JPH06282791A - 路面状態観測表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、路面の濡れ状態を観測して情報を
道路の利用者に表示する路面状態観測表示システムを提
供する。 【構成】光学系は、路面２に投光ビームを照射する投光
ユニット１０と、路面２からの反射光２１を受光して測
定する受光ユニット２０とから構成されている。投光ユ
ニット１０は、光を発光する光源１２と、この光源１２
からの光を路面２に対してｓ偏光する偏光フィルタ１３
と、この偏光フィルタ１３からの光を投光ビーム１５と
して路面２の所定位置に照射する投光レンズ１４とから
構成されている。受光ユニット２０は、路面２の所定位
置からの反射光２１を受光素子２４ａ、２４ｂそれぞれ
の受光面に結像する集光レンズ２２と、この集光レンズ
２２からの光から路面２に対するｓ偏光成分を抽出する
偏光フィルタ２３ａと、この集光レンズ２２からの光を
路面２に対するｐ偏光成分を抽出する偏光フィルタ２３
ｂと、偏光フィルタ２３ａ、２３ｂそれぞれから光を受
光して各光強度に対応する電流を出力する受光素子２４
ａ、２４ｂとから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、道路の路面における濡
れ状態を観測して表示する路面状態観測表示システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】物体に光を照射し、その反射光または透
過光を受光した光検出器の出力レベルにより、その物体
の表面状態を検知する技術は公知である。例えば、表面
における光沢の差異に基づいて真紙幣と偽紙幣を識別す
る技術が、特開平２−１１８７９２号公報に記載されて
いる。

【０００３】図７は、従来の紙幣識別方法における光学
的配置を示す説明図である。従来の方法によるシステム
は、照射光１７を紙幣４の表面に照射する光源１２と、
紙幣４からの反射光２１を受光する受光素子２４ａと、
透過する光からｐ偏光成分を除去する偏光フィルタ２３
を受光面に取り付けられ、紙幣４からの反射光２１を受
光する受光素子２４ｂとから構成されている。ただし、
紙幣４への照射光１７の入射角αと紙幣４からの反射光
２１の反射角βとは、ほぼ等しくなるように設定されて
いる。

【０００４】上記の構成によれば、受光素子２４ａは反
射光２１をそのまま受光する。一方、偏光フィルタ２３
は反射光２１からｐ偏光成分を除去するので、受光素子
２４ｂはｐ偏光成分を除去された反射光２１を受光す
る。紙幣４が真紙幣である場合、照射光１７は紙幣４の
表面で散乱反射されるので、ほぼ正反射されて受光素子
２４ａ、２４ｂで受光される反射光２１の光量は小さ
い。そのため、受光素子２４ａ、２４ｂで受光した光の
強度に基づく出力レベルの差異は小さいので、反射光２
１の偏光特性が目立ちにくい。一方、紙幣４がカラーコ
ピーされた偽紙幣である場合、紙幣４の表面は光沢があ
って平滑であるので、紙幣４の表面でほぼ正反射されて
受光素子２４ａ、２４ｂで受光される反射光２１の光量
が大きくなる。そのため、ｓ偏光成分に対してｐ偏光成
分の割合が増加しているという反射光２１の偏光特性が
目立つようになり、受光素子２４ａ、２４ｂで受光した
光の強度に基づく出力レベルの差異は大きくなる。従っ
て、このような受光素子２４ａ、２４ｂからの出力レベ
ルの比等に基づいて、真紙幣と偽紙幣とが識別される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
方法では、紙幣に対する照射光の入射角と反射光の反射
角をほぼ等しく設定する必要があるが、固定された光源
および受光素子に対して紙幣を移動することにより、容
易に紙幣の表面における複数位置を測定対象とすること
ができる。

【０００６】図８は、図７に示す従来方法を用いてｓ偏
光した光を照射された路面からの反射光における強度比
の角度依存性を示すグラフである。上記従来の方法を利
用して、ｓ偏光した光を道路の路面に照射し、複数位置
１〜７からの反射光のｓ偏光成分、ｐ偏光成分の強度Ｉ
ｓ、Ｉｐを測定すると、比Ｉｓ／（Ｉｓ＋Ｉｐ）の値を
用いて濡れた路面と乾燥した路面とを容易に判別するこ
とができることが分かる。しかしながら、路面に対して
照射光の入射角と反射光の反射角をほぼ等しく設定する
必要があるので、路面の異なる位置に対応して光源と受
光素子を移動しなければならないという問題がある。

【０００７】また、道路の路面における濡れ状態を観測
した結果を活用するために、その情報を表示することが
必要になる。例えば、濡れ状態を観測している路面に向
かって道路を走行する自動車の運転者に対し、その路面
を通過する前に路面の濡れ状態に関する情報を提供する
ことは有用である。しかしながら、上記従来の方法では
観測結果の表示については言及されていない。

【０００８】そこで、本発明は、路面の濡れ状態を観測
して情報を道路の利用者に表示する路面状態観測表示シ
ステムを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、道路の路面における濡れ状態を観測し
て表示する路面状態観測表示システムにおいて、路面に
対してｓ偏光した光を該路面に照射する投光手段と、路
面で反射された光を受光して該路面に対するｓ偏光強度
およびｐ偏光強度を測定する受光手段と、この受光手段
の出力からｓ偏光強度およびｐ偏光強度の差異を演算す
る演算手段と、この演算手段の出力から路面の濡れ状態
を判定する判定手段と、この判定手段の出力を変換して
表示する表示手段と、投光手段および受光手段の動作を
制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

【００１０】また、上記投光手段および上記受光手段は
相互に路面を挟んで道路の路側に設置され、上記制御手
段は投光手段から路面上の複数位置に光を照射して該複
数位置で反射された光を受光手段で受光するように制御
し、上記表示手段は道路の各車線で路面から所定距離だ
け離れた位置に設置され、複数位置における濡れ状態を
観測し、該路面に向かって各車線を走行する利用者に該
路面の濡れ状態を表示することが好適である。

【００１１】

【作用】本発明によれば、制御手段からの出力に基づい
て、投光手段からｓ偏光した光が道路の路面に対して照
射されると、その路面で反射されて受光手段により受光
され、路面に対するｓ偏光強度およびｐ偏光強度が測定
される。この受光手段の出力から演算手段によりｓ偏光
強度およびｐ偏光強度の差異が演算される。一般に、直
線偏光した光が路面に対して斜めに入射した場合、路面
から反射される光の偏光状態は路面における濡れ状態に
対応して変化する。そのため、演算手段の出力は判定手
段により格納済である路面の濡れ状態を示すデータと比
較され、路面の濡れ状態が判定される。さらに、この判
定手段の出力は表示手段により変換されて外部に表示さ
れ、路面の濡れ状態に関する情報は有効に利用される。

【００１２】また、相互に路面を挟んで道路の路側に設
置された投光手段および受光手段により、制御手段から
の出力に基づいて、路面上の複数位置に光が照射され、
その複数位置から反射された光が受光される。そのた
め、路面の複数位置における濡れ状態に関する情報は、
道路の各車線で路面から所定距離だけ離れた位置に設置
された表示手段により、外部に表示される。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面の図１ないし図６を参照し、
本発明に係る実施例の構成および作用を説明する。な
お、図面の説明においては同一要素には同一符号を付
し、重複する説明を省略する。

【００１４】図１は、本発明に係る一実施例における光
学的配置を示す説明図である。本発明に係る第１実施例
における光学系は、路面２に投光ビームを照射する投光
ユニット１０と、路面２からの反射光２１を受光して測
定する受光ユニット２０とから構成されている。投光ユ
ニット１０は、光を発光する光源１２と、この光源１２
からの光を路面２に対してｓ偏光する偏光フィルタ１３
と、この偏光フィルタ１３からの光を投光ビーム１５と
して路面２の所定位置に照射する投光レンズ１４とから
構成されている。受光ユニット２０は、路面２の所定位
置からの反射光２１を受光素子２４ａ、２４ｂそれぞれ
の受光面に結像する集光レンズ２２と、この集光レンズ
２２からの光から路面２に対するｓ偏光成分を抽出する
偏光フィルタ２３ａと、この集光レンズ２２からの光を
路面２に対するｐ偏光成分を抽出する偏光フィルタ２３
ｂと、偏光フィルタ２３ａ、２３ｂそれぞれから光を受
光して各光強度に対応する電流を出力する受光素子２４
ａ、２４ｂとから構成されている。

【００１５】なお、受光素子２４ａ、２４ｂにおけるＳ
／Ｎを向上するためには、状況により光源１２から発光
される光の波長に合致した干渉フィルタを設置すること
が必要となる。また、受光素子２４ａ、２４ｂそれぞれ
において、路面２からの反射光２１を受光する条件を同
一に近付けるためには、受光素子２４ａ、２４ｂおよび
偏光フィルタ２３ａ、２３ｂをそれぞれ近接するように
設置する必要がある。図２は、図１に示す実施例におけ
る制御関係を示すブロック図である。上記実施例におけ
る制御ユニットは、マイクロコンピュータ２６の制御に
基づいて特定の周波数に変調して光源１２を駆動する光
源駆動装置１１と、偏光フィルタ２３ａにより反射光２
１から抽出されたｓ偏向成分を受光する受光素子２４ａ
と、偏光フィルタ２３ｂにより反射光２１から抽出され
たｐ偏向成分を受光する受光素子２４ｂと、受光素子２
４ａ、２４ｂからの出力電流をそれぞれ増幅する増幅器
２５ａ、２５ｂと、増幅器２５ａの出力レベルＩｓと増
幅器２５ｂの出力レベルＩｐとの比Ｉｐ／Ｉｓを演算
し、これを記憶格納されている路面２の濡れ状態の測定
値と比較して路面２の濡れ状態を判定するマイクロコン
ピュータ２６と、マイクロコンピュータ２６から出力さ
れた路面２の濡れ状態のデータを変換して外部に表示す
る表示装置３０とから構成されている。

【００１６】次に、上記実施例の作用を説明する。ま
ず、光源駆動回路１１により光源１２は、外乱光の影響
を避け得る特定の周波数で変調して発光される。この光
源１２から発光された光は、偏光フィルタ１３により路
面２に対してｓ偏光され、投光レンズ１４により集光さ
れて投光ビーム１５として路面２の所定位置に照射され
る。一般に、直線偏光した光が路面に対して斜めに入射
した場合、路面からの反射光の偏光状態はその路面にお
ける濡れ状態に対応して変化する。そのため、ｓ偏光し
た投光ビーム１５は、路面２で偏光状態を変化されて反
射される。路面２の所定位置からの反射光２１は、集光
レンズ２２により偏光フィルタ２３ａに入射され、偏光
フィルタ２３ａにより路面２に対するｓ偏光成分を抽出
され、受光素子２４ａの受光面に結像される。一方、路
面２の所定位置からの反射光２１は、集光レンズ２２に
より偏光フィルタ２３ｂに入射され、偏光フィルタ２３
ｂにより路面２に対するｐ偏光成分を抽出され、受光素
子２４ｂの受光面に結像される。

【００１７】次に、これら受光素子２４ａ、２４ｂによ
り受光した光の強度に対応する電流Ｉｓ、Ｉｐが出力さ
れ、増幅器２５ａ、２５ｂにより増幅されてデジタル信
号に変換され、マイクロコンピュータ２６に出力され
る。このデジタル信号に基づいてマイクロコンピュータ
２６により比Ｉｐ／Ｉｓが演算され、バッファに格納さ
れる。さらに、メモリに格納済である路面２の濡れ状態
に関する測定データと比較され、現在の濡れ状態が判定
され、この判定データが表示装置３０に出力される。こ
の判定データは表示装置３０により変換され、路面２の
濡れ状態に関する情報として外部に表示される。

【００１８】図３は、路面の複数位置における濡れ状態
を観測する投光ユニットと受光ユニットの個数比が、
（ａ）ｎ：ｎ、（ｂ）ｎ：１、（ｃ）１：ｎである場合
における構成をそれぞれ示す説明図である。ただし、ｎ
は任意の自然数であり、以下も同様とする。

【００１９】まず、第２実施例では、第１実施例と同様
である投光ユニット１０_n と受光ユニット２０_n とを複
数組備え、ほぼ同時に投光ビーム１５_n それぞれが路面
２の所定位置２_n に照射され、ほぼ同時に反射光２１_n
は受光される。その他の装置構成は、第１実施例と同様
である（図３（ａ）図示）。上記構成によれば、マイク
ロコンピュータ２６により路面２における所定位置２_n
の濡れ状態に関するデータ処理が順次実行される。従っ
て、その他は第１実施例と同様な動作により、路面２の
全面における濡れ状態を観測して表示することができ
る。

【００２０】また、第３実施例では、第１実施例と同様
である複数の投光ユニット１０_n と、一つの受光ユニッ
ト２０とを備え、時系列に投光ビーム１５_n それぞれが
路面２の所定位置２_n に照射され、順次反射光２１_n は
受光される。その他の装置構成は、第１実施例と同様で
ある（図３（ｂ）図示）。上記構成によれば、マイクロ
コンピュータ２６により光源駆動装置１１が制御され、
時系列に投光ビーム１５_n が照射される。これに同期す
るように、マイクロコンピュータ２６により集光レンズ
２２の光軸方向が制御され、順次反射光２１_n が受光素
子２４の受光面に結像される。従って、その他は第２実
施例と同様な動作により、路面２の全面における濡れ状
態を観測して表示することができる。

【００２１】さらに、第４実施例では、第１実施例と同
様である一つの投光ユニット１０と複数の受光ユニット
２０_n とを備え、時系列に投光ビーム１５_n それぞれが
路面２の所定位置２_n に照射され、順次反射光２１_n が
受光される。その他の装置構成は、第１実施例と同様で
ある（図３（ｃ）図示）。上記構成によれば、マイクロ
コンピュータ２６により光源駆動装置１１が制御され、
時系列に投光ビーム１５_n が発光される。さらに、投光
レンズ１４の光軸方向が制御され、時系列に投光ビーム
１５_n が路面２の所定位置２_n に照射され、順次反射光
２１_n が受光素子２４_n の受光面に結像される。従っ
て、その他は第２実施例と同様な動作により、路面２の
全面における濡れ状態を観測して表示することができ
る。

【００２２】図４は、路面の複数位置における濡れ状態
を観測する投光ユニットと受光ユニットの個数比が、
（ａ）１：１、（ｂ）１：ｎである場合における構成を
それぞれ示す説明図である。

【００２３】まず、第５実施例では、第１実施例と同様
である投光ユニット１０_n と受光ユニット２０_n とを一
組備え、時系列に投光ビーム１５_n それぞれが路面２の
所定位置２_n に照射され、順次反射光２１_n が受光され
る。これらの装置構成は、第１実施例と同様である（図
４（ａ）図示）。上記構成によれば、マイクロコンピュ
ータ２６により光源駆動装置１１が制御され、時系列に
投光ビーム１５_n が発光される。さらに、投光レンズ１
４の光軸方向が制御され、時系列に投光ビーム１５_n が
路面２の所定位置２_n に照射される。これに同期するよ
うに、マイクロコンピュータ２６により集光レンズ２２
の光軸方向が制御され、順次反射光２１_n が受光素子２
４の受光面に結像される。従って、その他は第２実施例
と同様な動作により、路面２の全面における濡れ状態を
観測して表示することができる。

【００２４】また、第６実施例では、複数のビームを発
光するマルチビーム光源である一つの光源１２と、光源
１２からの図示しないビーム１６_n それぞれを投光ビー
ム１５_n に変換する第１実施例と同様である偏光フィル
タ１３_n および投光レンズ１４_n とから構成される投光
ユニット１０と、第１実施例と同様である複数の受光ユ
ニット２０_n とを備え、ほぼ同時に投光ビーム１５_n が
路面２の所定位置２_nに照射され、ほぼ同時に反射光２
１_n が受光される。その他の装置構成は、第１実施例と
同様である（図４（ｂ）図示）。従って、第２実施例と
同様な動作により、路面２の全面における濡れ状態を観
測して表示することができる。

【００２５】図５は、図１に示す実施例における投光ユ
ニット、受光ユニットおよび表示装置の配置を示す説明
図である。投光ユニット１０は濡れ状態を観測する路面
２を挟んで道路１の一方の路側に配置され、受光ユニッ
ト２０はその他方の路側に配置される。表示装置３０
は、道路１の各車線で路面２から所定距離だけ離れた位
置に設置され、路面２の濡れ状態に関する情報を表示し
ている。そのため、路面２に向かって道路１を走行する
自動車等の運転者は路面２を通過する前に濡れ状態を知
り、安全走行のための操作を実行することができる。

【００２６】図６（ａ）は図１に示す実施例を用いて観
測された路面における複数の位置を示す説明図であり、
（ｂ）、（ｃ）はそれぞれｓ偏光した光、ｐ偏光した光
を照射された（ａ）に示す路面からの反射光における強
度比の角度依存性を示すグラフである。このように、路
面における複数位置１〜７においては、路面に対してｐ
偏光した光を照射するよりも、ｓ偏光した光を照射する
方が濡れた路面と乾燥した路面とを明らかに判別するこ
とができる。

【００２７】本発明は上記諸実施例に限定されるもので
はなく、種々の変形が可能である。

【００２８】例えば、上記諸実施例では光源１２からの
光を偏光フィルタ１３を通して直線偏光しているが、レ
ーザに代表されるような元来直線偏光された光を発光す
る光源を用いて、これを路面２に対してｓ偏光した光を
発光する位置に設置してもよい。この場合、偏光フィル
タ１３の設置を省略することができる。

【００２９】また、上記諸実施例では反射光２１を同一
に近い条件で受光するために、受光素子２４ａ、２４ｂ
は近接して設置されているが、偏光ビームスプリッタを
用いることにより、必ずしも近接して設置される必要は
ない。

【００３０】また、上記諸実施例で受光ユニット２０が
複数である場合、それぞれに集光レンズ２２を設置して
いるが、複数の受光素子２４としてアレイ状のものを用
いることにより、集光レンズ２２を単体で設置してもよ
い。

【００３１】また、上記第６実施例におけるマルチビー
ム光源としての光源１２は、円筒レンズや円柱レンズ等
によるスリット状ビームを発光するものに置き換えても
よい。

【００３２】また、上記諸実施例を適用する路面２の濡
れ状態は、直接に雨などによるものに限定されるもので
はなく、露や霧などによる場合にも同様な作用効果が得
られる。

【００３３】さらに、上記第３ないし第５実施例では、
マイクロコンピュータにより投光レンズまたは集光レン
ズの光軸方向を制御しているが、路面の各位置に対応し
た光源および投光レンズからなる多素子の光源または集
光レンズを複数個設置することにより、投光レンズまた
は集光レンズの機械的動作を用いずに、同様な作用効果
が得られる。

【００３４】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、路面に対
するｓ偏光強度およびｐ偏光強度が受光手段により測定
されるので、路面に対して正反射されていない光を含め
て受光される。そのため、投光ユニットおよび受光ユニ
ットを所定位置に設置したままで、路面の複数位置にお
ける濡れ状態が観測されるので、路面全面を従来よりも
容易に観測することができるという顕著な効果がある。

【００３５】また、表示手段を道路の各車線で濡れ状態
を観測されている路面から所定距離だけ離れた位置に設
置し、路面の濡れ状態に関する情報を表示することによ
り、その路面に向かって道路を走行する自動車等の運転
者は路面に差掛かる以前にあらかじめ路面の濡れ状態を
知って、危険を回避する操作を実行することが従来より
も容易になるので、道路上の事故防止に貢献することが
できるという顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例における光学的配置を示
す説明図である。

【図２】図１に示す実施例における制御関係を示すブロ
ック図である。

【図３】路面の複数位置における濡れ状態を観測する投
光ユニットと受光ユニットの個数比が、（ａ）ｎ：ｎ、
（ｂ）ｎ：１、（ｃ）１：ｎである場合における構成を
それぞれ示す説明図である。

【図４】路面の複数位置における濡れ状態を観測する投
光ユニットと受光ユニットの個数比が、（ａ）１：１、
（ｂ）１：ｎである場合における構成をそれぞれ示す説
明図である。

【図５】図１に示す実施例における投光ユニット、受光
ユニットおよび表示装置の配置を示す説明図である。

【図６】（ａ）は図１に示す実施例を用いて観測された
路面における複数の位置を示す説明図であり、（ｂ）、
（ｃ）はそれぞれｓ偏光した光、ｐ偏光した光を照射さ
れた（ａ）に示す路面からの反射光における強度比の角
度依存性を示すグラフである。

【図７】従来の紙幣識別方法における光学的配置を示す
説明図である。

【図８】図７に示す従来方法を用いてｓ偏光した光を照
射された路面からの反射光における強度比の角度依存性
を示すグラフである。

【符号の説明】

１…道路、２…路面、３…自動車等の進行方向、４…紙
幣、１０…投光ユニット、１１…光源駆動装置、１２…
光源、１３…偏光フィルタ、１４…投光レンズ、１５…
投光ビーム、１６…ビーム、１７…照射光、２０…受光
ユニット、２１…反射光、２２…集光レンズ、２３…偏
光フィルタ、２４…受光素子、２５…増幅器、２６…マ
イクロコンピュータ、３０…表示装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 道路の路面における濡れ状態を観測して
   表示する路面状態観測表示システムにおいて、 前記路面に対してｓ偏光した光を該路面に照射する投光
   手段と、前記路面で反射された光を受光して該路面に対
   するｓ偏光強度およびｐ偏光強度を測定する受光手段
   と、この受光手段の出力から前記ｓ偏光強度およびｐ偏
   光強度の差異を演算する演算手段と、この演算手段の出
   力から前記路面の濡れ状態を判定する判定手段と、この
   判定手段の出力を変換して表示する表示手段と、前記投
   光手段および前記受光手段の動作を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする路面状態観測表示システム。
2. 【請求項２】 前記投光手段および前記受光手段は相互
   に前記路面を挟んで前記道路の路側に設置され、前記制
   御手段は前記投光手段から前記路面上の複数位置に光を
   照射して該複数位置で反射された光を前記受光手段で受
   光するように制御し、前記表示手段は前記道路の各車線
   で前記路面から所定距離だけ離れた位置に設置され、前
   記複数位置における濡れ状態を観測し、該路面に向かっ
   て前記各車線を走行する利用者に該路面の濡れ状態を表
   示することを特徴とする請求項１記載の路面状態観測表
   示システム。