JPH04189672A - 走行車両による限界測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鉄道車両の走行範囲においてあらかじめ規定さ
れた建築限界内に建造物等の障害物があるか否かを検測
する走行車両による限界測定方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の鉄道車両の建築限界内における建造物等の障害物
の有無を検知する方法および装置としては、「鉄道ビク
トリアル」第２０巻、第９号、（昭和４５年９月）の第
２６頁から第２７頁に記載のようにオキ３１形限界測定
車およびこれを新幹線用に改造したニヤ９０形新幹線輸
送限界測定車があり、これらの限界測定車は測定用の矢
羽が車体から突き出ており、これに障害物が触れること
によりどの部分が限界をおかしたかを検知するものであ
った。

またこの種の装置として関連するものには、特公昭６３
−１２２４１号公報に記載のように光切断法を用いた線
条体の形状および欠陥検査装置があり、この装置はゴム
ホース等の線条体を対象にして対象物をガイドローラに
沿って送り、これにスリット光を投光して横から１つの
検出器でスリット光の像を検出するが、その実像面上に
良品の線条体のスリット光の像を遮光する遮光マスクを
置き、このマスクを透過した光のみを集光して光電変換
器で検出することにより、良品の線条体のスリット光の
像からはずれた線条体の凹凸を光電変換器の出力電圧の
大きさとして検出するものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は鉄道車両の限界測定車が矢羽を用いた接
触式のため測定車を高速走行させて検出することが危険
であるので、近年の鉄道高速化に伴い必要なカーブでの
傾斜角変更や鉄道施設の変更などに対して、規定列車ダ
イヤを乱すことなくダイヤの間をぬって測定車両を高速
走行させるのには対応できない。

また光切断法を用いた線条体の検査装置は連続送りされ
る線状体の凹凸欠陥を連続的に検出できる特徴があるが
、線条体の単純でなめらかな凹凸変化の検出や工場内で
の限定された環境下での使用を前提としたものであるた
め、鉄道車両の限界測定が対象とする柱や杭その他の建
築物等の多様で不連続な対象物を検出する場合には、検
出光量の大幅な変化がある場合や１つの検出器ではスリ
ット光が対象物の陰に隠れて検出器側からはスリット光
が死角になって検出できない場合などに対応できないう
え、日光による障害物や周囲背景からの反射光あるいは
夜間の周囲照明設備や対向車両の照明光なとの外乱光が
あれば誤検出するという問題などがあった。

本発明の目的は例えば時速３５０−やそれ以上の高速走
行中においても建築限界内の障害物の有無を確実に検出
でき、かつ日光や夜間対向車両の照明光なとの外乱光に
影響されることなく障害物の有無を確実に検出すること
を可能にする走行車両による限界測定方法および装置を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の走行車両による限
界測定方法および装置は、光切断法を用いて車両周囲に
面状に光を投光する投光器と、投光光が車両走行限界の
障害物に当った像を検出する主検出器と、さらに主検出
器と車両走行方向にずらした位置に主検出器と検出方向
が並行である副検出器とを設け、それぞれの検出器の出
力信号を車両走行速度と検出器間の距離により決まる時
間ぶん補正した後に減算することにより、外乱光の影響
を除去して車両走行限界の障害物に当った投光光のみの
像を検出するようにしたものである。

〔作用〕

上記走行車両による限界測定方法および装置は、主検出
器が車両走行限界内に障害物のあるときには投光光によ
る像および周囲の外乱光を検出して障害物がないときに
は周囲の外乱光のみを検出し、一方の副検出器が主検出
器と車両走行方向にずらした位置でかつ同一方向を検出
しているので、車両走行速度と主・副検出器間の距離と
で決まる時間ｔだけずれて主検出器の捕えた外乱光とほ
ぼ同じ外乱光を検出するため、主検出器の検出信号から
時間ｔだけずらした副検出器の検出信号を差し引くこと
により、外乱光の影響を受けることなく車両走行限界の
障害物に当った投光光の像のみを検出することができる
。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を第１図から第１９図により説明
する。

第１図は本発明の走行車両による限界測定方法および装
置の一実施例を示す走行限界測定車両の平面図で、紙面
上下方向（矢印方向）が測定車の走行方向である。第１
図において、１は本発明の走行限界測定装置が搭載され
る測定車（車両）であり、測定装置は、複数の平面光投
光器２と、主検出器３と、副検出器４と、検出光路のい
くつかを折り曲げる反射鏡１９と、信号処理回路系（第
１図には図示しない）とから構成される。投光平面は第
１図の実施例では車両１の中央部の走行方向（矢印方向
）に垂直な平面Ａ−Ａ　（破線で示す）と、車両１の端
部の走行方向に垂直な平面Ｂ−Ｂ（破線で示す）との２
平面である。

第２図は第１図の車両走行限界を示す正面図である。第
２図において、車両走行限界とは第２図の車両１の正面
図において車両１の周囲に定められた範囲の外縁線（領
域）５を意味し、外縁線５を越えて第２図の斜線で示す
領域の中に建造物などの障害物があってはならないもの
である。

第３図は第１図（第２図）の投光器２の照明範囲を示す
正面図である。第３図において、第２図で説明した車両
１の外縁ＩＩＡ（領域）５内の領域を検出するために、
第１図および第３図に示すように複数の平面光投光器２
を車両１内またはその外側に設置し、第１図の平面Ａ−
Ａおよび平面Ｂ−Ｂにおいて第３図に斜線で示すような
領域を投光して、外ＲＨ（領域）５内の必要な全範囲を
カバーするようにしている。また同じく第２図（第３図
）の外縁線（領域）５内の必要な全範囲を検出するよう
に第１図の複数の主検出器が配置され、かつそのすぐ外
側（外乱光）を検出するように複数の副検出器４が配置
されている。

第１図でなお投光面を平面Ａ−Ａおよび平面Ｂ−Ｂの２
面を有しているのは、カーブにおいて車両１の中央部が
カーブの内側に位置して車両１の端部がカーブの外側に
位置するため、これらの両方における障害物の有無を検
出する必要があるからである。また反射ｔＩｔ１９は車
両１端部における平面ｌ３−Ｂからの検出を可能にし、
かつ主検出器３および副検出器４を測定車１内に設置す
るために設けたものであり、第１図に図示していないが
検出光路を妨げない構造物により測定車１に固定されて
いる。また投光面の平面Ａ−Ａおよび平面Ｂ−Ｈの両側
から検出するように主検出器３および副検出器４を設け
ているのは、後述するように一方からだけでは障害物が
死角になる危険性があるからである。

第４図は第１図の投光・検出系の一実施例を示す１ユニ
ツトの概略構成の平面図で、第１図の複数の投光器２と
複数の主検出器３および副検出器４の一対の一実施例を
示している。第４図において、投光器２は光源６と円筒
レンズ７からなり、これにより破線で示す投光面８を形
成する。また主検出器３と副検出器４は投入面８で面対
称となる位置関係でそれぞれ主検出器３ａ、３ｂと副検
出器４ａ、４ｂの２式があり、これらは結像レンズ９と
、光学フィルタ１０と、ＴＶカメラ等の２次元検出器１
１　（ｌｌａ、１ｌｂ）、１２（１２ａ。

１２ｂ）からなる、Ｑは主検出器１１ａ、ｌｌｂと副検
出器１２ａ、１２ｂの走行方向の距離である。

第５図は第４図の投光器２の構成を示す側面図である。

第５図において、第４図の投光器２が光源６と円筒レン
ズ７から構成されることにより、第５図にその側面図を
示すように光源６から発せられた平行ビームが円筒レン
ズ７で屈折され、広い範囲の投光面を形成して、第４図
に破線で示した投光面８がえられる。なお投光面８は平
面として説明しているが、実際にはある厚さをもった平
板状の光束である。

第６図は第４図の主・副検出器３，４の検出分担範囲を
示す正面図である。第６図において、第４図の主検出器
３ａ、３ｂは車両走行限界の外縁線（領域）５の内側を
含むように検出し、副検出器４ａ、４ｂはそのほぼ外側
を検出するように分担し、その検出器３，４の分担する
検出範囲が第６図に示す外縁線（領域）５内の斜線領域
であるときに、投光面８上における主検出器３の検出範
囲１３ａとなり、同じく投光面８上における副検出塁４
の検出範囲１３ｂとなる。

第７図は第４図の投光・検出系の信号処理回路系の一実
施例を示す全体構成ブロック図である。

第７図において、信号処理回路系は各２次元検出器１１
ａ、ｌｌｂ、１２ａ、１２ｂの同期信号７０゜７１．７
２による制御と各２次元検出器１１ａ。

１１ｂ、１２ａ、１２ｂの出力信号の前処理を行う信号
前処理部２０と、信号前処理部２０により前処理された
信号２４と同期信号２５から障害物の有無を判定する障
害判定部２１と、障害物が有りと判定されたときに画像
信号２９と判定信号２７から障害物の場所や状況等を記
録する記録部２３と、測定車１の走行速度や走行距離を
実時間で測定して信号２６．２８を出力する速度計２２
とからなる。

第８図は第７図の信号前処理部２０の一実施例を示すブ
ロック図である。第８図において、信号前処理部２０は
２次元検出器１１ａ、ｌｌｂ。

１２ａ、１２ｂの出力信号をデジタル値に変換するＡＤ
変換器３０と、ＡＤ変換器３０の出力データを時間軸方
向に遅延させるためのメモリ３１ａ。

３１ｂ、３１ｃ、３１ｄと、メモリ３１ａ、３１ｂ。

３１ｃ、３１ｄからの出力データ７７，７８，７９゜８
０の減算を行う減算器３２ａ、３２ｂと減算器３２ａ、
３２ｂの出力データ８１．８２を加算する加算器３３と
、加算器３３の出力データ８３を２値化する２値化回路
３４と、２値化回路３４の出力する２値データ８４をマ
スクして信号２４を出力するＡＮＤゲート３５と、速度
計２２からの信号２６を入力して信号２５．７０〜８６
を出力しこれらを制御する制御回路３６とからなる。

第９図は第７図の障害判定部２１の一実施例を示すブロ
ック図である。第９図において、障害判定部２・１は信
号前処理部２０からの出力信号２４を同期信号２５によ
り２次元に切り出すための切出しレジスタ４１ａ、４１
ｂ、４１ｃ、４１ｄと、切出しレジスタ４１へ２次元に
データを入力するため切出しレジスタ４１ｃ、４１ｄへ
のデータを遅延させるためのシフトレジスタ４０と、切
出しレジスタ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの出力の
論理積をとるＡＮＤゲート４２と、２次元検出器の１画
面中に検出した障害有りの判定出力２７を１画面検出（
読出し）の間に保持するためのレジスタ４３とＯＲゲー
ト４４とからなり、信号８６はクリア信号である。

第１０図は第７図の記録部２３の一実施例を示すブロッ
ク図である。第１０図において、記録部２３は障害判定
部２１が障害有りと判定したときの２次元検出器１１ａ
の画像信号２９を記録する画像メモリ５０と、その時の
測定車１の走行距離数２８を記憶するメモリ５１と、そ
の画像や走行距離数を表示するＴＶモニタ等の表示装置
５２と、障害物が数多くあった時や長時間にデータを残
す時にその画像や距離数などを記憶する磁気ディスクや
ＶＴＲ等の補助記憶装置５３と、判定信号２７を入力と
してこれらを制御する記録制御回路５４とからなる。

つぎに上記の全体構成における本実施例の動作を説明す
る。

第４図の投光・検出系において、投光器２は第１図の測
定車１の走行方向に垂直に投光して投光面８を発生させ
る。ここでもし主検出器３ａ、３ｂの２次元検出＠　１
１　ａ　、　１　ｌ　ｂの検出範囲１３ａ（第６図）に
障害物がなければ、２次元検出器１１ｎ、ｌ’ｌｂの出
力には測定車１周辺の外乱光像が検出されるだけである
。しかし検出視野に障害物が入ってくると投光面８が障
害物の表面を照射し、その像が外乱光像とともに検出さ
れる。

第１１図（ａ）、（ｂ）は第６図の主検出器３の分担視
野内での障害物の検出状態を例示する正面図で、第１１
図（ａ）は検出視野内の障害物６０を示す斜視図、第１
１図（ｂ）はその検出画像の正面図である。第１１図（
ａ）、（ｂ）において、第１１図（、）に示すように２
次元検出器１１ａ、ｌｌｂの車両走行限界の外縁線（領
域）５で示す検出視野に障害物６０が入ってくると投光
面８が障害物６０の表面を照射し、第１１図（ｂ）のよ
うな障害物６０からの反射光としての像６１および測定
車１周辺の外乱光像６３が２次元検出器１１ａ、ｌｌｂ
によって検出される。ここで第６図に示したように主検
出器３の２次元検出器１１の検出範囲１３ａは車両走行
限界の外縁線（領域）５の外側の像も検出するが、この
外側の領域の像は後述するＡＮＤゲート３５（第８図）
の機能により無効とする。

また第４図の副検出器４ａ、４ｂの２次元検出器１２ａ
、１２ｂは第６図に示したように外縁線（領域）５の外
側の領域１３ｂを検出しているため、もしその検出範囲
１３ｂに障害物がなければ測定車１周辺の外乱光像が検
出され、障害物があれば第１１図（ｂ）に類似のデフォ
ーカスした像が検出されるが、ただしこの場合の障害物
は車両走行限界の外縁線（領域）５の外側であるので検
出する必要はない。ここで２次元検出器１２ａ。

１２ｂで検出される外乱光は２次元検出器１１゜１２が
車両走行方向に距離Ｑだけずらして検出方向が同一のた
め、２次元検出器１１ａ、ｌｌｂで検出される外乱光と
時間軸方向にずれてほぼ等しい。また２次元検出器１１
ａ、ｌｌｂ、１２ａ。

１２ｂの検出光路には投光器２の投光光の中の主な波長
を通過帯域とした光学フィルタ１０を入れて波長帯域を
限定しているため、測定車１周囲の外光乱の多くは光学
フィルタ１０で遮断あるいは減光されている。

第１２図は第４図の主検出器３ａ、３ｂに死角が生じる
障害物を例示する平面図である。第１２図において、第
４−に示したように測定車１上の投光器２による投光面
８の両側に一対の検出器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを設け
ているのは、例えば第１２図のような形の障害物６０が
あったときには主検出器３ｂからはこれを検出できるが
、主検出器３ａからは死角になって検出できないから、
このように投光面８の一方からだけの検出では障害物６
ｏ自身あるいは他の物体により死角になる危険性がある
ので、これらによる障害物６０の見逃しを防ぐためであ
る。こうして一対の検出器１１ａ、ｌｌｂ、１２ａ、１
２ｂの検出信号は後述するようにその差信号が加算器３
３（第８図）で加算される。これにより通常の障害物６
０（第１１図）は主検出器３ａ、３ｂの両者で検出可能
であるため車両走行限界の外縁線（領域）５内の障害物
６０から検出信号は強調され、一方の車両周囲の外乱光
は検出器３ａ、４ａと検出器３ｂ。

４ｂでは検出方向が異なるため異なる外乱光を検出して
おり、双方の検出器出力の差信号を加算することにより
相対的に障害物６０の検出成分と外乱光の検出成分の比
が高められる効果もある。

第７図の信号処理回路系の信号前処理部２０（第８図）
において、ここでは２次元検出器１１ａ。

１１ｂ、１２ａ、１２ｂにＣＣＤ固体撮像素子によるＴ
Ｖカメラを用いた場合を説明すると、ＴＶカメラはその
垂直同期信号ＶＤ間に撮像素子面に当った光を各画素ご
とに蓄積し、次の垂直同期信号ＶＤ間にそれをＣＣＤシ
フトレジスタにより順次に読み出している。このため２
次元検出器１１ａ、ｌｌｂ、１２ａ、１２ｂが測定車１
の走行方向において同じ場所を検出するために、制御回
路３６はつぎに第１３図に示すように２次元検出器１１
ａ、ｌｌｂ、１２ａ、１２ｂのデータの遅延時間ｔだけ
ずれた同期信号７０，７１．７２を発生する。

第１３図は第７図の信号前処理部２０の制御回路３６（
第８図）の発生する２次検出器１１ａ。

１１ｂ、１２ａ、１２ｂの同期信号を例示するタイミン
グ図である。第１３図において、制御回路３６（第８図
）は上記のように２次元検出器１２ａ。

１１ａ　（ｌｌｂ）、１２ｂのデータの遅延時間ｔだけ
ずれた垂直同期信号７０，７１．７２を発生するが、こ
こで遅延時間ｔは次式で決まる。

ｔ＝Ｑ／ｖ　　　　　　　　　　　　（１）ここでＱは
２次元検出器１１．ｉ２をなすＴＶカメラ間の距離（第
４図）、■は測定車両１の走行速度で、この走行速度Ｖ
は速度計２２（第７図）により測定される。また図には
示していないが２次元検出器１１．１２をなすＴＶカメ
ラを駆動する他の同期信号等は各ＴＶカメラの垂直同期
信号（ＶＤ）７０〜７２を基準に発生して供給する。

第８図の２次元検出器１２ａ、ｌｌａ、ｌｌｂ。

１２ｂで検出した２次元画像信号はＡＤ変換器３０によ
りデジタルデータに変換されてメモリ３１ａ、３１ｂ、
３１ｃ、３１ｄに入力される。

このメモリ３１ａ〜３１ｄはファーストインファースト
アウト形（先入れ先出し形）のメモリであり、２次元検
出器１２ａ、ｌｌａ、ｌｌｂ、１２ｂをなすＴＶカメラ
の各画素の読出し信号に同期した書込みパルス７３，７
４．７５で書き込まれる。

ついでメモリ３１ａ〜３１ｄからの読み出しは各メモリ
３１ａ〜３１ｄに共通な読出しパルス７６によって行う
。こうして４個のメモリ３１ａ。

３１ｂ、３１ｃ、３１ｄから読み出されたデータは４個
の主・副検畠器３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ間の撮影時間の
ずれを補正したものとなる。これらの４つのデータ列の
うち２次元検出器１１ａの系統のデータ７７と２次元検
出器１２ａの系統のデータ７８を減算器３２ａで差し引
き、同じく２次元検品器１１ｂの系統のデータ７９から
２次元検出器１２ｂの系統のデータ８０を減算器３２ｂ
で差し引いて、その差のデータ８１．８２を加算器３３
で加算することにより、上記したように死角をなくした
検出データ８３が得られる。この検出データ８３を２値
化回路３４で２値化して、例えば明るい所を１１１　Ｉ
Ｉで暗い所を１１０　ｕとした２値データ８４にする。

こうして得られた２値データ８４は第１１図（ｂ）に示
した主検出器３の検品範囲１３ａの範囲のデータである
。ここで検出すべき建築限界範囲の外縁線（領域）５の
内側は第１１図（ｂ）の対応する範囲６３の内側である
ので、制御回路３６より出力される範囲６３を示す信号
８５によりＡＮＤゲート３５を通して範囲６３内のデー
タ８４のみ有効とした２値画像信号２４が得られ、この
２値画像信号２４を信号前処理部２０の出力信号とする
。

第７図の信号処理回路系の障害判定部２１（第９図）に
おいて、信号前処理部２０より出力される２値画像償号
２４をシフトレジスタ４０と切出しレジスタ４１ａ、４
１ｂ、４１ｃ、４１ｃｌにより、同期信号２５に従って
順次に２×２画素ずつ２次元に切り出す。ここで信号前
処理部２０の制御回路３６から入力する同期信号２４は
各画素のタイミング信号である。こうして順次に切り出
された４画素はＡＮＤゲート４２によって論理積が°と
られ、４画素が全てＩＩ　Ｉ　１１つまり明るいときに
は障害物６０が有りとしてレジスタ４３にセットし、こ
れにより判定信号２７を出力する。このレジスタ４３は
２次元検出器１１．１２をなすＴＶカメラの垂直同期信
号■。の間隔で制御回路３６から入力するクリア信号８
６によりクリアされるレジスタであり、垂直同期信号Ｖ
Ｄ間内に障害物が１個でもあればその間中に判定信号２
７を保持するものである。なおここでは２×２画素の正
方形に２値画像信号２４の画素を切り出したが、これは
ｎＸｎ画素（ｎは自然数）でもよいし、正方形ではなく
十字形や長方形またはそれらの組合せなどでもよい。

第７図の信号処理回路系の記録部２３（第１０図）にお
いて、障害判定部２１より障害物６０があったことを示
す判定信号２７が記録部２３に入力されると、記録制御
回路５４はその時の画像信号２９を画像メモリ５０に記
憶し、速度計２２からの走行距離２８をメモリ５１に記
憶する。これらに記憶された画像と走行距離は表示装置
５２に表示されて確認することができるが、この表示装
置５２には例えばＴＶモニタを用いて検出画像を表示す
るとともに、走行距離数を文字で表示することができる
。また画像メモリ５０およびメモリ５１には障害物６０
が１件ないし数件はど記憶できる容量とするが、さらに
障害物の多発や記録の保管に対応してその内容を磁器デ
ィスクやＶＴＲなどの補助記憶装置５３に適宜に記録す
る。なおここでは記憶画像として２次元検出器１１ａに
よる画像信号２９を用いたが、別途にＴＶカメラ等の撮
像装置とストロボ照明等の発光器を設けて障害物６０を
発見した地点を撮像した画像を用いてもよい。

本実施例では検出器３，４の出力信号をデジタル化して
処理したが、信号前処理部２０のメモリ３１（第８図）
などの代りにアナログシフトレジスタなどを用いてアナ
ログ的に処理してもよい。

またメモリ３１を各検出器１１．１２の信号系統に設け
て撮像時間を補正したが車両１（第１図）が上方（矢印
方向）へ通行するときにはメモリ３工ｄは省略可能であ
る。

本実施例ではまた主検出器３と副検出器４の検出画像間
の精度のよい位置合わせは特に行なわないで減算して外
乱光を除去したが、例えばＡＤ変換器３０（第８図）の
代りに２値化回路を用いて検出画像を２値化し、メモリ
３１の呂カフ７゜７８と呂カフ９，８０をそれぞれ例え
ば特開昭５８−０３０６４５号公報に記載の方法で精度
のよい位置合わせを行った後に、減算器３２の代りにＥ
ｘＯＲゲートを用いて加算器３３の代りにＯＲゲートを
用い、さらに２値化回路３４を除去してもよい。また他
の例としてメモリ３１の出カフ８゜７７と出カフ９．８
０のそれぞれを例えば電子情報通信学会論文誌Ｄ−ＩＩ
、　Ｖｏｌ、Ｊ　７２−Ｄ−ＩＩ。

Ｎｏ、１２．ｐｐ、２０４１−２０５０　（１９８９年
１２月）に記載の方法により精度のよい位置合わせを行
なった後に、減算器３２の以降の処理を行なってもよい
。このように精度のよい位置合わせを行なうことにより
、外乱光をさらに精度よく除去できて障害物の検出精度
を上げることが可能である。

第１４図は第１図の投光・検出系の他の実施例を示す１
ユニツトの概略構成の平面図で、第１図の複数の投光器
２と複数の主検呂器３および態検出５４の一対の他の実
施例を示している。第１４図において、主・副検出器３
，４等の配置は第４図と同様であるが、検呂器３，４に
点（または面）検出器である光電変換器を用いている点
が異なる。

ここで光電変換器には光電子増幅管やフォトトランジス
タやフォトダイオードなどが適用可能である。投光器２
は第４図と同じであって同様な投光面８を形成する。主
検出器３ａ、３ｂおよびＥｆｌＪ検出器４ａ、４ｂは第
４図と同様に投光面８で面対称となる位置関係で２式あ
り、それらは結像レンＸ１０９と、限界マスク１１０と
、集光レンズ１１１と、光学フィルタ１０と、光電変換
器１１３ａ、１１３ｂおよび光電変換器１１４ａ。

１１４ｂとからなる。

第１５図（ａ）、（ｂ）は第１４図の主検出器３の検出
分担範囲および限界マスク１１０のパターンを例示する
正面図で、第１５図（ａ）は主検出器３の検出分担範囲
を示す正面図、第１５図（ｂ）はそれを実現するための
限界マスク１１０のバークを示す正面図である。第１５
図（ａ）。

（ｂ）において、第１４図の限界マスク１１０は投入面
８のレンズ１０９による実像面上にあって第１４図のよ
うに光軸に垂直な面よりやや傾いており、その主検出器
３の分担検出範囲が第１５図（、）の走行限界の外縁線
（領域）５内の傾斜領域であるときに、その限界マスク
１１０のパターンは第１５図（ｂ）に示すように第１５
図（ａ）の斜線領域が透明で限界外縁線（領域）５より
外側が不透明なパターンである。なお第１５図（ｂ）の
外縁線（領域）１１５は結像レンズ１０９の検出視野で
あって、これより外側に検出光は漏れない。この限界マ
スク１１０のため、それより後の光路には限界外縁線（
領域）５より内側に入った障害物からの投光光の反射光
および外乱光が進み、外縁線（領域）５より外側の物体
からの投光光の反射光および外乱光は遮断される。また
外縁線（領域）５より内側で第１５図（ａ）の斜線領域
以外に対応する領域は第１５図（ｂ）では遮光している
が、この領域は必ずしも遮光しなくてもよい。

第１６図は第１４図の投光・検出系の信号処理回路系の
一実施例を示す全体構成ブロック図である。第１６図に
おいて、信号処理回路系は各光電変換器１１３ａ、１１
３ｂ、１１４ａ、１１４ｂの出力信号の前処理および障
害物の有無の判定をする信号前処理・判定部１２０と、
障害物の場所や状況等を記録する記録部１２３と、測定
車１の速度計２２とからなる。この信号処理回路系の構
成は第７図とその細部の信号が異なるばかほぼ同様であ
る。

第１７図は第１６図の信号前処理・判定部１２０の一実
施例を示すブロック図である。第１７図において、信号
前処理・判定部１２０は光電変換器１１３ａ、１１３ｂ
、１１４ａ、１１４ｂの８力信号をデジタル値に変換す
るＡＤ変換器３０と、、その出力データを時間軸方向に
遅延させるためのメモリ３１ａ〜３１ｄと、その出力デ
ータ１７７゜１７８．１７９，１８０を減算する減算器
３２ａ。

３２ｂと、その出力データ１８１，１８２を加算する加
算器３３と、その出力データ１８３を２値化して判定信
号２７を出力する２値化回路３４と、速度計２２の信号
２６を入力して信号１７３〜１７６を出力する制御回路
１３６とからなる。この信号前処理・判定部１２０の構
成は第８図の信号前処理部２０とＡＮＤゲート３５がな
いことと信号を除き同じである。

第１８図は第１６図の記録部１２３の一実施例を示すブ
ロック図である。第１８図において、記録部１２３は画
像メモリ５０と、走行距離数２８のメモリ５１と、表示
装置５３と、制御装置１５４と、ＴＶカメラ１５５と、
照明用の投光器１５６とからなる。この記録部１２３の
構成は第１０図の記録部２３と画像信号２９の代りにＴ
Ｖカメラ１５５とその照明用の投光器１５６を設けたこ
とが異る。

つぎに上記の全体構成における本実施例の動作を説明す
る。

第１４図の投光・検出系において、主検出器３の検出視
野すなわち第１５図（ａ）の限界外縁線（領域）Ｓの内
側の斜線領域に相当する第１５図（ｂ）の限界マスク１
１０の透明部（ウィンド）内に対応した外縁線（領域）
１１５内に障害物６０がなければ、主検出器３の光電変
換器１１３の出力はウィンドからｍ察される周辺の外乱
光が検出されるだけである。しかし検出視野に第１１図
（ａ）に例示するような障害物６０が入ってくると投光
器２の投光面８が障害物６０の表面を照射し、主検出器
３の限界マスク１１０上に障害物６０からの反射光によ
り得られる実像６１がつぎの第１９図のように形成され
る。

第１９図は第１５図（ａ）、（ｂ）の主検出器３の分担
視野内での障害物の検出状態を例示する正面図である。

第１９図において、主検出器３の限界マスク１１０上に
障害物６０の実像６１が形成されるが、限界マスク１１
０は第１５図（ａ）の車両走行限界の外縁Ｍ　（Ｍ域）
５を越える領域を第１５図（ｂ）のように遮光するため
、車両走行限界の外縁線（領域）５より内側の障害物６
０からの反射光のみを透過し、第１９図のような実像６
１を含む透過光が第１４図の集光レンズ１１１により光
電変換器１１３の受光面上に集光′される。その途中で
集光光のうちの外乱光の多くは第４図と同様にフィルタ
１０により遮断あるいは減光される。そして光電変換器
１１３は第１９図に対応の受光光を電気信号に変換する
。また第１４図の副検出器４の光電変換器１１４は第４
図の実施例で説明したのと同じ理由により光電変換器１
１３が検出した外乱光と時間軸方向にずれて、かつ限界
フィルタ１１０を通してほぼ等しい受光光を検出する。

これらの光電変換器１１３ａ。

１１３ｂ、１１４ａ、１１４ｂの出力信号は信号前処理
・判定部１２０　（第１６図）に送られる。

第１６図の信号処理回路系の信号前処理・判定部１２０
（第１７図）において、第１４図の光電変換器１１４ａ
、１１３ａ、１１３ｂ、１１４ｂの出力はＡＤ変換Ｉ！
ｊ３０によりデジタルデータに変換されてメモリ３１ａ
〜３１ｄに入力される。

ここでＡＤ変換器３０の変換タイミングおよびメモリ３
１ａ〜３１ｄの書込みタイミングとなるタイミング信号
１７３〜１７５の緑返し周期（周波数）は次の値以下で
ある必要がある。すなわち例えば車両走行速度が３５０
Ｋｍ／　ｈ　ｒ−で投光器２の投光面８の平板の厚さが
５ｍｍであれば、車両１すなわち投光面８が５　ｍ　ｍ
移動する時間は約５１μｓであるから、タイミング信号
１７３〜１７５の緑返し周期がこれ以下であれば、いか
なる障害物６０からの反射光も見逃すことはない。

またタイミング信号１７３，１７４，１７５は第８図（
第１３回）のタイミング信号７０，７１゜７２の（１）
式で示す時間ｔだけそれぞれ遅れているものとする。す
なわち信号１７４は信号１７３よりも時間ｔだけ遅れ、
信号１７５は信号１７４よりも時間ｔだけ遅れている。

こうして書き込んだデータをメモリ３１ａ、３１ｂ、３
１ｃ、３１ｄから共通な読出し信号（パルス）１７６で
読み出すことにより５４個の検出器３ａ、３ｂ、４ａ。

４ｂ間の検出時間のずれを補正することができる。

これらの４個の光電変換器１１３ａ、１１４ａ。

１１３ｂ、１１４ｂの読み出しデータ１７７゜１７８．
１７９，１８０を第８図と同様に減算器３２ａ、３２ｂ
で減算し、その出力データ１８１゜１８２を加算器３３
で加算することにより、外乱光を除去した検出信号１８
３が得られる。つまりこの検出信号１８３が光を検出し
て明るければ障害物６０があることになるので、この検
出信号１８３を２値化回路３４で２値化することにより
障害物６０の有無を判定できる。こうして障害物６０が
あったことを示す判定信号２７が出力されて記録部１２
３に送られる。

第１６図の信号処理回路系の記憶部１２３（第１８図）
において、判定信号２７が入力されると記録制御回路１
５４はストロボ照明等の発光器１５６を発行させ、ＴＶ
カメラ１５５によりその地点を撮像して画像メモリ５ｏ
に記憶し、さらにその時の速度計２２からの走行距離２
８をメモリ５１に記憶する。これらに記憶された画像と
走行距離は表示装置　５２　Ｌ５表示されて確認するこ
とができる。また記憶された各データは第１０図と同様
に適宜に補助記憶袋＠５３に記−される。なお記録部１
２３としてＴＶカメラ１５５と画像メモリ５０とメモリ
５１と表示装置５２と補助記憶装置５３の代りにフィル
ム等を用いたカメラを用いて障害物や走行距離等の情報
を写り込ましでもよい。

上記２つの実施例では車両１の走行速度Ｖの変化による
検出信号の時間補正の微調を信号前処理部のメモリ３１
（第８図、第１７図）を用いて行なったが、メモリ３１
での補正量を一定として副検出器４の位置を走行速度Ｖ
の変化に従って移動させてもよい。

上記２つの実施例によれば、照明・検出光の波長帯域を
限定しているので相対的に外乱光の影響を弱めることが
できる。また投光光を投光面の両方向から検出すること
により障害物自体または他の物体による死角の発生を防
止することができる。

また障害物を検出したときの検出画像やその地点を別途
撮像したものを記録することにより障害物を確認するこ
とができる。さらに走行車両の走行距離情報を記録する
のでどの地点に障害物があったかを知ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、投光面上で主検出器の検出範囲内に存
在した物体からの反射光を検出するので、車両の走行限
界内に障害物があればこれを検出できる。さらに副検出
器を設けて主検出器で検出される外乱光とほぼ等しい外
乱光を検出し、時間補正した後に主検呂器の検出信号よ
り差し引くことにより外乱光の影響を除去することがで
きるので、高精度の検出が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の走行車両による限界測定方法および装
置の一実施例を示す測定車両の平面図、第２図は第１図
の走行限界を示す正面図、第３図は第１図の投光器の照
明範囲を示す正面図、第４図は第１図の投光・検出系の
一実施例を示す１ユニツトの概＋ｎｌ！構成の平面図、
第５図は第４図の投光器の構成を示す側面図、第６図は
第４図の検出器の検出分担範囲を示す正面図、第７図は
第４図の信号処理回路系の一実施例を示すブロック図、
第８図は第７図の信号前処理部の一実施例を示すブロッ
ク図、第９図は第７図の障害判定部の一実施例を示すブ
ロック図、第１０図は第７図の記録部の一実施例を示す
ブロック図、第１１図（ａ）。 （ｂ）は第６図の分担視野内での障害物の検出状態を示
す正面図、第１２図は第４図の死角が生じる障害物を示
す平面図、第１３図は第７図の検出器の同期信号を示す
タイミング図、第１４図は第１図の投光・検出系の他の
実施例を示す１ユニツトの概略構成の平面図、第１５図
（ａ）、（ｂ）は第１４図の検出器の検品分担範囲およ
び限界マスクのパターンを示す正面図、第１６図は第１
４図の信号処理回路系の一実施例を示すブロック図、第
１７図は第１６図の信号前処理・判定部の一実施例を示
すブロック図、第１８図は第１６図の記録部の一実施例
を示すブロック図、第１９図は第１５図（ａ）、（ｂ）
の分担視野内での障害物の検出状態を示す正面図である
。 １・・・測定車（車両）、　　２・・・投光器、３．３
ａ、３ｂ・・・主検出器、 ４．４ａ、４ｂ・・・副検呂器、 ５・・・外縁線（領域）、　　６・・°光源、７・・・
円筒レンズ、　　　　　８・・・投光面、９・・・結像
レンズ、　　　　　１０・・・光学フィルタ、１１　（
ｌｌａ、１ｌｂ）、１２　（１２ａ、１２ｂ）・・・２
次元検出器、　　　　　１９・・・反射鏡、２０・・・
信号前処理部、　　　２１・・・障害判定部、２２・・
速度計、　　　　　　２３・・・記録部、３０・・・Ａ
Ｄ変換器、 ３１　（３１８〜３１ｄ）・・・メモリ、３２　（３２
ａ　、　３２　ｂ　）　−減算器、３３・・・加算器、
　　　　　３４・・・２値化回路、３５・・・ＡＮＤゲ
ート、　　　３６・・・制御回路、４０・・・シフトレ
ジスタ、 ４１（４１ａ〜４１ｄ）・・・切出しレジスタ、４２・
・・ＡＮＤゲート、　　　４３・・・レジスタ、４４・
・・ＯＲゲート、　　　５０・・・画像メモリ、５１・
・・メモリ、　　　　　　５２・・・表示装置、５３・
・・補助記憶装置、　　５４・・・記録制御回路。 １０９・・・結像レンズ、　　　１１０・・・限界マス
ク、１１１・・集光レンズ、 １１３　（１１３ａ、１１３ｂ）、１１４　（１１４ａ
。 １１４ｂ）・・光電変換器、 １２０・・・信号前処理・判定部、 １２３・・・記録部、　　　　　１３６・・・制御回路
、１５４・・・記録制御回路、　　１５５・・・ＴＶカ
メラ、１５６・・・発光器。 為　１　図 第２図 第３図 稟４−Ｅ 纂５図 纂　６　図 ／、？ω−羽し軌ｋｌ　＝　％　ｌする主力艶出」１の
瀬靴圏 ／３ｂ−−一批如且；お１する扁ｌｊネ鯰山冴１Ｑ像賞
ｗ！！−日 纂　７　図 ２３−　釈１氷郁 第　８　図 纂９図 纂ｌＯ図 ８ｔｙ　　図 （α）（ｂ） 端／２１２１ 為　！３　　図 纂７４−　図 島！５　　図 （１’）　　　　　　　　　　　　（ｂ）車！６　　図 為／７　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両周囲に面状に光を投光し、その投光光が車両走
   行限界の障害物に当った像を検出して電気信号に変換し
   、上記検出とは異なる位置より上記検出とほぼ同一方向
   の光を検出して電気信号に変換し、上記２つの電気信号
   の車両走行速度および検出位置の差より決まる検出時間
   のずれを補正したのち、その補正信号の不一致を検出す
   ることにより障害物の判定を行うことを特徴とする走行
   車両による限界測定方法。 ２、車両周囲に面状に光を投光する投光器と、その投光
   光が車両走行限界の障害物に当った像を検出して電気信
   号に変換する主検出器と、その主検出器と異なる位置で
   主検出器とほぼ同一方向の光を検出して電気信号に変換
   する副検出器と、車両の走行速度を検出する速度計と、
   主検出器の検出信号と副検出器の検出信号の時間のずれ
   を走行速度および主・副検出器の位置差により補正した
   のち補正信号の不一致を検出する信号処理回路と、その
   信号処理回路の出力信号より車両走行限界の障害物の有
   無を検知する判定回路とから成ることを特徴とする走行
   車両による限界測定装置。 ３、上記主検出器および副検出器は投光器より面状に光
   を投光した投光面の両側にそれぞれ設けたことを特徴と
   する請求項２記載の走行車両による限界測定装置。 ４、上記投光器と主検出器および副検出器は車両の中央
   部および端部にそれぞれ設けたことを特徴とする請求項
   ２または請求項３記載の走行車両による限界測定装置。