JPH11118946A

JPH11118946A - 吹雪検知用センサおよびこのセンサを用いた吹雪検出装置

Info

Publication number: JPH11118946A
Application number: JP9293615A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Murata; 芳郎村田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】吹雪時にも雪の影響を受けずに計測を続行す
る。【解決手段】内部に投光器６および受光器５が配備さ
れたケース体７を、投光受光面が下方を向く状態で道路
沿いに固定配備する。ケース体７の外周部の下部位置に
は、投受光用の各レンズ６ｂ，５ｂへの雪の付着を防止
するための筒状フード７ａが配備される。さらに投光路
と受光路とが交わり、かつこの交わり領域の少なくとも
一部が筒状フード７ａの開口部の下方に位置して観測領
域Ｒを形成するように、投光器６および受光器５の各光
軸の向きが調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空間中の雪を検知す
るための技術であって、特に多量の雪が強風に煽られて
舞う吹雪の状態を検知するための技術に関連する。

【０００２】

【従来の技術】寒冷地で冬季に地吹雪が発生すると、雪
と風とにより道路や線路上の視程が著しく悪化し、車や
列車が走行中に事故を起こす可能性が高くなる。このた
め道路や線路の各所で吹雪が発生していないかを観測
し、吹雪発生地点へと向かう運転者にあらかじめ視程の
悪さを報知したり、危険区域を把握して通行を禁止する
など、事故を未然に防止する措置をとる必要がある。

【０００３】従来、視程を計測する際には、トランスミ
ッソメータという装置が用いられている。この装置は、
投光器と受光器とを、所定距離だけ隔てて対向配備し、
投光器からの光が受光器へ達するまでの光の減衰量によ
り視程の善し悪しを判断するもので、降雪時のみなら
ず、降雨時や霧の発生時の視程の悪化も精度良く抽出で
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら吹雪の場
合には、横風がきわめて強くなるため、風に煽られた大
量の雪が投光面や受光面に付着し計測を続行するのは困
難となる。

【０００５】この発明は上記問題点に着目してなされた
もので、強風により多量の雪が煽られる条件下において
も、雪の影響を受けずに計測を続行し、吹雪状態にある
か否かを的確に認識することを技術課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の吹雪検知用セ
ンサは、投光面と受光面とが地表面へ向く状態で配置さ
れる投光手段と受光手段とを有し、この投光手段と受光
手段との周囲に、下面開口で所定長さのフードが、その
開口部が前記投受光面よりも下方に位置するように配備
される。また前記投光手段および受光手段は、投光路と
受光路とが交わり、かつこの交わり領域の少なくとも一
部が前記フードの開口部の下方に位置するように、それ
ぞれの向きが設定される。

【０００７】請求項２の発明にかかる吹雪検知用センサ
は、さらに前記受光手段に、前記投光路を通過する所定
の方向に沿って配備される空間フィルタを具備させてい
る。

【０００８】請求項３の発明は、上記いずれかの構成の
吹雪検知用センサと、このセンサからの出力信号に基づ
き前記センサの周囲環境が吹雪であるか否かを判別する
判別手段とを備えた吹雪検出装置を構成する。

【０００９】

【作用】光学系を、投受光面が地表面側に向き、かつ投
光路と受光路とが交わるように設定して配置する。この
配置状態において、雪など観測領域を通過する物体がな
い限り、受光手段には地表面などからの反射光が入射す
るのみであるので、受光手段より出力される反射光のレ
ベルに大きな変動は生じない。一方、地吹雪の発生など
により、雪が前記投光路を横または斜め方向から通過す
ると、前記投受光路の交わり領域を通過する雪に照射光
が当たって反射し、受光手段に入射する反射光のレベル
に変動が生じる。この変動レベルは、雪の通過速度や通
過する雪の数に応じて変動するので、受光手段からの出
力信号のレベル変動により、センサの周囲環境が吹雪で
あるか否かを検出することができる。

【００１０】また光学系の投受光面は、フードの周壁部
により保護されるので、センサに横なぐりの雪が到来し
ても、検知出力に影響が及ばない。

【００１１】請求項２の発明では、受光手段に観測領域
を通過する所定の方向に沿って配備される空間フィルタ
を具備させることにより、投光路を通過する雪の速度を
表す波形成分を含んだ検知出力が得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる吹雪検知
装置の実施態様として、６つの実施例をあげ、それぞれ
吹雪検知センサおよび制御装置の構成および動作につい
て、詳細を説明する。またこれらセンサを用いたシステ
ム設計例として、２つの実施例を付記する。

【００１３】

【実施例】

（１）基本的な装置の設置例図１は、この発明にかかる吹雪検出装置３を道路沿いに
設置した例を示す。この吹雪検出装置３は、空間中の雪
を検知するためのセンサ１と、制御装置２とから成るも
ので、センサ１，制御装置２はともに電信柱のような支
柱４により支持される。前記センサ１は、ボックス型の
ケース体７の内部に投光器および受光器を配置して成る
もので、投受光面側を下方に向けて吊り下げ状態に支持
される。

【００１４】制御装置２には、受光器からの出力信号を
処理して雪を検出するための制御回路や、図示しない管
理センターなどに検出結果を送信するための送信回路な
どが組み込まれている。なおこの制御装置２は、センサ
１の構成によっては、前記ケース体７内に配置させてセ
ンサ１と一体に構成することも可能である。

【００１５】（２）装置構成例その１この実施例は吹雪検出装置３の基本的な構成を示すもの
で、図２に示すように、センサ１のケース体７内に制御
装置２を構成する回路基板２ａを組み込んだ一体型に構
成されている。センサ１の投光器６はＬＥＤ６ａおよび
光拡散用のレンズ６ｂにより構成され、受光器５はフォ
トセンサ５ａおよび光集光用のレンズ５ｂにより構成さ
れる。なおケース体７は、側面が筒型に形成されるとと
もに、上面および下面をともに具備するように構成され
る。

【００１６】前記ケース体７の下面には投光窓５０およ
び受光窓５１が開設され、各窓位置に前記投光器６およ
び受光器５のレンズ６ｂ，５ｂが配備される。またケー
ス体外周部の下部位置には、各レンズ面への雪の付着を
防止するために筒形で全周囲にわたってつらなったフー
ド７ａ（以下「筒状フード７ａ」という）が取り付けら
れている。なおこの筒状フード７ａは、前記ケース体７
の周壁部を延長して形成することも可能である。

【００１７】前記投光器６は、前記投光窓５０より道路
面に向かって光を照射するように配備され、受光器５は
受光窓５１よりこの投光器６の投光路に向けて配備され
る。なおこのとき、前記筒状フード７ａの開口部の下方
に投光路と受光路との交わり領域の少なくとも一部が、
雪を検知するための観測領域Ｒとして位置するように、
投光器６および受光器５の各光軸が調整される。

【００１８】この観測領域Ｒを雪が通過すると、その雪
からの拡散反射光の一部が受光器５へと入射し、受光器
５から雪の存在を示す検知信号が出力されることにな
る。

【００１９】図３は、受光器５からの出力信号の時間軸
に沿った変動状態を示す。前記観測領域Ｒを雪が通過し
ていなければ、受光器５には道路面など周囲環境からの
反射光のみが入射するので、受光量のレベルに大きな変
動は見られない（図中、時刻ｔ₀より以前の期間Ａ）。
これに対し、観測領域Ｒを雪が横切ると、この雪からの
反射光分だけ受光量のレベルが増加し、レベルは時間軸
に沿って小刻みに変動する（図中、時刻ｔ₀より以後の
期間Ｂ）。

【００２０】制御装置２は、受光量の出力レベルに、一
定期間、持続的に変動が認められるかなどをチェックし
て、前記観測領域Ｒに雪が到来しているか否かを判断す
る。また受光量の変動量は、投光路を通過する雪が多く
なるほど大きくなるので、変動量を所定のしきい値と比
較することにより、センサの周囲環境が吹雪であるか否
かを判断することができる。

【００２１】ところで上記実施例では、筒状のフード７
ａにより投受光面を保護するようにしているが、フード
の形態はこれに限らず、投受光面とともにフードの開口
縁への雪の付着を防止できるように、開口部の周縁から
内側方向に向けて鍔部が形成されたフード７ｂ（図４に
示す）や、下方に沿って径がしだいに狭くなる錘形状の
フード７ｃ（図５に示す）などを用いてもよい。ただし
これらフード７ｂ，７ｃの鍔やフードの長さは、投受光
路を遮らない範囲に設定するのが望ましい。

【００２２】また上記図２の実施例では、投受光路との
交わり領域の一部が観測領域Ｒとして機能するように設
定しているが、図６に示すように、投受光路の交わり領
域の最上端が開口部の高さ位置に対応するように、各光
学系の光軸を調整すれば、観測領域Ｒを最大に設定し
て、検知精度の高いセンサを構成することができる。

【００２３】図７は、さらにセンサ１の検知精度の向上
をはかった構成例であって、投受光記５，６の光軸を前
記図６と同様に設定するとともに、投受光面およびフー
ド開口面への雪の付着を防止するために、錘形型と筒型
とが一体化され、かつ開口部に鍔部を有するフード７ｄ
が取り付けられている。

【００２４】（３）装置構成例その２この（３）以下に示す各構成例は、センサ１の受光器に
空間フィルタ光学系を導入することにより、雪からの反
射光より観測領域内を通過する雪の速度を示す空間周波
数成分を抽出し、雪の通過速度および通過量を算出する
ようにしたもので、（３）はその装置の基本的な構成を
示すものである。

【００２５】図８は、空間フィルタ光学系を具備する受
光器が組み込まれたセンサの概略構成を示すもので、前
記第１の実施例と同様のケース体７の内部に、複数の光
源９ａによる投光器９と、空間フィルタ光学系１０を具
備する受光器８とが組み込まれている。なおこの実施例
のケース体７の下部にも、第１の実施例と同様の筒状フ
ード７ａが取り付けられている。

【００２６】図９および図１０は、前記投光器９および
受光器８の詳細な構成を示す。前記投光器９は、マトリ
クス状に配置された複数個のＬＥＤ９ａにより構成され
るもので、各ＬＥＤ９ａは、後記する制御装置２からの
タイミング信号を受けて、所定の時間間隔毎に一斉に点
灯動作する。

【００２７】この実施例のセンサ１も前記（２）の実施
例と同様、受光器８の光軸を投光器９の投光路に向けて
配備して、前記筒状フード７ａの端部位置５２より下方
で投光路に交わる受光路を観測領域Ｒとして機能させて
いる。受光器８は、前記投光器９からの照射光に対する
反射光を取り込むための受光系１１と空間フィルタ光学
系１０により構成される。前記受光系１１は、受光用レ
ンズ１５，中央部にスリット孔１６ａを有するスリット
板１６，コリメートレンズ１７などにより構成される。
なおこの実施例では、照射光に対し、図中Ｘの方向から
雪が飛来すると想定しており、前記スリット板１６のス
リット孔１６ａは、その長さ方向がＸ方向に直交するよ
うに形成されるとともに、その孔内には、投光器の照射
光と同一波長の光のみを通過させる光学フィルタ１６ｂ
が配備されている。

【００２８】前記空間フィルタ光学系１０は、テレセン
トリック光学系の構成をとるスリットアレイ１８，プリ
ズムアレイ１９，および集光レンズ２０と、フォトダイ
オードから成る２個の光検出器２１ａ，２１ｂ，２枚の
鏡２２，２２とにより構成される。

【００２９】スリットアレイ１８は、各スリット孔１８
ａの長さ方向を前記スリット板１６のスリット孔１６ａ
の形成方向に、並び方向を前記方向Ｘに、それぞれあわ
せて配置される。前記受光系１１のコリメートレンズ１
７により平行化された光は、これらスリット孔１８ａを
介してプリズムアレイ１９に入射する。プリズムアレイ
１９は、前記スリットアレイ１８の配列周期の２倍の周
期でプリズムを連続して成るもので、入射した光は、各
プリズム内で交互に屈折して、２方向に分離される。な
お鏡２２，２２は、各光検出器２１ａ，２１ｂの受光面
上に集光されない光を反射して、受光面上に導くための
ものである。

【００３０】各光検出器２１ａ，２１ｂは、プリズムア
レイ１９の配列周期と集光レンズ２０の倍率に応じた間
隔だけ隔てて配備されており、前記プリズムアレイ１９
を通った光は、集光レンズ２０により各分離方向毎に集
光され、それぞれの光検出器２１ａ，２１ｂへと入射す
る。さらにこれら光検出器２１ａ，２１ｂからの出力信
号は、前記制御装置２に入力され、後記するように、こ
れら出力信号の差動信号から観測領域を通過する雪の速
度に相当する空間周波数成分が抽出される。

【００３１】上記構成のセンサ１において、観測領域を
Ｘ方向に沿って雪が通過したとき、この雪からの反射光
は前記スリットアレイ１８の並び方向に対し、雪と同様
の速度で移動する。したがってこのとき空間フィルタ光
学系１０を介して得られる雪からの反射光は、正弦波形
のパターンをとって変化することになる。なおこの正弦
波の周波数は、雪の通過速度Ｖをスリットアレイ１８の
ピッチ間隔ｐにより割った値Ｖ／ｐの式で算出されるの
で、速度Ｖが速くなるほど高い周波数の波が得られるこ
とになる。

【００３２】図１１（ａ）は、観測領域を雪が通過した
状態下において、空間フィルタ光学系により得られた空
間周波数の分布曲線を示す。分布曲線中、ピーク値をと
る中心周波数ｆ_cは、前記観測領域を通過する各雪の速
度を検出した場合に最も高い頻度で検出される速度に相
当するもので、この中心周波数ｆ_cを中心に前記ピーク
の範囲内にある各周波数を含めた周波数帯域が、観測領
域を通過する雪の速度に相当するものと考えられる。な
お雪以外の反射光、すなわち路面からの反射光は、セン
サ１に対して動きを持たないので、顕著な周波数成分は
現れない。

【００３３】前記したように、雪の通過速度を反映する
周波数は実際の雪の通過速度に比例して変化するので、
前記図１１（ａ）よりも遅い速度で雪が通過する場合
は、図１１（ｂ）に示すように、前記ｆ_cよりも低い周
波数ｆ₁を中心周波数とする位置にピークが現れる。反
対に前記図１１（ａ）よりも速い速度で雪が通過する場
合には、図１１（ｃ）に示すように、前記ｆ_cよりも高
い周波数ｆ₂を中心周波数とするピークが現れる。

【００３４】また観測領域を通過する雪が多くなるほ
ど、センサに入射する反射光の強度も強くなるから、前
記空間周波数の分布曲線において中心周波数を中心とす
るピークの大きさ（すなわち面積）は、雪の通過量に比
例して変化する。

【００３５】図１２（ａ）（ｂ）の各分布曲線は、図１
２（ａ）の例と同様の速度で雪が通過する場合の空間周
波数分布を示す。いずれの分布曲線も、図１１（ａ）と
同様、周波数ｆ_cを中心とするピークが現れているが、
図１２（ａ）は、前記図１１（ａ）よりもはるに少ない
量の雪が通過した場合であって、ピークの小さな分布パ
ターンが現れている。反対に図１２（ｂ）は図１１
（ａ）よりもはるかに多い量の雪が通過した場合の空間
周波数分布を示すもので、図１１（ａ）よりもさらに大
きなピークの分布パターンが出現している。よって空間
周波数分布におけるピークの面積Ｓ（図中斜線部分）
は、雪の通過量を示すパラメータとして機能する。

【００３６】この実施例の制御装置２は、上記原理に基
づき、前記センサ１の各光検出器２１ａ，２１ｂより出
力される受光量のレベル信号を差分して各空間周波数を
含む差動信号を生成した後、この差動信号に高速フーリ
エ変換を施して、前記図７，８に示したような空間周波
数の分布曲線を生成する。さらに制御装置２は、この分
布曲線における中心周波数を速度Ｖに換算して雪の通過
速度とするとともに、前記分布曲線の空間周波数を中心
とするピークにかかる各周波数成分のパワーを積算する
ことにより、前記雪の通過量を示す面積Ｓを算出する
（以下この面積Ｓをもって「雪の通過量」という）。

【００３７】図１３は、前記吹雪検出装置３の電気的構
成を示す。前記制御装置２は、パルス発振回路２３，タ
イミング制御回路２４，差動増幅回路２５，サンプルホ
ールド回路２６，高速フーリエ変換演算回路２７（以下
「ＦＦＴ演算回路２７」という），速度算出回路２８，
積算回路２９などにより構成される。

【００３８】タイミング制御回路２４は、所定の時間間
隔毎にタイミング信号を生成して、パルス発振回路２
３，サンプルホールド回路２６に出力する。パルス発振
回路２３は、与えられたタイミング信号に基づき前記投
光器９の各光源９ａ（ＬＥＤ）に駆動パルスを出力する
もので、各光源９ａは、この駆動パルスに基づき、パル
ス状の光を照射する。

【００３９】差動増幅回路２５は前記空間フィルタ光学
系１０の各光検出器２１ａ，２１ｂからの出力信号を入
力して、両信号の差動増幅処理を実施する。サンプルホ
ールド回路２６は、タイミング制御回路２４からのタイ
ミング信号を受けることにより、前記光源９ａの発光タ
イミングに同期するタイミングで差動増幅信号をサンプ
リングし、ＦＦＴ演算回路２７へと出力する。

【００４０】ＦＦＴ演算回路２７は、サンプルホールド
回路２６から出力された差動増幅信号のサンプル値を所
定データ数分だけ保持するメモリを備えており、このメ
モリ容量分のデータが蓄積される都度、その蓄積データ
の示す波形データに対し、高速フーリエ変換演算を実施
する。これにより前記図７，８に示したような空間周波
数の分布曲線を示すディジタル量のデータが生成される
ことになる。

【００４１】速度算出回路２８は、前記ＦＦＴ演算回路
２７による変換結果からピーク値をとる周波数を空間中
心周波数ｆとして抽出し、その抽出値と前記空間フィル
タ光学系のスリットアレイの配列ピッチ幅ｐとを用い
て、雪の通過速度Ｖを算出する。また積算回路２９は、
前記周波数分布曲線のピークを構成する各周波成分のパ
ワー強度を積算することにより、雪の通過量Ｓを算出す
る。

【００４２】算出された雪の通過速度Ｖおよび通過量Ｓ
は、後段の伝送回路（図示せず）に出力された後、前記
した管理センターなどに送信される。なおこの場合、算
出処理が行われる都度、送信処理を実施するようにして
もよいが、所定時間が経過するまで制御装置２内に算出
結果を蓄積しておき、雪の通過速度Ｖの平均値や雪の通
過量Ｓの積算値を算出するようにしてもよい。

【００４３】図１４は、ある時刻ｔ₀から最新の算出結
果が得られた時刻ｔ_crまでの各処理時刻ｔ毎の通過雪量
Ｓ（ｔ）を積算処理した状態を示す。この場合の積算値
Ｕは、時刻ｔ₀からｔ_crまでの時間にセンサの周辺に飛
来した雪の量を示すパラメータであって、この積算値Ｕ
によりセンサ設置位置の周囲における積雪量をリアルタ
イムで推定することができる。

【００４４】（４）装置構成例その３上記実施例（３）のセンサは、雪が観測領域内を所定の
方向Ｘに沿って進行することを前提としているが、実際
の条件では、雪の進行方向はこのように限定されること
はない。

【００４５】図１５は、上記の問題を解決するために、
空間周波数の検出方向として、前記Ｘ方向、およびこの
Ｘ方向に直交するＹ方向の２軸を設定し、各方向毎のセ
ンサ１Ｘ，１Ｙを設置し、これらセンサ１Ｘ，１Ｙをも
ってセンサ１の構成としている。各センサ１Ｘ，１Ｙ
は、ともに前記図８〜１０と同様の構成のものであるの
で、ここでは前記図６，７と同一の構成について、同じ
数字符号を記した後、センサ１Ｘの構成については
「ｘ」の符号を、センサ１Ｙの符号については「ｙ」の
符号を、それぞれ付加することにする（つぎの図１６も
同様）。

【００４６】図１６は、上記センサ１Ｘ，１Ｙを用いた
吹雪検出装置３の構成を示すもので、制御装置２は、各
センサ１Ｘ，１Ｙ毎に前記図８と同様の構成を具備する
ほか、２個の演算回路３０，３１を構成として含んでい
る。

【００４７】この実施例では、各速度算出回路２８ｘ，
２８ｙにより算出された各速度ｖｘ，ｘｙによる合成ベ
クトルが雪の通過方向であると想定しており、第１の演
算回路３０は各速度ｖｘ，ｖｙを用いたつぎの（１）式
により、雪の通過速度Ｖを算出する。

【００４８】

【数１】

【００４９】また第２の演算回路３１は、前記各積算回
路２９ｘ，２９ｙにより算出された雪の通過量ｓｘ，ｓ
ｙの平均値（ｓｘ＋ｓｙ）／２を算出し、その結果を雪
の通過量Ｓとして出力する。

【００５０】しかしながらこの実施例では、各センサ１
Ｘ，１Ｙの観測領域は、前記図１５に示すように、それ
ぞれ異なる領域に設定されており、各速度演算回路２８
ｘ，２８ｙにより算出された速度データｖｘ，ｖｙは、
同一対象のデータを反映したものではない。したがって
演算回路３０により最終的に算出される通過速度には、
かなりの誤差が含まれる可能性がある。

【００５１】（５）装置構成例その４図１７は、速度算出の誤差を少なくするためのセンサの
構成例を示すもので、１つの投光器９を間に挟んで、
Ｘ，Ｙ各方向毎の２個の受光器８ｘ，８ｙが、それぞれ
光軸を投光路へ向けた状態で配備される。

【００５２】各受光器８ｘ，８ｙおよび投光器９は、そ
れぞれ個別のケース体７Ａ，７Ｂ，７Ｃ内に配備されて
おり、各受光器８ａ，８ｂのケース体７Ａ，７Ｂの外側
位置に筒状フード７ａを取り付けることにより、投受光
面への雪の付着を防止するようにしている。なおこの実
施例の場合、図中、斜線で示すように、筒状フード７ａ
の下方で前記受光器８ｘ，８ｙ毎の観測領域が共通の領
域Ｒ´を有するように、各受光器８ｘ，８ｙの光軸の向
きが調整される。

【００５３】図１８は、前記図１７のセンサを用いた吹
雪検出装置３の構成を示す。この図示例でも、実施例
（３）に共通する構成を同一の符号により示し、さらに
受光器８ｘにかかる構成にはｘの符号を、受光器８ｙに
かかる構成にはｙの符号を、それぞれ付加している。

【００５４】この実施例では、投光器９の各光源９ａを
駆動するためのパルス発振回路２３，およびＸ，Ｙの各
方向毎の差動増幅信号をサンプリングするためのサンプ
ルホールド回路２６ｘ，２６ｙに、タイミング制御回路
２４よりタイミング信号を与え、各回路の動作を同期さ
せている。これにより各ＦＦＴ演算回路２７ｘ，２７ｙ
の出力データは、各受光器８ｘ，８ｙに共通の観測領域
Ｒ´からの空間周波数成分を優勢的に含むものとなり、
最終段の演算回路３０は雪の通過速度Ｖを高精度で算出
することが可能となる。

【００５５】（６）装置構成例その５図１９は、さらに高精度の計測処理を可能にするように
改良されたセンサ１の構成を示す。この実施例のセンサ
１の空間フィルタ光学系１０は、受光系１１に入射した
反射光をＸ，Ｙの各方向毎に分離して受光する光検出器
３４により構成される。また受光系１１では、Ｘ，Ｙの
各方向で同等の受光レベルを得るために、前記スリット
板１６に代えて中央部に円形孔３２ａを具備する光絞り
板３２が配置される。なおこれら光学系は、前記図８と
同様の位置関係をもってケース体７内に配置される。

【００５６】図２０は、前記空間フィルタ光学系１０の
詳細な構成を示す。前記光検出器３４は、複数個のフォ
トダイオード３３を矢羽型に配列して成るもので、各フ
ォトダイオード３３の出力信号は、Ｘ，Ｙの各方向毎に
それぞれ１つおきに積算されて、各方向毎に２つの出力
信号ＰＤ_x1，ＰＤ_x2，ＰＤ_y1，ＰＤ_y2に統合される。な
お光検出器３４の構成は図２０に限らず、例えば図２１
のように、同一長さのフォトダイオード３３をＸ，Ｙの
各方向に沿って配列したものを用いても良い。

【００５７】この場合の制御装置２は、前記図１８と同
様の構成を具備しており、Ｘ方向の出力信号ＰＤ_x1，Ｐ
Ｄ_x2がＸ方向側の差動増幅回路２５ｘに、Ｙ方向の出力
信号ＰＤ_y1，ＰＤ_y2がＹ方向側の差動増幅回路２５ｙ
に、それぞれ入力されて、各方向毎の空間周波数成分が
抽出される。

【００５８】上記構成のセンサ１によれば、Ｘ，Ｙ各方
向における観測領域が一致するので、各ＦＦＴ演算回路
２７ｘ，２７ｙからの各出力データは整合性のとれたも
のとなり、雪の通過速度Ｖ，通過量Ｓの算出結果は、き
わめて信頼性の高いものとなる。しかもセンサ１の投受
光器８，９はそれぞれ１つで足りるので、センサ１のサ
イズを前記（３）の実施例と同様にすることができる。

【００５９】（７）装置構成例その６図２２は、複数のセンサを用いた吹雪検出装置の設置例
を示す。この実施例は、支柱４より道路ＬＤの横断方向
に向けてポール４ａを突出させ、このポール４ａにより
３台のセンサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを支持するようにしたも
ので、制御装置２は、各センサ１Ａ〜１Ｃ毎の出力信号
を個別に処理してセンサ毎に雪の通過速度と通過量を算
出した後、各算出値を種別に平均して、最終的な計測値
を得るようにしている。なおセンサ１Ａ〜１Ｃには、前
記した（２）〜（６）のいずれの構成のものを用いても
よい。

【００６０】図２３は、吹雪検出装置の他の設置例を示
す。この実施例では、道路沿いに複数の支柱４を所定距
離だけ隔てて配置し、各支柱４毎にセンサ１と制御装置
２とを配備する。各制御装置２は、対応するセンサから
の出力信号を取り込んで、それぞれのセンサ設置位置に
おける雪の通過速度，通過雪量を算出する。この後、各
算出結果は、メインの制御装置（図中２Ｍで示す）に送
信されて統合され、この制御装置２Ｍから管理センター
に最終的な計測値が送信される。

【００６１】上記図２２，２３のような構成によれば、
センサ１の設置位置の違いによる雪の速度や飛来量のば
らつきが平均化されるので、最終的に算出された雪の通
過速度や通過量により、各センサが設置された地域にお
ける気象状態を、精度良く認識することができる。

【００６２】（８）装置の制御方法上記した各構成の吹雪検出装置３は、吹雪を検出するこ
とを目的とするものであるので、吹雪のない状態下では
間欠的に動作するように設定できれば、装置の消費電力
が抑えられるとともに、装置の寿命（特に光源として用
いられるＬＥＤ）を延ばすことができる。

【００６３】前記したように、観測領域を雪が通過して
いない状況下では、ＦＦＴによる空間周波数分布には顕
著な周波数成分が現れないので、通過速度Ｖは「０」と
して認識される。また強風でない条件下で雪が飛来する
ときには、算出される通過速度Ｖは、吹雪時よりもはる
かに小さな値をとる。

【００６４】図２４は、上記原理に基づき、雪の通過速
度Ｖの算出結果に応じて制御装置２の動作モードを間
欠，連続のいずれかに切り換えるようにした例を示す。
なおこの場合、制御装置２には、速度算出回路２８（も
しくは最終段の演算回路３０）による通過速度Ｖの算出
結果をチェックして、装置の動作モードを切り換える判
別回路（図示せず）が組み込まれる。

【００６５】前記判別回路は、通過速度Ｖが算出される
時刻ｔ毎に、その算出値Ｖ（ｔ）を所定のしきい値Ｖ_TH
と比較しており、通過速度Ｖ（ｔ）がこのしきい値Ｖ_TH
を上回るまでは、装置を所定の時間間隔毎にオン動作さ
せる間欠モードを設定する。この後、通過速度Ｖ（ｔ）
がしきい値Ｖ_THを上回ると、判別回路は、各部が連続動
作するよう装置モードを変更し、以下、通過速度Ｖ
（ｔ）がしきい値Ｖ_THを下回るまで、この連続動作モー
ドを持続させる。

【００６６】（９）吹雪検出装置を用いたシステム構成
例その１図２５は、道路ＬＤ上のある区間に複数台の吹雪検出装
置３，３を設置し、各装置３，３から管理センター４０
にそれぞれ検出結果を送信する。管理センター４０内の
ホストコンピュータ（図示せず）は、各装置３，３から
送信された雪の通過速度や通過雪量をチェックして、前
記区間において吹雪が発生しているか否かを判定する。

【００６７】一方、前記道路ＬＤの入り口側には、前記
区間内の気象状態を表示するための表示パネル４１やゲ
ート４２が配備され、その近傍適所に前記ホストコンピ
ュータからの指令に応じて前記表示パネル４１の表示動
作やゲート４２の開閉動作を制御する制御装置（図示せ
ず）が配備される。

【００６８】よって前記ホストコンピュータが、各吹雪
検出装置３，３からの送信データにより前記区間内に吹
雪が発生していると判断すると、入り口側のゲート４２
が閉鎖されて、表示パネル４１に通行止めを報知するメ
ッセージ情報が表示される。またホストコンピュータ
は、受信装置を具備する車輌４３に対し、前記表示パネ
ル４１への表示情報と同様の情報を送信することも可能
である。

【００６９】上記のシステムによれば、吹雪発生にとも
ない、直ちに道路への進入を規制したり、走行中の車輌
に注意を促すなどの対応をとることが可能となり、車輌
の事故を未然に防止することができる。

【００７０】（１０）吹雪検出装置を用いたシステム構
成例その２図２６の実施例は、吹雪発生地域へ近づく列車４５に危
険状態を報知するためのもので、吹雪検出装置３は線路
４４がカーブする地点に設けられ、その検出結果を走行
中の列車４５側へ送信するように構成される。

【００７１】図示例のような山間部で地吹雪が発生した
場合、列車４５には、横方向から、吹雪の雪の量とその
通過速度とによる強い力が作用するので、カーブ走行中
に脱線や横転が起きる虞がある。上記のシステムによれ
ば、列車４５の運転者は、カーブ地点の手前で雪の通過
状況にかかる情報を得ることができるので、危険な状態
を事前に察知して速度を抑えるなどの対応をとることが
できる。

【００７２】

【発明の効果】この発明は上記の如く、投光手段と受光
手段とを、投受光面が地表面へ向き、かつ投光路と受光
路とが交わるように配置したから、受光手段からの出力
信号のレベル変動により、投光路を通過する雪の通過速
度や雪の量を認識して、センサの設置環境が吹雪である
か否かを簡単に検出することができる。

【００７３】また投光手段と受光手段との周囲に、下面
開口で所定長さのフードを、その開口部が前記投受光面
よりも下方に位置するように配備するとともに、前記投
光路の交わり領域の少なくとも一部が前記開口部の下方
に位置するように構成して、フードの周壁部により投受
光面を保護した状態で検知動作を行うようにしたので、
地吹雪などによりセンサに横なぐりの雪が到来しても、
検知出力に影響が及ばず、常に信頼性の高い検知データ
を得ることができる。

【００７４】請求項２の発明では、さらに、受光手段に
観測領域を通過する所定の方向に沿って配備される空間
フィルタを具備させるので、検知エリアを通過する雪の
速度を表す波形成分を含んだ検知出力を得ることができ
る。

【００７５】請求項４の発明では、上記いずれかの構成
による吹雪検知用センサからの出力信号に基づき、セン
サの周囲環境が吹雪であるか否かを判別するようにした
ので、正確かつ安定した検出動作を実施可能な吹雪検出
装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる吹雪検出装置の設置例を示す
説明図である。

【図２】第１の吹雪検出装置の概略構成を示す説明図で
ある。

【図３】雪検知の原理を説明する図である。

【図４】吹雪検出装置の他の構成を示す説明図である。

【図５】吹雪検出装置の他の構成を示す説明図である。

【図６】吹雪検出装置の他の構成を示す説明図である。

【図７】吹雪検出装置の他の構成を示す説明図である。

【図８】第２の吹雪検出装置の概略構成を示す説明図で
ある。

【図９】図８の光学系の詳細な構成を示す斜視図であ
る。

【図１０】図８の光学系の詳細な構成を示す側面図であ
る。

【図１１】雪の通過速度と中心周波数との関係を示す説
明図である。

【図１２】雪の通過量と周波数強度との関係を示す説明
図である。

【図１３】第２の吹雪検出装置の電気構成を示すブロッ
ク図である。

【図１４】積雪量の計測例を示す説明図である。

【図１５】第３の吹雪検出装置に用いられるセンサの構
成を示す斜視図である。

【図１６】第３の吹雪検出装置の電気構成を示すブロッ
ク図である。

【図１７】第４の吹雪検出装置に用いられるセンサの構
成を示す説明図である。

【図１８】第４の吹雪検出装置の電気構成を示すブロッ
ク図である。

【図１９】第５の吹雪検出装置に用いられるセンサの構
成を示す説明図である。

【図２０】図１５の光検出器の詳細な構成を示す斜視図
である。

【図２１】光検出器の他の構成を示す斜視図である。

【図２２】第６の吹雪検出装置の設置例を示す説明図で
ある。

【図２３】第６の吹雪検出装置の設置例を示す説明図で
ある。

【図２４】吹雪検出装置の検出結果とオンオフ動作との
関係を示すタイミングチャートである。

【図２５】吹雪検出装置を用いたシステムの構成例を示
す説明図である。

【図２６】吹雪検出装置を用いたシステムの他の構成例
を示す説明図である。

【符号の説明】

１センサ２制御装置３吹雪検出装置５，８受光器６，９投光器１０空間フィルタ光学系７ａ〜７ｄフードＲ観測領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投光面と受光面とが地表面へ向く状態で
配置される投光手段と受光手段とを有し、この投光手段
と受光手段との周囲に、下面開口で所定長さのフード
が、その開口部が前記投受光面よりも下方に位置するよ
うに配備されており、前記投光手段および受光手段は、投光路と受光路とが交
わり、かつこの交わり領域の少なくとも一部が前記フー
ドの開口部の下方に位置するように、それぞれの向きが
設定されて成る吹雪検知用センサ。
【請求項２】投光面と受光面とが地表面へ向く状態で
配置される投光手段と受光手段とを有し、この投光手段
と受光手段との周囲に、下面開口で所定長さのフード
が、その開口部が前記投受光面よりも下方に位置するよ
うに配備されており、前記投光手段および受光手段は、投光路と受光路とが交
わり、かつこの交わり領域の少なくとも一部が前記フー
ドの開口部の下方に位置するように、それぞれの向きが
設定されるとともに、前記受光手段は、前記投光路を通
過する所定の方向に沿って配備される空間フィルタを具
備して成る吹雪検知用のセンサ。
【請求項３】請求項１または２のいずれかに記載され
た吹雪検知用センサと、このセンサからの出力信号に基
づき前記センサの周囲環境が吹雪であるか否かを判別す
る判別手段とを備えて成る吹雪検出装置。