(57)【要約】【課題】送信部から発せられた赤外線について、道路上における光強度の分布が不均一であっても、この送信部との相対位置を精度良く求めることのできる位置検出装置を提供する。【解決手段】位置検出装置は、送信部から発せられる赤外線を受光する受光素子７ａ，７ｂを複数有している。これら受光素子７ａ，７ｂでの赤外線の到達光の光強度が同一である場合に、その到達光の入射角度に応じて検出レベルに差が生じるように、受光素子７ａ，７ｂは設けられている。これら受光素子７ａ，７ｂがそれぞれ赤外線を受光する位置における到達光の光強度の比を求める。受光素子７ａ，７ｂの検出レベルを用いて入射角度を前記光強度の比によって補正して求める。この入射角度、並びに、受光素子及び送信部の高さ情報に基づいて送信部との相対位置を求める。【選択図】      図３
2009121903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路に設けられた光ビーコンの送信部から発せられる赤外線に基づいて、前記送信部との前記道路に沿った方向の相対位置を求める位置検出装置であって、
前記送信部から発せられる前記赤外線を受光する受光素子を複数有し、これら受光素子での前記赤外線の到達光の光強度が同一である場合に、その到達光の入射角度に応じて前記受光素子間で検出レベルに差が生じるように、前記受光素子が設けられている受光部と、
複数の前記受光素子がそれぞれ前記赤外線を受光する位置における前記到達光の光強度の比を求める光強度検出部と、
前記各受光素子の検出レベルを用いて前記入射角度を前記光強度の比によって補正して求めるとともに、この入射角度、並びに、当該受光素子及び前記送信部の高さ情報に基づいて前記送信部との前記相対位置を求める位置検出部と、
を備えたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記光強度検出部が求めた前記光強度の比の値が所定の範囲内である場合にのみ、前記位置検出部は前記相対位置を求める処理を実行する請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記光強度検出部は、前記受光部が前記赤外線を受光している領域において、前記受光素子における光強度の取得を継続する請求項１又は２に記載の位置検出手段。
【請求項４】
前記複数の受光素子は、前記受光部の移動方向に沿って所定ピッチで設けられており、
前記光強度検出部は、複数の前記受光素子の内の一つの受光素子が前記所定ピッチについて移動する前後の位置でそれぞれ受光した光強度によって得られる比を、前記到達光の光強度の比として求める請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記受光部は、一方向に沿って設けられた検出用である前記複数の受光素子の他に、これら検出用の受光素子のそれぞれと前記一方向に直交する方向に隣接して設けられ、前記到達光の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じないように設けられている複数の補正用の受光素子を更に有している請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置検出装置
【請求項６】
前記位置検出部は、前記送信部との相対位置を前記受光部の移動方向について求め、
前記受光部によって、前記道路の移動方向前方の所定位置から前記送信部までの当該道路に沿った移動方向の距離情報を受信し、
この距離情報と、前記位置検出部が求めた前記送信部との前記相対位置とに基づいて前記所定位置までの距離を求める距離算出部をさらに備えている請求項１〜５のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の位置検出装置と、
走行速度を検出する速度検出手段と、
前記位置検出装置が検出した前記所定位置までの距離と前記速度検出手段により検出した走行速度とに基づいて前記所定位置で所定の速度となるように走行速度を制御する走行制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両。
【請求項８】
道路に設けられた光ビーコンの送信部から発せられた赤外線を複数の受光素子が受光することにより、前記送信部との前記道路に沿った方向の相対位置を求める位置検出方法であって、
複数の前記受光素子は、これら受光素子での前記赤外線の到達光の光強度が同一である場合に、その到達光の入射角度に応じて当該受光素子間で検出レベルに差が生じるように設けられており、
前記送信部から発せられた赤外線を、複数の前記受光素子が受光し、
複数の前記受光素子がそれぞれ前記赤外線を受光する位置における前記到達光の光強度の比を求め、
前記各受光素子の検出レベルを用いて前記入射角度を前記光強度の比によって補正して求めるとともに、この入射角度、並びに、当該受光素子及び前記送信部の高さ情報に基づいて、前記送信部との前記相対位置を求めることを特徴とする位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ビーコンの送信部との相対位置を求めることができる位置検出装置、この位置検出装置を備えた車両、及び、前記相対位置を求める位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、道路を走行している車両において現走行位置を求めるために、ＧＰＳを用いたカーナビゲーションシステムが用いられている。しかし、ＧＰＳを用いて行う車両位置検出では、検出誤差が１０ｍ程度生じたり、トンネル内やビル群に囲まれた場所において通信衛星との通信ができなくなると位置検出が行えなくなったりするという問題点がある。
そこで、この発明の発明者は、道路上での自己位置を正確に求めることができる位置検出装置として、特許文献１に記載のものを提案している。
【０００３】
特許文献１に記載の位置検出装置は、道路に設けられた光ビーコンの送信部（ビーコンヘッド）から発せられる赤外線に基づいて、当該送信部との相対位置を求めるものであり、前記赤外線を受光する受光部と、受光した赤外線に基づいて相対位置を求める処理を行なう位置検出部とを備えている。
前記受光部は、前後一対の受光素子を有しており、これら受光素子が赤外線の到達光の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じ得るように設けられている。具体的には、一対の受光素子の間に遮蔽部材が立設されており、車両前方から入射した赤外線は、後部の受光素子に対して遮蔽部材によって遮断される。この遮蔽部材によって、前部の受光素子と後部の受光素子とにおいて、実際に赤外線が受光している部分の面積（実受光面積）を相異させることができ、これにより、一対の受光素子において検出レベルに差が生じる。
【０００４】
そして、前記位置検出部は、各受光素子の検出レベルを用いて前記入射角度を求めることができ、この入射角度、並びに、受光素子及び送信部の高さ情報に基づいて送信部との相対位置を算出することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１２２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、光ビーコンの送信部から発せられる赤外線は、道路上における光強度（到達光量）の分布が不均一となっている場合があることから、前記のとおり一対の受光素子の検出レベルを用いて赤外線の入射角度を求めても、前記不均一に起因する誤差が生じてしまう。このような光強度の分布の不均一は、送信部から発せられる赤外線の指向特性により生じるためであり、特に、送信部の真下及びこの真下に近い領域、並びに、送信部から離れた領域では、光強度がその他の領域に比べて小さいことがある。
【０００７】
したがって、赤外線の到達光の入射角度の算出において誤差が生じていると、その誤差のある入射角度、並びに、受光素子及び送信部の高さ情報に基づいて当該送信部との相対位置を求めても、正確な値が得られないおそれがある。
そこで、この発明は、送信部から発せられた赤外線について、道路上における光強度の分布が不均一であっても、この送信部との相対位置を精度良く求めることのできる位置検出装置、この位置検出装置を備えた車両及び位置検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するためのこの発明の位置検出装置は、道路に設けられた光ビーコンの送信部から発せられる赤外線に基づいて、前記送信部との前記道路に沿った方向の相対位置を求める位置検出装置であって、前記送信部から発せられる前記赤外線を受光する受光素子を複数有し、これら受光素子での前記赤外線の到達光の光強度が同一である場合に、その到達光の入射角度に応じて前記受光素子間で検出レベルに差が生じるように、前記受光素子が設けられている受光部と、複数の前記受光素子がそれぞれ前記赤外線を受光する位置における前記到達光の光強度の比を求める光強度検出部と、前記各受光素子の検出レベルを用いて前記入射角度を前記光強度の比によって補正して求めるとともに、この入射角度、並びに、当該受光素子及び前記送信部の高さ情報に基づいて前記送信部との前記相対位置を求める位置検出部とを備えたものである。
【０００９】
また、この発明の位置検出方法は、道路に設けられた光ビーコンの送信部から発せられた赤外線を複数の受光素子が受光することにより、前記送信部との前記道路に沿った方向の相対位置を求める位置検出方法であって、複数の前記受光素子は、これら受光素子での前記赤外線の到達光の光強度が同一である場合に、その到達光の入射角度に応じて当該受光素子間で検出レベルに差が生じるように設けられており、前記送信部から発せられた赤外線を、複数の前記受光素子が受光し、複数の前記受光素子がそれぞれ前記赤外線を受光する位置における前記到達光の光強度の比を求め、前記各受光素子の検出レベルを用いて前記入射角度を前記光強度の比によって補正して求めるとともに、この入射角度、並びに、当該受光素子及び前記送信部の高さ情報に基づいて、前記送信部との前記相対位置を求める。
【００１０】
このように、複数の受光素子での赤外線の到達光の光強度が同一である場合に、その到達光の入射角度に応じて当該受光素子間で検出レベルに差が生じるように、複数の受光素子が設けられているため、受光素子のそれぞれが赤外線の到達光を受光した際の両受光素子の検出レベルを用いることによって赤外線の入射角度を求めることができる。
しかし、光ビーコンの送信部から発せられる赤外線は、道路上における光強度（到達光量）の分布が不均一となっている場合もあることから、これら受光素子の検出レベルを用いて赤外線の入射角度を求めても、前記不均一に起因する誤差が僅かであるが生じてしまうことがある。
そこで、この発明では、複数の受光素子がそれぞれ赤外線を受光する位置における到達光の光強度の比を求め、この光強度の比によって補正して赤外線の入射角度を求めている。これにより、光強度の分布が不均一であることによる誤差の発生を防ぐことができる。このように、補正した赤外線の入射角度を用いることにより、送信部との道路に沿った方向の相対位置を精度良く求めることができる。
なお、前記光強度は「単位面積あたりの単位時間内における赤外線の受光量」であり、前記検出レベルは「受光素子の受光面全体において単位時間内に受光した赤外線の受光量から得られるもの」である。
【００１１】
また、前記位置検出装置において、前記光強度検出部が求めた前記光強度の比の値が所定の範囲内である場合にのみ、前記位置検出部は前記相対位置を求める処理を実行するのが好ましい。
例えば、受光部の一つの受光素子において、障害物によって赤外線が遮られた場合、他の受光素子との間で光強度に大きな差が生じてしまう。この場合、これら受光素子の検出レベルを用いて送信部との間の相対位置を求める処理を行なっても、誤った結果となる。そこで、この発明の前記構成によれば、光強度検出部が求めた光強度の比の値が所定の範囲内である場合にのみ、位置検出部は前記相対位置を求める処理を実行する。すなわち、求めた光強度の比の値が所定の範囲外である場合、位置検出部が相対位置を求める処理を実行しないように構成されているため、一つの受光素子において障害物によって赤外線が遮られた場合であっても、誤った相対位置が算出されてしまうことを防止することができる。
【００１２】
また、前記光強度検出部は、前記受光部が前記赤外線を受光している領域において、前記受光素子における光強度の取得を継続するのが好ましい。これによれば、光強度検出部は、受光領域における光強度の分布を求めることができる。
【００１３】
また、光強度検出部が、前記光強度の比を求める手段として、前記複数の受光素子は、前記受光部の移動方向に沿って所定ピッチで設けられており、前記光強度検出部は、複数の前記受光素子の内の一つの受光素子が前記所定ピッチについて移動する前後の位置でそれぞれ受光した光強度によって得られる比を、前記到達光の光強度の比として求めるのが好ましい。
これによれば、複数の受光素子の内の一つの受光素子を用いることで、前記光強度の比を求めることができる。
【００１４】
また、光強度の比を求める別の手段として、前記受光部は、一方向に沿って設けられた検出用である前記複数の受光素子の他に、これら検出用の受光素子のそれぞれと前記一方向に直交する方向に隣接して設けられ、前記到達光の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じないように設けられている複数の補正用の受光素子を更に有しているのが好ましい。
これによれば、補正用の受光素子のそれぞれにおいて検出された光強度の比を求めることにより、この比を、前記到達光の光強度の比と見なして求めることができる。
【００１５】
また、前記位置検出部は、前記送信部との相対位置を前記受光部の移動方向について求め、前記受光部によって、前記道路の移動方向前方の所定位置から前記送信部までの当該道路に沿った移動方向の距離情報を受信し、この距離情報と、前記位置検出部が求めた前記送信部との前記相対位置とに基づいて前記所定位置までの距離を求める距離算出部をさらに備えているのが好ましい。
これによれば、受光部により前記距離情報を受信することによって、距離算出部は、この受信した距離情報と、位置検出部が求めた送信部との相対位置とに基づいて前方の所定位置までの距離を求めることができる。
【００１６】
また、この発明の車両は、前記位置検出装置と、走行速度を検出する速度検出手段と、前記位置検出装置が検出した前記所定位置までの距離と前記速度検出手段により検出した走行速度とに基づいて前記所定位置で所定の速度となるように走行速度を制御する走行制御手段とを備えたものである。
これによれば、位置検出装置が求めた前記所定位置までの距離と、速度検出手段が検出した車両の走行速度とに基づいて、走行制御手段が走行速度を制御することによって、前記所定位置での車両速度を所定の値とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、複数の受光素子が赤外線をそれぞれ受光する位置における赤外線の到達光の光強度の比を求めることにより、この光強度の比によって補正して赤外線の入射角度を求めることができる。この結果、送信部から発せられた赤外線について、道路上における光強度の分布が不均一であっても、補正した入射角度を用いて送信部との相対位置を精度良く求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の車両Ｃ及びこの車両Ｃが走行している道路Ｒを横断方向に見た図である。図２はこの車両Ｃに搭載されている位置検出装置１及びその他の装置の概略を示すブロック図である。
【００１９】
［位置検出装置１及び光ビーコン２について］
図１の道路Ｒにおいて、車両Ｃの走行方向前方に交差点Ａが存在しており、光ビーコン２の送信部（ビーコンヘッド）２ａが、この交差点Ａよりも所定の距離Ｍだけ上流側の位置に設けられている。送信部２ａは、道路に立設された支柱１６に取り付けられ、車両Ｃが走行する車線の上方位置に存在している。
【００２０】
位置検出装置１は車両Ｃに搭載されており、位置検出装置１は、光ビーコン２の送信部２ａから発せられた赤外線（近赤外光）を受光する受光部３を備えている。受光部３は車両Ｃの運転室内のダッシュボード上に設置されており、前方にある送信部２ａから発せられた赤外線を受光する。これにより、光ビーコン２は位置検出装置１に対して赤外線を通信媒体として各種情報を送信することができ、路車間通信が可能となっている。
【００２１】
位置検出装置１は、光ビーコン２の送信部２ａから発せられる赤外線に基づいて、この送信部２ａと自己との相対位置を求めることができる。この相対位置は道路Ｒ（路面）に沿った方向における送信部２ａと自己との相対的な位置である。すなわち、位置検出装置１は、道路Ｒに沿った方向の送信部２ａとの距離（Ｌ１）を求めることができる。
【００２２】
図２において、位置検出装置１は、前記受光部３の他に、この受光部３における赤外線の到達光の光強度を求める光強度検出部２６と、受光部３及び光強度検出部２６から信号を受け、送信部２ａとの相対位置を求める位置検出部４とを備えている。受光部３は、後に詳しく説明するが、送信部２ａからの赤外線を受光する受光素子を複数有している。位置検出装置１は、マイコン及び所定の各機能を実行するプログラムが格納された記憶部（図示せず）を有しており、前記光強度検出部２６及び前記位置検出部４は、このマイコンがプログラムに基づいて実行する機能部からなる。
【００２３】
［受光部３について］
図３は、受光部３が備えている受光素子の概略構造を示す説明図である。なお、図３（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。図４は受光部３の機能を説明する説明図である。この受光部３は、光ビーコン２の送信部２ａから発せられる赤外線を受光する第一と第二の二つの受光素子７ａ，７ｂを有している。これら受光素子７ａ，７ｂはそれぞれフォトダイオードであり、各受光素子は、受光した赤外線の光強度に比例した信号を出力する。各受光素子からの信号は変換部（図示せず）で電圧に変換されアンプ部（図示せず）で増幅され、その電圧はセンシング信号として光強度検出部２６及び位置検出部４に入力される。
【００２４】
さらに、受光素子７ａ，７ｂそれぞれから出力されるセンシング信号は、前記アンプ部などで検出レベルが同じ感度となるように校正されている。つまり、受光素子７ａ，７ｂが同じ光強度の赤外線を受光した場合、これら受光素子７ａ，７ｂにおいてそれぞれ同じ大きさのセンシング信号（同じ電圧）が出力される。
また、受光部３から出力される受光素子７ａ，７ｂのセンシング信号について、アンプ部などで検出レベルが同じ感度となるように校正する以外に、各受光素子による検出レベルの感度を予め測定し、その比率を求め、演算部（図示せず）において前記比率を用いて検出レベルの大きさを補正し、同じ感度とする手段を用いることができる。
【００２５】
［受光部３の第１の実施形態］
【００２６】
図３の受光部３の構造を具体的に説明する。
受光素子７ａ，７ｂの間に遮蔽部材６が立設されており、この遮蔽部材６はこれら受光素子７ａ，７ｂのいずれか一方に対して送信部２ａから発せられた赤外線を遮ることができる（図４参照）。遮蔽部材６は矩形の板部材であり、鉛直起立状態、すなわち、路面に対して垂直な状態で設けられている。
二つの受光素子７ａ，７ｂは同じ矩形であり、また、両者は同一面上（同一水平面上）に設置され、それぞれの受光面ｍ，ｎが上方向きとなっている。これら受光素子７ａ，７ｂは、遮蔽部材６を走行方向の前後から挟むように設置されている。なお、遮蔽部材６の下端と両受光素子７ａ，７ｂの側端とは隙間がない状態となっている。
【００２７】
第一の受光素子７ａが車両前方側、第二の受光素子７ｂが車両後方側となるように、二つの受光素子７ａ，７ｂは車両Ｃの走行方向に並んで配設されている。そして、第一の受光素子７ａの受光面ｍの後端と第二の受光素子７ｂの受光面ｎの前端とが、遮蔽部材６の下端部を挟んで隣接している。
【００２８】
図４において、二つの受光素子７ａ，７ｂの間に遮蔽部材６が立設されているため、走行方向の前方からある角度θ１で入射した赤外線（図４の破線矢印）は、遮蔽部材６によって後方の受光素子７ｂの受光面ｎに対して、その一部が遮断されることとなる。これにより、後方の受光素子７ｂと前方の受光素子７ａとにおいて、実際に赤外線を受光している部分の面積（実受光面積）が相異する。さらに、この遮蔽される面積は、赤外線の入射角度に応じて変化する。
【００２９】
これにより、二つの受光素子７ａ，７ｂは、これら受光素子７ａ，７ｂにおける送信部２ａからの赤外線の到達光が同一である場合に、その到達光の入射角度（到来角度）θ１に応じて相互間（受光素子７ａ，７ｂ間）で検出レベルに差が生じるように設けられた構造となっている。そして、受光素子７ａ，７ｂのそれぞれの検出レベル（電圧信号）が、光強度検出部２６及び位置検出部４へと送られる。
なお、これら受光素子７ａ，７ｂの真上から赤外線が入射した場合、遮蔽部材６は赤外線を両受光素子７ａ，７ｂに対して遮らない状態となり、両受光素子７ａ，７ｂの位置における光強度が同じであるとすると、両者から出力される検出レベルは等しい。
【００３０】
［光強度検出部２６について］
送信部２ａとの相対位置を求めるための後述する処理を行なうために、一対の受光素子７ａ，７ｂが赤外線を受光し、受光素子７ａ，７ｂそれぞれにおける検出レベル（電圧信号）が位置検出部４へと送られるが、位置検出部４において相対位置を求める処理を行なうにあたり、前記光強度検出部２６は、一対の受光素子７ａ，７ｂがそれぞれ赤外線を受光する位置における赤外線の到達光の光強度の比αを予め求める。
【００３１】
これは、光ビーコン２の送信部２ａから発せられた赤外線は、図５に示しているように、道路Ｒ上における光強度の分布（配光パターン）が不均一となっているためである。すなわち、一つの受光領域内であっても、受光場所により到達光量が一定ではないことから、受光場所が僅かに異なる一対の受光素子７ａ，７ｂの検出レベルをそのまま用いて位置検出部４が演算の処理を実行しても、僅かであるが前記不均一に起因する誤差が生じてしまう。このため、光強度検出部２６により、受光素子７ａ，７ｂがそれぞれ赤外線を受光する位置での到達光の光強度の比αを求めさせ、位置検出部４により、赤外線の入射角度をこの比αを用いて補正して算出させる。この光強度検出部２６及び位置検出部４による処理は後に説明する。
なお、図５に示しているように光強度の分布の不均一は、送信部２ａから発せられる赤外線の指向特性により生じる。特に、送信部２ａの真下及び真下に近い領域、並びに、送信部２ａから離れた領域では、光強度がその他の領域に比べて小さくなっている。
【００３２】
［光強度検出部２６による赤外線の到達光の光強度の比αを求める手段］
図３に示しているように、一対の受光素子７ａ，７ｂは、車両Ｃの走行方向（受光部３の移動方向）に沿って所定ピッチＰで設けられている。これら受光素子７ａ，７ｂの内の一つの受光素子、例えば車両前方となる受光素子７ａを用いて、光強度検出部２６は、走行方向について光強度の変化を計測する。すなわち、光強度検出部２６は、受光部３（受光素子７ａ）が赤外線を受光している受光領域において、一定時間間隔で赤外線の到達光の光強度の計測を行い、計測時刻と光強度との関係についてのデータ（時刻―光強度データ）を取得する。このように、位置検出装置１を搭載している車両Ｃが走行しながら、光強度検出部２６は、受光領域において、受光素子７ａにおける光強度の取得を継続していることにより、その領域における光強度の分布（図５）を求めることができる。
【００３３】
光強度検出部２６は、さらに、一対の受光素子７ａ，７ｂ間の距離、すなわち、前記所定ピッチＰを車両Ｃが移動するために要する時間ｔｄを求める。この時間ｔｄは、車両Ｃが備えている速度検出手段８（図２参照）から、車両走行速度についての情報を取得し、この速度情報と、前記所定ピッチＰについての情報とから算出することができる。なお、前記所定ピッチＰについての情報は既知の値であり、位置検出装置１が備えている記憶部（図示せず）が記憶している。
【００３４】
そして、光強度検出部２６は、前記時刻―光強度データ及び前記時間ｔｄに基づいて、受光領域での特定のタイミングにおける一対の受光素子７ａ，７ｂそれぞれの位置での光強度の比αを算出することができる。
これを具体的に説明すると、図６において、時刻ｔｉにおいて受光素子７ａが受光した赤外線の受光強度Ｆｉを、光強度検出部２６は求め、時刻―光強度データとして記憶する。そして、時刻ｔｉから前記時間ｔｄ経過後である時刻（ｔｉ＋ｔｄ）において、車両Ｃは走行方向に前記所定ピッチＰだけ移動しており、前記受光素子７ａが受光した赤外線の受光強度Ｆｉｄを、光強度検出部２６は求め、時刻―光強度データとして記憶する。
【００３５】
時刻ｔｉにおける一方の受光素子７ａの位置は、時刻（ｔｉ＋ｔｄ）における他方の受光素子７ｂの位置と一致している。したがって、時刻ｔｉに記憶した一方の受光素子７ａの位置における受光強度Ｆｉは、時刻（ｔｉ＋ｔｄ）での他方の受光素子７ｂの位置における受光強度と同じである。これにより、時刻ｔｉに記憶した一方の受光素子７ａの位置における受光強度Ｆｉを、時刻（ｔｉ＋ｔｄ）での他方の受光素子７ｂの位置における受光強度とみなすことができる。そして、時刻（ｔｉ＋ｔｄ）での一方の受光素子７ａの位置における受光強度は、Ｆｉｄである。
【００３６】
以上より、記憶した前記時刻―光強度データに基づいて、光強度検出部２６は、時刻（ｔｉ＋ｔｄ）における、一方の受光素子７ａの位置での受光強度Ｆｉｄと、他方の受光素子７ｂの位置でのみなし受光強度Ｆｉとに基づいて、時刻（ｔｉ＋ｔｄ）における一対の受光素子７ａ，７ｂそれぞれの位置での光強度の比αを算出することができる。つまり、比α＝（受光強度Ｆｉｄ／受光強度Ｆｉ）を求めることができる。そして、光強度検出部２６が求めたこの光強度の比αは、位置検出部４へ与えられ、さらに、この時刻（ｔｉ＋ｔｄ）において受光部３が存在している位置での到達光の入射角度θ１（図４参照）を、後述する手段によって位置検出部４が求めることとなる。
このように、光強度検出部２６は、一対の受光素子７ａ，７ｂの内の一つの受光素子７ａが所定ピッチＰについて移動する前後の位置でそれぞれ受光した光強度Ｆｉ，Ｆｉｄによって得られる比を、到達光の光強度の比αとして求めることができる。
【００３７】
［受光部３の第２の実施形態］
図７は、受光部３の別の形態の平面図である。
この受光部３は、走行方向に沿って設けられた検出用である一対の前記受光素子７ａ，７ｂ及び遮蔽部材６の他に、補正用の受光素子１７ａ，１７ｂを更に有している。補正用の受光素子１７ａ，１７ｂのそれぞれは、検出用の受光素子７ａ，７ｂのそれぞれと走行方向に直交する方向に隣接して（隣りに）設けられている。
【００３８】
補正用の受光素子１７ａ，１７ｂは、検出用の受光素子７ａ，７ｂと異なり、赤外線の到達光の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じないように設けられている。すなわち、一組の補正用の受光素子１７ａ，１７ｂは、一組の検出用の受光素子７ａ，７ｂと同じに構成されているが、補正用の受光素子１７ａ，１７ｂの間には、遮蔽部材６が設けられていない。
【００３９】
［光強度検出部２６による赤外線の到達光の光強度の比αを求める手段］
光強度検出部２６は、補正用の受光素子１７ａ，１７ｂのそれぞれの検出レベルを受け、これに基づいて光強度の比βを求める。そして、光強度検出部２６は、この求めた比βを、検出用の受光素子７ａ，７ｂにおける到達光の光強度の比αと見なす。
これを具体的に説明すると、補正用の第１の受光素子１７ａの受光強度がｆｉであり、補正用の第２の受光素子１７ｂの受光強度がｆｊである場合、光強度検出部２６は、これら受光強度に基づいて、補正用の受光素子１７ａ，１７ｂにおける光強度の比β（β＝ｆｉ／ｆｊ）を求める。そして、光強度検出部２６は、この比βを、隣接して設けられた検出用の受光素子７ａ，７ｂにおける到達光の光強度の比α（受光強度Ｆｉ／受光強度Ｆｊ）として求めることができる。そして、光強度検出部２６が求めたこの光強度の比αは、位置検出部４へ与えられる。
【００４０】
［位置検出部４について］
位置検出部４は、一対の受光素子７ａ，７ｂのそれぞれからの検出レベル（電圧信号）及び前記光強度の比αについての情報を受け、赤外線の到達光の入射角度θ１を求め、さらに、光ビーコン２の送信部２ａとの相対位置を求める処理を行う。
位置検出部４の具体的な機能を説明すると、位置検出部４は、これら受光素子７ａ，７ｂそれぞれの検出レベルを用いて送信部２ａからの到達光の入射角度θ１を前記光強度の比によって補正して求める入射角度検出機能と、この補正して求めた入射角度θ１並びに受光素子７ａ，７ｂの高さ情報及び送信部２ａの高さ情報に基づいて当該送信部２ａとの相対位置を求める位置検出機能とを備えている。
【００４１】
前記入射角度検出機能を説明する。
図３と図４とにおいて、第一の受光素子７ａによる検出レベルの値を「ａ」とし、第二の受光素子７ｂによる検出レベルの値を「ｂ」とし、受光素子７ａ，７ｂの受光面ｍ，ｎにおける走行方向の長さを「Ｗ」とし、遮蔽部材６の高さを「ｈ」とした場合、これらの値、前記光強度の比α、赤外線の入射角度θ１の関係は、式（１）で表される。なお、遮蔽部材６と受光素子７ａ，７ｂとの車幅方向の長さは同一である。
【００４２】
【数１】
2009121903.tif 000003
【００４３】
この関係式により入射角度θ１は以下の式（２）で表される。
【００４４】
【数２】
2009121903.tif 000004
【００４５】
この式（２）において、受光面ｍ，ｎにおける走行方向の長さＷと、遮蔽部材６の高さｈとはこの受光部３を構成する際に定められている既定値であり、この値は位置検出装置１の記憶部（図示せず）に予め記憶されている。そして、検出レベルの値「ａ」「ｂ」及び受光強度の比「α」は計測値である。このように、位置検出部４は、遮蔽部材６及び受光素子７ａ，７ｂ（受光面ｍ，ｎ）の形状（大きさ）と、特定のタイミングで受光部３が赤外線を受光した際における受光素子７ａ，７ｂにおける検出レベルの値及び受光強度の比αとに基づいて、当該送信部２ａからの赤外線の入射角度θ１を求めることができる。
そして、受光強度の比αにより補正して赤外線の入射角度θ１を求めていることにより、道路上における光強度（到達光量）が不均一であることによる検出角度に生じる誤差を無くすことができる。
【００４６】
また、位置検出部４は検出レベルの値「ａ」「α×ｂ」の大小を判定することにより、車両Ｃの走行方向の前後方向のうちどちらから赤外線が入射したかについての判別をすることができる。つまり、車両Ｃの走行前方側にある第一の受光素子７ａ側の検出レベル「ａ」が大きい場合、つまり、第二の受光素子７ｂ側において赤外線が遮られている場合、当該第一の受光素子７ａ側の斜め上方から赤外線が到来していることが判る。さらにこのことから、位置検出部４は、受光部３が送信部２ａ（の直下位置）よりも走行方向手前で赤外線を受光したことの判定が可能となる。
【００４７】
逆に、車両Ｃの走行前方側にある第二の受光素子７ｂ側の検出レベル「α×ｂ」が大きい場合、つまり、第一の受光素子７ａ側において赤外線が遮られている場合、当該第二の受光素子７ｂ側の斜め上方から赤外線が到来していることが判る。この場合、位置検出部４は、受光部３が送信部２ａ（の直下位置）を通過した後で赤外線を受光したことの判定が可能となる。
さらに、両検出レベルが等しい時、受光部３の直上から赤外線を受光していることが判る。この場合、位置検出部４は、受光部３が送信部２ａの直下位置に存在している状態で赤外線を受光したことの判定が可能となる。
【００４８】
なお、図３と図４とに示した受光部３の別の実施形態として、図示しないが、遮蔽部材が路面に対して所定の傾斜角度で傾斜した状態で立設した構造であったもよい。この場合、前記位置検出部４は、この遮蔽部材６の前記傾斜角度（受光面との成す傾斜角度）、遮蔽部材６及び受光素子７ａ，７ｂ（受光面ｍ，ｎ）の形状（大きさ）、及び、受光素子７ａ，７ｂにおける検出レベルの値、並びに、受光強度の比αを用いることによって、受光部３が光ビーコン２の送信部２ａからの赤外線を受光した際における当該赤外線の到達光の入射角度θ１を求めることができる。
【００４９】
位置検出部４が備えている前記位置検出機能を図８より説明する。なお、図８の右から左へ向かう方向が車両Ｃの走行方向である。前記入射角度検出機能により到達光の入射角度θ１を求めることで、位置検出部４は、受光部３が赤外線を受光した際における前記送信部２ａとの道路Ｒに沿った方向の相対位置、つまり、送信部２ａと受光部３との相対距離Ｌ１を求める。
これを具体的に説明すると、送信部２ａ（発光素子）の道路Ｒの路面からの取り付け高さをＨ１とし、受光部３（受光素子７ａ，７ｂ）の道路Ｒの路面からの取り付け高さをＨ２とすると、前記相対距離Ｌ１は以下の式（３）で表される。
【００５０】
【数３】
2009121903.tif 000005
【００５１】
この式（３）に示しているように、位置検出部４は、到達光の入射角度θ１を取得し、送信部２ａと受光部３のそれぞれの高さＨ１，Ｈ２を用いることによって、走行方向に沿った送信部２ａと受光部３との相対距離Ｌ１を求めることができる。
なお、前記高さＨ１，Ｈ２の値は予め設定されたものであり、位置検出装置１の記憶部（図示せず）に予め記憶されている情報である。つまり、このような光ビーコン２の設置場所において、送信部２ａの取り付け高さＨ１は一定（ほぼ一定）であることから、高さＨ１の値は既定値として記憶されている。さらに受光部３を車両Ｃに搭載する際に、受光部３の取り付け高さＨ２を設定することができ、この高さＨ２の値を記憶させればよい。
【００５２】
また、前記高さＨ１の値について、他の手段によって位置検出部４は得ることができる。例えば、この光ビーコン２は道路Ｒを走行してくる車両Ｃとの間で通信を行うことができることから、送信部２ａから送信されて受光部３によって受信する赤外線による情報に、送信部２ａの取り付け高さＨ１の値の情報を含ませればよい。そして、位置検出部４が位置検出の処理を行うにあたり、この高さＨ１の値の情報を受信すればよい。なお、この場合であっても、受光部３の取り付け高さＨ２については、当該受光部３を車両Ｃに搭載する際に位置検出部４に記憶させればよい。これによれば、光ビーコン２の設置場所において、送信部２ａの取り付け高さＨ１が様々であっても、これに応じた正確な高さＨ１についての情報が得られ、正確な処理が行われる。
【００５３】
以上の実施の形態による位置検出装置１によって行われる位置検出方法は、道路Ｒに設けられた光ビーコン２の送信部２ａ（図１参照）から発せられ当該道路Ｒ上における光強度の分布が不均一となる赤外線を、相互（受光素子７ａ，７ｂ）での赤外線の到達光の光強度が同一である場合に、当該到達光の入射角度に応じて相互（受光素子７ａ，７ｂ）の間で検出レベルに差が生じ得るように配置されている一対で一組とされた受光素子７ａ，７ｂにおいて、受信する。受光素子７ａ，７ｂがそれぞれ前記赤外線を受光する位置における到達光の光強度の比αを求める。そして、受光素子７ａ，７ｂそれぞれの検出レベルを用いて送信部２ａからの赤外線の到達光の入射角度θ１を、前記光強度の比αによって補正して求めるとともに、この入射角度θ１、並びに、受光素子７ａ，７ｂ及び送信部２ａの高さ情報に基づいて、送信部２ａとの道路Ｒに沿った方向の相対位置、つまり相対距離Ｌ１（図８）を求めることで行なわれる。
【００５４】
以上の実施の形態によれば、位置検出装置１（位置検出部４）は、光ビーコン２の送信部２ａとの走行方向に沿った相対位置（相対距離Ｌ１）を求めることができる。
そして、図５に示しているように、光ビーコン２の送信部２ａから発せられる赤外線は、道路上における光強度の分布が不均一であることから、一対の受光素子７ａ，７ｂの検出レベルを用いて到達光の入射角度θ１を求めても、前記不均一に起因する誤差が生じてしまうことがある。しかし、この実施形態によれば、光強度検出部２６が、一対の受光素子７ａ，７ｂがそれぞれ赤外線を受光する位置における到達光の光強度の比αを求め、位置検出部４が、この光強度の比αによって補正して到達光の前記入射角度θ１を求めることができる。これにより、光強度の分布が不均一であることによる誤差の発生を防ぐことができる。このように、補正した到達光の入射角度θ１を用いることにより、送信部２ａとの道路に沿った方向の相対位置Ｌ１を精度良く求めることができる。
【００５５】
また、例えば一対の受光素子７ａ，７ｂのうちの一つの受光素子において、障害物によって赤外線が遮られた場合、他の受光素子との間で光強度に大きな差が生じてしまう。なお、障害物としては、受光部３を車両Ｃのダッシュボード上に設置している場合、ワイパーがある。このように、ワイパー等の障害物によって一対の受光素子７ａ，７ｂの間において光強度に大きな差が生じていると、光強度検出部２６によって求められる光強度の比αの値が特に大きくなる（又は小さくなる）。この場合、受光素子７ａ，７ｂの検出レベルを用いて前記入射角度θ１さらには前記相対位置Ｌ１を求めても、誤った結果となる。
【００５６】
そこで、この発明の位置検出装置１では、位置検出部４は、光強度検出部２６が求めた光強度の比αの値が所定の範囲内である場合にのみ、相対位置Ｌ１（入射角度θ１）を求める処理を実行する。すなわち、光強度検出部２６が求める前記比αについて、閾値が位置検出部４において設定されており、位置検出部４は求められた比αと閾値との大小を判定する。求められた比αが所定の範囲内（閾値の範囲内）であれば、位置検出部４は相対位置を求める処理を実行する。比αが所定の範囲外（閾値の範囲外）であれば、位置検出部４は相対位置を求める処理を行なわない。これにより、一対の受光素子７ａ，７ｂのうちの少なくとも一つにおいて、障害物によって赤外線が遮られた場合であっても、誤った相対位置が算出されてしまうことを防止することができる。
【００５７】
そして、前記障害物により位置検出の処理が行なわれないエラーが発生しても、光強度検出部２６は、受光素子７ａ，７ｂにおける光強度の取得を継続していることにより、エラー発生後に別のタイミングで、光強度検出部２６は光強度の比αをさらに求めることができ、この求めた光強度の比αの値が所定の範囲内である時に、位置検出部４は相対位置を求める処理を行なうことができる。
【００５８】
［車両Ｃについて］
以上の位置検出装置１を搭載した車両Ｃについて説明する。
図１において、前記のとおり光ビーコン２は道路Ｒ上の車両Ｃに搭載した位置検出装置１に対して、赤外線を通信媒体として各種情報を送信することができる。光ビーコン２から送信される情報には、道路Ｒの走行方向前方の所定位置Ｐから送信部２ａまでの当該道路Ｒに沿った走行方向の距離情報が含まれている。そして、位置検出装置１は、受光部３によってこの距離情報を受信することができる。なお、図１の場合、前記所定位置Ｐは交差点Ａ手前の道路Ｒ上に描かれた停止線である。
前記距離情報は、予め光ビーコン２側において記憶させた情報であり、光ビーコン２（送信部２ａ）や停止線Ｐを設ける際に実測されて得られたものである。したがって、この距離情報は正確なものであり、送信部２ａの直下位置Ｇと停止線Ｐとの間の道路Ｒの走行方向に沿った距離Ｍの情報である。
【００５９】
図２において、位置検出装置１はさらに距離算出部５を備えており、この距離算出部５は、自己位置から前方の停止線Ｐまでの距離Ｎ（図１参照）を求めることができる。すなわち、距離算出部５は、受光部３を通じて前記距離情報（距離Ｍの値）を受信することにより、この受信した距離情報（距離Ｍ）と、位置検出部４が求めた送信部２ａとの前記相対位置（距離Ｌ１）とに基づいて、前方の停止線Ｐまでの距離Ｎを求めることができる（Ｎ＝Ｍ＋Ｌ１）。なお、この距離算出部５は、前記位置検出部４及び光強度検出部２６と同様に、位置検出装置１が備えている前記マイコンがプログラムに基づいて実行する機能部からなる。
【００６０】
図２において、車両Ｃは、走行速度を検出する速度検出手段８と、走行速度を制御する走行制御手段９とをさらに備えている。速度検出手段８は車速センサを有しており、距離算出部５と走行制御手段９に対して走行速度についての信号を送信する。速度検出手段８及び車速センサは従来知られているものを使用することができる。これにより距離算出部５は速度検出手段８からの速度情報に基づいてある地点から走行した距離（累積距離）を算出することができる。さらに、距離算出部５は、ある地点から前方の所定位置までの距離が判っている場合に当該所定位置までの残距離を算出することができる。
距離算出部５は、前記のとおり、受光部３が光ビーコン２の送信部２ａからの赤外線を受光した地点（自己位置）から停止線Ｐまでの距離Ｎを求めることができるため、距離算出部５は、停止線Ｐまでの残距離を随時算出することができる。
【００６１】
走行制御手段９は、位置検出装置１が検出した所定位置までの距離と、速度検出手段８からの車両Ｃの速度情報に基づいて、所定の速度となるように走行速度を制御することができる。つまり、走行制御手段９は車両Ｃの駆動手段（エンジン）３１及び制動手段（ブレーキ）３２に加速、減速の動作の信号を送信することができる。走行制御手段９はマイコンからなり、ＥＣＵとすることができる。
【００６２】
そして図１の場合、位置検出装置１の距離算出部５が求めた停止線Ｐまでの距離Ｎと、速度検出手段８が検出した走行速度とに基づいて、走行制御手段９は前方の停止線Ｐで車両Ｃの速度がゼロとなるように走行速度を制御する。つまり、距離算出部５で求めた停止線Ｐまでの距離Ｎに基づいて、距離算出部５と速度検出手段８と走行制御手段９との相互間の情報通信により、車両Ｃの走行に伴う停止線Ｐまでの残距離を距離算出部５で随時求めながら、それに対応させて走行制御手段９は停止線Ｐまでの区間で徐々に車両Ｃを減速させ、正確に停止線Ｐで自動停止させる。
そして、光ビーコン２の送信部２ａとの相対位置（距離Ｌ１）を精度良く求めることができる前記位置検出装置１が車両Ｃに搭載されていることによって、停止線Ｐまでの距離Ｎを正確に算出することができる。このため、前方の停止線Ｐで自動停止させるための当該停止線Ｐに対する位置合わせ動作を精度良く行うことができる。
【００６３】
［位置検出装置１（受光部３）の他の形態について］
前記位置検出装置１の各実施形態は、車両の走行方向についての送信部２ａとの相対位置（距離Ｌ１）を求める構成であったが、他の実施形態として、位置検出装置１は、車両の走行方向に直交する方向（道路の横断方向）についての送信部２ａとの相対位置を求めることができる。すなわち、この位置検出装置１では、図９に示しているように、図３に示した前記実施形態の受光部３を、鉛直線を中心として９０°回転させた構成である。
【００６４】
具体的には、受光部３は、図３の実施形態と同様に、光ビーコン２の送信部２ａから発せられる赤外線を受光する第一と第二の二つの受光素子７ａ，７ｂを有している。二つの受光素子７ａ，７ｂは、これら受光素子７ａ，７ｂでの赤外線の到達光の光強度が同一である場合に、その到達光の入射角度（到来角度）θ２（図４参照）に応じて相互の検出レベルに差が生じるように設けられた構造となっている。つまり、受光部３は遮蔽部材６を有しており、受光素子７ａ，７ｂが、遮蔽部材６を道路の横断方向（車幅方向）の左右から挟むように設置されている。
これにより、二つの受光素子７ａ，７ｂは、道路の横断方向（車幅方向）の左または右から入射した赤外線を受光することによって、両受光素子７ａ，７ｂにおいて検出レベルに差を生じさせることができる。
【００６５】
そして、この実施形態において、位置検出装置１は図２と同様であり、光強度検出部２６と、位置検出部４とを備えている。光強度検出部２６は、受光素子７ａ，７ｂがそれぞれ赤外線を受光する位置における赤外線の到達光の光強度の比αを求める。位置検出部４の具体的な機能は、前記実施形態と同様であり、入射角度検出機能と、位置検出機能とを備えている。この実施の形態における入射角検出機能は、道路の横断方向の左または右から入射した赤外線を受光することによって、道路の横断方向の左または右からの到達光の入射角度θ２を前記光強度の比αにより補正して求めるものである。そして、位置検出機能は、道路の横断方向に沿った光ビーコン２の送信部２ａとの相対位置（図８における距離Ｌ２）を求めることができる。
これにより、位置検出装置１は、道路における横断方向の位置について求めることができ、例えば、複数の車線を有する道路において、車両Ｃがどの車線を走行しているかについて判別することができる。
【００６６】
［位置検出装置１（受光部３）のさらに他の形態について］
車両の走行方向に直交する方向（道路の横断方向）ついての送信部２ａとの相対位置（図８における距離Ｌ２）を求めることができる位置検出装置１として、さらに他の形態がある。すなわち、この位置検出装置１では、図１０に示しているように、図７に示した前記実施形態の受光部３を、鉛直線を中心として９０°回転させた構成である。具体的には、受光部３は、走行方向に直交する方向に沿って設けられた検出用である一対の前記受光素子７ａ，７ｂ及びこれらの間の遮蔽部材６の他に、補正用の受光素子１７ａ，１７ｂを更に有している。補正用の受光素子１７ａ，１７ｂのそれぞれは、検出用の受光素子７ａ，７ｂのそれぞれと、走行方向の隣りに設けられている。
【００６７】
補正用の受光素子１７ａ，１７ｂは、検出用の受光素子７ａ，７ｂと異なり、赤外線の到達光の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じないように設けられている。すなわち、一組の補正用の受光素子１７ａ，１７ｂは、一組の検出用の受光素子７ａ，７ｂと同様に構成されているが、補正用の受光素子１７ａ，１７ｂの間には、遮蔽部材６が設けられていない。
【００６８】
そして、この受光部３が、道路の横断方向の左または右から入射した赤外線を受光することによって、光強度検出部２６は、補正用の受光素子１７ａ，１７ｂのそれぞれにおいて求められた光強度の比βを求める。そして、光強度検出部２６は、この求めた比βを、検出用の受光素子７ａ，７ｂにおける赤外線の到達光の光強度の比αと見なす。そして、光強度検出部２６が求めたこの光強度の比αは、位置検出部４へ与えられる。
そして、位置検出部４は、道路の横断方向の左または右からの到達光の入射角度θ２を前記光強度の比αにより補正して求め、さらに、道路の横断方向に沿った光ビーコン２の送信部２ａとの相対位置（図８における距離Ｌ２）を求めることができる。
【００６９】
また、この発明の位置検出装置１、これを備えた車両Ｃ及び位置検出方法は、前記実施形態に限定されるものではない。前記実施形態の受光部３では、二つの受光素子７ａ，７ｂが同一面（水平面）上に設置された場合を説明したが、これ以外として、図示しないが、双方を水平面に対して同じ傾斜角度で設置したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】この発明の車両及びこの車両が走行している道路を横断方向に見た図である。
【図２】この車両に搭載されている位置検出装置及びその他装置の概略を示すブロック図である。
【図３】受光部が備えている受光素子の概略構造を示す説明図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図４】受光部の説明図である。
【図５】送信部からの距離と、道路上における光強度との関係を説明する説明図である。
【図６】光強度検出部の機能を説明する説明図である。
【図７】受光部の別の形態の平面図である。
【図８】位置検出部が備えている位置検出機能を説明する説明図である。
【図９】この発明の位置検出装置の別の実施の形態に係るものであり、受光部の概略構造を示す説明図である。
【図１０】この発明の位置検出装置のさらに別の実施の形態に係るものであり、受光部の概略構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  位置検出装置
２  光ビーコン
２ａ  送信部
３  受光部
４  位置検出部
５  距離算出部
６  遮蔽部材
７ａ，７ｂ  受光素子
８  速度検出手段
９  走行制御手段
２６  光強度検出部
Ｒ  道路
【図１】
2009121903.tif 000006
【図２】
2009121903.tif 000007
【図３】
2009121903.tif 000008
【図４】
2009121903.tif 000009
【図５】
2009121903.tif 000010
【図６】
2009121903.tif 000011
【図７】
2009121903.tif 000012
【図８】
2009121903.tif 000013
【図９】
2009121903.tif 000014
【図１０】
2009121903.tif 000015