JP3806293B2 - 車両監視装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、道路上を走行する車両、たとえば、無線式料金所（ＥＴＣ）を通過する車両、また、トンネル内に入って出てくる車両を監視する装置にかかるものである。特に、この発明は、撮像装置における車線幅方向の分解能を維持でき、かつ、撮像装置における車両走行方向の視野を広げることができる車両監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の車両監視装置としては、ガントリに取り付けられた撮像装置、たとえば、ＮＴＳＣカメラ（ＴＶカメラ）などを使用したものがある。この撮像装置を使用した車両監視装置は、たとえば、無線式料金所において、車両の車種や台数を正確に把握したり、あるいは、不正通過の防止や不正通過車両の取り締まりなどに使用されている。
【０００３】
つぎに、ＮＴＳＣカメラを使用した車両監視装置の視野範囲について図１４および図１５を参照して説明する。前記ＮＴＳＣカメラのアスペクト比は、３：４である。このＮＴＳＣ画像に適した画素数は、６４０×４８０画素である。
【０００４】
ここで、車両監視装置は、車両の車種や台数を正確に把握することが重要である。たとえば、トラクタ（牽引自動車）とトレーラ（被牽引自動車）を正確に把握するためには、トラクタとトレーラとを連結する連結棒を確実に識別する必要がある。この連結棒の直径は、最小のもので、４０ｍｍである。この直径４０ｍｍの連結棒をＮＴＳＣ画像で確実に識別するためには、２〜４画素で撮像する必要がある。これは、１画素で撮像した場合、画素と画素との間に連結棒が位置すると、分解能が極端に低下して連結棒を正確に識別することが困難となるからである。
【０００５】
前記のように、直径４０ｍｍの連結棒を２〜４画素で撮像した場合、６４０×４８０画素のＮＴＳＣ画像で撮らえられる視野範囲は、図１４中の「ＮＴＳＣカメラのみによる従来品」の通りとなる。すなわち、ＮＴＳＣカメラの縦方向の視野範囲は、４．８〜９．６ｍとなり、横方向の視野範囲は、６．４〜１２．８ｍとなる。
【０００６】
前記の視野範囲を、たとえば、図１５に示す片側２車線道路について当てはめてみる。この図１５に示す片側２車線道路において、１車線の幅は、３ａｍであるから、片側２車線道路の幅は、２×３ａｍ＝６ａｍである。ここで、ＮＴＳＣカメラの縦方向の視野範囲を２車線分の６ａｍとした場合、横方向の視野範囲は、８ａｍとなる。これは、前記ＮＴＳＣカメラの縦方向を車線幅方向に、横方向を車両走行方向に、それぞれ合わせたこととなる。これにより、車線幅方向の分解能が低下することなく、直径４０ｍｍの連結棒をＮＴＳＣ画像で確実に識別することが可能である。
【０００７】
なお、図１５において、ＯはＮＴＳＣカメラの中心（光軸方向Ｚ−Ｚ）、すなわち、ＮＴＳＣカメラの設置位置でかつＮＴＳＣカメラの真下を示す。また、Ｃは２車線道路の中央分離帯側、Ｓは同じく２車線道路の路肩側、Ａは矢印方向に走行している車両をそれぞれ示す。さらに、正方形の升目は、ＮＴＳＣカメラのアスペクト比を示している。図の横方向の６個の升目は、ＮＴＳＣカメラの縦方向を示し、図の縦方向の８個の升目は、ＮＴＳＣカメラの横方向を示す。この正方形の升目の１辺は、ａｍである。ここで、ａｍは、たとえば、約０．８〜１．６ｍであって、道路によって変わる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の車両監視装置に使用されているＮＴＳＣカメラのアスペクト比は、３：４であるから、ＮＴＳＣカメラの縦方向を車線幅方向に合わせた場合、ＮＴＳＣカメラの横方向である車両走行方向の視野範囲は、車線幅方向の距離に対して３：４の距離となる。たとえば、図１５に示すように、車線幅方向の視野範囲を２車線分の６ａｍとした場合、車両走行方向の視野範囲は、８ａｍとなる。一方、無線式料金所において、車両走行方向の視野範囲は、約２０ｍ前後の距離が必要である。この約２０ｍ前後の距離は、無線式料金所に入って出てくる１台の車両の走行状況を連続的に監視するために必要な距離である。
【０００９】
以上から、従来の車両監視装置は、無線式料金所に使用した場合、２〜３台のＮＴＳＣカメラを設置する必要があるため、ある１台のＮＴＳＣカメラで監視した車両と、他の１台のＮＴＳＣカメラで監視した車両とが同一の車両であるか否かを判断することが困難となる。なお、従来の車両監視装置において、車線幅方向の視野範囲を１車線分の３ａｍとした場合、車両走行方向の視野範囲は、４ａｍとなり、さらに多くの台数のＮＴＳＣカメラを設置する必要がある。
【００１０】
そこで、車両走行方向の視野範囲を広げるために、所謂魚眼レンズを使用した車両監視装置がある。しかしながら、この車両用監視装置は、魚眼レンズを使用するので、図１４中の「ＮＴＳＣカメラと魚眼レンズによる従来品」に示すように、車両走行方向の視野範囲は、無限大に広げることが可能である。一方、車線幅方向の視野範囲は、車両の位置に依存するが、ほとんど大きくなり過ぎてＮＴＳＣ画像における車線幅方向の分解能が低下する傾向にあり、前記直径４０ｍｍの連結棒をＮＴＳＣ画像で確実に識別することが困難となる。
【００１１】
この発明は、撮像装置における車線幅方向の分解能を維持でき、かつ、撮像装置における車両走行方向の視野を広げることができる車両監視装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、車両を撮像する撮像装置と、その撮像装置の視野範囲を広げる光学系とを備え、前記撮像装置が、道路に対して、一方向を前記道路の車線幅方向に合わせ、かつ、前記一方向に対してほぼ直交する他方向を前記道路の車両走行方向に合わせて配置されており、前記光学系が、前記撮像装置と別個のシリンドリカル凹レンズであって、筒状凹曲面の軸方向の視野範囲を、前記撮像装置における一方向の分解能が維持でき、かつ、前記軸方向に対してほぼ直交するレンズ面の湾曲方向の視野範囲を、前記撮像装置のみによる前記一方向に対してほぼ直交する他方向の視野範囲よりも広げられる光学系であり、前記道路および前記撮像装置に対して、前記軸方向の視野範囲を前記道路の車線幅方向と前記撮像装置の一方向に合わせ、かつ、前記レンズ面の湾曲方向の視野範囲を前記道路の車両走行方向と前記撮像装置の他方向の視野範囲に合わせて配置されている、ことを特徴とする。
【００１３】
この結果、請求項１にかかる発明は、撮像装置と別個のシリンドリカル凹レンズの筒状凹曲面の軸方向の視野範囲により、撮像装置における一方向すなわち車線幅方向の分解能が維持でき、かつ、撮像装置と別個のシリンドリカル凹レンズのレンズ面の湾曲方向の視野範囲により、撮像装置における他方向すなわち車両走行方向の視野を広げることができる。
【００１４】
請求項２にかかる発明は、光学系であるシリンドリカル凹レンズが、取り付け手段により前記撮像装置またはおよびガントリに取り付けられており、道路および撮像装置に対して、道路の車両走行方向に移動調整可能である、ことを特徴とする。
【００１５】
この結果、請求項２にかかる発明は、シリンドリカル凹レンズを道路の車両走行方向の任意の位置に移動調整することにより、そのシリンドリカル凹レンズの高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向の任意の位置に設定することができるので、そのシリンドリカル凹レンズを通した撮像装置の高解像の範囲を車両走行方向の任意の位置に設定することが可能となる。このために、走行車両の前面側、上面側、後面側の任意の部分を高解像で確認することが可能となる。また、シリンドリカル凹レンズを道路の車両走行方向に連続的に移動させることにより、そのシリンドリカル凹レンズの高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向に移動させることができるので、そのシリンドリカル凹レンズを通した撮像装置の高解像の範囲も車両走行方向に移動させることが可能となる。このために、走行車両の全体を高解像で確認することが可能となる。
【００１６】
請求項３にかかる発明は、車両を撮像する撮像装置と、その撮像装置の視野範囲を広げる光学系とを備え、前記撮像装置が、道路に対して、一方向を前記道路の車線幅方向に合わせ、かつ、前記一方向に対してほぼ直交する他方向を前記道路の車両走行方向に合わせて配置されており、前記光学系は、前記撮像装置と別個のシリンドリカル凸反射面であって、一方向の視野範囲を、前記撮像装置における一方向の分解能が維持でき、かつ、前記一方向に対してほぼ直交する反射面の湾曲方向の視野範囲を、前記撮像装置のみによる前記一方向に対してほぼ直交する他方向の視野範囲よりも広げられる光学系であり、前記道路および前記撮像装置に対して、前記一方向の視野範囲を前記道路の車線幅方向と前記撮像装置の一方向に合わせ、かつ、前記反射面の湾曲方向の視野範囲を前記道路の車両走行方向と前記撮像装置の他方向の視野範囲に合わせて配置されている、ことを特徴とする。
【００１７】
この結果、請求項３にかかる発明は、撮像装置と別個のシリンドリカル凸反射面の一方向の視野範囲により、撮像装置における一方向すなわち車線幅方向の分解能が維持でき、かつ、撮像装置と別個のシリンドリカル凸反射面の湾曲方向の視野範囲により、撮像装置における他方向すなわち車両走行方向の視野を広げることができる。
【００１８】
請求項４にかかる発明は、光学系であるシリンドリカル凸反射面が、取り付け手段により前記撮像装置またはおよびガントリに取り付けられており、道路および撮像装置に対して、道路の車両走行方向に移動調整可能である、ことを特徴とする。
【００１９】
この結果、請求項４にかかる発明は、シリンドリカル凸反射面を道路の車両走行方向の任意の位置に移動調整することにより、そのシリンドリカル凸反射面の高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向の任意の位置に設定することができるので、そのシリンドリカル凸反射面を介した撮像装置の高解像の範囲を車両走行方向の任意の位置に設定することが可能となる。このために、走行車両の前面側、上面側、後面側の任意の部分を高解像で確認することが可能となる。また、シリンドリカル凸反射面を道路の車両走行方向に連続的に移動させることにより、そのシリンドリカル凸反射面の高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向に移動させることができるので、そのシリンドリカル凸反射面を介した撮像装置の高解像の範囲も車両走行方向に移動させることが可能となる。このために、走行車両の全体を高解像で確認することが可能となる。
【００２０】
請求項５にかかる発明は、シリンドリカル凸反射面が、曲率が車両走行方向に対して可変であるフレキシブルなシリンドリカル凸反射面から構成されている、ことを特徴とする。
【００２１】
この結果、請求項５にかかる発明は、フレキシブルなシリンドリカル凸反射面を使用するものであるから、シリンドリカル凸反射面の曲率を車両走行方向に対して簡単な機構で変えることができる。これにより、シリンドリカル凸反射面の曲率を、簡単な機構で、高曲率と低曲率とに調整することが可能である。または、シリンドリカル凸反射面の高解像の範囲を、簡単な機構で、車両走行方向に移動調整することが可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる車両監視装置の実施の形態のうちの２例を図１ないし図１３を参照して説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１ないし図５は、この発明にかかる車両監視装置の実施の形態１を示す。図中、図１４および図１５と同符号は同一のものを示す。
【００２４】
図１および図２において、１は道路２上を走行する車両Ａを撮像する撮像装置である。この例の撮像装置１は、たとえば、ＮＴＳＣカメラを使用する。このＮＴＳＣカメラのアスペクト比は、３：４である。このＮＴＳＣ画像に適した画素数は、６４０×４８０画素である。なお、この撮像装置１の撮像素子としては、たとえば、ＣＣＤなどが使用されている。前記撮像装置１は、片側２車線道路に跨るガントリ３に取り付けられている。この撮像装置１の中心Ｏ（光軸方向Ｚ−Ｚ）を２車線道路２の車線幅方向の中心に合わせる。また、この撮像装置１の縦方向を道路２の車線幅方向に、横方向を道路２の車両走行方向に、それぞれ合わせる。
【００２５】
図１および図２において、４は前記撮像装置１の視野範囲を広げる光学系であるシリンドリカル凹レンズである。このシリンドリカル凹レンズ４は、両レンズ面が筒状の凹曲面をなすものである。この両側の筒状凹曲面の軸は、ほぼ平行である。前記シリンドリカル凹レンズ４は、前記撮像装置１と別個のものであって、筒状凹曲面の軸方向の視野範囲を、前記撮像装置１における一方向すなわち縦方向の分解能が維持でき、かつ、前記軸方向に対してほぼ直交するレンズ面の湾曲方向の視野範囲を、前記撮像装置１のみによる前記一方向に対してほぼ直交する他方向すなわち横方向の視野範囲よりも広げられる光学系である。前記シリンドリカル凹レンズ４は、図面では省略したが、適宜の取り付け手段により、前記撮像装置１またはおよび前記ガントリ３に取り付けられている。すなわち、前記シリンドリカル凹レンズ４は、道路２および撮像装置１に対して、両レンズ面の軸方向を道路２の車線幅方向と撮像装置１の縦方向に合わせ、かつ、両レンズ面の湾曲方向を道路２の車両走行方向と撮像装置１の横方向の視野範囲に合わせて配置されている。また、前記シリンドリカル凹レンズ４の中心（光軸Ｚ´−Ｚ´）と前記撮像装置１の中心（光軸Ｚ−Ｚ）とを、図２（Ａ）に示すように、合わせる。
【００２６】
前記の構成により、前記撮像装置１の視野範囲は、図１４中の「発明品」の通りとなる。すなわち、前記撮像装置１のアスペクトは、前記シリンドリカル凹レンズ４の曲率に依存するが、たとえば、３：８となる。このときの前記撮像装置１の縦方向の視野範囲は、４．８〜９．６ｍとなり、横方向の視野範囲は、１２．８〜２５．６ｍとなる。
【００２７】
前記撮像装置１の視野範囲を、図１に示す片側２車線道路について当てはめてみる。すなわち、撮像装置１の縦方向の視野範囲を２車線分の６ａｍとする。すると、撮像装置１の横方向の視野範囲は、前記シリンドリカル凹レンズ４を介して１６ａｍとなる。これにより、車線幅方向の分解能が低下することなく、直径４０ｍｍの連結棒を確実に識別することが可能である。一方、車両走行方向の視野範囲は、１６ａｍであり、「ＮＴＳＣカメラによる従来品」の８ａｍと比較して、２倍広がったこととなる。
【００２８】
この結果、この実施の形態１における車両監視装置は、シリンドリカル凹レンズ４の作用により、撮像装置１における車線幅方向の分解能を維持でき、かつ、撮像装置１における車両走行方向の視野を従来品よりも２倍に広げることができる。この実施の形態１における車両用監視装置を無線式料金所に使用した場合、従来品では２台必要であったのが、発明品では１台で済むこととなる。
【００２９】
図３は、前記の図１および図２（Ａ）に示す車両監視装置により撮像された車両Ａの画像を示す説明図である。この図３の上側は、図１に示すシリンドリカル凹レンズ４のうち車両Ａの進入側部分を表し、シリンドリカル凹レンズ４の肉厚端部により、歪曲している。また、この図３の中側は、図１に示すシリンドリカル凹レンズ４のうち中央部分を表し、シリンドリカル凹レンズ４の肉薄中央部により、高解像が得られる。さらに、この図３の下側は、図１に示すシリンドリカル凹レンズ４のうち車両Ａの退出側を表し、シリンドリカル凹レンズ４の端部の肉厚により、上側と同様に歪曲している。
【００３０】
図１および図３から明らかなように、車両Ａが図１のＡ１の位置（車両監視装置に対して車両Ａの進入側の位置）に進入すると、図３のＡ１の画像、すなわち、車両Ａの前面側の画像が得られる。また、車両Ａが図１のＡ２の位置（車両監視装置のほぼ真下側の位置）に達すると、図３のＡ２の画像、すなわち、車両Ａの上面側の画像が高解像で得られる。さらに、車両Ａが図１のＡ３の位置（車両監視装置に対して車両Ａの退出側の位置）に退出すると、図３のＡ３の画像、すなわち、車両Ａの後面側の画像が得られる。
【００３１】
このように、この発明の車両監視装置によれば、１台の車両監視装置で、１台の車両Ａ（Ａ１、Ａ２、Ａ３）を、前面側、上面側、後面側と連続的に監視することができ、また、長い距離（この例では、１６ａｍ）監視することができる。このために、たとえば、無線式料金所において、１台の車両監視装置で十分に監視することが可能となる。しかも、車両監視装置のほぼ真下側の位置（図１のＡ２）で撮像された画像（図３のＡ２）は、高解像の画像として得られるので、図１４の「発明品」から明らかのように、直径４０ｍｍの連結棒を確実に識別することが可能である。
【００３２】
そして、図２（Ｂ）に示すように、前記シリンドリカル凹レンズ４の肉薄中央部（高解像の範囲）を、撮像装置１に対して、車両の進入側Ａ１に移動させる。すると、撮像された画像は、図４に示すような画像が得られる。すなわち、図１のＡ１の位置に進入した車両の前面側の画像が、図４中のＡ１に示すように、高解像の画像として得られる。この場合、車両Ａのフロント側のナンバープレートの文字や数字を確認することが可能となる。
【００３３】
つぎに、図１４を参照して、ナンバープレートの文字の確認の説明について説明する。ここで、撮像装置として、アスペクトが１：１、画素数が１０００×１０００画素の高解像度カメラを使用する。この高解像度カメラにより、５ｍｍ幅のナンバープレートの文字を２画素で撮像した場合の視野範囲は、下記のとおりとなる。すなわち、発明品においては、２．５ｍ（車線幅方向の視野範囲）、６．７ｍ（車両走行方向の視野範囲）である。「ＮＴＳＣカメラのみによる従来品」は、２．５ｍ（車線幅方向の視野範囲）、２．５ｍ（車両走行方向の視野範囲）である。「ＮＴＳＣカメラと魚眼レンズによる従来品」は、車両の位置に依存するが、分解能は低下する傾向にあり（車線幅方向の視野範囲）、無限大である（車両走行方向の視野範囲）。
【００３４】
このように、「発明品」と「ＮＴＳＣカメラのみによる従来品」とにおいては、車線幅方向の視野範囲が共に２．５ｍと前記の４．８〜９．６ｍよりも狭くなるが、５ｍｍ幅のナンバープレートの文字を確認することが可能である。因みに、車両走行方向の視野範囲においては、「発明品」の６．７ｍの方が「ＮＴＳＣカメラのみによる従来品」の２．５ｍよりも、２．６８倍も広い。
【００３５】
そしてさらに、図２（Ｃ）に示すように、前記シリンドリカル凹レンズ４の肉薄中央部（高解像の範囲）を、撮像装置１に対して、車両の退出側Ａ３に移動させる。すると、撮像された画像は、図５に示すような画像が得られる。すなわち、図１のＡ３の位置に退出した車両の後面側の画像が、図５中のＡ３に示すように、高解像の画像として得られる。この場合、たとえば、ガソリンなどの危険物を積載した車両Ａのバック側の標識プレートの「危」文字を確認することが可能となる。
【００３６】
前記の説明は、シリンドリカル凹レンズ４の設置位置が固定的である場合について説明したものである。この発明においては、シリンドリカル凹レンズ４を車両走行方向に図２の（Ｂ）→（Ａ）→（Ｃ）順に連続的に移動可能に構成することができる。この場合、車両Ａの画像は、図４の画像Ａ１→図３の画像Ａ２→図５の画像Ａ３と、高解像の画像として連続的に得られる。
【００３７】
（実施の形態２）
図６ないし図９は、この発明にかかる車両監視装置の実施の形態２を示す。図中、図１ないし図５、図１４および図１５と同符号は同一のものを示す。
【００３８】
この実施の形態２における光学系は、シリンドリカル凸反射面５である。このシリンドリカル凸反射面５は、前記撮像装置１と別個のものであって、一方向の視野範囲を、撮像装置１における一方向すなわち縦方向の分解能が維持でき、かつ、前記一方向に対してほぼ直交する反射面の湾曲方向の視野範囲を、前記撮像装置１のみによる前記一方向に対してほぼ直交する他方向すなわち横方向の視野範囲よりも広げられる光学系である。このシリンドリカル凸反射面５は、道路２および前記撮像装置１に対して、前記一方向を前記道路２の車線幅方向と前記撮像装置１の縦方向に合わせ、かつ、前記反射面の湾曲方向を前記道路２の車両走行方向と前記撮像装置１の横方向の視野範囲に合わせて配置されている。このシリンドリカル凸反射面５は、前記のシリンドリカル凹レンズ４と同様の作用効果、すなわち、撮像装置１における車線幅方向の分解能を維持でき、かつ、撮像装置１における車両走行方向の視野を広げることができる。
【００３９】
前記シリンドリカル凸反射面５を、図７（Ａ）、（Ｂ）および図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、曲率が車両走行方向に対して可変であるフレキシブルなシリンドリカル凸反射面から構成することができる。このフレキシブルなシリンドリカル凸反射面５を、図７（Ａ）、（Ｂ）に示す３本リンク機構６により支持し、または、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す２本の進退棒７Ｌ、７Ｒにより支持する。
【００４０】
このように、曲率が車両走行方向に対して可変であるフレキシブルなシリンドリカル凸反射面５を使用するものであるから、シリンドリカル凸反射面５の曲率を車両走行方向に対して簡単な機構、たとえば、３本リンク機構６、または、２本の進退棒７Ｌ、７Ｒにより、変えることができる。
【００４１】
これにより、図７に示すように、簡単な３本リンク機構６により、シリンドリカル凸反射面５の曲率を、（Ａ）の高曲率と（Ｂ）の低曲率とに調整することが可能である。なお、（Ａ）の高曲率の場合は、分解能は小となるが、視野範囲が広がる。また、（Ｂ）の低曲率の場合は、視野範囲は狭くなるが、分解能は大となる。
【００４２】
または、図８に示すように、シリンドリカル凸反射面５の低曲率部分、すなわち、高解像の範囲を、簡単な２本の進退棒７Ｌ、７Ｒで、車両走行方向に移動調整することが可能である。たとえば、車両Ａが図１のＡ１の位置に進入したとき、図８（Ａ）のように、２本の進退棒７Ｌ、７Ｒをそれぞれ矢印方向に進退させ、シリンドリカル凸反射面５の右側部分の曲率を低曲率とし、左側部分の曲率を高曲率とする。すると、図４中の画像Ａ１得られる。また、車両Ａが図１のＡ２の位置に達したとき、図８（Ｂ）のように、２本の進退棒７Ｌ、７Ｒをそれぞれ矢印方向に前進させ、シリンドリカル凸反射面５全体の曲率を低曲率とする。すると、図３中の画像Ａ２が得られる。さらに、車両Ａが図１のＡ３の位置に退出したとき、図８（Ｃ）のように、２本の進退棒７Ｌ、７Ｒをそれぞれ矢印方向に進退させ、シリンドリカル凸反射面５の左側部分の曲率を低曲率とし、右側部分の曲率を高曲率とする。すると、図５中の画像Ａ３が得られる。
【００４３】
このように、前記のシリンドリカル凹レンズ４を車両走行方向に図２の（Ｂ）→（Ａ）→（Ｃ）順に連続的に移動させた場合と同様に、車両Ａの画像が、図４の画像Ａ１→図３の画像Ａ２→図５の画像Ａ３と、高解像の画像として連続的に得られる。
【００４４】
図９は、実施の形態２の変形例を示す説明図である。このシリンドリカル凸反射面５０は、ソリッドなものである。このソリッドなものであっても、前記のフレキシブルなものと同様の作用効果を達成することができる。また、このソリッドなシリンドリカル凸反射面５０の設置位置を、実線の位置、二点鎖線の位置、一点鎖線の位置に、車両走行方向に変えることにより、前記のように、車両Ａの任意の部分を高解像で確認することが可能である。さらに、このソリッドなシリンドリカル凸反射面５０を、一点鎖線（または二点鎖線）→実線→二点鎖線（または一点鎖線）と順に連続的に移動させれば、前記のように、高解像の画像が連続的に得られる。
【００４５】
（この発明の車両監視装置を交通システムに使用した例の説明）
図１０および図１１は、無線式料金所に使用した例である。図中、図１ないし図９、図１４および図１５と同符号は同一のものを示す。図１０および図１１において、Ａ４は被監視車両であって、たとえば、乗用車である。Ａ５、Ａ６は同じく被監視車両であって、たとえば、トラクタ、トレーラである。Ａ７はトラクタＡ５とトレーラＡ６とを連結する連結棒である。この連結棒Ａ７の直径は、たとえば、４０ｍｍである。
【００４６】
この発明の車両監視装置の撮像装置１は、画像処理装置８に接続されている。この画像処理装置８には、各機器、たとえば、アンテナ９、第１センサ１０、第２センサ１１、発券機１２、車線制御機１３が接続されている。そして、この発明の車両監視装置は、乗用車Ａ４の位置Ｐ１やトラクタＡ５およびトレーラＡ６の位置Ｐ２を検出して、前記各機器（アンテナ９、第１センサ１０、第２センサ１１、発券機１２、車線制御機１３）に起動・停止信号を送信する。なお、この場合、トラクタＡ５とトレーラＡ６との間の直径４０ｍｍの連結棒Ａ７をも確実に識別することが可能である。
【００４７】
図１２は、トンネルの入口と出口とに使用した例である。図中、図１ないし図１１、図１４および図１５と同符号は同一のものを示す。この使用例は、トンネルＴの入口Ｐ３と出口Ｐ４とにこの発明の車両監視装置（特に、この例の場合には、前記に説明した光学系が車両走行方向に移動可能な車両監視装置）をそれぞれ設置する。この発明の車両監視装置により、トンネルＴの入口Ｐ３と出口Ｐ４とのそれぞれにおいて、車両Ａ８のフロント側のナンバープレートの文字や数字と、車両Ａ８のバック側の標識プレートの「危」文字との双方を認識識別することが可能となる。この結果、この発明の車両監視装置により、トンネルＴ内に進入した車両Ａ８とトンネルＴ内から退出した車両Ａ８とが同一車両Ａ８であるか否かを正確に判断することができる。
【００４８】
なお、前記において、ナンバープレートの文字や数字に比較して、「危」の文字は、大である。このために、トンネルＴの入口Ｐ３と出口Ｐ４とにそれぞれ設置するこの発明の車両監視装置としては、光学系が図２（Ｂ）、図８（Ａ）、図９の二点鎖線に位置するものを使用したとしても、ナンバープレートの文字や数字と「危」の文字との双方を認識識別することが可能である。
【００４９】
このように、この発明の車両監視装置により、トンネルＴ内に進入した車両Ａ８とトンネルＴ内から退出した車両Ａ８とが同一車両Ａ８であるか否かを正確に判断することができるので、トンネルＴ内に走行中の車両を正確に把握することができる。これにより、万が一、トンネルＴ内に事故が発生したとしても、迅速かつ的確な処置を講じることが可能となる。
【００５０】
図１３は、２重監視システムに使用した例である。図中、図１ないし図１２、図１４および図１５と同符号は同一のものを示す。図１３において、１４、１５、１６はガントリ３に各車線（図示は３車線）に対応して設置された撮像装置である。この撮像装置１４、１５、１６には、それぞれ撮像制御装置１７、１８、１９が接続されている。この撮像制御装置１７、１８、１９には、通過位置検出装置２０が接続されている。この通過位置検出装置２０には、この発明の車両監視装置の撮像装置１が接続されている。
【００５１】
この使用例は、道路上を走行中の車両Ａ９をこの発明の車両監視装置で検出し、その車両Ａ９が走行している車線に対応する撮像装置（この例では撮像装置１６）を通過位置検出装置２０および撮像制御装置１９を介して起動させるものである。
このように、車両を２重で監視することにより、車両の大まかな情報と細心の情報とが得られる。なお、図１３において、符号２１、２２、２３は、ガントリ３に各車線に対応して設置された照明装置である。この照明装置２１、２２、２３は、前記撮像装置１４、１５、１６と連動して点灯、消灯するものである。
【００５２】
【発明の効果】
以上から明らかなように、この発明にかかる車両監視装置（請求項１）は、撮像装置と別個のシリンドリカル凹レンズの筒状凹曲面の軸方向の視野範囲により、撮像装置における一方向すなわち車線幅方向の分解能が維持でき、かつ、撮像装置と別個のシリンドリカル凹レンズのレンズ面の湾曲方向の視野範囲により、撮像装置における他方向すなわち車両走行方向の視野を広げることができる。
【００５３】
また、この発明にかかる車両監視装置（請求項２）は、シリンドリカル凹レンズを道路の車両走行方向の任意の位置に移動調整することにより、そのシリンドリカル凹レンズの高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向の任意の位置に設定することができるので、そのシリンドリカル凹レンズを通した撮像装置の高解像の範囲を車両走行方向の任意の位置に設定することが可能となる。このために、走行車両の前面側、上面側、後面側の任意の部分を高解像で確認することが可能となる。また、シリンドリカル凹レンズを道路の車両走行方向に連続的に移動させることにより、そのシリンドリカル凹レンズの高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向に移動させることができるので、そのシリンドリカル凹レンズを通した撮像装置の高解像の範囲も車両走行方向に移動させることが可能となる。このために、走行車両の全体を高解像で確認することが可能となる。
【００５４】
また、この発明にかかる車両監視装置（請求項３）は、撮像装置と別個のシリンドリカル凸反射面の一方向の視野範囲により、撮像装置における一方向すなわち車線幅方向の分解能が維持でき、かつ、撮像装置と別個のシリンドリカル凸反射面の湾曲方向の視野範囲により、撮像装置における他方向すなわち車両走行方向の視野を広げることができる。
【００５５】
また、この発明にかかる車両監視装置（請求項４）は、シリンドリカル凸反射面を道路の車両走行方向の任意の位置に移動調整することにより、そのシリンドリカル凸反射面の高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向の任意の位置に設定することができるので、そのシリンドリカル凸反射面を介した撮像装置の高解像の範囲を車両走行方向の任意の位置に設定することが可能となる。このために、走行車両の前面側、上面側、後面側の任意の部分を高解像で確認することが可能となる。また、シリンドリカル凸反射面を道路の車両走行方向に連続的に移動させることにより、そのシリンドリカル凸反射面の高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向に移動させることができるので、そのシリンドリカル凸反射面を介した撮像装置の高解像の範囲も車両走行方向に移動させることが可能となる。このために、走行車両の全体を高解像で確認することが可能となる。
【００５６】
また、この発明にかかる車両監視装置（請求項５）は、曲率が車両走行方向に対して可変であるフレキシブルなシリンドリカル凸反射面を使用するものであるから、シリンドリカル凸反射面の曲率を車両走行方向に対して簡単な機構で変えることができる。これにより、シリンドリカル凸反射面の曲率を、簡単な機構で、高曲率と低曲率とに調整することが可能である。または、シリンドリカル凸反射面の高解像の範囲を、簡単な機構で、車両走行方向に移動調整することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の車両監視装置の実施の形態１を示す概略説明図である。
【図２】（Ａ）は、同じく、撮像装置の光軸とシリンドリカル凸レンズの光軸とを合わせた状態を示す説明図、（Ｂ）は、同じく、撮像装置の光軸に対してシリンドリカル凸レンズの光軸を車両の進入側にずらした状態を示す説明図、（Ｃ）は、同じく、撮像装置の光軸に対してシリンドリカル凸レンズの光軸を退出側にずらした状態を示す説明図である。
【図３】同じく、図２（Ａ）で得られる車両の画像を示す説明図である。
【図４】同じく、図２（Ｂ）で得られる車両の画像を示す説明図である。
【図５】同じく、図２（Ｃ）で得られる車両の画像を示す説明図である。
【図６】この発明の車両監視装置の実施の形態２を示す概略説明図である。
【図７】（Ａ）はフレキシブルなシリンドリカル凸反射面の曲率を高曲率とした状態を示す説明図、（Ｂ）は同じく曲率を低曲率とした状態を示す説明図である。
【図８】（Ａ）はフレキシブルなシリンドリカル凸反射面の左側部分の曲率を高曲率とし、かつ、右側部分の曲率を低曲率とした状態を示す説明図、（Ｂ）は同じく全体の曲率を低曲率とした状態を示す説明図、（Ｃ）は左側部分の曲率を低曲率とし、かつ、右側部分の曲率を高低曲率とした状態を示す説明図である。
【図９】ソリッドなシリンドリカル凸反射面を示す説明図である
【図１０】この発明の車両監視装置を無線式料金所に使用した例を示す側面図である。
【図１１】この発明の車両監視装置を無線式料金所に使用した例を示す平面図である。
【図１２】この発明の車両監視装置をトンネルの入口と出口とに使用した例を示す側面図である。
【図１３】この発明の車両監視装置を２重監視システムに使用した例を示す斜視図である。
【図１４】発明品、ＮＴＳＣカメラのみによる従来品、ＮＴＳＣカメラと魚眼レンズによる従来品の視野範囲と分解能とを示す説明図である。
【図１５】ＮＴＳＣカメラのみによる従来品により撮像した画像を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 撮像装置
２ 道路
３ ガントリ
４ シリンドリカル凹レンズ（光学系）
５ シリンドリカル凸反射面（光学系）
６ ３本リンク機構
７Ｌ、７Ｒ ２本の進退棒
８ 画像処理装置
９ アンテナ
１０ 第１センサ
１１ 第２センサ
１２ 発券機
１３ 車線制御機
１４、１５、１６ 撮像装置
１７、１８、１９ 撮像制御装置
２０ 通過位置検出装置
２１、２２、２３ 照明装置
Ａ１〜Ａ９ 車両
Ｏ 撮像装置の中心
Ｚ−Ｚ 撮像装置の光軸
Ｚ´−Ｚ´ 光学系の光軸
Ｃ 道路の中央分離帯側
Ｓ 道路の路肩側
Ｐ１〜Ｐ４ 車両の位置
Ｔ トンネル
【発明の属する技術分野】
この発明は、道路上を走行する車両、たとえば、無線式料金所（ＥＴＣ）を通過する車両、また、トンネル内に入って出てくる車両を監視する装置にかかるものである。特に、この発明は、撮像装置における車線幅方向の分解能を維持でき、かつ、撮像装置における車両走行方向の視野を広げることができる車両監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の車両監視装置としては、ガントリに取り付けられた撮像装置、たとえば、ＮＴＳＣカメラ（ＴＶカメラ）などを使用したものがある。この撮像装置を使用した車両監視装置は、たとえば、無線式料金所において、車両の車種や台数を正確に把握したり、あるいは、不正通過の防止や不正通過車両の取り締まりなどに使用されている。
【０００３】
つぎに、ＮＴＳＣカメラを使用した車両監視装置の視野範囲について図１４および図１５を参照して説明する。前記ＮＴＳＣカメラのアスペクト比は、３：４である。このＮＴＳＣ画像に適した画素数は、６４０×４８０画素である。
【０００４】
ここで、車両監視装置は、車両の車種や台数を正確に把握することが重要である。たとえば、トラクタ（牽引自動車）とトレーラ（被牽引自動車）を正確に把握するためには、トラクタとトレーラとを連結する連結棒を確実に識別する必要がある。この連結棒の直径は、最小のもので、４０ｍｍである。この直径４０ｍｍの連結棒をＮＴＳＣ画像で確実に識別するためには、２〜４画素で撮像する必要がある。これは、１画素で撮像した場合、画素と画素との間に連結棒が位置すると、分解能が極端に低下して連結棒を正確に識別することが困難となるからである。
【０００５】
前記のように、直径４０ｍｍの連結棒を２〜４画素で撮像した場合、６４０×４８０画素のＮＴＳＣ画像で撮らえられる視野範囲は、図１４中の「ＮＴＳＣカメラのみによる従来品」の通りとなる。すなわち、ＮＴＳＣカメラの縦方向の視野範囲は、４．８〜９．６ｍとなり、横方向の視野範囲は、６．４〜１２．８ｍとなる。
【０００６】
前記の視野範囲を、たとえば、図１５に示す片側２車線道路について当てはめてみる。この図１５に示す片側２車線道路において、１車線の幅は、３ａｍであるから、片側２車線道路の幅は、２×３ａｍ＝６ａｍである。ここで、ＮＴＳＣカメラの縦方向の視野範囲を２車線分の６ａｍとした場合、横方向の視野範囲は、８ａｍとなる。これは、前記ＮＴＳＣカメラの縦方向を車線幅方向に、横方向を車両走行方向に、それぞれ合わせたこととなる。これにより、車線幅方向の分解能が低下することなく、直径４０ｍｍの連結棒をＮＴＳＣ画像で確実に識別することが可能である。
【０００７】
なお、図１５において、ＯはＮＴＳＣカメラの中心（光軸方向Ｚ−Ｚ）、すなわち、ＮＴＳＣカメラの設置位置でかつＮＴＳＣカメラの真下を示す。また、Ｃは２車線道路の中央分離帯側、Ｓは同じく２車線道路の路肩側、Ａは矢印方向に走行している車両をそれぞれ示す。さらに、正方形の升目は、ＮＴＳＣカメラのアスペクト比を示している。図の横方向の６個の升目は、ＮＴＳＣカメラの縦方向を示し、図の縦方向の８個の升目は、ＮＴＳＣカメラの横方向を示す。この正方形の升目の１辺は、ａｍである。ここで、ａｍは、たとえば、約０．８〜１．６ｍであって、道路によって変わる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の車両監視装置に使用されているＮＴＳＣカメラのアスペクト比は、３：４であるから、ＮＴＳＣカメラの縦方向を車線幅方向に合わせた場合、ＮＴＳＣカメラの横方向である車両走行方向の視野範囲は、車線幅方向の距離に対して３：４の距離となる。たとえば、図１５に示すように、車線幅方向の視野範囲を２車線分の６ａｍとした場合、車両走行方向の視野範囲は、８ａｍとなる。一方、無線式料金所において、車両走行方向の視野範囲は、約２０ｍ前後の距離が必要である。この約２０ｍ前後の距離は、無線式料金所に入って出てくる１台の車両の走行状況を連続的に監視するために必要な距離である。
【０００９】
以上から、従来の車両監視装置は、無線式料金所に使用した場合、２〜３台のＮＴＳＣカメラを設置する必要があるため、ある１台のＮＴＳＣカメラで監視した車両と、他の１台のＮＴＳＣカメラで監視した車両とが同一の車両であるか否かを判断することが困難となる。なお、従来の車両監視装置において、車線幅方向の視野範囲を１車線分の３ａｍとした場合、車両走行方向の視野範囲は、４ａｍとなり、さらに多くの台数のＮＴＳＣカメラを設置する必要がある。
【００１０】
そこで、車両走行方向の視野範囲を広げるために、所謂魚眼レンズを使用した車両監視装置がある。しかしながら、この車両用監視装置は、魚眼レンズを使用するので、図１４中の「ＮＴＳＣカメラと魚眼レンズによる従来品」に示すように、車両走行方向の視野範囲は、無限大に広げることが可能である。一方、車線幅方向の視野範囲は、車両の位置に依存するが、ほとんど大きくなり過ぎてＮＴＳＣ画像における車線幅方向の分解能が低下する傾向にあり、前記直径４０ｍｍの連結棒をＮＴＳＣ画像で確実に識別することが困難となる。
【００１１】
この発明は、撮像装置における車線幅方向の分解能を維持でき、かつ、撮像装置における車両走行方向の視野を広げることができる車両監視装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、車両を撮像する撮像装置と、その撮像装置の視野範囲を広げる光学系とを備え、前記撮像装置が、道路に対して、一方向を前記道路の車線幅方向に合わせ、かつ、前記一方向に対してほぼ直交する他方向を前記道路の車両走行方向に合わせて配置されており、前記光学系が、前記撮像装置と別個のシリンドリカル凹レンズであって、筒状凹曲面の軸方向の視野範囲を、前記撮像装置における一方向の分解能が維持でき、かつ、前記軸方向に対してほぼ直交するレンズ面の湾曲方向の視野範囲を、前記撮像装置のみによる前記一方向に対してほぼ直交する他方向の視野範囲よりも広げられる光学系であり、前記道路および前記撮像装置に対して、前記軸方向の視野範囲を前記道路の車線幅方向と前記撮像装置の一方向に合わせ、かつ、前記レンズ面の湾曲方向の視野範囲を前記道路の車両走行方向と前記撮像装置の他方向の視野範囲に合わせて配置されている、ことを特徴とする。
【００１３】
この結果、請求項１にかかる発明は、撮像装置と別個のシリンドリカル凹レンズの筒状凹曲面の軸方向の視野範囲により、撮像装置における一方向すなわち車線幅方向の分解能が維持でき、かつ、撮像装置と別個のシリンドリカル凹レンズのレンズ面の湾曲方向の視野範囲により、撮像装置における他方向すなわち車両走行方向の視野を広げることができる。
【００１４】
請求項２にかかる発明は、光学系であるシリンドリカル凹レンズが、取り付け手段により前記撮像装置またはおよびガントリに取り付けられており、道路および撮像装置に対して、道路の車両走行方向に移動調整可能である、ことを特徴とする。
【００１５】
この結果、請求項２にかかる発明は、シリンドリカル凹レンズを道路の車両走行方向の任意の位置に移動調整することにより、そのシリンドリカル凹レンズの高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向の任意の位置に設定することができるので、そのシリンドリカル凹レンズを通した撮像装置の高解像の範囲を車両走行方向の任意の位置に設定することが可能となる。このために、走行車両の前面側、上面側、後面側の任意の部分を高解像で確認することが可能となる。また、シリンドリカル凹レンズを道路の車両走行方向に連続的に移動させることにより、そのシリンドリカル凹レンズの高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向に移動させることができるので、そのシリンドリカル凹レンズを通した撮像装置の高解像の範囲も車両走行方向に移動させることが可能となる。このために、走行車両の全体を高解像で確認することが可能となる。
【００１６】
請求項３にかかる発明は、車両を撮像する撮像装置と、その撮像装置の視野範囲を広げる光学系とを備え、前記撮像装置が、道路に対して、一方向を前記道路の車線幅方向に合わせ、かつ、前記一方向に対してほぼ直交する他方向を前記道路の車両走行方向に合わせて配置されており、前記光学系は、前記撮像装置と別個のシリンドリカル凸反射面であって、一方向の視野範囲を、前記撮像装置における一方向の分解能が維持でき、かつ、前記一方向に対してほぼ直交する反射面の湾曲方向の視野範囲を、前記撮像装置のみによる前記一方向に対してほぼ直交する他方向の視野範囲よりも広げられる光学系であり、前記道路および前記撮像装置に対して、前記一方向の視野範囲を前記道路の車線幅方向と前記撮像装置の一方向に合わせ、かつ、前記反射面の湾曲方向の視野範囲を前記道路の車両走行方向と前記撮像装置の他方向の視野範囲に合わせて配置されている、ことを特徴とする。
【００１７】
この結果、請求項３にかかる発明は、撮像装置と別個のシリンドリカル凸反射面の一方向の視野範囲により、撮像装置における一方向すなわち車線幅方向の分解能が維持でき、かつ、撮像装置と別個のシリンドリカル凸反射面の湾曲方向の視野範囲により、撮像装置における他方向すなわち車両走行方向の視野を広げることができる。
【００１８】
請求項４にかかる発明は、光学系であるシリンドリカル凸反射面が、取り付け手段により前記撮像装置またはおよびガントリに取り付けられており、道路および撮像装置に対して、道路の車両走行方向に移動調整可能である、ことを特徴とする。
【００１９】
この結果、請求項４にかかる発明は、シリンドリカル凸反射面を道路の車両走行方向の任意の位置に移動調整することにより、そのシリンドリカル凸反射面の高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向の任意の位置に設定することができるので、そのシリンドリカル凸反射面を介した撮像装置の高解像の範囲を車両走行方向の任意の位置に設定することが可能となる。このために、走行車両の前面側、上面側、後面側の任意の部分を高解像で確認することが可能となる。また、シリンドリカル凸反射面を道路の車両走行方向に連続的に移動させることにより、そのシリンドリカル凸反射面の高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向に移動させることができるので、そのシリンドリカル凸反射面を介した撮像装置の高解像の範囲も車両走行方向に移動させることが可能となる。このために、走行車両の全体を高解像で確認することが可能となる。
【００２０】
請求項５にかかる発明は、シリンドリカル凸反射面が、曲率が車両走行方向に対して可変であるフレキシブルなシリンドリカル凸反射面から構成されている、ことを特徴とする。
【００２１】
この結果、請求項５にかかる発明は、フレキシブルなシリンドリカル凸反射面を使用するものであるから、シリンドリカル凸反射面の曲率を車両走行方向に対して簡単な機構で変えることができる。これにより、シリンドリカル凸反射面の曲率を、簡単な機構で、高曲率と低曲率とに調整することが可能である。または、シリンドリカル凸反射面の高解像の範囲を、簡単な機構で、車両走行方向に移動調整することが可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる車両監視装置の実施の形態のうちの２例を図１ないし図１３を参照して説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１ないし図５は、この発明にかかる車両監視装置の実施の形態１を示す。図中、図１４および図１５と同符号は同一のものを示す。
【００２４】
図１および図２において、１は道路２上を走行する車両Ａを撮像する撮像装置である。この例の撮像装置１は、たとえば、ＮＴＳＣカメラを使用する。このＮＴＳＣカメラのアスペクト比は、３：４である。このＮＴＳＣ画像に適した画素数は、６４０×４８０画素である。なお、この撮像装置１の撮像素子としては、たとえば、ＣＣＤなどが使用されている。前記撮像装置１は、片側２車線道路に跨るガントリ３に取り付けられている。この撮像装置１の中心Ｏ（光軸方向Ｚ−Ｚ）を２車線道路２の車線幅方向の中心に合わせる。また、この撮像装置１の縦方向を道路２の車線幅方向に、横方向を道路２の車両走行方向に、それぞれ合わせる。
【００２５】
図１および図２において、４は前記撮像装置１の視野範囲を広げる光学系であるシリンドリカル凹レンズである。このシリンドリカル凹レンズ４は、両レンズ面が筒状の凹曲面をなすものである。この両側の筒状凹曲面の軸は、ほぼ平行である。前記シリンドリカル凹レンズ４は、前記撮像装置１と別個のものであって、筒状凹曲面の軸方向の視野範囲を、前記撮像装置１における一方向すなわち縦方向の分解能が維持でき、かつ、前記軸方向に対してほぼ直交するレンズ面の湾曲方向の視野範囲を、前記撮像装置１のみによる前記一方向に対してほぼ直交する他方向すなわち横方向の視野範囲よりも広げられる光学系である。前記シリンドリカル凹レンズ４は、図面では省略したが、適宜の取り付け手段により、前記撮像装置１またはおよび前記ガントリ３に取り付けられている。すなわち、前記シリンドリカル凹レンズ４は、道路２および撮像装置１に対して、両レンズ面の軸方向を道路２の車線幅方向と撮像装置１の縦方向に合わせ、かつ、両レンズ面の湾曲方向を道路２の車両走行方向と撮像装置１の横方向の視野範囲に合わせて配置されている。また、前記シリンドリカル凹レンズ４の中心（光軸Ｚ´−Ｚ´）と前記撮像装置１の中心（光軸Ｚ−Ｚ）とを、図２（Ａ）に示すように、合わせる。
【００２６】
前記の構成により、前記撮像装置１の視野範囲は、図１４中の「発明品」の通りとなる。すなわち、前記撮像装置１のアスペクトは、前記シリンドリカル凹レンズ４の曲率に依存するが、たとえば、３：８となる。このときの前記撮像装置１の縦方向の視野範囲は、４．８〜９．６ｍとなり、横方向の視野範囲は、１２．８〜２５．６ｍとなる。
【００２７】
前記撮像装置１の視野範囲を、図１に示す片側２車線道路について当てはめてみる。すなわち、撮像装置１の縦方向の視野範囲を２車線分の６ａｍとする。すると、撮像装置１の横方向の視野範囲は、前記シリンドリカル凹レンズ４を介して１６ａｍとなる。これにより、車線幅方向の分解能が低下することなく、直径４０ｍｍの連結棒を確実に識別することが可能である。一方、車両走行方向の視野範囲は、１６ａｍであり、「ＮＴＳＣカメラによる従来品」の８ａｍと比較して、２倍広がったこととなる。
【００２８】
この結果、この実施の形態１における車両監視装置は、シリンドリカル凹レンズ４の作用により、撮像装置１における車線幅方向の分解能を維持でき、かつ、撮像装置１における車両走行方向の視野を従来品よりも２倍に広げることができる。この実施の形態１における車両用監視装置を無線式料金所に使用した場合、従来品では２台必要であったのが、発明品では１台で済むこととなる。
【００２９】
図３は、前記の図１および図２（Ａ）に示す車両監視装置により撮像された車両Ａの画像を示す説明図である。この図３の上側は、図１に示すシリンドリカル凹レンズ４のうち車両Ａの進入側部分を表し、シリンドリカル凹レンズ４の肉厚端部により、歪曲している。また、この図３の中側は、図１に示すシリンドリカル凹レンズ４のうち中央部分を表し、シリンドリカル凹レンズ４の肉薄中央部により、高解像が得られる。さらに、この図３の下側は、図１に示すシリンドリカル凹レンズ４のうち車両Ａの退出側を表し、シリンドリカル凹レンズ４の端部の肉厚により、上側と同様に歪曲している。
【００３０】
図１および図３から明らかなように、車両Ａが図１のＡ１の位置（車両監視装置に対して車両Ａの進入側の位置）に進入すると、図３のＡ１の画像、すなわち、車両Ａの前面側の画像が得られる。また、車両Ａが図１のＡ２の位置（車両監視装置のほぼ真下側の位置）に達すると、図３のＡ２の画像、すなわち、車両Ａの上面側の画像が高解像で得られる。さらに、車両Ａが図１のＡ３の位置（車両監視装置に対して車両Ａの退出側の位置）に退出すると、図３のＡ３の画像、すなわち、車両Ａの後面側の画像が得られる。
【００３１】
このように、この発明の車両監視装置によれば、１台の車両監視装置で、１台の車両Ａ（Ａ１、Ａ２、Ａ３）を、前面側、上面側、後面側と連続的に監視することができ、また、長い距離（この例では、１６ａｍ）監視することができる。このために、たとえば、無線式料金所において、１台の車両監視装置で十分に監視することが可能となる。しかも、車両監視装置のほぼ真下側の位置（図１のＡ２）で撮像された画像（図３のＡ２）は、高解像の画像として得られるので、図１４の「発明品」から明らかのように、直径４０ｍｍの連結棒を確実に識別することが可能である。
【００３２】
そして、図２（Ｂ）に示すように、前記シリンドリカル凹レンズ４の肉薄中央部（高解像の範囲）を、撮像装置１に対して、車両の進入側Ａ１に移動させる。すると、撮像された画像は、図４に示すような画像が得られる。すなわち、図１のＡ１の位置に進入した車両の前面側の画像が、図４中のＡ１に示すように、高解像の画像として得られる。この場合、車両Ａのフロント側のナンバープレートの文字や数字を確認することが可能となる。
【００３３】
つぎに、図１４を参照して、ナンバープレートの文字の確認の説明について説明する。ここで、撮像装置として、アスペクトが１：１、画素数が１０００×１０００画素の高解像度カメラを使用する。この高解像度カメラにより、５ｍｍ幅のナンバープレートの文字を２画素で撮像した場合の視野範囲は、下記のとおりとなる。すなわち、発明品においては、２．５ｍ（車線幅方向の視野範囲）、６．７ｍ（車両走行方向の視野範囲）である。「ＮＴＳＣカメラのみによる従来品」は、２．５ｍ（車線幅方向の視野範囲）、２．５ｍ（車両走行方向の視野範囲）である。「ＮＴＳＣカメラと魚眼レンズによる従来品」は、車両の位置に依存するが、分解能は低下する傾向にあり（車線幅方向の視野範囲）、無限大である（車両走行方向の視野範囲）。
【００３４】
このように、「発明品」と「ＮＴＳＣカメラのみによる従来品」とにおいては、車線幅方向の視野範囲が共に２．５ｍと前記の４．８〜９．６ｍよりも狭くなるが、５ｍｍ幅のナンバープレートの文字を確認することが可能である。因みに、車両走行方向の視野範囲においては、「発明品」の６．７ｍの方が「ＮＴＳＣカメラのみによる従来品」の２．５ｍよりも、２．６８倍も広い。
【００３５】
そしてさらに、図２（Ｃ）に示すように、前記シリンドリカル凹レンズ４の肉薄中央部（高解像の範囲）を、撮像装置１に対して、車両の退出側Ａ３に移動させる。すると、撮像された画像は、図５に示すような画像が得られる。すなわち、図１のＡ３の位置に退出した車両の後面側の画像が、図５中のＡ３に示すように、高解像の画像として得られる。この場合、たとえば、ガソリンなどの危険物を積載した車両Ａのバック側の標識プレートの「危」文字を確認することが可能となる。
【００３６】
前記の説明は、シリンドリカル凹レンズ４の設置位置が固定的である場合について説明したものである。この発明においては、シリンドリカル凹レンズ４を車両走行方向に図２の（Ｂ）→（Ａ）→（Ｃ）順に連続的に移動可能に構成することができる。この場合、車両Ａの画像は、図４の画像Ａ１→図３の画像Ａ２→図５の画像Ａ３と、高解像の画像として連続的に得られる。
【００３７】
（実施の形態２）
図６ないし図９は、この発明にかかる車両監視装置の実施の形態２を示す。図中、図１ないし図５、図１４および図１５と同符号は同一のものを示す。
【００３８】
この実施の形態２における光学系は、シリンドリカル凸反射面５である。このシリンドリカル凸反射面５は、前記撮像装置１と別個のものであって、一方向の視野範囲を、撮像装置１における一方向すなわち縦方向の分解能が維持でき、かつ、前記一方向に対してほぼ直交する反射面の湾曲方向の視野範囲を、前記撮像装置１のみによる前記一方向に対してほぼ直交する他方向すなわち横方向の視野範囲よりも広げられる光学系である。このシリンドリカル凸反射面５は、道路２および前記撮像装置１に対して、前記一方向を前記道路２の車線幅方向と前記撮像装置１の縦方向に合わせ、かつ、前記反射面の湾曲方向を前記道路２の車両走行方向と前記撮像装置１の横方向の視野範囲に合わせて配置されている。このシリンドリカル凸反射面５は、前記のシリンドリカル凹レンズ４と同様の作用効果、すなわち、撮像装置１における車線幅方向の分解能を維持でき、かつ、撮像装置１における車両走行方向の視野を広げることができる。
【００３９】
前記シリンドリカル凸反射面５を、図７（Ａ）、（Ｂ）および図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、曲率が車両走行方向に対して可変であるフレキシブルなシリンドリカル凸反射面から構成することができる。このフレキシブルなシリンドリカル凸反射面５を、図７（Ａ）、（Ｂ）に示す３本リンク機構６により支持し、または、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す２本の進退棒７Ｌ、７Ｒにより支持する。
【００４０】
このように、曲率が車両走行方向に対して可変であるフレキシブルなシリンドリカル凸反射面５を使用するものであるから、シリンドリカル凸反射面５の曲率を車両走行方向に対して簡単な機構、たとえば、３本リンク機構６、または、２本の進退棒７Ｌ、７Ｒにより、変えることができる。
【００４１】
これにより、図７に示すように、簡単な３本リンク機構６により、シリンドリカル凸反射面５の曲率を、（Ａ）の高曲率と（Ｂ）の低曲率とに調整することが可能である。なお、（Ａ）の高曲率の場合は、分解能は小となるが、視野範囲が広がる。また、（Ｂ）の低曲率の場合は、視野範囲は狭くなるが、分解能は大となる。
【００４２】
または、図８に示すように、シリンドリカル凸反射面５の低曲率部分、すなわち、高解像の範囲を、簡単な２本の進退棒７Ｌ、７Ｒで、車両走行方向に移動調整することが可能である。たとえば、車両Ａが図１のＡ１の位置に進入したとき、図８（Ａ）のように、２本の進退棒７Ｌ、７Ｒをそれぞれ矢印方向に進退させ、シリンドリカル凸反射面５の右側部分の曲率を低曲率とし、左側部分の曲率を高曲率とする。すると、図４中の画像Ａ１得られる。また、車両Ａが図１のＡ２の位置に達したとき、図８（Ｂ）のように、２本の進退棒７Ｌ、７Ｒをそれぞれ矢印方向に前進させ、シリンドリカル凸反射面５全体の曲率を低曲率とする。すると、図３中の画像Ａ２が得られる。さらに、車両Ａが図１のＡ３の位置に退出したとき、図８（Ｃ）のように、２本の進退棒７Ｌ、７Ｒをそれぞれ矢印方向に進退させ、シリンドリカル凸反射面５の左側部分の曲率を低曲率とし、右側部分の曲率を高曲率とする。すると、図５中の画像Ａ３が得られる。
【００４３】
このように、前記のシリンドリカル凹レンズ４を車両走行方向に図２の（Ｂ）→（Ａ）→（Ｃ）順に連続的に移動させた場合と同様に、車両Ａの画像が、図４の画像Ａ１→図３の画像Ａ２→図５の画像Ａ３と、高解像の画像として連続的に得られる。
【００４４】
図９は、実施の形態２の変形例を示す説明図である。このシリンドリカル凸反射面５０は、ソリッドなものである。このソリッドなものであっても、前記のフレキシブルなものと同様の作用効果を達成することができる。また、このソリッドなシリンドリカル凸反射面５０の設置位置を、実線の位置、二点鎖線の位置、一点鎖線の位置に、車両走行方向に変えることにより、前記のように、車両Ａの任意の部分を高解像で確認することが可能である。さらに、このソリッドなシリンドリカル凸反射面５０を、一点鎖線（または二点鎖線）→実線→二点鎖線（または一点鎖線）と順に連続的に移動させれば、前記のように、高解像の画像が連続的に得られる。
【００４５】
（この発明の車両監視装置を交通システムに使用した例の説明）
図１０および図１１は、無線式料金所に使用した例である。図中、図１ないし図９、図１４および図１５と同符号は同一のものを示す。図１０および図１１において、Ａ４は被監視車両であって、たとえば、乗用車である。Ａ５、Ａ６は同じく被監視車両であって、たとえば、トラクタ、トレーラである。Ａ７はトラクタＡ５とトレーラＡ６とを連結する連結棒である。この連結棒Ａ７の直径は、たとえば、４０ｍｍである。
【００４６】
この発明の車両監視装置の撮像装置１は、画像処理装置８に接続されている。この画像処理装置８には、各機器、たとえば、アンテナ９、第１センサ１０、第２センサ１１、発券機１２、車線制御機１３が接続されている。そして、この発明の車両監視装置は、乗用車Ａ４の位置Ｐ１やトラクタＡ５およびトレーラＡ６の位置Ｐ２を検出して、前記各機器（アンテナ９、第１センサ１０、第２センサ１１、発券機１２、車線制御機１３）に起動・停止信号を送信する。なお、この場合、トラクタＡ５とトレーラＡ６との間の直径４０ｍｍの連結棒Ａ７をも確実に識別することが可能である。
【００４７】
図１２は、トンネルの入口と出口とに使用した例である。図中、図１ないし図１１、図１４および図１５と同符号は同一のものを示す。この使用例は、トンネルＴの入口Ｐ３と出口Ｐ４とにこの発明の車両監視装置（特に、この例の場合には、前記に説明した光学系が車両走行方向に移動可能な車両監視装置）をそれぞれ設置する。この発明の車両監視装置により、トンネルＴの入口Ｐ３と出口Ｐ４とのそれぞれにおいて、車両Ａ８のフロント側のナンバープレートの文字や数字と、車両Ａ８のバック側の標識プレートの「危」文字との双方を認識識別することが可能となる。この結果、この発明の車両監視装置により、トンネルＴ内に進入した車両Ａ８とトンネルＴ内から退出した車両Ａ８とが同一車両Ａ８であるか否かを正確に判断することができる。
【００４８】
なお、前記において、ナンバープレートの文字や数字に比較して、「危」の文字は、大である。このために、トンネルＴの入口Ｐ３と出口Ｐ４とにそれぞれ設置するこの発明の車両監視装置としては、光学系が図２（Ｂ）、図８（Ａ）、図９の二点鎖線に位置するものを使用したとしても、ナンバープレートの文字や数字と「危」の文字との双方を認識識別することが可能である。
【００４９】
このように、この発明の車両監視装置により、トンネルＴ内に進入した車両Ａ８とトンネルＴ内から退出した車両Ａ８とが同一車両Ａ８であるか否かを正確に判断することができるので、トンネルＴ内に走行中の車両を正確に把握することができる。これにより、万が一、トンネルＴ内に事故が発生したとしても、迅速かつ的確な処置を講じることが可能となる。
【００５０】
図１３は、２重監視システムに使用した例である。図中、図１ないし図１２、図１４および図１５と同符号は同一のものを示す。図１３において、１４、１５、１６はガントリ３に各車線（図示は３車線）に対応して設置された撮像装置である。この撮像装置１４、１５、１６には、それぞれ撮像制御装置１７、１８、１９が接続されている。この撮像制御装置１７、１８、１９には、通過位置検出装置２０が接続されている。この通過位置検出装置２０には、この発明の車両監視装置の撮像装置１が接続されている。
【００５１】
この使用例は、道路上を走行中の車両Ａ９をこの発明の車両監視装置で検出し、その車両Ａ９が走行している車線に対応する撮像装置（この例では撮像装置１６）を通過位置検出装置２０および撮像制御装置１９を介して起動させるものである。
このように、車両を２重で監視することにより、車両の大まかな情報と細心の情報とが得られる。なお、図１３において、符号２１、２２、２３は、ガントリ３に各車線に対応して設置された照明装置である。この照明装置２１、２２、２３は、前記撮像装置１４、１５、１６と連動して点灯、消灯するものである。
【００５２】
【発明の効果】
以上から明らかなように、この発明にかかる車両監視装置（請求項１）は、撮像装置と別個のシリンドリカル凹レンズの筒状凹曲面の軸方向の視野範囲により、撮像装置における一方向すなわち車線幅方向の分解能が維持でき、かつ、撮像装置と別個のシリンドリカル凹レンズのレンズ面の湾曲方向の視野範囲により、撮像装置における他方向すなわち車両走行方向の視野を広げることができる。
【００５３】
また、この発明にかかる車両監視装置（請求項２）は、シリンドリカル凹レンズを道路の車両走行方向の任意の位置に移動調整することにより、そのシリンドリカル凹レンズの高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向の任意の位置に設定することができるので、そのシリンドリカル凹レンズを通した撮像装置の高解像の範囲を車両走行方向の任意の位置に設定することが可能となる。このために、走行車両の前面側、上面側、後面側の任意の部分を高解像で確認することが可能となる。また、シリンドリカル凹レンズを道路の車両走行方向に連続的に移動させることにより、そのシリンドリカル凹レンズの高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向に移動させることができるので、そのシリンドリカル凹レンズを通した撮像装置の高解像の範囲も車両走行方向に移動させることが可能となる。このために、走行車両の全体を高解像で確認することが可能となる。
【００５４】
また、この発明にかかる車両監視装置（請求項３）は、撮像装置と別個のシリンドリカル凸反射面の一方向の視野範囲により、撮像装置における一方向すなわち車線幅方向の分解能が維持でき、かつ、撮像装置と別個のシリンドリカル凸反射面の湾曲方向の視野範囲により、撮像装置における他方向すなわち車両走行方向の視野を広げることができる。
【００５５】
また、この発明にかかる車両監視装置（請求項４）は、シリンドリカル凸反射面を道路の車両走行方向の任意の位置に移動調整することにより、そのシリンドリカル凸反射面の高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向の任意の位置に設定することができるので、そのシリンドリカル凸反射面を介した撮像装置の高解像の範囲を車両走行方向の任意の位置に設定することが可能となる。このために、走行車両の前面側、上面側、後面側の任意の部分を高解像で確認することが可能となる。また、シリンドリカル凸反射面を道路の車両走行方向に連続的に移動させることにより、そのシリンドリカル凸反射面の高解像の範囲に対応する部分を道路の車両走行方向に移動させることができるので、そのシリンドリカル凸反射面を介した撮像装置の高解像の範囲も車両走行方向に移動させることが可能となる。このために、走行車両の全体を高解像で確認することが可能となる。
【００５６】
また、この発明にかかる車両監視装置（請求項５）は、曲率が車両走行方向に対して可変であるフレキシブルなシリンドリカル凸反射面を使用するものであるから、シリンドリカル凸反射面の曲率を車両走行方向に対して簡単な機構で変えることができる。これにより、シリンドリカル凸反射面の曲率を、簡単な機構で、高曲率と低曲率とに調整することが可能である。または、シリンドリカル凸反射面の高解像の範囲を、簡単な機構で、車両走行方向に移動調整することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の車両監視装置の実施の形態１を示す概略説明図である。
【図２】（Ａ）は、同じく、撮像装置の光軸とシリンドリカル凸レンズの光軸とを合わせた状態を示す説明図、（Ｂ）は、同じく、撮像装置の光軸に対してシリンドリカル凸レンズの光軸を車両の進入側にずらした状態を示す説明図、（Ｃ）は、同じく、撮像装置の光軸に対してシリンドリカル凸レンズの光軸を退出側にずらした状態を示す説明図である。
【図３】同じく、図２（Ａ）で得られる車両の画像を示す説明図である。
【図４】同じく、図２（Ｂ）で得られる車両の画像を示す説明図である。
【図５】同じく、図２（Ｃ）で得られる車両の画像を示す説明図である。
【図６】この発明の車両監視装置の実施の形態２を示す概略説明図である。
【図７】（Ａ）はフレキシブルなシリンドリカル凸反射面の曲率を高曲率とした状態を示す説明図、（Ｂ）は同じく曲率を低曲率とした状態を示す説明図である。
【図８】（Ａ）はフレキシブルなシリンドリカル凸反射面の左側部分の曲率を高曲率とし、かつ、右側部分の曲率を低曲率とした状態を示す説明図、（Ｂ）は同じく全体の曲率を低曲率とした状態を示す説明図、（Ｃ）は左側部分の曲率を低曲率とし、かつ、右側部分の曲率を高低曲率とした状態を示す説明図である。
【図９】ソリッドなシリンドリカル凸反射面を示す説明図である
【図１０】この発明の車両監視装置を無線式料金所に使用した例を示す側面図である。
【図１１】この発明の車両監視装置を無線式料金所に使用した例を示す平面図である。
【図１２】この発明の車両監視装置をトンネルの入口と出口とに使用した例を示す側面図である。
【図１３】この発明の車両監視装置を２重監視システムに使用した例を示す斜視図である。
【図１４】発明品、ＮＴＳＣカメラのみによる従来品、ＮＴＳＣカメラと魚眼レンズによる従来品の視野範囲と分解能とを示す説明図である。
【図１５】ＮＴＳＣカメラのみによる従来品により撮像した画像を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 撮像装置
２ 道路
３ ガントリ
４ シリンドリカル凹レンズ（光学系）
５ シリンドリカル凸反射面（光学系）
６ ３本リンク機構
７Ｌ、７Ｒ ２本の進退棒
８ 画像処理装置
９ アンテナ
１０ 第１センサ
１１ 第２センサ
１２ 発券機
１３ 車線制御機
１４、１５、１６ 撮像装置
１７、１８、１９ 撮像制御装置
２０ 通過位置検出装置
２１、２２、２３ 照明装置
Ａ１〜Ａ９ 車両
Ｏ 撮像装置の中心
Ｚ−Ｚ 撮像装置の光軸
Ｚ´−Ｚ´ 光学系の光軸
Ｃ 道路の中央分離帯側
Ｓ 道路の路肩側
Ｐ１〜Ｐ４ 車両の位置
Ｔ トンネル
Claims (5)
- 道路を走行中の車両を監視する装置であって、
前記車両を撮像する撮像装置と、前記撮像装置の視野範囲を広げる光学系とを備え、
前記撮像装置は、前記道路に対して、一方向を前記道路の車線幅方向に合わせ、かつ、前記一方向に対してほぼ直交する他方向を前記道路の車両走行方向に合わせて配置されており、
前記光学系は、前記撮像装置と別個のシリンドリカル凹レンズであって、筒状凹曲面の軸方向の視野範囲を、前記撮像装置における一方向の分解能が維持でき、かつ、前記軸方向に対してほぼ直交するレンズ面の湾曲方向の視野範囲を、前記撮像装置のみによる前記一方向に対してほぼ直交する他方向の視野範囲よりも広げられる光学系であり、前記道路および前記撮像装置に対して、前記軸方向の視野範囲を前記道路の車線幅方向と前記撮像装置の一方向に合わせ、かつ、前記レンズ面の湾曲方向の視野範囲を前記道路の車両走行方向と前記撮像装置の他方向の視野範囲に合わせて配置されている、ことを特徴とする車両監視装置。 - 前記光学系であるシリンドリカル凹レンズは、取り付け手段により前記撮像装置またはおよびガントリに取り付けられており、前記道路および前記撮像装置に対して、前記道路の車両走行方向に移動調整可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の車両監視装置。
- 道路を走行中の車両を監視する装置であって、
前記車両を撮像する撮像装置と、前記撮像装置の視野範囲を広げる光学系とを備え、
前記撮像装置は、前記道路に対して、一方向を前記道路の車線幅方向に合わせ、かつ、前記一方向に対してほぼ直交する他方向を前記道路の車両走行方向に合わせて配置されており、
前記光学系は、前記撮像装置と別個のシリンドリカル凸反射面であって、一方向の視野範囲を、前記撮像装置における一方向の分解能が維持でき、かつ、前記一方向に対してほぼ直交する反射面の湾曲方向の視野範囲を、前記撮像装置のみによる前記一方向に対してほぼ直交する他方向の視野範囲よりも広げられる光学系であり、前記道路および前記撮像装置に対して、前記一方向の視野範囲を前記道路の車線幅方向と前記撮像装置の一方向に合わせ、かつ、前記反射面の湾曲方向の視野範囲を前記道路の車両走行方向と前記撮像装置の他方向の視野範囲に合わせて配置されている、ことを特徴とする車両監視装置。 - 前記光学系であるシリンドリカル凸反射面は、取り付け手段により前記撮像装置またはおよびガントリに取り付けられており、前記道路および前記撮像装置に対して、前記道路の車両走行方向に移動調整可能である、ことを特徴とする請求項３に記載の車両監視装置。
- 前記シリンドリカル凸反射面は、曲率が車両走行方向に対して可変であるフレキシブルなシリンドリカル凸反射面から構成されている、ことを特徴とする請求項３または４に記載の車両監視装置。
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