JP2004302550A - 車両検知装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、上下に重なった2つの道路のうちの少なくとも一方の道路に2つの感度軸を有する磁気センサ1aを設置し、各感度軸で検出した磁気強度Iy ,Iz から上記磁気センサ1aが車両を望む角度を演算する演算装置2と、その角度を予め設定された閾値と比較することにより、車両が通行した道路を判定する判定装置3とを設けた。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、通行する車両による磁気の変化から車両を検知する磁気感応型の車両検知装置に係り、特に、上下に重なった複数の道路において車両が通行した道路を判定することのできる車両検知装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
道路上のある地点で車両の交通がないときに地磁気を計測すると、時間的に一定なある値が得られる。道路上を磁性体の塊である車両が移動する場合には、その磁性体に磁気が集中するため、上記地点で計測される磁気の強度が時間的に変化する。また、車両が磁化している場合は、その磁化の方向と地磁気の方向とが一致すれば双方の磁気が強め合い、車両の方向と地磁気の方向とが反対であれば双方の磁気が弱め合うため、上記地点で計測される磁気の強度がより大きく変化する。このような磁気感応型の車両検知装置を記載した資料として、例えば、特許文献1,2がある。
【0003】
特許文献1では、車両が磁気センサの設置点を通過していくと、磁気センサの出力が変化する。この時の磁気センサの出力波形を捕らえて車両が通過したことを検知する。2つの磁気センサが道路の長手方向に沿って間隔をおいて設置されているので、1台の車両の通過に対して2つの磁気センサから時間差のある車両検知信号(磁気変化を表す信号)が生じる。これにより、道路上を走行する車両の台数と速度とを得ることができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−325288号公報
【特許文献2】
特開平9−211144号公報
【特許文献3】
実開平4−73299号公報
【特許文献4】
実開平4−67800号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の問題点は、以下の通りである。
【0006】
輻輳した道路(1つの道路と別の道路とが寄り集まって込み合うこと)又は立体駐車場の各階への入口のように上下に重なった複数の道路があるとき、目的の道路(これを上の道路とする)の下面に磁気センサを設置し、その道路を走行する車両を検知しようとしているときに、下の道路を車両が通行したとする。その車両が強く磁化している場合には、磁気センサが検出する磁気が上の道路を車両が通行したときと同様に変化してしまい、上の道路を車両が通行したと誤検知してしまう。このため、実際の車両の台数よりも多くをカウントするなどの不具合が出る。このように、従来技術には、上下に重なった複数の道路において車両を検知する精度が低いという問題がある。
【0007】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、上下に重なった複数の道路において車両が通行した道路を判定することのできる車両検知装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、上下に重なった2つの道路のうちの少なくとも一方の道路に2つの感度軸を有する磁気センサを設置し、各感度軸で検出した磁気強度から上記磁気センサが車両を望む角度を演算する演算装置と、その角度を予め設定された閾値と比較することにより、車両が通行した道路を判定する判定装置とを設けたものである。
【0009】
また、本発明は、通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、上下に重なった2つの道路のうちの少なくとも一方の道路に2つの感度軸を有する2個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサが2つの感度軸で検出した磁気強度からそれぞれの磁気センサが車両を望む角度の磁気強度を演算する演算装置と、上記2個の磁気センサによる2つの角度及び磁気強度からこれら2個の磁気センサに対する車両の相対位置を求めて車両が通行した道路を判定する判定装置とを設けたものである。
【0010】
上記演算装置は、個々の磁気センサについて、2つの感度軸で検出した磁気強度をそれぞれその感度軸方向のベクトルとし、これら2つのベクトルの和を計算して当該磁気センサが車両を望む角度の磁気強度を演算してもよい。
【0011】
また、本発明は、通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、上下に重なった2つの道路のうちの少なくとも一方の道路に1つの感度軸を有する2個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサで検出した磁気強度の比較から車両が通行した道路を判定する判定装置を設けたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0013】
図1に示されるように、ある階層的な道路、即ち、上の道路と下の道路とが重なって長手方向に並行して延びている道路があるとする。道路長手方向をx、道路横断方向をy、上下方向をzとする。このx,y,zは、他の図においても共通とする。この階層的な道路において、上の道路構造物の下面と下の道路構造物の下面とにそれぞれ磁気センサ1を設置する場合、2つの磁気センサ1は道路長手方向xには同じ位置に設置する。上の道路の磁気センサ1を1a、下の道路の磁気センサ1を1bと区別する。なお、磁気センサ1を設置する場所は、図1のように道路構造物の下面に限らず、地中(道路構造物肉厚内)、高架橋・橋梁の構造物の下面、道路上部をまたぐガントリー上、立体駐車場の各階入口の床の下面などがある。上の道路を通行する車両を4a、下の道路を通行する車両を4bとする。
【0014】
図2に示されるように、磁気センサ1は、互いに直交した2つの感度軸を有する。後述する第一、第二の実施形態では、磁気センサ1は感度軸を横断方向y及び上下方向zに向けて設置する。従って、磁気センサ1の設置地点における磁気は、道路横断方向yの磁気強度Iy と上下方向zの磁気強度Iz とに分離検出される。それぞれの磁気強度Iy ,Iz をそれぞれの方向y,zのベクトルとして考えると、両ベクトルの和のベクトル(I,φ)は、磁気センサ1の設置地点における磁気を表す。横断方向yを基準とした長手方向xの周りの角度φは、車両が磁気センサ1を通過するときに磁気センサ1が車両を望む角度を表す。
【0015】
第三の実施形態では、感度軸が1つの磁気センサ1を使用するが、2つの感度軸を有する磁気センサ1でももちろん使用が可能である。第三の実施形態では、感度軸を向ける方向は任意であり、y,zに一致するとは限らない。
【0016】
以下、第一の実施形態を説明する。
【0017】
図3に示されるように、車両検知装置は、磁気センサ1の出力信号Iy ,Iz を演算装置2に入力し、演算装置2の出力信号I,φを判定装置3に入力し、判定装置3より車両検知信号(車両が通行した道路を表す信号)を図示しない外部の装置へ出力する。
【0018】
ここで、ある道路に設置した磁気センサ1を車両が通過した場合のセンサ出力について説明しておく。
【0019】
車両は磁性体の塊であり、構造上の理由で前後方向に磁化している場合が多い。また、磁化していない場合であっても、磁性体に地磁気が集中するため、等価的に磁化している場合と同等の影響を周囲磁気に与える。なお、磁化の強さは車両の磁性体含有量や磁化の履歴により、車両の寸法や車種によらない。車両が磁化した場合の磁気分布の一例を図4に示す。ここで、磁化した車両8を磁石11と同等であると仮定すると、磁力線10が形成される。この磁力線10による磁気センサ1の設置地点における磁気の強さは、以下で与えられる。
【0020】
図5(a)に示すように、磁石11の磁化の強さをmとすると、磁気センサ1の設置地点Pにおける磁気の強さは、次式で与えられる。なお、ここでは磁石11は前方がS極、後方がN極とする。
【0021】
【数1】
【0022】
図5(b)に示すように、磁石11が磁気センサ1の真上から道路横断方向yにずれている場合、磁気センサ1の設置地点Pにおける磁気のベクトルは、強さHr、水平線に対し磁石11から設置地点Pを望んだ角度φで表される。この角度φは、磁気センサ1が車両を望む角度φに等しい。
【0023】
さて、図6、図7に示されるように、上の道路と下の道路とにそれぞれ磁気センサ1a,1bが設置されている。2つの磁気センサ1a,1bは、道路横断方向yには同じ位置に設置されている。図6は上の道路を車両4aが走行して磁気センサ1a,1bを通過するところを示し、図7は下の道路を車両4bが走行して磁気センサ1a,1bを通過するところを示している。説明を簡略化するため、各車両の磁気の中心は車両のほぼ中央としてある。
【0024】
図6の場合、上の道路の磁気センサ1aの2つの感度軸の出力信号を図3の演算装置2に入力すると、演算装置2からは出力信号I,φaが得られる。また、下の道路の磁気センサ1bの2つの感度軸の出力信号を図3の演算装置2に入力すると、演算装置2からは出力信号I,φbが得られる。一方、図7の場合、上の道路の磁気センサ1aの2つの感度軸の出力信号を図3の演算装置2に入力すると、演算装置2からは出力信号I,φaが得られる。また、下の道路の磁気センサ1bの2つの感度軸の出力信号を図3の演算装置2に入力すると、演算装置2からは出力信号I,φbが得られる。
【0025】
これらの図6、図7から分かるように、磁気センサ1の出力信号を演算して得られる角度φa,φbは、各々車両4a,4bの通る道路によって異なる。図示例では、図6における角度φaは約30°、角度φbは約70°であり、図7における角度φaは約−60°、角度φbは約45°である。従って、図3の判定装置3において、予め角度の閾値を設定しておくことにより、磁気センサ1の出力信号を演算して得られる角度を閾値と比較することにより、そのとき磁気変化を発生させた車両が通過した道路を特定することができる。例えば、ある閾値より角度φaが大きければ車両が通行した道路は上の道路であると判定し、ある閾値より角度φaが小さければ車両が通行した道路は下の道路であると判定することができる。このようにして、所望の道路を通過する車両を判別することができる。角度φbを用いても同様の判別が可能である。角度φaと角度φbとを複合して判別してもよい。
【0026】
また、振幅(磁気強度)Iに対しても予め閾値を設定しておき、磁気センサ1の出力信号を演算して得られる磁気強度を閾値と比較することにより、雑音(対象外の道路を通行する車両による磁気変化)と真の信号(対象の道路を通行する車両による磁気変化)とを区別することができる。これによっても、所望の道路を通過する車両を判別することができる。
【0027】
次に、第二の実施形態を説明する。
【0028】
図8に示されるように、この実施形態では、図2に示した2つの感度軸を有する磁気センサ1を1つの道路に2台使用する。同じ道路の2個の磁気センサ1a,1cは道路横断方向に所定の距離を隔てて設置する(図9参照)。上の道路の磁気センサ1aの出力信号Ia1,Ia2と上の道路の別の磁気センサ1cの出力信号Ic1,Ic2とを演算装置2’に入力し、演算装置2’において磁気センサ1a,1cの設置位置における磁気の角度と振幅、即ち、和のベクトル(Ia ,φa ),(Ic ,φc )を演算する。その演算装置2’の出力信号を判定装置3’に入力し、判定装置3’ではこれら2個の磁気センサに対する車両の相対位置を求めて車両が通行した道路を判定する。判定装置3’より車両検知信号(車両が通行した道路を表す信号)を図示しない外部の装置へ出力する。下の道路に2個の磁気センサ1b,1dを同様に設置してもよい。磁気センサ1b,1dは、図8と同様の演算装置2’に接続する。図9に示されるように、上の道路と下の道路とにそれぞれ2個の磁気センサ1a,1c,1b,1dが設置されることになる。
【0029】
この実施形態では、2個の磁気センサ1a,1cの設置位置は予め決められている。即ち、磁気センサ1a,1c間の距離はLであり、磁気センサ1a,1c間を車両4aが通るように、磁気センサ1a,1cを道路両端或いは車線区画ライン下などに設置してある。
【0030】
図9のように、車両4aが通過すると、距離L及び演算装置2’の出力した角度φa ,φc より、車両4aが通過した道路(上下方向zの位置)及び車線(道路横断方向yの位置)を特定することができる。
【0031】
詳しく説明すると、図9において磁気センサ1aを基準とし、磁気センサ1a,1c間の距離をL、通行した車両4aの磁気中心の道路横断方向位置をy、高さをzとする。磁気センサ1a,1cで検出した信号より演算された角度がφa ,φc であるとき、これらの関係は次式で得られる。
【0032】
【数2】
【0033】
従って、車両4aの磁気中心の道路横断方向位置y、高さzは、
【0034】
【数3】
【0035】
で与えられる。
【0036】
従って、判定装置3’では、車両4aの磁気中心の道路横断方向位置y、高さzを上式により求め、これらの値と予め設定された値とを比較して車両が通行した道路を判定する。例えば、求めた高さzが上の道路の路面の高さに相当する閾値より大きければ上の道路を車両が通行したと判定できる。また、例えば、求めた高さzが下の道路の路面より適宜な高さに相当する閾値より小さければ下の道路を車両が通行したと判定できる。
【0037】
磁気センサ1b,1dを用いても同様な判定が可能である。磁気センサ1a,1cによる判定と磁気センサ1b,1dによる判定とを複合してもよい。
【0038】
また、各磁気センサ1の出力信号の絶対値(磁気強度)Iに対しても予め閾値を設定しておき、雑音と真の信号とを区別することができる。
【0039】
このようにして所望の道路を通過する車両を判別することができるので、所望の道路を通過した車両の台数を正確に計数することができる。
【0040】
次に、第三の実施形態を説明する。
【0041】
図10に示されるように、この実施形態では、1つの感度軸を有する磁気センサ1を一方の道路、例えば、上の道路に2台使用する(図11参照)。2個の磁気センサ1a,1cは道路横断方向に所定の距離を隔てて設置する。磁気センサ1aの出力信号Ia と上の道路の別の磁気センサ1cの出力信号Ic とを判定装置3”に入力し、判定装置3”では、それぞれの磁気センサ1a,1cで検出したそれぞれの感度軸の向きの磁気強度(出力信号Ia ,Ic )を相互比較或いは予め設定した閾値との比較により、車両が通行した道路を判定する。判定装置3”より車両検知信号(車両が通行した道路を表す信号)、例えば、パルス信号を図示しない外部の装置へ出力する。
【0042】
図11、図12に示されるように、上の道路に2つの磁気センサ1a,1cが設置されている。磁気センサ1a,1cの感度軸の向きは、互いに異ならせて配置する方法もあるが、図示例では、互いに平行にして配置されている。即ち、磁気センサ1a,1cの感度軸は、ともに道路横断方向yを基準に約135°に向けて設定されている。磁気センサ1a,1c間を車両4a,4bが通るように、磁気センサ1a,1cは、道路両端或いは車線区画ライン下などに設置してある。
【0043】
図11のように上の道路を車両4aが通行する場合、磁気センサ1aの感度軸は、車両4aの磁気の中心と磁気センサ1aとを結ぶ線に対して略垂直に向いているため検出する磁気強度が小さい。これに対し、磁気センサ1cの感度軸は、車両4aの磁気の中心にほぼ向いているので検出する磁気強度が大きい。一方、図12のように下の道路を車両4bが通行する場合、磁気センサ1aの感度軸は、車両4bの磁気の中心の反対にほぼ向いているので検出する磁気強度が大きい。これに対し、磁気センサ1cの感度軸は、車両4bの磁気の中心と磁気センサ1cとを結ぶ線に対して略垂直に向いているため検出する磁気強度が小さい。
【0044】
図10において、磁気センサ1aの出力信号Ia と磁気センサ1cの出力信号Ib とを判定装置3”に入力すると、判定装置3”は2つの出力信号Ia ,Ib を相互に比較して、或いはそれぞれ予め設定した閾値と比較する。図11、図12から分かるように、磁気センサ1aの出力信号Ia が小さく、磁気センサ1cの出力信号Ib が大きいときには、車両が通行した道路は上の道路であると判定し、磁気センサ1aの出力信号Ia が大きく、磁気センサ1cの出力信号Ib が小さいときには、車両が通行した道路は下の道路であると判定できる。このようにして、所望の道路を通過する車両を判別することができる。
【0045】
以上の実施形態では、2階層で各々1車線の道路としたが、多階層、多車線であっても、磁気センサの個数を適宜増加することで同様の効果を得ることができる。
【0046】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【0047】
(1)2つの感度軸を有する磁気センサを用いて通行車両による磁気の強度を検出し、両感度軸で検出した磁気強度から磁気センサが車両を望む角度を演算するようにしたので、上下に重なった2つの道路のうちどちらの道路を車両が通行したのか確実に判定することができる。
【0048】
(2)2つの感度軸を有する2個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサが車両を望む角度における磁気強度を演算し、角度及び磁気強度から2個の磁気センサに対する車両の相対位置を求めるようにしたので、上下に重なった2つの道路のうちどちらの道路を車両が通行したのか確実に判定することができる。
【0049】
(3)同じ道路に1つの感度軸を有する2個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサで検出した磁気強度を比較するようにしたので、上下に重なった2つの道路のうちどちらの道路を車両が通行したのか確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の側面図である。
【図2】本発明に使用する2つの感度軸を持つ磁気センサの正面図である。
【図3】本発明の第一の実施形態を示す車両検知装置のブロック図である。
【図4】車両とその周囲における磁気分布を示した図であり、(a)は側面図、(b)は正面図である。
【図5】図4に対応して磁気センサ設置地点における磁気ベクトルを示した図であり、(a)は側面図、(b)は正面図である。
【図6】本発明の第一の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【図7】本発明の第一の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【図8】本発明の第二の実施形態を示す車両検知装置のブロック図である。
【図9】本発明の第二の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【図10】本発明の第三の実施形態を示す車両検知装置のブロック図である。
【図11】本発明の第三の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【図12】本発明の第三の実施形態を示す磁気センサを設置する道路の正面図である。
【符号の説明】
1,1a,1b,1c,1d 磁気センサ
2,2’,2” 演算装置
3,3’,3” 判定装置
4a,4b 車両
Claims (4)
- 通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、上下に重なった2つの道路のうちの少なくとも一方の道路に2つの感度軸を有する磁気センサを設置し、各感度軸で検出した磁気強度から上記磁気センサが車両を望む角度を演算する演算装置と、その角度を予め設定された閾値と比較することにより、車両が通行した道路を判定する判定装置とを設けたことを特徴とする車両検知装置。
- 通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、上下に重なった2つの道路のうちの少なくとも一方の道路に2つの感度軸を有する2個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサが2つの感度軸で検出した磁気強度からそれぞれの磁気センサが車両を望む角度の磁気強度を演算する演算装置と、上記2個の磁気センサによる2つの角度及び磁気強度からこれら2個の磁気センサに対する車両の相対位置を求めて車両が通行した道路を判定する判定装置とを設けたことを特徴とする車両検知装置。
- 上記演算装置は、個々の磁気センサについて、2つの感度軸で検出した磁気強度をそれぞれその感度軸方向のベクトルとし、これら2つのベクトルの和を計算して当該磁気センサが車両を望む角度の磁気強度を演算することを特徴とする請求項2記載の車両検知装置。
- 通行する車両による磁気の変化から車両を検知する車両検知装置において、上下に重なった2つの道路のうちの少なくとも一方の道路に1つの感度軸を有する2個の磁気センサを道路横断方向に距離を隔てて設置し、それぞれの磁気センサで検出した磁気強度の比較から車両が通行した道路を判定する判定装置を設けたことを特徴とする車両検知装置。
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