JP3719401B2 - 車両検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走行車両の存在を検出するための車両検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来の車両検出装置の構成を示すブロック図、図１２は、図１１の動作説明図である。図において、１は道路上を走行する車両２６に照射する光をパルス変調するパルス変調信号を発生するパルス変調信号発生部、２はパルス変調信号発生部１の出力で電流をオンオフするドライバ部、３はドライバ部２の電流に応じて複数のＬＥＤを発光する発光部、３６は発光部３からの光の車両２６又は路面３５からの反射光を受光し電圧に変換する受光部、３７は受光部３６から外乱光による直流成分をとり除き受光部３６からの信号を増幅する増幅部、３８は増幅部３７からの信号を基準電圧と比較する信号比較部、３９は信号比較部の比較結果より車両検出信号を出力する車両検出部、２２は発光部３からの光、主伝搬路２３は発光部３からの光が車両又は路面で反射されて受光部４に至る伝搬路、２６は通過車両、３５は路面である。
【０００３】
次に、動作について説明する。図１１において、発光部３の動作は図１２（ａ）に示す発光、非発光のくりかえしとなる。発光部３から放出される光は集光されて主伝搬路２２を経由して通過車両２６又は路面３５により反射される。反射光は拡散され図１１に示す伝搬路２３を経由して受光部３６に入射する。受光部３６に入射した光は太陽光等の外乱光が重畳されているため図１２（ｂ）に示す信号となる。図１２（ｂ）でイは図１１発光部３が発光時の受光部４からの反射光の出力電圧、ロは図１１の発光部３が非発光時の受光部３６からの反射光の出力電圧を示す。図１１増幅部３７では図１２（ｂ）ロの外乱光による直流成分を除去した後、信号電圧を増幅する。増幅部３７の出力は通過車両２６が通過すると図１２（ｃ）に示すような波形となる。図１２（ｃ）でハは路面の反射レベル、ニは通過車両２６からの反射レベルを示す。図１１の信号比較部では図１２（ｃ）に示す路面の反射レベルより高い値に予め設定された基準値ホと反射レベルを比較して反射レベルが基準値ホ以上であれば車両存在とする。車両検出部３９では車両存在時に車両検出信号を有意とするとともに、信号保持により検出信号の割れを防止する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車両検出装置は以上のように構成されているので、発光部、受光部とも指向性が固定であるため車両検出領域が固定となり、正確に車両検出するためには指向性の異なる複数種類の車両検出装置が必要であった。また、指向性を鋭くすると車両のガラス面等の光の反射の少ない部分で反射レベルが基準値以下となり、１台の車両を２台と検出してしまうなど車両検出が正確にできない場合があるなどの問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、車両検出領域を可変でき、車両検出を正確にできることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明による車両検出装置は、発光のオン、オフ動作する発光手段と、発光手段から放射された光の目標物からの反射光を受光する複数の受光部を有する受光手段と、発光手段の発光のオン、オフ時における受光手段の受光信号の差分を出力する差分検出手段と、差分検出手段の出力信号を基準値と比較する比較手段と、比較手段の出力信号により車両を検出する車両検出手段とを具備した車両検出装置において、上記車両検出手段により車両検出した後は、上記受光手段を構成する複数の受光部の出力信号を選択することにより車両検出前に比べて車両検出領域を車両進行方向に広げる車両検出領域可変手段を設けたものである。
【０００７】
また、第２の発明による車両検出装置は、第１の発明において、受光手段を構成する複数の受光部の使用数を車両検出後は車両検出前に比べて多くなるように選択することにより車両検出前に比べて車両検出領域を車両進行方向に広げる車両検出領域可変手段を設けたものである。
【０００８】
また、第３の発明による車両検出装置は、第１又は第２の発明において、車両検出手段として、差分検出手段の出力信号が基準値より大きい場合、車両検出出力信号を有意とするとともに、検出出力信号の保持期間を所定時間長くする出力保持手段を設けたものである。
【０００９】
また、第４の発明による車両検出装置は、第１から第３の発明において、発光手段を構成する複数の発光素子のうち、任意の発光素子をオン、オフ動作させる出力調整手段を設けたものである。
【００１０】
なお、この発明における車両検出装置は、第１から第ｎの受光部の信号を選択する信号選択部により車両検出領域を可変できる。
また、第１から第ｎの受光部の信号を選択する際、車両検出前後で選択する信号を変えることができる信号選択部により車両検出前後で車両検出領域を可変することにより車両検出領域を可変できるとともに車両を正確に検出できる。
また、車両検出後、車両の先端が車両検出領域の進行方向端にくるまで車両検出信号を有意に保持するための保持レベル比較部により、車両のガラス面等での車両検出不可をなくし正確に検出できる。
また、発光部出力を可変する出力調整部により車両検出領域を可変できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明による車両検出装置の構成を示すブロック図、図２は構造、図３は、その動作を説明する図であり、１，２は従来装置と同一のものである。３は複数のＬＥＤから成りドライバ部２により同時にオンオフする発光部、４から６は発光部からの光の通過車両２６又は路面３５からの反射光を受光して電圧に変換する第１から第ｎの受光部、７から９は、第１から第ｎの受光部からの出力から外乱光による直流成分を除去し増幅する第１から第ｎの増幅部、１０から１２は第１から第ｎの増幅部の出力から温度等によるドリフト等のノイズの影響を除くために発光部３のオン時とオフ時の差分をとる差分検出部、１３は第１から第ｎまでの差分検出部の出力を時分割で切替て出力する信号切替部、１４は信号切替部からの信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換部、１５は第１から第ｎの受光部の出力のどれを有効とするかを選択する信号選択部、１６は信号選択部１５で選択された各受光部の出力に相当するＡ／Ｄ変換部１４の出力と予め設定した基準圧とを比較するレベル比較部、１７は信号選択部１５で選択された各受光部に相当するＡ／Ｄ変換部１４の出力の加算を行なう信号加算部、１８は信号加算部１７の出力と予め設定した基準電圧とを比較する加算値比較部、１９は上記レベル比較部１６の結果と上記加算値比較部１８の結果よりどちらかが有意であれば車両検出信号を出力する車両検出部、２３から２５は第１から第ｎの受光部へ入射する光の伝搬路を示す。図２において、（ａ）は発光部及び受光部における受光素子の配列の平面図を模式化したもので、図２（ｂ）はその側面図を示す。
【００１２】
次に、動作について説明する。図３（ａ）において、隣接車線との光の干渉を避けるためにｎ回の発光パルスを出す毎にｎ回の発光パルスの２倍の休止時間を取る。隣接車線においてはこの休止時間にｎ回の発光パルスを出すよう同期を取る。図３（ａ）のパルス変調信号より複数のＬＥＤから構成され約２ｍの照射領域を持つ発光部が同時に発光，非発光する。この光が通過車両又は路面から反射され太陽光等の外乱光が加算されて図１に示す第１の受光部から第ｎの受光部に対応した図２のように配列された第１から第ｎの受光素子２７から２９より入射する。この際、集光レンズ３０の作用により第１の受光部２７の受光領域は第１の受光素子の路面での受光領域３１に限定される。従って、１つの受光素子の路面での受光領域は約２／ｎ（ｍ）となる。通過車両の先端部で発射されたＬＥＤの光は車両が車両検出領域に進入した直後には第１の受光素子２７に入射し、車両が通過するに従って第２から第ｎの受光素子へ順時入射する。入射した光は第１から第ｎの受光部で電圧へ変換され例えば図３（ｂ）（ｃ）に示す信号となる。ここで、ロは太陽光などの外乱光による入射レベル、イは発光部３の光の反射による入射レベルを示す。第１から第ｎの受光部４から６の信号は第１から第ｎの増幅部で外乱光による直流成分ロをフィルタ回路により除き増幅され、第１から第ｎの差分検出部により図３（ｂ）のイの成分のみ取り出され図３（ｄ）（ｅ）に示す信号となる。差分検出部は発光時の入射レベルと非発光時の入射レベルの差分を取ることにより温度による定常レベルの変化、受光素子毎の定常レベル差等を除く作用がある。次に信号切替部では、第１から第ｎの差分検出部の出力を時分割で切替て出力しｎ個の入力を１個の出力にまとめる。これにより道路上に設置する第１から第ｎの差分検出部から路側に設置するＡ／Ｄ変換部以降の部分との信号線を減らすことができる。切替た信号は次の受光部の差分検出部からの出力に切替えるまで保持される。この出力を図３（ｆ）に示す。Ａ／Ｄ変換部１４では信号切替部１３の信号をディジタル化してマイクロコンピュータに取り込む。以下の動作はマイクロコンピュータ内で行なわれる。信号選択部１５では、スイッチの設定等により任意の受光部の出力を選択できる。図３（ｇ）に第２から第ｎの受光部を選択した例を示す。信号選択部でどの受光部出力を選択するかにより車両検出領域を進行方向に任意に可変できる。例えば、図３（ｇ）では車両検出領域は３２から３３となり約（２−２／ｎ）（ｍ）となる。信号選択部１５の出力はレベル比較部１６で基準値ハと比較される。基準値ハは反射レベルを約５秒毎に車両検出出力が有意でない時のみ平均することにより路面のレベルを計測し、計測結果に一定値を加算したものである。レベル比較部１６では基準値ハを超える受光部出力が１つでもあれば有意信号を出力する。信号加算部１７は、信号選択部１５の出力レベルを選択された受光部全てについて加算する。加算値は次の加算結果が出力されるまで保持される。図３（ｉ）に信号加算部出力を示す。加算値比較部１８は信号加算部１７の出力を基準値ニと比較して基準値ニを超えていた場合に有意信号を出力する。基準値ニは約５秒毎の路面の反射レベルの加算部出力の平均値に一定値を加えたものである。車両検出部１９ではレベル比較部１６及び加算値比較部１８のいづれかが有意の時、車両検出信号を有意とし、約１００ｍｓの保持を付加して非発光時の出力の割れを防ぐとともに車両のガラス面等の反射の極めて少ない部分で車両検出信号が割れるのを防止し車両検出信号を出力する。上記のように車両検出に受光部レベル比較と加算値比較を並用することにより、より安定して車両検出できる。また、車両検出部１９により車両検出領域を任意に選択できる。
【００１３】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２のブロック図、図５は、動作説明図である。図４、図５において、同一符号は従来及び実施例１と同様の機能を示す。
次に、動作について説明する。通過車両が予め設定した車両検出領域外にある時の動作を図５（ａ）に示す。例えば図５（ａ）では車両検出領域外に車両がある時には図４の信号選択部１５では第２から第（ｎ−１）の受光部の信号を選択し車両検出領域を約（２−４／ｎ）（ｍ）とする。次に通過車両が第２の受光部５の車両検出領域３２に進入し、レベル比較部１６又は加算値比較部１８のいづれかが有意となり車両検出部１９が車両検出出力を有意としたと同時に図５（ｂ）に示すとおり信号選択部１５で第１から第ｎの受光部の信号を選択する。加算値比較部１８は第１から第ｎの受光部の信号により有意信号を出すため車両検出後は、車両検出前に比べ感度が高くなり、かつ車両検出領域が広がったことにより安定して車両検出でき、車両のガラス面等の反射が極めて少ない部分による車両検出信号の割れがなく車両を正確に検出できる。車両の後部端が車両検出領域３３を出ると反射レベルが減少し車両検出信号は有意でなくなり再び信号選択部１５は図５（ａ）の車両検出領域にもどす。従ってこの場合車両検出領域を見かけ上（２−２／ｎ）（ｍ）に設定できかつ車両を安定して検出できる。信号選択部の設定により任意の車両検出領域が設定可能である。
【００１４】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３のブロック図、図７、図８は動作説明図である。図６、図７、図８において、同一符号は従来及び実施例１，２と同様の機能を示す。２０は信号選択部で選択された受光部出力のうち最も車両進行方向奥にあるｍ個の受光部出力の加算値又は個々の信号レベルが予め設定された基準値を超えた時有意となる保持レベル比較部である。車両検出部１９はレベル比較部１６又は加算値比較部１８が有意となると車両検出信号を有意とし、保持レベル比較部２０が有意となるか又は約０．８秒間は車両検出信号を保持する。その後は再びレベル比較部１６、加算値比較部１８の有意信号による車両検出を行なう。次に動作について説明する。車両が第２の受光部５の車両検出領域に進入し車両検出部１９の出力が有意となるまでは実施例２と同様の動作である。図８（ａ）の状態では第２の受光部のみが車両の反射レベルを受光し信号選択部出力はヘの状態となる。図８（ｂ）の状態まで車両が進入すると車両のフロントガラス部等の反射の極めて小さい部分が車両検出領域３１から３３の大半を占め図７（ａ）のトの状態となる場合がある。さらに図８（ｃ）の状態まで車両が進入すると、第ｎの受光部が車両からの反射を受光し図７（ａ）チの状態となる。車両の進入速度が遅い場合、図７（ａ）トの状態は通常の保持時間約１００ｍｓでは保持できず車両が存在するにもかかわらず車両検出信号が有意でなくなることがある。このため保持レベル比較部２０では例えば第ｎの受光部の出力が基準値ヌを超える場合有意信号を出し、図７（ａ）のヘから図７（ａ）のチまでの間車両検出信号を保持する。ただし、保持レベル比較部２０が有意とならない場合もまれに発生する可能性があるため保持の最大は０．８秒とする。保持レベル比較部出力が有意となった後は再び実施例２の動作となる。
【００１５】
実施の形態４．
図９は、実施の形態４のブロック図、図１０は動作説明図である。図９、図１０において、同一符号は従来及び実施例１，２，３と同様の機能を示す。２１は発光部を構成するＬＥＤのどれを発光させるかを任意に選択することにより発光出力を調整する出力調整部である。
次に、動作について説明する。図１０（ａ）にＬＥＤの発光素子配列の例の平面図を図１０（ｂ）に側面図を図１０（ｃ）に路面でのＬＥＤの投光領域を示す。ＬＥＤの指光角の狭いものを用いて図１０（ｃ）のように路面でＬＥＤの投光領域が配列するようにＬＥＤの角度を調整しておく。例えばＬＥＤの図１０（ａ）の斜線で示したもののみを発光させるよう出力調整部２１で選択することにより路面でのＬＥＤ投光領域は図１０（ｃ）の斜線部となり車両検出領域を任意に可変できる。また、車線幅方向の車両検出領域の可変も可能である。
【００１６】
【発明の効果】
この発明は、発光のオン、オフ動作する発光手段と、この発光手段から放射された光の目標物からの反射光を受光する複数の受光部を有する受光手段と、発光手段の発光のオン、オフ時における受光手段の受光信号の差分を出力する差分検出手段と、この差分検出手段の出力信号を加算する加算手段と、この加算手段の出力信号を基準値と比較する加算値比較手段と、この加算値比較手段の出力信号により車両を検出する車両検出手段とを具備した車両検出装置であって、受光手段を構成する複数の受光部の出力信号を任意に選択することにより車両検出領域を可変させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施例１の構造図である。
【図３】 この発明の実施例１の動作説明図である。
【図４】 この発明の実施例２を示すブロック図である。
【図５】 この発明の実施例２の動作説明図である。
【図６】 この発明の実施例３を示すブロック図である。
【図７】 この発明の実施例３の動作説明図である。
【図８】 この発明の実施例３の動作説明図である。
【図９】 この発明の実施例４を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施例４の動作説明図である。
【図１１】 従来の車両検出装置を示すブロック図である。
【図１２】 従来の車両検出装置の動作説明図である。
【符号の説明】
１ パルス変調信号発生部、 ２ ドライバ部、 ３ 発光部、 ４ 第１の受光部、 ５ 第２の受光部、 ６ 第ｎの受光部、 ７ 第１の増幅部、 ８第２の増幅部、 ９ 第ｎの増幅部、 １０ 第１の差分検出部、 １１ 第２の差分検出部、 １２ 第ｎの差分検出部、 １３ 信号切替部、 １４ Ａ／Ｄ変換部、 １５ 信号選択部、 １６ レベル比較部、 １７ 信号加算部、 １８ 加算値比較部、 １９ 車両検出部、 ２０ 保持レベル比較部、 ２１ 出力調整部、 ２２ 発光部の主伝搬路、 ２３ 第１の受光部への反射波の伝搬路、 ２４ 第２の受光部への反射波の伝搬路、 ２５ 第ｎの受光部への反射波の伝搬路、 ２６ 通過車両、 ２７ 第１の受光素子、 ２８ 第２の受光素子、 ２９ 第ｎの受光素子、 ３０ 集光レンズ、 ３１ 第１の受光素子の路面での受光領域、 ３２ 第２の受光素子の路面での受光領域、 ３３ 第ｎの受光素子の路面での受光領域、３４ ＬＥＤの路面での照射領域、３５ 路面、 ３６ 受光部、 ３７ 増幅部、 ３８ 信号比較部、 ３９車両検出部

Claims (4)

1. 発光のオン、オフ動作する発光手段と、上記発光手段から放射された光の目標物からの反射光を受光する複数の受光部を有する受光手段と、上記発光手段の発光のオン、オフ時における上記受光手段の受光信号の差分を出力する差分検出手段と、上記差分検出手段からの出力信号を基準値と比較する比較手段と、上記比較手段の出力信号により車両を検出する車両検出手段とを具備した車両検出装置において、
   上記車両検出手段により車両検出した後に上記受光手段を構成する複数の受光部の出力信号を選択して車両検出前に比べて車両検出領域を車両進行方向に広げる車両検出領域可変手段を設けたことを特徴とする車両検出装置。
2. 上記車両検出領域可変手段は、上記受光手段を構成する複数の受光部の使用数を車両検出後は車両検出前に比べて多くなるように選択することにより車両検出前に比べて車両検出領域を車両進行方向に広げる車両検出領域可変手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の車両検出装置。
3. 上記車両検出手段は、上記差分検出手段の出力信号が基準値より大きい場合、車両検出出力信号を有意とするとともに、当該検出出力信号の保持期間を所定時間長くする出力保持手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２のいずれか1項に記載の車両検出装置。
4. 上記発光手段を構成する複数の発光素子のうち、任意の発光素子をオン、オフ動作させる出力調整手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の車両検出装置。

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