JP2000230900A - 車両内アルコール検出装置 - Google Patents

車両内アルコール検出装置

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JP2000230900A
JP2000230900A JP3386599A JP3386599A JP2000230900A JP 2000230900 A JP2000230900 A JP 2000230900A JP 3386599 A JP3386599 A JP 3386599A JP 3386599 A JP3386599 A JP 3386599A JP 2000230900 A JP2000230900 A JP 2000230900A
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vehicle
laser beam
alcohol
detection device
laser
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Shuji Nishida
秀志 西田
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Original Assignee
Omron Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行車両の車内のアルコール成分を、車両の
走行状態のまま遠隔的に検出する。 【解決手段】 レーザーダイオード１からアルコール吸
収波長λ1 のパルス状のレーザービームＬＢ1 を走行車
両に向けて出射し、レーザーダイオード２から参照波長
λ2 のパルス状のレーザービームＬＢ2 を時間差をおい
て出射し、両レーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 を共通のフ
ォトダイオード３によって検出する。マイクロプロセッ
サ１２は参照波長λ2 の受光量データＤ2 からアルコー
ル吸収波長λ1 の受光量データＤ1 を差し引いたアルコ
ール濃度データＤa が所定のしきい値Ｄref 以上のとき
に車内にアルコール成分が有りとしてアルコール検出信
号Ｓa を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走行中の車両自体
についてその車内にアルコール成分が存在するか否かを
遠隔的に検出する車両内アルコール検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】飲酒運転は重大な交通事故の原因とな
る。その飲酒運転の可能性の有無をチェックするに際し
て、従来は次のようにしている。走行車両に一旦停止し
てもらい、運転手の呼気を風船に吹き込んでもらい、そ
の風船をアルコール検出装置にセットして、あるいは、
ハンディタイプのアルコール検出器に呼気を直接に吹き
かけてもらって、アルコール成分の有無を検出してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の手法で
は、飲酒していることの確認に先立って取り敢えず原則
としてすべての走行している車両に対して一旦停止して
もらう必要がある。そのため、交通渋滞を誘発すること
がしばしばである。停止してもらったすべての車両につ
き１台ずつチェックするのは大変な手間と時間がかか
る。運転手の呼気をかいでみて、あるいは顔の紅潮の具
合を目で見てみて、飲酒の可能性があるとするときは、
上記の検査が行われるが、その検査がマニュアル方式で
あり、運転手の協力も必要なので、手間と時間がかか
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
の解決を図ろうとするもので、車両を一旦停止させるこ
となく、その走行状態のままで遠隔的に車内アルコール
成分を検出するものである。
【０００５】本発明にかかわる請求項１の車両内アルコ
ール検出装置は、走行車両の室内に対してアルコール吸
収波長のレーザービームを出射する手段と、前記のレー
ザービームを入射して電気量に変換する手段と、その電
気量の変化に基づいて車内アルコール成分の有無を検出
する手段とを備えた構成となっている。赤外波長域の範
囲のある一定波長の光はアルコール成分によって吸収さ
れ、そのエネルギーレベルが減衰するという性質をもっ
ている。車内に漂っているアルコールの拡散領域に対し
て車外から光を出射し、アルコール拡散領域を通過した
光は減衰することになる。その光はコヒーレントでない
と大きな散乱を生じ、減衰が著しいために入射手段に対
しては有効なレベルの光量が入射することはむずかし
い。そこで、コヒーレントな光としてレーザービームを
用いることにしている。アルコール吸収波長として例え
ば２．７５μｍと９．５２μｍが知られている。アルコ
ール成分によって吸収されることで入射のエネルギーレ
ベルが減少する。このことを電気的に検出することによ
り、車内のアルコール成分を検出することができる。こ
のとき、レーザービームを車外から出射し、車外で入射
し検出するので、遠隔的に車内のアルコール成分の有無
を検出することができる。レーザービームは光速で伝搬
するし、信号処理を電子的に行うから、きわめて高速な
判定が可能であり、したがって、走行している車両を停
止させることなく、走行状態のままでその車内のアルコ
ール成分の有無を遠隔的に検出することができる。その
検出はきわめてスピーディであり、労力も手間も少なく
てすむ。なお、アルコール成分が検出されたこと自体は
必然的に運転手の飲酒を意味するものではない。その車
両内にアルコール成分が存在しており、そのことに基づ
いてあくまで飲酒運転の可能性があるとするのである。
【０００６】請求項２の車両内アルコール検出装置は、
アルコール吸収波長のレーザービームとともにアルコー
ルに吸収されない参照波長のレーザービームを出射する
手段を備えた構成となっている。レーザービームの光路
中に塵埃や窓ガラスが存在していて、それによって受光
光量に減衰が生じても、その影響を排除することによ
り、検出精度を高める。
【０００７】請求項３の車両内アルコール検出装置は、
アルコール吸収波長のレーザービームと参照波長のレー
ザービームとを同一光路で出射する構成となっている。
車内におけるアルコール拡散領域のうちほぼ同じ空間的
領域を両レーザービームが通ることで、参照光の本来の
意義を最大限に発揮させる。
【０００８】請求項４の車両内アルコール検出装置は、
アルコール吸収波長のレーザービームと参照波長のレー
ザービームとをともにパルス状とし、両パルス状レーザ
ービームを時間差をおいて出射する構成となっている。
レーザービームを捕捉する入射手段として両レーザービ
ームに共通に単一の受光素子を採用するのでよい。パル
スとして間欠的に出射するので両レーザービームの干渉
を回避する。
【０００９】請求項５の車両内アルコール検出装置は、
レーザービームの出射手段とレーザービームの入射手段
とが道路を挟んで対向配置され、透過型に構成されてい
る。出射手段から入射手段までの距離が固定され、レー
ザービームの到達所要時間が一律に定まるので、誤検出
の可能性が低減する。
【００１０】請求項６の車両内アルコール検出装置は、
レーザービームの出射手段とレーザービームの入射手段
とが道路の一側に近接して配置され、反射型に構成され
ている。道路を挟んでの分離配置ではなく、道路の一側
での集約配置であるから、ケーブル敷設の面で有利とな
る。また、反射型の場合は、透過型に比べて光軸の調整
が容易である。
【００１１】請求項７の車両内アルコール検出装置は、
レーザービームの出射手段が高さ方向に位置を異ならせ
て複数配置され、レーザービームの入射手段も高さ方向
に位置を異ならせて同数配置された構成となっている。
小型、中型、大型のように車種によって窓ガラスの高さ
位置が異なるが、これに対応し、いずれの車種でも検出
対象となし得る。
【００１２】請求項８の車両内アルコール検出装置は、
レーザービームの出射手段がレーザービームを垂直方向
にスキャンするように構成されている。これは特に反射
型において重要となる。反射型は出射したレーザービー
ムが車内のどこから反射してくるか予測がつかない。光
路を単一に絞ってしまうと、検出ミスを起こす確率が高
くなる。レーザービームのスキャンによりどこからの反
射光をも捕捉できるようになっている。
【００１３】請求項９の車両内アルコール検出装置は、
レーザービームを入射して電気量に変換する手段が変換
のゲート時間として道路幅範囲内の車両からの反射光を
限定するに対応する時間を設定した構成となっている。
反射光は車外でも不特定の箇所から反射してくる。その
反射光が減衰している場合も多々生じる。そこで、上記
構成により道路を走行している車両を対象として特定し
ている。
【００１４】請求項１０の車両内アルコール検出装置
は、道路近傍において走行車両のフロントガラスから車
内にレーザービームが照射されるように検出領域に対す
る斜め前方または斜め上方に配置するものである。車両
の側方窓ガラスに赤外線カットフィルムが貼付されてい
ても、フロントガラスからの照射により車内のアルコー
ル成分の有無の検出を可能とする。
【００１５】請求項１１の車両内アルコール検出装置
は、アルコール検出信号をトリガ信号として車両撮像を
行い、撮像した車両の画像情報をセンターに送出する構
成となっている。遠隔的なチェック体制がより効果的な
ものとなる。
【００１６】請求項１２の車両内アルコール検出装置
は、アルコール検出信号をトリガ信号として車両止めゲ
ートを閉じる構成となっている。これは例えば高速道路
の入口の料金所に設置しておき、アルコール成分が検出
された車両については取り敢えずゲートを閉じて、その
ままの進入を回避するものである。高速道路での事故の
未然防止に有効となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかわる車両内ア
ルコール検出装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に
説明する。
【００１８】〔実施の形態１〕実施の形態１は透過型の
車両内アルコール検出装置についてのものである。図１
は実施の形態１の車両内アルコール検出装置の電気的構
成を示すブロック図である。図１において、符号の１，
２はレーザービーム出射手段としてのレーザーダイオー
ド、３はレーザービーム入射手段としてのフォトダイオ
ードである。一方のレーザーダイオード１は、アルコー
ル成分（Ｃ2Ｈ5ＯＨ：エチルアルコール）の吸収スペク
トルの周波数と同じ周波数のパルス状のレーザービーム
ＬＢ1を出射するものである。アルコール成分中のＯＨ
基の吸収スペクトルは２．７５μｍであり、ＣＣＯ基の
吸収スペクトルは９．５２μｍであることから、ここで
はレーザーダイオード１はこのうちのいずれかの周波数
のパルス状のレーザービームＬＢ1 を出射するものとす
る。いずれにしても赤外光となる（１μｍ＝１０００ｎ
ｍ）。現状のレーザーダイオードは半導体レーザーであ
るので、常温条件下では、２．７５μｍの方が実現しや
すいといえる。炭酸ガスレーザーを使用すれば、９．５
２μｍでも可能であるが、コスト的な負担が大きくな
る。
【００１９】レーザービームＬＢ1 の波長をλ1 とし、
これを「アルコール吸収波長」と呼ぶことにする。もう
一方のレーザーダイオード２はアルコール成分の吸収ス
ペクトルから外れた波長帯域でかつアルコール吸収波長
λ1 の直近の波長のパルス状のレーザービームＬＢ2 を
出射するものであり、その波長をλ2 とし、これを「参
照波長」と呼ぶことにする。参照波長λ2 をアルコール
吸収波長λ1 に対して直近とするのは、フォトダイオー
ド３の分光感度特性に対応させるためである。フォトダ
イオード３はλ1 とλ2 との波長を異にする２つのレー
ザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 をともに検出する必要がある
からである。例えば、アルコール吸収波長λ1 ＝２．７
５μｍとしたとき、参照波長λ2 ＝２．７０μｍまたは
λ2 ＝２．８０μｍに設定すればよい。
【００２０】レーザーダイオード１から出射されるアル
コール吸収波長λ1 のレーザービームＬＢ1 はアルコー
ル成分によって吸収されやすい性質をもつのに対して、
レーザーダイオード２から出射される参照波長λ2 のレ
ーザービームＬＢ2 はアルコール成分に対する透過率が
充分に高いもので吸収がほとんど生じない性質をもつ。
双方のレーザーダイオード１，２は各々から出射される
レーザービームＬＢ1，ＬＢ2 がほぼ同一光路を進むよ
うに位置関係および方向関係が定められている。それ
は、車中において浮遊しているアルコール拡散領域のう
ちのほぼ同じ空間的部位を通るようにして検出精度を上
げるためである。
【００２１】参照波長λ2 のレーザービームＬＢ2 を用
いる理由は次のとおりである。光路中の空気にアルコー
ル成分以外の塵埃等が存在していたり、車両の窓ガラス
が存在していたりすると、吸収によってビームエネルギ
ーの減衰が生じるが、この影響を排除するためである。
フォトダイオード３としては高感度で応答性が高速なア
バランシェフォトダイオードが好ましい。
【００２２】符号の４，５はレーザーダイオード１，２
のドライバ、６，７はレーザーダイオード１，２から出
射されたレーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 を出射口で個別
的に検出する出射光検出フォトダイオード、８はこれら
２つの出射光検出フォトダイオード６，７が出力する検
出電圧Ｗ1 ，Ｗ2 の差分電圧ΔＷ（＝Ｗ1 −Ｗ2 ）をと
り、その差分電圧ΔＷを一方のドライバ５に制御電圧と
してフィードバックするための差分回路である。ドライ
バ５はフィードバック制御により差分電圧ΔＷをゼロに
するようにレーザーダイオード２の出射強度を調整する
ように構成されている。その結果として、双方のレーザ
ービームＬＢ1 ，ＬＢ2 の出射強度は常に等しく保た
れ、参照波長λ2 のレーザービームＬＢ2 はその本来の
参照光としての役割を良好に果たすことになる。なお、
差分回路８の出力をドライバ４の方にフィードバックす
るように構成してもよい。
【００２３】符号の９は増幅器、１０はピークホールド
回路（サンプルホールド回路）、１１はＡ／Ｄ変換器、
１２はマイクロプロセッサ、１３はタイミング信号発生
回路である。上記の各構成要素は図示のとおりに結線さ
れている。タイミング信号発生回路１３は基準クロック
φ0 に基づいて所要のタイミング信号を生成し、それぞ
れを双方のドライバ４，５とピークホールド回路１０と
Ａ／Ｄ変換器１１とに出力する。マイクロプロセッサ１
２は双方のレーザーダイオード１，２が出射するパルス
状レーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 が互いに干渉しないよ
うにし、共通のフォトダイオード３に対してタイミング
をずらして入射させるべく出射タイミングを互いにずら
すように双方のドライバ４，５をタイミング信号発生回
路１３を介してタイミング制御するようになっている。
タイミング的に参照波長λ2 のレーザービームＬＢ2 を
先に出射するようにしている。
【００２４】図３のタイミングチャートに示すように、
パルス状レーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 の周期Ｔ0 は２
０〜４０μｓｅｃであり、両レーザービームＬＢ1 ，Ｌ
Ｂ2のタイミングのずれである遅延時間ΔＴは１〜１０
μｓｅｃである。図示の状態ではΔＴ≒Ｔ0 ／２となっ
ているが、必ずしもそのようにする必要はない。遅延時
間ΔＴはマイクロプロセッサ１２におけるＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）に先行のレーザービームＬＢ2 の
データがストアされるのに必要な時間を勘案して定め
る。
【００２５】一対のレーザーダイオード１，２と出射光
検出フォトダイオード６，７とが投光部２１を構成して
おり、共通単一のフォトダイオード３が受光部２２を構
成している。遅延時間ΔＴが比較的に小さい場合には問
題はないが、遅延時間ΔＴを大きめにとるときは、先行
する参照波長λ2 のレーザービームＬＢ2 に対応した出
射光検出フォトダイオード７と差分回路８との間（図中
のＡ点）に所要の遅延時間ΔＴの遅延回路を挿入すると
よい。
【００２６】図２は道路に対する設置状態を示す概略の
斜視図である。図２に示すように、一対のレーザーダイ
オード１，２を内蔵する投光部２１と共通単一のフォト
ダイオード３を内蔵する受光部２２とは道路１００の両
側に車両２００の走行方向に対して直交して対向する状
態に配置されている。投光部２１に内蔵の一対のレーザ
ーダイオード１，２のレーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 の
出射方向は受光部２２（フォトダイオード３）に向けら
れており、受光部２２のビーム入射方向は投光部２１に
向けられている。投光部２１と受光部２２とは、投光部
２１からのレーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 が車両２００
の窓ガラスを通り、車内の空気を通って窓ガラスから抜
け、受光部２２に入射するように配置されている。それ
は、車内のアルコール拡散領域３００のアルコール成分
を赤外分光法により光学的に検出するためである。
【００２７】次に、上記のように構成された実施の形態
１の車両内アルコール検出装置の動作を説明する。
【００２８】まず、図３（ａ）のタイミングチャートに
基づいて車両２００がパルス状レーザービームＬＢ1 ，
ＬＢ2 の光路に対してまだ到達していないときの動作を
説明する。つまり、外気に対してレーザービームが透過
する状態である。レーザーダイオード２より参照波長λ
2 のレーザービームＬＢ2 が出射されたタイミングｔ0
より遅延時間ΔＴが経過したタイミングｔ2 においてレ
ーザーダイオード１よりアルコール吸収波長λ1 のレー
ザービームＬＢ1 が出射される。受光側のフォトダイオ
ード３においては、出射側のレーザーダイオード１，２
との離間距離を光速で除した到達所要時間τの経過後に
レーザービームが入射する。すなわち、タイミングｔ0
より到達所要時間τが経過したタイミングｔ1 において
参照波長λ2 のレーザービームＬＢ2 が入射し、パルス
状の検出電圧Ｖ2 が生起する。また、タイミングｔ2 よ
り到達所要時間τが経過したタイミングｔ3 においてア
ルコール吸収波長λ1 のレーザービームＬＢ1 が入射
し、パルス状の検出電圧Ｖ1が生起する。光路中にアル
コール成分が存在しないので、レーザービームＬＢ1の
波長がアルコール吸収波長λ1 であってもエネルギー吸
収は起こらない。光路中に塵埃等があってエネルギー吸
収が生じても、その吸収の程度は双方のレーザービーム
ＬＢ2 ，ＬＢ1 で互いに実質的に等しく、したがって、
検出電圧Ｖ2 ，Ｖ1 にレベル差は生じない（説明の都合
上、サフィックスの“2”を“1”より先に記述する）。
なお、フォトダイオード３そのものが受光エネルギーレ
ベルに応じて出力するのは電流量であるが、ここでは電
流‐電圧変換を行っているものとする。その構成は抵抗
分割によって容易に実現できる（図示省略）。
【００２９】図示の状態ではｔ2 がｔ1 よりあとになっ
ている。それは次のような理由による。遅延時間ΔＴを
５μｓｅｃ＝５０００ｎｓとする。道路１００の幅を２
０ｍとする。この２０ｍを光速３×１０8 ｍ／ｓｅｃで
除すると、到達所要時間τ＝６６．６ｎｓとなる。つま
り、τ≪ΔＴということになる。図示の状態ではτとΔ
Ｔの大小関係は傾向を表しているもので、数値的には厳
密ではない。なお、周期Ｔ0 ＝２０〜３０μｓｅｃであ
る。
【００３０】増幅器９によって増幅された検出電圧Ｖ2
，Ｖ1 は遅延時間ΔＴに等しい時間差をおいて、それ
ぞれピークホールド回路１０に入力され、ピークホール
ド回路１０においてピークホールドされてＡ／Ｄ変換器
１１に出力される。Ａ／Ｄ変換器１１はマイクロプロセ
ッサ１２からの所定のタイミング制御によりピークホー
ルドされたアナログの検出電圧Ｖ2 ，Ｖ1 をデジタルの
受光量データＤ2 ，Ｄ1に変換し、マイクロプロセッサ
１２に送出する。ピークホールド回路１０はマイクロプ
ロセッサ１２からの所定のタイミング制御によりリセッ
トされる。ピークホールド回路１０のホールド時間は遅
延時間ΔＴよりも充分に短いものとする。ピークホール
ド回路１０については、λ2 が入射してからλ1 がくる
までにリセットするようにする。マイクロプロセッサ１
２は双方のレーザーダイオード１，２に対応するドライ
バ４，５に対するタイミング制御と同期しながら上記の
ピークホールド回路１０およびＡ／Ｄ変換器１１をタイ
ミング制御する。なお、この図３（ａ）は車両２００が
レーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 に到達した状態で車内の
アルコール成分を含まない空気をレーザービームＬＢ1
，ＬＢ2 が透過するときにも該当する。そのとき、車
内が煙草の煙などによって汚染されていても同じことで
ある。
【００３１】マイクロプロセッサ１２は所要のタイミン
グで入力した受光量データＤ2 ，Ｄ1 をそれぞれＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）に格納し、アルコール濃度
データＤa を、Ｄa ＝Ｄ2 −Ｄ1 によって算出し、それ
をアルコール成分有無の判断基準である所定のしきい値
Ｄref と比較する。Ｄa ≧Ｄref であれば、アルコール
成分有りと判定し、Ｄa ＜Ｄref であれば、アルコール
成分無しと判定する。図３（ａ）の場合は、Ｄ2 ≒Ｄ1
であるので、Ｄa ≒０＜Ｄref となり、アルコール成分
無しと判定される。
【００３２】次に、図３（ｂ）のタイミングチャートに
基づいて図２のようにパルス状レーザービームＬＢ1 ，
ＬＢ2 が車両２００の内部のアルコール拡散領域３００
を透過したときの動作を説明する。タイミング状況につ
いては図３（ａ）の場合と同様であることはいうまでも
ない。レーザーダイオード２より出射された参照波長λ
2 のレーザービームＬＢ2 はアルコール拡散領域３００
のアルコール成分によってエネルギーを吸収されること
がないため、その検出電圧Ｖ2 の振幅は図３（ａ）の場
合と同様の状態を保つ。しかし、レーザーダイオード１
より出射されたアルコール吸収波長λ1 のレーザービー
ムＬＢ1 はアルコール成分によってエネルギーを吸収さ
れ減衰するため、その検出電圧Ｖ1 の振幅は図３（ａ）
の場合よりも小さくなる。すなわち、Ｖ2 ＞Ｖ1 とな
る。これらの検出電圧Ｖ2 ，Ｖ1 が遅延時間ΔＴに等し
い時間差をおいてＡ／Ｄ変換器１１により受光量データ
Ｄ2,D1 に変換され、マイクロプロセッサ１２に取り込
まれる。Ｄ2 ＞Ｄ1 である。車内のアルコール成分の濃
度が所定のしきい値以上であるときは、アルコール濃度
データＤa ＝Ｄ2 −Ｄ1 ≧Ｄref となり、マイクロプロ
セッサ１２はアルコール成分有りと判定する。そして、
アルコール検出信号Ｓa を出力する。
【００３３】なお、このアルコール検出信号Ｓa の利用
の仕方については、種々のアプリケーションがある。車
両走行状況の観察者あるいは運転手に知らせるために、
パトライトを動作させてもよいし、警報ブザーを動作さ
せてもよい。さらに、車両の撮像のタイミング制御に利
用することも考えられる（これについては後述する）。
【００３４】次に、図３（ｃ）のタイミングチャートに
基づいてパルス状レーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 が車両
の窓枠（フロントピラー・センターピラー）や運転手等
によって遮断されたときの動作を説明する。タイミング
的状況については図３（ａ）の場合と同様である。レー
ザーダイオード２より出射された参照波長λ2 のレーザ
ービームＬＢ2 もレーザーダイオード１より出射された
アルコール吸収波長λ1 のレーザービームＬＢ1 もとも
に窓枠や運転手等によって遮断されると、所定のタイミ
ングでフォトダイオード３によるそれぞれの検出電圧Ｖ
2 ，Ｖ1 は実質的にゼロとなる。したがって、受光量デ
ータＤ2 ，Ｄ1 ともに実質的にゼロになり、アルコール
濃度データＤa ＝Ｄ2 −Ｄ1 ＜Ｄref となり、マイクロ
プロセッサ１２はアルコール成分無しと判定する。
【００３５】ところで、双方の受光量データＤ2 ，Ｄ1
が実質的にゼロであることに基づいて車両２００がレー
ザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 の光路に到達したことの認識
にも利用できる。すなわち、マイクロプロセッサ１２が
Ａ／Ｄ変換器１１に与える所要の２つのタイミングで互
いに遅延時間ΔＴに等しい時間差をおいて受光量データ
Ｄ2 ，Ｄ1 が取得されるわけであるが、その２つのタイ
ミングでの受光量データＤ2 ，Ｄ1 がともに実質的にゼ
ロであることから、車両の到達や通過を認識することが
できるのである。
【００３６】以上のようにして走行している車両を停車
させることなく走行状態のままとしながら、車内のアル
コール成分の有無を外部から遠隔的に検出することがで
きるのである。
【００３７】本実施の形態１の変形として、受光部２２
において２つのフォトダイオードを用いることが考えら
れる。１つはアルコール吸収波長λ1 の成分のみを検出
するためのフォトダイオードであり、もう１つは参照波
長λ2 の成分のみを検出するためのフォトダイオードで
ある。それぞれフォトダイオードに上記の要件を満たす
光学フィルタを設けておけばよい。なお、各フォトダイ
オードにそれぞれ増幅器とピークホールド回路とＡ／Ｄ
変換器とが接続されることになる。この方式では、マイ
クロプロセッサ１２における各Ａ／Ｄ変換器の入力ポー
トが別個であるので、一方のレーザーダイオードから出
射されるレーザービームＬＢ2 と他方のレーザーダイオ
ードから出射されるレーザービームＬＢ1 とのタイミン
グ関係には制約がない。つまり、上記と同様に遅延時間
ΔＴをもたせてもよいし、あるいはジャストに同期させ
てもよい。なお、レーザービームとして間欠的なパルス
状のものに代えて、受光データのサンプリングのタイミ
ング制御を正確に行う限りにおいて連続出射方式として
もかまわない。
【００３８】また、別の変形として、アルコール吸収波
長λ1 のレーザービームＬＢ1 の出射タイミングを参照
波長λ2 のレーザービームＬＢ2 の出射タイミングより
先行させてもよい。
【００３９】〔実施の形態２〕実施の形態２は反射型の
車両内アルコール検出装置についてのものである。図４
は実施の形態２の車両内アルコール検出装置の電気的構
成を示すブロック図である。実施の形態１の図１におけ
るのと同じ符号については実施の形態２（図４）におい
ても同一要素を示すので、ここでは説明を省略する。実
施の形態２に特有の構成は次のとおりである。受光側に
おいて、増幅器９とピークホールド回路１０との間に、
コンパレータ１５、ゲート回路１６および積分器１７が
挿入されている。１４はコンパレータ１５の基準電圧を
作る可変抵抗器である。また、投光部２１は図８にて後
述するようにスキャンタイプとなっている。
【００４０】反射型の場合には、透過型に比べて受光信
号のダイナミックレンジが大きい。それは、車内のいろ
んな箇所からの反射光を捕捉することになるからであ
る。白っぽい部分からの反射光と黒っぽい部分からの反
射光とではそのエネルギーレベルが数千倍も相違する。
増幅器９の感度を非常に微弱な反射光に合わせると、強
度の大きな反射光の場合には増幅器９の出力が飽和（サ
チュレート）してしまう。このため、反射型の場合に
は、参照波長λ２のレーザービームＬＢ２の検出電圧Ｖ
２とアルコール吸収波長λ１のレーザービームＬＢ１の
検出電圧Ｖ１との単純なピーク値比較は採用できないこ
とになる。そこで、コンパレータ１５と積分器１７とを
用いている。このことを図５を用いて説明する。増幅器
９からコンパレータ１５に入力されてきた電圧信号は可
変抵抗器１４が作る基準電圧Ｖref よりも大きいときに
コンパレータ１５から“Ｈ”として出力される。このコ
ンパレータ１５からの出力信号の時間幅は、フォトダイ
オード３による検出電圧の大きさに応じたものとなる。
つまり、検出電圧が大きいほど出力信号の時間幅が大き
くなる。検出電圧のレベルが数千倍あるとしても、時間
幅はそれほど大きな差とはならないし、時間幅が飽和す
るということもない。時間幅の差異を直接にマイクロプ
ロセッサ１２で求めてもよいが、積分器１７によって電
圧の差異に変換する。つまり、フォトダイオード３での
検出電圧の差異をレンジを変えて時間幅に変換し、その
時間幅を再び電圧の差異に変換する。電圧での処理の方
が時間幅での処理よりも簡単であるためである。積分器
１７からの出力電圧をピークホールド回路１０でピーク
ホールドし、Ａ／Ｄ変換器１１にてＡ／Ｄ変換して、そ
のデータをマイクロプロセッサ１２に送出する。データ
の送出後においてピークホールド回路１０をクリアす
る。
【００４１】ゲート回路１６の具体的回路構成について
は種々のものが考えられ、例えば図６、図７のようなも
のがある。
【００４２】図６において、符号の３１，３２はディレ
イ回路、３３，３４はワンショットマルチバイブレー
タ、３５，３６はＡＮＤゲート、３７はＯＲゲートであ
る。ディレイ回路３１の入力端子にタイミング信号発生
回路１３からドライバ４への出力されるタイミング信号
Ｓb が入力されるように結線され、ディレイ回路３２の
入力端子にタイミング信号発生回路１３からドライバ５
への出力されるタイミング信号Ｓc が入力されるように
結線されている。ディレイ回路３１の出力信号Ｓb1がワ
ンショットマルチバイブレータ３３に出力され、ワンシ
ョットマルチバイブレータ３３の出力信号Ｓb2がＡＮＤ
ゲート３５の一方の入力端子に入力されるように結線さ
れている。同様に、ディレイ回路３２の出力信号Ｓc1が
ワンショットマルチバイブレータ３４に出力され、ワン
ショットマルチバイブレータ３４の出力信号Ｓc2がＡＮ
Ｄゲート３６の一方の入力端子に入力されるように結線
されている。それぞれのＡＮＤゲート３５，３６の他方
の入力端子にはコンパレータ１５の出力端子が接続され
ている。双方のＡＮＤゲート３５，３６の出力端子はＯ
Ｒゲート３７の２入力端子に接続され、ＯＲゲート３７
の出力端子が積分器１７の入力端子に接続されている。
【００４３】図７のゲート回路１６はより簡素化したも
のである。双方のワンショットマルチバイブレータ３
３，３４の出力端子がＯＲゲート３８の２入力端子に接
続され、ＯＲゲート３８の出力端子とコンパレータ１５
の出力端子がＡＮＤゲート３９の２入力端子に接続さ
れ、ＡＮＤゲート３９の出力端子が積分器１７の入力端
子に接続されている。
【００４４】反射型の場合、レーザービームＬＢ1 ，Ｌ
Ｂ2 の光路を単に１つとすると反射ビームの捕捉にミス
を発生する確率が異常に高くなるはずである。車両の窓
ガラスから入射し、車内のアルコール拡散領域を透過し
たレーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 が車内のある部分に入
射し、そこから反射する。この反射は乱反射となること
が多い。したがって、元の光路に沿って反射してくる確
率は非常に低い。そのため、レーザービームＬＢ1 ，Ｌ
Ｂ2 をスキャンするように構成する。
【００４５】図８はその様子を示す。４１はハーフミラ
ー、４２はポリゴンミラーである。ハーフミラー４１か
らポリゴンミラー４２に向かう基本光軸４３に対してハ
ーフミラー４１を４５°の姿勢で設け、ハーフミラー４
１から反射されるようにするアルコール吸収波長λ1 の
レーザービームＬＢ1 を出射するレーザーダイオード１
をその出射軸４４を前記の基本光軸４３に対して直角と
なるように配置し、ハーフミラー４１に対して透過する
ようにする参照波長λ2 のレーザービームＬＢ2 を出射
するレーザーダイオード２をその出射軸４５を前記の基
本光軸４３の延長線上になるように配置し、フォトダイ
オード３もその入射軸が出射軸４５とほぼ一致するよう
に配置する。ポリゴンミラー４２の回転軸の方向を水平
とすると、ポリゴンミラー４２によってスキャンされる
レーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 の軌跡は道路１００を横
断して垂直な面でのスキャンとなる。車両２００の内部
にその窓ガラスを通して入射したレーザービームＬＢ1
，ＬＢ2 は車内のいたるところから反射してくる。そ
のうちの一部はスキャンによって時間とともに変位する
入射軸と反射軸とが一致することになり、元の光路を通
って基本光軸４３を通る状態でポリゴンミラー４２から
フォトダイオード３へと至る。なお、レーザーダイオー
ド１とレーザーダイオード２とは位置を入れ替えてもよ
い。
【００４６】車両２００の内部にアルコール拡散領域３
００があると、レーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 は往路と
復路でアルコール拡散領域３００を通過する。ここでい
う通過という表現は、投光部２１と受光部２２との配置
関係でいう透過型とは異なる意味で使っている。投受光
部のタイプとしてはあくまで反射型である。アルコール
吸収波長λ1 のレーザービームＬＢ1 は往路と復路でエ
ネルギーを吸収されるのに対して、参照波長λ2 のレー
ザービームＬＢ2 は吸収されない。
【００４７】図９は道路に対する設置状態を示す概略の
斜視図である。一対のレーザーダイオード１，２を内蔵
する投光部２１とフォトダイオード３を内蔵する受光部
２２とは道路１００の一側に近接して配置されている。
投光部２１に内蔵の一対のレーザーダイオード１，２の
レーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 の出射方向は道路１００
に直角な方向となっている。受光部２２に内蔵のフォト
ダイオード３の入射方向も道路１００に直角となってい
る。投光部２１からのレーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 が
車両２００の窓ガラスを通り、車内のいずれかの箇所で
反射され、その反射光を受光部２２に入射するように配
置されている。
【００４８】道路１００を走行している車両２００と投
受光部２１，２２との距離は車両ごとに相違する。車両
が投受光部に最も接近しているときの離間距離を例えば
２ｍとし、最も遠ざかっているときの離間距離を例えば
１０ｍとする。離間距離２ｍのとき、往復の光路長は４
ｍであるから、光速３×１０8 ｍ／ｓｅｃで除すると、
レーザービームの出射から受光までの遅延時間は１３．
３ｎｓｅｃとなる。離間距離１０ｍのときは、６６．６
ｎｓｅｃとなる。したがって、図１０のタイミングチャ
ートに示すように、図６または図７におけるディレイ回
路３１，３２のディレイ時間τ1 は１３．３ｎｓとし、
ワンショットマルチバイブレータ３３，３４のオン時間
τ2 は５３．３ｎｓ（＝６６．６−１３．３）となる。
【００４９】図１０において、Ｓb2，Ｓc2，Ｓe はゲー
ト信号、Ｓd は増幅器９の出力信号、Ｓg はコンパレー
タ１５の出力信号である。Ｓf は図６のＯＲゲート３７
の出力信号を表すと同時に図７のＡＮＤゲート３９の出
力信号も表している。なお、タイミング信号Ｓc からタ
イミング信号Ｓb までの時間は１０００〜１００００ｎ
ｓである。
【００５０】反射型であるので、ゲート回路１６を必要
としている。ゲート信号Ｓb2，Ｓc2，Ｓe の立ち上がり
エッジは上記したように車両が投受光部に最も接近して
いる場合に対応し、立ち下がりエッジは最も遠ざかって
いる場合に対応する。それ以外の反射光は車両からの反
射光でないものとみなし、ネグレクトするようにしてあ
る。
【００５１】マイクロプロセッサ１２によるアルコール
成分判定処理については実施の形態１の場合と同様であ
る。
【００５２】本実施の形態２の場合、ポリゴンミラー４
２を用いることにより２つのレーザービームＬＢ1 ，Ｌ
Ｂ2 の光路をジャストに一致させているので次のような
利点がある。車内の空気中で漂っていてある空間的広が
りをもっているアルコール成分に対して往路・復路とも
常に空間的に同一箇所を透過させることで、レーザービ
ームＬＢ2 による参照光としての精度を高めることがで
きる。また、光学的視野を狭くする、つまり指向角を小
さくしているので、ノイズ成分を極力少なくし、Ｓ／Ｎ
比を良くすることができる。
【００５３】〔実施の形態３〕実施の形態３は透過型で
あって、高さの異なる複数種類の車両に対応するもので
ある。図１１に示すように、道路１００の一方の路側に
おいて複数の投光部２１ａ，２１ｂ，２１ｃを高さを異
ならせて配置し、他方の路側において複数の受光部２２
ａ，２２ｂ，２２ｃを高さを異ならせて配置してある。
１つの投光部２１ａは図１に示した２つのレーザーダイ
オード１，２を備えている。投光部２１ｂについても同
様であり、投光部２１ｃについても同様である。１つの
投光部２１ａの出射光軸は水平であり、対向する受光部
２２ａの入射光軸と一致している。投光部２１ａと受光
部２２ａの高さは同じである。投光部２１ｂと受光部２
２ｂの関係も、投光部２１ｃと受光部２２ｃの関係も同
様である。
【００５４】このように道路１００を挟んで高さ位置を
異にする３つの投受光部を配置してあるのは、車両２０
０のサイズが窓の高さにおいて大きく３種類程度に分け
られると考えられるからである。図では、小型に相当す
る普通車２００ａと、中型に相当するトラック２００ｂ
と、大型に相当するトレーラ２００ｃが図示されてい
る。
【００５５】図１２は実施の形態３の場合の電気的構成
を示すブロック図である。アルコール吸収波長λ1 にか
かわる３つのレーザーダイオード１，１，１に対して共
通のドライバ４を接続し、参照波長λ2 にかかわる３つ
のレーザーダイオード２，２，２に対して共通のドライ
バ５を接続してある。３つのフォトダイオード３，３，
３をそれぞれ増幅器９，９，９を介してＯＲゲート５１
に接続してある。その他の構成は実施の形態１（図１）
と同様であるので、同一部分について同一符号を付すに
とどめ、説明を省略する。
【００５６】〔実施の形態４〕実施の形態４は高さの異
なる複数種類の車両に対応するものであって、反射型に
ついてのものである。図１３に示すように、実施の形態
２で説明した投受光部２１，２２を１つだけ適当な高さ
位置に設置すればよい。垂直方向にレーザービームＬＢ
1 ，ＬＢ2 をスキャンすることで、高さの違いに対応で
きている。この実施の形態４は実は実施の形態２と実質
的には同じものであるが、説明の都合上で別の形態とし
てある。
【００５７】なお、このようなスキャン方式の投受光部
を高さ方向で位置を異にして複数設けた構成としても構
わない。
【００５８】〔実施の形態５〕車両の側方の窓ガラスに
赤外線カットフィルム（スモークフィルム）が貼付され
ている車両も存在する。その場合、レーザービームの減
衰が大きい。これに対処するのが実施の形態５である。
図１４に示すように、走行する車両２００のフロントガ
ラス２０１を通して車内にレーザービームＬＢ1 ，ＬＢ
2 を照射することができるように、投受光部２１，２２
を検出領域（対象車両）に対して斜め前方に配置する。
あるいは、図１５に示すように、前方の斜め上方からレ
ーザービームＬＢ1 ，ＬＢ2 を照射するように投受光部
２１，２２を配置する。なお、この実施の形態５の場合
は、反射型である必要があることはいうまでもない。
【００５９】〔実施の形態６〕透過型にしろ、反射型に
しろ、投受光部を常設することに代えて、可搬式に構成
するが考えられる。この場合、必要なとき必要なところ
に運んでいって、飲酒運転のチェックを行うことがで
き、フレキシビリティに富んでいる。
【００６０】〔実施の形態７〕図１６に示すように、車
両内アルコール検出装置本体５００の前方に車両撮像装
置６１を設ける。車両撮像装置６１はいわゆるＣＣＴＶ
（Closed Circuit Television：閉回路テレビ）であ
る。また、有線式や無線式の伝送装置６２を設ける。車
両内アルコール検出装置本体５００によって車内でアル
コール成分が検出されたとき、そのアルコール検出信号
Ｓa をトリガ信号として車両撮像装置６１および伝送装
置６２に送出することにより、所要のタイミングで該当
車両の映像を撮像し、その画像データを伝送装置６２に
より無線伝送６３または有線伝送６４でセンターに送出
する。
【００６１】車両撮像装置６１は車両の前方から全体形
状を撮像するようになっており、車形、車種、ナンバー
プレート等必要な情報をすべて撮像できるようにするも
のとする。運転手の撮像も可能である。なお、ナンバー
プレートについては画像処理でのエッジ抽出に基づいて
文字データとしての車両番号データを抽出し、それを画
像データにスーパーインポーズしてセンターへ送出する
ようにすることも考えられる。具体的には公知の任意の
ものが適用可能であり、その具体的構成については本発
明の要旨とは直接には関係しないので説明を省略する。
【００６２】〔実施の形態８〕実施の形態８は高速道路
等の料金所で飲酒運転をチェックし、アルコール成分が
検出されたときには、進入を禁止し、高速道路内での事
故を未然に防止するものである。図１７に示すように、
料金所において料金収受員が入るブース７１の手前箇所
に車両内アルコール検出装置本体５００を設置する。車
両内アルコール検出装置本体５００によって車内でアル
コール成分が検出されたとき、そのアルコール検出信号
Ｓa をトリガ信号として車両止めゲート駆動装置７２に
送出することにより、車両止めゲート７３を下げて閉鎖
状態とする。これにより、取り敢えず、アルコール成分
が検出された車両２００の進入を抑える。あとは料金収
受員がチェックして通すかどうかを決め、通してよいと
きはボタン操作により車両止めゲート駆動装置７２を駆
動してゲート７３を上げて開放する。
【００６３】
【発明の効果】車両内アルコール検出装置についての本
発明によれば、走行している車両を停止させることな
く、走行状態のままでその車内のアルコール成分の有無
を遠隔的に検出することができる。その結果として、飲
酒運転のチェック作業につき、労力も手間も大幅に軽減
することができる。アルコール吸収波長に対する参照波
長を用いることで、光路中の塵埃や窓ガラスによる受光
光量の減衰の影響を排除し、必要な検出精度を確保す
る。両波長のレーザービームを同一光路とすることで、
参照光の本来の意義を最大限に発揮させる。両レーザー
ビームをパルス状とし、時間差をおいて出射すること
で、受光素子を共通単一化でき、また両レーザービーム
の干渉を回避して検出精度を高める。
【００６４】レーザービームの出射手段と入射手段を道
路を挟んで対向配置して透過型にすると、ビーム到達所
要時間が一律に定まり、誤検出の可能性が低減する。出
射手段と入射手段を道路の一側に近接して配置して反射
型にすると、ケーブル敷設の面で有利となる。小型、中
型、大型のように車種によって窓ガラスの高さ位置が異
なることに対応させるために、出射手段と入射手段を複
数設けるとよい。レーザービームを垂直方向にスキャン
すると、車内の反射が乱反射であっても、また車内のど
こから反射してきても、それを確実に検出して計測ミス
の確率を低減する。入射光量を電気量に変換するときに
ゲート時間内で変換することにより、道路を走行してい
る車両を検出対象として特定化できる。走行車両のフロ
ントガラスからレーザービームを照射することで、側方
窓ガラスに赤外線カットフィルムを貼付している車両に
ついてもアルコール成分の有無の検出を可能とする。ア
ルコール検出信号をトリガとして車両撮像を行ったり、
高速道路の料金所で車両止めゲートを閉じるようにする
と、事故の未然防止に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の車両内アルコール検
出装置の電気的構成を示すブロック図
【図２】 実施の形態１の車両内アルコール検出装置の
設置状況を示す斜視図
【図３】 実施の形態１の動作を説明するタイミングチ
ャート
【図４】 実施の形態２の車両内アルコール検出装置の
電気的構成を示すブロック図
【図５】 実施の形態２の要部のタイミングチャート
【図６】 実施の形態２のゲート回路の回路構成図
【図７】 実施の形態２のゲート回路の別の回路構成図
【図８】 実施の形態２におけるレーザービームスキャ
ンの構成説明図
【図９】 実施の形態２の車両内アルコール検出装置の
設置状況を示す斜視図
【図１０】 実施の形態２の動作を説明するタイミング
チャート
【図１１】 実施の形態３の車両内アルコール検出装置
の構成概念図
【図１２】 実施の形態３の車両内アルコール検出装置
の電気的構成を示すブロック図
【図１３】 実施の形態４の車両内アルコール検出装置
の構成概念図
【図１４】 実施の形態５の車両内アルコール検出装置
の概念図
【図１５】 実施の形態５の車両内アルコール検出装置
の概念図
【図１６】 実施の形態７の車両内アルコール検出装置
の構成概念図
【図１７】 実施の形態８の車両内アルコール検出装置
の構成概念図
【符号の説明】
１……アルコール吸収波長のレーザーダイオード、２…
…参照波長のレーザーダイオード、３……フォトダイオ
ード、４，５……ドライバ、６，７……出射光検出フォ
トダイオード、８……差分回路、９……増幅器、１０…
…ピークホールド回路、１１……Ａ／Ｄ変換器、１２…
…マイクロプロセッサ、１３……タイミング信号発生回
路、１４……可変抵抗器、１５……コンパレータ、１６
……ゲート回路、１７……積分器、２１，２１ａ，２１
ｂ，２１ｃ……投光部、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ
……受光部、４１……ハーフミラー、４２……ポリゴン
ミラー、６１……車両撮像装置、６２……伝送装置、６
３……無線伝送、６４……有線伝送、７１……ブース、
７２……車両止めゲート駆動装置、７３……車両止めゲ
ート、１００……道路、２００……車両、２００ａ……
小型車両、２００ｂ……中型車両、２００ｃ……大型車
両、２０１……フロントガラス、３００……アルコール
拡散領域、５００……車両内アルコール検出装置本体、
ＬＢ1 ……アルコール吸収波長のレーザービーム、ＬＢ
2 ……参照波長のレーザービーム、λ1 ……アルコール
吸収波長、λ2 ……参照波長、Ｓa ……アルコール検出
信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F103 BA00 BA23 CA02 EB02 EB03 EB04 EB05 EB08 EB12 EB16 EC11 ED14 ED18 ED19 ED27 2G059 AA01 AA05 BB01 CC15 CC19 EE01 EE02 FF06 FF09 GG01 GG03 HH01 HH06 KK02 KK03 LL04 MM08 MM09 MM11 3D037 FA03 FB00

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 走行車両の室内に対してアルコール吸収
    波長のレーザービームを出射する手段と、前記のレーザ
    ービームを入射して電気量に変換する手段と、その電気
    量の変化に基づいて車内アルコール成分の有無を検出す
    る手段とを備えている車両内アルコール検出装置。
  2. 【請求項２】 アルコール吸収波長のレーザービームと
    ともにアルコールに吸収されない参照波長のレーザービ
    ームを出射する手段を備えている請求項１に記載の車両
    内アルコール検出装置。
  3. 【請求項３】 アルコール吸収波長のレーザービームと
    参照波長のレーザービームとを同一光路で出射するよう
    に構成してある請求項２に記載の車両内アルコール検出
    装置。
  4. 【請求項４】 アルコール吸収波長のレーザービームと
    参照波長のレーザービームとをともにパルス状とし、両
    パルス状レーザービームを時間差をおいて出射するよう
    に構成してある請求項２または請求項３に記載の車両内
    アルコール検出装置。
  5. 【請求項５】 レーザービームの出射手段とレーザービ
    ームの入射手段とが道路を挟んで対向配置され、透過型
    に構成されている請求項１から請求項４までのいずれか
    に記載の車両内アルコール検出装置。
  6. 【請求項６】 レーザービームの出射手段とレーザービ
    ームの入射手段とが道路の一側に近接して配置され、反
    射型に構成されている請求項１から請求項４までのいず
    れかに記載の車両内アルコール検出装置。
  7. 【請求項７】 レーザービームの出射手段が高さ方向に
    位置を異ならせて複数配置され、レーザービームの入射
    手段も高さ方向に位置を異ならせて同数配置されている
    請求項５に記載の車両内アルコール検出装置。
  8. 【請求項８】 レーザービームの出射手段がレーザービ
    ームを垂直方向にスキャンするように構成されている請
    求項６に記載の車両内アルコール検出装置。
  9. 【請求項９】 レーザービームを入射して電気量に変換
    する手段が変換のゲート時間として道路幅範囲内の車両
    からの反射光を限定するに対応する時間を設定してある
    請求項４に記載の車両内アルコール検出装置。
  10. 【請求項１０】 道路近傍において走行車両のフロント
    ガラスから車内にレーザービームが照射されるように検
    出領域に対する斜め前方または斜め上方に配置してある
    請求項１から請求項９までのいずれかに記載の車両内ア
    ルコール検出装置。
  11. 【請求項１１】 アルコール検出信号をトリガ信号とし
    て車両撮像を行い、撮像した車両の画像情報をセンター
    に送出するように構成してある請求項１から請求項１０
    までのいずれかに記載の車両内アルコール検出装置。
  12. 【請求項１２】 アルコール検出信号をトリガ信号とし
    て車両止めゲートを閉じるように構成してある請求項１
    から請求項１０までのいずれかに記載の車両内アルコー
    ル検出装置。
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