路面断面形状と同じ形状になる。車両判定部１５２ｂは、反射物体が車両でないと判定する。終了検出部１５４ｂは、時刻ｔ１５が反射終了時刻であると判定する。通過時間算出部１５５ｂは、時刻ｔ３と時刻ｔ１５との差を計算して、通過時間とする。通過時間推定部１５６は、２つの通過時間算出部１５５ａ，１５５ｂが算出した通過時間の平均を計算して、推定通過時間とする。時間差算出部１５７ｂは、時刻ｔ１３と時刻ｔ１５との差を計算して、終了時間差とする。時間差推定部１５８は、２つの時間差算出部１５７ａ，１５７ｂが算出した開始時間差と終了時間差との平均を計算して、推定時間差とする。
車速算出部１５９は、時間差推定部１５８が算出した推定時間差と、進行方向位置差分５１３との積を計算して、車速とする。車長算出部１６０は、通過時間推定部１５６が算出した推定通過時間と、車速算出部１５９が算出した車速との積を計算して、車長とする。
車軸計数部１６２は、時間差推定部１５８が算出した推定時間差の分だけずらして、車軸検出部１６１ａによる判定結果と、車軸検出部１６１ｂによる判定結果とを重ね合わせる。すると、時刻ｔ４における車軸検出部１６１ａによる車軸検出と、時刻ｔ６における車軸検出部１６１ｂによる車軸検出とが重なって１つになるので、車軸計数部１６２は、車軸数に１を加える。同様に、時刻ｔ１０における車軸検出部１６１ａによる車軸検出と、時刻ｔ１２における車軸検出部１６１ｂによる車軸検出とが重なって１つになるので、車軸計数部１６２は、車軸数に１を加えて、２とする。
【００７１】
図１２は、この実施の形態における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図である。
この例では、バスやトラックなどの大型車両がセンサ装置１１０の前を通過している。
このように、通過する車両の車高が高いと、車両の上部が走査面５０３ｃからはみ出す場合があり、車高算出部１６４が正確に車高を算出できない場合がある。しかし、少なくとも、算出可能な高さより車高が高いことは判定できる。車高算出部１６４が算出した車高を料金区分の判定などに用いる場合、車高が料金区分の判定閾値より高いことがわかれば十分な場合が多い。そのため、センサ装置１１０ｃは、算出可能な高さが料金区分の判定閾値より高くなる位置に設置する。
【００７２】
図１３は、この実施の形態における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図である。
この例では、トレーラーなどの連結車両がセンサ装置１１０の前を通過している。
このように、通過する車両が連結車両である場合、牽引棒の断面形状が二次元断面形状５２１ｃのような形状として検出される。例えば、車両判定部１５２は、形状検出部１５１が検出した断面形状を牽引棒の断面形状と比較することにより、通過している車両が連結車両であるか否かを判定する。
【００７３】
図１４は、この実施の形態における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図である。
この例では、オートバイなどの二輪車がセンサ装置１１０の前を通過している。
このように、通過する車両が二輪車である場合、断面形状や車幅から、それが二輪車であることを判定できる。例えば、車両判定部１５２は、形状検出部１５１が検出した断面形状を二輪車の断面形状と比較することにより、通過している車両が二輪車であるか否かを判定する。あるいは、車両検出装置１００は、通過している車両が二輪車であるか否かを判定せず、車両検出装置１００が算出した車幅に基づいて、通過している車両が二輪車であるか否かを路側無線装置８２０が判定する構成としてもよい。
【００７４】
図１５は、この実施の形態における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図である。
この例では、オートバイなどの二輪車が並走してセンサ装置１１０の前を通過している。
このように、通過する車両が並走する二輪車である場合、形状検出部１５１ａが検出する走査面５０３ａにおける断面形状や形状検出部１５１ｂが検出する走査面５０３ｂにおける断面形状に基づいて判定すると、四輪車や１台の二輪車と誤認する可能性があるが、並走判定部１６５は、形状検出部１５１ｃが検出する走査面５０３ｃにおける断面形状に基づいて判定するので、並走する二輪車を容易に判定できる。
【００７５】
図１６は、この実施の形態における形状検出部１５１が検出する断面形状の一例を示す図である。
この例では、乗用車が通行路８０１の左端に極端に寄って走行している。
このように、通過する車両が通行路８０１の左端に極端に寄っている場合、車軸検出部１６１ａが車軸を正しく検出できない可能性があるが、車軸検出部１６１ｂは、車軸を正しく検出する。逆に、通過する車両が通行路８０１の右端に極端に寄っている場合は、車軸検出部１６１ｂが車軸を正しく検出できない可能性があるが、車軸検出部１６１ａは、車軸を正しく検出する。車軸計数部１６２は、２つの車軸検出部１６１ａ，１６１ｂの検出結果を重ね合わせて、いずれかの車軸検出部１６１が車軸を検出した場合に車軸数を数えるので、車軸数を正しく数えることができる。
【００７６】
図１７は、この実施の形態におけるセンサ装置１１０の前を通過する車両が斜走している様子の一例を示す平面図である。
このように、通過する車両が車両進行方向と平行ではなく、角度（以下「斜走角５１９」と呼ぶ。）を有して斜めに走行する場合がある。このような場合であっても、センサ装置１１０の検出可能距離が長く（例えば７．５メートル）、センサ装置１１０から遠い位置でも分解能が高い（例えば５ミリメートル）ので、例えばセンサ装置１１０ａから遠い位置に車両の先頭部分（この例では右寄りの部分）が走査面５０３ａに差しかかったことを検出することができる。したがって、開始検出部１５３ａは、その時刻を反射開始時刻と判定する。開始検出部１５３ｂは、車両のほぼ同じ位置が走査面５０３ｂに差しかかった時刻を反射開始時刻と判定する。
反射終了時刻についても同様に、２つの終了検出部１５４ａ，１５４ｂは、車両最後尾のほぼ同じ位置（この例では左寄りの部分）が走査面５０３ａあるいは走査面５０３ｂを通過した時刻を反射終了時刻と判定する。
したがって、車長算出部１６０が算出する車長は、車両を斜走角５１９の分、斜めから見た長さとなる。車速にもよるが斜走角５１９の絶対値は、概ね１０度以下と考えられるから、斜走に起因する車長算出の誤差は、わずかである。
【００７７】
なお、車両が斜走している場合、左側のタイヤと右側のタイヤとで走査面５０３を横切るタイミングが異なる。例えば、この図のように車両が左斜めに走行している場合、右側のタイヤよりも左側のタイヤのほうが遅れて走査面５０３を通過する。このことを利用して、車両検出装置１００は、車両の斜走を判定する構成としてもよい。
例えば、車軸時間差算出部を設け、車軸検出部１６１ａが車軸を検出した時刻と、車軸検出部１６１ｂが車軸を検出した時刻との差（以下「車軸時間差」と呼ぶ。）を車軸時間差算出部が算出する。更に、斜走判定部を設け、車軸時間差算出部が算出した車軸時間差を、時間差推定部１５８が算出した推定時間差で割った商（以下「斜走比」と呼ぶ。）を斜走判定部が算出する。算出した斜走比と１との差が所定の閾値より大きい場合、斜走判定部は、車両が斜走していると判定する。更に、斜走角５１９を算出する斜走角算出部を設ける構成としてもよい。例えば、斜走角算出部は、斜走判定部が算出した斜走比と、進行方向位置差分５１３との積を算出する。斜走角算出部は、算出した積を、車幅算出部１６３が算出した車幅で割った商を算出する。斜走角算出部は、算出した商の逆正弦（アークサイン）を算出することにより、斜走角５１９を算出する。
【００７８】
図１８は、この実施の形態における車両判定処理Ｓ６１０の流れの一例を示すフローチャート図である。
車両判定処理Ｓ６１０において、車両判定部１５２は、反射物体が何であるかを判定する。車両判定処理Ｓ６１０は、路面判定工程Ｓ６１１、プロファイル選択工程Ｓ６１２、評価値算出工程Ｓ６１３、最大評価値判定工程Ｓ６１４を有する。
【００７９】
路面判定工程Ｓ６１１において、車両判定部１５２は、ＲＯＭが記憶した路面断面形状データと、形状検出部１５１が生成した断面形状データとを比較することにより、通行路８０１や島８０２以外の反射物体が走査面５０３内に存在するか否かを判定する。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が走査面５０３内に存在すると判定した場合、車両判定部１５２は、プロファイル選択工程Ｓ６１２へ進む。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が走査面５０３内に存在しないと判定した場合、車両判定部１５２は、車両判定処理Ｓ６１０を終了する。
【００８０】
プロファイル選択工程Ｓ６１２において、車両判定部１５２は、ＲＯＭが記憶した複数のプロファイルデータのなかから、未選択のプロファイルデータを１つ選択する。
すべてのプロファイルデータが選択済である場合、車両判定部１５２は、最大評価値判定工程Ｓ６１４へ進む。
未選択のプロファイルデータがあり、プロファイルデータを選択した場合、車両判定部１５２は、評価値算出工程Ｓ６１３へ進む。
【００８１】
評価値算出工程Ｓ６１３において、車両判定部１５２は、プロファイル選択工程Ｓ６１２で選択したプロファイルデータと、形状検出部１５１が生成した断面形状データとに基づいて、プロファイルデータが表わす特徴を断面形状データが表わす断面形状が有している度合いを表わす評価値を算出する。
その後、車両判定部１５２は、プロファイル選択工程Ｓ６１２に戻り、次のプロファイルデータを選択する。
【００８２】
最大評価値判定工程Ｓ６１４において、車両判定部１５２は、評価値算出工程Ｓ６１３で算出した評価値のなかで最も高い評価値を獲得したプロファイルデータを判定する。車両判定部１５２は、判定したプロファイルデータが、車両の特徴を表わすプロファイルデータであるか、車両以外の物体の特徴を表わすプロファイルデータであるかを判定することにより、反射物体が車両であるか否かを判定する。
【００８３】
図１９は、この実施の形態における車両検出処理Ｓ６２０の流れの一例を示すフローチャート図である。
車両検出処理Ｓ６２０において、車両検出装置１００は、車両を検出する。車両検出処理Ｓ６２０は、４つの車両判定工程Ｓ６２１，Ｓ６２３，Ｓ６２５，Ｓ６２７、３つの距離判定工程Ｓ６２２，Ｓ６２６，Ｓ６２８、開始検出工程Ｓ６２４、終了検出工程Ｓ６２９を有する。
【００８４】
車両判定工程Ｓ６２１において、車両判定部１５２は、車両判定処理Ｓ６１０を実行し、反射物体が何であるかを判定する。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が存在しないと判定した場合、車両判定部１５２は、車両判定工程Ｓ６２１を繰り返し、通行路８０１や島８０２以外の反射物体が検出されるのを待つ。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が存在し、それが車両であると判定した場合、反射開始時刻が検出されたことになる。車両判定部１５２は、開始検出工程Ｓ６２４へ進む。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が存在するが、車両ではないと判定した場合、車両でない反射物体の後ろに車両が隠されている可能性を検討する必要がある。車両判定部１５２は、距離判定工程Ｓ６２２へ進む。
【００８５】
開始検出工程Ｓ６２４において、開始検出部１５３は、その時刻が反射開始時刻であると判定する。開始検出部１５３は、車両判定工程Ｓ６２５へ進む。
【００８６】
距離判定工程Ｓ６２２において、開始検出部１５３は、断面形状データに基づいて、車両でない反射物体までの距離を算出し、所定の閾値と比較する。車両でない反射物体までの距離が近い場合、その後ろに車両が隠れている可能性があるからである。
車両でない反射物体までの距離が閾値以上である場合、その後ろに車両が隠れている可能性はない。開始検出部１５３は、車両判定工程Ｓ６２１に戻り、通行路８０１や島８０２以外の反射物体が検出されるのを待つ。
車両でない反射物体までの距離が閾値未満である場合、その後ろに車両が隠れている可能性がある。開始検出部１５３は、車両判定工程Ｓ６２３へ進む。
【００８７】
車両判定工程Ｓ６２３において、車両判定部１５２は、車両判定処理Ｓ６１０を実行し、反射物体が何であるかを判定する。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が存在しないと判定した場合、車両でない反射物体の後ろに車両が隠れていた可能性はほぼない。車両判定部１５２は、車両判定工程Ｓ６２１に戻り、通行路８０１や島８０２以外の反射物体が検出されるのを待つ。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が存在するが、車両ではないと判定した場合、車両判定部１５２は、距離判定工程Ｓ６２２に戻り、車両でない反射物体の後ろに車両が隠れている可能性を検討する。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が存在し、それが車両であると判定した場合、車両でない反射物体の後ろに隠れていた車両が見えるようになった可能性があるので、反射開始時刻は検出できなかったことになる。開始検出部１５３は、反射開始時刻が不明であると判定し、車両判定工程Ｓ６２５へ進む。
【００８８】
車両判定工程Ｓ６２５において、車両判定部１５２は、車両判定処理Ｓ６１０を実行し、反射物体が何であるかを判定する。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が存在しないと判定した場合、反射終了時刻が検出されたことになる。車両判定部１５２は、終了検出工程Ｓ６２９へ進む。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が存在し、それが車両であると判定した場合、車両判定部１５２は、車両判定工程Ｓ６２５を繰り返し、車両が通過するのを待つ。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が存在するが、車両ではないと判定した場合、車両でない反射物体が車両を隠したのか、車両が通過してその後ろに隠れていた反射物体が見えるようになったのかを検討する必要がある。車両判定部１５２は、距離判定工程Ｓ６２６へ進む。
【００８９】
距離判定工程Ｓ６２６において、終了検出部１５４は、断面形状データに基づいて、車両でない反射物体までの距離を算出し、所定の閾値と比較する。
車両でない反射物体までの距離が閾値以上である場合、車両の後ろに隠れていた反射物体が見えるようになったと考えられるので、反射終了時刻が検出されたことになる。終了検出部１５４は、終了検出工程Ｓ６２９へ進む。
車両でない反射物体までの距離が閾値未満である場合、車両でない反射物体が車両を隠している可能性がある。終了検出部１５４は、車両判定工程Ｓ６２７へ進む。
なお、終了検出部１５４は、車両でない反射物体までの距離を所定の閾値と比較するのではなく、その前まで検出されていた車両までの距離を閾値として用いる構成としてもよい。
【００９０】
終了検出工程Ｓ６２９において、終了検出部１５４は、その時刻を反射終了時刻と判定する。終了検出部１５４は、車両判定工程Ｓ６２１に戻り、通行路８０１や島８０２以外の反射物体が検出されるのを待つ。
【００９１】
車両判定工程Ｓ６２７において、車両判定部１５２は、車両判定処理Ｓ６１０を実行し、反射物体が何であるかを判定する。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が存在しないと判定した場合、車両でない反射物体の後ろに隠れていた車両がいつの間にかいなくなったので、反射終了時刻は検出できなかったことになる。終了検出部１５４は、反射終了時刻が不明であると判定し、車両判定工程Ｓ６２１に戻る。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が存在するが、車両ではないと判定した場合、車両判定部１５２は、距離判定工程Ｓ６２８へ進み、車両でない反射物体の後ろに車両が隠れている可能性を検討する。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が存在し、それが車両であると判定した場合、車両でない反射物体の後ろに隠れていた車両が再び見えるようになったと考えられる。車両判定部１５２は、車両判定工程Ｓ６２５に戻り、車両が通過するのを待つ。
【００９２】
距離判定工程Ｓ６２８において、終了検出部１５４は、断面形状データに基づいて、車両でない反射物体までの距離を算出し、所定の閾値と比較する。
車両でない反射物体までの距離が閾値以上である場合、反射物体の後ろに車両が隠れている可能性はほぼないので、反射終了時刻は検出できなかったことになる。終了検出部１５４は、反射終了時刻が不明であると判定し、車両判定工程Ｓ６２１に戻る。
車両でない反射物体までの距離が閾値未満である場合、車両でない反射物体が車両を隠している可能性がある。終了検出部１５４は、車両判定工程Ｓ６２７に戻る。
【００９３】
図２０は、この実施の形態における車長算出処理Ｓ６３０の流れの一例を示すフローチャート図である。
車長算出処理Ｓ６３０において、車長算出部１６０は、車両の車長を算出する。車長算出処理Ｓ６３０は、開始時間差算出工程Ｓ６３１、終了時間差算出工程Ｓ６３２、時間差推定工程Ｓ６３３、車速算出工程Ｓ６３４、第一通過時間算出工程Ｓ６３５、第二通過時間算出工程Ｓ６３６、通過時間推定工程Ｓ６３７、車長算出工程Ｓ６３８を有する。
【００９４】
開始時間差算出工程Ｓ６３１において、時間差算出部１５７ａは、２つの開始検出部１５３ａ，１５３ｂが検出した反射開始時刻の差を計算して、開始時間差を求める。
終了時間差算出工程Ｓ６３２において、時間差算出部１５７ｂは、２つの終了検出部１５４ａ，１５４ｂが検出した反射終了時刻の差を計算して、終了時間差を求める。
時間差推定工程Ｓ６３３において、時間差推定部１５８は、開始時間差算出工程Ｓ６３１で時間差算出部１５７ａが算出した開始時間差と、終了時間差算出工程Ｓ６３２で時間差算出部１５７ｂが算出した終了時間差とに基づいて、推定時間差を算出する。
車速算出工程Ｓ６３４において、車速算出部１５９は、時間差推定工程Ｓ６３３で時間差推定部１５８が算出した推定時間差と、進行方向位置差分５１３との積を計算することにより、車速を求める。
【００９５】
第一通過時間算出工程Ｓ６３５において、通過時間算出部１５５ａは、開始検出部１５３ａが検出した反射開始時刻と、終了検出部１５４ａが検出した反射終了時刻との差を計算して、通過時間を求める。
第二通過時間算出工程Ｓ６３６において、通過時間算出部１５５ｂは、開始検出部１５３ｂが検出した反射開始時刻と、終了検出部１５４ｂが検出した反射終了時刻との差を計算して、通過時間を求める。
通過時間推定工程Ｓ６３７において、通過時間推定部１５６は、第一通過時間算出工程Ｓ６３５で通過時間算出部１５５ａが算出した通過時間と、第二通過時間算出工程Ｓ６３６で通過時間算出部１５５ｂが算出した通過時間とに基づいて、推定通過時間を算出する。
【００９６】
車長算出工程Ｓ６３８において、車長算出部１６０は、車速算出工程Ｓ６３４で車速算出部１５９が算出した車速と、通過時間推定工程Ｓ６３７で通過時間推定部１５６が算出した推定通過時間との積を計算することにより、車長を求める。
【００９７】
図２１は、この実施の形態における車幅算出処理Ｓ６４０の流れの一例を示すフローチャート図である。
車幅算出処理Ｓ６４０において、車幅算出部１６３は、車幅を算出する。車幅算出処理Ｓ６４０は、左側車軸検出判定工程Ｓ６４１、左側車軸距離算出工程Ｓ６４２、左側最短距離算出工程Ｓ６４３、右側車軸検出判定工程Ｓ６４４、右側車軸距離算出工程Ｓ６４５、右側最短距離算出工程Ｓ６４６、車幅算出工程Ｓ６４７を有する。
【００９８】
左側車軸検出判定工程Ｓ６４１において、車幅算出部１６３は、車軸検出部１６１ａが生成した車軸検出データに基づいて、車軸検出部１６１ａが左側の車軸を検出したか否かを判定する。
車軸検出部１６１ａが左側の車軸を検出したと判定した場合、車幅算出部１６３は、左側車軸距離算出工程Ｓ６４２へ進む。
車軸検出部１６１ａが左側の車軸を検出していないと判定した場合、車幅算出部１６３は、左側最短距離算出工程Ｓ６４３へ進む。
【００９９】
左側車軸距離算出工程Ｓ６４２において、車幅算出部１６３は、車軸検出部１６１ａが左側の車軸を検出した断面形状データに基づいて、左側のタイヤの接地点を判定する。車幅算出部１６３は、判定した接地点と放射基点５０２ａとの間の距離を計算して、左側距離とする。
車幅算出部１６３は、右側車軸検出判定工程Ｓ６４４へ進む。
【０１００】
左側最短距離算出工程Ｓ６４３において、車幅算出部１６３は、形状検出部１５１が生成した断面形状データに基づいて、車両のうち左側に最も突出した位置を判定する。車幅算出部１６３は、判定した位置と放射基点５０２ａとの間の距離を計算して、左側距離とする。
【０１０１】
右側車軸検出判定工程Ｓ６４４において、車幅算出部１６３は、車軸検出部１６１ｂが生成した車軸検出データに基づいて、車軸検出部１６１ｂが右側の車軸を検出したか否かを判定する。
車軸検出部１６１ｂが右側の車軸を検出したと判定した場合、車幅算出部１６３は、右側車軸距離算出工程Ｓ６４５へ進む。
車軸検出部１６１ａが右側の車軸を検出していないと判定した場合、車幅算出部１６３は、右側最短距離算出工程Ｓ６４６へ進む。
【０１０２】
右側車軸距離算出工程Ｓ６４５において、車幅算出部１６３は、車軸検出部１６１ｂが右側の車軸を検出した断面形状データに基づいて、右側のタイヤの接地点を判定する。車幅算出部１６３は、判定した接地点と放射基点５０２ｂとの間の距離を計算して、右側距離とする。
車幅算出部１６３は、車幅算出工程Ｓ６４７へ進む。
【０１０３】
右側最短距離算出工程Ｓ６４６において、車幅算出部１６３は、形状検出部１５１が生成した断面形状データに基づいて、車両のうち右側に最も突出した位置を判定する。車幅算出部１６３は、判定した位置と放射基点５０２ｂとの間の距離を計算して、右側距離とする。
【０１０４】
車幅算出工程Ｓ６４７において、車幅算出部１６３は、左側車軸距離算出工程Ｓ６４２または左側最短距離算出工程Ｓ６４３で算出した左側距離と、右側車軸距離算出工程Ｓ６４５または右側最短距離算出工程Ｓ６４６で算出した右側距離とを合計した和を計算する。車幅算出部１６３は、計算した和を横断方向位置差分５１４から差し引いた差を計算することにより、車幅を求める。
【０１０５】
図２２は、この実施の形態における車高算出処理Ｓ６５０の流れの一例を示すフローチャート図である。
車高算出処理Ｓ６５０において、車高算出部１６４は、車高を算出する。車高算出処理Ｓ６５０は、車高初期化工程Ｓ６５１、最高判定工程Ｓ６５２、車高更新工程Ｓ６５３、終了判定工程Ｓ６５４を有する。
【０１０６】
車高初期化工程Ｓ６５１において、車高算出部１６４は、車高を初期化して０とする。
最高判定工程Ｓ６５２において、車高算出部１６４は、形状検出部１５１ｃが生成した断面形状データに基づいて、車両のうち最も高い位置の高さを算出する。車高算出部１６４は、算出した高さと車高とを比較する。
算出した高さが車高より高い場合、車高算出部１６４は、車高更新工程Ｓ６５３へ進む。
算出した高さが車高以下の場合、車高算出部１６４は、終了判定工程Ｓ６５４へ進む。
【０１０７】
車高更新工程Ｓ６５３において、車高算出部１６４は、最高判定工程Ｓ６５２で算出した高さを車高とする。
【０１０８】
終了判定工程Ｓ６５４において、車高算出部１６４は、形状検出部１５１ｃが生成した断面形状データに基づいて、車両が通過し終わったか否かを判定する。
車両がまだ通過し終わっていないと判定した場合、車高算出部１６４は、最高判定工程Ｓ６５２に戻る。
車両が通過し終わったと判定した場合、車高算出部１６４は、車高算出処理Ｓ６５０を終了する。
【０１０９】
図２３は、この実施の形態における並走判定処理Ｓ６６０の流れの一例を示すフローチャート図である。
並走判定処理Ｓ６６０において、並走判定部１６５は、二輪車の並走を判定する。並走判定処理Ｓ６６０は、路面判定工程Ｓ６６１、プロファイル選択工程Ｓ６６２、評価値算出工程Ｓ６６３、最大評価値判定工程Ｓ６６４を有する。
【０１１０】
路面判定工程Ｓ６６１において、並走判定部１６５は、ＲＯＭが記憶した路面断面形状データと、形状検出部１５１ｃが生成した断面形状データとを比較することにより、通行路８０１や島８０２以外の反射物体が走査面５０３ｃ内に存在するか否かを判定する。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が走査面５０３ｃ内に存在すると判定した場合、並走判定部１６５は、プロファイル選択工程Ｓ６６２へ進む。
通行路８０１や島８０２以外の反射物体が走査面５０３ｃ内に存在しないと判定した場合、並走判定部１６５は、並走判定処理Ｓ６６０を終了する。
【０１１１】
プロファイル選択工程Ｓ６６２において、並走判定部１６５は、ＲＯＭが記憶した複数のプロファイルデータのなかから、未選択のプロファイルデータを１つ選択する。
すべてのプロファイルデータが選択済である場合、並走判定部１６５は、最大評価値判定工程Ｓ６６４へ進む。
未選択のプロファイルデータがあり、プロファイルデータを選択した場合、並走判定部１６５は、評価値算出工程Ｓ６６３へ進む。
【０１１２】
評価値算出工程Ｓ６６３において、並走判定部１６５は、プロファイル選択工程Ｓ６６２で選択したプロファイルデータと、形状検出部１５１ｃが生成した断面形状データとに基づいて、プロファイルデータが表わす特徴を断面形状データが表わす断面形状が有している度合いを表わす評価値を算出する。
その後、並走判定部１６５は、プロファイル選択工程Ｓ６６２に戻り、次のプロファイルデータを選択する。
【０１１３】
最大評価値判定工程Ｓ６６４において、並走判定部１６５は、評価値算出工程Ｓ６６３で算出した評価値のなかで最も高い評価値を獲得したプロファイルデータを判定する。並走判定部１６５は、判定したプロファイルデータが、並走する二輪車の特徴を表わすプロファイルデータであるか、それ以外の物体の特徴を表わすプロファイルデータであるかを判定することにより、反射物体が並走する二輪車であるか否かを判定する。
【０１１４】
この実施の形態における車両検出装置１００は、所定の通行路８０１を通行する車両を検出する。
上記車両検出装置１００は、複数のセンサ装置１１０と、開始検出部１５３と、終了検出部１５４と、通過時間算出部１５５（通過時間推定部１５６）と、時間差算出部１５７（時間差推定部１５８）と、車速算出部１５９と、車長算出部１６０と、車幅算出部１６３とを有する。
上記複数のセンサ装置１１０の各センサ装置１１０は、所定の放射基点５０２から所定の放射方向へ向けて放射光を放射し、放射した放射光が上記放射方向に存在する反射物体に反射した反射光を受光することにより、上記放射光を反射した反射物体までの距離を算出する。
上記複数のセンサ装置１１０のうち第一のセンサ装置１１０ａは、上記通行路８０１を横断する通行路横断方向において、上記放射基点５０２ａの位置が上記通行路８０１から離れた位置であり、上記通行路８０１内を上記放射方向として上記放射光を放射する。
上記複数のセンサ装置１１０のうち第二のセンサ装置１１０ｂは、上記通行路横断方向において、上記放射基点５０２ｂの位置が上記第一のセンサ装置１１０ａの放射基点５０２ａとは反対側に上記通行路８０１から離れた位置であり、上記車両が進行する車両進行方向において、上記放射基点５０２ｂの位置が上記第一のセンサ装置１１０ａの放射基点５０２ａから離れた位置であり、上記通行路８０１内を上記放射方向として上記放射光を放射する。
上記開始検出部１５３は、上記複数のセンサ装置１１０のうち少なくともいずれかのセンサ装置１１０について、上記車両が上記反射物体として上記放射光の反射を開始した反射開始時刻を検出する。
上記終了検出部１５４は、上記複数のセンサ装置１１０のうち少なくともいずれかのセンサ装置１１０について、上記車両が上記反射物体として上記放射光の反射を終了した反射終了時刻を検出する。
上記通過時間算出部１５５（通過時間推定部１５６）は、上記複数のセンサ装置１１０のうち少なくともいずれかのセンサ装置１１０について、上記開始検出部１５３が検出した反射開始時刻と上記終了検出部１５４が検出した反射終了時刻とに基づいて、上記車両が上記センサ装置１１０の前を通過するのにかかった通過時間を算出する。
上記時間差算出部１５７（時間差推定部１５８）は、上記車両の所定の部位（先頭部分、最後尾）が上記第一のセンサ装置１１０ａの前を通過した時刻と上記第二のセンサ装置１１０ｂの前を通過した時刻との間の時間差を算出する。
上記車速算出部１５９は、上記時間差算出部１５７（時間差推定部１５８）が算出した時間差に基づいて、上記車両の速度（車速）を算出する。
上記車長算出部１６０は、上記通過時間算出部１５５（通過時間推定部１５６）が算出した通過時間と上記車速算出部１５９が算出した速度とに基づいて、上記車両の車長を算出する。
上記車幅算出部１６３は、上記第一のセンサ装置１１０ａ及び上記第二のセンサ装置１１０ｂが算出した距離に基づいて、上記車両の車幅を算出する。
【０１１５】
２つのセンサ装置１１０ａ，１１０ｂだけで車両の車長と車幅とを算出することができるので、センサ装置１１０の数が少なくて済み、車両検出装置１００の製造・設置・保守管理などにかかる費用を抑えることができる。
【０１１６】
上記複数のセンサ装置１１０の各センサ装置１１０は、所定の走査方向範囲を上記放射方向とし、上記走査方向範囲を走査する放射光を放射する。
上記第一のセンサ装置１１０ａは、上記通行路８０１上にあって上記通行路横断方向に略平行な第一走査線分（通行路走査範囲５０１ａ）の存在する方向を上記走査方向範囲として走査する放射光を放射する。
上記第二のセンサ装置１１０ｂは、上記通行路８０１上にあって上記第一走査線分（通行路走査範囲５０１ａ）に略平行な第二走査線分（通行路走査範囲５０１ｂ）の存在する方向を上記走査方向範囲として走査する放射光を放射する。
【０１１７】
センサ装置１１０が走査方向範囲を走査する放射光を放射することにより、反射物体の形状を検出することが可能となる。また、走査方向範囲が互いにほぼ平行であり、通行路横断方向にほぼ平行であることにより、車両の車速（ひいては車長）を高い精度で算出することが可能となる。
【０１１８】
上記複数のセンサ装置１１０の各センサ装置１１０は、放射装置（ＣＷ光源１１２）と、走査装置（放射光学系１２０）と、受光装置（長尺ＰＤ１１５）と、距離算出装置（距離算出回路１１８）とを有する。
上記放射装置（ＣＷ光源１１２）は、所定の変調信号により変調した変調光を放射する。
上記走査装置（放射光学系１２０）は、上記放射装置（ＣＷ光源１１２）が放射した変調光を曲げて、上記走査方向範囲を走査する放射光とする。
上記受光装置（長尺ＰＤ１１５）は、上記走査装置（放射光学系１２０）が曲げた放射光が上記反射物体に反射した反射光を受光する。
上記距離算出装置（距離算出回路１１８）は、上記受光装置（長尺ＰＤ１１５）が受光した反射光を復調して復調信号とし、上記変調信号に対する上記復調信号の遅延時間（位相差）を算出し、算出した遅延時間に基づいて上記反射物体までの距離を算出する。
【０１１９】
変調信号に対する復調信号の遅延時間（位相差）に基づいて反射物体までの距離を算出するので、反射物体までの距離を高い精度で算出することができる。
【０１２０】
上記放射装置（ＣＷ光源１１２）は、正弦波信号により連続波変調（ＣＷ変調）したレーザ光を上記変調光として放射する。
【０１２１】
変調光の変調方式として正弦波信号による連続波変調方式を用いるので、データレートが高くなる。
【０１２２】
上記走査装置（放射光学系１２０）は、微細電子機械素子により構成された走査鏡（ＭＥＭＳスキャナ１２１）を有し、上記放射装置（ＣＷ光源１１２）が放射した変調光を上記走査鏡（ＭＥＭＳスキャナ１２１）が反射することにより、上記変調光の光路を曲げる。
【０１２３】
走査鏡（ＭＥＭＳスキャナ１２１）が微細電子機械素子により構成されているので、高速の走査が可能であり、かつ、長寿命である。
【０１２４】
上記受光装置は、長尺状の受光面を備えるフォトダイオード（長尺ＰＤ１１５）を有する。
上記フォトダイオード（長尺ＰＤ１１５）は、上記受光面にて上記反射光を受光する。
【０１２５】
フォトダイオード（長尺ＰＤ１１５）が長尺状の受光面を備えるので、機械的な走査の必要がなく、長寿命である。
【０１２６】
上記第一のセンサ装置１１０ａ及び第二のセンサ装置１１０ｂは、上記通行路８０１面に対して垂直な垂直方向において、上記通行路８０１面と上記放射基点５０２ａ，５０２ｂとの間の距離（側部センサ高さ５１５）が１０センチメートル以上２メートル以下であり、上記車両進行方向において、上記第一のセンサ装置１１０ａの放射基点５０２ａと上記第二のセンサ装置１１０ｂの放射基点５０２ｂとの間の距離（進行方向位置差分５１３）が１０センチメートル以上５０センチメートル以下である。
【０１２７】
側部センサ高さ５１５が１０センチメートル以上２メートル以下なので、車両のタイヤ（車軸）の検出が可能である。また、進行方向位置差分５１３が１０センチメートル以上なので、車速を高い精度で算出することができる。更に、進行方向位置差分５１３が５０センチメートル以下なので、センサ装置１１０を設置する場所を取らない。
【０１２８】
上記車両検出装置１００は、更に、形状検出部１５１と、車両判定部１５２とを有する。
上記形状検出部１５１は、上記複数のセンサ装置１１０の各センサ装置１１０について、上記センサ装置１１０が算出した距離に基づいて、上記反射物体の断面形状を検出する。
上記車両判定部１５２は、上記形状検出部１５１が検出した断面形状に基づいて、上記反射物体が車両であるか否かを判定する。
【０１２９】
形状検出部１５１が検出した断面形状に基づいて反射物体が車両であるか否かを判定するので、精度の高い判定ができる。
【０１３０】
上記車両検出装置１００は、更に、車軸検出部１６１を有する。
上記車軸検出部１６１は、上記形状検出部１５１が検出した断面形状に基づいて、上記車両の車軸を検出する。
【０１３１】
形状検出部１５１が検出した断面形状に基づいて車軸を検出するので、精度の高い検出ができる。
【０１３２】
上記車両検出装置１００は、更に、車高算出部１６４と、並走判定部１６５とを有する。
上記複数のセンサ装置１１０のうち第三のセンサ装置１１０ｃは、上記通行路８０１面に対して垂直な垂直方向において、上記放射基点５０２ｃの位置が上記第一のセンサ装置１１０ａ及び上記第二のセンサ装置１１０ｂの放射基点５０２ａ，５０２ｂよりも上にあり、上記通行路８０１内を上記放射方向として上記放射光を放射する。
上記車高算出部１６４は、上記第三のセンサ装置１１０ｃが算出した距離に基づいて、上記車両の車高を算出する。
上記並走判定部１６５は、上記第三のセンサ装置１１０ｃが算出した距離に基づいて、上記反射物体が並走しているか否かを判定する。
【０１３３】
通行路８０１を見下ろす位置に第三のセンサ装置１１０ｃを設けることにより、車高や並走を検出することができる。
【０１３４】
この実施の形態における通行料課金システム（料金所システム８００）は、上記車両検出装置１００と、料金区分判定部（路側無線装置８２０）とを有する。
上記車両検出装置１００は、有料区間の入口及び出口の少なくともいずれかに設置される。
上記料金区分判定部（路側無線装置８２０）は、上記反射物体が車両であると上記車両判定部１５２が判定した場合に、上記車長算出部１６０が算出した車長及び上記車幅算出部１６３が算出した車幅の少なくともいずれかに基づいて、上記車両の料金区分を判定する。
【０１３５】
車両検出装置１００の製造・設置・保守管理にかかる費用が抑えられるので、通行料課金システム（料金所システム８００）全体の製造・設置・保守管理にかかる費用を抑えることができる。
【０１３６】
なお、形状検出部１５１は、センサ装置１１０が一回（一往復あるいは半往復）の走査をすることにより得られた情報に基づいて、反射物体の断面の二次元形状を検出する構成であってもよいし、センサ装置１１０が複数回の走査をすることにより得られた情報に基づいて、反射物体の三次元形状を検出する構成であってもよい。この場合、車両進行方向の走査は、反射物体自身の移動によって行われる。したがって、形状検出部１５１が検出する反射物体の三次元形状において、車両進行方向の（擬似的）長さは、反射物体の移動速度によって伸び縮みする。これを防ぐため、車速算出部１５９が算出した車速に基づいて、形状検出部１５１が検出した反射物体の三次元形状における車両進行方向の長さを補正する構成としてもよい。逆に、形状検出部１５１が検出した反射物体の三次元形状の歪み（例えば検出したタイヤの形状の真円からのずれ）に基づいて、車速算出部１５９が車速を算出する構成としてもよい。
【０１３７】
また、車両検出装置１００は、車両の逆進を検出する逆進検出部を有する構成であってもよい。
車両が車両進行方向に移動している場合、図１０及び図１１に示したように、上流方向に位置するセンサ装置１１０ａから車両の検出が開始あるいは終了し、センサ装置１１０ｃ，１１０ｂの順で進む。したがって、この順序が逆になり、センサ装置１１０ｂから車両の検出が開始あるいは終了し、センサ装置１１０ｃ，１１０ａの順で進んだ場合、車両が車両進行方向とは逆の方向に進んでいることがわかる。逆進検出部は、例えばこのようにして車両の逆進を検出する。
あるいは、逆進検出部は、形状検出部１５１が検出した反射物体の三次元形状の歪みに基づいて、車両の逆進を検出する構成であってもよい。逆進検出部は、例えば形状検出部１５１が検出した反射物体の三次元形状において、同じ形状が逆の順序で現れる部分があるか否かを判定する。同じ形状が逆の順序で現れる部分があると判定した場合、逆進検出部は、その前後で車両の進行方向が逆転したことを検出する。
【０１３８】
以上説明した車両検出装置１００は、レーザ光を放射することにより車両を検知するレーザ車両検知装置である。
レーザ車両検知装置は、第一の側方レーザセンサ（センサ装置１１０ａ）、第二の側方レーザセンサ（センサ装置１１０ｂ）、上方レーザセンサ（センサ装置１１０ｃ）、情報処理器（検出装置１５０）を有する。
第一及び第二の側方レーザセンサは、レーザ光を垂直面（走査面５０３ａ，５０３ｂ）内で走査し、レーザ光の送受信により反射光の位相情報および強度情報を得る。
上方レーザセンサは、レーザ光を垂直面（走査面５０３ｃ）内で走査し、レーザ光の送受信により反射光の位相情報（レーザ反射点までの距離に応じた送信波との位相ずれ）および強度情報を得る。
情報処理器は、第一及び第二の側方レーザセンサおよび上方レーザセンサにより得られた情報に基いて、車両の検出情報を得る。
第一及び第二の側方レーザセンサは、走査中心軸が斜め下方を向くように設置され、通行路両側の路肩（島８０２）における、車高よりも低い所定高さ（側部センサ高さ５１５）にそれぞれ位置し、タイヤ幅よりも短い距離（進行方向位置差分５１３）だけ通行路の進行方向に互いにずれて配置される。
上方レーザセンサは、走査中心軸が斜め下方を向くように設置され、側方レーザセンサよりも上方における車高よりも高い位置（上部センサ高さ５１６）に配置される。
【０１３９】
情報処理器は、少なくとも１つの側方レーザセンサからの情報に基づいて、車両の進入または退出を検知し、車軸、および車長を検知する。これにより、車両が路肩に寄っても車軸検出ロバスト性が高くなる。また、情報処理器は、一対の側方レーザセンサからの情報に基いて車幅を検知する。これにより、車両が路肩に寄っても車幅を検出できる。更に、情報処理器は、上方レーザセンサからの距離画像情報に基いて、車高を検知して、車種判別装置（路側無線装置８２０）に検知データを送信する。
【０１４０】
また、情報処理器は、一対の側方レーザセンサからの情報に基づいて後進を検知したり、少なくとも一つの側方レーザセンサからの情報に基づいて道路進行方向（車両進行方向）の情報の連続性から車両分離を行ったりすることも可能である。これにより、ノーズの短い車両でも路車間通信時点で後進を検知することができる。
【０１４１】
情報処理器は、上方レーザセンサからの情報に基づいて、道路幅員方向（通行路横断方向）の高さ情報の変化から車両の並走を検知する。
【０１４２】
情報処理器は、側方レーザセンサまたは上方レーザセンサからの情報に基づいて、牽引棒を検知する。
【０１４３】
側方レーザセンサは、ＣＷ変調したレーザ光を送信し、送信信号と受信信号との混合処理によって得られる位相情報に基づいて、レーザ反射位置までの距離情報を得る。これにより、高データレートを得ることができる。
【０１４４】
側方レーザセンサは、更に、ＭＥＭＳスキャナによりレーザ送信光を走査する。これにより、高データレートを得ることができる。また、側方レーザセンサは、長尺フォトダイオードにより受信光を電気信号に変換し、走査角度からレーザ反射位置の方向を示す情報を得る。
【０１４５】
これにより、車両分離の分解能が５０ｃｍ以下となるので、渋滞時でも車両分離できる。また、レーザ光としてアイセーフレーザ（例えば波長１．４８μｍ）を用いることにより、波長が長いので高データレート・高感度・低コストな長尺ＰＤ、ＴＩＡ（Ｔｒａｎｓ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を使用できる。また、歩行者に対しても問題がない。データレートを２５６ｋＨｚ以上（余裕を見て５００ｋＨｚ以上）とすれば、８０ｋｍ／ｈで車両が走行するときに、５０ｃｍ以下の車両分離性能を得ることができる。
【０１４６】
以上説明したレーザ車両検知装置によれば、踏み板センサなどを用いることなく、車両の軸数を検出することができる。また、車両検出センサの機器構成が簡素であり、小型化でき、道路への敷設工事の手間を少なくでき、コストを抑えることができる。また、二輪車の並走を検出することができる。
【０１４７】
以上説明したレーザ車両検知装置は、例えばＥＴＣシステムの車種判別装置に接続して使用する。
ＥＴＣシステムは、レーザ車両検知装置（以下、単に「車両検知装置」と呼ぶ。）と、アンテナ（通信アンテナ８１０）と、路側無線装置（車線サーバ）と、料金収受装置（料金所サーバ）とを備える。また、自動車や二輪車などの車両は、車載器を搭載している。
車両検知装置は、料金所ゲートを通過する道路（通行路８０１）の周辺に設けられる。アンテナは道路の上方に設けられ、路面に通信領域を形成し、通信領域に送信電波を送るとともに、車載器からの通信情報を受信する。
路側無線装置は、アンテナとの間で通信信号を送受信し、車載器との通信制御を行う。また、車両検知装置から送信される車両検出データに基いて、車種を判別する車種判別装置として機能する。
料金収受装置は、路側無線装置を介して車載器から送られる車載器情報に基いて、通行料金の課金処理を行う。
【０１４８】
車両検知装置は、一対の側方レーザセンサ（センサ装置１１０ａ，１１０ｂ）と、上方レーザセンサ（センサ装置１１０ｃ）と、情報処理器（検出装置１５０）から構成される。一方の側方レーザセンサと上方レーザセンサは、路肩に立設された柱８０３ａに設置される。もう一方の側方レーザセンサは、路肩に立設された柱８０３ｂに設置される。
側方レーザセンサの設置高さ（側部センサ高さ５１５）は、例えば１ｍである。上方レーザセンサの設置高さ（上部センサ高さ５１６）は、例えば４．７〜５ｍである。側方レーザセンサの間の距離は、車両進行方向に例えば１５〜２５ｃｍ、通行路横断方向に例えば４〜６ｍである。
レーザセンサは、例えば発振器（変調信号生成回路１１１）、分配器、ＣＷ光源１１２、制御器（走査信号生成回路１１３）、ＭＥＭＳスキャナ１２１、ミラー（凸面鏡１３１）、長尺ＰＤ１１５、ＴＩＡ１１６、位相検波器（位相検波回路１１７）を有する。
なお、上方レーザセンサは、ＣＷ方式ではなく、パルス送信により送受信時間を計測するパルスレーザを用いてもよい。
【０１４９】
また、車両検知装置は、ＥＴＣシステムではなく、道路情報を提供するインフラシステムなど他のシステムに利用してもよい。
また、各レーザセンサや情報処理器の間の通信は、有線接続であってもよいし、無線ＬＡＮなどの通信装置を設け、両者の間で無線でデータの授受をしてもよい。また、情報処理器を側方レーザセンサのなかに設けてもよい。あるいは、情報処理器を路側無線装置のなかに設けてもよい。
【０１５０】
情報処理器（車両判定部１５２）は、２つの側方レーザセンサのいずれかの強度情報に基づいて、車両の発現を検知し、車両の進入または退出を検知する。
情報処理器（形状検出部１５１）は、２つの側方レーザセンサのいずれかの位相および走査情報から距離画像（断面形状）を得る。情報処理器（車軸検出部１６１）は、距離画像の路面からの高さから連続して所定以上の長さを有した点群に基づいてタイヤを検出し、車軸を検知する。
情報処理器（車速算出部１５９）は、２つの側方レーザセンサのいずれかの強度情報または位相および走査情報から距離画像を得て、一対の側方レーザセンサの検出時間差から車両の速度を求める。情報処理器（通過時間算出部１５５）は、車両を検知している間のサンプルデータ数およびサンプルレート（データレート）から、車両の連続検出時間（通過時間）を得る。情報処理器（車長算出部１６０）は、連続検出時間と車両の速度から、車長を求める。
情報処理器（車幅算出部１６３）は、一対の側方レーザセンサからの情報に基づいて、両センサの距離差（横断方向位置差分５１４）から車幅を検知する。これにより、車両が路肩に寄っても車幅を検出できる。
情報処理器（車高算出部１６４）は、上方レーザセンサからの距離画像情報（断面形状）に基づいて、車高を検知する。
車種判別装置（路側無線装置）は、これらの検知データから車種を判別する。
【０１５１】
以上説明した車両検知装置によれば、ＥＴＣ車線に多数設置されている車両検知器の構成を軽減でき、小型化できるので、装置、設置費用、保守費用が低コストになる。また、島８０２上に設置すべき設備が少なくて済むので、車両の運転手から見た場合の視認性が高くなり、安全性が向上する。更に、料金所の係員や設備の保守要員が島８０２上に設置された設備につまづくなどの事故が減り、安全性が向上する。
また、車軸センサに利用される踏み板センサが不要となる。また、二輪車の並走検知が可能となる。また、車両形状プロファイルを三次元計測できるので、車種判定が容易になる。
【０１５２】
以上説明した車両検知装置は、ＣＷ方式で反射物体の形状を検出する。ＣＷ方式は、パルス方式と比較して、放射光の連続時間が長く、高い繰り返し頻度で放射・受光するので、出力が小さくても、高い信号雑音比を得ることができる。また、受光装置として、長尺ＰＤのように応答周波数が低いものを利用できるので、製造コストを抑えることができる。
また、走査面５０３内に人が立ち入り、放射光を見る可能性があるので、網膜障害などの危害の発生を防ぐため、レーザ光の出力は、厳しく制限される。以上説明した車両検知装置は、放射光として、目に対して安全な１４００ナノメートル以上の波長を有するレーザ光を使用するので、出力を大きくすることができる。これにより、高い信号雑音比を得ることができる。
【符号の説明】
【０１５３】
１００  車両検出装置、１１０  センサ装置、１１１  変調信号生成回路、１１２  ＣＷ光源、１１３  走査信号生成回路、１１４  方向算出回路、１１５  長尺ＰＤ、１１６  ＴＩＡ、１１７  位相検波回路、１１８  距離算出回路、１２０  放射光学系、１２１  ＭＥＭＳスキャナ、１３０  受光光学系、１３１  凸面鏡、１４０  ケース、１４１，１４２  窓、１５０  検出装置、１５１  形状検出部、１５２  車両判定部、１５３  開始検出部、１５４  終了検出部、１５５  通過時間算出部、１５６  通過時間推定部、１５７  時間差算出部、１５８  時間差推定部、１５９  車速算出部、１６０  車長算出部、１６１  車軸検出部、１６２  車軸計数部、１６３  車幅算出部、１６４  車高算出部、１６５  並走判定部、５０１  通行路走査範囲、５０２  放射基点、５０３  走査面、５１１  通行路幅、５１３  進行方向位置差分、５１４  横断方向位置差分、５１５  側部センサ高さ、５１６  上部センサ高さ、５１７  左側距離、５１８  右側距離、５１９  斜走角、５２１  二次元断面形状、８００  料金所システム、８０１  通行路、８０２  島、８０３  柱、８１０  通信アンテナ、８２０  路側無線装置、８３０  料金収受装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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