(57)【要約】      （修正有）【課題】現行信号機では得られない特性、即ち、信号灯の表示に、運転者の心理面まで配慮した、刺激的、かつ、注目的な動きを与えて、信号の確実な伝達を期する方式の交通信号機を提供する。【解決手段】発光源として、赤、青、黄、三色の発光ダイオードを使用し、これをプリント基板上任意の位置に分散配置して、信号灯発光パネルを形成し、信号機の表示色が指定された時点で、それぞれの単独色群を、選択的に、点灯させる手段を用いて、単一の信号色を、表示灯全面に造出するよう構成され、只一個に集約されたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光源として、赤、青、黄、三色の発光ダイオードを使用し、これをプリント基板上任意の位置に分散配置して、信号灯発光パネルを形成し、信号機の表示色が指定された時点で、それぞれの単独色群を、選択的に、点灯させる手段を用いて、単一の信号色を、表示灯全面に造出するよう構成され、只一個に集約された信号灯から成る交通信号機。
【請求項２】
発光ダイオードの光度を、全数、或は、任意の部分数、短時間間隔で点滅させ、心理的に、運転者の視認喚起を図った、［請求項１］の交通信号機。
【請求項３】
発光ダイオード配列群の任意の位置に、発光ダイオードより遥かに光度の高い、フラッシュランプを、任意の数点在させ、短時間間隔で点滅し、心理的に、運転者の視認喚起を図った、［請求項１］の交通信号機。
【請求項４】
発光ダイオード配列群中、任意の位置のダイオードの、個別電流調整により、部分的に光度差を設けて、グラフィックデザインを描き、また更に、光度差部分の電流値を、順次電子的に切り替える手段で、当該グラフィックデザインの移動を行うよう構成され、心理的に運転者の視認喚起を図った、［請求項１］の交通信号機。
【請求項５】
発光ダイオード配列群中、任意の位置のダイオードの、個別電流調整により、部分的に光度差を設けて、文字を描き、また更に、光度差部分の電流値を、順次電子的に切り替える手段で、当該文字の移動を行うよう構成され、心理的に運転者の視認喚起を図った、［請求項１］の交通信号機。
【請求項６】
信号発光パネル面上に、信号の伝達目的の形に、発光ダイオードを配列固定し、当該ダイオード群の一部分を、点灯、もしくは、消灯する事によって、信号の指示変更等を、運転者に視認させるよう構成された、［請求項１］の交通信号機。
【請求項７】
極薄型構造、軽量に形成し、可搬型として、緊急時の使用、或は道路工事等、不定期の使用に利便性を持たせた、［請求項１］の交通信号機。
【請求項８】
表示灯表面の雨露塵埃を清拭して、視認効果を常に維持できるよう、平面状表示灯の保護ガラス面にワイパーを設置した、［請求項１］の交通信号機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、一般の交通に使用される、交通信号機に関するものである。
［背景技術］【０００２】  従来、交通信号機は、赤色、黄色、青色の透明色付きガラスと白熱電球の組み合わせによる、それぞれ単独の、３組の発光照明装置で構成されていた。
［発明の開示］
［発明が解決しようとする課題］【０００３】  本発明が解決しようとする課題を列挙すれば、次ぎの通りである。
（イ）日照の非常に強い場所に設置された信号機で、何らかの原因で、太陽光線の一部が色付きガラスに入射すると、本来、点灯していない筈の信号が、弱く点灯しているように見える    交通安全上、極めて危険である。
（ロ）赤信号、黄信号、青信号のうち、現時点で点灯が必要なものは、只一個のみであり、他の二個は点灯不許可であるから、信号機表示面の利用率は最大でも三分の一に過ぎない。    実際には信号灯周囲の工作物を考慮しなければならず、利用率は更に低下する。    運転者に対する指示伝達上、上記利用率は、大きいほうが表示面積が増加して見えやすく、効果的であることは論を待たない。
（ハ）三個の表示灯から成る現行信号機は、構造複雑かつ重量大であり、  性能上、経済上、市街地の美観、の見地から、更に、発光源のフィラメント球の保守点検、交換に要する費用と時間を考慮すれば、現行の三灯式信号灯が、最良の形態のものとは思えない。
（ニ）従来の信号機は、単に三色の信号灯を、その都度切り替え、数十秒ないし数分間連続点灯するのみであった。    心理的に見れば、この方式は、慣れ状態を生じやすく、殊に、運転者の睡眠不足、信号灯の照度不足、コントラスト不足、等があると、交通状態の時々刻々の変化に対応して、運転者の視線中心部が信号機から外れていた場合、信号機への注意力の復帰が遅くなり、信号を見落とす危険を生じる虞がある。    交通事故防止上、人間の心理面に配慮した、弾力的活用が。信号機に求められる。
［発明を解決するための手段］【０００４】  前記（イ）項の課題として示した、外部からの光線入射による偽点灯状態発生の原因は、それぞれ三色の色ガラスを使用したためである。    無色透明ないしは、半透明乳白色ガラスであれば、仮に入射光線で、上記偽点灯状態になったとしても、色が付かないため、信号の意思伝達に影響しない。然し、三色の色ガラスを除去するには、発光源自体が着色されている必要がある。    採るべき手段は発光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）の如き、点状着色発光素子を多数個二次元配列させて構成された、面状点灯エレメントを用いることである。    この面状点灯エレメントの特徴は、赤、青、黄、のＬＥＤ個々の配列が、プリント基板上で、自由に設計できることであり、プリント回路作成技術と、電子的スイッチング技術によって、従来の信号灯では原理的に成し得なかった、各種の個性的発光方式が、自由に採用できることである。    この場合，強い点状発光を暈かして、面状発光に近かづける目的で、乳白色半透明フィルターガラス等を用いる手段は、本発明の全ての応用例で有用である。    以上の構想に基づき、形成された信号機を［図１］に示す。    ［図１］は本発明の、交通信号機の外観形状を現した斜視図である。    ［図１］のように、本発明の信号機は、大別して、信号機本体の構造物を示すフレーム２と、フレーム２に内装された後述の発光パネルと、発光パネルを風雨塵埃から保護する目的の、無着色ガラスを表示面に装着させた、信号表示灯１と、フレーム２を設置固定するためのアーム３、とから成立されている。    構造上、従来の信号機と異なる点は、三色の丸型信号灯を、只一個の角型大型信号灯に集約した事である。    このように構成すると、従来の信号灯に比べ、基本構造が、薄型化、単純化、軽量化され、耐候性向上が見られるので、性能的向上による無事故長寿命化の有益性と併せて、経済的コスト低減に、効果を見込めるものである。    前掲（ハ）項の課題は、このように、信号灯を集約させる手段で解決可能である。    同時に、上述の如く、大型信号灯に集約された信号機では、信号灯正面の面積使用効率は、格段に向上し、従来信号灯の表示面積に比べ、本発明の信号灯は、同一構造規模のものでも、表示面積を遥かに大型化する事が可能であるので、前掲（ロ）項の課題は、は表示面の大型化による手段によって解決できるものである。この大型信号灯の発光源は、基本的に、方形平面状プリント基板に、赤、黄、青、三色のＬＥＤ（発光ダイオード）を混合配列したものである。    ［図２］は、ＬＥＤの二次元配列の一例を示す平面図であり、Ｒは赤色ＬＥＤ，Ｙは黄色ＬＥＤ、Ｂは青色ＬＥＤ、周囲の枠はプリント基板、を示す。    プリント基板のパターン設計で、同一色のＬＥＤが選択的に点灯するように配線すると、電子的にスイッチングされた電源により、任意のタイミングで、赤、黄、青のみの発色がえられる。    正確なプリント配線が施工されていれば、ＬＥＤの配置ミス以外、混色発光事故は、原理的に生じない。    発光状態を均一化させるための、乳自色フィルターガラス等の使用は任意であり、かつ、効果的である。          円形平面プリント基板に、単色のＬＥＤのみを配列すれば、従来の、白熱灯と着色ガラスで構成されていた、信号灯の光源に置き換えて使用できるわけであるが、白熱灯とＬＥＤの単なる置き換えでは、ＬＥＤの有する卓越した特性を、充分に発揮させる事ができないのである。    本発明では、ＬＥＤの多色性、高光度，非断線事故、微小点光源、点滅時間の動作速度、低発熱温度、電流の整流性、高効率性、電気的接続の容易さ、プリント基板への適用性、交換の安易性、放射集光性、、低電圧動作、半永久的長寿命、等々、従来の白熱灯では、到底実現不可能な諸特性を、最大限活用するよう配慮した。    ［図２］は本発明の基本的構成例であって、前述のごとく、Ｒは赤色ＬＥＤ、Ｙは黄色ＬＥＤ，Ｂは青色ＬＥＤ、長方形の枠はＬＥＤを取り付けたプリント基板を示す。    ［図２］に示した信号灯光源ユニットでは、汎用プリント基板上に、Ｒ，Ｙ，Ｂ，三色のＬＥＤを混在して配列し、同一の色群をその都度、電気的に選択できるよう、電子的にスイッチングさせたものである。    このように構成すると、一台の大型発光面で、Ｒ，Ｙ，Ｂ、の各単色を、選択的に発光できることになる。    本発明はこの手段を用いて、［０００３］項に述べた、従来の信号機の有する諸課題を、解決しようとするものである。    課題の一つである、（イ）項の入射光線による偽点灯の解決手段として、信号灯保護ガラスに色付きガラスを使用しない方法が有効であるが、上記［図２］の方式では、無色透明、或は乳白色半透明板ガラスで良く、色付きガラスは必要ないので、（イ）項の解決手段として有効である。    更に、（ニ）項の解決手段で、本発明で、強く主張したい事項は、交通事故防止対策として、一般に、運転者の注意力を喚起し、信号機に注意集中させるためには、信号機発光源に，光度の増減、輝点の平面移動、フラッシュランプの混在、発光源の画像化、画像の移動、等の心理的効果を狙った動きを与えて、運転者の注意を喚起する方法が、事故防止上有効であると言う事である。。  即ち、（ニ）項の課題の解決手段を具体的に列挙すれば、次の通りである。
▲１▼微小短時間間隔のパルス状点滅、        ［図２］は連続通電であったのに対し、同じ［図２］での配列に於いて、ＬＥＤを１秒以下の短時間で、信号期間中、継続的に点滅させるよう、ＬＥＤの高速動作を応用し、電子的に、パルス状電圧を印加させたものである。    パルス的に発光させる素子は、パネルに配列された全ての素子、或は部分的に選択された一部の素子とし、その選択は自由である。
▲２▼最大定格負荷による光度増大。    これは、パネルに配列された点発光源の一部、または全部を、最大許容電流を下回る電流で、実用的に充分な程度に光度を落として、連続点灯させつつ、微小任意時間、最大定格許容電流を通電し、パルス的、かつ、飛躍的に光度を増大させる手段である。ＬＥＤはこのような使用法をしても、一般に、充分耐えうるものであるが、実用的には、安全対策上、充分な実験的検討が必要である。    素子配列例は［図２］と同様にしたが、この方法は、上記ＬＥＤの有する卓越した特性、殊に、早い動作速度、非断線性、発光効率、を最大限に利用したものである。    動作速度が遅く、更に、断線の恐れがある従来使用の、フィラメント球では、到底、実現不可能な手段である。
▲３▼キセノン放電管のような、フラッシュランプの混在配列。    ▲３▼の手段は、▲２▼の方法に更にアクセントを付けたものであり、具体例を［図３］に示す。ここで、Ｒは赤色ＬＥＤ、Ｙは黄色ＬＥＤ、Ｂは青色ＬＥＤ、Ｆは、ＬＥＤ配列に挿入されたフラッシュランプ、周囲の長方形の枠は、上記ＬＥＤ群を配置したプリント基板である。    ［図３］に示すように、Ｒ，Ｙ，Ｂ，の各色を配列し、任意の位置に、任意の個数のフラッシュランプを点在させ、パルス的にフラッシュさせる。    どの信号色の時にこの動作を行うかは任意である。      フラッシュランプの光度はＬＥＤに比較して、桁違いに大きいので、少数点在させるのみで、運転者に対する注意喚起力は、極めて大である。    この方法は、現状の色付きガラス信号灯にも適用できる。
▲４▼発光面上に画像を描画。    電流配分に個別差をつける方法で、パネル面上の点光源に、恣意的に明暗部分を設けて、グラフィックパターンを描き、そのパターンの、パネル面上表示、あるいは、この平面移動を行うものである。    これは、動く絵、或は模様を表示して、注意を喚起しようとするものであり、本発明の大型信号灯でのみ、成し得る手段である。［図４］の例は、縞模様の平面移動のパターンであり、Ｒは赤色ＬＥＤ，Ｙは黄色ＬＥＤ，Ｂは青色Ｄを示す。      ａ行〜ｊ行、１列〜２４列、のＬＥＤ配列に於いて、その時の信号に該当する同一色を選択し、当該色を最大許容電流を下回り、かつ、実用光度を確保できるような電流で、全面点灯後、例えば、１列、４列、７列、１０列、１３列、１６列、１９列、２２列、のみに最大許容電流を数分の一秒間印加し、次の数分の一秒間は、一列上の列、即ち，２、５，８，１１，ｌ４，１７，２０，２３列に移動して、最大許容電流を通電するようにし、プログラムされた電子スイッチで、以下同様の操作を繰り返すと、縞模様が動いているような、錯覚効果を与えるので、運転者の注意喚起上、有効である。
▲５▼点発光源で構成された静止文字、および、移動する文字の表示。これは、▲４▼項と同様な手段を用いて、点発光源の光度に恣意的に、光度差を設け、信号用文字，例えば、ＳＴＯＰ，ＧＯ，ＣＡＲＥ，止，行、注、等の文字を描き、大型表示灯で表示することで、運転者あるいは歩行者に、充分な注意を喚起しようとするものである。    これは、大型表示灯でのみ実現可能な手段である。    この場合当然、ＳＴＯＰ，止、は赤色ＬＥＤ、ＧＯ，行、は青色ＬＥＤ，ＣＡＲＥ，注、は黄色ＬＥＤ，の配色群内で設定する。
▲６▼青色矢印信号の大型化。    現行の小型青色矢印信号を大型表示灯に構造変更し、視認を容易にしたものである。    ここでは、［図５］、［図６］の２例を挙げて説明する。    ［図５］に於いて、Ｂは青色ＬＥＤ，周囲の長方形の枠は、ＬＥＤ搭載用プリント基板である。    信号色は青色のみであるから、青色ＬＥＤを図の如く、矢形に配列するのみで、目的を達成することができるが、ここでは、前記▲４▼項の手段を用いて、矢印の方向に縞模様が流れて行くようにすると、図形にダイナミック効果が得られるので、視認が更に容易になる。    ［図６］は一つの表示面で、左右二つの矢印を、スイッチの切り替えによって、表示させるものである。    ［図６］で、Ｂは青色ＬＥＤ，左は左方向の時、点灯する青色ＬＥＤ，右は右方向の時、点灯する青色ＬＥＤ，周囲の長方形の枠は、ＬＥＤ配列用プリント基板である。    いま、右を非点灯とし、Ｂと左を双方共に点灯すると、図示の如く、左向きの青色矢印信号が出現する。    この方向を反対にするには、左を非点灯とし、Ｂと右を点灯すれば良い。    上下方向の青色矢印、或は上下左右の青色矢印も、全く同様にして構成できる。    このようにすると、信号灯表示面の使用効率が改善される。    ▲２▼項、▲３▼項、或は、▲４▼項の手段を適用して、視覚に訴えるような、ダイナミック画像を得ることは自由である。
▲７▼各信号色の光度、表示方法、を交通状況に応じて、恣意的に調整。
これは、停止信号時に、赤信号を更に強調させるよう、点灯直後の短時間だけ赤信号全体、あるいは、その一部を、▲２▼項、▲３▼項の方法で、フラッシュさせ、注意を喚起しようとするもので、混雑した交差点では、青信号にも、この手段を応用して、運転者の注意を喚起し、交通渋滞緩和の一助とする事が、できる
▲８▼  赤、器、青、それぞれの表示面積、および、表示位置の調整。    現行信号機の色配列は左側から青、黄、赤、であるが、一台の大型信号灯から成る本発明の信号機に於いても、発光パネル面への発光素子の配列方法により、全く同様な構成を得られる。
以上▲１▼から▲８▼の各手段が、前記大型発光パネルと、ＬＥＤの諸特性を複合的に組み合わせ、かつ、選択的に利用する事によって、任意に採り得るものである。
［発明の効果］【０００５】  一台の大型発光パネルで構成された交通信号機は、従来の表示灯の数倍以上の、信号表示面積を持たせる事が可能であるから、前述、［０００３］（ロ）項に示した課題の、運転者に対する視認効果は、極めて大きくなる。    信号色の発光源は、赤、黄、青、三色の発光ダイオードであり、従来の色付きガラスは不要となるので、課題（イ）項に基づく、入射光線による偽点灯事故を防止できる。    同時に、三台の小型表示灯から成る現行信号機を、一台の大型信号灯に集約した効果は、信号機構造の薄型化、単純化、軽量化、を招き、建設コストの低減、非断線事故等の信頼性の向上による、保守点検期間の延長、プリント基板の互換性による故障継続時間の短縮等、総合的に見て大きな経済効果を期待できるものである。    この意味でも、集約の効果は大であり、課題（ハ）に示した事項は解決できる。    また更に、前述▲１▼項、▲２▼項、▲３▼項、▲４▼項、▲５▼項、▲６▼項、▲７▼項、の各手段による効果で、運転者の交通信号に対する注意喚起力を、飛躍的に向上させる事ができ、（ニ）項に掲げた課題が解決される。    これは、従来の信号機では、物理的に成し得なかった新しい効果である。    また、▲６▼項の手段によって、小型で識別困難であった青色矢印信号が大型化された結果、遠方からの視認が容易になり、進行可否の疑念に基づく、運転者の心理的負担が軽減される。    以上のようにして、本発明は、性能的に、交通信号見落とし，及び、誤認による交通事故解消に効果を期待できるものであり、併せて、経済的にもコスト低減に寄与できるものである。    尚、現状の三個の信号灯を、一台の大型信号灯に集約した効果は、視認効果の向上ばかりでなく、別の付帯効果をも、もたらすものである。    即ち、信号灯の汚染が少なく、その洗浄が容易なことである。    従来の信号機の投光面は凹凸が多く、塵埃に汚染され易かったが、本発明信号機の表示面は、一枚の平面状保護ガラスで形成されているから、突起がなく、平坦であり、その結果、汚染され難く、洗浄も容易である。    この特徴を利用して、投光面に電動式ワイパーを設置することも可能である。タイマーの使用で、計画的に自動ワイピングを行えば、交通信号機の運用上、極めて有益であり、交通安全の目的を積極的に追求し、視認効果良好な、新機能を有する信号機を、構成することが出来る。    また、上述信号機の機能上の汎用性により、本発明は、自動車交通のみならず、鉄道、或は、船舶交通の分野にまで、広く適用可能な特長を有するものである。    殊に、極薄型超軽量のものも技術的に構成可能であるから、緊急時の可搬型信号機として、利用分野が拡大され、交通整理上、交通安全上、極めて有用である。
以上の如く、本発明の理念は、基本的に、信号機の指示を、運転者に間違いなく伝達できる可能性を希求して、成されたものであり、効果の主たる評価も、この見地から行われるべきである。
［発明を実施するための最良の形態］【０００６】  本発明は上述の如く、課題解決の手段、及びその組み合わせが数多く存在し、殊に、道路交通法等の規制の関係上、これを実施するための最良の形態を、一方的に決定する事は、現時点では不可能である。    この前提に立って、ここでは、従来の赤、黄、青、三区分方式の信号機に代替可能な、大型信号機について説明する。    ［図７］は現行信号機と同じく、歩道側を青、車道側を赤、その中央を黄とし、その配列となるように、三色のＬＥＤを同一色の三群となるように並べた、プリント基板の配列図を示す。    ［図７］でＢは青色ＬＥＤ，Ｙは黄色ＬＥＤ，Ｒは赤色ＬＥＤ、周囲の枠はプリント基板を示す。    本発明の大型発光パネルでは、どのような配列でも容易に採れるから、三色の独立した三個の信号灯を設置しなくとも、一枚のプリント基板のみで構成できる利点がある。    信号機の製造面を考慮すれば、一枚の基板上に組み上げた方が簡明であり、経済的にも有利である。    前述、［０００４］、［発明を解決するための手段］で述べた▲１▼〜▲８▼項の手段はこの場合、発光面積が狭いことを考慮すれば、特に、▲２▼項、▲３▼項、のように、パルス的に光度を増大する方法、或は、フラッシュランプを混在させる方法が、有効である。    いずれにしても、光源のＬＥＤは、従来の、フィラメント球で構成された信号機に見られる、断線事故のような重大事故は、原理的に発生し難く、仮に発生しても、点光源で危険負担が分散されるので、交通事故防止上の信頼性は、極めて高いものと言えよう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】［図１］  本発明の信号機の外観斜視図。
［図２］    信号機の発光パネルを示し、ＬＥＤの基本配置図。
［図３］  信号機の発光パネルを示し、ＬＥＤとフラッシュランプの混在配列によるＬＥＤ配置図。
［図４］  信号機の発光パネルを示し、縞模様の運動効果を企図した、ＬＥＤ配置図。
［図５］  信号機の発光パネルを示し、青色矢印信号を出現させ、更に、この流動効果を企図した、ＬＥＤ配置図。
［図６］  信号機の発光パネルを示し、双方向の青色矢印信号を出現させた、ＬＥＤ配置図。
［図７］  信号機の発光パネルを示し、現行信号機と同様の、三色表示を出現させた、ＬＥＤ配置図。
【符号の説明】
【０００８】１：信号表示灯    ２：フレーム    ３：アーム    Ｒ：赤色ＬＥＤ
Ｙ：黄色ＬＥＤ    Ｂ：青色ＬＥＤ    Ｆ：フラッシュランプ
左：左方向を示す青色ＬＥＤ    右：右方向を示す青色ＬＥＤ
【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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