(57)【要約】【課題】指示灯の転移層を検出するための位置調整を精密に行わなくとも、転移層のずれを的確に迅速に検出することが可能なＰＡＰＩ監視装置を提供する。【解決手段】このＰＡＰＩ監視装置２４は、指示灯２０からの光信号２２を受光して画像を撮像するカメラユニット２５と、このカメラユニット２５をベース２６上で上下に移動させるカメラ駆動部４１と、このカメラ駆動部４１の位置情報を検出するカメラ位置検出部４２と、明るさ若しくは色の転移層、及び指示灯２０の灯器の数を検出する画像処理部４３と、カメラの位置を初期値として記憶する初期値記憶部４５と、画像処理部４３が転移層を検出した時にカメラ位置検出部４２の位置情報と初期値記憶部４５の位置情報を比較して移動量を判定したり、指示器２０の発光源の数と規定数を比較する転移層移動判定部４４から構成されている。【選択図】　　　図２
2004074898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機進入路の近傍に設置されて航空機の進入角度を指示するために発光する進入角指示灯の発光部の仰角を監視する監視装置であって、
前記発光部は、転移層を介して上下位置関係で連続配置された白色光を発光する上部と、赤色光を発光する下部と、を備え、
前記発光部からの光信号を受光して画像信号に変換するカメラと、該カメラの位置を移動するカメラ移動手段と、該カメラ移動手段の移動情報に基づいて前記カメラの位置を検出するカメラ位置検出手段と、前記カメラにより変換された画像信号に基づいて前記上部白色光、及び下部赤色光の発光光の明るさの転移層を判定する画像処理手段と、前記転移層を撮像した際のカメラの初期位置を記憶する初期位置記憶手段と、前記画像処理手段により判定された明るさの転移層を撮像した際のカメラの現在位置と前記初期位置記憶手段に記憶された初期位置からの移動量を判定する転移層移動判定手段と、を備え、
前記転移層移動判定手段は、前記初期位置と現在位置とを比較した結果に基づいて前記進入角指示灯の仰角が正常か否かを判定することを特徴とする監視装置。
【請求項２】
航空機進入路の近傍に設置されて航空機の進入角度を指示するために発光する進入角指示灯の発光部の仰角を監視する監視装置であって、
前記発光部は、転移層を介して上下位置関係で連続配置された白色光を発光する上部と、赤色光を発光する下部と、を備え、
前記発光部からの光信号を受光して画像信号に変換するカメラと、該カメラの位置を移動するカメラ移動手段と、該カメラ移動手段の移動情報に基づいて前記カメラの位置を検出するカメラ位置検出手段と、前記カメラにより変換された画像信号に基づいて前記上部白色光、及び下部赤色光の発光光の色の転移層を判定する画像処理手段と、前記転移層を撮像した際のカメラの初期位置を記憶する初期位置記憶手段と、前記画像処理手段により判定された色の転移層を撮像した際のカメラの現在位置と前記初期位置記憶手段に記憶された初期位置からの移動量を判定する転移層移動判定手段と、を備え、
前記転移層移動判定手段は、前記初期位置と現在位置とを比較した結果に基づいて前記進入角指示灯の仰角が正常か否かを判定することを特徴とする監視装置。
【請求項３】
前記転移層移動判定手段は、前記転移層を撮像した際のカメラの初期位置と現在位置とを比較することにより得られた位置移動量が、予め設定された許容範囲内であれば前記進入角指示灯の仰角を正常と判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の監視装置。
【請求項４】
前記転移層移動判定手段は、前記転移層を撮像した際のカメラの初期位置と現在位置とを比較することにより得られた位置移動量が、予め設定された許容範囲を超過した場合、安全上許容される時間内で再確認後、前記進入角指示灯の仰角を異常と判断し、警報を発することを特徴とする請求項１又は２に記載の監視装置。
【請求項５】
前記カメラ移動手段は、前記発光部から発光された白色光、明るさの転移層、及び赤色光の光信号を順次受光するように、前記カメラを上下に所定距離往復移動するように制御することを特徴とする請求項１に記載の監視装置。
【請求項６】
前記カメラ移動手段は、前記発光部から発光された白色光、色の転移層、及び赤色光の光信号を順次受光するように、前記カメラを上下に所定距離往復移動するように制御することを特徴とする請求項２に記載の監視装置。
【請求項７】
前記転移層移動判定手段は、前記カメラが前記発光部からの発光光の明るさの転移層を検出する毎に、前記初期位置記憶手段に記憶された初期位置と現在位置との誤差を演算することを特徴とする請求項１、３、４、５に記載の監視装置。
【請求項８】
前記転移層移動判定手段は、前記カメラが前記発光部からの発光光の色の転移層を検出する毎に、前記初期位置記憶手段に記憶された初期位置と現在位置との誤差を演算することを特徴とする請求項２、３、４、６に記載の監視装置。
【請求項９】
前記画像処理手段は、前記発光部の数を検出する発光部数検出手段を更に備え、前記カメラ移動手段が前記転移層を検出する位置に前記カメラを移動した際、前記発光部数検出手段により検出された発光部の数と予め設定された数とを比較した結果が異なっていた場合、前記発光部が滅灯したと判断して警告を発することを特徴とする請求項１又は２に記載の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密進入角指示灯（ＰＡＰＩ：Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ａｐｐｒｏａｃｈ　Ｐａｔｈ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）監視装置に関し、さらに詳しくは、指示灯の発光部の仰角を監視する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
航空機を操縦するパイロットが最も緊張する場面は、着陸のために滑走路に進入する時であるといわれている。着陸のために滑走路に進入する際には、航空機の進入角度が正しいか否かをパイロットが正確に把握することが着陸時における安全を図る上で最も重要な要素となる。そのために、空港の滑走路の進入口近傍には精密進入角指示灯（以下、指示灯と記す）が設置されている。図７は指示灯の原理を示す図であり、５０は滑走路、５１は航空機の進入方向を表す。Ａ〜Ｄは指示灯である。指示灯Ａ〜Ｄは、一般には滑走路５０の側方位置に横列配置され、各発光部Ｔ１〜Ｔ４から仰角θ１〜θ４で光信号Ｌ１〜Ｌ４を照射する。各発光部の仰角θ１〜θ４はごく微小の角度差を有し、滑走路５０から見て外側の指示灯ほど仰角が小さくなるように、つまりθ１＜θ２＜θ３＜θ４となるように設定されている。具体的数値を挙げると、仰角θ１〜θ４は、２°３０′〜３°３０′の範囲において、２０′の角度差で設定されている。このように指示灯は、滑走路に上空から進入してくる航空機に対して進入角度を指示するための視覚的進入角表示システムであり、指示灯が備える発光部からの発光光によって航空機のパイロットに対して目視による進入角度指示を行っている。従って、この指示灯の設置状態や機能には高い信頼性が求められ、とりわけ進入してくる航空機に対する発光部の仰角が正確に維持されていることが重要である。そして、発光部の仰角が適正値に設定されているか否かを常時監視し、適正値からずれている場合には警告を発して、速やかに修正する等の必要な措置を講ずることが空港の安全を図る上で極めて重要である。
【０００３】
この指示灯の発光部の仰角を監視する従来技術として、例えば、特許第７６３８９０号公報には、簡易な構造により安価な監視装置を実現する技術について開示されている。それによると、進入角指示灯の発光部の前方に距離を隔てて設置され、受光面に高さを異ならせて配置された複数個の受光窓及び受光窓のそれぞれに光学的に個別に結合された受光系を有する受光器と、前記受光器の各受光系から出力される受光信号より仰角の適否を判定する回路とを備え、仰角の適否を判定する前記回路は、前記複数個の前記受光窓のうち、高さ方向に互いに隣接する２つの受光窓および対応する２つの受光系を一組とし、この組み合わせを複数組含み、各組において前記２つの受光系の受光信号出力を比較して比較出力を生成し、前記比較出力に基づいて仰角の適否を判定するものである。
また、特公平７−１１１４９１号公報には、光学系と、光ファイバ束とを備え、互いに間隔を隔てて配置された複数のランプから、空間を介して入射された光を受光するための受光器について開示されている。それによると、光学系は、集光レンズを含んでおり、前記集光レンズは一面側が前記ランプと空間を隔てて向き合い他面側に前記ランプ毎に異なる結像位置を生じ、前記ランプまでの距離が前記結像位置までの距離よりも充分に大きい光学系を構成しており、前記光ファイバ束は、一端側が前記光学系によって得られる前記ランプの各結像位置毎に受光面となる光ファイバ端面を構成し、前記光ファイバ端面のそれぞれが前記光ファイバ束から分岐された光ファイバ束の端面で構成され、他端側が受光出力出射端となることを特徴としている。
また、特開２０００−２５６９７公報には、ＰＡＰＩ装置の設置状態を調べる技術について開示されている。それによると、所定の一方向へ光線を照射する、ＰＡＰＩ装置の筐体に設けられた照射器と、前記照射器からの光線を受光するために、その照射器から所定距離離れた位置に設けられた受光器と、前記受光器が光線を受光しているときに、前記筐体は所定の正常位置に設置されていると判定し、その光線を受光しなくなったとき、あるいは受光レベルが所定以下のときに、その筐体は所定の正常位置から変化していると判定するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特許第７６３８９０号公報による発明では、レンズと指向角を制限した４個のセンサは、指示灯以外の光の影響を少なくするために指向角を狭くする必要があり、指示灯の方向に正しく調整しないと最大感度が得られない。また、転移層の位置調整が正しく受光器の０度の位置にないと、警報発生までのマージンが小さくなり、誤警報を発生しやすくなるといった問題がある。そのため、転移層の位置、受光器の向き、ピンクゾーンの幅について精密な調整を行う必要があった。さらに、レンズの集光効果のために受光センサの劣化が早まるといった問題もある。
また、特公平７−１１１４９１号公報による発明では、固定レンズで検出できる転移層のずれの範囲は極めて狭く、そのような仰角のずれを検出することは困難である。また、前記と同じようにレンズの集光効果のために受光センサの劣化が早まるといった問題もある。
また、特開２０００−２５６９７公報による発明では、転移層の位置変動は基台が変動するだけでなく、ランプ、反射鏡、赤色フィルタ及びレンズの位置関係の変動が原因となる場合もあるので、基台以外の変動が原因の場合、転移層のずれを検出することができない。
本発明は、かかる課題に鑑み、指示灯の転移層を検出するための位置調整を精密に行わなくとも、転移層のずれを的確に迅速に検出することが可能なＰＡＰＩ監視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】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、航空機進入路の近傍に設置されて航空機の進入角度を指示するために発光する進入角指示灯の発光部の仰角を監視する監視装置であって、前記発光部は、転移層を介して上下位置関係で連続配置された白色光を発光する上部と、赤色光を発光する下部と、を備え、前記発光部からの光信号を受光して画像信号に変換するカメラと、該カメラの位置を移動するカメラ移動手段と、該カメラ移動手段の移動情報に基づいて前記カメラの位置を検出するカメラ位置検出手段と、前記カメラにより変換された画像信号に基づいて前記上部白色光、及び下部赤色光の発光光の明るさの転移層を判定する画像処理手段と、前記転移層を撮像した際のカメラの初期位置を記憶する初期位置記憶手段と、前記画像処理手段により判定された明るさの転移層を撮像した際のカメラの現在位置と前記初期位置記憶手段に記憶された初期位置からの移動量を判定する転移層移動判定手段と、を備え、前記転移層移動判定手段は、前記初期位置と現在位置とを比較した結果に基づいて前記進入角指示灯の仰角が正常か否かを判定することを特徴とする。
指示灯の発光部から発せられた光信号は上発光部が白色、下発光部が赤色の光である。そして、上発光部と下発光部の境界は転移層といわれ、指示灯の発光部の仰角とはこの転移層と水平面のなす角度のことで、航空機に進入角を指示する最も重要な層である。従来の監視装置は、正しく調整された転移層を基準点としてそこからのずれ量をいろいろな方法を駆使して検出していた。しかし、最初に監視装置の所定の位置をこの基準点に設定するのに精度の高い位置決めと、技術が要求されていた。それは、ピンポイントによる位置の変動を検出する必要があったからである。そこで、本発明では、上下に移動可能なカメラを配置し、正確に仰角が設定された指示灯からの光をカメラで撮像しながら移動し、その画像を画像処理して明るさの転移層を検出する。この時のカメラの位置を初期位置として記憶する。そして、その位置からカメラを上下に移動して、カメラが白色光、転移層、赤色光と順次変わるように移動する。この移動の過程で、転移層を捉えたカメラの現在位置と、記憶した初期位置とを常に比較してその移動量が許容範囲内であるか否かを判定する。従って、監視装置の初期位置をピンポイントで絶対的な位置に設定する必要がなく、記憶された初期値との相対的な位置を検出することにより、現在位置が許容範囲内にあるか否かで仰角を監視するものである。
かかる発明によれば、正確に仰角が設定された指示灯からの光の転移層を検出したカメラの位置を初期値として記憶し、この初期値からの相対的なずれ量から仰角異常を検出するので、精密に転移層を設定する必要がなく調整が容易となり、調整工数を削減することができる。
【０００６】
請求項２は、航空機進入路の近傍に設置されて航空機の進入角度を指示するために発光する進入角指示灯の発光部の仰角を監視する監視装置であって、前記発光部は、転移層を介して上下位置関係で連続配置された白色光を発光する上部と、赤色光を発光する下部と、を備え、前記発光部からの光信号を受光して画像信号に変換するカメラと、該カメラの位置を移動するカメラ移動手段と、該カメラ移動手段の移動情報に基づいて前記カメラの位置を検出するカメラ位置検出手段と、前記カメラにより変換された画像信号に基づいて前記上部白色光、及び下部赤色光の発光光の色の転移層を判定する画像処理手段と、前記転移層を撮像した際のカメラの初期位置を記憶する初期位置記憶手段と、前記画像処理手段により判定された色の転移層を撮像した際のカメラの現在位置と前記初期位置記憶手段に記憶された初期位置からの移動量を判定する転移層移動判定手段と、を備え、前記転移層移動判定手段は、前記初期位置と現在位置とを比較した結果に基づいて前記進入角指示灯の仰角が正常か否かを判定することを特徴とする。
指示灯の発光部は白と赤の２色の光から構成されている。請求項１では、明るさによる転移層を検出した。本発明ではカラーカメラを使用し、例えば、ＲＧＢの配合の割合から赤色光、白色光を判別できるので、そこから色の転移層として検出することができる。
かかる発明によれば、請求項１と同様な作用効果を奏する。
請求項３は、前記転移層移動判定手段は、前記転移層を撮像した際のカメラの初期位置と現在位置とを比較することにより得られた位置移動量が、予め設定された許容範囲内であれば前記進入角指示灯の仰角を正常と判断することを特徴とする。
発光部の仰角の絶対的な許容範囲は厳格に決められている。従って、それを監視する監視装置はその許容範囲をより正確な精度で検出できなければならない。それには、カメラの移動量のピッチをいかに正確に細かく設定するかにかかっている。このような条件を満たすカメラであれば、仰角の絶対的な許容範囲に対して同じように許容範囲を設定して、それに基づいて仰角の誤差を判断することができる。
かかる発明によれば、転移層移動判定手段が初期値と現在位置とを比較して、比較結果が所定の許容範囲内であれば正常と判断できるので、判定誤差を吸収して判定結果を収斂することができる。
【０００７】
請求項４は、前記転移層移動判定手段は、前記転移層を撮像した際のカメラの初期位置と現在位置とを比較することにより得られた位置移動量が、予め設定された許容範囲を超過した場合、安全上許容される時間内で再確認後、前記進入角指示灯の仰角を異常と判断し、警報を発することを特徴とする。
判定結果が許容範囲を上下何れかに越えた場合は、直ちに警報を発しても良いが誤動作でないかを再確認するために、安全上許容される時間内で再確認してから、異常として警報を発することが安全面から必要である。
かかる発明によれば、判定結果が許容範囲を超過した場合、安全上許容される時間内で再確認して仰角を異常として判断するので、間違った異常判断を減少することができる。
請求項５は、前記カメラ移動手段は、前記発光部から発光された白色光　、明るさの転移層、及び赤色光の光信号を順次受光するように、前記カメラを上下に所定距離往復移動するように制御することを特徴とする。
発光部からの光信号は常に一定ではなく、寒暖差等による膨張収縮、その他の要因によって基台の位置、形状が変動するだけでなく、発光部を構成するランプ、反射鏡、赤色フィルタ、及びレンズの位置関係が変動して転移層が変動する可能性がある。従って、もしカメラを固定して明るさの転移層を観測した場合、転移層が前記理由により移動した場合、その転移層を見失う可能性があり、カメラの位置を転移層の位置に正確に合わせなければならない。本発明ではこれを防ぐためにカメラを常時上下に移動して、その過程で必ず明るさの転移層を捉えるようにして、初期位置との誤差を検出するものである。
かかる発明によれば、カメラを常時上下に移動することにより、カメラの可動範囲内にある明るさの転移層を必ず検出するようにするので、カメラの位置合わせを精密に行わなくても正確に明るさの転移層の移動量を検出することができる。
請求項６は、前記カメラ移動手段は、前記発光部から発光された白色光　、色の転移層、及び赤色光の光信号を順次受光するように、前記カメラを上下に所定距離往復移動するように制御することを特徴とする。
明るさの転移層が諸条件により移動することは、同時に色の転移層が移動することと同じである。従って、本発明でもこれを防ぐためにカメラを常時上下に移動して、その過程で必ず色の転移層を捉えるようにして、初期位置との誤差を検出するものである。
かかる発明によれば、カメラを常時上下に移動することにより、色の転移層を必ず検出するようにするので、正確に色の転移層の移動量を検出することができる。
【０００８】
請求項７は、前記転移層移動判定手段は、前記カメラが前記発光部からの発光光の明るさの転移層を検出する毎に、前記初期位置記憶手段に記憶された初期位置と現在位置との誤差を演算することを特徴とする。
初期位置記憶手段に記憶したカメラの位置は、カメラが明るさの転移層を検出してその位置を初期位置として決めた位置である。従って、カメラを上下に移動して白色光や赤色光を検出した場合は位置検出をしないで、カメラが明るさの転移層を検出したときのみ、初期位置との移動量を演算する。これにより、常に正確に明るさの転移層の現在位置を検出することができる。
かかる発明によれば、常に最新の明るさの転移層を正確に検出できるので、転移層の移動量を迅速にしかも正確に検出することができる。
請求項８は、前記転移層移動判定手段は、前記カメラが前記発光部からの発光光の色の転移層を検出する毎に、前記初期位置記憶手段に記憶された初期位置と現在位置との誤差を演算することを特徴とする。
初期位置記憶手段に記憶したカメラの位置は、カラーカメラが色の転移層を検出してその位置を初期位置として決めた位置である。従って、カメラを上下に移動して白色光や赤色光を検出した場合は位置検出をしないで、カメラが色の転移層を検出したときのみ、初期位置との移動量を演算する。これにより、常に正確に色の転移層の現在位置を検出することができる。
かかる発明によれば、常に最新の色の転移層を正確に検出できるので、転移層の移動量を迅速にしかも正確に検出することができる。
請求項９は、前記画像処理手段は、前記発光部の発光源の数を検出する発光部数検出手段を更に備え、前記カメラ移動手段が前記転移層を検出する位置に前記カメラを移動した際、前記発光部数検出手段により検出された発光源の数と予め設定された数とを比較した結果が異なっていた場合、前記発光源が滅灯したと判断して警告を発することを特徴とする。
発光部は複数の発光源から一つの発光部を構成している。日本では一般に３個の発光源で一つの発光部を構成し、それらが一つの発光部内で水平に配置されている。そして、カメラはこの複数の発光源からなる発光部の画像をカメラにより撮像して画像処理手段に入力する。画像処理手段は転移層を明るさと色の値として検出する他に、発光源の数として認識することもできる。従って、予め例えば３個の発光源として記憶しておき、転移層を検出したときに同時に発光源の数も比較すれば、ランプの断線等を容易に検出できる。
かかる発明によれば、転移層検出時に発光部の発光源の数も同時に検出するので、発光部の光源異常を同時に検出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の実施形態に係る精密進入角指示灯（ＰＡＰＩ：Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ａｐｐｒｏａｃｈ　Ｐａｔｈ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を監視する装置の全体構成図である。以下、精密進入角指示灯を単に指示灯と記す。
図１（ａ）は実施形態の構成図であり、（ｂ）は指示灯の正面図であり、（ｃ）はＰＡＰＩ監視装置の正面図である。指示灯２０は、例えば（ｂ）のように同一構成の灯器２０ａ、２０ｂ、２０ｃが横一列に水平に配置され、同一の出射角度で指示灯２０内に設置されている。このように、一つの指示灯に同一構成の複数の灯器を配置する理由は、一つの灯器で一つの指示灯を構成した場合、灯器が何らかの原因で滅灯した場合に、指示灯としての役目を果さなくなることを防ぐための措置である。そして、これら複数の指示灯を一つの単位として前記図７で説明した通り、空港の滑走路の着陸側進入口の近傍に設置された基台２１上に、発光方向が所定の設定仰角θとなるように予め正確に位置決めされる。指示灯２０の設置時における水平方向に対する設定仰角の設定方法は、指示灯２０の前方の所定位置に所定の高さにて配置されて指示灯２０からの光を投影する基準板を用いて行われる。この基準板には、指示灯を構成する上下２つの発光部の境界線としての転移層が投影する位置を示す基準線（図示せず）が描かれており、指示灯２０の発光部の仰角を調整して転移層が基準板上の基準線に一致するように調整される。
【００１０】
この転移層について図３を参照してさらに詳しく説明する。図３は、図１（ｂ）の指示灯２０内の一つの灯器の構成を示す模式図である。ハロゲンランプから成る白色光源３０と、そこから放射される光を反射する反射鏡３１と、光軸３７の上半分の領域をカバーするように設けられた赤色フィルタ３２と、光束を所定の焦点距離で集光するレンズ３３から構成され、それらが図示しないケースに収められている。白色光源３０からの光は反射鏡３１により前方に一定の光束として反射され、その光束の光軸３７の上半分にある赤色フィルタ３２により上半分の光束が赤色光になる。そして、光軸３７の下半分の領域は白色光のままレンズ３３により屈折されて焦点Ｆから像が倒立して上側が白色光３５、下側が赤色光３４に分離する。このとき、その境界に転移層３６が現れる。ここで、赤色フィルタ３２のエッジ精度と指示灯の調整ズレによって転移層がぼやけてピンクに見える層をピンクゾーンといい、このような要因によりピンクゾーンが指示灯ごとにばらついて発生する。
このようにして形成された転移層は、図１（ｂ）のように灯器２０ｃを正面から見ると上側に白色光３５、下側に赤色光３４、その境界に転移層３６がレンズを介して放射される。他の灯器２０ａ、２０ｂも同様である。また、指示灯２０の位置は常に一定ではなく、寒暖差等による膨張収縮、その他の要因によって基台２１の位置、形状が変動するだけでなく、図３のランプ３０、反射鏡３１、赤色フィルタ３２、及びレンズ３３の位置関係が変動して転移層が変動する可能性がある。また、極端な場合、空港内を通行する車両が接触して指示灯が変形したり、位置ズレ、傾斜する場合も考えられる。指示灯２０から照射される光の仰角は、航空機の滑走路への進入角度をパイロットに知らせる重要な役目を担っているにも拘わらず、上記の如き経時的要因、外的要因等、種々の要因によって変動する可能性があり、そのため常に仰角の変動を正確に監視し、変動が発見された場合にはこれを修正するための維持、管理作業が求められる。そこで、前記基準板を用いて指示灯の仰角を初期設定した後においても、常時、指示灯の発光部の仰角の変化を監視するＰＡＰＩ監視装置２４が必要となる。このＰＡＰＩ監視装置２４は、指示灯２０の設置後、常時、指示灯２０と対向した位置に設置されるが、実際は転移層の広がり幅が中心線に近い程大きくなり、所定の水平距離はなれた付近で最も小さくなるため、指示灯２０から照射される光信号２２の光学的中心線から所定距離だけ水平方向左側または右側に変位させて設置される。
【００１１】
本発明のＰＡＰＩ監視装置２４は、指示灯２０と対向する位置に設置したベース２６上に、指示灯２０から出射された光信号２２を受光する位置に所定の角度傾けて設置される。受光面には、不要な光を除去する筒２３或いは、筒状の穴が配置され、筒２３の内奥端部にはカメラ２５が備えられ、筒２３の開口範囲を撮像範囲として画像データを収集できるように構成されている。つまり図１（ｃ）のように筒２３が配置され、指示灯２０からの光をカメラ２５により撮影するようになっている。また、図示を省略するが、ＰＡＰＩ監視装置２４内のカメラ２５が筒２３と一体となってモータ等の駆動装置により、矢印２７のように上下に移動可能となっている（詳細は後述する）。図１では指示灯２０とＰＡＰＩ監視装置２４は１対１に構成されているが、実際には図７で説明した各指示灯に対向して、この組合わせが４組設置されている。
【００１２】
図２は、本発明の実施形態に係るＰＡＰＩ監視装置の構成を表すブロック図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。このＰＡＰＩ監視装置２４は、指示灯２０からの光信号２２を受光して画像を撮像するカメラユニット２５と、このカメラユニット２５をベース２６上で上下に移動させるカメラ駆動部４１と、このカメラ駆動部４１の位置情報を検出するカメラ位置検出部４２と、前記カメラユニット２５からの画情報に基づいて明るさ若しくは色の転移層、及び指示灯２０の灯器の数を検出する画像処理部４３と、画像処理部４３が転移層を検出してその際のカメラの位置を初期値として記憶する初期値記憶部４５と、画像処理部４３が転移層を検出した時にカメラ位置検出部４２の位置情報と初期値記憶部４５の位置情報を比較して移動量を判定したり、指示器２０の発光源の数と規定数を比較する転移層移動判定部４４から構成されている。
次に、図１と図２を参照してＰＡＰＩ監視装置２４の動作について説明する。先ず、ＰＡＰＩ監視装置２４はカメラ駆動部４１を駆動してカメラユニット２５を上下何れかに移動する。その移動の過程では画像は例えば図４（ａ）のように、全てが白５５の画像か、（ｂ）のように上半分が白５６、下半分が赤５７の画像か、（ｃ）のように全てが赤５８の画像の何れかになる。ここで、基準となる転移層は（ｂ）の白赤混合の画像であり、この画像を検出した際のカメラユニット２５の位置をカメラ位置検出部４２が検出して、その値を初期値として初期値記憶部４５に記憶する。更に具体的に説明すると、カメラ位置検出部４２は、例えば、カメラ駆動部４１をサーボモータにより実現した場合は、サーボモータのエンコーダから発生するパルス数を計数することにより容易に検出が可能である。つまり、基準点を決めておき、例えば、図４（ａ）の位置を基準点とすると、そこからカウンタを０にしてカメラ駆動部４１を駆動してカメラユニット２５を下に移動し、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順番でカウントアップし、（ｃ）まで移動したら逆に（ｃ）、（ｂ）、（ａ）とカウントダウンし、その過程で前記（ｂ）の白赤混合の画像を検出した時点のカウント数を初期値記憶部４５に記憶しておく。そして、（ａ）に戻ったときはカウントが０になる。
【００１３】
次に、通常の監視動作について説明する。カメラ駆動部４１を再度駆動して、カメラユニット２５を下方向に移動する。カメラユニット２５からの画像は順次画像処理部４３に送られて画像処理され、転移層移動判定部４４に処理結果が伝えられる。また、同時にカメラ位置検出部４２はカメラ駆動部４１からのパルス数をカウントして、転移層移動判定部４４にカウント結果を伝える。ここで、画像処理部４３が図４（ｂ）の画像を検出すると、転移層移動判定部４４はその時のカメラ位置検出部４２のカウント数を一旦図示しないメモリに記憶し、初期値記憶部４５に記憶したカウント数と比較する。その結果カウント数の差が所定の許容範囲内であれば、そのまま監視を続行し、許容範囲を超えた場合は、異常信号４６を発生する。この許容範囲は、測定誤差や測定限界値を考慮して決められる。例えば、考慮した値をカウント数に換算して、初期値カウント数±数カウントといったように決定する。また、この時、画像処理部４３は指示灯２０内の灯器の数も同時に計数し、予め決められた数に対して減少していないかを判定する。もし、数が減少していれば、灯器が断線等で発光していないことが考えられるので、灯器異常信号４７を発生する。
【００１４】
図５は、本発明の実施形態のＰＡＰＩ監視装置の動作フローチャートである。
先ず、ＰＡＰＩ監視装置２４はカメラ駆動部４１を駆動してカメラユニット２５を上下何れかに移動して光信号を撮像する（Ｓ１）。次に、画像処理部４３が前記図４の（ｂ）の白赤混合の画像を画像処理して転移層を抽出する（詳細は後述する）（Ｓ２）。そして、転移層を検出した際のカメラユニット２５の位置をカメラ位置検出部４２が検出して、その値を初期値として記憶するのであれば（Ｓ３でＹＥＳのルート）初期値記憶部４５に記憶する（Ｓ７）。次に通常の監視動作に移行するために、カメラ駆動部４１を再度駆動してカメラユニット２５を一旦基準点に戻し、そこからカメラユニット２５を下方向に移動して前記ステップＳ１を実行し、カメラユニット２５からの画像は順次画像処理部４３に送られて画像処理され、転移層移動判定部４４に処理結果が伝えられる。また、同時にカメラ位置検出部４２はカメラ駆動部４１からのパルス数をカウントして、転移層移動判定部４４にカウント結果を伝える。ここで、画像処理部４３が図４（ｂ）の画像を再び検出すると（Ｓ２）、ステップＳ３では初期設定ではないので（Ｓ３でＮＯのルート）次のステップＳ４に移行し、転移層移動判定部４４はその時のカメラ位置検出部４２のカウント数を一旦図示しないメモリに記憶し、初期値記憶部４５に記憶したカウント数と比較する（Ｓ４）。その結果カウント数の差が所定の許容範囲内であれば（Ｓ５でＹＥＳのルート）、そのまま監視を続行し（Ｓ６）、許容範囲を超えた場合は（Ｓ５でＮＯのルート）、異常信号４６を発生する（Ｓ８）。
ここで、図５の画像処理フロー、初期位置記憶フロー、及び転移層移動判定フローについて更に詳細に説明する。先ず、図６（ａ）の画像処理フローについて説明する。カメラユニット２５により撮像された画像は、カメラユニット２５の位置により図４のように白、白赤混合、赤の何れかの画像を画像処理部４３に入力する。そして、画像を記憶するトリガ信号が発生されると（Ｓ１１）、その時点での画像がメモリに記憶される（Ｓ１２）。前記トリガ信号は周期的に発生されるクロック信号でもよいし、所定の条件が揃ったときに発生される信号でも良い。次に、メモリに記憶された画像から図４の丸い高輝度部（灯器）を検出し（Ｓ１３）、例えば、明るさにより転移層を検出するのであれば、カメラに緑のフィルタを使用することにより、白と赤の明るさが更に明確に判別が可能となる。その時の明るさのレベルは（ａ）＞（ｂ）＞（ｃ）となる。また、色により転移層を検出するのであれば、カメラに赤のフィルタを使用することにより、赤を更に明確に判別が可能となる。その時の明るさのレベルは（ｃ）＞（ｂ）＞（ａ）となる。このようにしてレベルの違いから明るさ或いは色の転移層の画像を判定し、夫々の場合でレベルが（ｂ）になったときに、高輝度部（灯器）の数を計数して出力し（Ｓ１４）、同時に転移層を検出した判定信号を出力する（Ｓ１５）。
【００１５】
次に、図６（ｂ）の初期位置記憶フローについて説明する。ＰＡＰＩ監視装置２４はカメラ駆動部４１を駆動してカメラユニット２５を上下何れかに移動する。その移動の過程では画像は図４のように、例えば、（ａ）のように全てが白５５の画像か、（ｂ）のように上半分が白５６、下半分が赤５７の画像か、（ｃ）のように全てが赤５８の画像の何れかになる。ここで、基準となる転移層は（ｂ）の白赤混合の画像であり、この画像を検出した際のカメラユニット２５の位置をカメラ位置検出部４２が検出して、その値を初期値として初期値記憶部４５に記憶する。例えば、カメラ駆動部４１をサーボモータ或いはステッピングモータにより実現するには、サーボモータの場合は、エンコーダから発生するパルス数を計数するか、ステッピングモータの場合は、駆動パルス数を計数することにより容易に検出が可能である。つまり、基準点を決めておき、例えば、図４（ａ）の位置を基準点とすると、そこからカウンタを０にしてカメラ駆動部４１を駆動してカメラユニット２５を下に移動し（Ｓ２０）、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順番でカウントアップし（Ｓ２１）、転移層（ｃ）が検出されるか否かを判定し（Ｓ２２）検出されなければカウントアップを繰り返し、転移層（ｃ）が検出されるとその時点のカウント数を初期値記憶部４５に記憶する（Ｓ２３）。
次に、図６（ｃ）の転移層移動判定フローについて説明する。図６（ａ）の画像処理フローの判定信号を入力すると（Ｓ３０のＹＥＳのルート）、その時点でのカメラ位置検出部４２からのカウント値をメモリに記憶する（Ｓ３１）。次に、初期値記憶部に記憶されたカウント値を読み出し（Ｓ３２）、メモリに記憶した現在値のカウンタ値と比較する（Ｓ３３）。その差が許容範囲内であれば正常とし（Ｓ３４）、許容範囲外であれば仰角異常として警報を発する（Ｓ３５）。この許容範囲は、測定誤差や測定限界値を考慮して決められる。例えば、考慮した値をカウント数に換算して、初期値カウント数±数カウントといったように決定する。このように、判定結果が許容範囲を上下何れかに越えた場合は、直ちに警報を発しても良いが誤動作でないかを再確認するために、安全上許容される時間内で再確認してから、異常として警報を発することが安全面から必要である。
【００１６】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１の発明によれば、正確に仰角が設定された指示灯から光の転移層を検出し、その時のカメラの位置を初期値として記憶してこの初期値からの相対的なずれ量から仰角異常を検出するので、精密に転移層を設定する必要がなく調整が容易となり、調整工数を削減することができる。
また請求項２では、請求項１と同様な作用効果を奏する。
また請求項３では、転移層移動判定手段が初期値と現在位置とを比較して、比較結果が予め決められた所定の許容範囲内であれば正常と判断するので、判定誤差を吸収して判定結果を収斂することができる。
また請求項４では、判定結果が安全上許容される時間内で許容範囲を超過した場合、仰角を異常として判断するので、間違った異常判断を減少することができる。
また請求項５では、カメラを常時上下に移動することにより、カメラの可動範囲内にある明るさの転移層を必ず検出するようにするので、カメラの位置合わせを精密に行わなくても正確に明るさの転移層の移動量を検出することができる。
また請求項６では、カメラを常時上下に移動することにより、色の転移層を必ず検出できるようになり、転移層を見失うことがなくその結果、正確に色の転移層の移動量を検出することができる。
また請求項７では、常に明るさの転移層の最新情報を正確に検出できるので、転移層の移動量を迅速にしかも正確に検出することができる。
また請求項８では、常に最新の色の転移層の最新情報を正確に検出できるので、転移層の移動量を迅速にしかも正確に検出することができる。
また請求項９では、転移層検出時に発光部の発光源の数も同時に検出するので、発光部の光源異常を同時に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るＰＡＰＩ監視装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＰＡＰＩ監視装置の構成を表すブロック図である。
【図３】本発明の指示灯内の一つの灯器の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の指示灯内の灯器の仰角による灯器の色に違いを説明する図である。
【図５】本発明の実施形態のＰＡＰＩ監視装置の動作フローチャートである。
【図６】本発明の図５の動作フローチャートを更に詳細に説明する動作フローチャートである。
【図７】従来における指示灯の原理を示す図である。
【符号の説明】
２４　ＰＡＰＩ監視装置、２５　カメラユニット、４１　カメラ駆動部、４２カメラ位置検出部、４３　画像処理部、４４　転移層移動判定部、４５　初期値記憶部
【図１】
2004074898.tif 000003
【図２】
2004074898.tif 000004
【図３】
2004074898.tif 000005
【図４】
2004074898.tif 000006
【図５】
2004074898.tif 000007
【図６】
2004074898.tif 000008
【図７】
2004074898.tif 000009