(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色発光のＬＥＤ素子群により構成される赤色ＬＥＤ信号灯にあって、
前記赤色ＬＥＤ素子群に、一定距離から色覚異常者のみ識別できる、その発光される色度が赤紫色とされる識別用ＬＥＤ素子がＸ字状にパターン化されると共に、該識別用ＬＥＤ素子の輝度が、前記赤色ＬＥＤ素子の輝度より低くされる
ことを特徴とするＬＥＤ道路交通信号灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は道路交通信号灯に関する。詳しくは健常者と色覚異常者の双方にとって識別可能となるＬＥＤ道路交通信号灯に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、電球を光源として、電球から放射された光を着色されたフィルターを透過させて赤、黄、青のそれぞれの信号光を得る信号灯から赤、黄、青の光を放射する同一の色度および高輝度のＬＥＤ素子の集合体よりなるＬＥＤ信号灯に替わりつつある。【０００３】
このＬＥＤ信号灯は、単一の輝度および色度の光を放射させるＬＥＤ素子を集合させたものであり、電球の信号灯に比べて視認性が高く、反射鏡を必要としないことから朝日や西日による擬似点灯防止にも優れており急速に普及している。【０００４】
いっぽう、道路交通信号灯の色は、おもに色覚正常者に対する視認性や識別性をもとに規定されており、電球による信号灯では明暗の差によって識別をしていた色覚異常者への配慮が必ずしも十分ではなかった。特にＬＥＤ信号灯のように輝度および色度とも常に最大で差がほとんどない場合では色覚異常者にとっては黄と赤が同じように見える問題が指摘されている。【０００５】
そこで色覚異常者にも識別可能なＬＥＤ信号灯として図９に示す交通信号灯がある。この交通信号灯１０１は、各ランプ１０２、１０３、１０４のそれぞれが多数の発光ダイオードを保持する保持板を備え、各ランプ１０２、１０３、１０４は多数の発光ダイオードの配置によってそれぞれ異なる形状を点灯表示する。具体的には、赤色ランプ１０２は多数の発光ダイオードによって×形を表示し、黄色ランプ１０３は多数の発光ダイオードの点灯によって△形を表示し、青色ランプ１０４は多数の発光ダイオードの点灯によって○形を表示することで色覚異常者は点灯形状により識別ができる構成とする（特許文献１参照。）。【０００６】
また、図１０に示す道路交通信号灯では、主波長の異なる複数種類の小光源１０５、１０６と、青色信号の発光面１０７から構成される。１０８は発光面１０７の部分拡大図である。小光源１０５、１０６を分布させ、全体として一つの青色信号灯を得ることにより色覚異常者が青色信号光を認識させる構成とする（特許文献２参照。）。【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３５９６号公報（要約書、第１図）
【特許文献２】特開平８−１３８１９２号公報（要約書、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら前記特許文献１における発明では、交通信号灯の赤色ランプ、黄色ランプ、青色ランプの何れかが点灯表示しているのを色覚異常者が識別できるように×、△、○形状に点灯させるものであるが、色覚健常者にとっては通常の信号灯とは根本的に全く異なるものとなり、色覚異常者専用の信号灯としての認識が強くなる問題がある。【０００９】
また、交通信号灯は交通法規により色度範囲や輝度が規定されており、前記×、△、○形状に点灯させた場合には、点灯面積が通常の信号灯面積よりも小さくなり、定められた輝度を確保するのが非常に困難となる。したがって昼間にあっては色覚健常者が赤色ランプ、黄色ランプ、青色ランプの何れかが点灯表示しているのかの識別に支障をきたすことが考えられる。【００１０】
次に、前記特許文献２における発明では、第一色覚異常者が赤信号と青信号とを誤認することを軽減するために、主波長が異なる複数種類の小光源を複数個集合させて２色以上の光を混在させる青色信号光を提供するものである。【００１１】
ここで、色覚異常者には第一異常と第二異常とがあり、特許文献２における発明では第一異常が最も多いと記述されているが、最も多いのは第二異常であり、第一異常の約３倍以上と言われている。しかも第一異常者と第二異常者とも青信号と赤信号とを誤認することを問題定義しているが、そもそも国内の青信号は緑より青寄りの色度を採用しており、実際には色覚異常者は青色への感度はむしろ高い面があり、実情としてむしろ赤と黄との識別誤認が問題となっている。【００１２】
したがって特許文献２の信号灯では第一異常者のみが青色の誤認を軽減できるとしたものであり、色覚者全般を対象とするものではない。また、青色のみの誤認が軽減されたとしても赤、黄の識別に問題がある場合には色覚異常者の識別誤認が解消されたことにはならない。【００１３】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、赤色または黄色のＬＥＤ信号灯に色覚異常者が一定距離からでも判別可能かつ全体に混合変色を及ぼさない色度による記号パターン化を備えたＬＥＤ道路交通信号灯を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明に係るＬＥＤ道路交通信号灯は、赤色発光のＬＥＤ素子群により構成される赤色ＬＥＤ信号灯にあって、前記赤色ＬＥＤ素子群に、該赤色ＬＥＤ素子の色度の異なる識別用ＬＥＤ素子を混在させる。【００１５】
ここで、色覚異常者は第一異常、第二異常、第三異常の３パターンに分類される。これらの第一異常、第二異常、第三異常の混同線を図１１（A）、（B）、（C）で示す。【００１６】
第一異常および第二異常の混同線（A）、（B）では赤色、黄色が同一線上となり第一異常および第二異常にとっては識別が非常に困難となる。それに対して第三異常の混同線（C）では赤色、黄色、青色が同一線上ではないためにそれぞれの色の識別が行われるものである。したがって信号灯に対する色覚異常の対象となるのは第一異常および第二異常となる。【００１７】
図１２の国際照明委員会（ＣＩＥ）が信号灯として認める色度分布図で示すように、赤色、黄色、青色のｘｙ座標上の範囲が決められている。このｘｙ座標において、赤色と黄色とは混同線上にあるが、青色は緑色の指定範囲のなかで第一色覚異常者および第二色覚異常者の混同線より外れた青色寄りの座標エリアに定められている。したがって青色の点灯は第一異常者および第二異常者にとっても識別可能であるが、赤色と黄色との識別は困難である。【００１８】
そこで本発明では赤色と黄色の識別を行うために、赤色のＬＥＤ素子群の中に該赤色のＬＥＤ素子と色度の異なる紫色系の識別用ＬＥＤ素子を例えば×状にパターン化した状態で配列する。光源色として色覚異常者には赤色が沈んだ茶色に見え、紫色が明るい青色として浮かび上がるようにパターン化した紫色系の識別用ＬＥＤ素子を色覚異常者は光源色としての色相差で健常者より明確に識別することができる。【００１９】
さらに、識別用ＬＥＤ素子の発光色は、健常者には判別することが困難となる紫、赤紫、青紫などの赤色と同系色である紫色系とするため、健常者には違和感のない両者共通のＬＥＤ信号灯を得ることが可能となる。【００２０】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係るＬＥＤ道路交通信号灯は、赤色発光のＬＥＤ素子群により構成される赤色ＬＥＤ信号灯にあって、前記赤色ＬＥＤ素子群に、該赤色ＬＥＤ素子の輝度より低くされる識別用ＬＥＤ素子をX状のパターンで混在させる。【００２１】
ここで、色覚異常者は色相の判断が苦手なだけ、明度や彩度にはむしろ敏感な傾向がある。したがって、異なる色合いの分別が苦手でも、同系色の明暗の分別能力は健常者よりも数段優れている。【００２２】
そこで本発明では赤色の識別を行うために、赤色のＬＥＤ素子群の中に該赤色のＬＥＤ素子の輝度よりも低くした赤色の識別用ＬＥＤ素子を例えば×状にパターン化した状態で配列することで、健常者より明暗差に敏感な色覚異常者はパターン化した識別用ＬＥＤ素子と他のＬＥＤ素子とを識別することができ、赤色の信号灯の点滅を健常者より明確に識別することが可能となる。【００２３】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るＬＥＤ道路交通信号灯は、赤色発光のＬＥＤ素子群により構成される赤色ＬＥＤ信号灯にあって、前記赤色ＬＥＤ素子群に、該赤色ＬＥＤ素子の色度と異なるとともに、該赤色ＬＥＤ素子の輝度より低くされる識別用ＬＥＤ素子を×状のパターンで混在させる。【００２４】
ここで、赤色のＬＥＤ素子群の中に該赤色のＬＥＤ素子と色度の異なる紫色系の識別用ＬＥＤ素子を例えば×状にパターン化した状態で配列するとともに、該赤色のＬＥＤ素子の輝度よりも低くすることにより、色覚異常者は、国際照明委員会（CIE）の求める基準である１００ｍの距離から信号灯の色を明確に識別することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、赤色ＬＥＤ信号灯のＬＥＤ素子群に色覚異常者（第一・第二）が明確に認識できる色度を発光する識別用ＬＥＤをパターン（例えば×印）配列するとともに、この識別用ＬＥＤ素子を紫色系とすることで健常者に違和感がなく、健常者と色覚異常者の双方にとって識別可能となるＬＥＤ信号灯を得ることが可能となる。【００２６】
また、赤色ＬＥＤ信号灯のＬＥＤ素子群に色覚異常者が明確に認識できるよう他のＬＥＤ素子群よりも輝度を低くしてパターン（例えば×印）配列した識別用ＬＥＤを形成することにより、健常者に違和感がなく、健常者と色覚異常者の双方にとって識別可能となるＬＥＤ信号灯を得ることが可能となる。    【００２７】
また、赤色ＬＥＤ信号灯のＬＥＤ素子群に色覚異常者（第一・第二）が明確に認識できる色度を発光するとともに、色覚異常者が明確に認識できるよう他のＬＥＤ素子群よりも輝度を低くしてパターン（例えば×印）配列した識別用ＬＥＤを形成することにより、１００ｍの距離からでも色覚異常者は黄と赤のＬＥＤ信号の識別が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参酌しながら説明し、本発明の理解に供する。【００２９】
実施例１
図１に、本発明を適用したＬＥＤ道路交通信号灯の一例を示す断面説明図、図２は、赤色ＬＥＤ信号灯におけるＬＥＤ素子の配列の一例を示す説明図である。【００３０】
ここで示すＬＥＤ信号灯１は、プリント基板２に多数の赤色ＬＥＤ素子３が並列配置され、その前方に無色透明又は淡有色の透明性レンズカバー４が装着された構成となっている。
これらのＬＥＤ素子３群は、発光制御装置（図示せず。）によって点灯、消灯、点滅させるとともに各ＬＥＤ素子３の輝度を自在に調整できる構成とされる。【００３１】
また、円形状のプリント基板２上に赤色ＬＥＤ素子３が円形状に配列され、この赤色ＬＥＤ素子３群の中に識別用ＬＥＤ素子５が×形状に配列されるものである。【００３２】
ところで識別用ＬＥＤ素子５は、色覚異常者が容易に識別できる色度として赤紫、紫、青紫などの紫系の発光色を点灯させることができるフルカラーＬＥＤ、または当該範囲内の中で最大距離から識別でき、かつ混色を生じないような指定色度のＬＥＤを使用するものである。
このフルカラーＬＥＤとは、一個のＬＥＤ素子内に緑・赤・青の３原色の発光を行うことにより互いの色の交わりによって２４色以上の色を作り出すことができるＬＥＤ素子である。【００３３】
したがって赤色ＬＥＤ素子と同じ電流および電圧によって赤紫、紫、青紫の色を発光するように調整したフルカラーＬＥＤ素子を×形状に配列することで赤色ＬＥＤ素子群の中に赤紫、紫、青紫のいずれかが×形状に点灯することになる。【００３４】
また、識別用ＬＥＤ素子の発光色を、赤紫、紫、青紫などの紫系とするのは図３に示すように、色光の色度座標における信号灯の赤色のｘｙ座標を含むA部分に、赤紫、紫、青紫、青の色度が含まれるものである。【００３５】
そこで図３のA部分のｘｙの座標範囲で赤に最も近いのが赤紫であり、次に紫、青紫の順となる。この場合に健常者に最も識別しやすい色としては青紫、紫、赤紫の順となり、その反面色覚異常者にとってはいずれの色度も他の赤色ＬＥＤと区別して認識することができ、より青味を強くすればより遠方から識別できるものである。【００３６】
ここで、健常者が図２に示す赤色ＬＥＤ信号灯におけるＬＥＤ素子の配列による点灯状態を図４に示すものである。この場合識別用ＬＥＤ素子の発光色を、紫、赤紫、青紫などの赤色と同系色である紫色系とするため、健常者には違和感がなく、一定距離からは全く識別ができないＬＥＤ信号灯を得ることが可能となる。【００３７】
また、色覚異常者の見え方を図４に示す点灯状態を基にコンピュータ・シミュレーションしたものを図５に示すものである。この場合、赤色ＬＥＤ素子は色覚異常者には赤色が沈んだ褐色に見え、紫色系の識別用ＬＥＤ素子は明るい青色に浮かび上がるように見え、パターン化した識別用ＬＥＤ素子を色相差でより明確に識別することができる。【００３８】
実施例２
図６に、本発明を適用した赤色ＬＥＤ信号灯におけるＬＥＤ素子の配列を示す。【００３９】
ここで、円形状のプリント基板２上に赤色ＬＥＤ素子３が円形状に配列され、この赤色ＬＥＤ素子３群の中に識別用ＬＥＤ素子５が×形状に配列されるものである。
この識別用ＬＥＤ素子５は、他の赤色ＬＥＤ素子と同様であり、発光制御装置によって×形状に配列されたＬＥＤ素子の輝度を他のＬＥＤ素子の輝度よりも２０％程度を限度とするまで低下させる。【００４０】
したがって色覚異常者は健常者よりも輝度に関して敏感であるために、健常者にはほとんど気にならないような×形状に配列されるＬＥＤ素子の点灯をより明確に明暗の差として識別することが可能となる。【００４１】
実施例３
図７に、本発明を適用した赤色ＬＥＤ信号灯におけるＬＥＤ素子の配列を示す。【００４２】
ここで、円形状のプリント基板２上に赤色ＬＥＤ素子３が円形状に配列され、この赤色ＬＥＤ素子３群の中に識別用ＬＥＤ素子５が×形状に配列されるものである。
この識別用ＬＥＤ素子５の発光色を、紫、赤紫、青紫などの赤色と同系色である紫色系とし、かつ発光制御装置によって×形状に配列されたＬＥＤ素子の輝度を他のＬＥＤ素子の輝度よりも２０％程度を限度とするまで低下させる。【００４３】
したがって、識別用ＬＥＤ素子５は、色覚異常者が容易に識別できる色度として赤紫、紫、青紫などの紫系の発光色を点灯させることができるフルカラーＬＥＤを使用することで「色度の違い」と「輝度の差」を組み合わせることが可能となり、色覚異常者と健常者の間で有意の差が現れることが確認された。【００４４】
そこで、午後１時から４時までの直接日光が信号機のＬＥＤパネルを照射しない時間帯に信号機から１００ｍの直線位置から色覚異常者と健常者により、輝度の差で×形状に配列された識別用ＬＥＤ素子を認識する方法、色度と輝度差を組み合わせて×形状に配列された識別用ＬＥＤ素子を認識する方法で色認識が可能であるかの実験を実施した。【００４５】
ここで、被験者の集合サンプルは年齢が２１〜８２歳、視力が０．５〜２．０、乱視の有無を配慮し、健常者２４名と色覚異常者７名（第２異常者の強度〜弱度）を得た。第１異常者は実数が少なく赤がより暗い色に認識されることが知られているため、×印とのコントラストは第２異常者が見る場合よりも強調され、本実験の方式では第２異常者の取得データより高めの数値が示される。このため、第２異常者を対象とする本結果は安全側の数値となる。
なお、第３異常者には信号灯の区別に問題はない。【００４６】
そこで図８の１００ｍから見える人の割合をグラフに示すように、明度差を顕著なレベルから段々に低くする６段階（パターン１〜パターン６）を検査したところ、色覚異常者は１００％の認識率に対し、健常者は２４％であった。この検査結果より、色覚異常者は健常者よりも明暗の差により敏感であることがわかった。【００４７】
また、色度と輝度差を組み合わせてものを４段階（パターン８〜パターン１１）により検査したところ、色覚異常者の認識率が９３％に対し、健常者は１％であった。この色度と輝度差を組み合わせる方式では、輝度差のみの方式の場合よりもより低い輝度差で調整し、色で補完する具合を調べた。色が青みを増してくるにつれ輝度差を少なくしても、健常者も徐々に視認距離を伸ばしてくることがわかった。【００４８】
したがって輝度差のみの方式では、パターン６の段階、すなわち×形状に配列された識別用ＬＥＤ素子の輝度を周辺のＬＥＤ素子の輝度に対して１／３から１／５程度とした場合には、色覚異常者の認識率が１００％に対して健常者には感知できない０％であり目的を達成することができた。
また、色度と輝度差を組み合わせる方式では、パターン１０の段階、すなわち識別用ＬＥＤ素子の色度が青みの紫であり、かつ識別用ＬＥＤ素子の輝度を周辺のＬＥＤ素子の輝度に対して１／２程度とした場合には色覚異常者の認識率が１００％に対して健常者には感知できない０％であり目的を達成することができた。【００４９】
以上の実験結果から、国際照明委員会（ＩＣＥ）が定める１００ｍの距離からの信号灯の色認識では、輝度差のみの方式でも色覚異常者の全員が区別つき、健常者の全員が区別つかない現象が見られるが、前記パターン６の輝度差よりも下げた場合には健常者が区別できる割合が増加する傾向となる。それに対して色度差と輝度差を組み合わせる方式では色度と輝度との相乗効果によって健常者が区別できない現象が広範囲に見られ、より安定した実施が可能となる。【００５０】
なお、識別用ＬＥＤ素子の配列パターンは必ずしも×形状とする必要性は無く、赤色信号灯が点灯・点滅していることを判別できるパターン配列であればいかなるものであっても構わないが、×形状は万国共通で"ＮＯ"の意味を表すために赤色信号灯の中で表示することで色覚異常者は"止まれ"の判別が即座に認識することができることから最も望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明を適用したＬＥＤ道路交通信号灯の実施例１における断面説明図である。
【図２】本発明を適用した赤色ＬＥＤ信号灯における紫色系の識別用ＬＥＤ素子の配列の一例を示す説明図である。
【図３】本発明を適用した赤色ＬＥＤ信号灯における色光のｘｙ色度図を示す。
【図４】健常者が図２に示す赤色ＬＥＤ信号灯におけるＬＥＤ素子の配列による点灯状態を示す写真である。
【図５】色覚異常者からの見え方を図４に示す点灯状態の写真を基に、一般に認定された専用ソフトウェアでコンピュータ・シミュレーション化した写真を示す。
【図６】本発明を適用した実施例２における赤色ＬＥＤ信号灯の識別用ＬＥＤ素子の配列を示す説明図である。
【図７】本発明を適用した実施例３における赤色ＬＥＤ信号灯の識別用ＬＥＤ素子の配列を示す説明図である。
【図８】信号機から１００ｍの直線位置から色覚異常者と健常者により、輝度の差で×形状に配列された識別用ＬＥＤ素子を認識する割合を示すグラフ図である。
【図９】従来の色覚異常者用としての交通信号灯の一例を示す説明図である。
【図１０】従来の色覚異常者用としての交通信号灯の他の例を示す説明図である。
【図１１】第１異常、第２異常および第３異常の混同色線を示す。
【図１２】交通法規における標準色度座標を示す。
【符号の説明】
【００５２】
１    ＬＥＤ信号灯
２    プリント基板
３    赤色ＬＥＤ素子
４    透明性レンズカバー
５    識別用ＬＥＤ素子
【図１】
0004512140.tif 000002
【図２】
0004512140.tif 000003
【図３】
0004512140.tif 000004
【図４】
0004512140.tif 000005
【図５】
0004512140.tif 000006
【図６】
0004512140.tif 000007
【図７】
0004512140.tif 000008
【図８】
0004512140.tif 000009
【図９】
0004512140.tif 000010
【図１０】
0004512140.tif 000011
【図１１】
0004512140.tif 000012
【図１２】
0004512140.tif 000013