JP7273505B2 - 路面状態検知システム及び路面状態検知方法 - Google Patents
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Description
本発明は、路面状態検知システム及び路面状態検知方法に関する。
従来より、乾燥（ドライ）路面や湿潤（ウェット）路面、凍結（アイス）路面、積雪（スノー）路面などの路面状態を検知し、車両を運転する運転者などに路面状態を通知することなどが行われている。
このような路面状態を検知する方法としては、路面温度を計測する方法と、路面状態を光学的に検知する方法とがある。このうち、路面温度を計測する方法では、例えば物体の黒体輻射をサーモパイル等の熱電素子にて検出することで、路面温度の測定を行っている。しかしながら、この方法では、路面温度の高低は測定できるものの、実際の路面状態との相関が薄いため、路面温度から路面状態を正確に識別することは困難である。
特に、冬場の路面では、乾燥路面と凍結路面との間で表面温度にほとんど差が生じないため、これらの路面状態の識別は困難である。また、湿潤路面についても、路面温度から識別することは困難である。
したがって、路面温度から得られる情報だけでは、路面状態を細かく識別することは困難であり、上述した運転者への警告程度に留まっている。一方、今後の自動運転技術の発達に伴い、路面状態を正確に識別する技術が自動走行を実現する上で必要になると考えられる。
一方、路面状態を光学的に検知する方法は、路面状態の光学的特性を直接捉えることができるため、路面状態を正確に識別する上で好ましい。例えば、路面状態を光学的に検知する方法として、路面からの散乱光を計測する方法が提案されている（例えば、下記特許文献１～３を参照。）。
具体的に、下記特許文献１，２に記載の技術では、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）と呼ばれる測定装置を用いて、路面で散乱する測定光の光強度から路面状態を検知している。すなわち、乾燥路面では、測定光が反射して散乱するため、この路面で反射される散乱光の光強度が相対的に強くなる。一方、湿潤路面では、路面での測定光の鏡面反射が強くなるため、この路面で反射される散乱光の光強度が相対的に弱くなる。この路面状態による散乱特性の違いを利用して、乾燥路面と湿潤路面との判別を行っている。しかしながら、下記特許文献１，２には、凍結路面に対する識別方法が開示されておらず、路面状態を細かく識別する方法としては不十分である。
一方、下記特許文献３に記載の技術では、路面状態に応じて、路面で反射される反射光の正反射光成分と拡散反射光成分との比が異なることを利用して、路面状態を検知している。すなわち、乾燥路面では、拡散反射光成分が相対的に高くなる一方、湿潤路面では、正反射光成分が相対的に高くなる。また、凍結路面では、正反射光成分と拡散反射光成分との両方を持つような反射光が検出される。このような路面で反射される反射光の特性の違いを利用して、路面状態の識別を行っている。しかしながら、この方法は、車両直下のみの計測であり、車両前方での計測を行うことについて、具体的に開示されていない。
一方、路面状態を光学的に検知する別の方法としては、偏光を利用して計測する方法が提案されている（例えば、下記特許文献４～７を参照。）。具体的に、偏光を利用して計測する方法では、偏光のブリュースター角を用いた方法が挙げられる。また、空気と水とでは、その屈折率が異なっており、その界面に無偏光の光が入射した場合、フレネルの式より、その界面で反射される反射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分とがそれぞれ異なる反射率で反射されることが知られている。
特に、ブリュースター角と呼ばれる角度では、その反射光のＰ偏光成分が０となり、Ｓ偏光成分のみの反射光となる。この関係が成り立つのは、あくまで理想的な正反射成分のみであるが、実環境においては湿潤路面においてのみブリュースター角が成り立ち、Ｐ偏光成分が０に近づく。一方、乾燥路面では、表面で反射光が散乱するため、ブリュースター角が成立せず、その反射光は無偏光となる。このように偏光の違いを計測することによって、路面の表面粗さを類推し、路面状態を識別することが行われている。
この方法では、路面の表面粗さから、乾燥路面と、湿潤路面と、凍結路面とを識別することが可能である。しかしながら、発光部と受光部とをブリュースター角を満たすように配置する必要があり、測定装置の細かなアライメントが求められる。また、偏光を利用して計測する方法では、遠方に対する測定を行うことは困難である。
ところで、上述した路面からの散乱光を計測する方法において、車両前方での計測を行う場合、後方散乱光は微弱であるため、路面状態の識別精度が低くなる。また、路面状態のうち、凍結路面と、積雪路面と、圧雪路面といった路面状態を細かく識別することは困難である。
特に、自動運転技術において車両の自動停止を考えた場合、路面状態に応じて車両の制動距離が大きく変わるため、より多くの路面状態を識別できることが求められる。したがって、上述した車両直下の１点のみの計測では、自動運転技術において車両の走行制御を行うための情報としては不十分である。
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、路面状態をより正確に且つより多くの路面状態を検知することを可能とした路面状態検知システム及び路面状態検知方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 光源部と、複数の受光部とを備え、前記光源部から出射された測定光を路面に向けて照射し、前記路面から反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の情報に基づいて、前記路面の状態を検知する路面状態検知システムであって、
前記複数の受光部の各々は、それぞれが前記測定光を受光する受光素子と、前記受光素子に向けて前記測定光を集光させる集光光学系とを有し、前記受光素子により受光される前記測定光の前記受光素子の受光面に対する受光角度が前記集光光学系の設定により前記受光部ごとに異なっていることを特徴とする路面状態検知システム。
〔２〕 前記光源部は、第１の波長を有する第１の測定光を出射する第１の光源と、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の測定光を出射する第２の光源とを含むことを特徴とする前記〔１〕に記載の路面状態検知システム。
〔３〕 前記第１の測定光は、赤外領域に前記第１の波長を有する赤外光であり、
前記第２の測定光は、赤外領域に前記第２の波長を有する赤外光であり、
前記第１の波長は、前記赤外光に対する水の吸収係数が氷の吸収係数よりも大きくなる波長であり、
前記第２の波長は、前記赤外光に対する氷の吸収係数が水の吸収係数よりも大きくなる波長であることを特徴とする前記〔２〕に記載の路面状態検知システム。
〔４〕 前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別する識別制御部を備え、
前記識別制御部は、前記路面の同一の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別することを特徴とする前記〔１〕～〔３〕の何れか一項に記載の路面状態検知システム。
〔５〕 前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別する識別制御部を備え、
前記識別制御部は、前記路面の距離が異なる測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別することを特徴とする前記〔１〕～〔３〕の何れか一項に記載の路面状態検知システム。
〔６〕 前記複数の受光部により受光された前記第１の測定光及び前記第２の測定光を比較することによって、前記路面の状態を識別する識別制御部を備え、
前記光源部は、前記第１の測定光と前記第２の測定光とを前記路面の同じ照射領域に向けて時分割で交互に出射し、
前記識別制御部は、前記路面の同一の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる前記第１の測定光及び前記第２の測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された前記第１の測定光及び前記第２の測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別することを特徴とする前記〔２〕又は〔３〕に記載の路面状態検知システム。
〔７〕 車両に用いられることを特徴とする前記〔１〕～〔６〕の何れか一項に記載の路面状態検知システム。
〔８〕 街灯に用いられることを特徴とする前記〔１〕～〔６〕の何れか一項に記載の路面状態検知システム。
〔９〕 光源部から出射された測定光を路面に向けて照射し、前記路面から反射して戻ってくる測定光を複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の情報に基づいて、前記路面の状態を検知する路面状態検知方法であって、
前記複数の受光部の各々は、それぞれが前記測定光を受光する受光素子と、前記受光素子に向けて前記測定光を集光させる集光光学系とを有し、前記受光素子により受光される前記測定光の前記受光素子の受光面に対する受光角度が前記集光光学系の設定により前記受光部ごとに異なっている前記複数の受光部を用いて、
前記路面の同一の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別して検知することを特徴とする路面状態検知方法。
〔１０〕 光源部から出射された測定光を路面に向けて照射し、前記路面から反射して戻ってくる測定光を複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の情報に基づいて、前記路面の状態を検知する路面状態検知方法であって、
前記複数の受光部の各々は、それぞれが前記測定光を受光する受光素子と、前記受光素子に向けて前記測定光を集光させる集光光学系とを備え、
前記路面の距離が異なる測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別して検知することを特徴とする路面状態検知方法。
〔１１〕 光源部から出射された測定光を路面に向けて照射し、前記路面から反射して戻ってくる測定光を複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の情報に基づいて、前記路面の状態を検知する路面状態検知方法であって、
前記複数の受光部の各々は、それぞれが前記測定光を受光する受光素子と、前記受光素子に向けて前記測定光を集光させる集光光学系とを有し、前記受光素子により受光される前記測定光の前記受光素子の受光面に対する受光角度が前記集光光学系の設定により前記受光部ごとに異なっている前記複数の受光部を用いて、
前記光源部から、第１の波長を有する第１の測定光と、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の測定光とを、前記路面の同じ照射領域に向けて時分割で交互に出射し、
前記路面の同一の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる前記第１の測定光及び前記第２の測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された前記第１の測定光及び前記第２の測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別して検知することを特徴とする路面状態検知方法。
〔１〕 光源部と、複数の受光部とを備え、前記光源部から出射された測定光を路面に向けて照射し、前記路面から反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の情報に基づいて、前記路面の状態を検知する路面状態検知システムであって、
前記複数の受光部の各々は、それぞれが前記測定光を受光する受光素子と、前記受光素子に向けて前記測定光を集光させる集光光学系とを有し、前記受光素子により受光される前記測定光の前記受光素子の受光面に対する受光角度が前記集光光学系の設定により前記受光部ごとに異なっていることを特徴とする路面状態検知システム。
〔２〕 前記光源部は、第１の波長を有する第１の測定光を出射する第１の光源と、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の測定光を出射する第２の光源とを含むことを特徴とする前記〔１〕に記載の路面状態検知システム。
〔３〕 前記第１の測定光は、赤外領域に前記第１の波長を有する赤外光であり、
前記第２の測定光は、赤外領域に前記第２の波長を有する赤外光であり、
前記第１の波長は、前記赤外光に対する水の吸収係数が氷の吸収係数よりも大きくなる波長であり、
前記第２の波長は、前記赤外光に対する氷の吸収係数が水の吸収係数よりも大きくなる波長であることを特徴とする前記〔２〕に記載の路面状態検知システム。
〔４〕 前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別する識別制御部を備え、
前記識別制御部は、前記路面の同一の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別することを特徴とする前記〔１〕～〔３〕の何れか一項に記載の路面状態検知システム。
〔５〕 前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別する識別制御部を備え、
前記識別制御部は、前記路面の距離が異なる測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別することを特徴とする前記〔１〕～〔３〕の何れか一項に記載の路面状態検知システム。
〔６〕 前記複数の受光部により受光された前記第１の測定光及び前記第２の測定光を比較することによって、前記路面の状態を識別する識別制御部を備え、
前記光源部は、前記第１の測定光と前記第２の測定光とを前記路面の同じ照射領域に向けて時分割で交互に出射し、
前記識別制御部は、前記路面の同一の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる前記第１の測定光及び前記第２の測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された前記第１の測定光及び前記第２の測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別することを特徴とする前記〔２〕又は〔３〕に記載の路面状態検知システム。
〔７〕 車両に用いられることを特徴とする前記〔１〕～〔６〕の何れか一項に記載の路面状態検知システム。
〔８〕 街灯に用いられることを特徴とする前記〔１〕～〔６〕の何れか一項に記載の路面状態検知システム。
〔９〕 光源部から出射された測定光を路面に向けて照射し、前記路面から反射して戻ってくる測定光を複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の情報に基づいて、前記路面の状態を検知する路面状態検知方法であって、
前記複数の受光部の各々は、それぞれが前記測定光を受光する受光素子と、前記受光素子に向けて前記測定光を集光させる集光光学系とを有し、前記受光素子により受光される前記測定光の前記受光素子の受光面に対する受光角度が前記集光光学系の設定により前記受光部ごとに異なっている前記複数の受光部を用いて、
前記路面の同一の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別して検知することを特徴とする路面状態検知方法。
〔１０〕 光源部から出射された測定光を路面に向けて照射し、前記路面から反射して戻ってくる測定光を複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の情報に基づいて、前記路面の状態を検知する路面状態検知方法であって、
前記複数の受光部の各々は、それぞれが前記測定光を受光する受光素子と、前記受光素子に向けて前記測定光を集光させる集光光学系とを備え、
前記路面の距離が異なる測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別して検知することを特徴とする路面状態検知方法。
〔１１〕 光源部から出射された測定光を路面に向けて照射し、前記路面から反射して戻ってくる測定光を複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の情報に基づいて、前記路面の状態を検知する路面状態検知方法であって、
前記複数の受光部の各々は、それぞれが前記測定光を受光する受光素子と、前記受光素子に向けて前記測定光を集光させる集光光学系とを有し、前記受光素子により受光される前記測定光の前記受光素子の受光面に対する受光角度が前記集光光学系の設定により前記受光部ごとに異なっている前記複数の受光部を用いて、
前記光源部から、第１の波長を有する第１の測定光と、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の測定光とを、前記路面の同じ照射領域に向けて時分割で交互に出射し、
前記路面の同一の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる前記第１の測定光及び前記第２の測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された前記第１の測定光及び前記第２の測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別して検知することを特徴とする路面状態検知方法。
以上のように、本発明によれば、路面状態をより正確に且つより多くの路面状態を検知することを可能とした路面状態検知システム及び路面状態検知方法を提供することが可能である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
（第１の実施形態）
＜路面状態検知システム＞
先ず、本発明の第１の実施形態として、例えば図１～図６に示す車両Ｂに適用した路面状態検知システム１Ａの構成について説明する。
なお、図１は、路面状態検知システム１Ａを備える車両Ｂの構成を示すブロック図である。図２は、路面状態検知システム１Ａが備える光源部２１及び複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの構成を示す模式図である。図３は、赤外光に対する水及び氷の吸収係数を示すグラフである。図４は、受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの構成を説明するための模式図である。図５は、複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが受光する測定光Ｌの受光角度を示す模式図である。図６は、路面状態検知システム１Ａの複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの配置を例示した模式図である。
＜路面状態検知システム＞
先ず、本発明の第１の実施形態として、例えば図１～図６に示す車両Ｂに適用した路面状態検知システム１Ａの構成について説明する。
なお、図１は、路面状態検知システム１Ａを備える車両Ｂの構成を示すブロック図である。図２は、路面状態検知システム１Ａが備える光源部２１及び複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの構成を示す模式図である。図３は、赤外光に対する水及び氷の吸収係数を示すグラフである。図４は、受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの構成を説明するための模式図である。図５は、複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが受光する測定光Ｌの受光角度を示す模式図である。図６は、路面状態検知システム１Ａの複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの配置を例示した模式図である。
また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を車両Ｂの前後方向（長さ方向）、Ｙ軸方向を車両Ｂの左右方向（幅方向）、Ｚ軸方向を車両Ｂの上下方向（高さ方向）として、それぞれ示すものとする。
なお、以下の説明において、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載は、特に断りのない限り、車両Ｂを正面（車両前方）から見たときのそれぞれの方向を意味するものとする。
本実施形態の路面状態検知システム１Ａは、図１に示すように、車両Ｂの前方における路面状態を検知する路面状態検知センサ２Ａと、路面状態検知センサ２Ａから供給される情報（以下、「路面状態検知情報」という。）Ｓ１に基づいて、路面状態を識別する識別制御部となる路面状態識別制御装置３とを備えている。
路面状態検知センサ２Ａは、図２に示すように、車両Ｂの前方に向けて第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を照射する光源部２１と、車両Ｂの前方の路面から反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を受光する複数（本実施形態では３つ）の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃとを備えている。
路面状態検知センサ２Ａは、例えば車両Ｂの灯具内又はフロントガラスの内側上部などに設置される。なお、路面状態検知センサ２Ａの設置箇所については、このような設置箇所に必ずしも限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。
光源部２１は、第１の測定光Ｌ１を出射する第１の光源２３Ａと、第２の測定光Ｌ２を出射する第２の光源２３Ｂと、第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を車両Ｂの前方に向けて投影する投影光学系２４とを有している。
第１の光源２３Ａは、第１の測定光Ｌ１として、赤外領域に第１の波長λ１を有する赤外光を発する少なくとも１つ又は複数（本実施形態では３つ）の発光ダイオード（ＬＥＤ）により構成されている。
第２の光源２３Ｂは、第２の測定光Ｌ２として、赤外領域に第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２を有する赤外光を発する少なくとも１つ又は複数（本実施形態では３つ）の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）により構成されている。
ここで、赤外光に対する水及び氷の吸収スペクトルを図３のグラフに示す。
なお、図３に示すグラフにおいて、横軸は、赤外光の波長［μｍ］を示し、縦軸は、赤外光の吸収係数［１／ｃｍ］を示す。また、赤外光に対する水の吸収スペクトルを実線で示し、赤外光に対する氷の吸収スペクトルを破線で示している。
なお、図３に示すグラフにおいて、横軸は、赤外光の波長［μｍ］を示し、縦軸は、赤外光の吸収係数［１／ｃｍ］を示す。また、赤外光に対する水の吸収スペクトルを実線で示し、赤外光に対する氷の吸収スペクトルを破線で示している。
図３のグラフに示すように、水と氷とは、同じ組成（Ｈ２Ｏ）でありながら、液体と固体との相の違いによって、赤外光に対する吸収スペクトルが異なっている。
このうち、第１の波長λ１は、赤外光に対する水の吸収係数が氷の吸収係数よりも大きくなる波長である、例えば９７０ｎｍ付近に水の吸収ピークを有している。第１の光源２３Ａは、この水の吸収ピークに合わせて、第１の波長λ１にピーク波長を有する赤外光を第１の測定光Ｌ１として出射することが好ましい。
一方、第２の波長λ２は、赤外光に対する氷の吸収係数が水の吸収係数よりも大きくなる波長である、例えば１０５０ｎｍ付近に氷の吸収ピークを有している。第２の光源２３Ｂは、この氷の吸収ピークに合わせて、第２の波長λ２にピーク波長を有する赤外光を第２の測定光Ｌ２として出射することが好ましい。
なお、第１の光源２３Ａは、第１の測定光Ｌ１の発光スペクトルのうち、そのピーク波長を第１の波長λ１に必ずしも一致させる必要はなく、第１の波長λ１の発光強度が第２の波長λ２の発光強度よりも高くなる赤外光を第１の測定光Ｌ１として出射すればよい。
同様に、第２の光源２３Ｂは、第２の測定光Ｌ２の発光スペクトルのうち、そのピーク波長を第２の波長λ２に必ずしも一致させる必要はなく、第２の波長λ２の発光強度が第１の波長λ１の発光強度よりも高くなる赤外光を第２の測定光Ｌ２として出射すればよい。
また、図３のグラフに示すように、波長が１．１μｍよりも長くなる波長域では、赤外光に対する水の吸収係数が氷の吸収係数よりも大きくなっている。この場合、第１の波長λ１として、例えば１４５０ｎｍや１５５０ｎｍといった位置にピーク波長を有する第１の光源２３Ａを選択して用いることも可能である。一方、赤外光の波長が長くなるほど、受光部側の感度特性との兼ね合いから、受光素子のコストが高くなる傾向にある。逆に、波長が１μｍよりも短くなる波長域では、赤外光に対する氷の吸収係数が急激に減少するため、その変化を捉えることが非常に困難となる。
なお、波長が１μｍ以下であれば、受光素子としてＳｉ系化合物半導体を用いることができる。波長が１μｍを超える場合は、受光素子としてＩｎＧａＡｓなどの化合物半導体を用いる必要がある。
第１の光源２３Ａ及び第２の光源２３Ｂは、図２に示すように、実装基板２５の一面（本実施形態では前面）側にＬＥＤが実装された状態で、このＬＥＤが発する第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を前方側（＋Ｘ軸方向）に向けて放射状に出射する。
光源部２１は、上述した波長の異なる第１の測定光Ｌ１と第２の測定光Ｌ２とを路面Ｒの同じ照射領域Ｅに向けて時分割で交互に出射する。すなわち、この光源部２１は、同じ照射領域Ｅに向けて第１の測定光Ｌ１と第２の測定光Ｌ２とを一定の周期で交互にパルス状に出射する。
なお、第１の光源２３Ａ及び第２の光源２３Ｂには、上述したＬＥＤ以外にも、レーザーダイオード（ＬＤ：Laser Diode）などの発光素子を用いることができる。また、上述した発光素子以外の光源を用いてもよい。さらに、発光素子の数については、１つ限らず、複数であってもよい。
実装基板２５は、少なくとも一面に、上述した複数のＬＥＤ（第１の光源２３Ａ及び第２の光源２３Ｂ）と電気的に接続される配線（図示せず。）が設けられたプリント配線基板からなる。
本実施形態では、実装基板２５に第１の光源２３Ａ及び第２の光源２３Ｂを構成する複数のＬＥＤと、これら複数のＬＥＤを駆動する駆動回路（図示せず。）とが実装された構成となっている。一方、複数のＬＥＤが実装された実装基板２５と、これら複数のＬＥＤを駆動する駆動回路が設けられた回路基板（図示せず。）とを別々に配置し、実装基板と回路基板とをハーネスと呼ばれる配線コード（図示せず。）を介して電気的に接続し、複数のＬＥＤが発する熱から駆動回路を保護する構成としてもよい。
投影光学系２４は、第１の光源２３Ａ及び第２の光源２３Ｂから出射された第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を前方斜め下方の路面Ｒに向けて投影する少なくとも１つ又は複数（本実施形態では１つ）のレンズにより構成されている。
また、投影光学系２４は、レンズにより構成されたものに必ずしも限定されるものではなく、例えば、レンズの代わりに、リフレクタを用いて第１の光源２３Ａ及び第２の光源２３Ｂから出射された第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を反射しながら、これら第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を前方斜め下方の路面Ｒに向けて投影する構成としてもよい。さらに、レンズとミラー（リフレクタを含む。）とを組み合わせた構成とすることも可能である。ミラーを用いる場合、上述した実装基板２５の配置する向きを変更することが可能である。
複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、図２に示すように、第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を受光する受光素子２６と、受光素子２６に向けて第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を集光させる集光光学系２７と、大陽光などの外光（可視光）を遮蔽する可視光カットフィルタ２８とを有している。
受光素子２６は、赤外光（赤外域）に対して受光感度を有するフォトダイオード（ＰＤ：PhotoDiode）により構成されている。複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、実装基板２９の一面（本実施形態では前面）側に、各受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに対応した受光素子２６が実装された状態で、各受光素子２６の受光面２６ａを前方側（＋Ｘ軸方向）に向けた状態で配置されている。
集光光学系２７は、受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ毎に少なくとも１つ又は複数（本実施形態では１つ）のレンズを配置した構成となっている。各レンズは、路面Ｒから反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を、各受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに対応した受光素子２６の受光面２６ａに向けて集光させる。
また、集光光学系２７は、レンズにより構成されたものに必ずしも限定されるものではなく、例えば、レンズの代わりに、リフレクタを用いて第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を受光素子２６に向けて集光させる構成としてもよい。さらに、レンズとミラー（リフレクタを含む。）とを組み合わせた構成とすることも可能である。ミラーを用いる場合、上述した実装基板２９の配置する向きを変更することが可能である。
可視光カットフィルタ２８は、大陽光などの外光（可視光）の影響を減らすため、複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの前面側に配置されている。
複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、それぞれ受光する第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の受光角度が異なっている。また、複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、それぞれの受光素子２６により受光される第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の受光角度が集光光学系２７の設定により異なっている。
ここで、「受光角度」について、図４（Ａ），（Ｂ）を参照しながら説明する。
なお、図４（Ａ）は、受光素子２６の受光面２６ａに対して光Ｌが直接入射した状態を示す断面図である。図４（Ｂ）は、受光素子２６の受光面２６ａに対してレンズ（集光光学系２７）を介して光Ｌが入射した状態を示す断面図である。
なお、図４（Ａ）は、受光素子２６の受光面２６ａに対して光Ｌが直接入射した状態を示す断面図である。図４（Ｂ）は、受光素子２６の受光面２６ａに対してレンズ（集光光学系２７）を介して光Ｌが入射した状態を示す断面図である。
受光素子２６は、図４（Ａ）に示すように、受光面２６ａに対する光Ｌの入射角によって受光感度が異なっている。一般的に受光素子２６は、受光面２６ａに対して垂直に入射する光Ｌの受光感度が最も高くなるといった指向特性を有している。一方、図４（Ｂ）に示すように、レンズ（集光光学系２７）を用いることによって、この受光面２６ａに対して垂直に入射する光Ｌの入射角θを受光面２６ａの垂線Ｖに対して傾けることが可能である。
本実施形態では、路面Ｒから反射して戻ってくる光Ｌのうち、受光素子２６の受光面２６ａに入射する光Ｌの受光感度が最大となるときの当該光Ｌの路面Ｒに水平な方向に対する角度を「受光角度」として定義する。
したがって、各受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの受光角度は、上述したレンズ（集光光学系２７）の設定を変更するだけでなく、各受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの傾ける角度や配置などによっても変更することが可能である。
複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃでは、図５に示すように、それぞれ受光する第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の受光角度θ１，θ２，θ３が異なることで、路面Ｒの距離が異なる測定範囲Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を受光することが可能である。
また、複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃでは、それぞれ受光する第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の受光角度θ１，θ２，θ３が異なることで、後述する路面Ｒの同一の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を受光することも可能である。
複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの配置については、図６（Ｂ）に示すように、車両Ｃの左右方向（Ｙ軸方向）に並べて配置した構成であってもよい。また、図６（Ａ）に示すように、車両Ｃの上下方向（Ｚ軸方向）に並べて配置した構成であってもよい。何れの構成であっても、上述した集光光学系２７の設定によって、各受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが受光する第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の受光角度を異ならせることが可能である。
なお、複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃについては、上述したＰＤなどの受光素子２６を用いた構成に必ずしも限定されるものではなく、例えばＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子を用いた構成とすることも可能である。
以上のような構成を有する路面状態検知センサ２Ａは、図１に示すように、複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが受光した第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の光強度に応じた受光信号（路面状態検知情報Ｓ１）を路面状態識別制御装置３へと送信（供給）する。
路面状態識別制御装置３は、複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃにより受光された第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の光強度を比較することによって、路面状態を識別する。すなわち、この路面状態識別制御装置３は、後述する路面状態検知方法を実行する制御プログラムに従って、路面状態の識別制御を行っている。
路面状態識別制御装置３は、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）などのコンピュータからなる。路面状態識別制御装置３は、ＥＣＵ内のＲＯＭに格納されている制御プログラムをＥＣＵ内のＲＡＭに展開して実行し、その処理結果に応じて、路面状態の識別制御を行う。
車両Ｂでは、上述した路面状態検知システム１Ａが路面状態を識別することによって得られた情報（以下、「路面状態識別情報」という。）Ｓ２に基づいて、この車両Ｂのエンジン制御及びブレーキ制御と連動させることが可能となっている。
具体的に、この車両Ｂは、上述した路面状態検知システム１Ａの他に、車両Ｂの各部の制御を行う車両制御装置４と、エンジンの駆動制御を行うエンジン制御装置５と、ブレーキの駆動制御を行うブレーキ制御装置６とを備えている。
路面状態識別制御装置３は、路面状態識別情報Ｓ２を車両制御装置４へと供給する。車両制御装置４は、この路面状態識別情報Ｓ２に基づいて、エンジン制御装置５に対してエンジン制御信号Ｓ３を送信する。車両制御装置４は、この路面状態識別情報Ｓ２に基づいて、ブレーキ制御装置６に対してブレーキ制御信号Ｓ４を送信する。これにより、車両Ｂでは、エンジン制御装置５による路面状態に応じたエンジン制御と、ブレーキ制御装置６による路面状態に応じたブレーキ制御とを行うことが可能となっている。
また、車両Ｂは、上述した路面状態識別情報Ｓ２以外にも、例えば、この車両Ｂに搭載されたカメラ７やミリ波レーダ８、レーザーレーダ９などの各種センサにより測定された路面からの測定情報Ｓ５を車両制御装置４へと供給している。これにより、車両制御装置４は、上述した路面状態識別情報Ｓ２と測定情報Ｓ５とに基づいて、エンジン制御信号Ｓ３とブレーキ制御信号Ｓ４とを生成し、エンジン制御装置５によるエンジン制御とブレーキ制御装置６によるブレーキ制御とを行うことも可能である。
また、車両Ｂは、例えば、この車両Ｂに搭載されたＧＰＳ装置１０から供給される車両Ｂの位置情報Ｓ６や、車速センサ１１や車輪速センサ１２、ヨーレートセンサ１３などの各種センサにより測定された車両Ｂの測定情報Ｓ７を車両制御装置４へと供給している。これにより、車両制御装置４は、上述した路面状態識別情報Ｓ２と位置情報Ｓ６及び測定情報６とに基づいて、エンジン制御信号Ｓ３とブレーキ制御信号Ｓ４とを生成し、エンジン制御装置５によるエンジン制御とブレーキ制御装置６によるブレーキ制御とを行うことも可能である。
＜路面状態検知方法＞
次に、上記路面状態検知システム１Ａを用いた路面状態検知方法について説明する。
本実施形態の路面状態検知方法では、複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃにより受光された第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の反射光の光強度（以下、「反射強度」という。）を比較することによって、路面状態を識別して検知する。
次に、上記路面状態検知システム１Ａを用いた路面状態検知方法について説明する。
本実施形態の路面状態検知方法では、複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃにより受光された第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の反射光の光強度（以下、「反射強度」という。）を比較することによって、路面状態を識別して検知する。
具体的には、先ず、予め乾燥路面から反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１の反射強度Ｐ１ｄと、乾燥路面から反射して戻ってくる第２の測定光Ｌ２の反射強度Ｐ１ｄとを測定しておく。
次に、測定路面から反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１の反射強度Ｐ１ｘと、乾燥路面から反射して戻ってくる第２の測定光Ｌ２の反射強度Ｐ１ｘとを測定する。
次に、乾燥路面における第１の測定光Ｌ１の反射強度Ｐ１ｄに対する測定路面における第１の測定光Ｌ１の反射強度Ｐ１ｘの反射強度比（Ｐ１ｘ／Ｐ１ｄ）と、乾燥路面における第２の測定光Ｌ２の反射強度Ｐ２ｄに対する測定路面における第２の測定光Ｌ２の反射強度Ｐ２ｘの反射強度比（Ｐ２ｘ／Ｐ２ｄ）とを算出する。
そして、（Ｐ１ｘ／Ｐ１ｄ）＝（Ｐ２ｘ／Ｐ２ｄ）となる場合を「乾燥路面」として判定（識別）する。
また、（Ｐ１ｘ／Ｐ１ｄ）＜（Ｐ２ｘ／Ｐ２ｄ）となる場合を「湿潤路面」として判定（識別）する。
また、（Ｐ１ｘ／Ｐ１ｄ）＞（Ｐ２ｘ／Ｐ２ｄ）となる場合を「積雪、圧雪、凍結の何れかの路面（まとめて凍結路面）」として判定（識別）する。
また、（Ｐ１ｘ／Ｐ１ｄ）＜（Ｐ２ｘ／Ｐ２ｄ）となる場合を「湿潤路面」として判定（識別）する。
また、（Ｐ１ｘ／Ｐ１ｄ）＞（Ｐ２ｘ／Ｐ２ｄ）となる場合を「積雪、圧雪、凍結の何れかの路面（まとめて凍結路面）」として判定（識別）する。
以下、「乾燥路面」、「湿潤路面」、「積雪路面」、「圧雪路面」、「凍結路面」、「氷上の水膜」について、それぞれ第１の測定光Ｌ１の反射強度［ｎＷ］と第２の測定光Ｌ２の反射強度［ｎＷ］とを測定し、その反射強度比［－］と、反射強度比の変化率［％］とを算出した結果を下記表１に示す。
なお、表１中に示す反射強度比の変化率［％］は、（第１の測定光Ｌ１の反射強度比／第２の測定光Ｌ２の反射強度比）×１００により算出した値である。また、表１中には、背景光の反射強度［ｎＷ］を示している。この背景光は、その反射強度からも第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の測定に影響を与えるものではない。
また、第１の測定光Ｌ１の反射強度Ｐ１ｘ及び第２の測定光Ｌ２の反射強度Ｐ１ｘは、測定範囲からの距離によって光強度が変化する。すなわち、測定範囲からの距離が長くなるほど光強度が弱くなるため、この測定範囲からの距離に応じた補正を加える必要がある。
表１に示すように、水の吸収ピークに合わせた第１の波長λ１（９７０ｎｍ）を有する第１の測定光Ｌ１と、氷の吸収ピークに合わせた第２の波長λ２（１０５０ｎｍ）を有する第２の測定光Ｌ２とを用いることで、これらの測定光（赤外光）Ｌ１，Ｌ２に対する水及び氷の吸収特性の違いから、乾燥路面と、湿潤路面と、凍結路面とを識別することが可能である。
一方、凍結路面として判別した「積雪路面」、「圧雪路面」、「凍結路面」、「氷上の水膜」については、水及び氷の吸収特性の違いから、これらを識別することは困難である。
そこで、本実施形態の路面状態検知方法では、距離が異なる複数の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光（本実施形態では第２の測定光Ｌ２）を複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃにより受光し、これら複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃにより受光された測定光の反射強度を比較することによって、路面状態を識別して検知する。
なお、本実施形態では、赤外光に対する氷の吸収係数が高い第２の波長λ２を有する第２の測定光Ｌ２を用いているが、第１の波長λ１を有する第１の測定光Ｌ１を用いることも可能である。
具体的に、この路面状態検知方法では、距離が異なる複数の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光の反射強度を測定した後、その反射強度の変化を線形近似し、その傾きの違いから、路面状態を識別する。
ここで、「積雪路面」、「圧雪路面」、「凍結路面」、「氷上の水膜」について、距離が５ｍ、３ｍ、１ｍとなる測定範囲からそれぞれ反射して戻ってくる測定光の反射強度を測定した結果を図７のグラフに示す。
また、「乾燥路面」、「湿潤路面」、「積雪路面」、「圧雪路面」、「凍結路面」、「氷上の水膜」について、距離が異なる複数の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光の反射強度を測定した後、その反射強度の変化を線形近似したときの一次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）のａ値及びｂ値を下記表２に示す。
図７及び表２に示すように、一次関数の傾き（ａ値）が第１の閾値（本例では－２）よりも小さい場合、路面Ｒでの測定光の散乱が大きいと判断して、「圧雪路面」又は「積雪路面」として判定（識別）する。
一方、一次関数の傾き（ａ値）が第２の閾値（本例では－１）よりも大きい場合、路面Ｒでの測定光の散乱が小さいと判断して、「氷上の水膜」として判定（識別）する。
一方、一次関数の傾き（ａ値）が第１の閾値と第２の閾値との間にある場合、「凍結路面」として判定（識別）する。
以上のように、距離が異なる複数の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光の散乱特性の違いから、積雪路面又は圧雪路面と、氷上の水膜と、凍結路面とを識別することが可能である。
次に、上記路面状態検知システム１Ａを用いた路面状態検知方法において、路面Ｒの同一の測定範囲を測定する場合について、図８及び図９を参照しながら説明する。
なお、図８は、路面状態検知システム１Ａの測定光Ｌ１，Ｌ２の照射領域Ｅと測定範囲Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３とを示す模式図である。図９は、路面状態検知システム１Ａを用いた路面状態検知方法において、路面Ｒの同一の測定範囲Ｈを測定する場合を示す模式図である。
なお、図８は、路面状態検知システム１Ａの測定光Ｌ１，Ｌ２の照射領域Ｅと測定範囲Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３とを示す模式図である。図９は、路面状態検知システム１Ａを用いた路面状態検知方法において、路面Ｒの同一の測定範囲Ｈを測定する場合を示す模式図である。
例えば、車両Ｂには、図８に示すように、前端側の両コーナー部に搭載される前照灯（灯具）内に一対の路面状態検知センサ２Ａが設置されている。これら一対の路面状態検知センサ２Ａは、前方斜め下方の路面Ｒに向けて第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を照射する。
これにより、路面Ｒには、車両Ｂの進行方向（＋Ｘ軸方向）に向かって漸次幅が拡がる左右一対の照射領域Ｅが形成される。なお、照射領域Ｅは、このような車両Ｂの進行方向（＋Ｘ軸方向）に向かって漸次幅が拡がる形状に限らず、車両Ｂの進行方向（＋Ｘ軸方向）に向かって一定の幅で拡がる形状であってもよい。
また、照射領域Ｅには、上述した第１の波長λ１を有する第１の測定光Ｌ１と、第２の波長λ２を有する第２の測定光Ｌ２とが時分割で交互に照射される。一方、照射領域Ｅのうち、距離が異なる測定範囲Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から、それぞれ異なる角度で反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を、それぞれ受光角度θ１，θ２，θ３が異なる受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃにより受光する。
上記路面状態検知システム１Ａを用いた路面状態検知方法では、図９に示すように、路面Ｒの同一の測定範囲Ｈからそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を、それぞれ受光角度θ１，θ２，θ３が異なる受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃにより受光する。
なお、図９では、平坦且つ水平な路面Ｒを車両Ｂが一定の速度で前方に向かって走行（直進）する場合を示している。また、複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃのうち、第１の受光部２２Ａの受光角度θ１が８８°、第２の受光部２２Ｂの受光角度θ２が８７°、第３の受光部２２Ｃの受光角度θ３が８４°に設定されている。
また、実際の走行では、一定速度での走行は考えにくいため、測定範囲Ｈについては、上述したＧＰＳ装置１０からの位置情報Ｓ６や、車速センサ１１などからの測定情報Ｓ６を組み合わせて算出する必要がある。また、実際の走行では、路面Ｒの勾配や車両Ｂの走行姿勢などを考慮する必要がある。したがって、本実施形態では、車両Ｂの走行モデルを単純化して説明しているが、実際の車両Ｂの走行に合わせた補正などを行う必要がある。
本実施形態の路面状態検知方法では、先ず、時間ｔ＝ｔ１において、直進する車両Ｂの測定範囲Ｈからの距離が３０ｍとなるとき、測定範囲Ｈから反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２のうち、入射角θが８８°となる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の反射光を第１の受光部２２Ａが受光する。
次に、時間ｔ＝ｔ２において、直進する車両Ｂの測定範囲Ｈからの距離が２０ｍとなるとき、測定範囲Ｈから反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２のうち、入射角θが８７°となる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の反射光を第２の受光部２２Ｂが受光する。
次に、時間ｔ＝ｔ３において、直進する車両Ｂの測定範囲Ｈからの距離が１０ｍとなるとき、測定範囲Ｈから反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２のうち、入射角θが８４°となる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の反射光を第３の受光部２２Ｃが受光する。
本実施形態の路面状態検知方法では、上述した時間ｔ１，ｔ２，ｔ３毎に同一の測定範囲Ｈから反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の反射強度を複数回（本実施形態では３回）に亘って測定する。これにより、路面状態の識別精度を高めることができ、より正確に路面状態を識別することが可能である。
また、本実施形態の路面状態検知方法では、異なる角度で反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を受光することで、これら測定光Ｌ１，Ｌ２の散乱特性の違いから、より多くの路面状態を識別することが可能である。
したがって、本実施形態の路面状態検知システム１Ａを備える車両Ｂでは、路面状態をより正確に且つより多くの路面状態を検知することが可能である。
次に、本実施形態の路面状態検知方法を用いた車両Ｂの走行制御について、図１０を参照しながら説明する。
なお、図１０は、路面状態を検知した場合の車両Ｂの停止動作を説明するための模式図である。より具体的には、時速５０ｋｍ／ｈで走行する車両Ｂ１を、その３０ｍ前方に停止している車両Ｂ２の手前に自動停止させるモデルである。路面Ｒは、圧雪路であり、車両Ｂ１の手前から凍結路面へと変化している。
なお、図１０は、路面状態を検知した場合の車両Ｂの停止動作を説明するための模式図である。より具体的には、時速５０ｋｍ／ｈで走行する車両Ｂ１を、その３０ｍ前方に停止している車両Ｂ２の手前に自動停止させるモデルである。路面Ｒは、圧雪路であり、車両Ｂ１の手前から凍結路面へと変化している。
車両Ｂ１には、上記路面状態検知システム１Ａが搭載されている。車両Ｂ１では、先ず、３０ｍ前方に車両Ｂ２が停止していることを確認する。次に、車両Ｂ２の手前の路面Ｒを測定範囲Ｈとして、車両Ｂ２から後方に３０ｍの位置で、上述した第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の吸収特性から、路面Ｒの測定範囲Ｈが凍結路面又は圧雪路面であると判断（識別）する。
次に、車両Ｂ１では、路面Ｒの測定範囲Ｈが凍結路面である場合、この車両Ｂ１の制動距離が伸びる可能性があることから、減速を開始する。次に、車両Ｂ２から後方に３０ｍ、２０ｍ、１０ｍの位置で、それぞれ測定範囲Ｈから反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を測定する。そして、上述した測定光（第２の測定光Ｌ２）の散乱特性の違いから、路面Ｒの測定範囲Ｈが凍結路面であるあると判断（識別）する。これにより、車両Ｂ１は、減速を緩めることなく、車両Ｂ２の手前で停止することが可能である。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として、例えば図１１及び図１２に示す街灯Ｇに適用した路面状態検知システム１Ｂについて説明する。
なお、図１１は、路面状態検知システム１Ｂを備える街灯Ｇの構成を示すブロック図である。図１２は、路面状態検知システム１ＡＢが備える光源部３１及び複数の受光部３２Ｃ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの構成を示す模式図である。また、以下の説明では、上記路面状態検知システム１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
次に、本発明の第２の実施形態として、例えば図１１及び図１２に示す街灯Ｇに適用した路面状態検知システム１Ｂについて説明する。
なお、図１１は、路面状態検知システム１Ｂを備える街灯Ｇの構成を示すブロック図である。図１２は、路面状態検知システム１ＡＢが備える光源部３１及び複数の受光部３２Ｃ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの構成を示す模式図である。また、以下の説明では、上記路面状態検知システム１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
本実施形態の路面状態検知システム１Ａは、図１１に示すように、街灯Ｇの下方における路面状態を検知する路面状態検知センサ２Ｂと、路面状態検知センサ２Ｂから供給される情報（以下、「路面状態検知情報」という。）Ｓ１に基づいて、路面状態を識別する識別制御部となる路面状態識別制御装置３とを備えている。
路面状態検知センサ２Ｂは、図１２に示すように、街灯Ｇの下方に向けて第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を照射する光源部３１と、車両Ｂの前方の路面から反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を受光する複数（本実施形態では４つ）の受光部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄとを備えている。
路面状態検知センサ２Ｂは、例えば街灯Ｂの灯具内又は支柱の上部に設置される。なお、路面状態検知センサ２Ｂの設置箇所については、このような設置箇所に必ずしも限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。
光源部３１は、上記光源部２１と基本的に同じ構成を有し、第１の波長λ１を有する第１の測定光Ｌ１と、第２の波長λ２を有する第２の測定光Ｌ２とを路面Ｒの同じ照射領域Ｅに向けて時分割で交互に出射する。
複数の受光部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄは、上記複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと基本的に同じ構成を有し、それぞれ受光する第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の受光角度が異なることで、路面Ｒの同一の測定範囲Ｈからそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２を受光する。
以上のような構成を有する路面状態検知センサ２Ｂは、図１１に示すように、複数の受光部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄが受光した第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の光強度に応じた受光信号（路面状態検知情報Ｓ１）を路面状態識別制御装置３へと送信（供給）する。
路面状態識別制御装置３は、複数の受光部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃにより受光された第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２の光強度を比較することによって、路面状態を識別する。すなわち、この路面状態識別制御装置３は、上述した路面状態検知方法を実行する制御プログラムに従って、路面状態の識別制御を行っている。
街灯Ｇでは、上述した路面状態検知システム１Ｂが路面状態を識別することによって得られた路面状態識別情報Ｓ２に基づいて、外部により路面状態を通知したり、路面Ｒに描画を行ったりすることが可能である。
具体的に、この街灯Ｇは、上述した路面状態検知システム１Ｂの他に、街灯Ｇの各部の制御を行う街灯制御装置４１と、外部との通信を行う通信装置４２と、路面Ｒに描画を行う描画装置４３とを備えている。
路面状態識別制御装置３は、路面状態識別情報Ｓ２を街灯制御装置４１へと供給する。街灯制御装置４１は、この路面状態識別情報Ｓ２に基づいて、通信装置４２に対して通信制御信号Ｓ８を送信する。これにより、通信装置４２は、路面状態識別情報Ｓ２を外部に無線送信する。この外部に送信された路面状態識別情報Ｓ２は、例えば、道路管理会社５１や車両５２などにおいて受信される。これにより、道路管理者や運転手などに街灯Ｇが位置する路面状態を通知することが可能である。
また、街灯制御装置４１は、この路面状態識別情報Ｓ２に基づいて、描画装置４３に対して描画制御信号Ｓ９を送信する。これにより、描画装置４３は、街灯Ｇの下方の路面Ｒに路面状態に応じた描画を行う。描画装置４３には、プロジェクタなどを用いることができる。路面Ｒには、車両の運転手や歩行者などに路面状態を通知する描画などを行う。
本実施形態の路面状態検知システム１Ｂを備える街灯Ｇでは、上述した波長の異なる第１の測定光Ｌ１及び第２の測定光Ｌ２に対する吸収特性の違いから、乾燥路面と、湿潤路面と、凍結路面とを識別することが可能である。
また、本実施形態の路面状態検知システム１Ｂを備える街灯Ｇでは、上述した異なる角度で反射して戻ってくる測定光（第２の測定光Ｌ２）を受光することで、これら測定光Ｌ１，Ｌ２の散乱特性の違いから、積雪路面又は圧雪路面と、氷上の水膜と、凍結路面とを識別することが可能である。
以上のようにして、本実施形態の路面状態検知システム１Ｂを備える街灯Ｇでは、路面状態をより正確に且つより多くの路面状態を検知することが可能である。
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、車両Ｂや街灯Ｇに路面状態検知システム１Ａ，１Ｂを適用した場合を例示しているが、車両Ｂや街灯Ｇに限らず、上述した路面状態検知システム１Ａ，１Ｂが適用可能なものに対して、本発明を幅広く適用することが可能である。
例えば、上記実施形態では、車両Ｂや街灯Ｇに路面状態検知システム１Ａ，１Ｂを適用した場合を例示しているが、車両Ｂや街灯Ｇに限らず、上述した路面状態検知システム１Ａ，１Ｂが適用可能なものに対して、本発明を幅広く適用することが可能である。
１Ａ，１Ｂ…路面状態検知システム ２Ａ，２Ｂ…路面状態検知センサ ３…路面状態識別制御装置（識別制御部） ４…車両制御装置 ５…エンジン制御装置 ６…ブレーキ制御装置 ７…カメラ ８…ミリ波レーダ ９…レーザーレーダ １０…ＧＰＳ装置 １１…車速センサ １２…車輪速センサ １３…ヨーレートセンサ ２１…光源部 ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ…受光部 ２３Ａ…第１の光源 ２３Ｂ…第２の光源 ２４…投影光学系 ２５…実装基板 ２６…受光素子 ２７…集光光学系 ２８…可視光カットフィルタ ２９…実装基板 ３１…光源部 ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ…受光部 ４１…街灯制御装置 ４２…通信装置 ４３…描画装置 ５１…道路管理会社 ５２…車両 Ｌ１…第１の測定光 Ｌ２…第２の測定光 Ｂ…車両 Ｇ…街灯 Ｒ…路面 Ｅ…照射範囲 Ｈ，Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３…測定範囲
Claims (11)
- 光源部と、複数の受光部とを備え、前記光源部から出射された測定光を路面に向けて照射し、前記路面から反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の情報に基づいて、前記路面の状態を検知する路面状態検知システムであって、
前記複数の受光部の各々は、それぞれが前記測定光を受光する受光素子と、前記受光素子に向けて前記測定光を集光させる集光光学系とを有し、前記受光素子により受光される前記測定光の前記受光素子の受光面に対する受光角度が前記集光光学系の設定により前記受光部ごとに異なっていることを特徴とする路面状態検知システム。 - 前記光源部は、第１の波長を有する第１の測定光を出射する第１の光源と、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の測定光を出射する第２の光源とを含むことを特徴とする請求項１に記載の路面状態検知システム。
- 前記第１の測定光は、赤外領域に前記第１の波長を有する赤外光であり、
前記第２の測定光は、赤外領域に前記第２の波長を有する赤外光であり、
前記第１の波長は、前記赤外光に対する水の吸収係数が氷の吸収係数よりも大きくなる波長であり、
前記第２の波長は、前記赤外光に対する氷の吸収係数が水の吸収係数よりも大きくなる波長であることを特徴とする請求項２に記載の路面状態検知システム。 - 前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別する識別制御部を備え、
前記識別制御部は、前記路面の同一の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別することを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の路面状態検知システム。 - 前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別する識別制御部を備え、
前記識別制御部は、前記路面の距離が異なる測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別することを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の路面状態検知システム。 - 前記複数の受光部により受光された前記第１の測定光及び前記第２の測定光を比較することによって、前記路面の状態を識別する識別制御部を備え、
前記光源部は、前記第１の測定光と前記第２の測定光とを前記路面の同じ照射領域に向けて時分割で交互に出射し、
前記識別制御部は、前記路面の同一の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる前記第１の測定光及び前記第２の測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された前記第１の測定光及び前記第２の測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別することを特徴とする請求項２又は３に記載の路面状態検知システム。 - 車両に用いられることを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載の路面状態検知システム。
- 街灯に用いられることを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載の路面状態検知システム。
- 光源部から出射された測定光を路面に向けて照射し、前記路面から反射して戻ってくる測定光を複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の情報に基づいて、前記路面の状態を検知する路面状態検知方法であって、
前記複数の受光部の各々は、それぞれが前記測定光を受光する受光素子と、前記受光素子に向けて前記測定光を集光させる集光光学系とを有し、前記受光素子により受光される前記測定光の前記受光素子の受光面に対する受光角度が前記集光光学系の設定により前記受光部ごとに異なっている前記複数の受光部を用いて、
前記路面の同一の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別して検知することを特徴とする路面状態検知方法。 - 光源部から出射された測定光を路面に向けて照射し、前記路面から反射して戻ってくる測定光を複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の情報に基づいて、前記路面の状態を検知する路面状態検知方法であって、
前記複数の受光部の各々は、それぞれが前記測定光を受光する受光素子と、前記受光素子に向けて前記測定光を集光させる集光光学系とを備え、
前記路面の距離が異なる測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別して検知することを特徴とする路面状態検知方法。 - 光源部から出射された測定光を路面に向けて照射し、前記路面から反射して戻ってくる測定光を複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された測定光の情報に基づいて、前記路面の状態を検知する路面状態検知方法であって、
前記複数の受光部の各々は、それぞれが前記測定光を受光する受光素子と、前記受光素子に向けて前記測定光を集光させる集光光学系とを有し、前記受光素子により受光される前記測定光の前記受光素子の受光面に対する受光角度が前記集光光学系の設定により前記受光部ごとに異なっている前記複数の受光部を用いて、
前記光源部から、第１の波長を有する第１の測定光と、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の測定光とを、前記路面の同じ照射領域に向けて時分割で交互に出射し、
前記路面の同一の測定範囲からそれぞれ異なる角度で反射して戻ってくる前記第１の測定光及び前記第２の測定光を前記複数の受光部により受光し、前記複数の受光部により受光された前記第１の測定光及び前記第２の測定光の光強度を比較することによって、前記路面の状態を識別して検知することを特徴とする路面状態検知方法。
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