(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な光ビーム（Ｌ）の発光手段（１１）と、この光ビーム（Ｌ）に対する変調手段（１２）と、変調された光ビーム（Ｌ）の偏向手段（１３）と、光ビーム（Ｌ）の偏向角に基づいて前記変調手段（１２）の変調度を制御する制御手段（１４）とを備え、交通機関の車両分類に基づく画像情報を、光ビーム（Ｌ）の走査によって車体に投影させるための車両分類画像の投影装置において、
前記変調手段（１２）は、車両分類の異なる色相および明度に従って発光手段（１１）を駆動する発光駆動回路であるか、または、同じく色相および明度に従って発光手段（１１）からの光ビーム（Ｌ）を付勢するフィルタであり、
前記偏向手段（１３）は、半導体プロセスによって形成された反射鏡（１３ｃ）と、この反射鏡（１３ｃ）平面上に永久磁界と直交するようにしてプリント配線を周回させた回動コイルとから構成されたガルバノミラー（１３ａ）を有するものであって、前記回動コイルの励磁による磁界内で前記反射鏡（１３ｃ）を回動させ、この反射鏡（１３ｃ）を介して光ビーム（Ｌ）を走査するものであり、
前記制御手段（１４）は、前記偏向手段（１３）の反射鏡（１３ｃ）の回動角に基づいて、その画像情報を変調手段（１２）に送出するものであることを特徴とする車両分類画像の投影装置。
【請求項２】
前記発光手段（１１）の光ビーム（Ｌ）は、単色の可視光レーザビームか、または赤色、青色、緑色からなる３原色レーザビームであることを特徴とする請求項１記載の車両分類画像の投影装置。
【請求項３】
前記車両分類の画像情報は、列車もしくはバスの車両種別、または走行路線を示すものであることを特徴とする請求項１または２記載の車両分類画像の投影装置。
【請求項４】
前記車体には、感光性の微細ガラス粒を面状に多数個配設し、前記発光手段（１１）の光ビーム（Ｌ）が赤外レーザビームであることを特徴とする請求項１、２または３記載の車両分類画像の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細な光ビームを強度変調しながら２次元走査を行い、交通機関の車両分類の画像を車体に投影する車両分類画像の投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、列車やバス等には、その車両の種別や走行経路の運行案内、または運行管理のための車両分類が車体に付され、駅のプラットホームやバスストップで待ち合わせる利用客の便宜を図っている。この車体表示としては、水平のストライプ模様を側面に塗装するものがあって、例えば、車両の種別として、普通、急行、特急、夜行、回送その他の運行形態、また、走行経路として、○○本線経由、○○高速道路経由その他が単色または複数色で色分け表示する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の表示方法によると、運行予定のある全ての車両に予め前記水平のストライプを塗装しておかなければならない。このため、緊急に、運行車両を別のものと交換したり、その運行形態を変更したりできないばかりか、このような場合を予定して、同一表示の予備車両を用意しておく必要があった。すなわち、この予備車両の分だけ多くの台数を管理しなければならず、言い換えると、少ない台数の車両を各用途に汎用できないという問題点があった。
【０００４】
また、車体側面に塗装を施す代りに、投光器等を用いて複数の有色光を使い分け、車両分類を表示する方法も考えられるが、このような投光器は短期間にランプ切れ等が生じるので一般に故障率が高い。そこで、ランプ切れしにくい小型の投光器をモータで揺動させてストライプ模様を投影させても、モータを内蔵することによって装置全体が大型化してしまう。その結果、プラットホームやバスストップのように利用客の多い公共施設にとって甚だ不向きとなる問題点もあって、これらの問題点の除去が重要な課題となっていた。
【０００５】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、多様な車両分類に対しても汎用的に用いることができ、かつ、混雑しがちな施設に適する小型で信頼できる車両分類画像の投影装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の車両分類画像の投影装置は、微細な光ビームの発光手段と、この光ビームに対する変調手段と、変調された光ビームの偏向手段と、光ビームの偏向角に基づいて変調手段の変調度を制御する制御手段とを備え、交通機関の車両分類に基づく画像情報を、光ビームの走査によって車体に投影させるための投影装置において、変調手段は、車両分類の異なる色相および明度に従って発光手段を駆動する発光駆動回路であるか、または、同じく色相および明度に従って発光手段からの光ビームを付勢するフィルタであり、偏向手段は、半導体プロセスによって形成された反射鏡と、この反射鏡平面上に永久磁界と直交するようにしてプリント配線を周回させた回動コイルとから構成されたガルバノミラーを有するものであって、回動コイルの励磁による磁界内で反射鏡を回動させ、この反射鏡を介して光ビームを走査するものであり、制御手段は、偏向手段の反射鏡の回動角に基づいて、その画像情報を変調手段に送出するものであることを特徴とする。
【０００７】
このため、前記変調手段によって、任意の車両分類に従って発光手段を駆動し、光ビームの強度を変調できるので、きわめて多様な車両分類であっても、また、この車両分類を緊急に変更しなければならない場合であっても、所望の車両分類を直ちに表示できる。また、前記偏向手段によって、半導体製造プロセスにより集積化したガルバノミラーを用い、わずかな電力によって車両分類に基づく画像情報を車体に投影できるため、各部がかさばらず本装置を充分に小型化できる。更に、ガルバノミラーの量産化による品質向上に伴って、高い信頼性のある装置を実現できる。
【０００８】
本発明の請求項２記載の車両分類画像の投影装置は、発光手段の光ビームは、単色の可視光レーザビームか、または赤色、青色、緑色からなる３原色レーザビームであることを特徴とする。
【０００９】
これによると、きわめて微細な光ビームが得られるため、ガルバノミラーの反射鏡を小さくして集積化のメリットを生かすことができる。また、フルカラーの表示が可能となるため、上記汎用性を助長することができる。
【００１０】
本発明の請求項３記載の車両分類画像の投影装置は、車両分類の画像情報は、列車もしくはバスの車両種別、または走行路線を示すものであることを特徴とする。
【００１１】
これによると、実際の運行形態に適した具体的な汎用性が実現できる。
【００１２】
本発明の請求項４記載の車両分類画像の投影装置は、車体には、感光性の微細ガラス粒を面状に多数個配設し、発光手段の光ビームが赤外レーザビームであることを特徴とする。
【００１３】
これによると、小型装置による投影であっても鮮明な表示が得られるため、現実的な運用に適した本装置が実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による車両分類画像の投影装置のブロック図である。
図１に示す実施形態には、運行車両に対する車両分類画像の投影装置１０が示されており、光ビームＬの発光手段１１と、この光ビームＬに対する変調手段１２と、光ビーム照射のための偏向手段１３と、これらの手段１１〜１３のための制御手段１４とをケーシング１０ａ内に収納した本装置１０の構成が示される。
【００１５】
図２は、図１に示す発光手段と変調手段とを具体的に説明する図である。
図２に示すように、発光手段１１は、例えば、赤色、青色、緑色のレーザビームＲ，Ｂ，Ｇからなる可視光のカラーレーザであって、赤色レーザ発生部２３と、青色レーザ発生部２２と、緑色レーザ発生部２１とを併設してある。光ビームＬの光軸上には、２つのハーフミラー２２ａ，２３ａを設け、一方のミラー２３ａを赤色のレーザビームＲの光軸との交点上に、また、他方のミラー２２ａを青色のレーザビームＢの光軸との交点上に配置する。
【００１６】
変調手段１２は、赤色変調部２６、青色変調部２５および緑色変調部２４からなり、赤色変調部２６を赤色レーザ発生部２３に、青色変調部２５を青色レーザ発生部２２に、また、緑色変調部２４を緑色レーザ発生部２１に付設して、車両分類に基づく画像情報に従って各発生部２１〜２３を駆動し、レーザビームＲ，Ｂ，Ｇの発生強度を各別に変調する。
【００１７】
偏向手段１３は、半導体製造プロセスによって形成されたガルバノミラー１３２ａと、このガルバノミラー１３２ａの回動電流を供給する偏向駆動部１３ｂとからなり、後述する内蔵の反射鏡１３ｃを光ビームＬの光軸上に位置させるようにしてガルバノミラー１３ａを配置する。
【００１８】
制御手段１４は、各手段１１〜１３の具体的な制御を行う制御部１４ｂを有しており、例えば、マイクロプロセッサユニット等で構成する。制御部１４ｂでは、ガルバノミラー１３の偏向信号Ｓ１２を偏向駆動部１３ｂに送出して、この偏向駆動部１３ｂの回動電流の値を指示すると共に、光ビームＬの変調信号Ｓ１１を各変調部２４〜２６に送出して、車両分類に基づく画像情報に従ってレーザビームＲ，Ｂ，Ｇの変調度を指示する。このため、制御部１４ｂには、ガルバノミラー１３の回動角の検知部１４ａが付設され、正確な回動角に基づいて光ビームＬの変調度を決定できるようにする。
【００１９】
また、制御部１４ｂは、該当する運行車両の確認部１４ｃを有しており、別体の識別装置１６と無線通信を行うことができる。この識別装置１６は、コンパクトなものでよく、運転者が携帯して予め運行車両内に持ち込んでおき、所定の識別信号Ｓ１５を確認部１４ｃに転送して、この信号に基づいて、確認部１４ｃが運行車両と車両分類とを照合できる。これによって、利用客に対する確実な運行案内を保障することができる。
【００２０】
更に、制御部１４ｂは、車両分類の設定部１４ｄを有しており、図示しない運行管理システムから転送される運行情報Ｓ１４に基づいて、一連の車両分類の表示計画を作成すると共に、各車両分類の画像情報を表示計画に従って用意する。運行管理システムは、特定の車両分類の表示命令や、具体的な画像情報等を運行情報Ｓ１４として転送する。
【００２１】
ケーシング１０ａには、運行車両に向けて横長の透光部１０ｂが設けられ、この透光部１０ｂを介して光ビームＬが運行車両の車体に照射される。また、車体の側面には、後述するスクリーン１５が水平の帯状に設けられるため、光ビームＬの軌跡によってスクリーン１５上に多数の水平輝線１５ａ，１５ａが描かれ、それぞれが復帰線１５ｂを介して面状に分布して、全体として車両分類に基づく表示画像を形成する。
【００２２】
続いて、本実施形態による投影装置の配置および作用について説明する。
図３は、本実施形態の投影装置を列車の駅に配置した場合の説明図、図４は、バスストップに配置した場合の説明図である。
図３および４に示すように、本実施形態では、駅のプラットホーム３２またはバスストップ４２の天井部３１または４１に本装置１０を配置して用いるが、この他にも、空港の旅客機や港の客船等、公共の交通機関の旅客輸送手段に広く用いることができる。
【００２３】
このとき、前記ケーシング１０ａの透光部１０ｂを斜め運行車両３０または４０の車体方向に向け、透光部１０ｂの長手方向を車体側面の長手方向に合せて配置する。また、前述したように、予め確認装置１６を運行車両３０または４０内に配置し、その電源をオンしておく。以下、主として、駅に停車する際の列車に用いる場合について述べる。
【００２４】
列車３０がプラットホーム３２に停止すると、この運行車両３０に関する前記運行情報Ｓ１４を、運行管理システムから制御部１４ｂ内の設定部１４ｄに転送する。この運行情報Ｓ１４に基づいて該当する車両分類および画像情報を設定し、この車両分類が確認部１４ｃに送られて、列車３０内の識別装置１６からの識別信号Ｓ１４によって照合される。そして、その照合結果が正しければ、各レーザ発生部２１〜２３に対する発光開始を指示し、続いて、制御部１４ｂから画像情報に従う偏向信号Ｓ１２、変調信号Ｓ１１を送出する。
【００２５】
偏向信号Ｓ１２の送出によって、偏向駆動部１３ｂが、偏向信号Ｓ１２の回動電流の値に従ってガルバノミラー１３ａの反射鏡１３ｃを回動させると、検知部１４ａが、反射鏡１３ｃの回動角に従う角度信号Ｓ１３を制御部１４ｂに送出する。制御部１４ｂは角度信号Ｓ１３を光ビームＬの偏向角に換算し、この偏向角を前記走査輝線１５ａ上の光ビームＬの照射位置に座標変換する。
【００２６】
そして、この照射位置に対応する画像情報を参照しながら、光ビームＬに対する変調信号Ｓ１１を作成して変調手段１２に送出する。変調手段１２は、この変調信号Ｓ１１に従って発光手段１１に指示し、発光手段１１に所定の色相および明度の光ビームＬを発生させる。すなわち、各ハーフミラー２２ａ，２３ａによって、赤色または青色のレーザビームＲまたはＢを緑色のレーザビームに混合させ、有色の光ビームＬを前記偏向手段１３に向けて発し、反射鏡１３ｃを介してスクリーン１５の所定位置に照射させる。
【００２７】
以下、反射鏡１３ｃの回動、回動角の検出、画像情報の参照、光ビームＬの変調、照射を連続的に行い、多数本の走査輝線１５ａ…１５ａをスクリーン１５上に形成して、車両分類に基づく画像を光ビームＬの照射範囲Ｌ１〜Ｌ２内の車体側面に投影することができる。
【００２８】
また、識別装置１６からの識別信号Ｓ１５による照合結果が誤っていた場合には、送られた識別信号Ｓ１５に基づいて画像情報を正しいものに訂正できる。この訂正内容は、前記設定部１４ｄに送られて正しい車両分類が再設定され、その結果を運行情報Ｓ１４として運行管理システムに返送し、駅に停車中の実際の運行車両の車両分類を上位システムに報告することができる。
【００２９】
車両分類画像の投影に際しては、光ビームＬの照射範囲Ｌ１〜Ｌ２を調節して、各走査輝線１５ａの長さと、車体側面上の形成位置を任意に決定することができる。また、通常は、プラットホーム３２と列車との相対的な位置関係が一定であるため、例えば、車両のドア部分を避けて光ビームＬを照射させることによって、ドア部分を出入りする利用客の視界を妨げないようにすることができ、また、運行車両の車体の長さが異なる場合であっても、この長さに合せて車両分類画像の投影を行うことができる。
【００３０】
次に、本実施形態の投影装置１０に用いられるガルバノミラー１３ａ、およびスクリーン１５について述べる。
図５は、図１に示すガルバノミラーの一構成例の斜視図である。
図５に示すガラバノミラー１３ａは、本出願人によって特開平７−２１８８５７号公報に開示されたもので、半導体からなるシリコン基板５２の両面を、ホウケイ酸ガラス等からなる上側ガラス基板５３と下側ガラス基板５４とで挟み、各基板５２〜５４をサンドイッチ状に重ね合わせて接合し、全体を３層構造とした変位検出機能を備えたプレーナー型ガルバノミラーである。この他にも、本出願人によって特開平７−１７５００５号公報にプレーナー型ガルバノミラーのみのものが開示されている。
【００３１】
上側ガラス基板５３および下側ガラス基板５４には、例えば超音波加工によって、それぞれ中央部に凹部５３ａ，５４ａを設け、各凹部５３ａ，５４ａをシリコン基板５２方向に向けた配置で各基板５２〜５４を接合する。
【００３２】
シリコン基板５２には、異方性エッチングによって枠状の溝を２重に削設し、枠体からなる外側可動板５５ａと、その内側の平板状の内側可動板５５ｂとを同一素材で一体に形成する。そして、外側可動板５５ａをシリコン基板５２の外枠に軸支して、その支軸を第１のトーションバー５６ａ，５６ａとし、内側可動板５５ｂを外側可動板５５ａの内側に軸支して、その支軸を第１のトーションバー５６ａと軸方向が直交する第２のトーションバー５６ｂ，５６ｂとする。
【００３３】
従って、下側および上側ガラス基板５３，５４の両凹部５３ａ，５４ａ内には、密閉空間が形成され、外側および内側可動板５５ａ，５５ｂが、この密閉空間内で第１または第２トーションバー５６ａまたは５６ｂを軸心として各別に揺動できる。更に、密閉空間内を真空にすれば、両可動板５５ａ，５５ｂの回動抵抗を低減して回動駆動に対する追従性を向上でき、また、不活性ガスを内部に封入すれば、両平面コイル５７ａ，５７ｂの回動電流による発熱の影響を、真空にするよりも低減できる。
【００３４】
図６は、図５に示すシリコン基板の平面図である。
図６に示すように、外側可動板５５ａの一方の面には、電解メッキによる電鋳コイル法で平面コイル５７ａを形成し、枠体を周回させて表面を絶縁層で被覆する。そして、この平面コイル５７ａの両端を、一方の第１のトーションバー５６ａを介してシリコン基板５２の同じ側の面上に引き出して一対の外側電極端子５９ａ，５９ａを形成する。
【００３５】
内側可動板５５ｂの同じ側の面にも、同様に平面コイル５７ｂを形成被覆し、その両端を一方の第２のトーションバー５６ｂ、外部可動板５５ａ、および他方の第１のトーションバー５６ａを介してシリコン基板５２上に引き出し、一対の内側電極端子５９ｂ，５９ｂを形成する。また、内側可動板５５ｂの中央部に全反射ミラー５８（本実施形態による反射鏡１３ｃを構成する）を設ける。
【００３６】
図７は、図６に示す矢視線ｂ−ｂ方向から見た断面図であり、図８は、図６に示す矢視線Ｃ−Ｃ方向から見た断面図である。
図７に併せて示すように、上側および下側ガラス基板５３，５４には、それぞれ２個づつ対となった円柱状の永久磁石６０ａ〜６３ａ，６０ｂ〜６３ｂを図５に示すように配置する。このため、上側ガラス基板５３の対向する２対の永久磁石６０ａ，６１ａまたは６２ａ，６３ａと、下側ガラス基板５４の対向する２対の永久磁石６０ｂ，６１ｂまたは６２ｂ，６３ｂとによって磁界を形成する。
【００３７】
このとき、図面の左右方向に対向する上側ガラス基板５３の２対の永久磁石６０ａ，６１ａもしくは６２ａ，６３ａどうし、また、下側ガラス基板５４の２対の永久磁石６０ｂ，６１ｂもしくは６２ｂ，６３ｂどうしは、その極性を反対にして、例えば、永久磁石６０ａまたは６２ａのＮ極と、永久磁石６１ａまたは６３ａのＳ極とをシリコン基板５２に向けて配置する。
【００３８】
また、図面の上下方向に対向する２対の永久磁石６０ａ，６０ｂもしくは６１ａ，６１ｂどうし、また、２対の永久磁石６２ａ，６２ｂもしくは６３ａ，６３ｂどうしは、その極性を揃えて、例えば、永久磁石６０ａ，６１ｂまたは６２ａ，６３ｂのＮ極と、永久磁石６０ｂ，６１ａのＳ極とをシリコン基板５２を挟んで対向させ、しかも、両磁石の位置を図７、８に示す図面の左右方向にずらして配置する。
【００３９】
このような配置によって、それぞれの磁束を外側および内側可動板５５ａ，５５ｂの各平面コイル５７ａまたは５７ｂの両側端部で平行にさせて、各コイルを横切るように形成させることができる。しかも、外側および内側可動板５５ａ，５５ｂの両側端部で反対方向を向かせるため、平面コイル５７ａまたは５７ｂに流す回動電流とのローレンツ力によって回転モーメントが生じ、第１のトーションバー５６ａを軸心として外側可動板５５ａを、また、第２のトーションバー５６ｂを軸心として内側可動板５５ｂを回動させる。
【００４０】
続いて、変位検出機能の一構成例について述べる。
下側ガラス基板５４の下面には、平面コイル５７ａまたは５７ｂとそれぞれ電磁結合するよう配置した２対の検出コイル６５ａ，６５ｂまたは６６ａ，６６ｂ（本実施形態による検知部１４ａを構成する）を印刷配線する。このうち、一方の各検出コイル６５ａ，６５ｂを、第１のトーションバー５６ａに対して対称の位置に配置し、他方の各検出コイル６６ａ，６６ｂを、第２のトーションバー５６ｂに対して対称の位置に配置する。
【００４１】
各検出コイル６５ａ，６５ｂまたは６６ａ，６６ｂは、平面コイル５７ａとの相互インダクタンスが、外側可動板５５ａまたは内側可動板５５ｂの回動角に従って変化するため、この変化量を検出して回動角を算出できる。すなわち、平面コイル５７ａ，５７ｂの回動電流に重畳させて検出用電流を流し、この検出用電流によって各検出コイル６５ａ，６５ｂまたは６６ａ，６６ｂに誘導電流を発生させる。そして、この誘導電流の変化によって相互インダクタンスの変化を検出し、その結果から算出して各回動角を知ることができる。
【００４２】
外側可動板５５ａの回動角は、全反射ミラー５８によって反射される前述した光ビームＬの偏向角に対応させ得るものである。従って、この光ビームＬが照射される前記スクリーン１５上の座標において、例えば、水平輝線１５ａに平行なＸ軸方向の位置に座標変換できる。また、内側可動板５５ｂの回動角は、同様にしてＹ軸方向の位置に座標変換でき、車両分類画像における２次元の座標位置を特定することが可能となる。
【００４３】
図９は、図１に示すスクリーンの断面図であって、（ａ）には微細ガラス粒を用いたものを示し、（ｂ）には比較のための従来例を示す。
図９（ａ）に示すように、スクリーン１５は、感光性の微細ガラス粒（ビーズに相当）９１を黒色の基体９２に多数埋め込むようにして配置したものである。この微細ガラス粒５１は、特定の波長（例えば、近赤外線）の入射により、入射した光の波長の２倍の波長の光を発するガラス材料からなる。
【００４４】
従って、図９（ｂ）に示す従来例のスクリーンでは、各蛍光体９３による光が透明な基体９４内を拡散するため、形成画像のコントラストが低下してしまうが、前記スクリーン１５を用いると、安価な赤外線レーザによって各微細ガラス粒５１から容易に可視光が得られるばかりか、黒色の基体５２表面が余分な反射光を吸収するため、形成画像のコントラストを向上させることもできる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による請求項１記載の車両分類画像の投影装置によれば、きわめて多様な車両分類であっても、また、この車両分類を緊急に変更しなければならないくても、所望の車両分類を直ちに表示できる汎用性が生まれる。加えて、各部がかさばらず本装置を充分に小型化でき、更に、量産化による品質向上に伴って、高い信頼性のある装置を実現できる。
【００４６】
また、請求項２記載の投影装置によれば、上記汎用性を助長でき、請求項３記載の投影装置によれば、実際の運行形態に適した具体的な汎用性が実現でき、請求項４記載の投影装置によれば、現実的な運用に適した本装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による車両分類画像の投影装置のブロック図、
【図２】図１に示す発光手段と変調手段とを具体的に説明する図、
【図３】本実施形態の投影装置を列車の駅に配置した場合の説明図、
【図４】本実施形態の投影装置をバスストップに配置した場合の説明図、
【図５】図１に示すガルバノミラーの構成の斜視図、
【図６】図５に示すシリコン基板の平面図、
【図７】図６に示す矢視線Ｂ−Ｂ方向から見た断面図、
【図８】図６に示す矢視線Ｃ−Ｃ方向から見た断面図、
【図９】（ａ）は微細ガラス粒を用いた図１に示すスクリーンの断面図、（ｂ）は比較のための従来例によるスクリーンの断面図、
【符号の説明】
１０…投影装置、１０ａ…ケーシング、１０ｂ…透光部、１１…発光手段、１２…変調手段、１３…偏向手段、１３ａ…ガルバノミラー、１３ｂ…偏向駆動部、１３ｃ…反射鏡、１４…制御手段、１４ａ…検知部、１４ｂ…制御部、１４ｃ…確認部、１４ｄ…設定部、１５…スクリーン、１５ａ…走査輝線、１５ｂ…復帰線、１６…識別装置、Ｌ…光ビーム、Ｓ１１…変調信号、Ｓ１２…偏向信号、Ｓ１３…角度信号、Ｓ１４…運行情報、Ｓ１５…識別信号。
【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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