JPH10227856A - 光ビームセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルス発光により発生される光ビームを道路
を横切って走査しながら車両の有無や台数を検知する光
ビームセンサにおいて、発光素子の寿命等を損なうこと
なく、各種の車両の有無や台数などをより一層確実に検
知できるようにする。 【解決手段】 センサヘッド１₁と、これに対向配置さ
れた回帰反射板２とを有し、センサヘッド１₁は、パル
ス発光された光ビームを投光する投光部６と、この投光
部６からの光ビームを走査する光走査部８と、この光走
査部８で走査される光ビームの反射光を受光する受光部
１０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ビームの投受光
により、物体の有無や個数などを検出するために使用さ
れる光ビームセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえば、駐車場や料金所などに
出入りする車両の有無や台数などを検知するために、図
１４および図１５に示すような構成の光ビームセンサが
提供されている。

【０００３】この光ビームセンサは、光ビームの走査に
よって車両zを検知するものであって、センサヘッド１'
と回帰反射板２とを備え、両者１'，２が道路３を挟ん
で対向配置されている。

【０００４】センサヘッド１'は、光ビームを出射する
投光部６と、この投光部６からの光ビームを回帰反射板
２に向けて走査する光走査部８と、この光走査部８で走
査しつつ出射された光ビームの反射光を受光する受光部
１０とを備えている。

【０００５】投光部６は、半導体レーザやＬＥＤ等の発
光素子１２と、この発光素子１２からの光を平行な光ビ
ームにするコリメートレンズ１４とからなる。また、光
走査部８は、たとえばポリゴンミラー(多面回転鏡)で構
成される。さらに、受光部１０は、回帰反射板２や車両
zからの反射光を集光するコンデンサレンズ１６と、こ
のレンズ１６で集光された光を受光して電気信号に変換
するＰＤ(フォトダイオード)等の受光素子１８とからな
る。

【０００６】一方、回帰反射板２は、プリズム等をセン
サヘッドbの光ビームの走査方向に沿って縦列配置する
ことにより、センサヘッド１'からの光ビームが正反射
を起こすように構成されている。

【０００７】上記構成の光ビームセンサにおいて、投光
部６の発光素子１２からの光は、コリメートレンズ１４
によって平行な光ビームに変換され、これがポリゴンミ
ラー８で反射されて回帰反射板２に向けて出射される。
その場合、ポリゴンミラー４は、常時、一定速度でもっ
て回転されているので、ポリゴンミラー４からの光ビー
ムは、道路３を略直角に横切る状態でセンサヘッド１'
と回帰反射板２を共に含む平面内において扇状に順次走
査される。

【０００８】ここで、センサヘッド１'と回帰反射板２
との間の道路上に車両zが存在しない場合には、センサ
ヘッド１'から出射された各光ビームは、回帰反射板２
でそのまま反射され、その反射光がセンサヘッド１'の
受光部１０に入射される。そして、この反射光はコンデ
ンサレンズ１６によって集光された後、受光素子１８で
受光されて電気信号に変換されて出力される。

【０００９】一方、センサヘッド１'と回帰反射板２と
の間の道路上に車両zが存在する場合には、センサヘッ
ド１'から順次走査されつつ出射される光ビームは、途
中で車両zによって遮光されて回帰反射板２に照射され
なくなる。この場合、車両zからの反射光は、回帰反射
板２で正反射される場合に比べて光強度が弱く、したが
って、受光素子１８での受光量が小さくなるので、図外
の判定回路によってその受光量を予め設定されたしきい
値と比較することで、車両zの有無が判定される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１４に示
すように、検知対象となる車両zが、たとえばけん引車
の場合には、けん引駆動車z₁とけん引台車z₂との間がけ
ん引棒z₃で連結されている。そして、このようなけん引
車zは、駐車や料金の支払い等では、通常、全体で一台
分の車両として取り扱われる。

【００１１】一方、従来の光ビームセンサでは、上述の
ように、ポリゴンミラー８は、常時、一定速度でもって
回転されているので、光ビームの走査ピッチpは、走査
範囲の全領域において常に同じになっている。つまり、
光ビームの走査範囲内ではいずれの箇所においても分解
能が一定である。

【００１２】このため、従来の光ビームセンサでは、車
体の形状が大きなけん引駆動車z₁やけん引台車z₂を検知
しないといったことは起こらないが、けん引棒z₃は細長
い形状であるため、分解能が不足し、けん引棒z₃を十分
に検知できないことがある。

【００１３】すると、このけん引車zは、本来は、全体
で車両の一台分と見なすべきものが、車両が２台z₁，z₂
分あると誤って判定されてしまうことになる。

【００１４】この不都合を解消するには、パルス発光の
周期を短くして、光ビームの走査範囲内での走査ピッチ
pをさらに細かくすることが考えられるが、その場合に
は、必要な全範囲を走査するのに時間がかかり、たとえ
ば高速車両を検知する場合の分解能が全体的に低下する
ばかりでなく、投光部６の発光素子１２の寿命が低下す
るなどの問題が生じる。

【００１５】本発明は、従来の各種の問題点を解消しつ
つ、各種の車両の有無や台数などをより一層確実に検知
できるようにすることを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、次の構成を採用している。

【００１７】すなわち、請求項１に係る発明では、セン
サヘッドと、これに対向配置された回帰反射板とを有
し、前記センサヘッドは、パルス発光された光ビームを
投光する投光部と、この投光部からの光ビームを走査す
る光走査部と、この光走査部で走査される光ビームの反
射光を受光する受光部とを備えている。

【００１８】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
光ビームセンサにおいて、前記投光部からの光ビームの
パルス発光の時間間隔を、前記光走査部による光走査角
度に応じて変化させるパルス発光制御手段を備えてい
る。

【００１９】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
光ビームセンサにおいて、前記光走査部は、揺動可能な
ガルバノミラーを含み、また、このガルバノミラーを正
弦波に応じた角速度となるように揺動制御する揺動制御
手段を備えている。

【００２０】請求項４記載の発明では、請求項１ないし
請求項３のいずれか一つに記載の光ビームセンサにおい
て、前記センサヘッドは、その光走査部の前面に投受光
される光ビームを前記回帰反射板に向けて屈折する光学
素子が設けられている。

【００２１】請求項５記載の発明では、請求項１ないし
請求項４のいずれか一つに記載の光ビームセンサにおい
て、前記センサヘッドを覆う保護ケースの光ビームの入
出射窓近傍の内面には、前記回帰反射板に向かう光ビー
ムを折り返し反射する反射物体が設けられている。

【００２２】請求項６記載の発明では、センサヘッド
と、これに対向配置された回帰反射板とを有し、前記セ
ンサヘッドは、パルス発光により発生された光ビームを
前記回帰反射板に向けて出射する投光部と、光ビームの
反射光を受光する受光部とを有し、このセンサヘッドが
揺動駆動手段に取り付けられている。

【００２３】請求項７記載の発明では、請求項１ないし
請求項６のいずれか一つに記載の光ビームセンサにおい
て、受光部が回帰反射板で反射された光ビームを受光し
た場合の単位時間当たりの光強度をモニタし、この光強
度が予め設定された基準値以下の場合には、警報を発生
する汚れ検知手段を備えている。

【００２４】請求項８記載の発明では、請求項１ないし
請求項７のいずれか一つに記載の光ビームセンサにおい
て、光ビームの走査角度を検出する走査角度検出手段を
備えている。

【００２５】請求項９記載の発明では、請求項１ないし
請求項８のいずれか一つに記載の光ビームセンサにおい
て、前記投光部と受光部の前面に偏光フィルタが配置さ
れている。

【００２６】請求項１０記載の発明では、請求項１ない
し請求項９のいずれかに記載の光ビームセンサにおい
て、センサヘッドと回帰反射板とを一対として、これを
複数対配置している。

【００２７】請求項１１記載の発明では、請求項１０記
載の光ビームセンサにおいて、２対を一組とし、その組
内の各センサヘッド同士を所定距離だけ離れて配置し、
一方のセンサヘッドに他方の反射板を、他方のセンサヘ
ッドに一方の反射板をそれぞれ一体的に取り付け、前記
各対のセンサヘッドと反射板とで光ビームの投受光を行
うことを特徴としている。

【００２８】請求項１２記載の発明では、請求項１０ま
たは請求項１１記載の光ビームセンサにおいて、各セン
サヘッドは、その光ビームの走査周期が互いに異なるよ
うに設定されている。

【００２９】請求項１３記載の発明では、請求項１ない
し請求項１２のいずれか一つに記載の光ビームセンサに
おいて、料金所アイランドの車両進入側にセンサヘッド
を設置している。

【００３０】請求項１４記載の発明では、請求項１ない
し請求項１３のいずれか一つに記載の光ビームセンサに
おいて、料金所アイランドの車両進入側のアイランド側
面に反射板を配置している。

【００３１】請求項１５記載の発明では、請求項１ない
し請求項１４のいずれか一つに記載の光ビームセンサに
おいて、受光部の受光量に応じて、車両のけん引棒の判
定出力を行うことを特徴としている。

【００３２】

【発明の実施の形態】実施形態１ 図１はこの実施形態１の光ビームセンサを道路へ設置し
た状態を示す正面図である。

【００３３】図１において、１₁はセンサヘッド、２は
回帰反射板であり、両者１₁，２が道路３を隔てて対向
して形成されたアラインド５上に配置されている。

【００３４】なお、回帰反射板２は、風雨にさらされて
次第に表面が汚れて正反射効率が劣化するのを防止する
ため、図２(a)に示すようなフード４を設けるのが好ま
しい。また、回帰反射板２が複数個から構成されている
場合には、同図(b)に示すように、各回帰反射板ごとに
個別にフード４a〜４cを設けることもできる。

【００３５】図３はこの実施形態１の光ビームセンサの
センサヘッド１₁の部分を示す構成図である。

【００３６】同図において、６は投光部、８は光走査部
としてのポリゴンミラー、１０は受光部、１２，１４は
投光部６を構成する発光素子とコリメートレンズ、１
６，１８は受光部１０を構成するコンデンサレンズと受
光素子であり、これらの構成は図１４に示したものと同
じであるから詳しい説明は省略する。

【００３７】さらに、この実施形態１では、後述のＳＯ
Ｓ(Ｓtart Ｏf Ｓcan)回路３０を構成するＬＥＤ等の発
光素子２２とＰＤ等の受光素子２４とが、ポリゴンミラ
ー８に対向して並列配置されている。

【００３８】また、ポリゴンミラー８の前面には、この
ポリゴンミラー８によって投受光される光ビームを略直
角に屈折する光学素子としての反射ミラー２６が配置さ
れている。

【００３９】したがって、この場合、ポリゴンミラー８
の回転軸は、車両の進行方向(図中x方向)に対して直交
方向(図中y方向)に設置できるため、センサヘッド１₁全
体を車両の進行方向に沿ってより薄く構成することがで
きる。

【００４０】なお、この例では、投光部６と受光部１０
とをポリゴンミラー８を挟んで上下に配置しているが、
両者６，１０を並列配置した構成とすることも可能であ
る。また、上記の反射ミラー２６に代えてプリズムを使
用することも可能である。

【００４１】さらに、車両からの反射光が正反射光であ
る場合には、受光部１０での受光量が大きくなるため、
誤検知を起こすおそれがある。これを回避する上では、
ポリゴンミラー８の出射光路上と受光部１０の入射光路
上にそれぞれ図示しない偏光フィルタを配置するのが好
ましい。

【００４２】図４はこのセンサヘッド１₁のコントロー
ラ部分の構成を示すブロック図である。

【００４３】同図において、３０は上記の発光素子２２
を駆動するとともに、受光素子２４からの検出出力を取
り込むことで、ポリゴンミラー８の走査開始の基準とな
る位置を検出するＳＯＳ回路である。ポリゴンミラー８
の回転に伴い、その鏡面が投受光軸に垂直になったとき
に、発光素子２２からの光がポリゴンミラー８で反射さ
れて受光素子２４に受光されると、その受光素子２４か
ら受光信号が出力されるので、ＳＯＳ回路３０は、この
受信信号に応じてＳＯＳ信号を制御回路３８に出力する
ようになっている。

【００４４】３２はポリゴンミラー８を回転駆動する走
査駆動部で、たとえばモータからなる。３４は投光部６
の発光素子１２を所定の周期でパルス発光するための投
光回路、３６は受光部１０の受光素子１８からの検出信
号を増幅等する受光回路である。

【００４５】上記の発光素子１２をパルス発光させるの
は、素子１２の長寿命化を図り、また、太陽光の影響な
どを除くためである。また、パルス発光の周期は、当然
ながら、センサヘッド１₁と回帰反射板２との間を光ビ
ームが１往復する時間よりも長くなるように、たとえば
３０μsecに設定されている。

【００４６】また、３８は上記の各部３０〜３６を駆動
制御するとともに、上記のＳＯＳ信号の入力時点からの
経過時間とポリゴンミラー８の回転速度とに基づいて、
ポリゴンミラー８の回転位置を検出する制御回路、４０
は受光回路３６からの検出出力に基づいて車両の有無等
を検出する信号処理回路、４２は受光回路３６からの検
出出力を取り込んで、車両を検知しない場合の１走査中
の平均的な受光量をモニタする受光量モニタ回路であ
る。

【００４７】そして、この実施形態１における制御回路
３８が特許請求の範囲におけるパルス発光制御手段に、
受光量モニタ回路４２が特許請求の範囲における汚れ検
知手段に、ＳＯＳ回路３０が特許請求の範囲における走
査角度検出部にそれぞれ相当する。

【００４８】次に、この実施形態１の光ビームセンサに
おいて、光ビームを走査する場合の動作について説明す
る。

【００４９】制御回路３８からの指令により、走査駆動
部３２は、ポリゴンミラー８を常に一定速度でもって回
転させるとともに、ＳＯＳ回路３０を構成する発光素子
２２を所定の周期でもってパルス発光させる。

【００５０】そして、ポリゴンミラー８の回転に伴い、
その鏡面が投受光軸に垂直になったときに、発光素子２
２からの光がポリゴンミラー８で反射されて受光素子２
４に受光されて受光信号が出力され、この受光信号がＳ
ＯＳ回路３０に入力される。これに応じて、ＳＯＳ回路
３０は、ポリゴンミラー８の走査開始の基準位置を示す
ＳＯＳ信号を制御回路３８に送出する。

【００５１】制御回路３８は、このＳＯＳ信号の入力時
点からの経過時間とポリゴンミラー８の回転速度とに基
づいて、光ビームの走査位置を検出する。そして、光ビ
ームの走査開始の基準位置(たとえば、図１の最上端の
位置)から、光ビームが次第に下方に向けて走査される
のに伴って、投光回路３４によって駆動される発光素子
１２のパルス発光の時間間隔が次第に短くなるように制
御する。

【００５２】その結果、図１に示すように、センサヘッ
ド１₁から出射される光ビームは、道路３を略直角に横
切る平面内において扇状に順次走査されるが、そのと
き、各光ビームの走査ピッチは、走査範囲の上方では粗
く、下方に向かうに従って次第に密になる。つまり、光
ビームの走査範囲内において、下方に向かう程に分解能
が高くなる。

【００５３】そして、図１に示すように、センサヘッド
１₁の高さ等を予め調整して、分解能の高い範囲Ｒ₁にけ
ん引車zのけん引棒z₃が位置するように設定しておけ
ば、細長いけん引棒z₃であってもこれを十分に検知する
ことができる。また、けん引棒z₃によって互いに連結さ
れているけん引駆動車z₁とけん引台車z₂とは、いずれも
車体の形状が大きいので、走査範囲の上方では走査ピッ
チが粗くても十分に検知することができる。

【００５４】しかも、光ビームを必要な領域内を走査す
るのに要する全体の時間は、従来のように、光ビームを
一定のピッチで走査する場合と変わらないため、高速車
両を検知する場合の分解能低下をもらたすことはなく、
また、投光部６の発光素子１２の寿命が従来よりも短く
なることもない。

【００５５】一方、受光量モニタ回路４２は、受光回路
３６からの検出出力を取り込んで、車両を検知しない場
合の１走査中の平均的な受光量をモニタしている。ここ
で、その平均的な受光量が予め設定された基準値以下と
なったときには、受光量モニタ回路４２は、センサヘッ
ド１₁の入出射窓が汚れたり、回帰反射板２が汚れたり
したものと判断してランプを点灯したり、その旨の表示
をしたり、ブザーで知らせるなどの処理を実行する。こ
のため、光ビームセンサのメインテナンス等を効率的に
行うことができる。

【００５６】実施形態２ 図５はこの実施形態２の光ビームセンサを道路へ設置し
た状態を示す正面図である。

【００５７】図５において、１₂はセンサヘッド、２は
回帰反射板であり、両者１₂，２が道路３を隔てて対向
して形成されたアラインド５上に配置されている点は、
実施形態１の場合と同様である。

【００５８】図６はこの実施形態２の光ビームセンサの
センサヘッド１₂の部分を示す構成図であり、図３に示
した実施形態１と対応する部分には同一の符号を付す。

【００５９】この実施形態２では、実施形態１のような
ポリゴンミラー８を設ける代わりに、投光部６と受光部
１０に対して、それぞれ光を屈折させる板状のガルバノ
ミラー１５，１９が配置されている。

【００６０】また、センサヘッド１₂を制御する図４に
示したコントローラ部分において、走査駆動部３２は、
両ガルバノミラーを１５，１９を互いに同期して揺動駆
動するもので、たとえばパルスモータと揺動機構とから
構成されている。

【００６１】そして、この一方のガルバノミラー１９の
揺動に伴い、その鏡面が投受光軸に垂直になったとき
に、発光素子２２からの光がガルバノミラー１９で反射
されて受光素子２４に受光されると、その受光素子２４
から受光信号が出力されるので、ＳＯＳ回路３０は、こ
の受信信号に応じてＳＯＳ信号を制御回路３８に出力す
るようになっている。

【００６２】さらに、制御回路３８は、走査駆動部３２
に出力する駆動パルスの数を変化させるなどして、両ガ
ルバノミラー１５，１９を正弦波に応じた各角速度で揺
動するように制御するとともに、上記のＳＯＳ信号の入
力時点からの経過時間とガルバノミラー１５，１９の揺
動速度とに基づいて、光ビームの走査位置を検出するよ
うになっている。

【００６３】したがって、この実施形態２の制御回路３
８が特許請求の範囲における揺動制御手段に相当する。

【００６４】その他の構成は、実施形態１の場合と同様
であるから、詳しい説明は省略する。

【００６５】次に、この実施形態２の光ビームセンサに
おいて、光ビームを走査する場合の動作について説明す
る。

【００６６】制御回路３８からの指令により、走査駆動
部３２は、ガルバノミラー１５，１９を常に一定速度で
もって揺動させるとともに、ＳＯＳ回路３０を構成する
発光素子２２を所定の周期でもってパルス発光させる。

【００６７】そして、ガルバノミラー１５，１９の揺動
に伴い、その鏡面が投受光軸に垂直になったときに、発
光素子２２からの光が一方のガルバノミラー１９で反射
されて受光素子２４に受光されて受光信号が出力され、
この受光信号がＳＯＳ回路３０に入力される。これに応
じて、ＳＯＳ回路３０は、ガルバノミラー１５，１９の
走査開始の基準位置を示すＳＯＳ信号を制御回路３８に
送出する。

【００６８】制御回路３８は、このＳＯＳ信号の入力時
点からの経過時間とガルバノミラー１５，１９の揺動速
度とに基づいて、光ビームの走査角度を検出し、その走
査角度に応じて両ガルバノミラー１５，１９を図７に示
すような正弦波に応じた角速度をもつように制御する。

【００６９】具体的には、光ビームの走査開始の基準位
置が、図５の最上端の位置とし、それから下方に向けて
走査される場合、その走査に伴って角速度が次第に大き
くなって走査範囲の中間位置で角速度が最大となり、さ
らに、光ビームが下方に向かうと逆に角速度が次第に小
さくなり、最下端で角速度が最小となる。また、光ビー
ムが最下端の位置から上方に向けて走査される場合も同
様な変化となる。

【００７０】この結果、センサヘッド１₂から回帰反射
板２に向けて出射される光ビームは、図５に示すよう
に、道路３を略直角に横切る状態で扇状に順次走査され
るが、そのときの光ビームの走査ピッチは、走査範囲の
上方と下方では密で、その中間では粗くなる。つまり、
光ビームの走査範囲の上下端で分解能が高く、その中間
では分解能が幾分低くなる。

【００７１】そして、図５に示すように、センサヘッド
１₂の高さ等を予め調整して、分解能の高い範囲Ｒ₂にけ
ん引車zのけん引棒z₃が位置するように設定しておけ
ば、細長いけん引棒z₃であってもこれを十分に検知する
ことができる。また、けん引棒z₃によって互いに連結さ
れているけん引駆動車z₁やけん引台車z₂は、車体の形状
が大きいので、走査範囲の中間では走査ピッチが粗いも
のの、十分に検知することができる。

【００７２】しかも、光ビームを必要な領域内を走査す
るのに要する全体の時間は、従来のように、光ビームを
一定のピッチで走査する場合と変わらないため、高速車
両を検知する場合の分解能低下をもらたすことはなく、
また、投光部６の発光素子１２の寿命が従来よりも短く
なることもない。

【００７３】なお、上記の実施形態１，２のように、ポ
リゴンミラー８やガルバノミラー１５，１９などの光学
素子を用いて光ビームを走査する場合には、図８に示す
ように、センサヘッド内部の各光学素子を覆う保護ケー
ス９に形成された光ビームの入出射窓２５近傍の内面
に、反射物体２７を塗布するなどしておき、回帰反射板
２に向かう光ビームがこの反射物体２７により折り返し
反射されるようにしておくことができる。

【００７４】すなわち、ポリゴンミラー８等によって光
ビームが走査される範囲をできるだけ広くするために、
光ビームを入出射窓２５をオーバーランして走査すると
き、上記の反射物体２７を設けていない場合には、図９
(b)に示すように、車両が存在しない場合でも、光ビー
ムが入出射窓２５をオーバーランするごとに、受光回路
３６の出力にはそのオーバーランした時間に対応した遮
光状態を示すローレベルの期間Ｔ₁が現れる。そして、
車両が存在した場合にも同様に受光回路３６の出力には
ローレベルの期間Ｔ₂が現れるから、両期間Ｔ₁，Ｔ₂を
識別するための回路が別途必要となる。

【００７５】これに対して、上記の反射物体２７を設け
ておけば、図９(a)に示すように、車両が存在しない場
合、光ビームが入出射窓２５をオーバーランしても、そ
のオーバーランした光ビームは反射物体２７で反射され
て受光回路３６に取り込まれるので、その出力にはオー
バーランした時間に対応したローレベルの期間Ｔ₁は現
れない。そして、車両が存在した場合にだけ受光回路３
６の出力には遮光状態を示すローレベルの期間Ｔ₂が現
れるから、比較的簡単な回路によって車両の有無を確実
に検出することができ、ＳＯＳ回路３０を省略すること
ができる。

【００７６】実施形態３ 図１０は、この実施形態３の光ビームセンサのセンサヘ
ッドの部分を示す構成図である。

【００７７】この実施形態３のセンサヘッド１₃は、一
つの光軸に沿って受光素子１８、発光素子１２、コリメ
ートレンズ１４、および中央に光出射口が形成されたコ
ンデンサレンズ１６が順次同軸に配置されており、上記
の発光素子１２とコリメートレンズ１４とで投光部６
が、コンデンサレンズ１６と受光素子１８とで受光部１
０がそれぞれ構成されて保護ケース９内に収納されてい
る。

【００７８】そして、このセンサヘッド１₃の保護ケー
ス９が円板２８に固定され、この円板２８の駆動軸に図
４に示す走査駆動部３２が連結されている。この場合の
走査駆動部３２は、実施形態２と同様に、たとえば、パ
ルスモータと揺動機構とからなる。

【００７９】したがって、この実施形態における円板２
８と走査駆動部３２が特許請求の範囲における揺動駆動
手段に対応する。

【００８０】その他の構成は、実施形態２の場合と同様
であるから詳しい説明は省略する。

【００８１】この実施形態３の光ビームセンサにおいて
も、図５に示した実施形態２の場合と同様に、光ビーム
が扇状に順次走査され、そのときの光ビームの分解能
は、走査範囲の上下端で高く、その中間では幾分低くな
る。

【００８２】なお、この実施形態３の構成では、実施形
態１，２のようなポリゴンミラー８やガルバノミラー１
５，１９を設けなくても光ビームを走査できるので、セ
ンサヘッド１₃の光学系の全体構造を簡素化でき、小型
化を図れる利点がある。

【００８３】(応用例) (１) 上記の実施形態１〜３では、センサヘッド１(１₁
〜１₃)と回帰反射板２とは、道路３を隔てたアイランド
５a，５bの上に配置した構成を示したが、図１１に示す
ように、料金所の車両進入口の左右にアイランド５a，
５bを設け、各アイランド５a，５bには凹所を設けて、
一方のアイランド５aの凹所にセンサヘッド１を、他方
側のアイランド５bの凹所に回帰反射板２をそれぞれ設
置した構成とすることも可能である。

【００８４】この構成にすれば、料金所に進入する車両
を早期に検知でき、また、収受員がセンサヘッド１や回
帰反射板２で視野を遮られることなく車両進入を容易に
確認することができる。

【００８５】(２) また、上記の各実施形態１〜３で
は、各々単一のセンサヘッド１(１₁〜１₃)と回帰反射板
２とを道路３を挟んで対向配置することで光ビームセン
サを構成しているが、図１２および図１３に示すよう
に、各々複数のセンサヘッドと回帰反射板とをそれぞれ
道路を隔てて配置して光ビームセンサを構成することも
できる。なお、この場合に使用される各々のセンサヘッ
ドとしては、上記の実施形態１〜３のいずれの構成のセ
ンサヘッド１₁〜１₃であってもよい。

【００８６】すなわち、図１２では、道路３を挟む両脇
にそれぞれ固定部材としての支持ポール５０a，５０bが
立設され、各支持ポール５０a，５０bの側面にそれぞれ
回帰反射板２a，２bが取り付けられ、さらに各支持ポー
ル５０a，５０bの上端にセンサヘッド１a，１bが固定さ
れている。

【００８７】そして、各センサヘッド１a，１bは、車両
の進行方向に沿って所定距離Ｌ(たとえば約５００mm程
度)だけ前後にずらせて配置されるとともに、各センサ
ヘッド１a，１bからの光ビームが道路３を挟んだ各回帰
反射板２a，２bに照射されるように設定されている。

【００８８】図１２に示すような構成にしておけば、各
々単一のセンサヘッド１(１₁〜１₃)と回帰反射板２だけ
では死角となっていた走査範囲もカバーすることがで
き、一層確実に車両を検知することができる。

【００８９】しかも、車両の進行方向を各センサヘッド
１a，１bの車両検知の時間差から判定することができ、
センサヘッド１a，１b間の距離Ｌと車両検知の時間差と
から車両速度も測定できる利点がある。

【００９０】さらに、図１２に示す構成において、各セ
ンサヘッド１a，１bによる光ビームの１走査の周期を互
いに異なるように設定しておくこともできる。

【００９１】たとえば、一方のセンサヘッド１aは、け
ん引車のけん引棒の検知用として分解能を高めるために
１走査の周期を長く設定してけん引棒が存在する範囲を
重点的に走査し、他方のセンサヘッド１bは、高速車両
の検知用として分解能は低いが１走査の周期を短く設定
する。このようにすれば、高速車両とけん引車のいずれ
も確実に検知できるようになる。

【００９２】一方、図１３では、料金所の道路３を挟む
両脇にそれぞれアイランド５a，５bが形成され、各アイ
ランド５a，５bの先端側の上部にセンサヘッド１a，１b
がそれぞれ設置されるとともに、支持ポール５０a，５
０bが立設され、各支持ポール５０a，５０bの側面にそ
れぞれ回帰反射板２a₁，２b₁が取り付けられ、さらに、
アイランド５a，５bの側面にも回帰反射板２a₂，２b₂が
埋め込まれている。

【００９３】図１３に示すような構成にしておけば、支
持ポール５０a，５０bよりも低位置のアイランド５a，
５bの部分でも車両検知を行えるので、一層確実な車両
検知が可能となる。しかも、アイランド５a，５b上流で
車両の侵入を検知できるため、料金所システムにおける
一連の処理時間にゆとりをもたせることができる。

【００９４】なお、上記の説明は、光ビームセンサを駐
車場や料金所などに出入りする車両の有無や台数などを
検知するために使用した例を示したが、本発明は、これ
に限定されるものでなく、光ビームの投受光により、物
体の有無や個数などを検出する場合に広く適用すること
が可能である。

【００９５】

【発明の効果】本発明によれば、次の効果を奏する。

【００９６】(１) 請求項１記載に係る発明では、投光
部から光ビームをパルス発光させつつ、光ビームを走査
するようにしているので、発光素子の長寿命化を図れる
とともに、太陽光などの影響を除くことができ、物体の
有無や個数などを確実に検出することが可能となる。

【００９７】(２) 請求項２記載に係る発明では、セン
サヘッドからの光ビームのパルス発光の時間間隔が、走
査角度に応じて変化されるので、特定の位置で高分解能
を確保することができる。このため、たとえば、けん引
車のようなものでも車両の検知と分離とを確実に行うこ
とができる。

【００９８】(３) 請求項３記載に係る発明では、ガル
バノミラーの走査が正弦波に応じた角速度でもって揺動
されるので、発光素子の寿命を損なうことなく、特定の
位置で高分解能を確保することができる。このため、請
求項２の場合と同様に、たとえば、けん引車のようなも
のでも車両の検知と分離とを確実に行うことができる。

【００９９】(４) 請求項４記載に係る発明では、請求
項１ないし請求項３記載の発明の効果に加えて、光ビー
ムを回帰反射板に向けて屈折するようにしているので、
センサヘッドを薄型にすることができる。

【０１００】(５) 請求項５記載に係る発明では、請求
項１ないし請求項４記載の発明の効果に加えて、車両検
知の信号処理が容易となり、光ビームの走査角度を検出
するための手段を設けるのを省略することが可能とな
る。

【０１０１】(６) 請求項６記載に係る発明では、セン
サヘッドが揺動駆動されるので、光ビームを走査するた
めの光学系を別個設ける必要がなく省略できるので、小
型化を図ることができる。

【０１０２】(７) 請求項７記載に係る発明では、請求
項１ないし請求項６記載の発明の効果に加えて、装置の
メインテナンスを効率的に行え、誤検知を防止すること
ができる。

【０１０３】(８) 請求項８記載に係る発明では、請求
項１ないし請求項７記載の発明の効果に加えて、走査角
度検出手段を設けているので、対象物が検出された位置
を確実に知ることができる。

【０１０４】(９) 請求項９記載に係る発明では、請求
項１ないし請求項７記載の発明の効果に加えて、偏光フ
ィルタを設けることで、外乱光の影響を有効に除くこと
ができ、確実に誤検知を防止することができる。

【０１０５】(１０) 請求項１０記載の発明では、検出
精度を維持したまま、物体検知の死角が除去されて検出
領域を大きくできるために、一層確実な検知が可能にな
るとともに、物体の侵入方向や速度も検知することがで
きる。

【０１０６】(１１) 請求項１１記載に係る発明では、
請求項１０記載の発明の効果に加えて、光ビームセンサ
の設置時の取り扱いが容易で、また、設置容積を少なく
することができる。

【０１０７】(１２) 請求項１２記載に係る発明では、
請求項１０または請求項１１記載に係る発明の効果に加
えて、光ビームの走査周期が異なるため、高速車両の検
知とけん引車の検知とを両立させることができる。

【０１０８】(１３) 請求項１３記載に係る発明では、
請求項１ないし請求項１２記載の発明の効果に加えて、
料金所アイランドの車両進入側にセンサヘッドを設置し
ているので、料金所のアイランドの側を進入した車両を
検出することができる。

【０１０９】(１４) 請求項１４記載に係る発明では、
請求項１ないし請求項１３記載の発明の効果に加えて、
料金所アイランドの車両進入側のアイランド側面に反射
板を配置しているので、アイランド側面を使用すること
ができ、設置容積を増加させることなく、検出領域を大
きくすることができる。

【０１１０】(１５) 請求項１５記載に係る発明では、
請求項１ないし請求項１４記載の発明の効果に加えて、
受光部の受光量に応じて、車両のけん引棒の判定出力を
行うので、確実にけん引車両を判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る光ビームセンサを道
路へ設置した状態を示す正面図である。

【図２】回帰反射板にフードを取り付けた状態を示す斜
視図である。

【図３】本発明の実施形態１に係る光ビームセンサのセ
ンサヘッドの部分を示す構成図である。

【図４】本発明の実施形態１に係る光ビームセンサのコ
ントローラ部分の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の実施形態２に係る光ビームセンサを道
路へ設置した状態を示す正面図である。

【図６】本発明の実施形態２に係る光ビームセンサのセ
ンサヘッドの部分を示す構成図である。

【図７】本発明の実施形態２に係る光ビームセンサにお
けるガルバノミラーの走査角度と角速度との関係を示す
図である。

【図８】センサヘッドの保護ケースに反射物体を塗布し
た状態を示す斜視図である。

【図９】図８に示す構成にした場合と従来構成の場合と
の受光回路の検出出力を比較して示すタイムチャートで
ある。

【図１０】本発明の実施形態３に係る光ビームセンサの
センサヘッドの部分を示す構成図である。

【図１１】本発明に係る光ビームセンサを料金所の車両
進入側の道路両側のアイランドに埋設した実施形態を示
す斜視図

【図１２】本発明に係る光ビームセンサの複数を道路へ
設置した実施形態を示す斜視図である。

【図１３】本発明に係る光ビームセンサの複数を道路へ
設置した他の実施形態を示す斜視図である。

【図１４】従来の光ビームセンサを道路に設置した状態
を示す斜視図である。

【図１５】従来の光ビームセンサを構成するセンサヘッ
ドと回帰反射板による光ビームの投受光の状態を示す説
明図である。

【符号の説明】

１₁，１₂，１₃，１a，１b…センサヘッド、２，２a，２
b，２a₁，２a₂，２b₁２b₂…回帰反射板、３…道路、５
a，５b…アイランド、６…投光部、８…ポリゴンミラ
ー、１０…受光部、１５，１９…ガルバノミラー、２７
…反射物体、３２…走査駆動部、３８…制御回路、４２
…受光量モニタ回路、５０a，５０b…支持ポール、z…
けん引車。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０８Ｇ 1/04 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ｂ (72)発明者 岡部 浩史 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサヘッドと、これに対向配置された
   回帰反射板とを有し、前記センサヘッドは、パルス発光
   された光ビームを投光する投光部と、この投光部からの
   光ビームを走査する光走査部と、この光走査部で走査さ
   れる光ビームの反射光を受光する受光部とを備えている
   ことを特徴とする光ビームセンサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光ビームセンサにおい
   て、 前記投光部からの光ビームのパルス発光の時間間隔を、
   前記光走査部による光走査角度に応じて変化させるパル
   ス発光制御手段を備えることを特徴とする光ビームセン
   サ。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光ビームセンサにおい
   て、 前記光走査部は、揺動可能なガルバノミラーを含み、ま
   た、このガルバノミラーを正弦波に応じた角速度となる
   ように揺動制御する揺動制御手段を備えることを特徴と
   する光ビームセンサ。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか一つ
   に記載の光ビームセンサにおいて、 前記センサヘッドは、その光走査部の前面に投受光され
   る光ビームを前記回帰反射板に向けて屈折する光学素子
   が設けられていることを特徴とする光ビームセンサ。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか一つ
   に記載の光ビームセンサにおいて、 前記センサヘッドを覆う保護ケースの光ビームの入出射
   窓近傍の内面には、前記回帰反射板に向かう光ビームを
   折り返し反射する反射物体が設けられていることを特徴
   とする光ビームセンサ。
6. 【請求項６】 センサヘッドと、これに対向配置された
   回帰反射板とを有し、前記センサヘッドは、パルス発光
   により発生された光ビームを前記回帰反射板に向けて出
   射する投光部と、光ビームの反射光を受光する受光部と
   を有し、このセンサヘッドが揺動駆動手段に取り付けら
   れていることを特徴とする光ビームセンサ。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６のいずれか一つ
   に記載の光ビームセンサにおいて、 受光部が回帰反射板で反射された光ビームを受光した場
   合の単位時間当たりの光強度をモニタし、この光強度が
   予め設定された基準値以下の場合には、警報を発生する
   汚れ検知手段を備えることを特徴とする光ビームセン
   サ。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれか一つ
   に記載の光ビームセンサにおいて、 光ビームの走査角度を検出する走査角度検出手段を備え
   ることを特徴とする光ビームセンサ。
9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項８のいずれか一つ
   に記載の光ビームセンサにおいて、 前記投光部と受光部の前面に偏光フィルタが配置されて
   いることを特徴とする光ビームセンサ。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９のいずれかに
    記載の光ビームセンサにおいて、 センサヘッドと回帰反射板とを一対として、これを複数
    対配置したことを特徴とする光ビームセンサ。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の光ビームセンサにお
    いて、 ２対を一組とし、その組内の各センサヘッド同士を所定
    距離だけ離れて配置し、一方のセンサヘッドに他方の反
    射板を、他方のセンサヘッドに一方の反射板をそれぞれ
    一体的に取り付け、前記各対のセンサヘッドと反射板と
    で光ビームの投受光を行うことを特徴とする光ビームセ
    ンサ。
12. 【請求項１２】 請求項１０または請求項１１記載の光
    ビームセンサにおいて、 各センサヘッドは、その光ビームの走査周期が互いに異
    なるように設定されていることを特徴とする光ビームセ
    ンサ。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし請求項１２のいずれか
    一つに記載の光ビームセンサにおいて、 料金所アイランドの車両進入側にセンサヘッドを設置し
    たことを特徴とする光ビームセンサ。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし請求項１３のいずれか
    一つに記載の光ビームセンサにおいて、 料金所アイランドの車両進入側のアイランド側面に反射
    板を配置したことを特徴とする光ビームセンサ。
15. 【請求項１５】 請求項１ないし請求項１４のいずれか
    一つに記載の光ビームセンサにおいて、 受光部の受光量に応じて、車両のけん引棒の判定出力を
    行うことを特徴とする光ビームセンサ。