JP2017096674A - レーザレーダ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】窓部材に汚れの原因となる物体が付着した場合に、その物体を早急に取り除く。【解決手段】レーザレーダ装置(10)は、外殻を構成するケース(22)と、ケースの内部に設けられ、所定の走査角度ごとにレーザ光を照射して物体からの反射光を受光することができる光学機構(30)と、レーザ光を透過可能であり、ケースに取り付けられてケースの内部と外部とを仕切る窓部材(23)と、レーザ光の光路を遮らない位置に設けられて窓部材に振動を発生させることができる振動発生部(36)と、光学機構で受光した反射光の強度とレーザ光を照射してから反射光を受光するまでの時間とに基づいて物体の有無及び物体までの距離を測定する制御装置(40)と、を備える。制御装置は、窓部材の外表面に物体を検出した場合に、振動発生部を動作させる処理を行うことができる。【選択図】図1
Description
本発明は、所定の走査角度ごとに物体までの距離を測定するレーザレーダ装置に関する。
従来、所定の走査角度ごとに物体までの距離を測定するレーザレーダ装置が公知である。レーザレーダ装置は、外殻を構成するケースと、ケースの内部に設けられた光学機構と、を有する装置本体を備えている。光学機構は、所定の走査角度ごとにレーザ光を照射し、レーザ光の光路上に物体が存在する場合にはその物体からの反射光を受光する。そして、レーザレーダ装置は、受光した反射光の強度に基づいてレーザ光の光路上に物体が存在するか否かを判断し、レーザ光を照射してから反射光を受光するまでの時間に基づいてその物体までの距離を測定する。
このようなレーザレーダ装置は、レーザ光を透過可能な窓部材によって、ケースの内部と外部とが隔離されている。ここで、レーザレーダ装置は、屋外に設置されることも多く、その場合には、例えば落ち葉や泥水といった汚れの原因となる物体が窓部材に付着する可能性がある。そして、このような物体が窓部材に付着すると、その物体によって、窓部材を通過するレーザ光や反射光が遮られたり、これらレーザ光や反射光の強度が低下したりする。その結果、レーザレーダ装置によって本来検出すべき物体の検出精度や距離の測定精度が低下する。すなわち、窓部材に汚れの原因となる物体が付着すると、レーザレーダ装置の能力が低下し、その結果、本来検出すべき不審者等の物体を見逃す事態すなわち失報を引き起こし、信頼性を著しく損なうおそれがある。
そのため、窓部材に汚れの原因となる物体が付着した場合には、その物体が窓部材に付着したことをいち早く検出する必要がある。そこで、例えば窓部材の外表面の位置で物体を検出した場合に、窓部材の外表面に汚れの原因となる物体が付着していると判断する方法が考えられている。
しかしながら、従来の方法では、汚れの原因となる物体を検出した場合には、例えばユーザに報知して、その汚れの原因となる物体を取り除くように促すのみであった。そのため、ユーザによってその汚れの原因となる物体が取り除かれるまでの期間は、レーザレーダ装置の能力が低下した状態すなわち監視に死角が生じた状態となる。したがって、汚れの原因となる物体を検出した場合には、早急に取り除く必要がある。
そこで、例えば落ち葉や泥水など窓部材に汚れの原因となる物体が付着した場合に、その物体を、ユーザ自身による除去に依存せずに装置自らが早急に取り除くことができるレーザレーダ装置を提供する。
(請求項1)
請求項1に記載のレーザレーダ装置は、外殻を構成するケースと、前記ケースの内部に設けられ、所定の走査角度ごとにレーザ光を照射して物体からの反射光を受光することができる光学機構と、前記レーザ光を透過可能であり、前記ケースに取り付けられて前記ケースの内部と外部とを仕切る窓部材と、前記レーザ光の光路を遮らない位置に設けられて前記窓部材に振動を発生させることができる振動発生部と、前記光学機構で受光した前記反射光の強度と前記レーザ光を照射してから前記反射光を受光するまでの時間とに基づいて前記物体の有無及び前記物体までの距離を測定する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記窓部材の外表面に物体を検出した場合に、前記振動発生部を動作させる処理を行うことができる。
請求項1に記載のレーザレーダ装置は、外殻を構成するケースと、前記ケースの内部に設けられ、所定の走査角度ごとにレーザ光を照射して物体からの反射光を受光することができる光学機構と、前記レーザ光を透過可能であり、前記ケースに取り付けられて前記ケースの内部と外部とを仕切る窓部材と、前記レーザ光の光路を遮らない位置に設けられて前記窓部材に振動を発生させることができる振動発生部と、前記光学機構で受光した前記反射光の強度と前記レーザ光を照射してから前記反射光を受光するまでの時間とに基づいて前記物体の有無及び前記物体までの距離を測定する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記窓部材の外表面に物体を検出した場合に、前記振動発生部を動作させる処理を行うことができる。
すなわち、制御装置は、窓部材の外表面に何らかの物体を検出した場合に、振動発生部を動作させる。すると、振動発生部で生じた振動は、振動が窓部材に伝わり、窓部材を振動させる。これによれば、例えば落ち葉や泥水など汚れの原因となる物体が、窓部材の外表面に付着した場合、窓部材を振動させることで、その汚れの原因となる物体を、窓部材の下側へ移動させることができる。これにより、汚れの原因となる物体が、窓部材の外表面に付着してレーザ光の光路を遮っているような場合において、その汚れ物体をレーザ光の光路上から除去することができる。
すなわち、これによれば、窓部材の外表面に汚れの原因となる物体が付着した場合に、振動発生部を動作させることで、ユーザが直接除去するよりも早く、装置自らが自動でその汚れの原因となる物体を除去することができる。その結果、窓部材の外表面に汚れの原因となる物体が付着しレーザレーダ装置の能力が低下した場合において、ユーザが直接対応するよりも早く、レーザレーダ装置の能力を回復することができる。
(請求項2)
請求項2に記載のレーザレーダ装置において、前記制御装置は、前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域が所定領域を超えた場合に、前記振動発生部を動作させる処理を行うことができる。換言すれば、制御装置は、検出領域が所定領域以下である場合には、振動発生部を動作させない。この場合、所定領域とは、その所定領域内において光学機構から照射されるレーザ光の光路が遮られても、レーザレーダ装置の能力低下が生じないか又はその能力低下が許容可能な程度となるような、窓部材の外表面の領域をいう。
請求項2に記載のレーザレーダ装置において、前記制御装置は、前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域が所定領域を超えた場合に、前記振動発生部を動作させる処理を行うことができる。換言すれば、制御装置は、検出領域が所定領域以下である場合には、振動発生部を動作させない。この場合、所定領域とは、その所定領域内において光学機構から照射されるレーザ光の光路が遮られても、レーザレーダ装置の能力低下が生じないか又はその能力低下が許容可能な程度となるような、窓部材の外表面の領域をいう。
すなわち、窓部材の外表面に所定領域以下の大きさの物体が付着した場合、レーザレーダ装置には能力低下が生じないか又は無視できる程度の能力低下しか生じない。したがって、この場合、制御装置は、物体が付着している状態を許容し、振動発生部を動作させない。一方、窓部材の外表面に所定領域を超える大きさの物体が付着した場合、レーザレーダ装置には無視できないつまり許容できない能力の低下が生じる。したがって、この場合、制御装置は、振動発生部を動作させて、物体の除去を試みる。
つまり、窓部材に付着した物体が、レーザレーダ装置の性能上許容できる大きさのものであれば、制御装置は、振動発生部を動作させない。一方、窓部材に付着した物体が、レーザレーダ装置の性能上許容できない大きさのものであれば、制御装置は、振動発生部を動作させる。これによれば、制御装置は、窓部材の外表面に物体の付着を検出した場合において、振動発生部の動作を必要最小限に抑えることができる。その結果、振動発生部を動作させることによる問題、例えば消費電力の増加や振動発生部及び窓部材の劣化などの問題を低減することができる。
(請求項3)
レーザレーダ装置を屋外に設置することで、落ち葉や泥水だけでなく、砂やチリなど微小な物体も、窓部材の外表面に付着する可能性が高まる。しかし、このような砂やチリは、監視対象となる人や荷物、更にはレーザレーダ装置の能力低下の原因となる落ち葉や泥水などの汚れに比べて微小である。そのため、例えば走査角度の一単位のみで検出されるような砂やチリが窓部材の外表面に付着したとしても、レーザレーダ装置は、他の走査角度において物体の検出・距離測定を行うことができる。
レーザレーダ装置を屋外に設置することで、落ち葉や泥水だけでなく、砂やチリなど微小な物体も、窓部材の外表面に付着する可能性が高まる。しかし、このような砂やチリは、監視対象となる人や荷物、更にはレーザレーダ装置の能力低下の原因となる落ち葉や泥水などの汚れに比べて微小である。そのため、例えば走査角度の一単位のみで検出されるような砂やチリが窓部材の外表面に付着したとしても、レーザレーダ装置は、他の走査角度において物体の検出・距離測定を行うことができる。
また、遠方に存在する物体は、レーザレーダ装置に対して相対的に小さくなる。つまり、同一の物体でも、遠方へ行くほど検出領域は小さくなる。そのため、砂やチリが窓部材の外表面に付着すると、遠方に存在する物体の検出・距離測定が困難になるおそれがある。しかし、遠方に存在している物体がレーザレーダ装置に接近することで、レーザレーダ装置に対してその物体が相対的に大きくなり、その結果、その物体の検出領域が大きくなって検出・距離測定が可能になる。したがって、このような砂やチリが窓部材の外表面に付着したとしても、レーザレーダ装置の能力上、特に大きな影響は生じない。
むしろ、走査角度の一単位のみで検出されるような微小な砂やチリをいちいち検出し、その砂やチリを除去しようとして振動発生部を動作させるとすると、振動が頻繁に起こることになる。すると、使用電力が増加するだけでなく、光学機構が頻繁に振動することで正確な物体の検出・距離測定が困難になってしまう。
そこで、請求項3に記載のレーザレーダ装置において、前記所定領域は、連続する2つ以上の前記走査角度を含んで構成されている。すなわち、本構成では、窓部材の外表面に検出された物体の大きさつまり検出領域が走査角度の一単位のみであれば、制御装置は、振動発生部を動作させない。つまり、砂やチリなど微小な物体が窓部材の外表面に付着した場合であっても、振動発生部は動作されない。これによれば、走査角度の一単位のみで検出されるような砂やチリをいちいち検出して、振動が頻繁に起こることを防止することができる。その結果、使用電力の不要な増加を抑制し、更には、光学機構が頻繁に振動することで正確な物体の検出・距離測定が困難になることを抑制することができる。
(請求項4)
ここで、振動発生部を動作させた後に検出領域内における反射光の強度が所定値以下になったということは、検出領域で検出された物体が光路上から除去されたと判断できる。したがって、これ以上の振動発生部の動作は不要である。一方、振動発生部を動作させてから所定期間が経過した場合、すなわち、振動発生部を動作させてから所定期間が経過してもなお検出領域内における反射光の強度が所定値を超えている場合、検出領域で検出された物体は、振動で除去できるような物体でない可能性が高い。すなわち、これ以上、振動発生部を動作させ続けても無駄である可能性が高い。
ここで、振動発生部を動作させた後に検出領域内における反射光の強度が所定値以下になったということは、検出領域で検出された物体が光路上から除去されたと判断できる。したがって、これ以上の振動発生部の動作は不要である。一方、振動発生部を動作させてから所定期間が経過した場合、すなわち、振動発生部を動作させてから所定期間が経過してもなお検出領域内における反射光の強度が所定値を超えている場合、検出領域で検出された物体は、振動で除去できるような物体でない可能性が高い。すなわち、これ以上、振動発生部を動作させ続けても無駄である可能性が高い。
そこで、請求項4に記載のレーザレーダ装置は、前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域を記憶することができる記憶部を更に備える。そして、前記制御装置は、前記振動発生部を動作させた後において、前記検出領域内における前記反射光の強度が所定値以下となった場合、又は前記振動発生部を動作させてから所定期間が経過した場合、の少なくともいずれか一方の条件を満たした場合に、前記振動発生部を停止させる処理を行うことができる。
これによれば、窓部材の外表面に物体の付着を検出した場合における振動発生部の動作期間を必要最小限に抑えることができる。その結果、振動発生部を動作させ続けることによる問題、例えば消費電力増加や振動発生部及び窓部材の劣化などの問題を低減することができる。
(請求項5)
請求項5に記載のレーザレーダ装置は、前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域を記憶することができる記憶部と、ユーザに対して情報を報知することができる報知部と、を更に備える。また、前記制御装置は、前記振動発生部を動作させてから所定期間が経過しても前記検出領域内における前記反射光の強度が所定値を超えている場合に、前記窓部材の外表面に検出された前記物体は汚れの原因となる物体以外の物体であったと判定して前記報知部を動作させる。これによれば、ユーザは、窓部材の外表面付近に例えば人や荷物など汚れの原因となる物体以外の物体が存在していることをいち早く知ることができる。その結果、ユーザは、見回りの強化など必要な措置をいち早く取ることができる。
請求項5に記載のレーザレーダ装置は、前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域を記憶することができる記憶部と、ユーザに対して情報を報知することができる報知部と、を更に備える。また、前記制御装置は、前記振動発生部を動作させてから所定期間が経過しても前記検出領域内における前記反射光の強度が所定値を超えている場合に、前記窓部材の外表面に検出された前記物体は汚れの原因となる物体以外の物体であったと判定して前記報知部を動作させる。これによれば、ユーザは、窓部材の外表面付近に例えば人や荷物など汚れの原因となる物体以外の物体が存在していることをいち早く知ることができる。その結果、ユーザは、見回りの強化など必要な措置をいち早く取ることができる。
一方、前記制御装置は、前記振動発生部を動作させてから前記所定期間が経過する前に前記検出領域内における前記反射光の強度が前記所定値以下となった場合に、前記窓部材の外表面に検出された前記物体は汚れの原因となる物体であったと判定して前記報知部を動作させない。すなわち、窓部材の外表面に汚れの原因となる物体が検出された場合であっても、その後、振動発生部の動作によりその物体が除去されて、レーザレーダ装置の性能が回復した場合であれば、ユーザは、その物体が一時的に付着したことを知る必要がない。そのため、本構成によれば、ユーザは、窓部材の外表面に汚れの原因となる物体が一時的付着したことをいちいち知らされずに済む。したがって、窓部材の外表面に汚れの原因となる物体が一時的付着した場合においては、ユーザがいちいちその事態に対応する必要がない。その結果、煩わしい作業が低減され、利便性が向上される。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、図1〜図3を参照して、レーザレーダ装置10の機械的構成について説明する。図1及び図2に示すレーザレーダ装置10は、装置本体20を備えている。装置本体20は、取付具90を介して、建築物の壁面等の設置対象面100に取り付けられている。装置本体20は、図1に示すように、ベース21、ケース22、窓部材23、及び光学機構30を有している。なお、以下の説明では、ベース21に対して窓部材23側を、装置本体20の前側とし、ベース21に対して設置対象面100側を、装置本体20の後側とする。また、地面に対して水平方向でかつ装置本体20の前後方向に対して直角方向を、装置本体20の左右方向とする。
まず、図1〜図3を参照して、レーザレーダ装置10の機械的構成について説明する。図1及び図2に示すレーザレーダ装置10は、装置本体20を備えている。装置本体20は、取付具90を介して、建築物の壁面等の設置対象面100に取り付けられている。装置本体20は、図1に示すように、ベース21、ケース22、窓部材23、及び光学機構30を有している。なお、以下の説明では、ベース21に対して窓部材23側を、装置本体20の前側とし、ベース21に対して設置対象面100側を、装置本体20の後側とする。また、地面に対して水平方向でかつ装置本体20の前後方向に対して直角方向を、装置本体20の左右方向とする。
ベース21は、光学機構30が設けられた状態で、ケース22に取り付けられている。ケース22は、装置本体20の外殻を構成するものであり、内部に光学機構30を収容している。また、ケース22は、照射口221を有している。照射口221は、装置本体20の前面側、この場合、設置対象面100と反対側に設けられており、ケース22の内部と外部とを連通させている。窓部材23は、レーザ光を透過可能な部材、例えば透明な樹脂やガラス等で構成されており、照射口221に嵌め込まれるようにして設けられている。これにより、窓部材23は、ケース22の内部と外部とを仕切っている。
光学機構30は、ケース22の内部に設けられており、所定の走査角度Rごとにレーザ光を照射して物体Mから反射されたレーザ光(以下、反射光と称する)を受光する。光学機構30は、第1固定ミラー31、第2固定ミラー32、回転ミラー33、照射部34、及び受光部35を有している。第1固定ミラー31及び回転ミラー33は、照射部34から照射されたレーザ光をケース22の外部へ導くための光路A1を形成する。回転ミラー33及び第2固定ミラー32は、物体Mで反射された反射光を受光部35へ導くための光路A2を形成する。
第1固定ミラー31及び第2固定ミラー32は、回転不可に固定されている。第2固定ミラー32は、中心部に貫通穴321を有している。回転ミラー33は、第1固定ミラー31から反射されたレーザ光に対する傾斜角度を一定に維持した状態で回転可能に構成されている。この場合、回転ミラー33は、例えばステッピングモータ等のモータ331を有している。モータ331は、回転ミラー33を所定の走査方向へ向かって所定の走査角度R単位で回転させる。
本実施形態の場合、光学機構30から照射されるレーザ光の走査方向は水平方向に設定されている。また、走査角度Rは、例えば1°に設定されている。この場合、図2に示す一点鎖線Hは、各走査角度Rにおいてレーザ光が通過する窓部材23上の点を仮想的に結んだ線であり、レーザ光の走査方向を示している。すなわち、本実施形態において、光学機構30は、光路A1を水平に維持した状態で、図2に示す一点鎖線H上をなぞるように回転ミラー33を回転させながら、走査角度R=1°ごとにレーザ光を照射する。
光学機構30は、360°いずれの方向に対してもレーザ光を照射可能である。すなわち、走査角度Rは、0°〜360°の範囲に設定されている。また、回転ミラー33の1回転を、光学機構30による走査の1周期とする。
つまり、光学機構30によって照射されるレーザ光は、図3に示すように、始点Oを中心にして回転可能である。始点Oは、距離測定の基準となる地点であり、ケース22内における光路A1又はA2上の特定の地点、例えば回転ミラー33の中心部つまり回転軸上の点に設定されている。図3において、走査角度R(n)は、ある基準点Pに対してn番目における光路A1の通過位置、つまりn番目の探索角度を示すものであり、「n」には任意の正の整数が入る。すなわち、走査角度R(n)は、仮想線H上でかつ基準点Pに対して(R×n)°の角度を有する地点である。また、本実施形態の場合、走査角度R(n)において検出される反射光の強度を強度J(n)とする。
照射部34は、レーザ光を照射することができる。受光部35は、物体Mで反射された反射光を受光し、その反射光の強度を検出することができる。この場合、照射部34から照射されたレーザ光は、まず、第1固定ミラー31で反射され、貫通穴321を通り、回転ミラー33で反射された後に、窓部材23を通ってケース22の外部へ照射される。外部へ照射されたレーザ光の光路A1上に何らかの物体Mが存在する場合、外部へ照射されたレーザ光は、物体Mによって反射される。物体Mで反射された反射光は、窓部材23を通ってケース22の内部へ侵入し、回転ミラー33及び第2固定ミラー32で反射される。そして、第2固定ミラー32で反射された反射光は、受光部35によって受光される。
また、装置本体20は、図1に示すように、振動発生部36を備えている。振動発生部36は、光路A1、A2を遮らない位置に設けられており、窓部材23に対して振動を発生させることができる。本実施形態の場合、振動発生部36は、ケース22内において窓部材23の裏側面に接しており、仮想線Hの上側及び下側にそれぞれ設けられている。振動発生部36は、例えば圧電素子や偏心モータなどである。振動発生部36が動作すると、振動発生部36自身が振動し、その振動が、窓部材23に伝わる。これにより、振動発生部36は、その動作によって窓部材23の全体を振動させることができる。なお、振動発生部36は、図2に示す仮想線Hを含む範囲つまり光路A1、A2を含む上下の範囲を振動させることができればよく、必ずしも窓部材23の全体を振動させるものでなくてもよい。
次に、図4〜図6も参照して、レーザレーダ装置10の電気的構成について説明する。図4に示すように、レーザレーダ装置10は、駆動回路24及び制御装置40を備えている。駆動回路24は、装置本体20に設けられている。駆動回路24は、図示しないCPUやROM及びRAMなどを有するマイクロコンピュータを有して構成されている。光学機構30のモータ331、照射部34、受光部35、及び振動発生部36は、駆動回路24に接続されている。駆動回路24は、CPUにおいてROMやRAMに記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、光学機構30及び振動発生部36の駆動を制御する。
制御装置40は、駆動回路24に対して制御信号を送受信したり、装置本体20による測定結果に基づいて、物体Mの有無の判断や物体Mまでの距離の算出等を行ったりする。また、制御装置40は、駆動回路24を制御することで、振動発生部36の動作を制御することができる。本実施形態において、制御装置40は、装置本体20とは別体であり、例えばいわゆるパソコンで構成されている。制御装置40は、図示は省略するが、装置本体20による監視状況やカメラで撮像した画像等を表示する表示部、マウスやキーボード等のユーザの操作を入力する入力部も備えている。なお、制御装置40は、装置本体20内に組み込まれたコンピュータなどであってもよい。
制御装置40は、制御部41、記憶部42、及び報知部43を有している。制御部41は、例えばCPUや、ROM、RAM等を有するマイクロコンピュータを主体に構成されている。記憶部42は、例えば書き換え可能なフラッシュメモリ等で構成されている。記憶部42は、装置本体20の制御や距離の算出等を行うための制御プログラムなどを記憶している。また、報知部43は、例えばスピーカやディスプレイ等であり、ユーザに対して情報を報知するためのものである。
また、制御装置40は、測定処理部44、振動処理部45、及び判定処理部46を有している。制御装置40は、制御部41において記憶部42に記憶されている制御プログラムを実行することにより、測定処理部44、振動処理部45、及び判定処理部46などを、ソフトウェアによって仮想的に実現する。なお、これら各処理部44〜46は、例えば制御部41と一体の集積回路としてハードウェア的に実現してもよい。
測定処理部44は、測定処理を実行することができる。測定処理は、光学機構30の受光部35で受光した反射光の強度に基づいて物体Mの有無を検出する処理を含んでいる。また、測定処理は、物体Mが検出された場合に、レーザ光を照射してから反射光を受光するまでの時間に基づいて、その物体Mまでの距離を測定する処理を含んでいる。
振動処理部45は、振動処理を実行することができる。振動処理は、測定処理によって窓部材23の外表面に何らかの物体を検出した場合に、振動発生部36を動作させて、窓部材23を振動させる処理を含んでいる。すなわち、窓部材23の外表面の位置に何らかの物体が検出された場合、その物体は、監視対象となる人や荷物などではなく、例えば風で飛ばされた落ち葉や車などの水撥ねによって飛ばされた泥水であるの可能性がある。そして、このような物体が窓部材23の外表面に付着すると、窓部材23が汚れてレーザレーダ装置10の性能を低下させる原因となる。以下、このような落ち葉や泥水など、窓部材23の外表面に付着した場合にレーザレーダ装置10の性能を低下させるような物体を、汚れ物体と称する。
ここで、図3に示すように、始点Oから窓部材23の外表面までの距離を距離L1とする。窓部材23の外表面に何も付着しておらず汚れていない場合、光学機構30では、図5の(a)に示すように、窓部材23の外表面で反射される反射光、つまり距離L1地点における反射光のみが検出される。すなわち、窓部材23は透光性を有する材料で構成されているため、光学機構30から照射されるレーザ光の大部分は、窓部材23の外表面で反射されることなく窓部材23を通過していく。したがって、窓部材23の外表面が汚れていない場合、距離L1における反射光の強度J(n)は極めて小さい。この場合の反射光の強度をJ1とする。
一方、窓部材23の外表面に汚れ物体が付着していると、図5の(b)に示すように、光学機構30から照射されたレーザ光の大部分は、窓部材23の外表面に付着した物体で反射される。すると、光学機構30で受光する反射光の強度J(n)は、窓部材23の外表面に何も物体が存在していない場合に比べて大きくなる。そのため、窓部材23を透過するレーザ光の強度が低下し、その結果、レーザレーダ装置10の性能が低下する。
そこで、制御装置40は、窓部材23の外表面に汚れ物体が付着したと考えられる場合には、振動発生部36を動作させて窓部材23を振動させる。すると、検出された物体が汚れ物体である場合には、その汚れ物体は、図5の(c)に示すように、窓部材23の下方へふるい落とされて光路A1、A2上から除かれる。これにより、窓部材23を透過するレーザ光の強度が回復し、その結果、レーザレーダ装置10の性能が回復する。
また、振動処理は、図6に示すように、物体の検出領域Wxが所定領域Wdを超えた場合に、振動発生部36を動作させる処理を含む。本実施形態の場合、検出領域Wx及び所定領域Wdは、レーザ光の走査方向に沿った角度つまり仮想線Hに沿った角度で表され、いずれも走査角度R以上である。すなわち、検出領域Wx及び所定領域Wdは、走査角度Rの整数倍の値となる。
また、検出領域Wxとは、窓部材23の外表面に検出された物体が占める領域であり、窓部材23の外表面に付着する物体に応じて変化する。所定領域Wdは、ユーザによって予め設定された値である。所定領域Wdとは、その所定領域Wd内において光路A1、A2が遮られても、レーザレーダ装置10の能力低下が生じないか又はその能力低下が許容可能な程度となるような、窓部材23の外表面の領域をいう。すなわち、窓部材23の外表面に所定領域Wd以下の大きさの物体が付着した場合、レーザレーダ装置10には能力低下が生じないか又は無視できる程度の能力低下しか生じない。一方、窓部材23の外表面に所定領域Wdを超える大きさの物体が付着した場合、レーザレーダ装置10には無視できないつまり許容できない能力の低下が生じる。
本実施形態の場合、所定領域Wdは、連続する2つ以上の走査角度Rを含んで構成されている。すなわち、所定領域Wdは、走査角度Rの2以上の整数倍の値となる。そのため、本実施形態において、走査角度Rの一単位、例えば走査角度R(3)のみで物体が検出された場合、制御装置40は、検出領域Wxが所定領域Wd以下であると判断して、振動発生部36を動作させない。
また、振動処理は、振動発生部36を動作させた後において、検出領域Wx内における反射光の強度J(n)が所定値Ja以下となった場合、又は振動発生部36を動作させてから所定期間Tが経過した場合、の少なくともいずれか一方の条件を満たした場合に、振動発生部36を停止させる処理を含んでいる。所定値Jaは、ユーザによって予め設定された値である。所定値Jaは、窓部材23で反射される反射光の強度が所定値Ja以下であれば、光学機構30から照射されたレーザ光が問題なく窓部材23を透過していると認められるような反射光の強度の値である。すなわち、窓部材23で反射される反射光の強度J(n)が所定値Ja以下であれば、レーザレーダ装置10は問題無く監視を行うことができる。一方、窓部材23で反射される反射光の強度J(n)が所定値Jaを超えると、レーザレーダ装置10には無視できないつまり許容できない能力の低下が生じる。
また、判定処理部46は、判定処理を実行することができる。判定処理は、振動発生部36を動作させてから所定期間Tが経過しても検出領域Wx内における反射光の強度J(n)が所定値Jaを超えている場合に、窓部材23の外表面に検出された物体は汚れ物体以外の物体であったと判定して報知部43を動作させる処理を含んでいる。また、判定処理は、振動発生部36を動作させてから所定期間Tが経過する前に検出領域Wx内における反射光の強度J(n)が所定値Ja以下となった場合に、窓部材23の外表面に検出された物体は汚れ物体であったと判定して報知部43を動作させない処理を含んでいる。
すなわち、窓部材23の外表面に検出された物体が、例えば落ち葉や泥水などの汚れ物体である場合、ある程度の期間、窓部材23を振動させることで、その汚れ物体は、窓部材23の下部へ落下して光路A1、A2上から取り除かれると考えられる。一方、窓部材23の外表面に検出された物体が、例えば人や荷物など汚れ物体以外の物体である場合、窓部材23の振動によっても光路A1、A2上から移動しない可能性が高い。そこで、判定処理では、振動発生部36を動作させた期間と検出領域Wx内における反射光の強度J(n)とに基づいて、窓部材23の外表面に検出された物体が、汚れ物体であるか、又は汚れ物体以外の物体であるかを判定している。
次に、制御装置40の制御部41に行われる制御内容について図7も参照して説明する。なお、以下の説明では、測定処理部44及び振動処理部45において行われる処理は、いずれも制御装置40によって行われるものとして説明する。
制御装置40は、図7に示す処理を開始すると(スタート)、まず、ステップS11において、測定処理を実行する。制御装置40は、測定処理を実行すると、各走査角度R(n)において光路A1上に物体が存在するか否かを判断し、物体が存在する場合にはその物体までの距離を測定する。すなわち、制御装置40は、ステップS11において、図3に示すR(1)、R(2)・・・の順に、各走査角度R(n)について反射光の強度を検出する。そして、反射光の強度に基づいて、物体が存在しているか否かを判断する。
走査角度R(n)における反射光の強度が所定値Jaよりも小さい場合、制御装置40は、走査角度R(n)における光路A1、A2上には、レーザレーダ装置10の性能低下の原因となるような物体が存在していないと判断する。これに対し、走査角度R(n)における反射光の強度が所定値Ja以上となった場合、制御装置40は、走査角度R(n)における光路A1上には、レーザレーダ装置10の性能低下の原因となるような物体が存在していると判断する。この場合、所定値Jaは、上述した反射光の強度J1以上に設定されている。
そして、制御装置40は、走査角度R(n)における光路A1、A2上に物体が存在していると判断すると、レーザ光を照射してから反射光を受光するまでの時間に基づいて、検出した物体までの距離を算出する。そして、制御装置40は、ステップS12へ移行し、ステップS11の測定処理の結果に基づき、走査角度R(n)において距離L1の位置つまり窓部材23の外表面の位置に物体が検出されたか否かを判断する。窓部材23の外表面の位置に何らの物体の検出も無かった場合(ステップS12でNO)、制御装置40は、ステップS11へ移行して測定処理を繰り返す。一方、窓部材23の外表面の位置に物体を検出した場合(ステップS12でYES)、制御装置40は、ステップS13へ移行する。
制御装置40は、ステップS13において、検出領域Wxを算出し、算出した検出領域Wxを記憶部42に記憶させる。検出領域Wxは、窓部材23の外表面に検出された物体の水平方向つまり走査方向の大きさを意味する。次に、制御装置40は、ステップS14において、検出領域Wxが、予め設定された所定領域Wdを超えているか否かを判断する。検出領域Wxが所定領域Wdを超えていない場合(ステップS14でNO)、本実施形態の場合、検出領域Wxが走査角度Rの一単位のみである場合、窓部材23の外表面に付着した物体は、レーザレーダ装置10の性能に与える影響を無視できるほど小さい。したがって、制御装置40は、何らの措置を行うことなく、ステップS11へ移行して測定処理を繰り返す。
一方、検出領域Wxが所定領域Wdを超えている場合(ステップS14でYES)、窓部材23の外表面に付着した物体によって、レーザレーダ装置10には許容できないような能力の低下が生じるおそれがある。すなわち、この場合、窓部材23の外表面に付着した物体によって、レーザレーダ装置10の監視に死角が生じるおそれがある。したがって、制御装置40は、ステップS15〜S21において、振動処理を実行する。
制御装置40は、まず、ステップS15において、振動発生部36を動作させて、窓部材23に振動を発生させる。次に、制御装置40は、検出領域Wx内における全ての反射光の強度J(n)が、所定値Ja以下になったか否かを判断する。ステップS16において、検出領域Wx内における全ての反射光の強度J(n)が所定値Jaを超えていた場合(ステップS16でNO)、制御装置40は、ステップS17へ移行する。そして、制御装置40は、ステップS17において、ステップS15で振動発生部36の動作を開始してから所定期間Tが経過したか否かを判断する。所定期間Tは、例えば数〜数十秒程度である。
振動発生部36の動作を開始してから所定期間Tが経過していない場合、制御装置40は、ステップS11へ移行する。そして、制御装置40は、検出領域Wx内における全ての反射光の強度J(n)が所定値Ja以下となるか(ステップS16でYES)、又は、振動発生部36を動作させてから所定期間Tが経過するか(ステップS17でYES)、のいずれか一方の条件を満たすまで、ステップS11〜S17を繰り返す。
ステップS16において、検出領域Wx内における全ての反射光の強度J(n)が、所定値Ja以下になった場合(ステップS16でYES)、制御装置40は、ステップS17へ移行し、窓部材23の外表面に付着していた物体が振るい落とされたと判断する。すなわち、制御装置40は、ステップS17において、窓部材23の外表面に検出された物体は汚れ物体であったと判定する。その後、制御装置40は、ステップS21へ移行し、振動発生部36を停止して窓部材23の振動を停止させる。この場合、制御装置40は、報知部43を動作させない。そして、制御装置40は、ステップS11へ移行して、再度、ステップS11以降の処理を繰り返す。
また、ステップS17において、振動発生部36を動作させてから所定期間Tが経過した場合(ステップS17でYES)、制御装置40は、ステップS19へ移行する。この場合、振動発生部36を所定期間T以上動作させても検出領域Wx内における全ての反射光の強度J(n)が所定値Ja以下に下がっていないことを意味する。そのため、窓部材23の外表面に検出された物体は、落ち葉や泥水などの汚れの原因となる物体ではなく、人や荷物など振動発生部36の振動では除去困難な物体である可能性が高い。したがって、制御装置40は、ステップS19において、窓部材23の外表面に検出された物体は汚れ物体以外の物体であると判定する。
その後、制御装置40は、ステップS20へ移行し、振動発生部36を停止して窓部材23の振動を停止さる。そして、制御装置40は、ステップS21へ移行し、報知部43を動作させて、振動発生部36を所定時間動作させた旨や人や荷物など汚れ以外の物体を検出した旨などをユーザに対して報知する。その後、制御装置40は、ステップS21へ移行し、振動発生部36を停止して窓部材23の振動を停止させる。そして、制御装置40は、ステップS11へ移行して、再度、ステップS11以降の処理を繰り返す。
このように、制御装置40は、窓部材23の外表面に何らかの物体を検出した場合に、振動発生部36を動作させる。すると、振動発生部36で生じた振動は、振動が窓部材23に伝わり、窓部材23を振動させる。これによれば、窓部材23の外表面に付着した物体が、例えば落ち葉や泥水など汚れの原因となる汚れ物体である場合、窓部材23を振動させることで、その汚れ物体を、窓部材23の下側へ移動させることができる。これにより、汚れ物体が窓部材23の外表面に付着してレーザ光の光路A1、A2を遮っているような場合において、その汚れ物体をレーザ光の光路A1、A2上から除去することができる。
すなわち、これによれば、窓部材23の外表面に汚れ物体が付着した場合に、ユーザが直接除去するよりも早く、自動でその汚れ物体を除去することができる。その結果、窓部材23の外表面に汚れ物体が付着してレーザレーダ装置10の能力が低下した場合において、ユーザが直接対応するよりも早く、レーザレーダ装置10の能力を回復することができる。
制御装置40は、窓部材23の外表面に検出された物体の検出領域Wxが所定領域Wdを超えた場合に、振動発生部36を動作させる。換言すれば、制御装置40は、検出領域Wxが所定領域Wd以下である場合には、振動発生部36を動作させない。すなわち、窓部材23の外表面に所定領域Wd以下の大きさの物体が付着した場合、レーザレーダ装置10には能力低下が生じないか又は無視できる程度の能力低下しか生じない。したがって、この場合、制御装置40は、物体が付着している状態を許容し、振動発生部36を動作させない。一方、窓部材23の外表面に所定領域Wdを超える大きさの物体が付着した場合、レーザレーダ装置10には無視できないつまり許容できない能力の低下が生じる。したがって、この場合、制御装置40は、振動発生部36を動作させて、物体の除去を試みる。
つまり、窓部材23に付着した物体が、レーザレーダ装置10の性能上許容できるものであれば、制御装置40は、振動発生部36を動作させない。一方、窓部材23に付着した物体が、レーザレーダ装置10の性能上許容できないものであれば、制御装置40は、振動発生部36を動作させる。これによれば、制御装置40は、窓部材23の外表面に物体の付着を検出した場合における振動発生部36の動作を必要最小限に抑えることができる。その結果、振動発生部36を動作させることによる問題、例えば消費電力の増加や振動発生部36及び窓部材23の劣化などの問題を低減することができる。
所定領域Wdは、連続する2つ以上の走査角度R(n)を含んで構成されている。すなわち、本実施形態では、窓部材23の外表面に検出された物体の大きさつまり検出領域Wxが走査角度Rの一単位のみであれば、制御装置40は、振動発生部36を動作させない。つまり、砂やチリなど微小な物体が窓部材23の外表面に付着した場合であっても、振動発生部36は動作されない。これによれば、走査角度Rの一単位のみで検出されるような微小な砂やチリをいちいち検出して、振動が頻繁に起こることを防止することができる。その結果、使用電力の不要な増加を抑制し、更には、光学機構30が頻繁に振動することで正確な物体の検出・距離測定が困難になることを抑制することができる。
ここで、検出領域Wx内における反射光の強度J(n)が所定値Ja以下になったということは、検出領域Wx内に含まれる走査角度Rにおける光路A1、A2上に存在していた汚れ物体が除去されたと判断できる。したがって、これ以上の振動発生部36の動作は不要である。一方、振動発生部36を動作させてから所定期間Tが経過した場合、すなわち、振動発生部36を動作させてから所定期間Tが経過してもなお検出領域Wx内における反射光の強度J(n)が所定値Jaを超えている場合、検出領域Wxで検出された物体は、振動で除去できるような物体でない可能性が高い。すなわち、これ以上、振動発生部36を動作させ続けても無駄である。
したがって、制御装置40は、振動発生部36を動作させた後において、検出領域Wx内における反射光の強度J(n)が所定値Ja以下となった場合、又は振動発生部36を動作させてから所定期間Tが経過した場合、の少なくともいずれか一方の条件を満たした場合に、振動発生部36を停止させる。これによれば、窓部材23の外表面に物体の付着を検出した場合における振動発生部36の動作期間を必要最小限に抑えることができる。その結果、振動発生部36を動作させ続けることによる問題、例えば消費電力の増加や振動発生部36及び窓部材23の劣化などの問題を低減することができる。
また、制御装置40は、振動発生部36を動作させてから所定期間Tが経過しても検出領域Wx内における反射光の強度J(n)が所定値Jaを超えている場合に、窓部材23の外表面に検出された物体は汚れ物体以外の物体であったと判定して報知部43を動作させる。これによれば、ユーザは、装置本体20の付近に例えば人や荷物など汚れ物体以外の物体が存在していることをいち早く知ることができる。その結果、ユーザは、見回りの強化など必要な措置をいち早く取ることができる。
一方、制御装置40は、振動発生部36を動作させてから所定期間Tが経過する前に検出領域Wx内における反射光の強度J(n)が所定値Ja以下となった場合に、窓部材23の外表面に検出された物体は汚れ物体であったと判定して報知部43を動作させない。すなわち、窓部材23の外表面に汚れ物体が付着した場合であっても、その後、振動発生部36の動作によりその汚れ物体が除去されて、レーザレーダ装置10の性能が回復した場合であれば、ユーザは、汚れ物体が一時的に付着したことを知る必要がない。したがてって、これによれば、ユーザは、窓部材23の外表面に汚れ物体が一時的付着したことをいちいち知らされずに済む。したがって、窓部材23の外表面に汚れ物体が一時的付着した場合においては、ユーザがいちいちその事態に対応する必要がない。その結果、煩わしい作業が低減され、利便性が向上される。
(その他の実施形態)
本発明は、上記し且つ図面に記載した態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形や拡張をすることができる。
上記実施形態で示した距離や数等は例示であり、それに限定されるものではない。
本発明は、上記し且つ図面に記載した態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形や拡張をすることができる。
上記実施形態で示した距離や数等は例示であり、それに限定されるものではない。
図面中、10はレーザレーダ装置、22はケース、23は窓部材、30は光学機構、36は振動発生部、40は制御装置、42は記憶部、43は報知部を示す。
Claims (5)
- 外殻を構成するケースと、
前記ケースの内部に設けられ、所定の走査角度ごとにレーザ光を照射して物体からの反射光を受光することができる光学機構と、
前記レーザ光を透過可能であり、前記ケースに取り付けられて前記ケースの内部と外部とを仕切る窓部材と、
前記レーザ光の光路を遮らない位置に設けられて前記窓部材に振動を発生させることができる振動発生部と、
前記光学機構で受光した前記反射光の強度と前記レーザ光を照射してから前記反射光を受光するまでの時間とに基づいて前記物体の有無及び前記物体までの距離を測定する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記窓部材の外表面に物体を検出した場合に、前記振動発生部を動作させる処理を行うことができる、
レーザレーダ装置。 - 前記制御装置は、前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域が所定領域を超えた場合に、前記振動発生部を動作させる処理を行うことができる、
請求項1に記載のレーザレーダ装置。 - 前記所定領域は、連続する2つ以上の前記走査角度を含んで構成されている、
請求項2に記載のレーザレーダ装置。 - 前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域を記憶することができる記憶部を更に備え、
前記制御装置は、前記振動発生部を動作させた後において、前記検出領域内における前記反射光の強度が所定値以下となった場合、又は前記振動発生部を動作させてから所定期間が経過した場合、の少なくともいずれか一方の条件を満たした場合に、前記振動発生部を停止させる処理を行うことができる、
請求項1に記載のレーザレーダ装置。 - 前記窓部材の外表面に検出された前記物体が占める領域である検出領域を記憶することができる記憶部と、
ユーザに対して情報を報知することができる報知部と、を更に備え、
前記制御装置は、前記振動発生部を動作させてから所定期間が経過しても前記検出領域内における前記反射光の強度が所定値を超えている場合に、前記窓部材の外表面に検出された前記物体は汚れの原因となる物体以外の物体であったと判定して前記報知部を動作させ、前記振動発生部を動作させてから前記所定期間が経過する前に前記検出領域内における前記反射光の強度が前記所定値以下となった場合に、前記窓部材の外表面に検出された前記物体は汚れの原因となる物体であったと判定して前記報知部を動作させない処理を行うことができる、
請求項1に記載のレーザレーダ装置。
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