JP5544847B2

JP5544847B2 - 移動式測光装置

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Publication number: JP5544847B2
Application number: JP2009272052A
Authority: JP
Inventors: 智嗣小野
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: JP2011112621A

Description

本発明は、所定間隔で設置された、たとえば空港で用いられる滑走路中心線灯などのような標識灯や誘導灯などの照明装置のメンテナンスに適した移動式測光装置に関する。

たとえば空港においては、航空機の離着陸を誘導するため、滑走路には滑走路中心線灯や接地帯灯などからなる照明装置が所定間隔を隔て数十ないし数百灯配設されている。

このような照明装置においては、常に一定レベル以上の誘導照明機能を維持することが要求され、ランプの不点はもちろん、発光部表面に路上などからの塵埃土砂や路脇からの草片あるいは通過する航空機のタイヤのゴム屑などの異物が付着することによる明るさの低下も避けねばならず、何らかの照明測定が必要であった。

そこで、従来においては滑走路上にある多数の照明装置を複数ブロックに分け、各ブロック毎に複数の照明装置をその設置場所から外し、専用の照明測定装置で５点法などの手法により各々の輝度や照度などを検査し、規格内性能を確認したら再び元の状態に戻すようにしていた。（なお、このような検査は、国際民間航空機関（ＩＣＡＯ）で定められた指針によれば、少なくとも３ケ月に一度は行う必要がある。）
しかし、このような測定手法であると広大な滑走路において多数の照明装置の取り外し、測定から再設置と煩雑な作業を要するばかりか、何ら支障のない照明装置までも取り外すという無駄な検査時間を費やす作業効率の悪いものであった。

そこで、この改善策として特許文献１に開示されているような、車両の前部または後部に輝度計を搭載し、点灯した照明装置に沿って車両を移動させながら測定対象となる照明装置の輝度を測定する航空灯火測光車が知られている。

この測光車は、横長に設定されたアパーチャを有して測定対象となる照明装置の発光部の輝度を検出する輝度計と、前記測定対象となる照明装置に対する前記輝度計の相対位置を検知する位置検知手段とが設けられていて、車両による移動条件下において、位置検知手段による位置検知に基づいて測定対象となる照明装置の発光部の輝度を検出するようにした、滑走路から照明装置を取り外すことなく容易かつ効率よく輝度が測定できるものである。

特開平７−２８６８９６号公報

上記特許文献１の測光車による測定手法によれば、照明装置の発光部の輝度測定はもちろん発光部自身の汚れの有無を的確に把握してメンテナンスを要する照明装置を特定して、全数の照明装置の取り外しを必要としないなどメンテナンス性に優れ作業を容易かつ効率よくできるという利点を有する。

しかし、上記の測定手法では、灯器の位置を精度よく検出するためには、輝度計の視野角を縦方向を狭くする必要があるが、道路面の段差などにより誤検出や取りこぼしが発生することがある。

また、測光に当り１台の輝度計では計測が不安定であるため複数台の輝度計が必要となり、これら測定計器の車両への取り付けや搭載重量の問題あるいは計器相互間の校正などに煩雑な手間を要していた。輝度計のみの測定では配光測定が難しく輝度計に加え中心部、上下左右にそれぞれ照度計を必要とし測定機材数が増えるなどの問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、空港の滑走路や誘導路などに設置された標識灯や誘導灯などの照明装置の測光をカメラを用いて行うことにより、測定機器の軽量化、測定精度やメンテナンス作業の向上がはかれる移動式測光装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の移動式測光装置は、光を発する発光部を備えるとともに、所定間隔で配設された複数の照明装置からなる照明施設に対し移動自在な車両と；上記車両に搭載されて上記測定対象となる照明装置の発光部の輝度分布を測定するとともに、最大輝度が測定された位置を上記照明装置の位置とする位置検出カメラと；この車両に搭載されるとともに走行方向に対面して設けられ測定対象となる上記照明装置の発光部からの照射光を受光するスクリーンおよび位置検出カメラにより定められた上記照明装置の位置に基づき、このスクリーンの画像を撮影する測光用カメラと；上記カメラが撮影した画像データを処理する画像処理装置と；を具備していることを特徴とする。

所定間隔で設置された複数基の照明装置の発光特性を車両を走行させながら順次測定する測光車で、測定対象である照明装置の発光部から測定位置までの間隔が所定距離に至ったらスクリーンに投射された画像を測光用のカメラで撮影記録し、この画像データを画像処理装置で解析した照度、輝度や光度などの発光強度を基準値と対比させる照明装置の良否を測定する装置である。

本発明は複数基の縦列した照明装置の測光を車載のカメラで撮影し、その撮影した画像データから其々の照明装置の発光特性を測定できる、灯器の良否判別が容易であるとともにデータの記録も簡単に行えてデータの再現性も有する。

また、スクリーンや測光用カメラなどの測光装置は車両のいずれかたとえば前部または後部に設けることができる。あるいは車両の前部と後部の両方に設けてもよく、この場合には、灯器の前後に発光部を有する滑走路中心線灯などに対して一方向の走行で２縦列の測光ができ作業時間の短縮がはかれる。

なお、本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。

本発明において、照明施設とは、例えば空港における滑走路の中心線灯や接地帯灯、誘導路の中心線灯や誘導灯あるいは進入灯などの灯器が所定の間隔を隔て連続して配設された照明装置を指す。

また、航空機は滑走路を離着陸するため、上記滑走路中心線灯などは何れの滑走方向からも視認し得るように、その配設方向に沿う前後両方向に対照的な光を誘導光として発する発光部を有している。

測光用や位置検出用のカメラの撮像素子としては、ＣＣＤやＣＭＯＳを用いることができる。

また、スクリーンは、照明装置の発光部からの照射光を反射または吸収あるいは半透過する材料で形成することができ、搭載が制限される車両の大きさや構造によりスクリーンの種類を選ぶことができる。

スクリーンは照明装置の発光部からの照射光を反射する例えば白色板や白色幕などの光反射体、照射光を吸収する例えば黒色板や黒色幕などの光吸収体あるいは照射光を半透過する例えば着色板や着色幕などの光透過体で形成されていて、発光部と対面するスクリーンに映し出された照射光を光反射体や光吸収体の場合はスクリーン前面の受光面側からあるいは半光透過体の場合はスクリーンの裏面側からカメラで撮影することができる。

さらに、カメラが撮影したスクリーン上の画像データを解析する画像処理装置は、車両または車両外に設けられていてもよい。

スクリーンに映し出された映像は、カメラで撮影されコンピュータなどを用いた画像処理装置により処理して輝度値や照度値として算出されるが、この画像処理装置は車両に搭載され即時にデータを処理しても、また、画像データを記録したカメラなどを車外の解析室などに設けられた画像処理装置によって画像データを処理することもできる。

本発明の請求項２に記載の移動式測光装置は、請求項１に記載の移動式測光装置において、上記画像処理装置は、上記スクリーンの中心測定箇所から左右水平方向に第１の所定距離の点から上下垂直方向に第２の所定距離の周辺測定箇所における画像データを処理することにより、受光強度を測定することを特徴とする。

カメラにより測定位置を検出できるようにしたことにより、広範囲の映像で道路面の段差などの影響を回避できる。（たとえば、二つの位置検出ライン（画像処理記録ライン）を使用したヒステリシス幅を利用する検出などを行うことができる。）
また、カメラ映像を確認しながら車両の運転を行うことにより、車両が灯器の列に対して並行に走行しているかを確認することができる。また、測定作業後に、測定時のカメラ映像を確認することができることにより、測定時の測定環境（例えば、車両と灯器の位置角度など）や灯器の点消灯を確認することが可能となる。

請求項１の発明によれば、空港などにおいて多数基が縦列して配置された滑走路中心線灯などの照明装置の測光をカメラを用い連続して行うことができる。測光は各照明装置を等距離からカメラで撮影した画像データを画像処理装置により処理解析するので、測光に多数の輝度計などを用いず車両に搭載する測定機器点数を少なくして軽量化が可能となるとともに測定精度を向上することができる。

また、カメラで撮影した画像データから其々の照明装置の発光特性を測定できるので灯器の良否判別が容易であるとともに画像データの記録保存も簡単に行えてデータの再現性も高い。

また、測光作業が灯器を外すことなく流れ作業的に容易に短時間で行えるのでメンテナンス作業の向上がはかれた移動式測光装置を提供することができる。

請求項２の発明によれば、カメラを用い測定位置を検出するようにしたことにより、位置精度の向上や測定時の再現性が可能な移動式測光装置を提供することができる。

空港施設および空港の照明施設の概略の配置状況を上空から見た説明図である。本発明に関わる測光装置を搭載した移動式測光車を上方から見た説明図である。（ａ）図および（ｂ）図はスクリーンとカメラとの位置関係を示す説明図である。スクリーン上における照度測定点（箇所）を示す説明図である。（ａ）図および（ｂ）図は位置検出用カメラと灯器との距離間隔を検出するための説明図である。車速パルス、位置検出、カメラ撮影および灯器カウントのタイミングチャートを示す。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

空港Ａはたとえば図１に示すように乗客や貨物を扱うターミナルビルＡ１に隣接して駐機場Ａ２が設けられ、直線状をなす滑走路Ａ３に向けこの駐機場Ａ２から複数の誘導路Ａ４，…が接続されている。

そして、上記駐機場Ａ２、滑走路Ａ３および誘導路Ａ４，…などには航空機の離着陸時や路上走行時の安全をはかるため複数基の滑走路中心線灯Ｌ１，…、滑走路接地帯灯Ｌ２，…、滑走路灯Ｌ３，…、滑走路末端灯Ｌ４，…、進入灯Ｌ５，…、誘導路中心線灯Ｌ６，…、誘導路灯Ｌ７，…などの照明装置が所定の間隔を隔て縦列や横列して埋込形または地上形として設けられこれらで照明施設を構成している。

上記においてたとえば滑走路中心線灯Ｌ１，…は、その配設方向（航空機の滑走方向）の前後両方向に対称的な光を発するレンズ部（発光部）を有していて、何れの滑走方向からの離着陸にも対処できるよう構成され、滑走路Ａ３に沿う中心線上に例えば３０ｍの間隔を隔て縦列的に埋込配設されている。

また、滑走路末端灯Ｌ４，…から３００ｍの範囲内の所定（例えば1基置き）の滑走路中心線灯Ｌ１，…を中心として滑走路Ａ３に沿う中心線と直交する左右に所定の間隔を隔て複数基（例えば片側に３基）の滑走路接地帯灯Ｌ２，…が埋込配設され、これら滑走路接地帯灯Ｌ２，…も滑走路Ａ３に沿って片側に３列直線状に縦列している。

そして、上記のように滑走路Ａ３に沿って配設された滑走路中心線灯Ｌ１，…や滑走路接地帯灯Ｌ２，…などの照明装置の発光特性のメンテナンスは、次のような測光手法で行われる。

図２は測光装置を搭載した移動式測光車１の概略図であって、２Ａは前部のバンバーなどに下辺が地上から約２０ｃｍ離し取り付けられた幅が約８０ｃｍ、高さが約６０ｃｍのたとえばスミペックアクリル材からなる半光透過性のスクリーン、３は車両前部側にスクリーン２Ａと対向して固定された照度測定などの測光用カメラ、４は同じく車両前部側の屋根部に固定された灯器位置検出用カメラである。なお、このスクリーン２Ａの向きは、測定する灯器の発光部からの放射光とできるだけ正対しているとともに走行測光時の運転に支障のない位置に取り付けられているのが好ましい。

しかし、発光部からの放射光に対して傾斜していてもよく、予め傾斜角度を認識していれば、後述の画像処理装置にて補正処理可能である。

また、この車内には上記測光用のカメラ３、灯器位置検出用のカメラ４に接続され、各カメラ３，４からの画像データを照度値（ｌｘ）や光度値（ｃｄ）あるいは長さ（距離ｍ）に変換処理するコンピュータを備えた画像処理装置（図示しない。）が設けられている。

この移動式測光車１による滑走路中心線灯Ｌ１，…の測光は、他からの明かりの影響がないか少ない状況の夜間に、滑走路Ａ３の中心に沿って測光車１を走らせ点灯した滑走路中心線灯Ｌ１，…の発光部からの照射光を半光透過型のスクリーン２Ａに投影させ、このスクリーン２Ａが受光した配光映像をスクリーン２Ａの裏側から照度測定をする測光用のカメラ３で撮影する（図３（ａ））。

そして、この撮影画像の所定の位置における例えば図４に示すようにスクリーン２Ａの中心測定点（箇所）（Ｈ−Ｖ）と、この中心測定点（箇所）から左右水平方向に３０ｃｍ離れた点（箇所）から上下垂直方向に２０ｃｍ離れた周辺測定点（箇所）（ＬＵ，ＬＤ，ＲＵ，ＲＤ）の計５点（箇所）における撮影画像データから受光強度を測り、この画像データを画像処理装置（図示しない）で処理解析して輝度値や照度値（ｌｘ）などで示させる。（なお、図４中、中央部は高輝度（濃い）部分で、中央部から遠くなるに従い低輝度（薄い）となっている。）
なお、この測光は複数基ある滑走路中心線灯Ｌ１，…の全灯器に対し同条件下で行われるものであり、また、発光特性の良否判定は予め例えば上記５測定点（箇所）における基準値（許容照度上下限範囲値）を定めておくことにより行われる。また、この測定点（箇所）の数、位置や基準値（許容照度上下限範囲値）は灯器の種類、配置や特性などに応じ適宜決められる。

また、各滑走路中心線灯Ｌ１，…の測光にあたり照度や光度は発光部からの距離に関係することから、スクリーン２Ａの撮影は灯器位置検出用のカメラ４により検出させることができる。この灯器位置検出用のカメラ４は、車両１前方にある中心線灯Ｌ１，…の発光部からの放射光を例えば直接輝度で感知検出して、その輝度強度で中心線灯Ｌ１からの間隔距離を検出する。

また、この位置検出は、測光車１のシャフトの回転速度に対応したエンコーダから出力される車速パルスを利用して走行距離を算出し、測定対象となる中心線灯Ｌ１の発光部と測光用のカメラ３との相対位置が測定できる手段を併せ設けておいてもよく、２系統の位置検出手段を設けることにより間隔距離の精度向上を図るようにしたり、一方の故障時などに有効に動作させるようにしてもよい。

そして、位置検出は、まず等間隔で配置された最も手前の滑走路中心線灯Ｌ１の発光部を基準として（測定対象の灯器が中心位置ではなくなるが）、図５（ａ）に示すように図においてその後方側の遠方にある中心線灯Ｌ１１，Ｌ１２，…がカメラ４の視野内にあるようセットする。このときカメラ４の高さ位置が低過ぎると前方にある中心線灯Ｌ１，…が後方にある中心線灯Ｌ１１，Ｌ１２，…を遮って視野内に入らず、また、高過ぎても１基の中心線灯Ｌ１しか視野内に入らないことになるので、適当高さに調整しておくことを要する。

そして、測光車１が走行して固定してある中心線灯Ｌ１の発光部に位置検出用のカメラ４が近づき通り過ぎるときの（時間変化に対する）カメラ４への入射輝度強度の変化は図５（ｂ）に示すような略長円形状をなしている。（この図５（ｂ）の左方は時間経過にしたがう輝度強度分布、右方は左方の輝度強度をまとめたものである。）
この略長円形状をした最大幅広部が最大輝度部でこの最大部を特定ラインＭとし、中心線灯Ｌ１がラインＭを通過したことを画像から検出し、これを基準として中心線灯Ｌ１発光部およびカメラ４の位置関係を設定しておき、たとえば中心線灯Ｌ１発光部の５ｍ手前の位置に測光用のカメラ３が来たときにこのカメラ３でスクリーン２Ａに投射された画像を撮影するようにしてある。

すなわち、本実施の形態では上記測光車１の半光透過型のスクリーン２Ａを滑走路中心線灯Ｌ１の発光部と対面させた状態で、滑走路Ａ３中心に等間隔で配置した各滑走路中心線灯Ｌ１，…を結ぶ直線上に沿い車両１を直進させ、点灯した各滑走路中心線灯Ｌ１，…の発光部とスクリーン２Ａとの間隔距離が上記位置検出用のカメラ４で検知させた例えば５ｍの位置でスクリーン２Ａに投影された配光画像をスクリーン２Ａの裏側から照度測定用のカメラ３で撮影する。

そして、滑走路中心線灯Ｌ１の１基毎に撮影されたスクリーン２Ａ上の配光画像の５点（箇所）における計測データが画像処理装置により処理され、照度があらかじめ設定してある許容照度範囲内にあるか否かを対比して、測定値が許容照度範囲外とされた中心線灯Ｌ１は清掃や部品の交換あるいは新規の灯器と交換するなどの作業をした後、再度、上記手順による測定を行い各滑走路中心線灯Ｌ１，…が許容照度範囲内にあるような管理を行うことができる。

なお、図６は上記関連のタイミングチャートを示し、位置検出をカメラ４による他、車速パルスによる検出と併せ行うようにした二重の検出をしてその精度を高めるようにすることも差し支えない。また、図中の灯器カウントは、測光により発光特性が基準値外とされた灯器をマークするもので、上記車速パルスによっても検出できる。

また、上記滑走路中心線灯Ｌ１，…の左右に縦列して配置された接地帯Ｌ２，…も、上記中心線灯Ｌ１，…と同様な手法で発光特性のメンテナンスを行うことができる。

上述したように、数十ないし数百基ある滑走路中心線灯Ｌ１，…等の照度などの発光特性の測光および測光位置の検出を走行する車両上からカメラ３，４を用いて行うようにしたことにより、計測機器の軽量化、測定精度の向上や測定作業の容易性など照明装置のメンテナンス作業の高効率がはかれる。また、カメラ３，４で撮影した画像データは、記録保存も簡単に行えて再現性も高く再度の検証時などに活用できる利点を有する。

なお、本発明は上記実施の形態において、半光透過型のスクリーン２Ａに投影された配光画像をスクリーン２Ａの裏側からカメラ３Ａで撮影した画像データを基に解析したが、スクリーン２Ａは半光透明型に限らず図３（ｂ）に示すようなガラス繊維や塩化ビニール樹脂などからなる光反射型あるいは光吸収型のスクリーン２Ｂであってもよく、この場合はスクリーン２Ｂの受光面側に配光画像を撮影する測光用カメラ３を発光部からの放射光を遮ることのないスクリーン２Ｂから斜行した上側や下側などの位置に取り付けることを要する。

また、スクリーン２Ａ，２Ｂは車両１走行時の風圧に耐えるような肉厚や材料で形成したり、内部や裏面に補強用の部材を設けたりあるいは取り付けを補強するなどのことで対処すればよい。

上記実施の形態においては、各滑走路中心線灯Ｌ１，…の測光位置の検出を位置検出用カメラ４により行ったが、灯器は設置間隔距離が予め決められているので測光位置はカメラ４を用いず車速センサからの車速パルスに基づき検出したり、オートクルーズ装置（定速装置）が装着された車両を用い検出するようにしてもよい。

また、照度や輝度などの発光特性を測定した測光用カメラの画像データは、静止画像（停止）であっても動画像（連続）であってもよく、要するに複数基の灯器が同じ間隔距離を隔てた同一条件で撮影された画像データが得られればよい。

また、画像データから照度や輝度などを得る測定は、面積が小さい点であっても、ある程度面積をもった範囲の総量値や平均値から算出するようにしてもよく、測定は５点（箇所）に限るものではい。

また、測光装置は車両１の前部に設けたものに限らず、後部に設け測光しても、あるいは灯器の前後に発光部を有する上記滑走路中心線灯Ｌ１などの場合は車両１の前部と後部の両方に設けることにより、測光時間の短縮がはれる。

さらに、上記測定時に許容照度範囲外と判定された場合には、ランプやブザーなどによる警告が発せられるような手段を講じておいてもよい。

測光車１は上記図３（ｂ）に示された構成であって、下辺が地上から約２０ｃｍ離し車両１に取り付けられた幅が約８０ｃｍ、高さが約６０ｃｍの塩化ビニール樹脂からなる反射型のスクリーン２Ｂと、このスクリーン２Ｂから約５０〜１００ｃｍ離れた前方の斜め上方に配設されたスクリーンを撮影する照度測定をする測光用のカメラ３（フォトロン社製ＦＡＳＴＣＡＭ−ＰＣ１Ｒ２）と、車両１に取り付けられた位置検出用のカメラ４（フォトロン社製ＦＡＳＴＣＡＭ−１０２４ＰＣ１）とが設けられている。

また、滑走路の中心線に沿い３０ｍの間隔を隔て数十基の滑走路中心線灯Ｌ１，…が埋設されている。これら滑走路中心線灯Ｌ１，…は、内部にハロゲン電球などの光源、反射鏡やフィルタなどを収容した灯器の頂部が地表より約２ｃｍ突出して埋設されているとともに滑走路の前後端方向に向け光軸（最高光出力部）の仰角を４．５度で指向させた発光部（レンズ部）が設けられている。

そして、上記滑走路中心線灯Ｌ１，…を点灯し、この滑走路中心線灯Ｌ１，…に沿って車両１をオートクルーズ装置（定速装置）を用い時速５０ｋｍで走行させ、各滑走路中心線灯Ｌ１，…の発光部から５ｍ手前の位置を位置検出用のカメラ４で次々検出させて、その信号を測光用のカメラ３に送りスクリーン２Ｂに映された画像を次々撮影し、図４に示す５測定点（箇所）の撮影画像データを画像処理装置により処理解析することにより、滑走路中心線灯Ｌ１，…の測光作業が行われ基準値範囲外の灯器は選別される。

この解析により、照度が予め設定しておいた基準値（許容照度上下限範囲値）から外れた灯器は清掃点検した後、再測定し、再度不合格の灯器は新たに整備した灯器と交換することにより、滑走路中心線灯Ｌ１，…のメンテナンス作業が容易に、かつ、効率よく行うことができる。

Ｌ１；滑走路中心線灯（照明装置）
１：車両
２Ａ，２Ｂ:スクリーン
３:測光用カメラ
４：位置検出用カメラ

Claims

光を発する発光部を備えるとともに、所定間隔で配設された複数の照明装置からなる照明施設に対し移動自在な車両と；
上記車両に搭載されて上記測定対象となる照明装置の発光部の輝度分布を測定するとともに、最大輝度が測定された位置を上記照明装置の位置とする位置検出カメラと；
この車両に搭載されるとともに走行方向に対面して設けられ測定対象となる上記照明装置の発光部からの照射光を受光するスクリーンおよび位置検出カメラにより定められた上記照明装置の位置に基づき、このスクリーンの画像を撮影する測光用カメラと；
上記カメラが撮影した画像データを処理する画像処理装置と；
を具備していることを特徴とする移動式測光装置。
上記画像処理装置は、上記スクリーンの中心測定箇所から左右水平方向に第１の所定距離の点から上下垂直方向に、第２の所定距離の周辺測定箇所における画像データを処理することにより、受光強度を測定することを特徴とする請求項１に記載の移動式測光装置。