(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の通過経路の片側に設置され、通過経路の反対側に向けて、パルス発光によるビーム光を高さ方向に所定の広がりをもって走査するビーム光走査手段と、
前記走査領域内を通過したビーム光を受光する受光手段と、
前記受光手段によるビーム光の受光状態に基づき、走査領域内の車両の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に応じてビーム光の走査間隔を設定する走査間隔制御手段とを具備し、
前記走査間隔制御手段は、前記判定手段により車両ありと判定されている間は、車両なしと判定されているときよりも細かい走査間隔を設定して成る車両検知装置。
【請求項２】
車両の通過経路の片側に設置され、通過経路の反対側に向けて、パルス発光によるビーム光を、高さ方向に所定の広がりをもって走査するビーム光走査手段と、
前記走査領域内を通過したビーム光を受光する受光手段と、
前記受光手段のビーム光の受光状態に基づき、走査領域内の車両の有無を判定する判定手段とを具備し、
前記判定手段は、各ビーム光の受光状態をビーム光の走査順に所定の数ずつ観測して車両の有無を判定するとともに、車両ありと判定している間は、車両なしと判定しているときよりも少数のビーム光に対する受光状態を用いた判定処理を実施して成る車両検知装置。
【請求項３】
車両の通過経路の片側に設置され、通過経路の反対側に向けて、パルス発光によるビーム光を高さ方向に所定の広がりをもって走査するビーム光走査手段と、
前記走査領域内を通過したビーム光を受光する受光手段と、
前記受光手段のビーム光の受光状態に基づき、走査領域内の車両の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に応じて、ビーム光のパワー値を制御する投光パワー制御手段とを具備し、
前記投光パワー制御手段は、前記判定手段により車両ありと判定されている間は、車両なしと判定されているときよりも低い投光パワー値を設定して成る車両検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、乗用車，トラックなど、所定の経路を通過する車両を１台ずつ検知する車両検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信により料金の精算を行うようにするノンストップ型の料金所が提案されるのに伴い、料金所に接近した車両を１台ずつ検知するための車両検知装置の開発が進められている。従来、この種の車両検知装置として、投受光部を有するセンサ部と回帰反射板とを対向配備させた構成のものが存在する。
【０００３】
図１８は、上記車両検知装置の設置例であって、センサ部１と回帰反射板２とが、道路ＲＤを隔てて対向配備されている。
前記センサ部１は、投受光用の窓（図示せず）を具備するハウジング１´内に、投光部，この投光部により生成された光をビーム光として走査するためのビーム光走査部，ビーム光に対する反射光を受光するための受光部，車両検知用の制御回路などを収容して構成される。
【０００４】
前記回帰反射板２は、プリズムのような反射性光学素子を板面の長さ方向に沿って縦列配置することにより、前記板面を反射面として機能させたもので、この反射面がセンサ部１に対向し、かつ板の長さ方向を垂直方向に沿わせた状態で配備される。
【０００５】
上記構成の車両検知装置において、投光部は、所定の時間間隔毎に駆動パルスを与えられて発光動作し、このパルス発光によるビーム光ＢＭが順次走査されて回帰反射板２に照射される。この走査は、前記回帰反射板２の長さ方向に向けて扇状に広がるように行われるもので、回帰反射板２に照射された各光は反射面上で正反射し、センサ部１の受光部へと入射する。
【０００６】
図１８の例は、車両４０がビーム光ＢＭの走査領域に到達していない状態を示すもので、この場合、受光部には回帰反射板２に照射された各光に対する反射光が入射するから、制御回路からは「車両なし」を示す検知信号が出力される。この後、車両４０が前進してビーム光ＢＭの走査領域に到達すると、車体によりビーム光ＢＭが遮光されるため、受光部に入射する反射光の光量が激減する。この結果、制御回路は前記ビーム光ＢＭの走査領域に車両４０が存在することを判定し、「車両あり」を示す検知信号を出力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の車両検知装置を高速道路の料金所などに導入する場合、牽引棒により連結された２台以上の車両は、「１台」の車両として検知されなければならない。したがって牽引棒の部分を挟んで各車両に一連に「車両あり」の検知信号が出力されるように、ビーム光の走査間隔を密にする必要がある。さらに、ごみや埃などのノイズによる誤検知を除去するために、ビーム光が複数回連続して遮光された状態をもって、「車両あり」の検知を行うようにすると、上記の牽引棒にも複数パルス分のビーム光が確実に照射されるように設定する必要がある。
【０００８】
図１９は、直径５０mm程度の牽引棒４１に４パルス分のビーム光ＢＭを当てる例を示すもので、ビーム光ＢＭの厚みを３０mmに設定して、このビームの照射位置を５mmずつずらすように設定されている。このようにビーム光の走査間隔を密にすることにより、前方の牽引駆動車から後方の牽引車までに対し、「車両あり」の検知信号が連続的に出力されるようになり、連結車両は一台の車両として認識されることになる。
【０００９】
しかしながらこのように車両検知の分解能を上げると、積み荷などが車両本体より突出した車両に対し、車両本体と突出部分とが別個の車両として誤検知されるという問題が発生する。
【００１０】
図２０は、上記の誤検知の一例であって、検知対象となる車両４０Ｃの側面形状と、各部位毎に得られる車両あり、なしの判定信号とを、対応づけて示している。なお、判定信号はオン状態で「車両あり」を、オフ状態で「車両なし」を示す。また図中のｒＡは、前記したビーム光の走査領域中、積み荷の突出部分に４個のビーム光を照射可能な領域を示す。
【００１１】
図示例の場合、車体本体が検査領域Ｒを通過した時点で、後方の積み荷４２に４個のビーム光が当たらなくなり、車両検知状態が解除され、検知信号はオンからオフへと転換する。ところがこの後に、前記領域ｒＡ内に積み荷４２の先端部分が入ってくるため、再びビーム光は遮光状態となり、検知信号がオンに復帰してしまう。よってこの場合は、２台の車両が通過したものと誤検知されることになる。
この発明は、車両検知時には牽引棒のような小さな物体まで精度良く認識する一方、車両が検知されていないときには車両本体以外の小さな物体を検知しないようにして、高精度の車両検知を実現することを技術課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明では、車両の通過経路の片側から反対側に向けて、高さ方向に所定の広がりを有する検知領域を設定し、この検知領域に対し、高さ方向に沿ってビーム光を走査しつつビーム光の遮光状態を観測して、車両の有無を判定する場合に、車両ありと判定されたときは、車両なしと判定されている間よりも、前記ビーム光の遮光状態を細かい精度で観測するようにしている。
【００１３】
請求項１にかかる車両検知装置は、車両の通過経路の片側に設置され、通過経路の反対側に向けて、パルス発光によるビーム光を高さ方向に所定の広がりをもって走査するビーム光走査手段と、前記走査領域内を通過したビーム光を受光する受光手段と、前記受光手段によるビーム光の受光状態に基づき、走査領域内の車両の有無を判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果に応じてビーム光の走査間隔を設定する走査間隔制御手段とを具備する。さらに前記走査間隔制御手段は、前記判定手段により車両ありと判定されている間は、車両なしと判定されているときよりも、広い走査間隔を設定するように、構成される。
【００１４】
請求項２の発明にかかる車両検知装置は、上記と同様のビーム光走査手段、受光手段、および判定手段を具備している。そしてこの場合の判定手段は、各ビーム光の受光状態をビーム光の走査順に所定の数ずつ観測して車両の有無を判定するとともに、車両ありと判定している間は、車両なしと判定しているときよりも少数のビーム光に対する受光状態を用いた判定処理を実施するように、構成される。
【００１５】
請求項３の発明にかかる車両検知装置は、請求項２の発明と同様のビーム光走査手段、受光手段、判定手段を具備するほか、判定手段による判定結果に応じて、ビーム光のパワー値を制御する投光パワー制御手段を具備する。さらにこの投光パワー制御手段は、前記判定手段により車両ありと判定されている間は、車両なしと判定しているときよりも低い投光パワー値を設定するように、構成される。
【００１７】
【作用】
請求項１の発明によれば、車両が検知されている間は、牽引棒のような小さな物体にもビーム光を確実に当たるように、ビーム光の走査間隔が密に設定されて、車両ありの判定がなされるようになる。これに対し、車両が検知されていない間は、前記のような小さな物体にはビーム光が当たらないように、ビーム光の走査間隔を粗く設定して、誤検知を防止することができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、車両が検知されている間は、牽引棒のような小さな物体に対応する数のビーム光毎に受光状態をチェックすることにより、小さな物体も車両の一部として精度良く検知される。これに対し、車両が検知されていない間は、車両検知時よりも多数のビーム光毎に受光状態がチェックされるので、前記のような小さな物体は、検知対象からはずれるようになる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、車両が検知されているときは、車両が検知されていないときよりもビーム光のパワー値を低く設定するので、ビーム光が同様の条件で遮光されたとしても、受光手段に入射する光の量は、車両検知時には少なく、車両が検知されていないときは大きくなることになる。よって、車両検知時には車両として検知される物体であっても、車両が検知されていないときには、検知対象からはずれるようになる。
【００２０】
【実施例】
図１は、この発明にかかる車両検知装置を、料金所のゲート（図示せず）の手前位置に設置した例を示す。
図中５０Ａ，５０Ｂは、ゲート手前位置に形成されたコンクリートアイランドであって、一方のアイランド５０Ａにはセンサ部１が埋設される。
【００２１】
前記アイランド５０Ａの内側面には、センサ部１の埋設位置に対応させて窓部（図示せず）が開設され、この窓部よりセンサ部１からのビーム光ＢＭが出射される。 他方のアイランド５０Ｂには、前記センサ部１に対向する位置が垂直方向に切り欠かれて溝部５１が形成され、この溝部５１内に、回帰反射板２が反射面をセンサ部１側に向けて立設される。
【００２２】
図２は、上記センサ部１の光学系の構成を示す。図中、３は、回帰反射板２へのビーム光を生成するための投光部であって、ＬＥＤなどの発光素子６，コリメートレンズ７，偏光フィルタ８により構成される。４は、前記投光部により生成されたビーム光を走査するためのビーム光走査部であって、ガルバノミラー９と、このガルバノミラー９の傾き角度を順次変えるためのパルスモータ１０などにより構成される。さらに５は、ビーム光の回帰反射板２からの反射光を受光するための受光部であって、フォトダイオードのような受光素子１１の前方に集光用のコンデンサレンズ１２と偏光フィルタ１３とを配備して構成される。
【００２３】
前記投光部３の発光素子６は、後記する変調回路からの駆動パルスを受けて所定の時間間隔毎に光を照射する。この光は、コリメートレンズ７を介して平行化された後、偏光フィルタ８により所定の波長に偏光されて、ガルバノミラー９へと導かれる。ガルバノミラー９は、パルスモータ１０の回転によって、上下方向の傾きを逐次変位させる。これにより前記投光部３からの毎時の光は、ビーム光ＢＭとして、前記回帰反射板２の長さ方向に対し、それぞれ異なる角度をもって照射される。
【００２４】
各走査方向において、回帰反射板２の反射面にビーム光ＢＭが照射されると、この光は、回帰反射板２の特性により、偏光面が９０度回転された状態で正反射する。この反射光は、図示しない投受光窓よりセンサ部１内に入射し、前記ガルバノミラー９により投光路と平行する方向へと導かれる。
【００２５】
前記受光部５は、この反射光の経路上において前記投光部３に隣接する位置に配備される。この受光部５側の偏光フィルタ１３は、前記投光部３側の偏光フィルタ８と同様の構成のものを、偏光フィルタ８に対し方位を直交させて配備したもので、この偏光フィルタ１３により、前記回帰反射板２からのビーム光ＢＭの反射光のみが受光素子１１に入射し、受光素子１１よりその入射光量に応じた電圧信号が出力される。
【００２６】
なおビーム光ＢＭが車両などにあたって正反射した場合、この正反射光も受光部５へと導かれることになる。しかしながら車体のような金属部分に当たった光は、偏光面の角度を保持したまま反射するので、前記偏光フィルタ１３によりこの反射光の受光素子１１への入射が遮られ、誤検知を防止することができる。
【００２７】
上記構成の光学系によれば、投光部３および受光部５がガルバノミラー９の下方位置に隣接して配備されるから、光学系をコンパクトにまとめることができ、センサ部１を小型化することができる。したがってセンサ部１を、前記コンクリートアイランド５０Ａに埋設して目立たなくすることが可能となり、実用的な車両検知装置を提供することができる。
【００２８】
図３は、上記車両検知装置の設置状態と車両の検知エリアとの関係を示す。
前記センサ部１では、投光部３から出射された光がガルバノミラー９の変位により上下方向へと順次振られるようになるので、回帰反射板２との間に扇状の走査領域Ｒが設定される。したがって道路上におけるビーム光の振れ幅が車両を検知するのに十分な大きさになるように、ビーム光の振れの上限、下限間の角度θを設定することにより、走査領域Ｒは車両の検知エリアとして機能することになる。
なお図中ｒは、牽引車両接続用の牽引棒の通過領域に相当する。
【００２９】
図４は、上記車両検知装置の電気構成を示す。
前記センサ部１には、図２に示した光学系のほか、投光部３への駆動パルスを生成するための変調回路１９，前記ビーム光走査部４を駆動するための走査駆動部１４，正弦波発生回路１５，コンパレータ１６，および車両の検知処理を実施するための制御回路１７などが組み込まれている。なお図中１ａは、前記した投受光窓を示す。
【００３０】
前記走査駆動部１４は、前記ビーム光走査部４のパルスモータ１０に駆動パルスを与えて、ガルバノミラー９を所定角度分変位させる。正弦波発生回路１５からは、ガルバノミラー９の１往復動作、言い換えればビーム光ＢＭの１走査期間に該当する周期を有する正弦波形信号が出力されており、前記走査駆動部１４は、ガルバノミラー９の毎時の角速度が正弦波形信号のレベルに応じて変動するように、前記駆動パルスのパルス間隔を逐次変動させる。この場合、ガルバノミラー９は、中央位置で最も速く、上下方向への振れ角度が大きくなるほど遅くなるように制御される。
【００３１】
前記投光部３の発光素子６には、変調回路１９より一定の時間間隔をもって駆動パルスが与えられ、これにより生成された光が、レンズ７，偏光フィルタ８を介してガルバノミラー９に照射される。この投光動作および前記したガルバノミラー９の変位動作の制御により、ビーム光ＢＭは、後記する図８，１１に示すように、中央部から上下方向にいくほど密な間隔をもって走査される。
【００３２】
受光部５は、この出射光に対する回帰反射板２からの反射光を受け取って、その受光量に応じた電位の信号を出力する。この出力信号は、アンプ１８により増幅された後、コンパレータ１６に入力され、所定のしきい値と比較される。
【００３３】
前記コンパレータ１６の入力経路または出力経路には、図示しない反転回路がおかれ、制御回路１７には、受光量の電位レベルがしきい値を上回るときにＬレベルの信号が、受光量の電位レベルがしきい値以下のときにＨレベルの信号が、それぞれ入力される。
【００３４】
制御回路１７は、検出出力安定化回路２０，オフディレイタイマ２１，走査周期測定回路２２などにより構成される。検出出力安定化回路２０は、コンパレータ１６からの比較信号を、所定回数パルス分（例えば４パルス分）保持するためのレジスタを具備し、この保持された４個の信号のレベルに応じて、ＨまたはＬレベルの信号を出力する。
【００３５】
図５は、前記コンパレータ１６からの比較信号と検出出力安定化回路２０からの出力信号との関係を示す。
検出出力安定化回路２０は、コンパレータ１６から比較信号が入力される毎に、その信号を含む過去４個の比較信号をチェックし、これらがすべてＨレベルとなったとき（図中ｔ１の時点）で、信号レベルをＨレベルに立ち上げる。
【００３６】
すなわちこのＨレベルの信号は、４個分のビーム光ＢＭを遮光する大きさの物体を認識するための検知信号として機能するもので、そのＨレベル状態は、つぎの比較信号の入力時まで維持される。したがって４パルス以上続いてＨレベルの比較信号が入力された場合は、検出出力安定化回路２０からは、持続的にＨレベルの検知信号が出力される。この検知信号は、コンパレータ１６からの比較信号がＬレベルに立ち下がった時点（図中ｔ２の時点）で立ち下がることになる。
【００３７】
走査周期測定回路２２は、前記正弦波発生回路１５からの正弦波形信号を入力して、ビーム光ＢＭの１走査期間Ｔを計測する。オフディレイタイマ２１は、検出出力安定化回路２０からの検知信号の立上りをトリガとして、所定期間Ｈレベルとなる信号を出力するもので、このＨレベルの期間として、ここでは前記走査期間の計測値Ｔを所定時間αだけ越える期間（Ｔ＋α）が設定される。
このオフディレイタイマ２１からの信号が、最終的な車両有無の判定信号となるもので、Ｈレベルの信号により「車両あり」の判定結果が、Ｌレベルの信号により「車両なし」の判定結果が、それぞれ表される。
【００３８】
図６は、前記検知信号と判定信号との関係を示す。
オフディレイタイマ２１の働きにより、検出出力安定化回路２０からの検知信号が１走査期間Ｔ内に立ち下がることがあっても、最初の信号の立上がり時より（Ｔ＋α）の期間、Ｈレベルの出力信号が維持される。さらに図示例のように、この（Ｔ＋α）の期間を経過した時点で再び検知信号が出力されていれば、オフディレイタイマ２１からの出力信号はさらにＨレベルに維持されるので、複数の走査期間にわたりＨレベルの出力信号を維持することが可能となる。
【００３９】
したがって、前記検出出力安定化回路２０により、連続する４個のビーム光ＢＭに対する受光量レベルがしきい値以下となったとき、すなわちこれら４個のビーム光ＢＭが何らかの物体に投射されてセンサ部１内に回帰しなかったとき、「車両あり」の判定がなされることになり、ゴミなどのノイズによる誤検知を防止できる。さらに検出出力安定化回路２０の車両検知出力が断続的になった場合も、オフディレイタイマ２１により「車両あり」の判定結果が（Ｔ＋α）の期間持続される。
【００４０】
通常、車両が検査領域Ｒ内を通過する際には、１走査期間Ｔ内に４個以上のビーム光ＢＭが遮光される状態が複数の走査期間にわたって続くことになる。したがって上記のオフディレイタイマ２１の働きにより、１台の車両に対し、「車両あり」の判定信号を連続的に出力できるようになり、安定した検知動作を実現できる。
【００４１】
さらにこの実施例では、前記図２０に示したような問題を解決するために、前記オフディレイタイマ２１からの判定信号のレベルに応じて、ビーム光ＢＭの走査間隔を変動するようにしている。なおここでいう走査間隔とは、１本１本のビーム光間の間隔であって、ここでは変調回路１９を用いて投光部３への駆動パルスのパルス間隔を変動させることにより、走査間隔を変動させるようにしている。
【００４２】
図７（１）は、前記変調回路１９の具体的な構成を、図７（２）はその動作を、それぞれ示す。
この変調回路１９は、２個のコンパレータ２３Ａ，２３Ｂ，トランジスタ２４Ａ，２４Ｂ，コンデンサＣ，分圧用の抵抗体Ｒ１〜Ｒ６，フォトカプラ２５などにより構成される。
【００４３】
コンデンサＣは電源Ｖｃｃに接続されており、その接続ラインからの分圧電位Ｖａが、各コンパレータ２３Ａ，２３Ｂの−端子側に入力される。また各コンパレータ２３Ａ，２３Ｂの＋端子側には、それぞれ基準電位ＶＲＥＦからの分圧電位Ｖｂ，Ｖｃが入力される。コンデンサＣが充電されていない状態下では、その接続ラインの電位ＶｄはＶＣＣとなるので、Ｖａ＞Ｖｂ＞Ｖｃの関係が成立し、各コンパレータ２３Ａ，２３Ｂの出力は、いずれもＬレベルの状態にある。
【００４４】
前記分圧電位Ｖａは、コンデンサＣが充電されるにつれて下がってゆき、まずＶｂまで下がった時点で、第１のコンパレータ２３Ａがオン動作し、各トランジスタ２４Ａ，２４Ｂを導通させる。
さらにトランジスタ２４Ａの導通によりＶｂ，Ｖｃの電位が上がってＶｃ＞Ｖａとなり、第２のコンパレータ２３Ｂがオン動作する。また第２のトランジスタ２４Ｂの導通により、コンデンサＣが放電に入り、これを受けてＶａがしだいに上がって、各コンパレータ２３Ｂ，２３Ａの出力が順次立ち下がる。
【００４５】
よって図７（２）に示すように、コンデンサＣの充電、放電に基づく電位Ｖａの変化により、所定の時間間隔毎に、第２のコンパレータ２３Ｂより投光部３に対し、駆動パルスが出力されることになる。
【００４６】
一方、フォトカプラ２５は、前記オフディレイタイマ２１からのＨレベルの判定信号を受けることにより導通する。この導通によりコンデンサＣにかかる抵抗が小さくなるため、コンデンサＣの充電電圧が大きくなり、前記分圧電位Ｖａの変化の傾きが急峻になる。この変化にともない、コンパレータ２３Ｂからの駆動パルスの立上り、立下りの時間間隔は、フォトカプラ２５の非導通時よりも小さくなることになる。
【００４７】
したがって「車両あり」の判定時には、フォトカプラ２５の導通により、変調回路１９からの駆動パルスの出力間隔は短くなる。この短い周期での駆動パルスを投光部３に与えることにより、ビーム光ＢＭの走査間隔を「車両なし」の判定時より密に設定することが可能となる。
なおこのように発光素子６の駆動間隔を制御することにより、発光素子６に流れる平均電流は、常時細かい間隔で駆動する場合よりもはるかに少なくなり、発光素子の寿命を長くすることができる。
【００４８】
図８は、上記回路構成により実現するビーム光ＢＭの走査間隔の切換え例を示すもので、図８（１）は、「車両あり」の判定信号が出力されている時点でのビーム光ＢＭの走査状態を、図８（２）は、「車両なし」の判定信号が出力されている時点でのビーム光ＢＭの走査状態を、それぞれ示す。
【００４９】
図８（１）の例では、駆動パルスのパルス間隔を細かくとることにより、精度の高い検出処理を実施するようにしたもので、この場合のビーム光ＢＭの走査間隔は、前記図１９に示したのと同様の条件、すなわち前記牽引棒の通過領域ｒを４個のビーム光ＢＭが確実に通過するような条件に設定される。したがって検知エリアＲ内を牽引棒により連結された車両が通過する場合、牽引棒に対しても「車両あり」の判定信号が持続的に出力するようになる。
【００５０】
反対に図８（２）の例では、ビーム光ＢＭの走査間隔が粗くなるように、前記駆動パルス間隔を広く設定しており、４個分のビーム光ＢＭによる走査範囲ｒ′は、牽引棒の通過領域ｒをはるかに上回る大きさとなる。
なおこの場合のビーム光ＢＭの走査間隔は、一般的な乗用車の車体に４個のビーム光ＢＭが確実に投射できる大きさであって、車体のとり得る最小の大きさより小さな物体は、検知されないように設定するのが望ましい。
【００５１】
上記のような構成によれば、牽引棒４１により連結された２台の車両が検知対象となる場合、図９（１）に示すように、前方の牽引駆動車４０Ａが検知エリアＲに入った時点で「車両あり」の判定信号が出力され、これにともない、ビーム光ＢＭの走査間隔は、粗い間隔から細かい間隔へと切り換えられる。よって、中間の牽引棒４１の部分でも４個以上のビーム光ＢＭが確実に当たるようになり、後続の牽引車両４０Ｂが通過し終わるまで、判定信号は「車両あり」のＨレベル状態に保たれることになる。
【００５２】
図９（２）は、車体本体より後方に、積み荷４２を突出させた車両４０Ｃが検知対象となる場合の各信号を示す。この場合も上記と同様に、車体本体が検知エリアＲに入った時点で「車両あり」の判定信号が出力され、ビーム光ＢＭの走査間隔が、「車両あり」判定時の細かい間隔に切り換えられる。以後、車体本体に対し、「車両あり」のＨレベルの判定信号が連続的に出力されるが、車体本体が検知エリアＲを出た時点で、積み荷４２の突出部分に４個以上のビーム光ＢＭが当たらない状態が生じ、判定信号は「車両なし」のＬレベルへと反転する。これを受けて、ビーム光ＢＭの走査間隔も細かい間隔から粗い間隔へと切り換えられるので、従来「車両あり」と判定されていた積み荷の先端部分に対しても、判定信号は「車両なし」のＬレベル状態のまま維持されるようになる。
【００５３】
なお上記実施例では発光間隔を制御してビーム光ＢＭの走査間隔を変動させているが、これに限らず、ガルバノミラー９の変位速度の制御により、ビーム光の走査間隔を変動させるようにしてもよい。
また１台の車両を複数台の車両として誤検知するのを防止するための方法は、上記のビーム光の走査間隔を制御する方法に限定されるものではなく、例えば、「車両あり」の判定基準となるビーム光の遮光状態のチェック回数を変動させる方法や、ビーム光が遮光状態にあると判定する上でのしきい値を変動させる方法も採用できる。以下、これらの方法が導入された車両検知装置について、その構成および動作を、順を追って説明する。
【００５４】
図１０は、前記センサ部１を、車両あり、なしの判定信号に応じて、その時点での車両検知の基準となるビーム光ＢＭの遮光数を変動させるようにした例を示す。
この実施例のセンサ部１の制御回路１７には、第１の実施例と同様の構成のほか、オンディレイタイマ２６，および２個のスイッチ部２７，２８が設けられ、検出出力安定化回路２０とオフディレイタイマ２１とを直接つなぐ直通経路３０Ａ、両者間にオンディレイタイマ２６を介在させた第２の経路３０Ｂの２個の信号経路が形成される。
【００５５】
なお光学系およびビーム光操作部４の駆動系にかかる構成は、前記した第１の実施例と同様であり、ここでは詳細な説明を省略する。また図中の発振回路２９は、前記第１の実施例の変調回路１９とは異なり、固定された時間間隔で駆動パルスを出力するように構成されており、ここでの駆動パルス間隔は、前記第１の実施例の「車両あり」判定時と同様の細かい時間間隔に設定される。
【００５６】
前記各スイッチ部２７，２８は、オフディレイタイマ２１からの判定信号を受けて動作するもので、「車両あり」のＨレベルの判定信号が出力されているときは、ともに直通経路３０Ａ側に接続される。これにより検出出力安定化回路２０からの検知信号、すなわち４個以上のビーム光ＢＭが連続的に遮光された状態を「車両あり」とする検知信号が、そのまま維持される。
【００５７】
一方、前記判定信号が「車両なし」のＬレベル状態にあるときは、各スイッチ部２７，２８は第２の経路３０Ｂ側へと接続される。オンディレイタイマ２６は、検出出力安定化回路２０からの検知信号に対し、その立上がりのタイミングを所定期間遅延させるという特性により、前記検知信号を、遅延時間分だけ遅れさせ、かつ遅延時間分だけ縮めて出力する。
【００５８】
例えば発光パルス６個分に相当する遅延時間が設定されている場合、検知信号は、Ｈレベルの状態が１０パルス分以上連続した場合にＨレベルとして有効化され、Ｈレベルが１０パルス以下の検知信号は無効とされる。
【００５９】
図１１は、前記図９（２）に示した車両４０Ｃが検知エリアＲを通過する場合の、制御回路１７における各部のタイミングを示す。なお図中、スイッチ部２７，２８の接続状態は、各スイッチ部２７，２８が第１の直通経路３０Ａに接続されているときを「オフ」と示し、第２の経路側３０Ｂに接続されているときを「オン」と示す。
【００６０】
「車両なし」の判定時に、各スイッチ部２７，２８は第２の直通経路３０Ｂ側へと接続され、オンディレイタイマ２６が有効に機能する。検出出力安定化回路２０は、前記第１の実施例と同様、制御回路１７にＨレベルの信号が４パルス以上連続的に入力されたことを受けて検知信号を出力する（図中Ｔ１の時点）。
【００６１】
この検知信号の立ち上がりを受けてオンディレイタイマ２６が作動し、発光パルス６個分の期間ＴDLが経過するまで計時する。そしてこの期間ＴDLが経過した時点Ｔ２で前記検知信号がなおＨレベルである場合は、その時点で検知信号を有効化してＨレベルの信号を立ち上げる。
【００６２】
オフディレイタイマ２１は、この有効化された検知信号を前記と同様に処理して「車両あり」の判定信号を出力する。これにより各スイッチ部２７，２８は直通経路３０Ａ側へと切り換えられ、オフディレイタイマ２１には、検出出力安定化回路２０からの検知信号が直に入力されるようになる。
【００６３】
以後、４個以上のビーム光ＢＭが連続的に遮光された状態をもって「車両あり」の判定がなされるが、車両本体が通過し終わって検知信号がオフに立ち下がり（図中Ｔ３の時点）、そのままオフディレイタイマ２１の前記設定時間（Ｔ＋α）が経過すると、判定信号は「車両なし」のＬレベルへと反転する。これを受けて各スイッチ部は第２の経路３０Ｂ側へと切り替わり、再びオンディレイタイマ２６が有効に機能するようになる。
【００６４】
つぎに車体本体から突出した積み荷４２の部分に４個分のビーム光ＢＭが当たるなどして、再び検知信号が立ち上がると（時刻Ｔ４の時点）、前記と同様にオンディレイタイマ２６が作動し、前記遅延時間ＴＤＬが経過するまで検知信号が保留される。このとき図示例のように、遅延時間ＴＤＬが経過した時点（図中Ｔ５の時点）で検知信号が既に立ち下がっていると、検知信号は無効化され、オフディレイタイマ２１からの判定信号は、「車両なし」を示すＬレベル状態のまま維持される。
【００６５】
図１２（１）（２）は、「車両あり」判定時、「車両なし」判定時のそれぞれについて検知処理の精度を比較して示す。なお図中、ｒ１，ｒ２は、前記検知信号に基づき、車両の有無を判定するために必要な数分のビーム光ＢＭが含まれる領域を示す。
【００６６】
「車両あり」の判定がなされている場合には、検知信号をそのまま通過させるので、図１２（１）に示すように、４個のビーム光ＢＭ毎に車両の有無がチェックされることになり、牽引棒のような小さな物体に対しても、「車両あり」の判定信号を持続して出力することができる。他方、「車両なし」と判定されている場合に、前記遅延時間ＴＤＬとして発光パルス６個分の時間が設定されていると、検知信号を立ち上げる条件となるビーム光ＢＭの連続遮光回数が４回から１０回に引き上げされるので、図１２（２）に示すように、１０個のビーム光毎に車両の有無がチェックされることになる。したがって牽引棒や積み荷の突出部分のような小さな物体は、検知対象からはずれることになる。
【００６７】
図１３は、第３の実施例にかかるセンサ部１の構成を示す。
この実施例は、車両検知の手段となるビーム光の反射光量が「車両あり」判定時と「車両なし」判定時とで変動するようにしたもので、前記投光部３と駆動用の発振回路２９との間に投光用電流制御回路３１が配備される。なお制御回路，光学系，ビーム光操作部４の駆動系は、いずれも第１の実施例と同様の構成をとる。
【００６８】
図１４は、前記投光用電流回路３１の具体的な構成を示す。
図中、ＬＥＤよりなる発光素子６には、アノード側に駆動用のトランジスタ３３が接続され、カソード側に、スイッチ部３２を介して、２個の抵抗Ｒ１，Ｒ２のいずれかが接続される。前記スイッチ部３２は、オフディレイタイマ２１からの判定信号のレベルに応じて切り換えられるもので、「車両なし」の判定時には抵抗Ｒ１側へ、「車両あり」の判定時には抵抗Ｒ２側へ、それぞれ接続される。
なお第２の抵抗Ｒ２には第１の抵抗Ｒ１よりも大きな抵抗値を有するものが用いられる。
【００６９】
発振回路２９からの駆動パルスを受けてトランジスタ３３が導通すると、発光素子６は、コンデンサ３４の充電電圧により発光するが、このときの発光素子６にＲ１，Ｒ２いずれの抵抗が接続されているかにより、発光パワーが変化する。すなわち「車両なし」判定時に発光素子６が抵抗値の小さい第１の抵抗Ｒ１に接続されていると、抵抗Ｒ２に接続されているときよりも大きな電流が流れ、パワーの大きなビーム光を照射することができる。
【００７０】
図１５は、何らかの物体の存在によりビーム光ＢＭの一部が遮光された状態を示す。
いま「車両あり」、「車両なし」の各判定時とも、この図示例のような状態でビーム光ＢＭの一部が遮光されたものとすると、いずれの場合も、センサ部１には、その時点でのビーム光ＢＭの照射量に対し、同じ割合の反射光が回帰するようになる。しかしながら強いビーム光が照射された「車両なし」判定時の方が、弱いビーム光が照射された「車両あり」判定時よりも、反射光のパワー値は大きくなる。
【００７１】
図１６は、１回のビーム光ＢＭに対する反射光が受光部５に入射した場合の受光素子１１からの出力波形を示す。なお図中のＴＨは、コンパレータ１６にセットされたしきい値である。
【００７２】
「車両あり」の判定時には、本来のビーム光のパワーが弱いため、受光部５に回帰した反射光のレベルは、わずかな遮光によってもしきい値ＴＨを下回るようになる。したがってこの場合は、コンパレータ１６からは、「車両あり」を示すＨレベルの比較信号が出力されるようになる。
【００７３】
これに対し「車両なし」の判定時には、同じ割合でビーム光が遮光されているにもかかわらず、本体のビーム光のレベルが強いので、受光素子１１には、なおしきい値ＴＨを上回るレベルの反射光が入射する。したがってこの場合はコンパレータ１６からの比較出力はＬレベルとなり、判定信号は、「車両なし」のまま持続されることになる。
なお「車両なし」判定時には、図１７に示すように、ビーム光が完全に遮光されたときのみ、受光量のパワー値がしきい値を下回るような投光レベルを設定するのが望ましい。
【００７４】
よって牽引棒のような最小の検知対象に対するビーム光ＢＭの遮光状態をサンプリングして、各判定時の反射光レベルに顕著な差が生じるように、各判定時のビーム光の照射レベルを設定すれば、その検知対象に対する検知信号のレベルを、各判定時毎に変動させることが可能となり、各判定時の検知対象の大きさは、異なるものとなる。
【００７５】
なおこの実施例では、判定信号のレベルに応じて投光部３の発光パワーを制御するようにしているが、これに代えて、コンパレータ１６に各判定時毎の２種類のしきい値を設定し、判定信号のレベルに応じて比較対象のしきい値を切り換えるようにしてもよい。
【００７６】
このように「車両あり」判定時には詳細な検知処理を行うことにより牽引棒のような小さな物体も検知可能とする一方、「車両なし」判定時には、検知精度を粗くして、車両本体よりも小さな物体を検知対象からはずすようにすれば、連結棒により２台の車両が連結している場合にも、荷物などが車体後方に突出している場合にも、ともに車両台数を正確にカウントすることができ、実用性のある車両検知装置を提供することができる。
【００７７】
なお上記した各実施例は、単独で実施できるのみならず、各構成を組み合わせて実施することも可能である。またいずれの実施例も、車両検知用の制御回路１７をハードウエアにより構成しているが、この回路と同様の動作を、マイクロコンピュータにより実現することも可能である。
【００７８】
さらに上記各実施例は、道路上の車両を検知するための装置であるが、これに限らず、列車などの車両に対しても、同様の構成を適用することができる。
【００７９】
【発明の効果】
この発明は、上記したように、車両の通過経路の片側から反対側に向けて、高さ方向に沿ってビーム光を走査し、各ビーム光の遮光状態を観測して車両の有無を判定する際に、車両ありと判定されている間は、車両なしと判定されているときよりも、ビーム光の遮光状態を細かい精度で観測するようにしたので、車両検知時には牽引棒のような小さな物体まで精度良く認識する一方、車両が検知されていないときには車体本体以外の小さな物体は検知しないようになり、１台１台の車両を、精度良く検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる車両検知装置の設置例を示す斜視図である。
【図２】センサ部の光学系の構成を示す斜視図である。
【図３】車両検知装置の設置状態と検知エリアとの関係を示す正面図である。
【図４】車両検知装置の構成を示すブロック図である。
【図５】反射光の受光レベルに基づく比較信号と検知信号との関係を示すタイミングチャートである。
【図６】検知信号と最終的な判定信号との関係を示すタイミングチャートである。
【図７】変調回路の具体的な構成および動作を示す回路ブロック図、タイミングチャートである。
【図８】ビーム光の走査間隔の変動例を示す説明図である。
【図９】車両の検知動作を示す説明図である。
【図１０】第２実施例にかかる車両検知装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】制御回路における検知動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】車両検知精度の変動例を示す説明図である。
【図１３】第３実施例にかかる車両検知装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】投光用電流制御回路の具体的な構成を示す回路ブロック図である。
【図１５】ビーム光の遮光状態の一例を示す説明図である。
【図１６】ビーム光の反射光を受光した受光素子からの出力信号を示す説明図である。
【図１７】車両なし判定時の判定基準となる遮光状態の一例を示す説明図である。
【図１８】従来の車両検知装置の設置例を示す正面図である。
【図１９】牽引棒に４個のビーム光を照射する具体例を示す説明図である。
【図２０】車両検知に誤動作が生じた例を示す説明図である。
【符号の説明】
ＢＭ  ビーム光
Ｒ    検査領域
１    センサ部
３    投光部
４    ビーム光走査部
５    受光部
１７  制御回路
１９  変調回路
２６  オンディレイタイマ
３１  投光用電流制御回路
【図１】
0003548776.tif 000002
【図２】
0003548776.tif 000003
【図３】
0003548776.tif 000004
【図４】
0003548776.tif 000005
【図５】
0003548776.tif 000006
【図６】
0003548776.tif 000007
【図７】
0003548776.tif 000008
【図８】
0003548776.tif 000009
【図９】
0003548776.tif 000010
【図１０】
0003548776.tif 000011
【図１１】
0003548776.tif 000012
【図１２】
0003548776.tif 000013
【図１３】
0003548776.tif 000014
【図１４】
0003548776.tif 000015
【図１５】
0003548776.tif 000016
【図１６】
0003548776.tif 000017
【図１７】
0003548776.tif 000018
【図１８】
0003548776.tif 000019
【図１９】
0003548776.tif 000020
【図２０】
0003548776.tif 000021