JPH10105870A - 車幅検出装置、車種判別装置及び車両ゲート装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速処理が可能で検出精度の高い車幅検出装
置、車種判別装置及び車両ゲート装置を提供する。 【解決手段】 車幅検出装置は、路面Ｒに立設された支
持フレーム１に設けられた投光手段２と受光手段３とを
備える。投光手段２は、ＬＤ２１と、スリット２２と、
投光レンズ２３とを有する。受光手段３は、路面Ｒの投
光部分の直上に配置され、受光レンズ３１と、フォトダ
イオード３２とを有する。投光手段２からのスリット光
は路面Ｒに照射され、路面Ｒからの反射光が受光手段３
で受光され、受光手段３から得られた受光パターンに基
づいて路面Ｒ上を通過する車両が検知される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有料道路、有料駐
車場等の料金収受装置における通過車両の車幅検出装
置、この車幅検出装置を用いた車種判別装置、及びこの
車種判別装置を用いた車両ゲート装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の車幅測定と車両分離を行う車幅検
出装置としては、特開平７−１０５３４９号公報に記載
された「車両特徴量計測装置」がある。この車両特徴量
計測装置は、図１４に示すように、道路上に交差して画
かれる図形、同図形部を上方から撮像するビデオカメラ
７０と、道路脇の図形部の近くに設けられる光センサ７
１と、ビデオカメラ７０及び光センサ７１の出力を受
け、ビデオカメラ７０の信号より道路上を通過する車両
８０が三輪車以上か複数の二輪車かを検出すると共に、
光センサ７１の信号により三輪車以上の車軸数を検出す
る画像処理・演算処理装置７２とを備え、車両の車種等
を検出するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置では、次のような問題点（１）〜（３）がある。 （１）ビデオカメラ７０を用いているので、ビデオレー
トの制約から高速化処理ができない。 （２）道路上に交差して画かれる図形を設けなければな
らない。 （３）環境光（太陽光、照明等）による影響が大きく、
コントラストが取れないことがあるので、安定した検出
ができない。

【０００４】従って、本発明は、このような問題点
（１）〜（３）に着目してなされたもので、高速処理が
可能で検出精度の高い車幅検出装置、車種判別装置及び
車両ゲート装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の車幅検出装置は、路面にそ
の横断方向に光束を投光する投光手段と、路面の投光部
分の上方に配置され、路面で反射される光束を受光する
受光手段と、この受光手段から得られた受光パターンに
基づいて路面上を通過する車両を検知する車両検知手段
とを備えることを特徴とする。

【０００６】この装置では、受光手段が路面からの反射
光を路面の上方で受光する構成であるため、上記問題点
を解決することができる。即ち、ビデオカメラ（二次元
ＣＣＤ）を使用する必要がなく、単体の受光素子でよい
ので、高速処理が可能となる。又、投光手段により路面
を照射しているので、Ｓ／Ｎ比が大きくなり、精度の良
い検出が可能となる。

【０００７】投光手段を、投光素子と、この投光素子か
らの光束を平行光に変換する投光レンズ系と、平行光を
路面の横断方向に走査する走査機構とで構成すること
（請求項２記載）により、光束（スポット光）を順次走
査していくので、例えばスリット光を路面に照射すると
きよりも強度の大きい光束を路面に照射できる。このた
め、Ｓ／Ｎ比をより大きくすることができ、検出精度を
更に向上できる。

【０００８】投光手段を道路の両側に対向状に設置し、
両投光手段からの出射光が一部交差するように設定する
こと（請求項３記載）により、路面上に均一なスリット
光が照射されるので、路面位置による受光量のばらつき
がなくなり、誤検出等が軽減される。路面に白線を施
し、この白線上に投光手段からの出射光を投光すること
（請求項４記載）により、路面からの反射光が多くなる
ので、反射光量不足による誤検出等を軽減することがで
きる。

【０００９】少なくとも投光手段からの出射光が投光さ
れる道路部分を、回帰反射性のビーズを混入した部分と
すること（請求項５記載）により、請求項４と同様の効
果が得られる。この場合、道路部分に回帰反射性のビー
ズが混入しているので、経時変化により路面が削られて
も、十分な反射光量を得ることができる。受光手段を、
路面で反射される光束を集光する受光レンズ系と、この
受光レンズ系からの光束を受光する一次元フォトダイオ
ードアレイとで構成すること（請求項６記載）により、
受光素子の数を減らすことができ、受光手段の構成が簡
易となるので、受光手段の作製・取付けが容易になり、
低コスト化が可能である。

【００１０】受光手段を、受光視野を走査する走査機構
と、この走査機構からの光束を集光する受光レンズ系
と、この受光レンズ系からの光束を受光する受光素子と
で構成すること（請求項７記載）により、受光素子の数
を減らすことができると共に、受光視野を小さくするこ
とができるので、太陽光等の外乱光の影響を軽減でき
る。

【００１１】請求項８記載の車種判別装置は、請求項１
乃至請求項７のいずれか１項に記載した車幅検出装置
と、車両の車軸を検出し軸数を数える車軸検出装置と、
車両の撮像からナンバープレートの大きさとそのナンバ
ーを識別する画像処理装置と、これら３つの装置からの
情報を用いて車種を判別する判別処理装置とを備えるこ
とを特徴とする。

【００１２】この車種判別装置では、自動車の車種、即
ち軽、普通、中型、大型、特大型自動車の判別が可能と
なり、しかも高速車両にも対応でき、精度の高い車種判
別を行うことができる。請求項９記載の車両ゲート装置
は、道路のゲートに付設された料金所と、この料金所付
近に配備された請求項８記載の車種判別装置と、この車
種判別装置で得られた車種情報に基づいて各種情報を表
示する表示装置とを備えることを特徴とする。

【００１３】この車両ゲート装置では、高速道路等の有
料道路や有料駐車場等の出入ゲートでの車両の管理を迅
速且つ低コストで行うことができるようになり、システ
ムとしても信頼性の高いものとなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて説明する。一実施形態（請求項１）に係る車幅検出
装置の構成を、図１（斜視図）及び図２（一部省略正面
図）に示す。この装置は、道路に立設される支持フレー
ム（ガントリ）１と、支持フレーム１の一方の脚部分の
内側に設けられた投光手段２と、支持フレーム１の道路
上に位置する部分（高架部分）に路面Ｒに対向して設け
られた受光手段３と、受光手段３から得られた受光パタ
ーンに基づいて路面Ｒ上を通過する車両を検知する車両
検知手段（図示せず）とを備える。この実施形態では、
投光手段２の路面からの高さｈ₂ は１５ｃｍに、受光手
段３の路面からの高さｈ₁ は５５０ｃｍに設定されてい
る。

【００１５】投光手段２は、投光素子としてのレーザダ
イオード（ＬＤ）２１と、ＬＤ２１からの出射光をスリ
ット光に変換するスリット２２と、スリット光を拡大し
てスリット状の光強度分布として路面Ｒの端から端まで
横断方向に投光する投光レンズ２３とで構成される。受
光手段３は、投光手段２から投光されたスリット光Ｌ１
の直上に位置し、路面Ｒからの反射光を集光する複数個
の受光レンズ（受光レンズ系）３１と、集光された光束
を受光する受光素子としての複数個のフォトダイオード
３２とで構成される。この受光レンズ３１とフォトダイ
オード３２の組は、路面Ｒの横断方向に等間隔で複数組
配置されている。各組のフォトダイオード３２の間隔ｄ
は５ｃｍに設定されている。又、各組は、路面Ｒからの
反射光をほぼ等分割して受光するように設定されてい
る。

【００１６】この装置の検出原理は次の通りである。投
光手段２より投光されたスリット光Ｌ１は、路面Ｒに照
射され、路面Ｒにて拡散反射されて四方八方に散乱す
る。この拡散散乱光は、路面Ｒの上方に位置する受光手
段３で受光される。車両が路面Ｒ上の検出位置にないと
きは、スリット光Ｌ１は路面Ｒの端から端までを横断方
向に照らしているので、受光手段３で全て受光される。

【００１７】しかし、図３に示すように、車両６０が検
出位置に来たときは、路面Ｒに照射されたスリット光Ｌ
１は、車両６０の下に隠れてしまい、車両６０で隠れた
部分は受光手段３では影となり、車両６０の上方にある
受光手段３の部分（受光レンズ３１とフォトダイオード
３２の組）は反射光を受光しない。従って、その受光し
ない組のフォトダイオード３２の数とその間隔ｄを掛け
合わせれば、車両６０の幅を算出することができる。
又、図４に示すように、複数（ここでは２台）の二輪車
６１，６２が検出位置に来たときも、受光手段３の受光
パターンに基づいて検出することで、２台の二輪車６
１，６２が並走していることも識別できる。

【００１８】この装置によると、ビデオカメラ（二次元
ＣＣＤ）を用いずに、単体の受光素子（フォトダイオー
ド）を用いるので、高速応答が可能となる。又、投光手
段２を用いて路面Ｒを照射するので、Ｓ／Ｎ比が大きく
なり、精度の良い検出が可能となる。なお、上記装置で
測定分解能を上げるためには、フォトダイオード３２の
間隔ｄを狭くすればよい。

【００１９】次に、上記装置の各種変更例について説明
する。まず、請求項２に係る構成を図５（模式的構成
図）に示す。ここでは、投光手段２が、ＬＤ２１と、Ｌ
Ｄ２１からの出射光を平行光に変換する投光レンズ（投
光レンズ系）２３と、平行光を路面Ｒの横断方向に走査
するポリゴンミラー２４を有する走査機構とを備える。

【００２０】この構成によれば、スポット光Ｌ２を路面
Ｒの横断方向に順次走査していくので、スリット光を路
面に照射するときよりも強度の大きい光束を路面Ｒに照
射することができる。このため、Ｓ／Ｎ比をより大きく
することができ、検出精度を更に向上できる。請求項３
に係る構成では、図６において、支持フレーム１の両方
の脚部分の内側にそれぞれ投光手段２_-1，２_-2が対向状
に設置され、両投光手段２_-1，２_-2からの出射光（スリ
ット光）が路面Ｒの中央付近で一部交差するように設定
されている。

【００２１】この構成によると、スリット光は一般に遠
くに行くほどビームが拡がるため単位面積当たりの強度
が弱まるが、道路の両側に投光手段２_-1，２_-2を設けて
両投光手段２_-1，２_-2から路面Ｒを照射することで、路
面Ｒに均一な強度のスリット光を照射できる。このた
め、路面Ｒの位置による受光量のばらつきがなくなり、
誤検出等を軽減できる。

【００２２】請求項４に係る構成では、図７に示すよう
に、路面上のスリット光Ｌ１による投光部分に白線６５
が施され、この白線６５上に投光手段２からのスリット
光Ｌ１が投光される。白線６５は、通常の中央分離帯や
路側帯を表示するのに使用されているものである。この
構成によると、路面からの反射光が増えるので、雨等で
路面からの反射光が減少したとしても、検出に十分な反
射光量を得ることができ、反射光量不足による誤検出等
を軽減できる。

【００２３】この白線６５の代わりに、少なくとも投光
手段２からの出射光が投光される道路部分を、回帰反射
性のビーズを混入した部分としてもよい（請求項５）。
この場合、舗装工事を行う際に舗装材の中にビーズを混
ぜればよい。上記白線６５のように路面上にペイント等
を施す場合は、経時変化によりペイントが剥げるので、
メンテナンスを頻繁に行わないと安定した検出を行うこ
とができない。しかし、舗装に回帰反射性のビーズを混
ぜておけば、経時変化により路面が削られても十分な反
射光量を得ることができる。

【００２４】請求項６に係る構成を図８（模式的構成
図）に示す。ここでは、受光手段３が、路面Ｒからの反
射光を集光する３つの受光レンズ３１と、集光された光
束を受光する３つのＣＣＤ３３とを備え、受光レンズ３
１及びＣＣＤ３３からなる組が３組設けられている。各
組は、各々の受光視野が路面Ｒをほぼ均等に３分割して
受持つように配置され、３組で路面Ｒの横断方向幅から
の反射光を受光するように設定されている。

【００２５】この構成によると、受光素子の数を減らす
ことができ、それだけ受光手段の構成が簡易となるの
で、受光手段の作製・取付けが容易になり、低コスト化
が可能である。請求項７に係る構成を図９（模式的構成
図）及び図１０（受光モジュールの内部構成図）に示
す。この装置では、受光手段３は３つの受光モジュール
３５からなり、各受光モジュール３５は路面Ｒからの反
射光を３分割して受持つように配置されている。受光モ
ジュール３５は、受光視野Ｓを路面Ｒの横断方向に走査
するガルバノミラー３６を有する走査機構と、この走査
機構からの光束を集光する受光レンズ３１（受光レンズ
系）と、受光レンズ３１からの光束を受光するフォトダ
イオード３２とを備える。

【００２６】この構成では、受光素子の数を減らすこと
ができる。又、受光視野Ｓを小さくすることができるの
で、太陽光等の外乱光の影響を軽減できる。この装置に
おいて、投光手段２にも走査機構を用いる場合（図５参
照）は、路面Ｒ上のスポット光Ｌ２が常に受光視野Ｓ内
に入るように、投光用及び受光用走査機構の同期を取り
ながら走査を行う。なお、ガルバノミラー３６の代わり
にポリゴンミラーを用いてもよい。

【００２７】図１１は、請求項８に係る車種判別装置を
道路の料金所に設置した場合を模式的に示す。車種判別
装置は、前記請求項１乃至請求項７に係る、車両６０の
車幅測定と車両分離を行う車幅検出装置４０と、車両６
０の撮像からナンバープレートの大きさとそのナンバー
を識別する画像処理装置（例えば撮像機）４１と、車両
６０の車軸を検出し軸数を数える車軸検出装置４２と、
これら３つの装置４０，４１，４２からの情報を用いて
車種を判別する判別処理装置４３とを備える。この実施
形態では、車幅検出装置４０は道路に立設され、撮像機
４１は料金所の屋根５０に設置されている。車軸検出装
置４２及び判別処理装置４３は、それぞれ車幅検出装置
４０の前側及び後側の路面横側の安全地帯に設置されて
いる。又、屋根５０の下側にはレーザ式発振検知器５１
が設けられ、屋根５０の下方には、ブース５２と料金案
内板（表示装置）５３が配備されている。

【００２８】この車種判別装置を用いることによって、
軽、普通、中型、大型、特大型自動車の判別が可能とな
る。車種判別の動作は図１２及び図１３に示すフロー図
の通りである。車種判別ルーチンに入ると、まず検出さ
れた車両の車幅が１．４ｍ以下か否かを判定する〔ステ
ップ（以下、ＳＴと略す）１〕。車幅が１．４ｍ以下の
場合は、検出車両が軽自動車又は自動二輪車と判定す
る。車幅が１．４ｍを超える場合は、車両のナンバープ
レートが読み取られたか否かを判定する（ＳＴ２）。ナ
ンバープレート有の場合は、更にナンバープレートのサ
イズが中板か大板かを判定する（ＳＴ３）。この判定の
結果、ナンバープレートのサイズが中板の場合は、読み
取ったナンバープレートより、車種番号を判定する（Ｓ
Ｔ４）。

【００２９】ＳＴ４で、車種番号が「３」，「４」，
「５」，「６」，「７」の場合は、車軸数を検出し（Ｓ
Ｔ５）、軸数が２のときは普通車と判別し、軸数が３以
上のときは中型車と判別する（ＳＴ６）。一方、車種番
号が「１」，「２」の場合は、車軸数を検出し（ＳＴ
７）、軸数が２のときは中型車と判別し、軸数が３以上
のときは大型車と判定する（ＳＴ８）。又、ＳＴ４で車
種番号が「８」の場合は、Ｘ車（車種判別不能車）と判
定し、車種番号が「９」の場合は、特大型車と判定す
る。

【００３０】ＳＴ３において、ナンバープレートのサイ
ズが大板の場合、車種番号を判定し（ＳＴ９）、車種番
号が「１」の場合は、車軸数を検出し（ＳＴ１０）、軸
数が４以下のときは大型車と判別し、軸数が５のときは
特大型車と判別する（ＳＴ１１）。ＳＴ２でナンバープ
レート無しか存在不明の場合、ＳＴ３でナンバープレー
トのサイズが不明の場合、及びＳＴ９で車種番号が
「２」，「８」の場合は、いずれも車軸数を検出し（Ｓ
Ｔ１２）、軸数が４以下のときはＸ車と判定し、軸数が
５以上のときは特大型車と判定する（ＳＴ１３）。

【００３１】この車種判別装置によれば、前記従来の問
題点を解決できる上に、高速車両にも対応でき、高い判
別精度を得ることができる。図１１に示すように、上記
車種判別装置を料金所に配備すると共に、車種判別装置
からの車種情報に基づいて料金、道路の混み具合等の各
種情報を表示する表示装置を配備して車両ゲート装置を
構築することで、高速道路等の有料道路や有料駐車場等
の出入ゲートでの車両の管理を迅速且つ低コストで行う
ことができるようになり、システムとしても信頼性の高
いものとなる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の車幅検出
装置、車種判別装置及び車両ゲート装置によれば、下記
の効果が得られる。 （１）ビデオカメラ（二次元ＣＣＤ）を使用する必要が
なく、単体の受光素子を用いればよいので、高速応答が
可能となる。 （２）投光手段により路面を照射しているので、Ｓ／Ｎ
比が大きくなり、精度の良い検出が可能となる。 （３）道路上に交差して画かれる図形を設ける必要がな
い。 （４）道路上を通過する車両が三輪車以上か複数の二輪
車かを検出することができる。 （５）車両の形状をシルエットとして検出できるので、
車種判別等にも用いることができる。

【００３３】又、各装置は、次のような効果を有する。
請求項２記載の車幅検出装置によれば、光束（スポット
光）を順次走査していくので、例えばスリット光を路面
に照射するときよりも強度の大きい光束を路面に照射で
きる。このため、Ｓ／Ｎ比をより大きくすることがで
き、検出精度を更に向上できる。

【００３４】請求項３記載の車幅検出装置によれば、路
面上に均一なスリット光が照射されるので、路面位置に
よる受光量のばらつきがなくなり、誤検出等が軽減され
る。請求項４記載の車幅検出装置によれば、路面からの
反射光が多くなるので、反射光量不足による誤検出等を
軽減することができる。請求項５記載の車幅検出装置に
よれば、請求項４と同様の効果が得られる。この場合、
道路部分に回帰反射性のビーズが混入しているので、経
時変化により路面が削られても、十分な反射光量を得る
ことができる。

【００３５】請求項６記載の車幅検出装置によれば、受
光素子の数を減らすことができ、受光手段の構成が簡易
となるので、受光手段の作製・取付けが容易になり、低
コスト化が可能である。請求項７記載の車幅検出装置に
よれば、受光素子の数を減らすことができると共に、受
光視野を小さくすることができるので、太陽光等の外乱
光の影響を軽減できる。

【００３６】請求項８記載の車種判別装置によれば、自
動車の車種、即ち軽、普通、中型、大型、特大型自動車
の判別が可能となり、しかも高速車両にも対応でき、精
度の高い車種判別を行うことができる。請求項９記載の
車両ゲート装置によれば、高速道路等の有料道路や有料
駐車場等の出入ゲートでの車両の管理を迅速且つ低コス
トで行うことができるようになり、システムとしても信
頼性の高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る車幅検出装置の構成を示す斜視
図である。

【図２】図１の装置の一部省略正面図である。

【図３】図１の装置の検出動作を説明する正面図
（ａ）、及び上面図（ｂ）である。

【図４】図１の装置の別の検出動作を説明する上面図で
ある。

【図５】請求項２に係る構成を示す模式的構成図であ
る。

【図６】請求項３に係る構成を示す正面図である。

【図７】請求項４に係る構成を示す上面図である。

【図８】請求項６に係る構成を示す正面図である。

【図９】請求項７に係る構成を示す正面図である。

【図１０】図９の装置における受光モジュールの内部構
成を示す図である。

【図１１】請求項８に係る車種判別装置を料金所に配備
した場合の構成を示す図である。

【図１２】図１１の装置の車種判別の動作を示すフロー
図である。

【図１３】図１２に続くフロー図である。

【図１４】従来例に係る車幅検出装置の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

２ 投光手段 ３ 受光手段 ２１ レーザダイオード ２３ 投光レンズ（投光レンズ系） ３１ 受光レンズ（受光レンズ系） ３２ フォトダイオード ３３ ＣＣＤ ４０ 車幅検出装置 ４１ 撮像機（画像処理装置） ４２ 車軸検出装置 ４３ 判別処理装置 ６０ 車両（四輪車） ６１，６２ 車両（二輪車） ６５ 白線 Ｒ 路面

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】路面にその横断方向に光束を投光する投光
   手段と、路面の投光部分の上方に配置され、路面で反射
   される光束を受光する受光手段と、この受光手段から得
   られた受光パターンに基づいて路面上を通過する車両を
   検知する車両検知手段とを備えることを特徴とする車幅
   検出装置。
2. 【請求項２】前記投光手段は、投光素子と、この投光素
   子からの光束を平行光に変換する投光レンズ系と、平行
   光を路面の横断方向に走査する走査機構とを有すること
   を特徴とする請求項１記載の車幅検出装置。
3. 【請求項３】前記投光手段は、道路の両側に対向状に設
   置され、両投光手段からの出射光が一部交差するように
   設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２
   記載の車幅検出装置。
4. 【請求項４】前記路面に白線を施し、この白線上に投光
   手段からの出射光を投光することを特徴とする請求項
   １、請求項２又は請求項３記載の車幅検出装置。
5. 【請求項５】少なくとも前記投光手段からの出射光が投
   光される道路部分を、回帰反射性のビーズを混入した部
   分とすることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求
   項３記載の車幅検出装置。
6. 【請求項６】前記受光手段は、路面で反射される光束を
   集光する受光レンズ系と、この受光レンズ系からの光束
   を受光する一次元フォトダイオードアレイとを有するこ
   とを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項
   ４又は請求項５記載の車幅検出装置。
7. 【請求項７】前記受光手段は、受光視野を走査する走査
   機構と、この走査機構からの光束を集光する受光レンズ
   系と、この受光レンズ系からの光束を受光する受光素子
   とを有することを特徴とする請求項１、請求項２、請求
   項３、請求項４又は請求項５記載の車幅検出装置。
8. 【請求項８】請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記
   載した車幅検出装置と、車両の車軸を検出し軸数を数え
   る車軸検出装置と、車両の撮像からナンバープレートの
   大きさとそのナンバーを識別する画像処理装置と、これ
   ら３つの装置からの情報を用いて車種を判別する判別処
   理装置とを備えることを特徴とする車種判別装置。
9. 【請求項９】道路のゲートに付設された料金所と、この
   料金所付近に配備された請求項８記載の車種判別装置
   と、この車種判別装置で得られた車種情報に基づいて各
   種情報を表示する表示装置とを備えることを特徴とする
   車両ゲート装置。