(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面または車両に対して光束を道路横断方向に沿って走査する投光手段と、
走査された光束の反射光束を受光する受光手段と、
前記路面または前記車両によって反射された反射点に応じた位置を演算してＸＹ座標に座標変換する座標変換手段と、
前記座標変換した位置データに基づいて車軸を検出する車軸検出手段と、
前記各手段を制御するとともに、外部装置に車軸検出結果を通信するための通信制御を行う制御手段と、から構成されている車軸検出装置であって、
前記車軸検出手段は、
車両が存在しないときのＸＹ座標のパターンと、
車両のタイヤが存在するときのＸＹ座標のパターンと、
車両のボディが存在するときのＸＹ座標のパターンと、
を利用して、車両のタイヤが存在することを検出し、この検出結果を前記車軸検出結果とすることを特徴とする車軸検出装置。
【請求項２】
受光面が互いに異なった方向を向いた複数の前記受光手段を備え、前記複数の受光手段には、当該検出装置の近傍を向いた受光手段と遠方を向いた受光手段とが含まれる請求項１記載の車軸検出装置。
【請求項３】
少なくとも前記投光手段および前記受光手段が収納されるケースを備え、該ケースは、内方に窪んだ窪み部を有し、前記投光手段および前記受光手段は、前記窪み部に設置された光学窓を介してそれぞれ投光および受光する請求項１または２記載の車軸検出装置。
【請求項４】
前記投光手段による投光方向を、前記対象物の移動方向に対して直交しないように該移動方向に対して傾けて設置した請求項１ないし３のいずれかに記載の車軸検出装置。
【請求項５】
対象物が検出されている期間を計測する検出期間計測手段と、対象物の速度を検出する速度検出手段と、検出された対象物の速度と計測された検出期間とから対象物の大きさを算出する大きさ算出手段とを備える請求項１ないし４のいずれかに記載の車軸検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の車軸検出装置と、この車軸検出装置によって検出される対象物としての車軸の検出間隔を計測する検出間隔計測手段と、車速を検出する車速検出手段と、検出された車速と計測された車軸の検出間隔とから軸距離を算出する軸距離算出手段とを備えることを特徴とする車軸検出装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載の車軸検出装置と、この車軸検出装置からの車両および車軸の検出出力に基づいて軸数を計測する軸数計測手段とを備えることを特徴とする車軸検出装置。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれかに記載の車軸検出装置と、この車軸検出装置によって検出した車軸データに基づいて車両の通過料金を算出する料金算出手段とを備えることを特徴とする通過料金算出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両のタイヤ（車軸）などの対象物を検出するのに好適な検出装置、それを用いた車両計測装置および車軸検出装置並びに通過料金算出装置に関し、さらに詳しくは、有料道路や有料駐車場などにおいて、車両の車軸を検出し、それに基づいて車種を判別して料金を収受する料金収受システムなどに好適な検出装置、車両計測装置、車軸検出装置および通過料金算出装置に関する
【０００２】
。
【従来の技術】
有料道路、有料駐車場等の料金収受システムにおいては、通過車両の車種判別を行い、車種の応じて料金を徴収する。自動的に車種を判別する方法としては、車両の軸数（走行方向のタイヤの数）を検出して、その軸数より判別する方法がある。
【０００３】
この種の従来の車軸検出装置としては、道路に踏み板を埋設し、踏み板スイッチのオン／オフで車軸を検出するもの、通過車両のタイヤ付近をカメラで撮像し、タイヤの輪郭を画像認識処理で検出するもの（特開平３−２６０８９７号）などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の車軸検出装置のうち、踏み板スイッチを使用するものは、踏み板を道路に埋設しなければならないため、機器据え付け時には、長時間の車両通行止めを行わなければならない、高架橋に料金所を設置した高速道路での使用は困難である。また、踏み板での計測は、タイヤが踏圧することにより行われる接触方式のため、耐用期間が著しく短く、運用期間中で定期的に踏み板の交換が必要になるという問題があった。
【０００５】
また、車両の画像をカメラで読み取り、タイヤの輪郭を画像処理により認識する方法は、タイヤとその他の車体部分、路面との境界認識が困難であり、画像処理に非常に高精度が要求されるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、設置、メンテナンスが容易で、精度高く、タイヤなどの対象物を検出できる検出装置、それを用いた車両計測装置、車軸検出装置および通過料金算出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【０００８】
すなわち、請求項１の本発明の車軸検出装置は、路面または車両に対して光束を道路横断方向に沿って走査する投光手段と、走査された光束の反射光束を受光する受光手段と、前記路面または前記車両によって反射された反射点に応じた位置を演算してＸＹ座標に座標変換する座標変換手段と、前記座標変換した位置データに基づいて車軸を検出する車軸検出手段と、前記各手段を制御するとともに、外部装置に車軸検出結果を通信するための通信制御を行う制御手段と、から構成されている車軸検出装置であって、前記車軸検出手段は、車両が存在しないときのＸＹ座標のパターンと、車両のタイヤが存在するときのＸＹ座標のパターンと、車両のボディが存在するときのＸＹ座標のパターンと、を利用して、車両のタイヤが存在することを検出し、この検出結果を前記車軸検出結果とするものである。
【０００９】
請求項２の本発明の車軸検出装置は、請求項１の構成において、受光面が互いに異なった方向を向いた複数の前記受光手段を備え、前記複数の受光手段には、当該検出装置の近傍を向いた受光手段と遠方を向いた受光手段とが含まれるものである。
【００１０】
請求項３の本発明の車軸検出装置は、請求項１または２の構成において、少なくとも前記投光手段および前記受光手段が収納されるケースを備え、該ケースは、内方に窪んだ窪み部を有し、前記投光手段および前記受光手段は、前記窪み部に設置された光学窓を介してそれぞれ投光および受光するものである。
【００１１】
請求項４の本発明の車軸検出装置は、請求項１ないし３のいずれかの構成において、前記投光手段による投光方向を、前記対象物の移動方向に対して直交しないように該移動方向に対して傾けて設置したものである。
【００１２】
請求項５の本発明の車軸検出装置は、請求項１ないし４のいずれかの構成において、対象物が検出されている期間を計測する検出期間計測手段と、対象物の速度を検出する速度検出手段と、検出された対象物の速度と計測された検出期間とから対象物の大きさを算出する大きさ算出手段とを備えている。
【００１４】
請求項６の本発明の車軸検出装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の車軸検出装置と、この車軸検出装置によって検出される対象物としての車軸の検出間隔を計測する検出間隔計測手段と、車速を検出する車速検出手段と、検出された車速と計測された車軸の検出間隔とから軸距離を算出する軸距離算出手段とを備えている。
【００１５】
請求項７の本発明の車軸検出装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の車軸検出装置と、この車軸検出装置からの車両および車軸の検出出力に基づいて軸数を計測する軸数計測手段とを備えている。
【００１６】
請求項８の本発明の通過料金算出装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の車軸検出装置と、この車軸検出装置によって検出した車軸データに基づいて車両の通過料金を算出する料金算出手段とを備えている。
【００１７】
請求項１の本発明によれば、予めタイヤなどの検出すべき対象物に対応する基準位置データを記憶しておき、受光した反射光の受光位置から算出される位置データと、前記基準位置データとを比較することにより、対象物を検出するので、設置やメンテナンスが容易で、しかも、精度高く対象物を検出できる。
【００１８】
請求項２の本発明によれば、少なくとも近傍位置と遠方位置とに対応した複数の受光手段を備えているので、広い検出範囲で対象物を確実に検出することができる。
【００１９】
請求項３の本発明によれば、ケースの窪み部に光学窓を設置しているので、光学窓に雨や泥なとが付着しにくくなるとともに、周囲光が入射しにくくなり、高精度で検出できる。
【００２０】
請求項４の本発明によれば、投光手段による投光方向を、対象物の移動方向に対して直交しないように該移動方向に対して傾けて設置したので、対象物以外で反射した迷光の影響を低減できることになる。
【００２１】
請求項５の本発明によれば、対象物が検出されている検出期間と、対象物の速度とから対象物の大きさを検出することができる。
【００２３】
請求項６の本発明によれば、本発明の検出装置によって検出される車軸の検出間隔と車速とによって軸距離を検出できることになる。
【００２４】
請求項７の本発明によれば、本発明の車軸検出装置によって検出される車両および車軸に基づいて車両の軸数を検出できることになる。
【００２５】
請求項８の本発明によれば、本発明の車軸検出装置によって検出された車軸データに基づいて車種を判別して車両の通過料金を算出できることになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一つの実施の形態に係る車軸検出装置１を料金所に設置した状態を示す概略図である。
【００２８】
この実施の形態の車軸検出装置１は、料金所のブース２が設置されているアイランド３上の進入口寄りに設けられており、通過する車両４の車種判別のために、車両４の車軸（タイヤ数）を後述のようにして検出するものである。
【００２９】
図２は、この車軸検出装置１の概略断面図であり、図３は、その内部構成を示すブロック図である。
【００３０】
この実施の形態の車軸検出装置１は、路面１２または車両４に対して光束を道路横断方向に沿って、すなわち、車両４の進行方向に対して垂直に走査する投光モジュール５と、走査された光束の反射光束を受光して光量重心を算出する受光モジュール６と、光量重心から三角測量により、路面または車両に照射された光束のスポットから受光光学系までの距離と方向、すなわち、路面または車両によって反射された反射点に応じた位置を演算してＸＹ座標に座標変換し、座標変換した位置データと予め記憶されている車軸（タイヤ）に対応した基準位置データであるモデルデータとに基づいて、車軸を検出する車軸検出モジュール７と、各部を制御するとともに、外部装置に車軸検出結果を通信するための通信制御を行う制御モジュール８と、各部に電源を供給する電源９，１０と、それらを収納する筺体（ケース）とから構成されている。
【００３１】
ここで、この実施の形態の車軸検出の基本的な考え方について、説明する。
【００３２】
図４は、光束を、路面１２または車両（タイヤ、ボディ）４に対して走査した場合の一走査分の光束の軌跡を模式的に示した図であり、走査領域に車両４が存在しないときには、光束のスポット光点１４は、全て路面１２上に照射されることになり、走査領域に車両４のタイヤ１５が存在するときには、光束のスポット光点１６は、路面１２上に照射され、その途中から連続的にタイヤ１５の上方に向かって照射されることになり、走査領域に車両４のボディ１７が存在するときには、光束のスポット光点１８は、路面１２上に照射されるとともに、一部が路面１２から離れた位置あるボディ１７に照射されることになる。
【００３３】
図５は、これらスポット光点の位置データ、すなわち、反射点の位置データをＸＹ座標で表現した図であり、車両４が存在しないときには、光束のスポット光点１４は、全て路面上に照射されるので、同図（Ａ）に示されるようにＹ軸方向の座標は、すべて０となって高さ成分がなく、Ｘ軸方向に沿って変化することになり、車両４のタイヤ１５が存在するときには、光束のスポット光点１６は、路面１２上に照射されてその途中から連続的にタイヤ１５の上方に向かって照射されるので、同図（Ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向に沿って変化した後、途中からＹ軸方向に沿って変化することになり、車両４のボディ１７が存在するときには、光束のスポット光点１８は、路面１２上に照射されるとともに、一部が路面１２から離れた位置ある上方のボディ１７に照射されるので、Ｘ軸方向に沿って変化するとともに、途中から間隔をあけてＹ軸方向にも変化することになる。
【００３４】
このように、光束を、路面１２、車両４のタイヤ１５あるいは車両４のボディ１７に対してそれぞれ走査した場合に得られる反射点に対応する位置データのパターンは、明確に相違するものであり、そこで、この実施の形態では、車両のタイヤが存在する状態で、光束を走査したときに得れる図５（Ｂ）に示されるような反射点の位置データを基準となるモデルデータとして予め記憶しておき、光束のスポット光点の位置データを計測し、計測した位置データのパターンと、予め記憶したタイヤが存在するときのモデルデータのパターンとを比較して類似しているときに、車両のタイヤであると判定する、すなわち、車軸を検出するものである。
【００３５】
再び図３を参照して、投光モジュール５は、レーザダイオード（ＬＤ）１９と、レーザダイオード１９をパルス変調駆動するＬＤ駆動回路２０と、レーザダイオード１９から出射された光を平行光へと変換する投光レンズ（コリメータ）２１と、投光レンズ２１により変換された平行光を道路横断方向に沿って走査するポリゴンミラー２２と、ポリゴンミラー２２を回転させるポリゴンモータ駆動回路２３と、一走査毎のタイミングを発生する走査タイミング回路２４とを備えている。
【００３６】
なお、スポット光を走査する手段としては、平面ミラーをガルバノモータによって往復回転させてもよい。
【００３７】
走査タイミング回路２４は、図６に示すようなセンサ部２５とタイミング発生部２６とからなり、センサ部２５は、ポリゴンミラー２２に向けて光を投光する投光回路２７、投光素子２８および投光レンズ２９からなる投光部を備えるとともに、ポリゴンミラー２２からの反射光を受ける受光レンズ３０、受光素子３１および受光回路３２からなる受光部を備えている。ポリゴンミラー２２は、矢符Ａで示されるように回転しているので、反射光は、同図（Ｂ）に示されるように、ある決まった角度にポリゴンミラー２２が位置したときだけ受光部に入射される。したがって、受光部は、一走査に一回、反射光が入射したときに信号を出力する。なお、走査タイミング回路は、エンコーダを用いて一走査毎にタイミング信号を生成するようにしてもよい。
【００３８】
受光モジュール６は、この実施の形態では、図２に示されるように、近傍と遠方とに対応して２つの受光手段３３，３４を備えており、各受光手段３３，３４は、図３に示されるように光学フィルタ３５，３６と、走査された光束の反射光束を受光する受光素子としてＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ）３７，３８と、反射光束を前記ＰＳＤ３７，３８上に集光する光学レンズ３９，４０と、反射光束の光量重心を演算する重心演算回路４１，４２とをそれぞれ備えている。なお、図２に示される遠方の検出領域Ｓ２に対応する受光手段３４のレンズ径は、近傍の検出領域Ｓ１に対応する受光手段３３のレンズ径よりも大きくなっている。また、この実施の形態では、上方から投光し、下方の受光手段３３，３４で受光するようにしており、これによって、受光手段の受光量を多くとって検出精度を高めるようにしている。
【００３９】
各重心演算回路４１，４２は、ＰＳＤ３７，３８からの２つの出力ｖ１，ｖ２をそれぞれ電流電圧変換後増幅し、（ｖ１−ｖ２）／（ｖ１＋ｖ２）の演算をそれぞれ行って演算結果であるＰＳＤに集光する光量重心を算出する。
【００４０】
なお、受光素子として、ＣＣＤあるいはＰＤアレイを用いた場合は、重心演算回路において、素子上の受光量の分布を用いることにより光量重心を演算する。
【００４１】
この実施の形態では、図７に示されるように、各モジュールを収納する筺体１１は、路面に望む側の面の一部が内方に窪んだ窪み部１１ａ，１１ｂを上下に有しており、上方の窪み部１１ａには、投光モジュール５のポリゴンミラー２２に望む光学窓４３が斜めに設置される一方、下方の窪み部１１ｂには、２つの受光手段３３，３４に望む光学窓４４が斜めに設置されている。
【００４２】
このように、筺体１１の窪み部１１ａ，１１ｂに設置された光学窓４３，４４を介して投光あるいは受光するので、雨や泥などが付着しにくいとともに、周囲光が入射しにくく、精度の高い検出が行える。また、光学窓４３，４４に、光触媒効果を有するコーティングを行うことにより、排気ガスや雨あかなどによる汚れを容易に落とせるようにしてもよい。
【００４３】
再び、図３を参照して、車軸検出モジュール７は、重心データ格納部４５，４６と、基礎データ記憶部４７と、車軸検出演算部４８との３つのブロックとを備えている。
【００４４】
重心データ格納部４５，４６は、受光モジュール６から出力される光量重心データを走査タイミング回路２４からの情報を用いて一走査毎に格納する。重心データ格納部４５，４６は、デュアルポートメモリによって実現可能である。
【００４５】
基礎データ記憶部４７は、距離演算・車軸判定に用いるためのパラメータ値と上述のタイヤのモデルデータとを記憶しており、必要時に車軸検出演算部４８に記憶内容を受け渡す。基礎データ記憶部４７としては、例えばＲＡＭやＲＯＭを用いる。ＥＥＰＲＯＭを用いれば、車軸検出装置をフィールドに設置後も容易に保持データを変更できるので、メンテナンスなどが容易となる。
【００４６】
ＤＳＰあるいはＭＰＵなどで構成される車軸検出演算部４８は、重心データ格納部４５，４６に格納されている１走査毎の光量重心データと走査タイミング回路２４の信号と基礎データ記憶部４７に記憶しているパラメータ値とを用いて車軸を検出する演算を行い、制御モジュール８に検出結果を出力する。車軸を検出する演算は、位置データとタイヤのモデルデータとのユークリッド距離の二乗の総和を相関値として用い、この値がスレッシュレベルよりも小さくなるほど類似した場合に、タイヤ、すなわち、車軸と検出するものである。
【００４７】
この車軸検出演算部４８の動作をさらに詳細に説明すると、先ず、光量重心データと演算のためのパラメータ値とによって、路面あるいは車両に結ばれる光束のスポット光点の座標、すなわち、反射点の位置をＸＹ座標に変換した位置データを演算する。
【００４８】
このＸ，Ｙ座標変換式の導出について説明する。
【００４９】
図８に示されるように、ＰＳＤ受光面の中心をＱ（ｘＱ，ｙＱ）、レーザスポット光のＰＳＤ受光面上の結像点をＰｏ（ｘＰｏ，ｙＰｏ）、物体面上のレーザスポット光点、すなわち、反射点をＰ（ｘＰ，ｙＰ）、受光レンズ（光学レンズ）の中心をＳ（０，ｈ１）、ポリゴンミラー面上のレーザスポット光点をＯ（ｘＯ，ｈ２）、受光レンズの中心とＰＳＤの中心との間の距離をｆ、水平成分から測定された受光レンズの傾きをβｏ、ＰＳＤ受光面の長さをｌ、水平成分から測定されたＰＳＤ受光面の傾きをηＯとすると、
点Ｑの座標は、Ｑ（ｘＱ，ｙＱ）＝（−ｆｃｏｓβｏ，ｈ１＋ｆｓｉｎβｏ）
ＰＳＤの出力をｖ１，ｖ２とすると、Δｌは、ＰＳＤの特性より、
Δｌ＝（ｌ／２）・｛（ｖ１−ｖ２）／（ｖ１＋ｖ２）｝
Ｐｏの座標は、Ｐｏ（ｘＰｏ，ｙＰｏ）＝（ｘＱ＋ΔｌｃｏｓηＯ，ｙＱ＋ΔｌｓｉｎηＯ）＝（−ｆｃｏｓβｏ＋ΔｌｃｏｓηＯ，ｈ１＋ｆｓｉｎβｏ＋ΔｌｓｉｎηＯ）
直線ＰＯＳは、
ｙ−ｈ１＝｛（ｙＰｏ−ｈ１）／ｘＰｏ｝ｘ
よって、ｙ＝｛（ｙＰｏ−ｈ１）／ｘＰｏ｝ｘ＋ｈ１            ……（１）
直線ＯＰは、
ｙ−ｈ２＝ｔａｎ（−α）（ｘ−ｘＯ）
Ｐの座標は、（ｘＰ，ｔａｎ（−α）（ｘＰ−ｘＯ）＋ｈ２）
点Ｐは、直線ＰＯＳ上の点でもあるので、上記（１）式に代入して、
ｔａｎ（−α）（ｘＰ−ｘＯ）＋ｈ２＝｛（ｙＰｏ−ｈ１）／ｘＰｏ｝ｘＰ＋ｈ１
ここで、（ｙＰｏ−ｈ１）／ｘＰｏ＝ＫＳと置いて整理すると、
｛ｔａｎ（−α）−ＫＳ｝ｘＰ＝ｔａｎ（−α）ｘＯ＋（ｈ１−ｈ２）
したがって、ｘＰ＝｛ｔａｎ（−α）ｘＯ＋（ｈ１−ｈ２）｝／｛ｔａｎ（−α）−ＫＳ｝
よって、ｙＰ＝ｔａｎ（−α）（ｘＰ−ｘＯ）＋ｈ２＝｛ｔａｎ（−α）ｈ１＋ｘＯＫＳｔａｎ（−α）−ＫＳｈ２｝／（ｔａｎ（−α）−ＫＳ）
となる。
【００５０】
但し、ＫＳ＝（ｙＰｏ−ｈ１）／ｘＰｏ＝（ｆｓｉｎβｏ＋ΔｌｓｉｎηＯ）／（−ｆｃｏｓβｏ＋ΔｌｃｏｓηＯ）
以上のようにして算出される路面あるいは車両に結ばれる光束のスポット光点のＸＹ座標についての一走査分の位置データと、予め記憶されているタイヤのモデルデータとのユークリッド距離の二乗の総和を下記式で算出し、この算出値がスレッシュレベルよりも小さくなるほど類似した場合に、タイヤ、すなわち、車軸と検出するものである。
【００５１】
【数１】
0003606032.tif 000002
【００５２】
ここで、（ｘｉ，ｙｉ）は、算出されたスポット光の座標、（ｘｉＭｏｄｅｌ，ｙｉＭｏｄｅｌ）は、予め記憶されたタイヤの座標である。
【００５３】
このように道路を横切るように光束を走査し、その反射光を受光して反射点に応じた位置のデータを算出し、この算出された位置データと、予め記憶されている車軸の基準位置データとを比較して車軸を検出するので、一走査毎の位置データによって車軸を検出できることになり、高速処理が可能となる。
【００５４】
しかも、路面に埋設する必要がなく、通行止めをすることなく設置が可能で、メンテナンスが容易である。また、道路の片側のみに設置すればよく、省スペース化を図ることができる。
【００５５】
上述の実施の形態では、予め記憶された車両のタイヤが存在するときの基準位置データであるモデルデータと、算出された位置データとを比較して車軸を検出したけれども、本発明の他の実施の形態として、図５（Ａ）に示されるような車両が存在しない路面に光束を走査した場合の路面の位置データを予め記憶しておき、この路面の位置データと車軸検出演算部４８で演算された位置データとの差分、すなわち、高さ情報を算出し、この高さ情報のみをモデルデータと比較して車軸を検出するようにしてもよく、この場合には、高さ情報のみの処理となるので処理すべきデータ数が削減されて一層高速な処理が可能となる。
【００５６】
また、車軸検出装置１を設置したときに、路面の位置データを基礎データ記憶部４７に記憶させるための初期設定用のスイッチを、基礎データ記憶部４７が実装されている回路に取り付け、車軸検出装置１の設置時には、路面を数回走査し、そのときの位置データの平均値を路面の基準となる位置データとして記憶しておくようにしてもよい。これによって、設置場所に即した路面の位置データを記憶できるとともに、数走査分の平均値を用いることによって、バラツキの影響が少なく、精度の高い車軸検出が可能となる。
【００５７】
さらに、本発明の他の実施の形態として、設置時に、予め路面の位置データを記憶しておき、車軸検出演算部４８で路面と判定されたときには、得られた路面の位置データと予め記憶されている路面の位置データとの平均を算出してそれを新たな位置データとして更新記憶するようにして、例えば、轍などの路面の変化に対応できるようにしてもよい。あるいは、設置時に予め記憶した路面の位置データと計測された路面の位置データとを比較することにより、路面形状の経時変化が測定できることになり、轍などを検出して路面の修復を適切なタイミングで行えるようにしてもよい。
【００５８】
また、本発明の他の実施の形態として、基礎データ記憶部４７に、路面の位置データに加えて、路面の受光量を予め記憶させ、この受光量データを用いて投光パワーを調節してもよい。すなわち、検出した受光量と記憶している受光量とを比較し、受光量が、天候や光学窓の汚れなどのために減少したときは、投光パワーを増加させ、例えば記憶している受光量と等しくなるように制御するのである。これによって、常に安定した受光量を得ることができるので、環境に左右されない安定した検出が可能となる。
【００５９】
また、本発明の他の実施の形態として、例えば、雨天時などの車の泥跳ねや水しぶきにより光学窓が汚れ、あるいは、経時的に光学窓に汚れが付着して受光量があるレベル以下となる状態が数走査以上連続的に続いたときには、異常信号を出力するように構成してメンテナンスのタイミングを知らせ、これによって誤動作を未然に防止できるようにしてもよい。
【００６０】
本発明の他の実施の形態として、図９に示されるように、車軸検出装置１１の前面部に光学窓４３，４４を有する開閉扉４９を設けた構成とし、都市部の高速道路の高欄などに埋め込み設置した後のメンテナンスを容易に行えるようにしてもよい。
【００６１】
本発明の他の実施の形態として、車軸検出装置１が縁石上に設置されるような場合には、図１０に示されるように、縁石５０に切り込み５１を形成して受光視野を広げるのが好ましい。
【００６２】
上述の実施の形態では、車軸検出装置１を、車両の進行方向に垂直に設置したけれども、本発明の他の実施の形態として、車軸検出装置１２を、車両５２の進行方向に垂直ではなく、図１１および図１２に示されるように、進行方向に対して傾きをもって設置し、ボディに映り込む迷光の影響を低減するようにしてもよい。
【００６３】
本発明の他の実施の形態として、タイヤが検出されている期間と車速とによってタイヤサイズを検出できるように構成してもよい。車軸検出モジュール７でタイヤを検出している期間Ｔ１、すなわち、タイヤであると判定された走査が連続している期間は、図１３に示されるように、車軸検出信号が出力されており、この期間は、車軸検出装置１の前を通過するタイヤ５３の通過時間に相当するので、車両４の車速を用いて、（タイヤの検出期間）×（車速）の演算を行うことにより、タイヤ５３の大きさ、すなわち、タイヤサイズを検出できることになり、大型車や小型車の車種判別に用いることができる。
【００６４】
なお、車速の検出は、例えば、図１４に示されるように、本車軸検出装置１を、もう一台車両の進行方向に一定距離離れた地点に設置し、各装置１，１の車軸検出のタイミングの時間差を測定し、この時間差と装置１，１間の距離とから車速を演算するようにしてもよいし、別に車速センサを設けてもよい。また、図１４のように、車軸検出装置を２台設置することにより、前後進の判別も行える。なお、道路を挟んで両サイドに車軸検出装置１，１を設置してもよい。
【００６５】
本発明のさらに他の実施の形態として、図１５に示されるように、車軸検出の時間間隔Ｔを計測し、（車軸検出の時間間隔）×（車速）の演算を行うことにより、車両４の車軸と車軸との間の距離、すなわち、軸距を検出できるように構成してもよい。図１５の時間間隔は、１軸目の車軸（タイヤ）５４の検出期間の１／２と、２軸目の車軸（タイヤ）５５の検出期間の１／２と、１軸目の車軸５４が検出されなくなってから２軸目の車軸５５の検出が開始されるまでの期間の和として算出でき、あるいは、車軸検出信号の立ち上がりから立ち上がりまでの期間あるいは立ち下がりから立ち下がりまでの期間として算出してもよい。
【００６６】
また、本発明の他の実施の形態として、予め記憶している路面の位置データと、算出された位置データとの差分をとって高さ情報が得られるか否かを判定することにより、車両の有無を検出してもよい。すなわち、高さ情報があるときには、車両有りと判定し、高さ情報がないときには、車両無しと判定するものである。さらに、車両有りと判定されている期間において、車軸を検出する回数を計数することにより、車両の軸数を検出するようにしてもよい。
【００６７】
さらに、車軸検出装置１を、自動料金収受システムに適用してもよい。
【００６８】
自動料金収受システムにおいては、料金収受処理を行う車載機を搭載した車両が、道路料金所ブースを通過すると、車載機と路側システムとの間で交信して料金の決済を行うのであるが、交信の際の車両情報が、車軸検出装置によって検出された軸数と異なるときには、車種が一致しないとして料金収受処理を行わないようにして不正防止を図るようにしてもよい。
【００６９】
また、車軸検出装置で検出された軸数、軸距およびタイヤサイズ等の車軸データに基づいて、車種を判別し、車種に応じた通行料金を算出するようにしてもよい。
【００７０】
本発明の他の実施の形態として、路面の位置データと車両のボディの位置データとに基づいて、路面からボディまでの高さを計測し、この高さが法定の高さに違反しているときには、それを報知するようにしてもよい。
【００７１】
また、本発明の検出装置と、例えば、透過型の光電センサを鉛直方向に並設した車両検出センサ（車両分離センサ）とを組み合わせて、車両検出センサで車両が検出されていないにも拘わらず、本発明の検出装置で高さ情報が得られた時、すなわち、何らかの物体が検出された時には、路上に車両以外の落下物などが存在していると判定して報知するようにしてもよい。
【００７２】
上述の実施の形態では、車軸の検出に適用して説明したけれども、本発明は、車軸に限るものではなく、種々の対象物を検出できるものである。
【００７３】
上述の実施の形態では、位置データとして、ＸＹ座標の値を用いたけれども、本発明の他の実施の形態として、受光手段から反射点までの距離データまたは受光手段から見た反射点の方向を示す方向データを位置データとして用いてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、予めタイヤなどの検出すべき対象物に対応する基準位置データを記憶しておき、受光した反射光の受光位置から算出される位置データと、前記基準位置データとを比較することにより、対象物を検出するので、設置やメンテナンスが容易で、しかも、精度高く対象物を検出できる。
【００７５】
また、少なくとも近傍と遠方とに対応した複数の受光手段を備えているので、広い検出範囲で対象物を確実に検出することができる。
【００７６】
さらに、ケースの窪み部に光学窓を設置しているので、光学窓が雨や泥なとが付着しにくくなるとともに、周囲光が入射しにくくなり、高精度で検出できる。
【００７７】
また、投光手段による投光方向を、対象物の移動方向に対して直交しないように前記移動方向に対して傾けて設置したので、対象物以外で反射した迷光の影響を低減できることになる。
【００７８】
また、対象物が検出されている検出期間と、対象物の速度とから対象物の大きさを検出することができ、例えば、タイヤサイズを検出することができる。
【００８０】
また、本発明の検出装置によって検出される車軸の検出間隔と車速とによって軸距離を検出できることになる。
【００８１】
また、本発明の検出装置によって検出される車両および車軸に基づいて車両の軸数を検出できることになる。
【００８２】
さらに、本発明の検出装置によって検出された車軸データに基づいて車種を判別して車両の通過料金を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車軸検出装置が設置された料金所の概略図である。
【図２】図１の車軸検出装置の概略断面図である。
【図３】図１の車軸検出装置のブロック図である。
【図４】本発明を説明するための光束の軌跡を模式的に示した図である。
【図５】図４の光束の軌跡の位置をＸＹ座標で示した図である。
【図６】図３の走査タイミング回路を示す図である。
【図７】光学窓の設置状態を示す概略断面図である。
【図８】ＸＹ座標への座標変換を説明するための図である。
【図９】本発明の他の実施の形態の斜視図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態の斜視図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態の斜視図である。
【図１２】図１１の実施の形態の設置状態を示す図である。
【図１３】タイヤサイズの検出を説明するための図である。
【図１４】車速の検出のための設置状態を示す図である。
【図１５】軸距の検出を説明するための図である。
【符号の説明】
１，１１，１２                車軸検出装置
４，５２                    車両
５                          投光モジュール
６                          受光モジュール
７                          車軸検出モジュール
１１                        筺体
１２                        路面
１５，５３，５４，５５      タイヤ
１７                        ボディ
４３，４４                  光学窓
【図１】
0003606032.tif 000003
【図２】
0003606032.tif 000004
【図３】
0003606032.tif 000005
【図４】
0003606032.tif 000006
【図５】
0003606032.tif 000007
【図６】
0003606032.tif 000008
【図７】
0003606032.tif 000009
【図８】
0003606032.tif 000010
【図９】
0003606032.tif 000011
【図１０】
0003606032.tif 000012
【図１１】
0003606032.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
0003606032.tif 000015
【図１４】
0003606032.tif 000016
【図１５】
0003606032.tif 000017