(57)【要約】【課題】指示灯の転移層の位置調整を精密に行わなくとも、転移層のずれを正確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】ＰＡＰＩ監視装置は、複数の受光装置４２と、それらの信号をタイムシェアリングに時分割するマルチプレクサ４５と、直列信号に変換された各受光装置からの光信号を対数変換する対数変換増幅器４６と、その出力信号をデジタルコードに変換するＡ／Ｄ変換器４７と、その信号を演算する演算回路４８から構成される。尚、受光装置４２は光信号４０から不要光を遮断する筒４１と、光信号を光電変換するフォトダイオード４３と、フォトダイオード４３に流れる電流値を電圧に変換するＩ／Ｖ増幅器４４から構成されている。【選択図】　　　図８
2004034737.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、上部が白色光、下部が赤色光を発するものであって、
上下方向に位置をずらして配置された複数の受光手段と、各受光手段からの出力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変化点を検出する演算手段、該変化点の初期位置を記憶する記憶手段、及び該記憶手段に記憶された変化点の初期位置と前記演算手段にて演算された変化点の現在位置とを比較する比較手段を有する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記比較手段が前記変化点の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、上部が白色光、下部が赤色光を発するものであって、
上下方向に位置をずらして配置された複数のカラー受光手段と、各カラー受光手段からの出力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変化点を検出する演算手段、該変化点の初期位置を記憶する記憶手段、及び該記憶手段に記憶された変化点の初期位置と前記演算手段にて演算された変化点の現在位置とを比較する比較手段を有する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記比較手段が前記変化点の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】
前記制御手段は、前記複数の受光手段により取得された出力信号から異常信号を抽出し、該異常信号が検出された受光手段の前後の出力信号の平均値と前記異常信号を置き換えて正規化し、該正規化した値の中間値に相当する受光手段の位置を変化点と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】
前記制御手段は、前記複数の受光手段により取得された出力信号の全てが所定のレベル以上の出力であると検出した場合、前記受光手段に異常光が入射していると判断し、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】
前記制御手段は、前記複数の受光手段により取得された出力信号の全てが所定のレベル以下の出力であると検出した場合、前記発光部が滅灯していると判断し、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６】
前記制御手段は、前記変化点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７】
前記制御手段は、前記変化点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、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８】
前記受光手段は、光の強弱を電気信号の強弱に変換する受光素子と、該受光素子の受光面側に配置され前記受光面に受光する光の指向角を狭めて外光の影響を排除する遮光筒と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の監視装置。
【請求項９】
前記遮光筒は、前記受光素子より大きい径を有する筒と、該筒の内部に配置され、視野を制限するスリット状の開口部を有するスリット板を前記受光素子の受光面と平行に少なくとも１枚以上備えたことを特徴とする請求項８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１２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。
【０００４】
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。
【０００５】
【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、指示灯の転移層の位置調整を精密に行わなくとも、転移層のずれを正確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。
また、他の目的は受光素子の劣化を抑えて装置の信頼性を向上することである。
【０００６】
【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、上部が白色光、下部が赤色光を発するものであって、上下方向に位置をずらして配置された複数の受光手段と、各受光手段からの出力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変化点を検出する演算手段、該変化点の初期位置を記憶する記憶手段、及び該記憶手段に記憶された変化点の初期位置と前記演算手段にて演算された変化点の現在位置とを比較する比較手段を有する制御手段と、を備え、前記制御手段は前記比較手段が前記変化点の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度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（ピンクゾーン）といわれ、指示灯の発光部の仰角のずれを検出するために使用される最も重要な層である。従来の監視装置は、この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、最初にこの基準点を監視装置の所定の位置に設定するのが非常に難しく、仮に設定されてもそれを基準として移動量を検出するには、非常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、上下方向に複数の受光センサを配置し、正確に仰角が設定された指示灯からの光をラフな調整でその複数の受光センサに照射する。この位置を初期位置とする。個々の受光センサには指示灯からの光信号の位置に応じて光の強弱が発生する。その光の強弱は演算され正規化されたデータとして初期値として記憶される。従って、初期値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変化点を演算して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、精密に転移層を受光センサ位置に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。
【０００７】
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、上部が白色光、下部が赤色光を発するものであって、上下方向に位置をずらして配置された複数のカラー受光手段と、各カラー受光手段からの出力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変化点を検出する演算手段、該変化点の初期位置を記憶する記憶手段、及び該記憶手段に記憶された変化点の初期位置と前記演算手段にて演算された変化点の現在位置とを比較する比較手段を有する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記変化点の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度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、照度を検出する受光センサにより光の強弱を検出した。例えば、緑のフィルタを使うと赤と白の明るさの度合いを更に際立たせることができ、照度を検出する受光センサでも検出が可能となる。本発明ではカラー受光センサを使用し、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、そこから色の変化点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。
【０００８】
請求項３は、前記制御手段は、前記複数の受光手段により取得された出力信号から異常信号を抽出し、該異常信号が検出された受光手段の前後の出力信号の平均値と前記異常信号を置き換えて正規化し、該正規化した値の中間値に相当する受光手段の位置を変化点とすることを特徴とする。
受光センサには外光や不要な反射光が入る場合がある。また、受光センサの異常により感度が落ちたり、或いは異常に高くなったりする場合もある。このような受光センサは他の受光センサの信号レベルとかけ離れた異常値を示す。信号を演算する場合、このような異常値をそのまま演算すると、その結果は間違った値を出力してしまう。そこで、異常値を抽出した場合は、前後のセンサ出力の平均値を算出してその値で補完する。そして、その演算結果を正規化することにより、変化量を比として表現できる。さらに、正規化された結果の中間値を求め、それに相当する受光センサの位置を転移層とする。
かかる発明によれば、転移層の演算が異常値を除いて正規化したデータに基づいてその中間値を求め、その中間値に相当する受光センサ位置を転移層とするので、外光やノイズの影響により演算結果を間違えることを防ぎ、正確な演算を行うことができる。
請求項４は、前記制御手段は、前記複数の受光手段により取得された出力信号の全てが所定のレベル以上の出力であると検出した場合、前記受光手段に異常光が入射していると判断し、警報を発することを特徴とする。
全ての受光センサが一斉に異常に高いレベルを示した場合、当然制御手段はそれを検出して異常と判断する。この場合、全ての受光センサに異常に高いレベルが検出されたので、指示灯からの光でないことは明白である。
かかる発明によれば、全ての受光センサが所定値より高いレベルを示すので、指示灯以外の異常光が入射されたと判断でき、警報を発してセンサの劣化を極力抑えると共に、対応を迅速に行うことができる。
【０００９】
請求項５は、前記制御手段は、前記複数の受光手段により取得された出力信号の全てが所定のレベル以下の出力であると検出した場合、前記発光部が滅灯していると判断し、警報を発することを特徴とする。
前記とは逆に全ての受光センサが一斉に異常に低いレベルを示した場合、当然制御手段はそれを検出して異常と判断する。この場合、全ての受光センサに異常に低いレベルが検出されたので、指示灯からの光が照射されなくなったと判断する。
かかる発明によれば、全ての受光センサが所定値より低いレベルを示すので、指示灯の光源が滅灯したと判断でき、警報を発して対応を迅速に行うことができる。
請求項６は、前記制御手段は、前記変化点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、受光センサ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受光センサであれば、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。また、許容範囲を設定しないで境界線により正常と異常を区切ると、その境界で演算結果が正常と異常を繰り返してしまい、発振状態を起こして計算結果が収斂しなくなってしまう。
かかる発明によれば、演算手段が演算した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、演算誤差を吸収して演算結果を収斂することができる。
【００１０】
請求項７は、前記制御手段は、前記変化点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、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。
演算結果が許容範囲を上下何れかに越えた場合は、安全上許容される時間内で、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、演算結果が許容範囲を安全上許容される時間内で超過した場合、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。
請求項８は、前記受光手段は、光の強弱を電気信号の強弱に変換する受光素子と、該受光素子の受光面側に配置され前記受光面に受光する光の指向角を狭めて外光の影響を排除する遮光筒と、を備えたことを特徴とする。
受光手段は理想的には指示灯以外の光が入射しないことが好ましい。それは、前記でも説明したとおり、外光などのノイズ成分が受光手段に入射すると、演算結果が誤る危険性があるためである。その外光を防止する簡単な方法として、受光素子の受光面に筒を取り付け、指向角を狭めることである。
かかる発明によれば、受光素子の受光面に筒を取り付けることにより、指示灯以外の外光が入射するのを防止することができる。
請求項９は、前記遮光筒は、前記受光素子より大きい径を有する筒と、該筒の内部に配置され、視野を制限するスリット状の開口部を有するスリット板を前記受光素子の受光面と平行に少なくとも１枚以上備えたことを特徴とする。
受光手段は可能な限り指示灯以外の外光が入らないようにする必要がある。そのためには、受光素子の受光面側に筒を設け、しかも、その内部に筒の壁面で反射する反射光をカットするために、スリット穴を設けた板で遮蔽することが効果的である。
かかる発明によれば、筒の内部に壁面で反射した反射光を受光素子に到達しないようにして、更に外光によるノイズを減らすことができる。
【００１１】
【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、前記図１２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の設置時における設定仰角θ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。
【００１２】
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（ａ）の指示灯２０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。本実施形態の説明では前記転移層とは区別して説明する。
【００１３】
このようにして形成された転移層は、図１（ｂ）のように指示灯２０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。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する。
【００１４】
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、複数の筒２３が上下位置関係で配置され、各筒２３内の終端部には受光センサ２５が夫々備えられている。つまり図１（ｃ）のように複数の筒が縦方向に等ピッチで配置され、指示灯２０からの光を受光するようになっている（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１２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。
【００１５】
図２は、図１（ａ）のＰＡＰＩ監視装置２４の筒２３の側断面図である。この筒２３は軸方向に貫通した中空円筒状の筒材１５の内部に等間隔にスリット板１６が受光センサ１８の受光面と略平行になるように配置され、そのスリット板１６の中心にはスリット穴１６ａが形成されている。そして筒材１５の内壁１７は乱反射を防ぐために黒色に塗られている。この例では、スリット板１６を４枚配置しているが、これは一例であり何枚配置してもよい。例えば、外光（迷光）１９が筒材１５の内壁１７で全反射した場合、もし、スリット板１６がないと点線の１９ａのように反射して受光センサ１８に不要な光が入射する可能性があるが、スリット板１６が設けられているため、スリット板１６により反射されて外光が内部まで入ることを防いでいる。これにより、受光センサには指示灯２０からの光信号のみが入射され不要な光を遮断することができる。
【００１６】
図４は、本発明の実施形態に係るＰＡＰＩ監視装置の受光センサの配列を示す正面図であり、（ａ）は上下方向に複数の受光センサを等間隔１列に配置した構成を示す図であり、（ｂ）は上下方向に複数の受光センサを等間隔配置した列を横方向に複数列配置した場合を示す図である。例えば、図４（ａ）の配列方法の場合、受光センサ１の各ピッチｄ１は受光センサの物理的な径寸法によって一義的に決定されてしまうため、分解能はその物理的な径によるピッチｄ１で決定される。それに対して、図４（ｂ）の配列は、受光センサの数は増加するが、分解能を必要とする場合に有効であり、横方向位置が所定ピッチでずれている複数の縦列２〜５に沿って夫々受光センサを上下方向に配列して、各縦列２〜５を構成する受光センサを互いに上下方向にずらして配置することにより、各センサのピッチを自由に設定することができる。例えば、受光センサの上下ピッチｄ２を指示灯の仰角１分に相当するピッチにした場合、転移層を境界線としてその上下に夫々６分あれば充分な分解能が得られるので、全体で１２分必要であるが、受光センサを２０個設ければ、１９分の分解能がとれて、マージンが７分取れることになる。このように、（ａ）、（ｂ）のどちらを採用するかは分解能とコストとの兼ね合いで決定される。
【００１７】
次に、本発明のＰＡＰＩ監視装置の動作について説明する。なおここでは説明を簡単にするために、受光センサを図４（ａ）のように上下方向に１列に配置した場合について説明する。図５はその時の配列を示す図である。受光センサ１は上から順番にＲ１〜Ｒ９とし、それぞれの上下ピッチは等しいものとする。また、横線ａ、ｂ、ｃは転移層の位置を表し、図示しないがそれぞれの転移層の上が白色光、下が赤色光である。例えば、転移層がａ位置にある場合は受光センサＲ３のほぼ中心に位置しているので、Ｒ３は転移層、Ｒ１、Ｒ２は白色光、Ｒ４〜Ｒ９が赤色光、Ｒ２〜Ｒ４がピンクゾーンとなり、転移層がｂ位置にある場合は受光センサＲ５のほぼ中心に位置しているので、Ｒ５は転移層、Ｒ３〜Ｒ１は白色光、Ｒ７〜Ｒ９が赤色光、Ｒ３〜Ｒ６がピンクゾーンとなり、転移層がｃ位置にある場合は受光センサＲ７のほぼ中心に位置しているので、Ｒ７は転移層、Ｒ５〜Ｒ１は白色光、Ｒ８、Ｒ９が赤色光、Ｒ５〜Ｒ８がピンクゾーンとなる。但し、転移層ａ、ｂ、ｃが同時に現れることはなく、どれか１本のみが現れる。
図６は、図５の受光センサと各センサ出力電圧の関係を表す図である。ここでは、光の明るさに比例してセンサ出力電圧が高くなるものとする。従って、白色光と赤色光の場合は、白色光の方が光の明るさは明るいのでセンサ出力電圧が高くなる。また、カラーセンサを使用した場合は、例えば、赤のカラーセンサを使用した場合は、逆に赤色光のほうがセンサ出力電圧が高くなるが、ここでは前者の場合について説明する。図６の横軸は図５の受光センサの位置を表し、夫々の記号は対応している。つまり、図６左のＲ１は図５の１番上のＲ１の受光センサの位置を表しており、以下同様とする。
【００１８】
図１、図５及び図６を参照して本発明の実施形態について説明する。先ず、前記図１（ａ）の指示灯２０は前記基準板を用いて厳密に測定された仰角θに設定される（設定方法は前述）。このときＰＡＰＩ監視装置２４に指示灯２０の光信号２２を照射して、転移層を例えば図５のｂに設定する。転移層ｂは受光センサＲ５の中心位置であり、この部分が転移層になり、Ｒ４〜Ｒ１が白色光、Ｒ６〜Ｒ９が赤色光になる。しかし、ピンクゾーンはある幅を持っているので、センサ出力電圧としては図６のように徐々に変化する値となる。つまり、図６の黒点をプロットすると実線７のような特性となる。例えば、センサ位置Ｒ５でのセンサ出力電圧をＶ３とすると、白色光側ではＲ４でＶ４、Ｒ３からＲ１までＶ５となり、赤色光側ではＲ６でＶ２、Ｒ７からＲ９までＶ１となり、図６の実線７のようなデータとなる。本発明では、このデータから演算処理して変化点Ｐ０を求め、それに対応するセンサ位置を求めてそこを転移層とするものである（詳細は後述する）。そして、その結果を初期値として記憶する。例えば、図６では変化点Ｐ０に対応するセンサ位置がＲ５とすると、Ｒ５が転移層となる。
【００１９】
次に、図５の転移層ｂが何らかの原因によりａに移動したとすると、前記説明と同様に転移層ａは受光センサＲ３の中心位置であり、この部分がピンクゾーンになり、Ｒ２、Ｒ１が白色光、Ｒ４〜Ｒ９が赤色光になる。つまり、図６のクロス点をプロットすると点線６のような特性となる。例えば、センサ位置Ｒ３でのセンサ出力電圧をＶ３とすると、白色光側ではＲ２でＶ４、Ｒ１でＶ５となり、赤色光側ではＲ４でＶ２、Ｒ５からＲ９までＶ１となり、図６の点線６のようなデータとなる。このデータから演算処理して変化点Ｐ１を求め、それに対応するセンサ位置を求めてそこを転移層とする。そして、その結果を現在位置として記憶する。例えば、図６では変化点Ｐ１に対応するセンサ位置がＲ３とすると、Ｒ３が転移層となる。そして、前記初期値のセンサ位置と現在位置のセンサ位置を比較して、両者の距離（ｌ１）が許容範囲以内であれば、正常とみなし、許容範囲を越えていると判断すれば警報を発する（詳細は後述する）。また逆に、図５の転移層ｂが何らかの原因によりｃに移動したとすると、前記説明と同様に転移層ｃは受光センサＲ７の中心位置であり、この部分が転移層になり、Ｒ６〜Ｒ１が白色光、Ｒ８、Ｒ９が赤色光になる。つまり、図６の白点をプロットすると一点鎖線８のような特性となる。例えば、センサ位置Ｒ７でのセンサ出力電圧をＶ３とすると、白色光側ではＲ６でＶ４、Ｒ５からＲ１までＶ５となり、赤色光側ではＲ８でＶ２、Ｒ９でＶ１となり、図６の一点鎖線８のようなデータとなる。このデータから演算処理して変化点Ｐ２を求め、それに対応するセンサ位置を求めてそこを転移層とする。そして、その結果を現在位置として記憶する。例えば、図６では変化点Ｐ２に対応するセンサ位置をＲ７とすると、Ｒ７が転移層となる。そして、前記初期値のセンサ位置と現在位置のセンサ位置を比較して、両者の距離（ｌ２）が許容範囲内であれば、正常とみなし、許容範囲を越えていると判断すれば警報を発する。
ここで、図６のＸ領域はセンサ出力電圧が異常に高い領域であり、全てのセンサがこの値を示せば、受光センサに異常光が入射したとみなすことができ、Ｚ領域は逆にセンサ出力電圧が異常に低い領域であり、全てのセンサがこの値を示せば、指示灯の故障とみなすことができる。また、中間のＹ領域はセンサ出力電圧が位置により正常に変化するので正常領域となる。また、例えば、センサ位置Ｒ２のセンサ出力電圧がＸ１或いはＺ１の点にあった場合、異常とみなしてセンサＲ２が単独で故障していると判断することができる。これらの異常検出は、論理回路により、或いはソフトウェアにより容易に判断することができる。
【００２０】
図７は、図６の転移層とセンサ位置とにより変化するセンサ出力電圧の一覧を図にしたものである。この図から、転移層がａからｃに移動したときに、その位置でのセンサ出力電圧Ｖ３が記号９、１０、１１と変化する様子を示している。つまり、その時のセンサ位置はＲ３、Ｒ５、Ｒ７と変化していることがわかる。図８は、本発明の実施形態に係るＰＡＰＩ監視装置の概略ブロック図である。ＰＡＰＩ監視装置は、複数の受光装置４２と、それらの信号をタイムシェアリングに時分割するマルチプレクサ４５と、直列信号に変換された各受光装置からの光信号を対数変換する対数変換増幅器４６と、その出力信号をデジタルコードに変換するＡ／Ｄ変換器４７と、その信号を演算する演算回路４８から構成される。尚、受光装置４２は光信号４０から不要光を遮断する筒４１と、光信号を光電変換するフォトダイオード４３と、フォトダイオード４３に流れる電流値を電圧に変換するＩ／Ｖ増幅器４４から構成されている。
また、図９は図８の対数変換増幅器４６をマルチプレクサ４５の前に置いた例であり、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。図９の回路構成は受光装置４２の広い範囲の照度レベルに対応できるように対数変換増幅器４６により対数変換しておき、その信号を時分割処理するものであり、基本的な動作は同じである。
【００２１】
図８のブロック図の動作を説明するために、図１０のフローチャートを参照して説明する。先ず、複数の受光装置４２の筒４１に指示灯からの光信号４０が入射してフォトダイオード４３に光の強弱に応じた電流が流れ、その電流がＩ／Ｖ増幅器４４により電圧に変換されてマルチプレクサ４５により時分割される。各受光装置４２の光信号は所定の時間軸のデータとして直列に対数変換増幅器４６に入力されて対数変換され、さらにデジタル処理するためにＡ／Ｄ変換器４７によりデジタルコードに変換されて演算回路４８に取り込まれる（Ｓ１）。一般に演算回路４８はＣＰＵにより構成され、図示しないがＲＯＭに記憶されたプログラムに従って処理される。演算回路４８に取り込まれたデータは、転移層抽出の処理が成される（Ｓ２）（詳細は後述する）。そして、この転移層抽出の処理が初期値設定のための処理か否かを判断し（Ｓ３）、初期値であれば（Ｓ３でＹＥＳのルート）、初期値の転移層位置を記憶して（Ｓ７）ステップＳ１に戻り、ステップＳ１、Ｓ２を繰り返し再び転移層抽出の処理が初期値設定のための処理か否かを判断し（Ｓ３）、２回目からは初期値ではないので（Ｓ３でＮＯのルート）、前回記憶した初期値と現在位置とを比較し（Ｓ４）、その比較結果が許容範囲内であるか否かを判断し（Ｓ５）、許容範囲内であれば（Ｓ５でＹＥＳのルート）、正常と判断してステップＳ１に戻って動作を繰り返す。ステップＳ５で許容範囲を越えている場合（Ｓ５でＮＯのルート）、仰角が異常として警報を発する（Ｓ８）。
【００２２】
図１１は、図１０のステップＳ２の転移層抽出のアルゴリズムのフローチャートである。まず、演算回路４８に取り込まれたデータの中には、レベルが異常に高かったり、或いは低すぎたりする異常データが含まれている場合がある（異常データの定義は図６により説明した）。そのデータをまず抽出して、そのデータを受光した受光センサの位置の前後の受光センサからのデータ平均値を、この異常値と置き換える（Ｓ２０）。次に、各受光センサのデータは必ずしも平準化されてなくレベルの高低が存在する。その高低を平準化する（Ｓ２１）。平準化の方法はいろいろあるが、一般には統計的処理を施して平準化する方法による。次に、平準化されたデータを所定の基準で正規化する（Ｓ２２）。そして正規化されたデータから中間値を求め（Ｓ２３）、その中間値に相当する受光センサの位置を求める（Ｓ２４）。その求めた位置を転移層として出力する（Ｓ２５）。
【００２３】
このように、受光センサには外光や不要な反射光が入る場合がある。また、受光センサの断線により信号が全く出なかったり、感度が落ちたり、或いは光の有無に関係なくレベルが常に高いままになったりする場合もある。このような受光センサは他の受光センサの信号レベルとかけ離れた異常値を示すので検出は比較的簡単である。つまり、その異常値を示したセンサの前後のレベルと比較すれば、異常値か否かを判断できる。また、信号を演算する場合、このような異常値をそのまま演算すると、その演算結果は間違った値を出力してしまう。そこで、異常値を抽出した場合は、前後のセンサ出力の平均値を算出してその値で異常値を補完することにより、離散的なデータを統計的にスムージングすることができる。そして、その演算結果を正規化することにより正しい結果を得ることができ、さらに、例えば、図６の実線７の演算結果の正規化されたデータの中間値Ｐ０を求め、それに相当する受光センサの位置Ｒ５を転移層の位置として求めることができる。従って、受光センサの数を図４のように増加して、そのピッチを狭くすれば更に精度良く転移層の位置を決定することができる。
【００２４】
【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の光の変化点を演算して初期値としてメモリに記憶し、それ以降、常時変化点を演算して現在位置を更新し、前記初期値と現在位置を比較して相対的なずれ量から発光部の仰角異常を検出するので、初期値として転移層を受光センサ位置に精密に設定する必要がなくなり調整が容易となる。また、それによ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、転移層の演算が異常値を除いて統計的に処理された正規化されたデータに基づいてその中間値を求め、その中間値に相当する受光センサ位置を転移層とするので、外光やセンサ異常の影響により演算結果を間違えることを防ぎ、正確な演算を行うことができる。
また請求項４では、全ての受光センサが所定値より高いレベルを示すので、指示灯以外の異常光が入射されたと判断でき、警報を発してセンサの劣化を極力抑えると共に、対応を迅速に行うことができる。
また請求項５では、全ての受光センサが所定値より低いレベルを示すので、指示灯の光源が滅灯したと判断でき、警報を発して対応を迅速に行うことができる。
また請求項６では、演算手段が演算した初期値と現在位置とを常に比較して、比較結果が所定の許容範囲内であれば正常と判断するので、演算誤差を吸収して境界値による演算の不安定を防止して演算結果を収斂することができる。
また請求項７では、演算結果が許容範囲を安全上許容される時間内で超過した場合、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８では、受光素子の受光面に筒を取り付けることにより、指示灯以外の外光が入射するのを防止して、指示灯の光信号レベルを正確に判断することができる。
また請求項９では、筒の内部に壁面で反射した反射光を受光素子に到達しないようにスリット板を設けるので、更に外光によるノイズを減らすことができる。
【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。
【図２】本発明の図１のＰＡＰＩ監視装置の筒の側断面図。
【図３】本発明の図１の指示灯の構成を示す模式図。
【図４】本発明の実施形態に係るＰＡＰＩ監視装置の受光センサの配列を示す正面図。
【図５】本発明の転移層の演算方法を説明するために使用した受光センサの配置図。
【図６】本発明の図５の受光センサと各センサ出力電圧の関係を表す図。
【図７】本発明の図６の転移層とセンサ位置とにより変化するセンサ出力電圧の一覧を示す図。
【図８】本発明の実施形態に係るＰＡＰＩ監視装置の概略ブロック図。
【図９】本発明の実施形態に係るＰＡＰＩ監視装置の他の概略ブロック図。
【図１０】本発明のＰＡＰＩ監視装置のフローチャート。
【図１１】本発明の転移層抽出のアルゴリズムのフローチャート。
【図１２】精密進入角指示灯（ＰＡＰＩ）の原理を説明する図。
【符号の説明】
４１　筒、４２　受光装置、４３　フォトダイオード、４４　Ｉ／Ｖ増幅器、４５　マルチプレクサ、４６　対数変換増幅器、４７　Ａ／Ｄ変換器、４８　演算回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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