JP2015125023A - 車両検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の通過領域を挟んで対向配置された投光器と受光器とを用いて、前記車両が通過する路面の状況変化の影響を受けることなく安定して車両の有無を検出する。【解決手段】投光器の発光量を、少なくとも第１の発光量Ｐ１と第２の発光量Ｐ２とに選択的に切り替える発光量制御手段と、前記第１の発光量および第２の発光量の選択的な切り替えに連動して前記車両が存在しないときの受光器での受光量を第１の受光量Ｒ１および第２の受光量Ｒ２としてそれぞれ計測する受光量計測手段と、前記第１の受光量と前記第２の受光量とに従って前記投光器から投光された光に対する前記車両が通過する路面の反射率ａを算出する反射率算出手段と、算出された前記路面の反射率ａと前記受光器による受光量とに基づいて該受光量に対する検出閾値Ｒthを設定する閾値設定手段とを備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、車両の通過領域を挟んで対向配置された投光器と受光器とを用いて、前記車両が通過する路面の状況変化の影響を受けることなく安定して車両の有無を検知することのできる車両検知装置に関する。

車両の通過領域を挟んで対向配置された投光器と受光器とを備えた車両検知装置は、車両の通過台数を計測したり、料金所において通行券を発行する為の制御に用いたり、或いはＥＴＣレーンにおける車両の進入・退出の検出に利用される。図６はこの種の車両検知装置の設置例を示している。車両検知装置は、例えば車両が通過する道路１の両側に設けられて走行レーンを規定するアイランド２の一方に投光器３を設置すると共に、他方のアイランド２に上記投光器３に対峙させて受光器４を設置して構築される。前記投光器３は、前記受光器４に向けて所定光量の光、例えば赤外線５を投光するものであり、前記受光器４は上記赤外線を受光するように設けられる。そして前記受光器４による受光量の大きさから、前記道路１を通過する車両により前記赤外線が遮られたか否かを判定することで車両検知を行うものとなっている。

ちなみにこの種の車両検知装置における前記投光器３および前記受光器４は、通常、前記道路１の路面に対して直角となるように正対させて設けられる。また前記車両検知装置においては、あらゆる車種の車両の通過を１台毎に確実に検知することが必要である。この為、前記投光器３は、例えば５０個程度の発光素子を高さ方向に一列に並べて構成される。これらの発光素子は、例えば半値角７°程度の赤外線を一方向に向けて発光するＬＥＤ等からなる。また前記受光器４は、上記各発光素子のそれぞれに対峙させて５０個程度の受光素子を高さ方向に一列に並べて構成される。これらの受光素子は、例えば赤外線受光センサからなる。

ところで図７(ａ)に示すように前記道路１が直線である場合には、前記投光器３と前記受光器４との設置間隔Ｗ１は概ね５ｍ程度である。しかし図７(ｂ)に示すように前記道路１がカーブしている場合、内輪差・外輪差に起因する車両の通過可能幅を考慮して前記投光器３と前記受光器４との設置間隔Ｗ２は、例えば１０ｍ程度と広く設定される。従って前記投光器３の発光量、具体的には前記発光素子の発光量は、前記投光器３と前記受光器４との設置間隔Ｗ１,Ｗ２に依存する光の減衰量を見込んで、前記受光器４における前記受光素子での受光量が十分に確保されるように設定される。

尚、この種の車両検知装置における前記投光器３と前記受光器４との間の光軸合わせや、前記投光器３と前記受光器４との設置間隔に応じた前記投光器３からの光の拡がり角度の設定・調整等ついては、例えば特許文献１,２等に詳しく紹介される通りである。

特開平１１−２７１４６６号公報 特開平１１−２５７９１６号公報

ところで前記受光器４が受光する前記赤外線の受光量について考察すると、該受光器４が受光する光成分は、前記投光器３からの直接光のみならず、前記道路１の路面で反射した反射光が含まれる。これ故、前記投光器３と前記受光器４との間に前記直接光を遮る車両がいない場合には、前記受光器４での受光量Ｒｅは、前記投光器３から直接的に受光される直接光成分と、前記道路１の路面にて反射された反射光成分とを加えたものとなる。

具体的には前記投光器３から発光量Ｐの光を投光したとき、前記投光器３と前記受光器４との間における光の減衰係数をｋ、前記路面での光の反射率をａとすれば、前記投光器３と前記受光器４との間に車両が存在しない場合には、図８(ａ)に示すように前記受光器４での受光量Ｒｅは、
Ｒｅ＝ｋ（Ｐ＋ａ・Ｐ）＝ｋ・Ｐ（１＋ａ）
となる。

また前記投光器３と前記受光器４との間に車両が存在し、該車両にて前記投光器３からの直接光成分が遮られたときには、図８(ｂ)に示すように前記受光器４は前記道路１の路面にて反射された反射光成分だけを受光する。従ってこのときの受光量Ｒｆは
Ｒｆ＝ｋ（０＋ａ・Ｐ）＝ｋ・Ｐ・ａ
となる。

車両検知装置による車両の検知は、基本的には前記受光器４での上述した受光量Ｒｅ,Ｒｆの差、即ち、
Ｒｅ―Ｒｆ＝ｋ・Ｐ（１＋ａ）―ｋ・Ｐ・ａ＝ｋ・Ｐ
に基づいて設定された検出閾値Ｒthの下で前記受光器４による受光量Ｒを弁別することにより行われる。一般的には前記受光量差の（１／２）を前記検出閾値Ｒthとして前記受光器４での受光量Ｒを弁別することで車両の有無が検知される。

しかしながら前記道路１の路面での反射係数ａは、路面状況によって大きく変化する。例えば降雨時には路面が濡れて光の反射係数ａが高くなる。この為、前述した如く設定した検出閾値Ｒthの下で受光量Ｒを弁別した場合、天候の変化に伴う路面の反射係数ａの変化に起因して車両の誤検知を招来する虞がある。特に前記反射係数ａが高い場合には反射光成分が大きくなり、前記受光器４での受光量が増えるので、前記投光器３と前記受光器４との間に定常的に車両が存在しないものとして誤検出すると言う不具合が発生する。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、天候の影響を受けて道路面の光の反射係数が変化する場合であっても、対向配置された投光器と受光器の間を通過する車両を確実に検知することのできる車両検知装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係る車両検知装置は、基本的には所定光量の光を一方向に向けて投光する投光器と、車両が通過可能な所定の距離を隔てて前記投光器に対向配置されて該投光器から投光された光を受光する受光器と、この受光器による受光量を所定の検出閾値で弁別して前記投光器と前記受光器との間を遮る車両の存在を判定する車両判定手段とを備えて構成される。

特に本発明に係る車両検知装置は、
前記投光器の発光量を、少なくとも互いに異なる第１の発光量Ｐ１と第２の発光量Ｐ２とに選択的に切り替える発光量制御手段と、
前記第１の発光量Ｐ１および第２の発光量Ｐ２の選択的な切り替えに連動して前記車両が存在しないときの前記受光器での受光量を第１の受光量Ｒ１および第２の受光量Ｒ２としてそれぞれ計測する受光量計測手段と、
前記第１の受光量Ｒ１と前記第２の受光量Ｒ２とに従って前記投光器から投光された光に対する前記車両が通過する路面の反射率ａを算出する反射率算出手段と、
算出された前記路面の反射率ａと前記受光器による受光量Ｒとに基づいて前記検出閾値Ｒthを設定する閾値設定手段と
を具備したことを特徴としている。

好ましくは前記反射率算出手段は、前記第１の受光量Ｒ１と前記第２の受光量Ｒ２との差ΔＲに基づいて前記路面の反射率ａを算出するものである。具体的には前記反射率算出手段は、前記投光器と前記受光器との間の光の減衰係数をｋ、前記路面の反射率をａとして、前記第１の発光量Ｐ１で光を投光したときの前記第１の受光量Ｒ１を
Ｒ１＝ｋ（Ｐ１＋ａ・Ｐ１）＝ｋ・Ｐ１（１＋ａ）
として求めると共に、前記第２の発光量Ｐ２で光を投光したときの前記第２の受光量Ｒ２を
Ｒ２＝ｋ（Ｐ２＋ａ・Ｐ２）＝ｋ・Ｐ２（１＋ａ）
として求める。

そして前記第１の受光量Ｒ１と前記第２の受光量Ｒ２との受光量差ΔＲ
ΔＲ＝Ｒ１−Ｒ２
＝ｋ（１＋ａ）（Ｐ１―Ｐ２）
から、前記路面の反射率ａを
ａ＝ΔＲ／｛ｋ（Ｐ１−Ｐ２）｝−１
として求めるように構成される。

また前記閾値設定手段は、好ましくは前記投光器と前記受光器との間に車両が存在しないときに検出される受光量を基準として求められる基準閾値に、前記投光器と前記受光器との間に車両が存在するときに検出される受光量に前記路面の反射率を乗じて求められる閾値補正値を加算して前記車両により変化する前記受光量に対する前記検出閾値を設定するように構成される。

具体的には前記閾値設定手段は、発光量Ｐの光に対する前記投光器と前記受光器との間の減衰係数をｋ、前記路面の反射率をａとして、前記投光器と前記受光器との間に車両が存在しないときに検出される受光量Ｒｅ
Ｒｅ＝ｋ・Ｐ＋ｋ・Ｐ・ａ＝ｋ・Ｐ（１＋ａ）
と、前記投光器と前記受光器との間に車両が存在するときに検出される受光量Ｒｆ
Ｒｆ＝ｋ・Ｐ・ａ
との差
Ｒｅ−Ｒｆ＝ｋ・Ｐ（１＋ａ）−ｋ・Ｐ・ａ＝ｋ・Ｐ
に基づいて前記基準閾値Ｒrefを、該受光量の差の中間値を規定する係数をｍとして
Ｒref＝ｍ・ｋ・Ｐ
として求める。

更に前記基準閾値Ｒrefに前記受光量Ｒｆを閾値補正値として加えて前記検出閾値Ｒthを
Ｒth＝Ｒref＋Ｒｆ＝ｍ・ｋ・Ｐ＋ｋ・Ｐ・ａ
として設定する。

ちなみに前記受光量の差の中間値を規定する係数ｍは、例えば（１／２）として設定される。

また前記発光量制御手段は、好ましくは前記投光器の発光量の選択制御を実行する周期Ｔを、前記検出閾値の設定時に求められる路面の反射率の変化に応じて変更する周期制御手段を備えて構成される。具体的には前記周期制御手段は、前記受光器による受光量が所定時間に亘って継続して低下したとき、前記投光器の発光量の選択制御を実行する周期Ｔを短くするように構成される。

更に前記発光量制御手段は、前記周期制御手段により管理された周期Ｔで前記投光器の発光量の選択制御を実行するに際して、前記投光器と前記受光器との間を車両が通過する時間よりも長い時間に亘って前記投光器の発光量を複数回繰り返し変更制御するように構成される。そして前記受光量計測手段は、好ましくは前記発光量制御手段の管理の下で発光量が選択制御された前記第１および第２の発光量Ｐ１,Ｐ２の光を複数回に亘って繰り返し受光し、車両の通過に伴って低下した受光量を計測対象から除外して前記投光器と前記受光器との間に車両が存在しないときの前記第１および第２の発光量Ｐ１,Ｐ２のそれぞれに対する平均的受光量を前記第１および第２の受光量Ｒ１,Ｒ２として求めるように構成される。

上記構成の車両検知装置によれば、投光器から投光された光に対する道路の路面での反射率を考慮して受光器での受光量を弁別する為の検出閾値を設定する。従って天候の影響を受けて、特に降雨によって前記路面での反射率が変化した場合であっても、前記受光量から車両の有無を正確に検知することができる。

また前記検出閾値の設定を周期的に行うので、例えば降雨によって路面の反射率が変化した場合でも、これに追従して前記検出閾値を更新することができる。特に検出閾値の更新処理時に求められる路面の反射率が、前回の検出閾値の更新処理時に求められた反射率と大きく異なる場合、その変化の状況に応じて検出閾値の設定周期を変更する。従って降雨時のように路面の反射率が時々刻々と変化するような場合には上記設定周期を短くし、逆に晴天時等のように路面の反射率が安定的な場合には前記設定周期を長く設定することができる。この結果、天候条件によって変化する路面の反射率の変化に速やかに追従して前記検出閾値を適切に設定することができる。従って車両の検知精度を十分に高めることができる。

更には前記道路の路面の反射率を算出する上で、車両通過時に検出される受光量を計測対象から除外し、複数回に亘って検出される受光量の平均値に基づいて前記反射率を求めるので、この点で車両の検知精度を高めることができる等の効果が奏せられる。従って気象条件が種々異なる幅広い地域の、例えばＥＴＣレーン等に設置するに際して実用上多大なる効果が奏せられる。

本発明の一実施形態に係る車両検知装置の概略構成図。 車両検知装置における検出閾値の更新処理の流れを示す図。 投光器の発光量を変化させたときの受光器での受光量を説明する為の図。 路面の反射率に対して設定される受光量の検出閾値の関係を示す図。 検出閾値の設定周期の制御例を示す図。 車両検知装置の一般的な設置例を示す図。 車両が通過する道路に対する投光器および受光器の設置形態と、その対向間隔を示す図。 車両の有無によって変化する受光量を説明する為の図。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る車両検知装置について説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る車両検知装置の要部概略構成図で、１０は投光器、２０は前記投光器１０に対峙させて設けられる受光器である。前記投光器１０は、複数（例えば５０個）の発光素子１１を、その発光面を揃えて一列に並べると共に、各発光素子１１の発光面の前面に集光レンズ１２をそれぞれ設けた発光素子アレイ１３を備える。この発光素子アレイ１３の前記各発光素子１１は、投光制御装置１４の制御を受けてそれぞれ発光制御される。尚、図中１５は前記各発光素子１１を発光駆動する電源である。そして前記各発光素子１１から発せられる光（赤外線）は、投光窓１６を介して前記受光器２０に向けて一方向に投光される。

ちなみに前記複数の発光素子１１は前記投光制御装置１４の下で時分割に発光駆動されることで、各発光素子１１から投光される光の相互干渉が防がれる。これらの複数の発光素子１１を時分割に発光駆動する１スキャン周期は、例えば１０ｍｓである。また前記投光制御装置１４は、後述するように前記投光器１０の発光量、具体的には前記発光素子１１の発光量Ｐを、少なくとも第１の発光量Ｐ１と第２の発光量Ｐ２の２段階に選択制御する発光量制御手段としての機能を備える。

即ち、前記発光量制御手段は、例えば１０分程度の周期で前記受光器２０から後述する発光制御信号を受けて起動され、前記発光素子１１の発光量Ｐを前記第１の発光量Ｐ１と前記第２の発光量Ｐ２の２段階に選択的に切り替える。ちなみに前記第１の発光量Ｐ１での前記発光素子１１の発光駆動と、前記第２の発光量Ｐ２での前記発光素子１１の発光駆動とは１スキャン毎に交互に複数回に亘って繰り返される。この投光器１０における発光量Ｐの選択制御の役割については後述する。

一方、前記投光器１０に対峙させて設けられる前記受光器２０は、複数（例えば５０個）の受光センサ２１を、その受光面を揃えて一列に並べると共に、各受光センサ２１の受光面の前面に集光レンズ２２をそれぞれ設けた受光センサアレイ２３を備える。前記複数の受光センサ２１は、受光窓２４を介して入射する光を受光し、その受光量Ｒに応じたレベルの受光信号を制御装置２５に出力する。

この制御装置２５は、例えばＣＰＵ２６を主体として構成され、主として前記受光センサ２１による前記光（赤外線）の受光量Ｒから前記投光器１０と前記受光器２０との間を通過する車両を検知する役割を担う。ちなみに車両の検知は、前記受光センサ２１の受光量Ｒを所定の検出閾値Ｒthで弁別することにより行われる。具体的には前記受光量Ｒが前記検出閾値Ｒthよりも低い場合、前記投光器１０からの光が車両によって遮られたとして車両の検知が行われる。このようにして検知される車両の有無を示す車両検知信号は、出力回路２７を介して図示しないＥＴＣレーンのゲート開閉制御装置等に出力される。また前記ＣＰＵ２６は、後述するように前記受光量Ｒの低下を検知し、前記出力回路２７を介して前記投光器１０に対して前記発光制御信号を出力する。

概略的には上述した如く構成された車両検知装置において本発明が特徴とするところは、前記ＣＰＵ２６の管理の下で前記投光制御装置１４の動作を制御し、例えば１０分の周期毎に前記投光器１０から投光される光の発光量Ｐを、第１の発光量Ｐ１と第２の発光量Ｐ２に選択的に切り替え制御する点にある。この投光器１０の発光量Ｐの選択的な切り替え制御は、前述した１０ｍｓの１スキャン周期毎に前記発光素子１１を第１の発光量Ｐ１および第２の発光量Ｐ２で交互に複数回に亘って発光駆動することにより実行される。具体的には前記発光素子１１を第１の発光量Ｐ１で発光駆動した後、次の周期で前記発光素子１１を第２の発光量Ｐ２で発光駆動する制御を繰り返し実行する。この結果、前記投光器１０の発光量Ｐは、１０ｍｓ毎に第１の発光量Ｐ１と第２の発光量Ｐ２に選択的に切り替えられる。

一方、前記受光器２０においては、前記投光器１０から投光される光の発光量Ｐの選択的な切り替えに連動して、前記第１の発光量Ｐ１での投光時における第１の受光量Ｒ１と前記第２の発光量Ｐ２での投光時における第２の受光量Ｒ２とをそれぞれ複数回に亘って個別に求める。この際、前記受光器２０では繰り返し所定回数に亘って検出される前記第１の受光量Ｒ１および第２の受光量Ｒ２の中で、その受光量が一時的に大きく低下したものがあれば、これを計測対象から除外する。

即ち、第１および第２の発光量Ｐ１,Ｐ２で投光された光の前記受光センサ２１による受光量の計測期間において、その受光量が大きく低下した場合、前記投光器１０と前記受光器２０との間を通過した車両により前記投光器１０からの光が一時的に遮られたと判定し、そのときの受光量を計測対象から除外する。そして前記第１および第２の発光量Ｐ１,Ｐ２での光の投光時に受光し、計測対象として残されている受光量Ｒの平均値を求める等して前記第１および第２の発光量Ｐ１,Ｐ２に対する第１および第２の受光量Ｒ１,Ｒ２をそれぞれ求めるものとなっている。

前記受光器２０のＣＰＵ２６においては、このようにして計測される第１および第２の受光量Ｒ１,Ｒ２に基づいて、以下に説明するように車両検知時に前記受光量Ｒを弁別して車両の有無を判定する為の検出閾値Ｒthを設定する。そして前記ＣＰＵ２６は、上述した如く設定した検出閾値Ｒthを用いて前記受光量Ｒを弁別することで、前記投光器１０と前記受光器２０との間を通過する車両を検知する。

図２は、前記投光器１０の発光量Ｐを第１の発光量Ｐ１と第２の発光量Ｐ２とに選択的に切り替えて実行される前記検出閾値Ｒthの設定処理手順の一例を示している。この処理は、概略的には先ず前記投光器１０を第１の発光量Ｐ１で発光させて投光する＜ステップＳ１＞。そして前記投光器１０と前記受光器２０との間に車両が存在しないときに前記受光器２０に到達する光を受光して第１の受光量Ｒ１を検出する＜ステップＳ２＞。次いで前記投光器１０を第２の発光量Ｐ２で発光させて投光する＜ステップＳ３＞。そして同様に前記投光器１０と前記受光器２０との間に車両が存在しないときに前記受光器２０に到達する光を受光して第２の受光量Ｒ２を検出する＜ステップＳ４＞。これらの第１および第２の受光量Ｒ１,Ｒ２の検出は、前述した１スキャン周期毎に複数回に亘って繰り返し実行される。

しかる後、前記第１の受光量Ｒ１と前記第２の受光量Ｒ２との受光量差ΔＲ（＝Ｒ１−Ｒ２）を求める＜ステップＳ５＞。この受光量差ΔＲに基づいて後述するように前記道路の路面における前記光の反射率ａを算出する＜ステップＳ６＞。その上で、算出した路面の反射率ａを考慮して前記検出閾値Ｒthを設定し＜ステップＳ７＞、この検出閾値Ｒthを用いて車両の検知処理を実行する＜ステップＳ８＞。

即ち、第１の発光量Ｐ１および第２の発光量Ｐ２で前記投光器１０から選択的に投光される光は、前記投光器１０と前記受光器２０との間に車両が存在しないとき、図３に示すように前記投光器１０からの直接光、および前記路面にて反射した反射光として前記受光器２０に到達する。即ち、前記受光器２０は、前記直接光と反射光とを加算した光を受光することになる。

従って前記投光器１０と前記受光器２０との間における光の減衰係数をｋ、前記路面の反射率をａとした場合、前記第１の発光量Ｐ１の光に対する前記受光器２０での第１の受光量Ｒ１は、
Ｒ１＝ｋ（Ｐ１＋ａ・Ｐ１）＝ｋ・Ｐ１（１＋ａ） …(１)
となる。

また同様に前記第２の発光量Ｐ２の光に対する前記受光器２０での第２の受光量Ｒ２は
Ｒ２＝ｋ（Ｐ２＋ａ・Ｐ２）＝ｋ・Ｐ２（１＋ａ） …(２)
となる。

また前記第１の発光量Ｐ１と前記第２の発光量Ｐ２との異なりに起因する前記第１の受光量Ｒ１と前記第２の受光量Ｒ２との受光量差ΔＲは
ΔＲ＝Ｒ１−Ｒ２＝ｋ（１＋ａ）（Ｐ１―Ｐ２） …(３)
となる。前述したステップＳ５は、前記第１の受光量Ｒ１と前記第２の受光量Ｒ２に基づいて前記受光量差ΔＲを算出する処理からなる。

ここで上述した如く受光量差ΔＲを求める（３）式に着目すると、前記受光量差ΔＲは、降雨等の天候条件によって変化する前記路面の反射率ａに依存していると言える。尚、前記減衰係数ｋは、専ら、前記投光器１０と前記受光器２０との距離Ｗに依存し、車両検知装置の設置条件に応じて一義的に決定される。また前記第１および第２の発光量Ｐ１,Ｐ２は、予め固定的に定められるものである。従って前記路面の反射率ａは前記(３)式に基づいて
ａ＝ΔＲ／｛ｋ（Ｐ１−Ｐ２）｝−１ …(４)
として算出することができる。前述したステップＳ６は、上記(４)式に基づいて前記受光量差ΔＲから路面の反射率ａを算出する処理を実行する。

一方、前記投光器１０から発光量Ｐで光が投光されたときの前記受光器２０での受光量Ｒは、図８を参照して説明したように前記投光器１０と前記受光器２０との間に遮蔽物としての車両が存在するか否かによって変化する。しかもその受光量Ｒｅ,Ｒｆは、路面により反射された反射光の大きさに応じて変化する。ちなみに上記反射光の大きさは、降雨の有無等の天候条件によって変化する前記路面の反射率ａに依存する。従って車両の有無に応じた前記受光量Ｒｅ,Ｒｆは、例えば図４に示すように前記路面の反射率ａに応じて変化する。

そこで本発明においては前記受光器２０での受光量Ｒを弁別して車両の有無を検知する為の検出閾値Ｒthを、降雨等によって変化する路面の反射率ａを考慮して設定している。ちなみに前記検出閾値Ｒthは、前記受光器２０での受光量Ｒが、前記投光器１０と前記受光器２０との間に車両が存在しないときの受光量Ｒｅであるか、或いは前記投光器１０と前記受光器２０との間に車両が存在しているときの受光量Ｒｅであるかを弁別する為の設定値である。

具体的には車両の有無に応じて異なる受光量Ｒｅ,Ｒｆが、図４に示すように前記反射率ａの変化に伴う反射光の大きさに依存することから、ここでは前記受光量Ｒｅ,Ｒｆの差の中間値を規定する係数をｍとして基準閾値Ｒrefを
Ｒref＝ｍ・ｋ・Ｐ …(５)
として求める。上記係数ｍは、例えば（１／２）として設定される。

また車両により直接光が遮られたときの前記受光器２０における受光量Ｒｆは、前述したように路面による反射光成分だけからなる。そしてこの反射光成分の大きさは、降雨等の天候条件によって変化している路面の反射率ａに依存したものである。そこで路面の反射率ａに依存して変化する前記受光量Ｒｆを、前記基準閾値Ｒrefに対する閾値補正値として求める。そして前記ステップＳ７において前記反射率ａに依存する前記閾値補正値（受光量Ｒｆ）を前記基準閾値Ｒrefに加えることで、前記検出閾値Ｒthを
Ｒth＝Ｒref＋Ｒｆ＝ｍ・ｋ・Ｐ＋ｋ・Ｐ・ａ
＝（１／２）ｋ・Ｐ＋ｋ・Ｐ・ａ …(６)
として設定する。具体的には図４において破線で示すように、路面の反射率ａに応じて前記検出閾値Ｒthを設定する。

このように本車両検知装置においては、上述した如くして路面の反射率ａを算出し、この反射率ａを考慮して前記受光器２０による受光量Ｒに対する検出閾値Ｒthを設定して車両検知を行う。従って本車両検知装置によれば、降雨等の天候によって変化する路面状況、即ち、路面の反射率ａの変化に拘わることなく、前記投光器１０と前記受光器２０との間を通過する車両を確実に検知することができる。しかも、例えば１０分周期で前記検出閾値Ｒthを更新するので、急に雨が降り出して路面の反射率ａが変化した場合においても、その路面状況に応じた検出閾値Ｒthを適切に設定することができる。従って簡易な構成の下で安定的に車両検知を行うことが可能となる。

ところで上述した検出閾値Ｒthの更新処理は、基本的には所定の周期Ｔ１、例えば１０分毎に定期的に実行される。しかし降雨時においては、その降雨量にもよるが路面の状況が急激に変化することも多い。従ってこのような路面状況が目まぐるしく変化するような場合には、前記検出閾値Ｒthの更新処理の周期を短く設定することが好ましい。

図５は前述した検出閾値Ｒthの更新処理の周期を、該検出閾値Ｒthの更新処理時に求められる路面の反射率ａに基づいて変更設定する為の処理手順の一例を示している。この処理は、前記検出閾値Ｒthの更新処理に付随して実行され、例えば当該検出閾値Ｒthの更新処理時に求められる路面の反射率ａと、前回の更新処理時に求められた路面の反射率ａ'とを比較することにより実行される＜ステップＳ１１＞。そして今回求められた反射率ａと前回求められた反射率ａ'とが略等しい場合には、現在設定されている更新周期をそのまま維持する＜ステップＳ１２＞。

これに対して今回求められた反射率ａが、前回求められた反射率ａ'に比較して小さい場合には、先ず現在設定されている更新周期が最大周期であるか否かを判定する＜ステップＳ１３＞。そして現在の更新周期が最大周期である場合には、その更新周期をそのまま維持する＜ステップＳ１２＞。しかし現在の更新周期が最大周期でない場合には、現在設定されている更新周期を１段階長くする＜ステップＳ１４＞。

一方、今回求められた反射率ａが、前回求められた反射率ａ'に比較して大きい場合には、先ず現在設定されている更新周期が最小周期であるか否かを判定する＜ステップＳ１５＞。そして現在の更新周期が最小周期である場合には、その更新周期をそのまま維持する＜ステップＳ１２＞。しかし現在の更新周期が最小周期でない場合には、現在設定されている更新周期を１段階短くする＜ステップＳ１６＞。

ちなみに検出閾値Ｒthの更新周期は、例えば５分、１０分、および１５分の３段階に設定される。そして降雨によって路面が濡れてその反射率ａが高くなっているような場合には、降雨量によって路面の反射率ａが時々刻々変化するので前記検出閾値Ｒthの更新周期を５分と短く設定する。また晴天時等において路面が乾き、その反射率ａが安定的に低くなっているような場合には、前記検出閾値Ｒthの更新周期を１５分と長く設定する。このようにして路面状況に応じて前記検出閾値Ｒthの更新周期を変化させることで、路面の反射率ａの変化に追従させて前記検出閾値Ｒthを適切に設定することが可能となる。従って路面状況の変化に拘わることなく、精度良く車両検知を行うことが可能となる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば実施形態においては投光器１０の発光量を第１の発光量Ｐ１と第２の発光量Ｐ２の２段階に切り替え制御したが、その発光量を３段階以上に切り替え制御しても良い。この場合、各発光量に対応する受光量間の受光量差をそれぞれ求めれば、前記路面の反射率ａの算出精度を更に高めることが可能である。

また前記検出閾値Ｒthを設定する上での受光量の差の中間値を規定する係数ｍを（１／２）以外の値として設定することも勿論可能である。具体的には受光器２０にて受光される迷光成分を考慮して前記係数ｍを、例えば（２／３）等として設定しても良い。更には前記投光器１０に設けられる発光素子１１の数とその配列ピッチ、また前記受光器２０に設けられる受光センサ２１の数とその配列ピッチ等については、車両検知の仕様に応じて定めれば良いものである。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 道路
３ 投光器
４ 受光器
５ 赤外線
１０ 投光器
１１ 発光素子（赤外線ＬＥＤ）
１２ 集光レンズ
１３ 発光素子アレイ
１４ 投光制御装置
１５ 電源
１６ 投光窓
２０ 受光器
２１ 受光センサ
２２ 集光レンズ
２３ 受光センサアレイ
２４ 受光窓
２５ 制御装置
２６ ＣＰＵ
２７ 出力回路

Claims (10)

1. 所定光量の光を一方向に向けて投光する投光器と、
   車両が通過可能な所定の距離を隔てて前記投光器に対向配置されて該投光器から投光された光を受光する受光器と、
   この受光器による受光量を所定の検出閾値で弁別して前記投光器と前記受光器との間を遮る車両の存在を判定する車両判定手段とを備えた車両検知装置であって、
   更に前記投光器の発光量を、少なくとも互いに異なる第１の発光量と第２の発光量とに選択的に切り替える発光量制御手段と、
   前記第１の発光量および第２の発光量の選択的な切り替えに連動して前記車両が存在しないときの前記受光器での受光量を第１の受光量および第２の受光量としてそれぞれ計測する受光量計測手段と、
   前記第１の受光量と前記第２の受光量とに従って前記投光器から投光された光に対する前記車両が通過する路面の反射率を算出する反射率算出手段と、
   算出された前記路面の反射率と前記受光器による受光量とに基づいて前記検出閾値を設定する閾値設定手段と
   を具備したことを特徴とする車両検知装置。
2. 前記反射率算出手段は、前記第１の受光量と前記第２の受光量との差に基づいて前記路面の反射率を算出するものである請求項１に記載の車両検知装置。
3. 前記反射率算出手段は、前記投光器と前記受光器との間の光の減衰係数をｋ、前記路面の反射率をａとして、前記第１の発光量Ｐ１で光を投光したときの前記第１の受光量Ｒ１を
   Ｒ１＝ｋ（Ｐ１＋ａ・Ｐ１）＝ｋ・Ｐ１（１＋ａ）
   として求めると共に、前記第２の発光量Ｐ２で光を投光したときの前記第２の受光量Ｒ２を
   Ｒ２＝ｋ（Ｐ２＋ａ・Ｐ２）＝ｋ・Ｐ２（１＋ａ）
   として求め、前記第１の受光量Ｒ１と前記第２の受光量Ｒ２との受光量差ΔＲ
   ΔＲ＝Ｒ１−Ｒ２＝ｋ（１＋ａ）（Ｐ１―Ｐ２）
   から、前記路面の反射率ａを
   ａ＝ΔＲ／｛ｋ（Ｐ１−Ｐ２）｝−１
   として求めるものである請求項２に記載の車両検知装置。
4. 前記閾値設定手段は、前記投光器と前記受光器との間に車両が存在しないときに検出される受光量を基準として求められる基準閾値に、前記投光器と前記受光器との間に車両が存在するときに検出される受光量に前記路面の反射率を乗じて求められる閾値補正値を加算して前記車両により変化する前記受光量に対する前記検出閾値を設定するものである請求項１に記載の車両検知装置。
5. 前記閾値設定手段は、発光量Ｐの光に対する前記投光器と前記受光器との間の減衰係数をｋ、前記路面の反射率をａとして、前記投光器と前記受光器との間に車両が存在しないときに検出される受光量Ｒｅ
   Ｒｅ＝ｋ・Ｐ＋ｋ・Ｐ・ａ＝ｋ・Ｐ（１＋ａ）
   と、前記投光器と前記受光器との間に車両が存在するときに検出される受光量Ｒｆ
   Ｒｆ＝ｋ・Ｐ・ａ
   との差
   Ｒｅ−Ｒｆ＝ｋ・Ｐ（１＋ａ）−ｋ・Ｐ・ａ＝ｋ・Ｐ
   に基づいて前記基準閾値Ｒrefを、該受光量の差の中間値を規定する係数をｍとして
   Ｒref＝ｍ・ｋ・Ｐ
   として求め、前記受光量Ｒｆを閾値補正値として前記検出閾値Ｒthを
   Ｒth＝Ｒref＋Ｒｆ＝ｍ・ｋ・Ｐ＋ｋ・Ｐ・ａ
   として設定するものである請求項４に記載の車両検知装置。
6. 前記受光量の差の中間値を規定する係数ｍは、（１／２）として設定される請求項５に記載の車両検知装置。
7. 前記発光量制御手段は、前記投光器の発光量の選択制御を実行する周期Ｔを、前記検出閾値の設定時に求められる路面の反射率の変化に応じて変更する周期制御手段を備えている請求項１に記載の車両検知装置。
8. 前記周期制御手段は、前記受光器による受光量が所定時間に亘って継続して低下したとき、前記発光量制御手段により前記投光器の発光量の選択制御を実行する周期Ｔを短くするものである請求項７に記載の車両検知装置。
9. 前記発光量制御手段は、前記周期制御手段により管理された周期Ｔで前記投光器の発光量の選択制御を実行するに際して、前記投光器と前記受光器との間を車両が通過する時間よりも長い時間に亘って前記投光器の発光量を複数回繰り返し変更制御するものである請求項６に記載の車両検知装置。
10. 前記受光量計測手段は、前記発光量制御手段の管理の下で発光量が選択制御された前記第１および第２の発光量Ｐ１,Ｐ２の光を複数回に亘って繰り返し受光し、車両の通過に伴って低下した受光量を計測対象から除外して前記投光器と前記受光器との間に車両が存在しないときの前記第１および第２の発光量Ｐ１,Ｐ２のそれぞれに対する平均的受光量を前記第１および第２の受光量Ｒ１,Ｒ２として求めるものである請求項１に記載の車両検知装置。

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