JP2000009839A

JP2000009839A - 物体検出装置

Info

Publication number: JP2000009839A
Application number: JP10182224A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okabe; 浩史岡部
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2000-01-14
Anticipated expiration: 2018-06-29
Also published as: JP2959557B1

Abstract

(57)【要約】【課題】センサヘッドから光ビームを回帰反射体に投
光走査し、その光ビームの反射光を受光したかどうかに
よって物体を検出する物体検出装置の検出領域が、回帰
反射体付近ほど大きく、センサヘッド付近ほど小さかっ
たため、センサヘッド付近を通過する物体を検出するこ
とができなかった。【解決手段】光ビーム投光走査平面上でセンサヘッド
を上下に配置し、それぞれのセンサヘッドからの光ビー
ムを同一の回帰反射体に対して投光走査させることによ
ってセンサヘッド付近の検出領域を大きくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回帰反射体に光ビ
ームを所定角度範囲投光走査し、その回帰反射体からの
反射光を受光部で受光し、その受光量に応じて、その光
ビームを所定角度範囲走査することで作られる検出領域
内に存在する物体を検出する物体検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ビームと回帰反射体を用いた物
体検出装置６は、図１０に示されるように、センサヘッ
ド１から光ビーム７を回帰反射体２に対して所定角度範
囲だけ投光走査させ、回帰反射体２からの反射光をセン
サヘッド１で受光し、その受光結果に応じて、光ビーム
７を所定角度範囲だけ投光走査させることで作られる検
出領域５内に、物体８が存在するかどうかを判別してい
た。この検出領域５は、光ビームを所定角度範囲だけ投
光走査しているため、図１０に示すように放射状になっ
ている。この物体検出装置６で物体８の一例として検出
領域５を横切る車両を検出する場合を図１１に示す。図
１１では、車両５５のボンネット部分が検出領域５の一
部分に進入している。車両５５が検出領域５に進入する
とセンサヘッド１から投光された光ビーム７が車両５５
によって遮光され、センサヘッド１が回帰反射体２から
の反射光を受光しなくなる。これにより物体検出装置６
は、検出領域５に物体８が存在すると判別する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示されるように、光ビーム７の投光走査によってつく
られる検出領域は放射状であるため、図１０に示される
物体検出装置６では、センサヘッド１付近ほど検出領域
５が小さくなっている。したがって、センサヘッド１付
近を通過する物体８を物体検出装置６で検出できない場
合が多い。

【０００４】そこで、センサヘッド１付近の検出領域５
を大きくするためには、走査角度範囲を大きくし、それ
に応じて回帰反射体２の高さを高くしなければならな
い。この場合、高さを高くした割には、センサヘッド１
付近の検出領域５は大きくならないという問題点があっ
た。また、屋外に回帰反射体２を設置した場合には風の
影響で回帰反射体２がしなって、センサヘッド１で受光
する反射光量が変動し、物体８を誤検出するという問題
点もあった。さらに、回帰反射体２の高さが高いほど、
振動の影響を受け、投受光部で受光する反射光量が変動
し、物体８を誤検出するという問題点もあった。また、
例えば、有料道路の料金所等で、車両の通過を検出する
ため、道路を挟んでこの物体検出装置６を設置した場合
には、車両の運転手および料金収受員の視界を妨げると
いう問題点があった。

【０００５】一方、センサヘッド１付近の検出領域５を
大きくする他の方法として、センサヘッド１の設置位置
を、回帰反射体２に対してさらに遠い位置に設置するこ
とがあげられるが、物体検出装置６の設置面積が大きく
なり、さらに受光量が距離の二乗に比例して減少するた
めセンサヘッドの投光パワーをより大きくしなければな
らず、センサヘッドの寿命が短くなるという問題点があ
った。

【０００６】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたものであって、物体検出装置の設置面
積を大きくしたり、回帰反射体を高くすることなく、検
出領域を大きくすることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の物体検出
装置は、回帰反射体に光ビームを所定角度範囲投光走査
し、前記回帰反射体からの反射光を受光し、その受光量
の変化に応じて、光ビームを投光走査することで作られ
る検出領域内に存在する物体を検出するものにおいて、
その検出領域が大きくなるように光ビームを投光走査す
る投光走査部を複数個配置したものである。

【０００８】請求項２記載の物体検出装置は、光ビーム
を所定角度範囲投光走査し、前記投光走査した光ビーム
の反射光を受光し、その受光量の変化に応じて、光ビー
ムを投光走査することで作られる検出領域内に存在する
物体を検出するものにおいて、その検出領域が大きくな
るように光ビームを投光走査する投光走査部を複数個備
えたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】はじめに、本発明に係る実施の形
態の物体検出装置の概略を説明する。図１は、物体検出
装置６の外観の概略図である。物体検出装置６は２つの
センサヘッド１ａ、１ｂ、回帰反射体２、判別部４２
（図示せず）から構成されている。そして、センサヘッ
ド１ａ，１ｂの投受光面と回帰反射体２の反射面とがそ
れぞれが向かい合って配置される。

【００１０】ここで、センサヘッド１ａ及びセンサヘッ
ド１ｂは同一のものであって、その主要部は、それぞれ
光ビーム７を投光する投光部、投光された光ビーム７で
回帰反射体２上を走査させる光ビーム走査部、光ビーム
７を投光することによる回帰反射体２からの反射光を受
光する受光部とから構成される。なお、これらセンサヘ
ッド１ａ，１ｂの主要部の詳細については後述する。

【００１１】センサヘッド１ａが投光部１７から光ビー
ム７を投光し、その光ビーム７を所定角度範囲だけ投光
走査することで、放射状の検出領域５ａを形成する。回
帰反射体２の形状が板状であるため、検出領域５ａは三
角形になっている。センサヘッド１ｂも同様に、三角形
の検出領域５ｂを形成する。センサヘッド１ａ，１ｂに
よってそれぞれ投光された光ビーム７が、検出領域５
ａ、５ｂに進入した物体８によって遮光された場合に
は、センサヘッド１ａ，１ｂで回帰反射体２からの反射
光を受光しなくなるため、判別部４２は検出領域５ａ，
５ｂに物体８が存在すると判別する。なお、図１におい
て物体８は点線で示されている。また、センサヘッド１
ａ，１ｂが回帰反射体２からの反射光を受光している場
合には、判別部４２は物体８が存在しないと判別する。
一つのセンサヘッド１ａによる光ビーム走査では、単独
の放射状の検出領域５ａであるため、その検出領域５ａ
は回帰反射体２の付近程大きく、センサヘッド１ａの付
近程小さい。そこで、センサヘッド１ａ付近の検出領域
５ａを大きくするために、本発明の実施の形態では図１
に示すように複数のセンサヘッド１ａ，１ｂを光ビーム
の投光走査平面上で所定間隔ｔだけ離して配置し、セン
サヘッド１ａ，１ｂ付近の検出領域５ａ，５ｂを大きく
している。また、センサヘッド１ａ，１ｂから投光走査
される光ビーム７は、一つの回帰反射体２へ投光される
ため、回帰反射体２を複数設置する必要がない。今後、
センサヘッド１という場合は、センサヘッド１ａ、セン
サヘッド１ｂの任意の一つを指す。

【００１２】回帰反射体２は、回帰反射体２に光が入射
した場合、その入射した方向へ光を反射する反射体であ
る。従って、光源から光が、どのような方向で回帰反射
体に入射しても、その反射光は光源の方向へ反射され
る。また、本発明の実施の形態では、板状の回帰反射体
２を使用しており、板の平面部分が反射面で、その面が
センサヘッド１に対して向けられている。

【００１３】センサ支持台３はセンサヘッド１ａ，１ｂ
を支持しており、センサ支持台３内部にそれぞれのセン
サヘッド１ａ，１ｂを収納している。これによって、セ
ンサヘッド１を屋外に設置した場合には、環境の影響
（例えば、雨や雪などの影響）が少なくなる。また回帰
反射体２は、回帰反射体支持台４によって支えられてい
る。センサヘッドの１の投光部および受光部は前面をガ
ラスなどの光ビームを透過させる透明体で覆われてい
る。

【００１４】次にセンサヘッド１ａの光学系を説明す
る。図２は、この実施の形態の物体検出装置６のセンサ
ヘッド１ａの光学系を示す図である。なお、センサヘッ
ド１ｂについては、センサヘッド１ａと同様な構成であ
るため、説明を省略する。また、図２では、説明を容易
にするために回帰反射体２も図示している。

【００１５】センサヘッド１ａの光学系は、主に、光ビ
ーム７を投光する投光部１７、投光された光ビーム７を
走査させる光ビーム走査部１９、そして回帰反射体２か
ら反射されてきた光ビーム７を受光する受光部１８から
構成されている。

【００１６】そして、投光部１７において、発光ダイオ
ードやレーザダイオードなどの発光素子２０をパルス発
光させ、パルス発光された光をコリメートレンズなどの
投光レンズ２１で平行な光ビームにし、投光用偏光フィ
ルタ２２を介して光ビーム７を投光している。光ビーム
走査部１９において、この投光された光ビーム７が反射
鏡２３へ投光され、特定の方向へ反射される。

【００１７】光ビーム走査部１９によって、反射鏡２３
が反射鏡駆動部２４によって回転軸２５を中心として回
転され、所定回転角度範囲だけ往復運動することで、光
ビーム７が所定角度範囲だけ走査され、回帰反射体２上
に光ビーム７が投光走査される。これによって、検出領
域５が形成される。

【００１８】次に回帰反射体２上に投光された光ビーム
７は、回帰反射体２に入射した方向に反射される。従っ
て、その反射光は、センサヘッド１に向けて反射され、
反射鏡２３に入射し、反射鏡２３によってさらに反射さ
れ、受光用偏光フィルタ２６へ入射し、受光レンズ２７
で集光されフォトダイオードなどの受光素子１７で受光
される。

【００１９】ここで、光ビーム走査部１９の反射鏡２３
は、所定の回転角度範囲だけ往復運動しているが、往復
速度が、光の伝播速度に比べて非常に遅いため、光ビー
ム７が反射鏡２３から投光され、回帰反射体２で反射さ
れて再び反射鏡２３に回帰するまでの間に、反射鏡２３
は、ほとんど回転しないため、反射鏡２３で反射された
光ビーム７は投光素子２０に並んで設置されている受光
素子２８へ入射される。

【００２０】また、投光部１７から投光された光ビーム
７は、投光レンズ２１でほぼ平行光になっているが、真
の平行光を作ることをしていないので、その光ビーム７
はその伝播距離に応じてある程度の広がりを持つように
なる。したがって、光ビーム７の広がりのため、受光部
１８にも光ビーム７が回帰して受光される。

【００２１】また、投光用偏光フィルタ２２で、光ビー
ム７を偏光させて投光し、回帰反射体２で所定角度だけ
光ビーム７が偏光し、回帰反射体２で偏光された角度の
光のみが通過するように受光用偏光フィルタ２６を配置
してあるため、誤検出を少なくすることができる。例え
ば、光を正反射させる物体８が、センサヘッド１と回帰
反射体２との間に存在した場合には、投光した光ビーム
７が物体８の表面で反射して受光部１８へ入射すること
による誤検出を防ぐことができる。

【００２２】次に、センサヘッド１ａ，１ｂの位置関係
について説明する。図３は、センサヘッド１ａ，１ｂ及
び回帰反射体２の位置関係を示したものである。センサ
ヘッド１ａの光ビーム投光位置を原点とする直交座標系
ｘｙｚで考える。センサヘッド１ａから光ビーム７を投
光走査することでつくられる検出領域５ａはｙｚ平面上
に形成されている。このｙ軸上でのセンサヘッド１ａ，
１ｂの距離ｔは、それぞれの検出領域５ａ，５ｂとから
構成される合計の検出領域が大きくなるように設定され
る。

【００２３】また、図３では、センサヘッド１ａ，１ｂ
がｘ軸上で距離ｓだけ離れ、かつ回帰反射体上での走査
線３１ａ，３１ｂが距離ｕだけ離れているが、それぞれ
のセンサヘッド１ａ、１ｂの光ビーム７による走査によ
って形成される検出領域５ａ、５ｂが、同一平面上にす
なわちｙｚ平面上に存在するようにセンサヘッド１ａ，
１ｂを配置してもよい、すなわち距離ｓ及び距離ｕが零
になるようにしてもよい。なぜなら、回帰反射体２に入
射した光はその入射方向に対して同じ方向に反射するた
め、これらの検出領域が同一平面上に存在しても、セン
サヘッド１ａ、１ｂでの受光に影響しないからである。

【００２４】また、図３では、センサヘッド１ａ、１ｂ
からの光ビーム７による回帰反射体２上の走査線３１
ａ、３１ｂが平行になるようにセンサヘッド１ａ、１ｂ
が設置されているが、必ずしも平行である必要はない。

【００２５】また、センサヘッド１ａ，１ｂの走査角度
３０ａ，３０ｂについても、物体８を検出したい領域に
応じてそれぞれ角度を決定すればよく、回帰反射体２上
に形成される走査線の位置や長さを同一にする必要はな
い。さらに、本実施の形態では、センサヘッド１を２個
使用したが、３個以上のセンサヘッドを取り付けて検出
領域５を大きくしてもよい。

【００２６】次に、センサヘッド１がどのように制御さ
れ、またセンサヘッド１からの出力がどのように処理さ
れるかを説明する。図４は、物体検出装置６の制御部分
及び信号処理部分の構成を示すブロック図である。物体
検出装置６は大きく分けて、センサヘッド１ａ、センサ
ヘッド１ｂ及び判別部４２から構成されている。判別部
４２は、センサヘッド１ａ，１ｂからの出力結果に応じ
て、検出領域５ａ，５ｂにおける物体８の有無を外部に
出力する。ここでは、センサヘッド１ａ、１ｂからの物
体有無出力信号の論理和を演算している。すなわち、セ
ンサヘッド１ａ、１ｂのどちらか一方が物体有りを検出
した場合に、物体有りを検出する。

【００２７】次にセンサヘッド１ａについて詳細に説明
する。なお、センサヘッド１ｂについては、センサヘッ
ド１ａと同様な構成であるため説明を省略する。さら
に、センサヘッド１ｂの内部ブロック図も省略してい
る。まず、プロセッサ３７は、反射鏡駆動部２４に対し
て反射鏡駆動開始信号又は反射鏡駆動停止信号を出力す
る。反射鏡駆動部２４は反射鏡駆動開始信号を受け取る
と、所定の回転速度で所定の回転角度範囲だけ反射鏡２
３を往復運動させるように駆動制御する。反射鏡駆動部
２４は、反射鏡駆動停止信号を受け取った場合には、反
射鏡２３の回転を停止させる。

【００２８】また、プロセッサ３７は、タイミング制御
部３６に対してタイミング制御開始信号又はタイミング
制御停止信号を出力する。タイミング制御部３６がタイ
ミング制御開始信号を受け取ると、サンプル及びホール
ド回路３９及びパルス駆動部４１の動作タイミングを同
期制御する。また、タイミング制御部３６は、タイミン
グ制御停止信号を受け取った場合には、サンプル及びホ
ールド回路３９及びパルス駆動部４１の動作を停止させ
る。パルス駆動部４１は、所定の周期で発光素子２０に
対する駆動信号を出す。発光素子２０は、駆動信号を受
け取ると、その駆動信号の周期で発光する。そして、所
定の周期で発光された光は、投光レンズ２１及び投光用
偏光フィルタ２２を介して光ビーム７となり、反射鏡２
３で反射されて、回帰反射体２に対して投光される。

【００２９】一方、光ビーム７による回帰反射体２から
の反射光は、反射鏡２３で反射され、受光用偏光フィル
タ２６及び受光レンズ２７を介して受光素子２８で受光
される。受光素子２８で受光された光は電気信号に変換
され低域フィルタ３８に出力される。低域フィルタ３８
は、周波数零からｆまでを通過帯域とし、ｆから無限大
までを減衰帯域とするフィルタで、ｆは零および無限大
を除く任意の値で、低域フィルタ３８を通過させたい周
波数に応じて決定する。

【００３０】低域フィルタ３８を通過した信号は、ＡＤ
変換部４０に入力される前に、サンプル及びホールド回
路３９に入力される。サンプル及びホールド回路３９
は、入力電圧をサンプリングし、保持し、その保持され
た電圧をＡＤ変換部４０が変換し終わるまで維持する。

【００３１】ここで、サンプル及びホールド回路３９
は、パルス駆動部４１と同期しており、パルスで受光し
た光に対応するパルス状の電気信号列を、予め定まって
いるパルスの周期に対応して所定時間保持することによ
って定常的な電気信号に変換している。

【００３２】ＡＤ変換部４０は、入力されたアナログ信
号をディジタル信号に変換する。変換されたディジタル
信号は、プロセッサ３７に出力される。本発明の実施の
形態では、ＡＤ変換部４０は、所定の信号値以上のアナ
ログ信号が入力された場合に１を出力し、それ未満の場
合に０を出力するようになっている。もちろん、ＡＤ変
換部４０から多値を出力するようにしてもよい。この場
合、プロセッサ３７はＡＤ変換部４０からの出力の値の
大小に応じて、物体の有無を判断する。

【００３３】そして、プロセッサ３７から、反射鏡駆動
開始信号及びタイミング制御開始信号が出力されている
場合において、プロセッサ３７は、ＡＤ変換部４０から
受け取る信号値に応じて物体の有無を判別する。プロセ
ッサ３７から、反射鏡駆動開始信号及びタイミング制御
開始信号が出されていない場合は、物体有無の判別を行
わない。

【００３４】図５の下のグラフは、反射鏡２３の走査方
向（回転角度）と時間との関係を示している。図５で
は、反射鏡２３は、一往復１８ｍｓで動作している。ま
た、図５の上のグラフは、反射鏡２３に投光部１７から
光ビーム７が投光され、その反射光を受光部１８で受光
した場合のＡＤ変換部４０からの出力信号値と時間との
関係を示している。図５の上のグラフは検出領域に物体
が無い場合の出力信号値を示している。検出領域に物体
がない場合には、常に反射光を受光していることが分か
る。これによってプロセッサ３７は、物体無しと判別す
る。

【００３５】図６の下のグラフは、反射鏡２３の走査方
向（回転角度）と時間の関係を示している。図６では、
反射鏡２３は、一往復１８ｍｓで動作している。また、
図６の上のグラフは、反射鏡２３に投光部１７から光ビ
ーム７が投光され、その反射光を受光部１８で受光した
場合のＡＤ変換部４０からの出力信号値と時間との関係
を示している。図６の上のグラフは検出領域に物体があ
る場合の出力信号値を示している。物体の例として、図
１１に示されるような車両５５がセンサヘッド１ａと回
帰反射体２ａとで作られる検出領域５ａの一部分を遮光
した場合が図６の上のグラフに示されている。投光走査
される光ビーム７のうち、図１１からわかるように検出
領域５ａにおいて、下の部分だけが車両５５によって遮
光されている。これと対応して、図６の走査方向と反射
光の有無との関係を見てみると、走査方向が上のときに
は、反射光が有り、走査方向が下のときには、反こ射光
が無いことがわかる。したがって、検出領域に物体があ
る場合には、反射光を受光しない時間が存在することが
分かる。これによりプロセッサ３７は、物体有りと判別
する。

【００３６】また、センサヘッド１ａ及び１ｂの動作タ
イミングが同期している場合には、それぞれのセンサヘ
ッド１ａ，１ｂにおけるＡＤ変換部４０からの出力信号
を重畳させて、その重畳された信号から、物体８の有無
を判別してもよい。

【００３７】

【実施例】物体検出装置６を車両検出に適用した車両検
出装置５０について説明する。この車両検出装置の外観
を図７に示す。センサヘッド１ａ，１ｂが道路脇のアイ
ランド５３に設置されており、道路を挟んで向こう側の
アイランド５３に回帰反射体２が設置されている。車両
の進行方向は図の中の矢印で示されている。そして、料
金所５１からみて道路の上流側に物体検出装置６が設置
されている。物体検出装置６は車両の有無の検出結果を
料金所５１の収受員に知らせる。

【００３８】牽引車両を検出する際の様子を図８に示
す。図示されている車両５５は、車両本体５６、牽引車
両５７と牽引部５８とから構成されている。図８では、
牽引部５８によって光ビーム７が遮光されているので、
牽引車両５７であっても、この車両５５が１台であると
検出することができる。

【００３９】また、本発明では、複数のセンサヘッド１
で構成されているため、図８で検出しようとする車両５
５が牽引車両を牽引した大型トレーラ等の場合に、図９
に示すように大型車両の牽引部５９の位置が高くてもセ
ンサヘッド１ｂで大型車両の牽引部５９を検出できるこ
とが分かる。

【００４０】

【発明の効果】この発明によれば、光ビーム投光走査平
面上で所定間隔だけ離して、回帰反射体に対してセンサ
ヘッドを複数個設けて光ビームを走査することにより、
検出領域を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】物体検出装置の外観図である。

【図２】物体検出装置の光学系の図である。

【図３】センサヘッドの配置図である。

【図４】センサヘッドの制御部及び信号処理部の図であ
る。

【図５】物体が無い場合の反射鏡の走査方向と時間との
関係及びＡＤ変換部からの出力信号値と時間との関係を
示す図である。

【図６】物体が有る場合の反射鏡の走査方向と時間との
関係及びＡＤ変換部からの出力信号値と時間との関係を
示す図である。

【図７】車両検出装置の外観図である。

【図８】車両検出装置が牽引部を検出するときの図であ
る。

【図９】車両検出装置が大型車両の牽引部を検出すると
きの図である。

【図１０】従来の物体検出装置の図である。

【図１１】従来の物体検出装置が車両を検出するときの
図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂセンサヘッド２回帰反射体５ａ，５ｂ検出領域６物体検出装置７光ビーム８物体

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年５月１０日（１９９９．５．１
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】物体検出装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００３】

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の物体検出
装置は、光ビームを投光する投光部と、前記光ビームを
所定角度範囲走査する光ビーム走査部と投光走査された
前記光ビームの反射光を受光する受光部とからなるセン
サヘッドと、前記投光走査された光ビームを回帰反射さ
せる回帰反射体とを備え、前記光ビームを所定角度範囲
投光走査することで作られる検出領域内に存在する物体
を前記受光した反射光量に応じて検出する物体検出装置
において、光ビームを所定角度走査することで作られる
走査平面上で所定間隔だけ離れるように前記センサヘッ
ドを複数個配置し、それぞれのセンサヘッドからの光ビ
ームが前記回帰反射体に投光走査されるものである。

【０００８】

【０００９】ここで、センサヘッド１ａ及びセンサヘッ
ド１ｂは同一のものであって、その主要部は、それぞれ
光ビーム７を投光する投光部、投光された光ビーム７で
回帰反射体２上を走査させる光ビーム走査部、光ビーム
７を投光することによる回帰反射体２からの反射光を受
光する受光部とから構成される。なお、これらセンサヘ
ッド１ａ，１ｂの主要部の詳細については後述する。

【００１０】センサヘッド１ａが投光部１７から光ビー
ム７を投光し、その光ビーム７を所定角度範囲だけ投光
走査することで、放射状の検出領域５ａを形成する。回
帰反射体２の形状が板状であるため、検出領域５ａは三
角形になっている。センサヘッド１ｂも同様に、三角形
の検出領域５ｂを形成する。センサヘッド１ａ，１ｂに
よってそれぞれ投光された光ビーム７が、検出領域５
ａ、５ｂに進入した物体８によって遮光された場合に
は、センサヘッド１ａ，１ｂで回帰反射体２からの反射
光を受光しなくなるため、判別部４２は検出領域５ａ，
５ｂに物体８が存在すると判別する。なお、図１におい
て物体８は点線で示されている。また、センサヘッド１
ａ，１ｂが回帰反射体２からの反射光を受光している場
合には、判別部４２は物体８が存在しないと判別する。
一つのセンサヘッド１ａによる光ビーム走査では、単独
の放射状の検出領域５ａであるため、その検出領域５ａ
は回帰反射体２の付近程大きく、センサヘッド１ａの付
近程小さい。そこで、センサヘッド１ａ付近の検出領域
５ａを大きくするために、本発明の実施の形態では図１
に示すように複数のセンサヘッド１ａ，１ｂを光ビーム
の投光走査平面上で所定間隔ｔだけ離して配置し、セン
サヘッド１ａ，１ｂ付近の検出領域５ａ，５ｂを大きく
している。また、センサヘッド１ａ，１ｂから投光走査
される光ビーム７は、一つの回帰反射体２へ投光される
ため、回帰反射体２を複数設置する必要がない。今後、
センサヘッド１という場合は、センサヘッド１ａ、セン
サヘッド１ｂの任意の一つを指す。

【００１１】回帰反射体２は、回帰反射体２に光が入射
した場合、その入射した方向へ光を反射する反射体であ
る。従って、光源から光が、どのような方向で回帰反射
体に入射しても、その反射光は光源の方向へ反射され
る。また、本発明の実施の形態では、板状の回帰反射体
２を使用しており、板の平面部分が反射面で、その面が
センサヘッド１に対して向けられている。

【００１２】センサ支持台３はセンサヘッド１ａ，１ｂ
を支持しており、センサ支持台３内部にそれぞれのセン
サヘッド１ａ，１ｂを収納している。これによって、セ
ンサヘッド１を屋外に設置した場合には、環境の影響
（例えば、雨や雪などの影響）が少なくなる。また回帰
反射体２は、回帰反射体支持台４によって支えられてい
る。センサヘッドの１の投光部および受光部は前面をガ
ラスなどの光ビームを透過させる透明体で覆われてい
る。

【００１３】次にセンサヘッド１ａの光学系を説明す
る。図２は、この実施の形態の物体検出装置６のセンサ
ヘッド１ａの光学系を示す図である。なお、センサヘッ
ド１ｂについては、センサヘッド１ａと同様な構成であ
るため、説明を省略する。また、図２では、説明を容易
にするために回帰反射体２も図示している。

【００１４】センサヘッド１ａの光学系は、主に、光ビ
ーム７を投光する投光部１７、投光された光ビーム７を
走査させる光ビーム走査部１９、そして回帰反射体２か
ら反射されてきた光ビーム７を受光する受光部１８から
構成されている。

【００１５】そして、投光部１７において、発光ダイオ
ードやレーザダイオードなどの発光素子２０をパルス発
光させ、パルス発光された光をコリメートレンズなどの
投光レンズ２１で平行な光ビームにし、投光用偏光フィ
ルタ２２を介して光ビーム７を投光している。光ビーム
走査部１９において、この投光された光ビーム７が反射
鏡２３へ投光され、特定の方向へ反射される。

【００１６】光ビーム走査部１９によって、反射鏡２３
が反射鏡駆動部２４によって回転軸２５を中心として回
転され、所定回転角度範囲だけ往復運動することで、光
ビーム７が所定角度範囲だけ走査され、回帰反射体２上
に光ビーム７が投光走査される。これによって、検出領
域５が形成される。

【００１７】次に回帰反射体２上に投光された光ビーム
７は、回帰反射体２に入射した方向に反射される。従っ
て、その反射光は、センサヘッド１に向けて反射され、
反射鏡２３に入射し、反射鏡２３によってさらに反射さ
れ、受光用偏光フィルタ２６へ入射し、受光レンズ２７
で集光されフォトダイオードなどの受光素子１７で受光
される。

【００１８】ここで、光ビーム走査部１９の反射鏡２３
は、所定の回転角度範囲だけ往復運動しているが、往復
速度が、光の伝播速度に比べて非常に遅いため、光ビー
ム７が反射鏡２３から投光され、回帰反射体２で反射さ
れて再び反射鏡２３に回帰するまでの間に、反射鏡２３
は、ほとんど回転しないため、反射鏡２３で反射された
光ビーム７は投光素子２０に並んで設置されている受光
素子２８へ入射される。

【００１９】また、投光部１７から投光された光ビーム
７は、投光レンズ２１でほぼ平行光になっているが、真
の平行光を作ることをしていないので、その光ビーム７
はその伝播距離に応じてある程度の広がりを持つように
なる。したがって、光ビーム７の広がりのため、受光部
１８にも光ビーム７が回帰して受光される。

【００２０】また、投光用偏光フィルタ２２で、光ビー
ム７を偏光させて投光し、回帰反射体２で所定角度だけ
光ビーム７が偏光し、回帰反射体２で偏光された角度の
光のみが通過するように受光用偏光フィルタ２６を配置
してあるため、誤検出を少なくすることができる。例え
ば、光を正反射させる物体８が、センサヘッド１と回帰
反射体２との間に存在した場合には、投光した光ビーム
７が物体８の表面で反射して受光部１８へ入射すること
による誤検出を防ぐことができる。

【００２１】次に、センサヘッド１ａ，１ｂの位置関係
について説明する。図３は、センサヘッド１ａ，１ｂ及
び回帰反射体２の位置関係を示したものである。センサ
ヘッド１ａの光ビーム投光位置を原点とする直交座標系
ｘｙｚで考える。センサヘッド１ａから光ビーム７を投
光走査することでつくられる検出領域５ａはｙｚ平面上
に形成されている。このｙ軸上でのセンサヘッド１ａ，
１ｂの距離ｔは、それぞれの検出領域５ａ，５ｂとから
構成される合計の検出領域が大きくなるように設定され
る。

【００２２】また、図３では、センサヘッド１ａ，１ｂ
がｘ軸上で距離ｓだけ離れ、かつ回帰反射体上での走査
線３１ａ，３１ｂが距離ｕだけ離れているが、それぞれ
のセンサヘッド１ａ、１ｂの光ビーム７による走査によ
って形成される検出領域５ａ、５ｂが、同一平面上にす
なわちｙｚ平面上に存在するようにセンサヘッド１ａ，
１ｂを配置してもよい、すなわち距離ｓ及び距離ｕが零
になるようにしてもよい。なぜなら、回帰反射体２に入
射した光はその入射方向に対して同じ方向に反射するた
め、これらの検出領域が同一平面上に存在しても、セン
サヘッド１ａ、１ｂでの受光に影響しないからである。

【００２３】また、図３では、センサヘッド１ａ、１ｂ
からの光ビーム７による回帰反射体２上の走査線３１
ａ、３１ｂが平行になるようにセンサヘッド１ａ、１ｂ
が設置されているが、必ずしも平行である必要はない。

【００２４】また、センサヘッド１ａ，１ｂの走査角度
３０ａ，３０ｂについても、物体８を検出したい領域に
応じてそれぞれ角度を決定すればよく、回帰反射体２上
に形成される走査線の位置や長さを同一にする必要はな
い。さらに、本実施の形態では、センサヘッド１を２個
使用したが、３個以上のセンサヘッドを取り付けて検出
領域５を大きくしてもよい。

【００２５】次に、センサヘッド１がどのように制御さ
れ、またセンサヘッド１からの出力がどのように処理さ
れるかを説明する。図４は、物体検出装置６の制御部分
及び信号処理部分の構成を示すブロック図である。物体
検出装置６は大きく分けて、センサヘッド１ａ、センサ
ヘッド１ｂ及び判別部４２から構成されている。判別部
４２は、センサヘッド１ａ，１ｂからの出力結果に応じ
て、検出領域５ａ，５ｂにおける物体８の有無を外部に
出力する。ここでは、センサヘッド１ａ、１ｂからの物
体有無出力信号の論理和を演算している。すなわち、セ
ンサヘッド１ａ、１ｂのどちらか一方が物体有りを検出
した場合に、物体有りを検出する。

【００２６】次にセンサヘッド１ａについて詳細に説明
する。なお、センサヘッド１ｂについては、センサヘッ
ド１ａと同様な構成であるため説明を省略する。さら
に、センサヘッド１ｂの内部ブロック図も省略してい
る。まず、プロセッサ３７は、反射鏡駆動部２４に対し
て反射鏡駆動開始信号又は反射鏡駆動停止信号を出力す
る。反射鏡駆動部２４は反射鏡駆動開始信号を受け取る
と、所定の回転速度で所定の回転角度範囲だけ反射鏡２
３を往復運動させるように駆動制御する。反射鏡駆動部
２４は、反射鏡駆動停止信号を受け取った場合には、反
射鏡２３の回転を停止させる。

【００２７】また、プロセッサ３７は、タイミング制御
部３６に対してタイミング制御開始信号又はタイミング
制御停止信号を出力する。タイミング制御部３６がタイ
ミング制御開始信号を受け取ると、サンプル及びホール
ド回路３９及びパルス駆動部４１の動作タイミングを同
期制御する。また、タイミング制御部３６は、タイミン
グ制御停止信号を受け取った場合には、サンプル及びホ
ールド回路３９及びパルス駆動部４１の動作を停止させ
る。パルス駆動部４１は、所定の周期で発光素子２０に
対する駆動信号を出す。発光素子２０は、駆動信号を受
け取ると、その駆動信号の周期で発光する。そして、所
定の周期で発光された光は、投光レンズ２１及び投光用
偏光フィルタ２２を介して光ビーム７となり、反射鏡２
３で反射されて、回帰反射体２に対して投光される。

【００２８】一方、光ビーム７による回帰反射体２から
の反射光は、反射鏡２３で反射され、受光用偏光フィル
タ２６及び受光レンズ２７を介して受光素子２８で受光
される。受光素子２８で受光された光は電気信号に変換
され低域フィルタ３８に出力される。低域フィルタ３８
は、周波数零からｆまでを通過帯域とし、ｆから無限大
までを減衰帯域とするフィルタで、ｆは零および無限大
を除く任意の値で、低域フィルタ３８を通過させたい周
波数に応じて決定する。

【００２９】低域フィルタ３８を通過した信号は、ＡＤ
変換部４０に入力される前に、サンプル及びホールド回
路３９に入力される。サンプル及びホールド回路３９
は、入力電圧をサンプリングし、保持し、その保持され
た電圧をＡＤ変換部４０が変換し終わるまで維持する。

【００３０】ここで、サンプル及びホールド回路３９
は、パルス駆動部４１と同期しており、パルスで受光し
た光に対応するパルス状の電気信号列を、予め定まって
いるパルスの周期に対応して所定時間保持することによ
って定常的な電気信号に変換している。

【００３１】ＡＤ変換部４０は、入力されたアナログ信
号をディジタル信号に変換する。変換されたディジタル
信号は、プロセッサ３７に出力される。本発明の実施の
形態では、ＡＤ変換部４０は、所定の信号値以上のアナ
ログ信号が入力された場合に１を出力し、それ未満の場
合に０を出力するようになっている。もちろん、ＡＤ変
換部４０から多値を出力するようにしてもよい。この場
合、プロセッサ３７はＡＤ変換部４０からの出力の値の
大小に応じて、物体の有無を判断する。

【００３２】そして、プロセッサ３７から、反射鏡駆動
開始信号及びタイミング制御開始信号が出力されている
場合において、プロセッサ３７は、ＡＤ変換部４０から
受け取る信号値に応じて物体の有無を判別する。プロセ
ッサ３７から、反射鏡駆動開始信号及びタイミング制御
開始信号が出されていない場合は、物体有無の判別を行
わない。

【００３３】図５の下のグラフは、反射鏡２３の走査方
向（回転角度）と時間との関係を示している。図５で
は、反射鏡２３は、一往復１８ｍｓで動作している。ま
た、図５の上のグラフは、反射鏡２３に投光部１７から
光ビーム７が投光され、その反射光を受光部１８で受光
した場合のＡＤ変換部４０からの出力信号値と時間との
関係を示している。図５の上のグラフは検出領域に物体
が無い場合の出力信号値を示している。検出領域に物体
がない場合には、常に反射光を受光していることが分か
る。これによってプロセッサ３７は、物体無しと判別す
る。

【００３４】図６の下のグラフは、反射鏡２３の走査方
向（回転角度）と時間の関係を示している。図６では、
反射鏡２３は、一往復１８ｍｓで動作している。また、
図６の上のグラフは、反射鏡２３に投光部１７から光ビ
ーム７が投光され、その反射光を受光部１８で受光した
場合のＡＤ変換部４０からの出力信号値と時間との関係
を示している。図６の上のグラフは検出領域に物体があ
る場合の出力信号値を示している。物体の例として、図
１１に示されるような車両５５がセンサヘッド１ａと回
帰反射体２ａとで作られる検出領域５ａの一部分を遮光
した場合が図６の上のグラフに示されている。投光走査
される光ビーム７のうち、図１１からわかるように検出
領域５ａにおいて、下の部分だけが車両５５によって遮
光されている。これと対応して、図６の走査方向と反射
光の有無との関係を見てみると、走査方向が上のときに
は、反射光が有り、走査方向が下のときには、反こ射光
が無いことがわかる。したがって、検出領域に物体があ
る場合には、反射光を受光しない時間が存在することが
分かる。これによりプロセッサ３７は、物体有りと判別
する。

【００３５】また、センサヘッド１ａ及び１ｂの動作タ
イミングが同期している場合には、それぞれのセンサヘ
ッド１ａ，１ｂにおけるＡＤ変換部４０からの出力信号
を重畳させて、その重畳された信号から、物体８の有無
を判別してもよい。

【００３６】

【００３７】牽引車両を検出する際の様子を図８に示
す。図示されている車両５５は、車両本体５６、牽引車
両５７と牽引部５８とから構成されている。図８では、
牽引部５８によって光ビーム７が遮光されているので、
牽引車両５７であっても、この車両５５が１台であると
検出することができる。

【００３８】また、本発明では、複数のセンサヘッド１
で構成されているため、図８で検出しようとする車両５
５が牽引車両を牽引した大型トレーラ等の場合に、図９
に示すように大型車両の牽引部５９の位置が高くてもセ
ンサヘッド１ｂで大型車両の牽引部５９を検出できるこ
とが分かる。

【００３９】