(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象となる車両が通行する検出領域に対して、その上方の所定位置から検出領域内の測定対象位置に向けて検出用信号を投射する信号出力手段と、
この信号出力手段により前記検出用信号を投射する測定対象位置を前記検出領域を通行する車両の進行方向と直交する方向に対して所定の角度だけ傾けた走査方向に走査する走査手段と、
この信号出力手段から照射された検出用信号が前記検出領域内で反射して戻る反射信号を受信する受信手段と、
前記信号出力手段から照射された検出用信号に対する前記受信手段により受信された反射信号の遅延時間に基づいて検出対象までの距離を検出する距離検出手段と、
この距離検出手段により検出された距離検出情報から車両の進行方向の検出距離情報を分離し、その車両の進行方向に沿った成分から外形形状を認識してこれに基づいて前記通行車両の車種を判別する判別手段とを設けたことを特徴とする車種判別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車種判別装置において、
前記走査手段は、前記信号出力手段の検出用信号の走査方向を車両の進行方向に設定されていることを特徴とする車種判別装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車種判別装置において、
前記判別手段は、前記信号出力手段の前記走査方向への各走査毎に得られる外形形状をその特徴点を重ね合わせることにより通行車両の全体の外形形状を検出することを特徴とする車種判別装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車種判別装置において、
前記走査手段は、前記信号出力手段の検出用信号の走査方向を車両の進行方向と直交方向との中間の角度の方向に沿うように設定したことを特徴とする車種判別装置。
【請求項５】
請求項３または４のいずれかに記載の車種判別装置において、
前記判別手段は、前記信号出力手段の走査方向に対する各走査毎に得られる距離検出情報から検出対象物の特徴点の移動を検出することによりそのときの通行車両の移動速度を検出することを特徴とする車種判別装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車種判別装置において、
前記判別手段は、前記通行車両の前記検出領域内における通行速度を前記特徴点の移動速度情報に基づいて検出することを特徴とする車種判別装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の車種判別装置において、
前記判別手段は、前記通行車両の前記検出領域内における通行速度の変化を前記特徴点の移動速度情報に基づいて検出することを特徴とする車種判別装置。
【請求項８】
請求項７に記載の車種判別装置において、
前記判別手段は、
前記信号出力手段の検出信号による距離検出情報に基づいて前記通行車両の進行方向に沿った外形形状を検出して車種を判別する場合に、前記走査手段による複数回の走査に渡る距離検出情報において前記特徴点の移動を検出できないときに、その間の通行速度をその前後に検出された通行速度およびその変化の情報により推定して移動情報とすることを特徴とする車種判別装置。
【請求項９】
請求項８に記載の車種判別装置において、
前記判別手段は、前記特徴点の移動が検出できない間について、その間の通行速度の変化は連続的に生じているものとみなして前記通行車両の通行速度の推定を行なうことを特徴とする車種判別装置。
【請求項１０】
請求項４ないし９のいずれかに記載の車種判別装置において、
前記判別手段は、前記信号出力手段の検出信号により得られる距離検出情報から前記通行車両の進行方向と直交する方向の成分の情報を検出することによりその通行車両の車幅情報を得ることを特徴とする車種判別装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の車種判別装置において、
前記検出領域に対して前記信号出力手段を第１の信号出力手段とし、且つこれとは異なる位置に前記走査手段により走査するように設定された第２の信号出力手段を設け、
前記判別手段は、第１および第２の信号出力手段の検出信号による距離検出情報から通行車両の車種を判別することを特徴とする車種判別装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の車種判別装置において、
前記走査手段は、前記第２の信号出力手段の走査方向を前記第１の信号出力手段の走査方向と異なる方向に設定するように設けられていることを特徴とする車種判別装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の車種判別装置において、
前記走査手段は、前記第２の信号出力手段の走査方向を前記検出領域を通行する通行車両の進行方向と直交する方向に設定するように設けられていることを特徴とする車種判別装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の車種判別装置において、
前記走査手段は、前記第１の信号出力手段の走査方向を前記車両の進行方向に設定するように設けられていることを特徴とする車種判別装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれかに記載の車種判別装置において、
前記検出領域を通行する車両に対してその側面にも検出用信号を照射可能な車軸検出用信号出力手段を設け、
前記走査手段は、前記車軸検出用信号出力手段の検出用信号を前記検出領域を通行する車両の進行方向と直交する方向の距離検出情報を得るように走査するように構成されていることを特徴とする車種判別装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の車種判別装置において、
前記判別手段は、前記車軸検出用信号出力手段の検出信号により得られる距離検出情報から検出対象の車輪を検出してその通行車両の車軸数を判定することを特徴とする車種判別装置。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の車種判別装置において、
前記検出領域は、前記車軸検出用信号出力手段による検出用信号の照射が隣接する領域内を通過する検出対象車両以外の通行車両により遮られないように分離された状態に形成されていることを特徴とする車種判別装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれかに記載の車種判別装置において、
前記信号出力手段は、検出用信号としてレーザ光を出力するレーザ光源として設けられ、
前記走査手段は、そのレーザ光源から出力されるレーザ光の光路を検出軸としてこれを前記走査方向に走査させるように構成されていることを特徴とする車種判別装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の車種判別装置において、
前記レーザ光源は、前記レーザ光をパルス点灯して照射するように設けられ、その反射光の遅延時間に基づいて対象物までの距離を検出することを特徴とする車種判別装置。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載の車種判別装置において、
前記レーザ光源は、前記信号源が複数設けられる場合にはそのそれぞれに対応して設けられることを特徴とする車種判別装置。
【請求項２１】
請求項１８または１９に記載の車種判別装置において、
前記レーザ光源は、前記信号出力手段が複数設けられる場合に、それらのうちの２以上の信号出力手段の検出用信号として兼用した構成とされることを特徴とする車種判別装置。
【請求項２２】
請求項２０または２１に記載の車種判別装置において、
前記走査手段は、前記複数の信号出力手段の１回の走査を単位として前記レーザ光源によるレーザ光を走査単位毎に切り換えて走査させることを特徴とする車種判別装置。
【請求項２３】
請求項２０または２１に記載の車種判別装置において、
前記走査手段は、前記複数の信号出力手段の走査を前記レーザ光源によるレーザ光のパルス点灯を単位として切り換えることにより見かけ上で同時に行なうように構成されていることを特徴とする車種判別装置。
【請求項２４】
請求項１８ないし２３のいずれかに記載の車種判別装置において、
前記走査手段は、前記レーザ光源のレーザ光の光路となる検出軸をミラーの反射角度を変化させることにより走査するように構成されていることを特徴とする車種判別装置。
【請求項２５】
請求項２１に記載の車種判別装置において、
前記走査手段は、
前記レーザ光源のレーザ光の光路となる検出軸を複数の信号出力手段の走査に対応するように分配する複走査用ミラーと、
この複走査用ミラーの反射角度を変化させることにより分配される複数の走査のレーザ光を異なる走査方向に設定するように変換する光路変換手段と
から構成したことを特徴とする車種判別装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の車種判別装置において、
前記走査方向変換手段は、反射鏡であることを特徴とする車種判別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出領域を通行する車両に対して検出用信号を投射して距離を測定することにより対象物の外形を検出することにより車種を判別するようにした車種判別装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
この種の車種判別装置としては、例えば高速道路の料金所などに設けられるもので、通行する車両の車種に応じた通行券を自動的に発券するために発券機の手前に位置させるものがある。また、最近では、自動料金収受システムにおいて、不正車両を検知するために通行する車両の車種を別途に判別するために用いられるものがある。このようにして車種を判別する装置としては、例えば、特開昭５３−４１２４９号公報に示されるものや、あるいは米国特許第５５４６１８８号に示されるものがある。
【０００３】
図２９は、このような従来構成のものの一例を示すものである。すなわち、高速道路の料金所の各レーン１には、通行する車両２の車種を判別するための装置として、ガントリ３に車種判別装置４が設けられている。この車種判別装置４は、レーン１の路面に対向した状態に配置され、２本のレーザ光Ｘａ，Ｘｂを車両２の進行方向に対して直交する方向で所定間隔ｄだけ離れた走査位置Ｌａ，Ｌｂでレーン１を切断するように走査する構成とされている。
【０００４】
この場合、レーザ光Ｘａ，Ｘｂは、パルス点灯された状態で走査位置Ｌａ，Ｌｂをそれぞれ走査されるが、このとき、照射したレーザ光に対して反射してくる光の遅延時間を測定して、その遅延時間と光速との関係から車種判別装置４からの距離を測定するように構成されている。したがって、レーン１の路面よりも高い位置に物体が存在することが検出されると、これにより車両が通行していることが判別することができる。
【０００５】
また、走査位置Ｌａ，Ｌｂにおいて、走査したときの距離測定結果から、通行車両２の断面形状に対応した情報を得ることができるので、これにより車両の形状を判定することができる。さらに、車両２が通過する際に、走査位置Ｌａ，Ｌｂの間で通行速度に応じた検出時間の遅れが発生するので、この遅れ時間と走査位置Ｌａ，Ｌｂの間の距離ｄとの関係から通過する車両の走行速度を推定することができるので、車両２の先頭が通過した時点から末尾が通過した時点までの時間と走行速度とから車両２の車長を推定することができる。この結果、車両の外形と車長の情報が得られるので、通過車両２の車種を判定することができるようになる。
【０００６】
ところが、上述のような従来構成のものでは、通過車両２の速度を走査位置Ｌａ，Ｌｂ間の２点間を通過する時間差により推定するようにしているため、例えば、車両２がバスやトレーラーなどの場合で、先頭部分が走査位置Ｌａ，Ｌｂを通過した後に速度が変化したような場合には、末尾部分の通過までの時間と速度との関係から求める車長のデータの信頼性が低下する不具合がある。このような事態は、例えば、渋滞が発生している状態で十分発生し得ることであるから、正しい測定が可能な車種判別装置が望まれている。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な構成としながら、検出領域を通過するときのその通過速度が変動する場合でも確実に車種を判別することができるようにした車種判別装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、検出領域に車両が進入すると、その上方に位置する信号出力手段から投射されている検出用信号が走査手段により走査された状態で車両に照射されるようになる。照射された検出用信号が車両の各部で反射すると、これが受信手段により検出され、距離検出手段により、その反射信号の遅延時間に基づいて検出対象である車両の各部までの距離を検出するようになる。
【０００９】
この場合、走査手段による検出用信号の走査方向は、車両の進行方向と直交する方向から所定の角度だけ傾けた方向に設定されているので、例えば、斜め方向に走査している場合には、車両の進行方向とその進行方向と直交する方向との両者の検出距離情報が合成された情報として検出することができる。そこで、走査を繰り返して実行することにより、あらかじめ分かっている走査方向に対する幾何学的な配置の関係から車両の進行方向の検出距離情報を分離して得ることができる。
【００１０】
判別手段は、このような原理に基づいて検出距離情報から車両の進行方向に沿った検出距離情報を得て、検出領域に進入した車両の外形形状を認識し、これによって、直接車種を判別することができるようになる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、走査手段により信号出力手段の検出用信号の走査方向が車両の進行方向つまり９０°の傾き角度に設定されているので、上述のようにして車両の進行方向に沿った検出距離情報を直接得ることができるので、迅速に検出対象となる車両の判別を行なうことができるようになる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、判別手段により、信号出力手段の走査方向への各走査毎に得られる外形形状をその特徴点を重ね合わせることにより通行車両の全体の外形形状を検出するので、例えば、検出対象となる車長が長く１回の走査では検出対象車両の全体の検出距離情報を得ることができない場合でも、複数回の走査を行なうことにより全体を検出することができるようになり、これにより車種を判別することができるようになる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、走査手段により信号出力手段の検出用信号の走査方向を車両の進行方向と直交方向との中間の角度の方向に沿うように設定しているので、１回の走査を行なうことにより、通行する車両の進行方向に沿った検出距離情報と進行方向と直交する方向の検出距離情報とを同等に含んだ情報として得ることができ、これらを必要な方向の情報に分離して利用することができるようになる。
【００１４】
この結果、複数回の走査を繰り返すことにより、検出対象車両の進行方向に沿った外形形状を判定することができるようになると共に、進行方向と直交する方向の検出距離情報から検出対象車両の車幅情報も得ることができるので、車種の判別をより正確に行なうことができるようになる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、判別手段により信号出力手段の走査方向に対する各走査毎に得られる距離検出情報から検出対象物の特徴点の移動を検出することにより、走査周期と特徴点の移動距離とからそのときの通行車両の移動速度を検出するので、その車両についてそのときの走査による検出距離情報から特徴点の情報を得ることができる車両であればそのときの走査による移動速度を検出することができるようになる。
【００１６】
請求項６の発明によれば、上記構成において、判別手段により通行車両の検出領域内における通行速度を特徴点の移動速度情報に基づいて検出するので、少なくとも、車両の先頭部分あるいは後尾部分が通過するときにその車両の特徴点を抽出することができるので、その通行速度を移動速度情報によって検出することができるようになる。これにより、別途に速度計測用の装置を設けることなく車両の通行速度も検出することができる。
【００１７】
請求項７の発明によれば、上記構成において、判別手段により通行車両の検出領域内における通行速度の変化を特徴点の移動速度情報に基づいて検出するので、加速度に相当する情報を得ることができる。また、これによって、検出領域を通過する際に車両の速度が変化する場合に対応して各走査周期毎に得られる移動速度情報から車両が減速傾向にあるのかあるいは加速傾向にあるのかが認識できるようになる。
【００１８】
請求項８の発明によれば、判別手段により信号出力手段の検出信号による距離検出情報に基づいて通行車両の進行方向に沿った外形形状を検出して車種を判別する場合に、走査手段による複数回の走査に渡る距離検出情報において特徴点の移動を検出できないときに、その間の通行速度をその前後に検出された通行速度およびその変化の情報により推定して移動情報とするようにしたので、例えば、バスなどの車両のように車長が長く先端部と末端部との間に特徴点が少ない車両が加速あるいは減速をしながら通過する場合などに、途中の移動速度情報が得られない間の速度を前後の通過速度から推定して得ることができるようになる。この結果、車両の長さについての検出精度の向上を図ることができるようになり、車種判別を正確に行なうことができるようになる。
【００１９】
請求項９の発明によれば、上記構成において、判別手段により特徴点の移動が検出できない間について、その間の通行速度の変化は連続的に生じているものとみなして通行車両の通行速度の推定を行なうので、通行速度の変化がある場合でも移動速度情報が得られない期間中の通行速度を速度の変化を推定した情報に基づいて算出することができるようになり、車種判別を正確に行なうことができるようになる。
【００２０】
請求項１０の発明によれば、判別手段により信号出力手段の検出信号により得られる距離検出情報から通行車両の進行方向と直交する方向の成分の情報を検出することによりその通行車両の車幅情報を得るようにしたので、進行方向に沿った外形形状の情報による車種判別要素に加えて車幅情報による車種判別要素を加味して車種判別を行なうことができるので、より正確な車種判別を行なうことができるようになる。
【００２１】
請求項１１の発明によれば、検出領域に対して信号出力手段を第１の信号出力手段とし、且つこれとは異なる位置に前記走査手段により走査するように設定された第２の信号出力手段を設け、判別手段を、第１および第２の信号出力手段の検出信号による距離検出情報から通行車両の車種を判別するようにしたので、異なる位置での距離検出情報に基づいて車種判別を行なうことができるようになり、より広い検出領域をカバーして検出動作を行なうことにより検出精度の向上を図ることができる。
【００２２】
請求項１２の発明によれば、上記構成において、走査手段により第２の信号出力手段の走査方向を第１の信号出力手段の走査方向と異なる方向に設定するように設けているので、各走査方向から得られる距離検出情報を目的とする方向に対する距離検出情報として利用することができるようになり、より広い範囲で且つ一つの走査方向だけでは得られない距離検出情報がある場合でもこれをカバーしてより精度の高い検出を行なうことができ、正確に車種判別動作を行なうことができるようになる。
【００２３】
請求項１３の発明によれば、上記構成について、走査手段により第２の信号出力手段の走査方向を検出領域を通行する通行車両の進行方向と直交する方向に設定したので、第２の信号出力手段から得られる距離検出情報を直接通行車両の車幅情報として得ることができるようになり、車種判別要素のひとつである車幅情報を演算処理を行なうことなく迅速に得ることができ、車種判別処理を簡単な構成で迅速に行なうことができるようになる。
【００２４】
請求項１４の発明によれば、走査手段により、第１の信号出力手段の走査方向を車両の進行方向に設定しているので、第１の信号出力手段から得られる距離検出情報を直接進行方向に沿った情報として得ることができるので、上述同様にして、車種判別要素である進行方向に沿った外形情報を演算処理を行なうことなく迅速に得ることができ、車種判別処理を簡単な構成で迅速に行なうことができるようになる。
【００２５】
請求項１５の発明によれば、車軸検出用信号出力手段を、検出領域を通行する車両に対してその側面にも検出用信号を照射可能に設け、走査手段により車軸検出用信号出力手段の検出用信号を検出領域を通行する車両の進行方向と直交する方向の距離検出情報を得るように走査するように構成しているので、通行する車両の側面に照射された検出用信号から得られる距離検出情報から、車両が接地している部分とそうでない部分とを判別することができるようになり、その車両に設けられた車輪の位置や数を認識することができるようになる。
【００２６】
請求項１６の発明によれば、上記構成において、判別手段により車軸検出用信号出力手段の検出信号により得られる距離検出情報から検出対象の車輪を検出してその通行車両の車軸数を判定するようにしたので、車両の外形形状や車幅情報などに加えて、車軸の検出を行なうことができるので、これによって通行車両の車種判別を高精度で行なうことができるようになる。
【００２７】
請求項１７の発明によれば、検出領域を車軸検出用信号出力手段による検出用信号の照射が隣接する領域内を通過する検出対象車両以外の通行車両により遮られないように分離された状態に形成しているので、上述のように車軸数を判定する際に、検出領域に対して車軸検出用信号出力手段から照射される車軸検出用信号が途中で遮られることなく確実に照射することができ、これによって通過する車両の車軸数を確実に検出することができるようになる。
【００２８】
請求項１８の発明によれば、信号出力手段を検出用信号としてレーザ光を出力するレーザ光源として設け、走査手段によりそのレーザ光源から出力されるレーザ光の光路を検出軸としてこれを走査方向に走査させるように構成しているので、照射領域を目的とする走査位置に絞り込んで設定することができ、しかも、距離検出を光の投光および受光の時間差に基づいて検出することができる。
【００２９】
請求項１９の発明によれば、上記構成において、レーザ光源としてレーザ光をパルス点灯して照射するように設け、その反射光の遅延時間に基づいて対象物までの距離を検出するようにしたので、反射光を受光するまでの遅延時間の検出精度によって距離検出の分解能が決まり、車両の距離検出情報として必要なレベルの分解能を得ることができ、しかも、パルス点灯の周期を適宜に設定することにより、走査方向への走査の速度や検出間隔を適切なレベルに設定することができる。
【００３０】
請求項２０の発明によれば、レーザ光源を、信号源が複数設けられる場合にはそのそれぞれに対応して設ける構成としたので、制御系統の構成を簡単にすることができ、しかも、各走査方向に対するレーザ光源の光軸調整作業を独立して行なうことができる。
【００３１】
請求項２１の発明によれば、レーザ光源を、信号出力手段が複数設けられる場合に、それらのうちの２以上の信号出力手段の検出用信号として兼用した構成としたので、光源の配設数を少なくして全体の構成をコンパクトなものとすることができる。
【００３２】
請求項２２の発明によれば、走査手段により複数の信号出力手段の１回の走査を単位としてレーザ光源によるレーザ光を走査単位毎に切り換えて走査させるようにしたので、走査単位で信号処理を行なうことができ、検出距離情報の処理を簡単に行なうことができる。
請求項２３の発明によれば、走査手段により複数の信号出力手段の走査をレーザ光源によるレーザ光のパルス点灯を単位として切り換えることにより見かけ上で同時に行なうように構成したので、時分割で同時に検出した情報に基づいて各走査方向に対して時間遅れのない検出距離情報として得ることができる。
【００３３】
請求項２４の発明によれば、走査手段によりレーザ光源のレーザ光の光路となる検出軸をミラーの反射角度を変化させることにより走査するように構成したので、レーザ光源の走査をほぼ一定の速度で一方向に繰り返し走査することができるようになり、レーザ光源を往復で走査する場合に比べて信号処理を簡単にすることができるようになり、迅速な検出動作を行なうことができる。
【００３４】
請求項２５の発明によれば、走査手段を、レーザ光源のレーザ光の光路となる検出軸を複数の信号出力手段の走査に対応するように分配する複走査用ミラーと、この複走査用ミラーの反射角度を変化させることにより分配される複数の走査のレーザ光を異なる走査方向に設定するように変換する光路変換手段とから構成しているので、ひとつのレーザ光源を用いて異なる走査方向に走査して距離検出情報を得る構成とすることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を高速道路の料金所に設ける車種判別装置に適用した場合の第１の実施形態について図１ないし図１１を参照しながら説明する。
図１は料金所に設けられたレーン１１に配設される車種判別装置１２を示す概略的な図である。車種判別装置１２は、レーン１１を跨ぐようにして配設されたガントリ１３に、下方に向けて検出領域Ｓを設定するように設けられている。検出対象となる車両１４はレーン１１を矢印Ａの方向に通行することとする。レーン１１は、単車などを除いた一般的な４輪以上の車輪を有する車両１４が１台分が通れる程度の道幅に設定されたものである。
【００３６】
車種判別装置１２は、検出領域Ｓに対して、車両１４の進行方向Ａに沿う方向に設定された走査ライン１５にしたがって第１の検出用レーザ光１６を走査すると共に、進行方向Ａと直交する方向に設定された走査ライン１７にしたがって第２検出用のレーザ光１８を走査するように構成されている。第１および第２の検出用レーザ光１６，１８は、１走査毎に交互に走査されるようになっており、また、１回の走査を行なううちに所定の時間間隔でパルス点灯されるようになっている。
【００３７】
次に、図２を参照して車種判別装置１２の構成について説明する。図２においては、簡単のために、ひとつの走査ライン１５あるいは１７のいずれかについての検出用レーザ光１６，１８を出力するための構成を示している。検出用レーザ光１６（１８）を出力する信号出力手段としてのレーザ光投光器１９および反射光１６ａ（１８ａ）を受光するための受信手段としての受光器２０が設けられ、それぞれ距離検出手段としての距離計測器２１に接続されている。
【００３８】
レーザ光投光器１９は、距離計測器２１から所定周期の投光パルス信号が与えられると検出用信号としてのレーザ光１６（１８）をパルス点灯して出力するもので、受光器２０は、そのレーザ光が物体により反射された反射光１６ａ（１８ａ）を受光して受光信号を距離計測器２１に出力するようになっている。距離計測器２１は、投光パルス信号と受光器２０から入力される受光信号とから、それらの遅延時間ｔｄに基づいて基準点から反射位置までの距離を求めるように構成されている。
【００３９】
投光器１９から出力されるレーザ光１６（１８）および受光器２０に入射する反射光１６ａ（１８ａ）は、ポリゴンミラー２２の反射面に入射するようになっており、さらに、反射鏡２３により所定の方向に光路が変更されるようになっている。ポリゴンミラー２２は、走査手段として機能するもので、駆動モータにより高速で回転されるようになっていて、その回転により正多角柱の各側面に入射される光は一方向に走査されるようになる。
【００４０】
判別手段としての制御装置２４は、上述したポリゴンミラー２２の駆動モータの回転を制御する駆動装置２５に制御信号を与えてレーザ光の投光による走査を制御すると共に、距離計測器２１により検出された距離検出信号を入力して後述するように車種判別処理を行なうものである。
【００４１】
なお、図示はしないが、この料金徴収用のレーン１１には料金徴収のために車両１４に搭載される車載機と通信を行なう路側機が設けられており、通信エリアを通過する際に、車載機に登録されたＩＤコードや種々のデータを授受すると共に、高速道路を通行する場合の料金の徴収データのやり取りを行なうようになっている。このとき、車種判別装置１２は、車載機に登録されている車種データが実際の車両１４と一致しているか否かを確認するためのものである。
【００４２】
次に、本実施形態の作用について図３ないし図１１も参照して説明する。
図３および図４は、車種判別装置１２の基本的な動作と距離の検出処理について示している。図３（ａ），（ｂ）はポリゴンミラー２２により走査されるレーザ光１６，１８の走査角度の時間的変化を示すと共に、レーザ光をパルス点灯させるためのパルス信号を示し、同図（ｃ），（ｄ）は時間軸を拡大してパルス信号および受光信号を詳細に示している。
【００４３】
まず、投光器１９は、距離計測器２１から図３（ｃ）に示すようなパルスの繰り返し周期ｔｒで投光信号が与えられると、これに応じてレーザをパルス点灯させてレーザ光１６，１８を出力する。このとき、レーザ光１６，１８のパルス幅はｔｗであり、反射光１６ａ，１８ａが受光器２０により受光されて受光信号として出力されるまでの遅延時間はｔｄである。
【００４４】
そして、距離計測器２１は、この遅延時間ｔｄと、レーザ光１６，１８の速度である光速ｃ（＝３×１０８  ｍ／sec ）との積の値が、このレーザ光１６，１８が投射されて物体に到達してその反射光１６ａ，１８ａが受光器２０に到達するまでの光路長であり、物体までの距離ｄの２倍の距離２ｄに等しいことから、距離検出情報である物体までの距離ｄ（＝（ｃ×ｔｄ）／２）を求めることができる。
【００４５】
なお、上述のようにしてレーザ光１６，１８がそれぞれ車両１４の進行方向に沿った走査ライン１５および直交する方向に対応した走査ライン１７に対してパルス点灯されながら走査されており、そのときの反射光１６ａ，１８ａにより得られた検出距離情報である検出距離ｄの情報が制御装置２４に逐次入力されるようになる。レーザ光１６，１８の走査周期Ｔｐおよびその間に実際にレーザ光を走査する走査時間Ｔｓ（図３（ａ）参照）はポリゴンミラー２２の回転速度により決まるもので、パルス点灯の繰り返し周期ｔｒやこの走査時間Ｔｓなどにより検出の分解能を設定することになる。
【００４６】
これにより、例えば、レーザ光１６を走査ライン１５に沿って走査することにより、図４（ａ）に示すように、車両１４の進行方向に沿った形状の検出距離情報が得られ、レーザ光１８を走査ライン１７に沿って走査することにより、同図（ｂ）に示すように、車両１４の車幅方向に沿った形状の検出距離情報が得られるようになる。以後、このように走査ライン１５に沿って走査して検出距離情報を得ることを「縦ライン計測」と略称し、走査ライン１７に沿って走査して検出距離情報を得ることを「横ライン計測」と略称することにする。
【００４７】
なお、上述の構成では、横ライン計測においては、レーン１１を通行する車両１４に対して走査の繰り返しの周期に応じて車両１４の形状を全体に渡って距離を計測したデータを得ることができるが、縦ライン計測においては、レーン１１を通行する車両１４に対してレーン１１の中央部を通過している部分の形状を計測したデータのみが得られる構成である。
【００４８】
次に、制御装置２４により車両１４の車種判別処理を行なう場合の処理内容について図５に示す車種判別プログラムのフローチャートにしたがって説明する。制御装置２４は、車種判別プログラムをスタートすると、まず、縦ライン計測および横ライン計測を行なうことにより（ステップＳ１，Ｓ２）、検出領域Ｓ内に検出対象となる車両１４が存在するか否かを判断し（ステップＳ３）、車両有りの条件が成立するまでの間はステップＳ１〜Ｓ３を繰り返し実施する。
【００４９】
次に、制御装置２４は、車両有りと判断したときには（ステップＳ３）、縦ライン計測および横ライン計測により得られた検出距離情報から、それらの各検出距離ｄに対応する位置を連結して得られる外形形状Ｌ１，Ｌ２を求めると共に、その得られた概略的な外形形状からその形状を特徴付けるデータである特徴点Ｐを抽出する（ステップＳ４）。これにより、図４（ａ），（ｂ）に示したような外形形状から特徴点Ｐとなる位置（図中では「・」で示している）を求めることができる。この場合、図示の検出距離情報では測定間隔が広いために特徴点Ｐの抽出が困難となるように見えるが、実際には、検出点の設定間隔がさらに狭くなるように設定されるので、特徴点Ｐを求めることができる。
【００５０】
次に、制御装置２４は、縦ライン計測および横ライン計測を繰り返し（ステップＳ４，Ｓ５）、車両が存在する状態が継続している間は（ステップＳ６）、特徴点Ｐの抽出を継続して行ない（ステップＳ７）、このとき得られた特徴点Ｐの位置と前回の計測時点で得られている特徴点Ｐの位置とを比較することによりそれらの対応付けを行なう（ステップＳ８）。
【００５１】
この後、制御装置２４は、対応付けが行なえた特徴点Ｐの間の移動距離を求めて（図８参照）その間の移動速度を計算して求め（ステップＳ９）、続いて、外形形状の情報から車高を計測すると共に（ステップＳ１０）、車長を計測する（ステップＳ１１）。なお、この場合において、１回の走査で車両１４の全体をカバーできない場合には、車長を計測することはできないが、特徴点Ｐを対応付けることにより車長を計測するための情報を関連付けることができる。
【００５２】
続いて、制御装置２４は、縦ライン計測および横ライン計測を行なったときに（ステップＳ５，Ｓ６）、車両有りと判断されないときには（ステップＳ７）、計測を終了し、それまでに得られたデータに基づいて通過している車両１４の車種を判定し（ステップＳ１３）、プログラムを終了してメインプログラムにリターンする。
【００５３】
この場合、車種の判別にあたっては、縦ライン計測のデータでは車両１４の全体の車長がほぼ特定できているが、例えば、連結器を介して連結されたトレーラなどが通過する場合において、縦ライン計測のみでは連結器部分が検出できないと別の車両として判別する場合が生ずるが、このような場合において、横ライン計測を行なっていることにより、連結器部分の存在を検出することができるので、正確な車種判別処理を行なうことができるようになっている。
【００５４】
図６および図７は車両１４が検出領域Ｓを通過する場合に測定したデータを示すもので、図６に示す場合が図７に示す場合よりも速い速度で車両１４が走行したときに得られる測定データをそれぞれ示している。すなわち、ある速度で車両１４が検出領域Ｓを通過したときに、横ライン計測および縦ライン計測のそれぞれを行なうことにより、図６（ａ），（ｂ）に示すような時間の経過に伴ったデータの合成を行なうことができる。横ライン計測データからは、時間の経過に伴う車両１４の車幅方向の外形の変化が得られ、縦ライン計測データからは、時間の経過に伴う車両１４の進行方向の外形の変化が得られる。
【００５５】
一方、図６の状態よりも遅い速度で車両１４が検出領域Ｓを通過する場合には、１回の走査あたりの車両１４の移動距離は短いので、図７（ａ）に示すように、横ライン計測データからは車長が長く見え、縦ライン計測データからその移動距離が短いことがわかる。したがって、縦ライン計測データから車両１４の車長を計測し、横ライン計測データから車両１４の幅方向のデータを得ることができるようになり、正確な車種判別を行なうことができるのである。
【００５６】
上述した図６および図７の場合には、検出領域Ｓを通過する車両１４の速度は一定である場合を想定しているが、渋滞などが生じている場合で、例えば、車両１４が車種判別装置１２の下を通行するときにちょうどブレーキをかけてしまうようなときには、横ライン計測データは停止した車両１４の車幅方向の計測をし続けることになるので、図９（ａ）に示すようなデータが得られる。このような場合でも、縦ライン計測データは、同図（ｂ）に示すように、進行方向に沿った走査毎の移動が生じていないことを検出することができるので、車種の判別を正確に行なうことができるのである。
【００５７】
次に、レーン１１を通過する車両が、上述した車両１４とは異なり、車長が長く且つその車両の中間部においては縦ライン計測データから特徴点が得られない場合についてその車長を推定する方法について図１０および図１１を参照して説明する。これは、例えば、バスなどのように直方体状をなす箱型の車両で、長い車両全体が縦ライン計測では途中部分を特徴点と共に検出することができなくなるために、そのままでは車長を判別できなくなり、場合によっては車種の判定が行なえなくなる場合に対応して設けられた推定方法である。
【００５８】
すなわち、図１０は、バスなどの車両の途中の部分が検出領域Ｓを通過しているときにその移動速度を推定して車長の検出に修正を行なうようにしたプログラムを示すものである。このプログラムは、前述した車種判別プログラムに組み込まれたものであるが、ここでは、移動速度の推定に関する制御内容についてのみ説明するフローチャートを示している。
【００５９】
まず、制御装置２４は、前述同様にして車両有りと判断した後に（ステップＳ３）、縦ライン計測および横ライン計測を行なった（ステップＳ５，Ｓ６）後に、特徴点抽出を行なう（ステップＴ１）。次に、制御装置２４は、その特徴点抽出の処理において縦ライン計測のデータから車両が凹凸の有る外形である場合には（ステップＴ２）、前述どおりにして速度の計測処理（ステップＴ３）や、車長の補正処理（ステップＴ４）が行なえるが、車両がバスのような途中の部分で凹凸のないものである場合には、ステップＴ２で「ＮＯ」と判断して以下に示す処理を行なうようになる。
【００６０】
すなわち、制御装置２４は、まず、前回までの縦ライン計測のデータから特徴点の移動により求めた移動速度のデータから、車両の進入時の移動速度の変化を算出し、そのデータから速度変化量を算出する（ステップＴ５）。これにより、車両が検出領域Ｓ内に進入する際の先端部の移動の加速度を求めることができるようになる。そして、特徴点の抽出ができない計測期間中においては、車両に働いている加速度が急激に変化することはないと仮定して進入時の加速度が継続するものとし、そのデータに基づいて速度を推定する（ステップＴ６）。
【００６１】
続いて、制御装置２４は、退出時の速度変化量を算出する（ステップＴ７）と共に、このデータからも速度を推定する（ステップＴ８）ようになっているが、実際には、車両が検出領域Ｓから退出したときまでこのデータを得ることはできないから、特徴点の移動を検出できない期間中においてはこれらステップＴ７，Ｔ８の処理はこの時点では行なわない。
【００６２】
そして、この後、車両が検出領域Ｓを退出するときに退出時の速度変化量が算出されると（ステップＴ７）、これに基づいて、それ以前の期間で速度が検出できなかった期間についての速度を時間軸をさかのぼるようにして推定する。この場合、速度が検出できない期間における速度変化つまり加速度についても退出時の速度変化量とほぼ同じであると仮定して速度を推定する（ステップＴ８）。
【００６３】
これにより、速度の検出ができなかった期間における車両の通過速度をその期間の前後の速度の変化量に基づいて推定することができるようになる。なお、進入時および退出時の速度変化量が異なる場合には、両方の速度変化量により挟み撃ちをするように推定して不連続点が発生する場合には、これが連続的に変化したものと推定して速度の算出処理を行なう。
【００６４】
この結果、制御装置２４は、推定した速度のデータに基づいて検出した速度のデータの修正処理を行ない（ステップＴ９）、これによって、推定処理を行なわなかった場合の車長の算出結果についても補正を行ない（ステップＴ１０）、この結果から最終的に車種を判別する（ステップＳ１３）。
【００６５】
図１１は上述のようにして車両の速度を推定する場合の２つのケースについて示すもので、第１のケースは、同図（ａ）に示すように、進入時と退出時の速度がほぼ同じでしかも一定速度である場合である。この場合には、速度の検出ができなかった期間中においても進入時および退出時の速度と同じであると推定することができる。
【００６６】
また、第２のケースは、同図（ｂ）に示すように、進入時に減速をして検出領域Ｓ内で停止をし、この後加速をして検出領域から退出する場合である。この場合には、進入時の速度の変化量が一定の割合で減少するので、加速度が一定であると推定することができ、その加速度をもって車両が進行すると、途中で速度がゼロとなり、停止することが推定できる。
【００６７】
一方、退出時の速度の変化量が一定の割合で増加するので、この場合も加速度が一定であると推定することができ、同様に、この加速度をもって車両が進行し測定可能となった時点の速度からそれ以前の速度を推定すると、速度がゼロであった時点を求めることができ、図示のような速度の推移を得ることができる。この結果、車両が通信領域Ｓ内で停止している期間Ｔstについて推定することができるようになり、推定停止期間Ｔstおよび推定速度に基づいてこの間の移動距離を算出することができるようになる。
【００６８】
次に、上述のように構成する場合における各数値の設定について、種々の場合を想定して説明する。
まず、車両の走行速度の上限を２００ｋｍ／ｈと仮定し、進行方向の分解能つまり走査回数を、少なくとも１０ｃｍ進行する毎に１回の走査を行なうように設定しようとする場合には、
１０（ｃｍ）／２００（ｋｍ／ｈ）＝１．８（ｍｓｅｃ）
となるので、走査周期Ｔｐを１．８ｍｓｅｃ程度に設定する必要がある。したがって、この走査周期Ｔｐの逆数で表される１秒あたりの走査回数は５５５回となる。
【００６９】
次に、速度計測のための走査速度は、検出領域Ｓを通過する間に何回測定するかにより決まるので、上述同様に、例えば車両の走行速度の上限を２００ｋｍ／ｈと仮定し、検出領域Ｓの長さを５ｍ程度でそこを通過する間の測定回数を少なくとも２０回に設定しようとする場合には、
５（ｍ）／２００（ｋｍ／ｈ）／２０（回）＝４．５（ｍｓｅｃ）
となるので、走査周期Ｔｐを４．５ｍｓｅｃ程度に設定する必要があり、１秒あたりの走査回数は２２２回となる。
【００７０】
また、サンプリング周期ｔｒについては、走査速度と角度分解能により決まるので、例えば、車両形状を判定するのに必要な分解能を１０ｃｍに設定する場合には、検出領域Ｓの長さを３ｍとした場合に、１回の走査あたりで３０回のサンプリングを行なう必要がある。図３（ａ）にも示したように、走査周期Ｔｐの期間のうちの実際の走査時間Ｔｓはこれよりも短いので、およそ半分の時間であるとして見積もると、
１．８（ｍｓｅｃ）／３０（回）／２＝３０（μｓｅｃ）
となり、サンプリング周期ｔｒはおよそ３０μｓｅｃである。
【００７１】
一方、速度計測の分解能を５ｃｍとして検出領域Ｓの長さを５ｍとした場合には、１回の走査あたりで１００回のサンプリングを行なう必要がある。したがって、上述同様にしてサンプリング周期ｔｒを求めると、
４．５（ｍｓｅｃ）／１００（回）／２＝２２．５（μｓｅｃ）
となる。
【００７２】
検出領域Ｓの広さについては、ひとつのレーン１１に１台の車種判別装置１２を設置することが原則であるから、車幅方向の検出長さは３ｍ〜４ｍ程度の範囲であり、進行方向の検出長さは上述で仮定した長さ５ｍ〜１０ｍ程度の範囲となる。なお、この進行方向の検出長さは、一般的に考えると長い方が検出精度が高くなるのであるが、実際には、車種判別装置１２の設置高さをあまり高くすることができない事情から、レーザ光源を中心として広い角度に渡る走査をすることになって死角が発生してしまう場合があるので上限は１０ｍ程度となる。
【００７３】
なお、上述の見積りを行なう場合にした仮定において、検出精度を１０ｃｍ程度とする例を説明したが、これは、実際上では形状測定がこの程度で十分可能なレベルであることと、処理に必要な時間やコストとのトレードオフの関係にあることから、それぞれの適切な条件を選んだ結果の実用的に妥当な程度の値となっている。
【００７４】
このような本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
すなわち、第１に、車両１４の進行方向に沿った走査ライン１５でレーザ光１６を走査して車両１４の外形を直接的に測定するので、２点間を通過する時間から速度を求めて推定する従来構成のものに比べて、正確に車両１４の車長を検出することができ、これによって車種判別を確実に行なえるようになる。
【００７５】
第２に、走査ライン１５を車両１４の進行方向に設定しているので、演算処理が簡単になる。
第３に、縦ライン計測を１回走査する毎に特徴点Ｐを抽出して走査毎の移動を検出できるので、検出領域Ｓ中を移動する際の車両１４の速度およびその速度の変化量である加速度を検出することができる。
【００７６】
第４に、上述のように速度や加速度を検出できることから、バスなどのように車体の中間部に移動を認識できるような特徴がない場合でも、車両の進入時と退出時の検出データに基づいて検出不能な部分における速度を推定することができる。これにより、例えば、渋滞などで検出領域Ｓ内で車両が停止した場合でもこれを推定することができるので、車長の検出精度を向上させることができ、車種判別を正確に行なうことができるようになる。
【００７７】
第５に、縦ライン計測に加えて横ライン計測を行なっているので、レーン１１の中央部において計測している縦ライン計測のみでは不十分となる場合でも、横ライン計測のデータを得ることにより、トレーラの連結部などが中央部を通過しない場合や、単車が並走する場合などでもこれを確実に認識して、より正確な検出処理を行なうことができる。
【００７８】
（第２の実施形態）
図１２および図１３は、本発明の第２の実施形態を示すもので、第１の実施例と異なるところは、車種判別装置１２に代えて進行方向に対する走査ライン１５で示すラインの位置をその中心位置１５に対して左右に車幅方向に任意の距離だけずらした位置で例えば走査ライン１５ａあるいは１５ｂで示す位置に変更設定することができるようにした車種判別装置２６を設ける構成としている。
【００７９】
この場合、走査ラインの位置を変更する手段としては、通常の光学系の構成の知識により形成できる周知のものであり、図示はしないが、例えば、ポリゴンミラー２２の回転軸を傾ける構成を設けたり、反射鏡２３の反射角度の設定を変更する構成を設けたり、あるいは、車種判別装置２６の光学系の全体を傾ける構成を設け、これをモータなどの駆動手段により駆動して変更する。
【００８０】
次に、このように走査ライン１５の位置を走査ライン１５ａ，１５ｂのように変更する場合の動作について説明する。すなわち、図１３はこのような場合における車種判別プログラムのフローチャートを示すもので、第１の実施形態のものに車両位置計測のステップＳ１４と位置補正のステップＳ１５とを付加して構成したものである。
【００８１】
すなわち、この実施形態においては、レーン１１を通行する車両１４がレーン１１の幅に対して車幅が余裕がある場合などで、レーン１１の中心からずれた位置を通行する場合や、あるいは、車幅の狭い車両例えば単車などのような場合には、横ライン計測による距離検出情報を得ることはできても、縦ライン計測による検出距離情報では車両１４の中心位置からずれていることに起因して車両の正確な外形を検出することができない場合があることに対応してなされたものである。
【００８２】
制御装置２４により、第１の実施形態と同様にして車両有りと判断した（ステップＳ３）後に、車両１４の車種の判別を行なうための縦ライン計測（ステップＳ５）および横ライン計測（ステップＳ６）を行なったときに、その都度、特徴点抽出を行なって（ステップＳ８）、そのデータに基づいて車速計測，車高計測および車長計測を行なうが（ステップＳ１０〜Ｓ１２）、このときに、横ライン計測のデータに基づいてレーン１１の範囲内における車両１４の位置を計測する（ステップＳ１４）。
【００８３】
これによって、走査ライン１５を走査するレーザ光１６の走査ライン１５を車両１４の外形を計測するのに適した例えば車両１４の中心線を通るように走査ライン１５ａあるいは１５ｂのように、中心の走査ライン１５から左右にずらすように制御し（ステップＳ１５）、以後、その走査ラインに沿って縦ライン計測を行なう。
【００８４】
このような第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、車両１４のレーン１１の通過位置を計測してその通過位置に応じて縦ライン計測の走査ライン１５を適切な位置に変更設定するようにしたので、レーン１１の偏った位置を通過する車両や単車などがある場合でも、確実に車両が通過する位置に縦ライン計測の走査ラインを設定して距離検出情報を得ることができるので、車両の外形を正確に検出して車種判別をより確実に行なうことができるようになる。
【００８５】
（第３の実施形態）
図１４ないし図１８は、本発明の第３の実施形態を示すもので、第１の実施形態と異なるところは、第１の実施形態の構成に加えて、横ライン計測のための走査ライン１７と同じ走査ライン１７の走査位置にレーザ光を走査するものであって、レーン１１から横に所定距離だけずれた位置に設けることにより、斜め上方からレーザ光を照射する車軸検出用信号出力手段としての車軸検出用横ライン計測装置２７を設けている。
【００８６】
図１４および図１５は車軸検出用横ライン計測装置２７を設けた構成を示すもので、レーン１１には隣接するレーン２８との間に分離帯２９が所定の幅で設けられている。そして、レーン１１およびレーン２８を共に跨ぐようにしてガントリ３０が設けられており、前述の車種判別装置１２が設けられると共に、車軸検出用横ライン計測装置２７が分離帯２９とレーン２８との境界部近傍の上方位置に設けられている。
【００８７】
車軸検出用横ライン計測装置２７は、前述した車両判別装置１２の構成と同様に構成されるもので、走査ライン１７に沿って検出用レーザ光３１を走査するように出力するように設けられ、その反射光を受光して距離を検出し、その検出データを車両判別装置１２の制御装置２４に出力するようになっている。
【００８８】
図１６は、制御装置２４により検出領域Ｓを通過する車両１４の車軸数を検出する過程を示す車軸数検出プログラムである。すなわち、制御装置２４は、車軸検出用横ライン計測装置２７の横ライン計測による距離検出データが入力されると（ステップＲ１）、その距離検出データに基づいて、通過している車両１４のいま走査した部分が接地しているか否かを判定する（ステップＲ２）。
【００８９】
これは、図１７に示すように、走査されたレーザ光３１が車両１４のタイヤ１４ａがない部分に照射された場合（同図（ａ）参照）と、タイヤ１４ａが存在する部分に照射された場合（同図（ｂ）参照）とで異なる距離検出データとなることを利用して判定するものである。そして、制御装置２４は、距離検出データが接地している状態を示す場合には、それが車輪（タイヤ）であるか否かを判断する（ステップＲ３）。
【００９０】
ここで、制御装置２４は、複数回の走査を行なう間にその接地していると判断されている距離が、あらかじめ設定されたしきい値データに基づいて、タイヤ１４ａが存在すると判定できる程度である場合には、車軸数を示す変数データを「１」加算する（ステップＲ４）。これは、接地状態を検出した場合でもそれが車両１４に搭載されているロープや付設されている泥除けなどを検出することによるタイヤの誤検出を防止するためである。そして、このような検出処理が車両１４が通過するまで（ステップＲ５）繰り返し行なわれ、これによって、全体の車軸数を検出するものである。
【００９１】
この結果、制御装置２４は、車軸検出用横ライン計測装置２７による検出データを合成すると、図１８に示すような形状を得ることができる。そして、車長や車高あるいは車幅などのデータに加えて車軸数のデータを総合して車種を判別するようになる。
【００９２】
このような第３の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、車種判別のデータとして車軸数のデータを加えて判定することができるようになり、より正確な判別処理を行なうことができるようになる。また、この場合において、レーン１１と隣接するレーン２８との間に分離帯２９を設けて、車軸検出用横ライン計測装置２７のレーザ光３１が途中で遮られるのを防止しているので、隣接するレーン２８を通行する他の車両による誤検出を防止することができる。
【００９３】
（第４の実施形態）
図１９および図２０は、本発明の第４の実施形態を示すもので、第１の実施形態と異なるところは、走査ライン１５，１７のそれぞれに沿って照射するレーザ光１６，１８を一つのレーザ光源から生成するように構成したところである。すなわち、図２に示した構成における車種判別装置１２の投光器１９および受光器２０は１組だけ設ける構成とし、走査手段としてのポリゴンミラー２２を特殊な反射面を形成したポリゴンミラー３２を設けている。
【００９４】
このポリゴンミラー３２は、複数の走査位置に走査を行なうための複走査用ポリゴンミラーとして機能するもので、隣接する反射面３２ａ，３２ｂが交いに回転軸に対して反対方向に所定角度だけ傾いた状態に形成されている。例えば、図２０に示すように、反射面３２ａに投光器１９から出力されるレーザ光３３が照射されると、ポリゴンミラー３２の回転軸に対して下側に傾いた方向に反射され、この角度で走査され、レーザ光１６として得ることができる（同図（ａ）参照）。一方、反射面３２ｂにレーザ光１６が照射されると、反対に上側に傾いた方向に反射され、この角度で走査され、レーザ光１８として得ることができる（同図（ｂ）参照）。この結果、同図（ｃ）に示すように、レーザ光３３がポリゴンミラー３２で反射して走査されることにより、レーザ光１６および１８に相当するビームを得ることができる。
【００９５】
さて、このようにして出力されるレーザ光１６および１８は、図１９に示すように、各光路に沿って２枚ずつの反射鏡３４〜３７により互いに直交する方向に走査ラインが形成されるように反射され、これにより、投影面としての検出領域Ｓに対して走査ライン１５および１７を設定することができるようになる。
【００９６】
このような第４の実施形態によれば、第１の実施形態における効果に加えて、レーザ光源をひとつ設けるだけで直交する方向に走査ライン１５，１７を設定することができるようになる。
【００９７】
（第５の実施形態）
図２１ないし図２５は、本発明の第５の実施形態を示すもので、第１の実施形態と異なるところは、車種判別装置１２に代えて、進行方向１５にのみレーザ光１６を走査する車種判別装置３８を設けたところである。この第５の実施形態における構成は、第１の実施形態において車種判別装置１２により横ライン計測を行なっていたのに対して、簡略的に縦ライン計測のみにより車種判別を行なうようにした構成のものである。
【００９８】
そして、この実施形態においては、第１の実施形態において行なった縦ライン計測による車種判別の方法に加えて、通過する車両１４の車長が検出領域Ｓの進行方向の長さに比べて比較的長く、１回の進行方向１５に沿ったレーザ光１６の走査では車両１４の全体をカバーすることができない場合のデータ処理の内容について説明する。
【００９９】
すなわち、図２２に示すように、車両１４が図中１４Ａの位置から１４Ｂに示す位置に向かって進行しているとすると、このとき縦ライン計測のデータは、図２３に示すように、車両１４の一部を走査して得られた距離検出データが徐々に移動していく様子を呈している。このような車両１４の一部を走査して得られた縦ライン計測データから、それぞれ特徴点を抽出すると、相互に関係のある特徴点が存在することからこれらを重ね合わせることができる。
【０１００】
図２４に示すように、例えば車両１４の一部を縦ライン計測した計測データＤ１，Ｄ２，Ｄ３があるとすると、計測データＤ１の特徴点Ｐ１〜Ｐ３に対して、計測データＤ２の特徴点はＰ３と一致することがわかるので、この位置で重ね合わせることができ、計測データＤ２の特徴点Ｐ４は計測データＤ３の特徴点Ｐ４と重ね合わせることができるようになる。
【０１０１】
この結果、計測データＤ１〜Ｄ３を一致する特徴点同士で重ね合わせて、図２５（ａ）に示すように全体の形状として得ることができ、それらの特徴点Ｐ１〜Ｐ６を得ることができる。これにより、車両１４の進行方向の全体の形状が同図（ｂ）に示すような形状として得ることができ、車長を判定することもできるようになる。
【０１０２】
このような第５の実施形態によれば、レーザ光１６の走査ラインを進行方向１５のみとした簡略的な構成としながら、検出領域Ｓ内の範囲を超える長さの車両１４が通過する場合でも、その特徴点を検出することができる場合には、複数回の走査による縦ライン計測データを合成することにより全体の形状を検出することができるようになる。
【０１０３】
（第６の実施形態）
図２６ないし図２８は、本発明の第６の実施形態を示すもので、第１の実施形態と異なるところは、車種判別装置１２に代えて、車種判別装置３９を設ける構成としたところである。この車種判別装置３９においては、走査方向を車両の進行方向１５（あるいは直交する車幅方向１７）から４５°だけ斜めに傾けた走査ライン４０にのみ設定した構成で、この斜め方向の走査ライン４０に沿ってレーザ光４１を照射して距離を検出するようにしている。
【０１０４】
図２７に示すように、車両１４が図中１４Ａの位置から１４Ｂに示す位置に向かって進行しているとすると、このとき斜めライン計測のデータを図２８に示すように時間の経過と共に３次元イメージとして得ることができる。このとき、通常の車両１４は平面図で見た場合に矩形状をなしていることが一般的に仮定できるので、この仮定に基づいて、進行と共に速度が変化する場合でもその変化を補正する演算を行なうことにより図示の形状を得ることができる。
【０１０５】
また、これにより、進行方向１５に対する車両１４の外形のデータと共に車幅方向１７に対する車両１４の外形のデータも同時に得ることができ、しかも、車両の通行速度の変化に伴う進行方向のデータの揺れも演算を行なうことにより補正することができるようになる。なお、この実施形態の場合においては、第１の実施形態のものに比べて、実際には多少演算処理の負担が増加するが、分解能を同程度とするためには、制御装置２４の演算能力を向上させることで対応することは十分可能である。
【０１０６】
このような第６の実施形態によれば、レーザ光４１を出力する部分の構成を、レーザ光源を一つとして斜め方向の走査ライン４０への走査のみを行なう簡単な構成とすることができ、ハード構成の簡略化を図ることができると共に、レーザ光源のメンテナンスに要する工数を低減しながら、走査ライン４０への走査により進行方向１５および車幅方向１７に対する距離検出データを演算することにより得ることができるようになる。
【０１０７】
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形また拡張できる。
レーザ光によるスキャンは横ライン計測を先に行なっても良いし、あるいはレーザパルスを時分割で照射することにより縦ライン計測および横ライン計測を見かけ上で同時に行なうようにしても良い。この場合において、時分割でレーザパルス光を照射する場合には、検出タイミングを調整してタイミング処理を行なうことで分離しても良い。さらに、縦ラインと横ラインのレーザ光を異なる波長（周波数）の光源を用いることにより分離検出可能な構成とすれば、実質的に同時に照射することもできる。
【０１０８】
車速や車長あるいは車高の検出は、車種判定時にバッチ処理で行なっても良いし、縦ライン計測および横ライン計測を行なう毎に、得られたデータから検出可能な範囲内で演算処理して判定の準備をするようにしても良い。
【０１０９】
レーザ光は、縦ラインと横ラインは交互に１回ずつスキャンする方式に限らず、検出精度や、スキャン速度などの制約を考慮して、必要に応じてスキャンの回数を異なる条件に設定することもできる。
横ライン計測を行なうことにより、単車などの通行時に複数台が同時に通過する場合でも、これを検出して特定することができるようになる。
【０１１０】
ポリゴンミラー２２あるいは３２から照射されるレーザ光を反射鏡２３あるいは３４〜３７によって反射させて所定の光路に導くように光学系を構成しているが、これに限らず、例えば、反射鏡を組み合わせた構成と同等の光路を設定することができるようにしたプリズムを設けて構成することもできる。
【０１１１】
走査手段としてのミラーは、ポリゴンミラー２２以外に、例えばガルバノミラーを用いても良い。この場合、ガルバノミラーで複走査をするには、２軸で揺動することにより、分割して走査することができる。また、走査手段としては、ミラー以外に、ホログラムスキャナを用いて構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す設置状態での概略的な外観斜視図
【図２】車種判別装置の概略的な構成を示すブロック図
【図３】レーザ光の走査角および発光信号，受光信号の関係を示すタイムチャート
【図４】縦ライン計測および横ライン計測の作用説明図
【図５】車種判別プログラムのフローチャート
【図６】時間の経過に伴う横ライン計測データおよび縦ライン計測データ
【図７】車両の速度が遅い場合の図６相当図
【図８】縦ライン計測データと特徴点との関係を示す作用説明図
【図９】車両が途中で停止する場合の図６相当図
【図１０】車速推定プログラムのフローチャート
【図１１】車速推定の原理説明図
【図１２】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図１３】図５相当図
【図１４】本発明の第３の実施形態を配置状態で示す全体構成の正面図
【図１５】配置状態で示す全体構成の外観斜視図
【図１６】車軸数検出プログラムのフローチャート
【図１７】車軸検出用横ライン計測でのタイヤの有無によるデータの違いを示す図
【図１８】時間の経過に伴う車軸検出用横ライン計測データ
【図１９】本発明の第４の実施形態を示す光学系の配置概念図
【図２０】ポリゴンミラーによるレーザ光の分割走査の説明図
【図２１】本発明の第５の実施形態を示す図１相当図
【図２２】レーザ光の走査と車両の位置関係を示す上面図
【図２３】時間の経過に伴う縦ライン計測データ
【図２４】計測データと特徴点の関係を示す図
【図２５】計測データを特徴点で重ね合わせ処理をして合成した図
【図２６】本発明の第６の実施形態を示す図１相当図
【図２７】図２２相当図
【図２８】時間の経過に伴う斜めライン計測データ
【図２９】従来例を示す図１相当図
【符号の説明】
１１はレーン、１２は車種判別装置、１４は車両、１５は第１の走査方向、１６はレーザ光（第１の検出用レーザ光）、１７は第２の走査方向、１８はレーザ光（第２の検出用レーザ光）、１９はレーザ光投光器（信号出力手段）、２０は受光器（受信手段）、２１は距離計測器（距離検出手段）、２２はポリゴンミラー（走査手段）、２３は反射鏡、２４は制御装置（判別手段）、２５は駆動装置、２６は車種判別装置、２７は車軸検出用横ライン計測装置（車軸検出用信号出力手段）、２８はレーン、２９は分離帯、３１は検出用レーザ光、３２はポリゴンミラー（複走査用ミラー）、３３はレーザ光、３４〜３７は反射鏡、３８，３９は車種判別装置、４０は走査ライン、４１はレーザ光、Ｓは検出領域である。
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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