(57)【要約】      （修正有）【課題】軽量で薄型化しつつ、誤認を防止できる信号機を提供する。【解決手段】光源及び光源の出光側に配置された光制御シート３０を備える。光制御シートは、所定の断面を有して延び、当該延びる方向とは異なる方向に間隔を有して配列され、樹脂によって形成された光透過部３３と、光透過部間に樹脂により形成された、光を吸収する光吸収部３４と、を具備する。所望の方向への信号表示の光を抑制し、正面への光はより明るい状態で表示することが可能である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源、及び、前記光源の出光側に配置された光制御シートを備え、
前記光制御シートは、
所定の断面を有して延び、当該延びる方向とは異なる方向に間隔を有して配列され、樹脂によって形成された光透過部と、
前記光透過部間に樹脂により形成された光を吸収する光吸収部と、を具備する、
信号機。
【請求項２】
前記光透過部の屈折率が前記光吸収部の屈折率より大きい、請求項１に記載の信号機。
【請求項３】
前記光透過部及び前記光吸収部が延びる方向が鉛直方向、前記光透過部と前記光吸収部とが配列された方向が水平方向である請求項１又は２に記載の信号機。
【請求項４】
前記光源及び前記光制御シートが光を透過する部位を有するカバーに内包されている請求項１乃至３のいずれかに記載の信号機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路や鉄道線路等の交通に用いられる信号機に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路には、歩行者のため、及び自動車のためにその進行の可否を示す信号機が備えられており、また、鉄道においても鉄道の進行の可否を示す信号機が備えられている。そしてこれら信号機に関して各種技術が開示されている（例えば特許文献１〜特許文献３）。
【０００３】
例えば、道路の交差点を考えたとき、自分の進行方向にある従うべき信号機の表示を認識してそれに従うことで、交通事故が未然に防がれる。ところが、信号機の配置によっては、自分が従うべきでない信号機の表示が強く印象に残るように視認されてしまい、誤認を生じやすい場所も少なくない。
これに対して、信号機の表示面の前に、複数の板状の部材を並べて視野角を制限し、正面以外から表示面が見えないようにするいわゆるルーバー構造に関する技術もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４８０９３号公報
【特許文献２】特許第３７８３３６８号公報
【特許文献３】特許第３９４７８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来において信号機の表示面の前に具備されたルーバーは、板が並べられているので、大掛かりであり信号機自体が重くなるとともに、コストが増大し、施工に手間がかかる。また、効果的に視野角を狭めようと思うと正面からも見え難くなる傾向にある。
【０００６】
そこで本発明は上記した問題点に鑑み、軽量で薄型化しつつ、誤認を防止できる信号機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、本発明について説明する。なお、ここでは分かりやすさのために、図面で用いた参照符号を括弧書きで記載する。ただし、本発明は図面に記載の形態に限定されるものではない。
【０００８】
本発明の１つの態様は、光源（２３）、及び、光源の出光側に配置された光制御シート（３０）を備え、光制御シートは、所定の断面を有して延び、当該延びる方向とは異なる方向に間隔を有して配列され、樹脂によって形成された光透過部（３３）と、光透過部間に樹脂により形成された、光を吸収する光吸収部（３４）と、を具備する、信号機（１０）である。
【０００９】
この信号機（１０）では、光透過部（３３）の屈折率が光吸収部（３４）の屈折率より大きいものとすることができる。
【００１０】
また、光透過部（３３）及び光吸収部（３４）が延びる方向が鉛直方向、光透過部と光吸収部とが配列された方向が水平方向としてもよい。
【００１１】
さらに、光源（２３）及び光制御シート（３０）が光を透過する部位を有するカバー（２１）に内包されてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、信号機の軽量化、施工のしやすさの向上を図ることができ、所望の方向への信号表示の光を抑制し、正面への光はより明るい状態で表示することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】信号機１０の正面図である。
【図２】信号点灯部材２０の断面図である。
【図３】光制御シート３０の一部を拡大して表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし本発明は当該形態に限定されるものではない。なお、以下に示す図ではわかりやすさのため微小な要素や薄い要素も誇張して大きく、厚く表すことがある。また、繰り返しとなる符号は一部省略している。
【００１５】
図１は１つの形態を説明する図であり、道路に設置された信号機１０の正面図である。また、図２には、図１にＩＩ−ＩＩで示した線（水平な線）に沿って信号機１０を切断した端面図のうち信号点灯部材２０に注目して模式的に表している。さらに、図３には、図２にＩＩＩで示した部位の拡大図を示した。
【００１６】
これら図からわかるように本形態の信号機１０は、筐体１１、及び３つの信号点灯部材２０を有して構成されている。なお、信号機１０には、以下に説明するものの他、信号機１０が信号機として機能するための公知の手段を備えている。これには例えば信号点灯部材２０の点灯及び消灯を制御する制御手段を挙げることができる。
【００１７】
筐体１１は、少なくとも信号点灯部材２０を納めて保持する部材であり、金屬、樹脂等の材料から成り、箱状に形成されている。そして、筐体１１のうち信号点灯部材２０からの光が出光される部位において開口され、この部分では信号点灯部材２０が外部に露出するように構成されている。これにより信号点灯部材２０から出射される光を視認することができる。
【００１８】
信号点灯部材２０は、必要に応じて点灯、及び消灯する部位であり、本形態では３つの信号点灯部材２０を備えることにより、それぞれ図１の紙面左から青信号、黄信号、赤信号を点灯できるように構成されている。このような信号としての基本的機能は公知の通りである。
【００１９】
各信号点灯部材２０は、図２からわかるように、カバー２１、蓋２２、光源２３、及び光制御シート３０を備えて構成されている。以下に各部材について説明する。
【００２０】
本形態でカバー２１は、光源２３及び光制御シート３０を収納するとともに、外部に露出する面２１ａを有する部材である。信号機１０から出射された光はこの面２１ａを通じて人に認識される。従って、カバー２１は、例えば本形態のように面２１ａとは反対側に開放部を有する箱状に形成され、その開放部に蓋２２を被せることにより密閉箱状を形成し、その内側に光源２３及び光制御シート３０等のような各構成要素を内包する。
カバー２１はその性質上、硝子、樹脂等の光を透過する材料により形成されており、ある程度の強度も兼ね備えている。具体的な材料は公知の信号機に用いられるものと同じと同様である。
【００２１】
光源２３は発光源である。光源２３の種類は特に限定されることなく、蛍光灯、白熱電球、又は発光ダイオード（ＬＥＤ）等公知の発光源を適用することができる。本形態では、複数のＬＥＤ２３ａが配列されている。このような光源２３は信号機１０の外部に設けられた電源に接続されて発光する。発光ダイオードの利点としては、発光源を多数敷き詰めて配置できる事で白熱電球などの単一光源に比べ輝度分布が平坦な傾向を持つ面光源にできる事が挙げられる。
【００２２】
光制御シート３０は、本形態では光源２３から出射された光を後述するように制御して正面に対しては明るく、左右方向に対しては制限された態様で光を出射するシートである。光制御シート３０は、図２、図３からわかるように、基材層３１及び光制御層３２を有して形成されている。
【００２３】
基材層３１は、光制御層３２を形成するための基材となる層であり、透光性を有するとともに、光制御層３２の変形を防止できるように支持する。かかる観点から、基材層３１を構成する材料の具体例として例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等のうちの１つ以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）を挙げることができる。
【００２４】
基材層３１の厚さは特に限定されないが、２５μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。基材層３１の厚さがこの範囲を外れると、加工性に問題を生じる虞がある。例えば、基材層３１がこれより薄ければしわが生じやすくなる。また、基材層３１がこれより厚いと、中間工程において巻き取ることが難しくなる虞がある。
【００２５】
光制御層３２は、基材層３１の一方の面（本形態では光源２３側の面）に積層された層で、層面に沿って光透過部３３と光吸収部３４とが交互に配列されている。
【００２６】
光制御層３２は、図２、図３に示した断面を有して紙面奥／手前側に延びる形状を備える。すなわち、図２、図３に表れる断面において、略台形である光透過部３３と、隣り合う２つの光透過部３３間に形成された断面が略台形の光吸収部３４と、を具備している。
なお、信号機１０の性質から、左右方向への視野角を制限することが通常であるから、光透過部３３、光吸収部３４が延びる方向は鉛直方向となり、光透過部３３と光吸収部３４とが交互に配列される方向が水平方向となるように配置される。
【００２７】
光透過部３３は光を透過させることを主要の機能とする部位であり、本形態では図２、図３に表れる断面において、基材層３１側に長い下底、その反対側（光源２３側）に短い上底を有する略台形の断面形状を有する要素である。光透過部３３は、基材層３１の層面に沿って当該断面を維持して上記した方向に延びるとともに、この延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で配列される。そして、隣り合う光透過部３３の間には、略台形断面を有する間隔が形成されている。従って、当該間隔は、光透過部３３の上底側（光源２３側）に長い下底を有し、光透過部３３の下底側（基材層３１側）に短い上底を有する台形断面を有し、ここに後述する必要な材料が充填されることにより光吸収部３４が形成される。なお、本形態では隣り合う光透過部３３は長い下底側で土台部３２ａにより連結されている。
【００２８】
光透過部３３は屈折率がＮｔとされている。このような光透過部３３は、透過部を構成する組成物を硬化させることにより形成することができる。詳しくは後で説明する。屈折率Ｎｔの値は特に限定されることはないが、屈折率は１．５５以上であることが好ましい。ただし、屈折率が高すぎる材料は割れやすい場合が多いので屈折率は１．６１以下であることが好ましい。
【００２９】
光吸収部３４は隣り合う光透過部３３の間に形成された上記した間隔に設けられ、当該間隔の断面形状と同様の断面形状となる。従って短い上底が基材層３１側を向き、長い下底が光源２３側となる。そして光吸収部３４は、屈折率がＮｒとされるとともに、光を吸収することができるように構成されている。具体的には屈折率がＮｒであるバインダーに光吸収粒子が分散される。
【００３０】
屈折率Ｎｒについて、光透過部３３と光吸収部３４との界面で全反射をさせて正面輝度を向上させる場合には、光吸収部３４の屈折率は、光透過部３３の屈折率Ｎｔよりも低い屈折率とされる。このように、光吸収部３４の屈折率を光透過部３３の屈折率より小さくすることにより、所定の条件で光透過部３３に入射した光を光吸収部３４との界面で適切に全反射させることができる。また、全反射条件を満たさない場合にも一部の光は当該界面で反射する。
屈折率Ｎｒの値は特に限定されることはないが、界面で全反射をさせる場合には１．５０以下であることが好ましく、その中でも入手性の観点から１．４７以上が好ましい。
このときの光透過部３３の屈折率Ｎｔと光吸収部３４の屈折率Ｎｒとの屈折率の差は特に限定されるものではないが、０．０５以上０．１４以下であることが好ましい。屈折率差を大きくすることにより、より多くの光を全反射させることができる。
【００３１】
一方、光透過部３３と光吸収部３４との界面で全反射をさせることなく光を光吸収部３４で吸収させる場合には、光吸収部３４の屈折率は、光透過部３３の屈折率以上とすればよい。この場合には界面における全反射による正面輝度の更なる向上はないが、正面に対してより狭い範囲にのみ光を出光することができる。
【００３２】
光制御層３２では、特に限定されることはないが、例えば次のように光透過部３３及び光吸収部３４が形成される。すなわち、図３にＰで表した光透過部３３及び光吸収部３４のピッチは２０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。また、図３にθで示した光吸収部３４と光透過部３３との界面と、光制御層３２の層面の法線と、の成す角は１°以上１０°以下であることが好ましい。そして図３にＤで示した光吸収部３４の厚さは５０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。これらの範囲内とすることにより、光の透過と光の吸収とのバランスが適切になることが多い。
【００３３】
本形態では光透過部３３と光吸収部３４との界面が断面において一直線状となる例を示したが、これに限らず折れ線状、凸である曲面状、凹である曲面状等であってもよい。また、複数の光透過部３３及び光吸収部３４で断面形状が同じであってもよいし、所定の規則性を有して異なる断面形状であってもよい。
【００３４】
光制御シート３０は例えば次のように作製できる。
はじめに基材層３１の一方の面に光透過部３３を形成する。これは、光透過部３３の形状が転写できる形状を表面に有する金型ロールと、これに対向するように配置されたニップロールとの間に、基材層３１となる基材シートを挿入する。このとき、基材シートと金型ロールとの間に光透過部を構成する組成物を供給しながら金型ロール及びニップロールを回転させる。これにより金型ロールの表面に形成された光透過部に対応する溝（光透過部形状を反転した形状）に光透過部を構成する組成物が充填され、該組成物が金型ロールの表面形状に沿ったものとなる。
【００３５】
ここで、光透過部を構成する組成物としては、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリチオール系等の電離放射線硬化型の樹脂を挙げることができる。
【００３６】
金型ロールと基材シートとの間に挟まれ、ここに充填された光透過部を構成する組成物に対し、基材シート側から光照射装置により硬化させるための光（例えば紫外線）を照射する。これにより、組成物を硬化させ、その形状を固定させることができる。そして、離型ロールにより金型ロールから基材層３１および成形された光透過部３３を離型する。
【００３７】
次に、光吸収部３４を形成する。光吸収部３４を形成するには、まず、上記形成した光透過部３３間の間隔に光吸収部を構成する組成物を充填する。その後、余剰分の当該組成物をドクターブレード等で掻き落とす。そして、残った組成物に光透過部３３側から光照射装置により硬化させるための光（例えば紫外線）を照射することによって硬化させ、光吸収部３４を形成することができる。
【００３８】
光吸収部として用いられる材料は特に限定されないが、例えば、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、およびブタジエン（メタ）アクリレート等のプレポリマー、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の単量体、又はプレポリマーと単量体との兩者を含む組成物からなる紫外線硬化型樹脂の中に着色された光吸収粒子が分散されている組成物を挙げることができる。
【００３９】
また光吸収粒子を分散させる代わりに顔料や染料により光吸収部全体を着色することもできる。
光吸収粒子を用いる場合には、カーボンブラック等の光吸収性の着色粒子が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではなく、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収する着色粒子を使用してもよい。具体的には、カーボンブラック、グラファイト等の炭素（墨）、黒色酸化鉄、黒色酸化銅等の金属塩、染料、顔料等で着色した有機微粒子や着色したガラスビーズ等を挙げることができる。特に、着色した有機微粒子が、コスト面、品質面、入手の容易さ等の観点から好ましく用いられる。着色粒子の平均粒子径は１．０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
【００４０】
これにより基材層３１の一方の面に光制御層３２が積層した光制御シート３０が作製される。
【００４１】
このような光制御シート３０は、図２からわかるように、カバー２１の内側で、光源２３の光出射側に配置される。このとき、左右方向への視野角を制限するときには、光透過部３３、光吸収部３４が延びる方向は鉛直方向となり、光透過部３３と光吸収部３４とが交互に配列される方向が水平方向となるように配置される。すなわち、視野角を制限したい方向に光透過部３３と光吸収部３４とを交互に配列すればよい。
【００４２】
次に、信号機１０を道路の所定場所に設置して作動させた際の主要な光路について例示して説明する。図２、図３に説明のための光路例を模式的に示した。なお当該光路例は概念的に示したものであり、屈折、反射の程度等を厳密に表したものではない。
【００４３】
点灯した信号点灯部材２０では光源２３が点灯して光を出射する。光源２３からは図２にＩＩａで表したように、様々な方向へ光が出射する。これには、左右方向に進む光も含まれ、従来はこれが誤認の原因のひとつであった。
【００４４】
本形態では、光源２３から出射した光は光制御層３２に達する。そしてこの光は、例えば次のようにして信号機１０から人に向けて出射される。
図３に示した光Ｌ３１は光透過部３３と光吸収部３４との界面に達することなく光透過部３３を透過して出光した光の光路例である。このような光は光透過部３３と光吸収部３４との界面に達しないような角度、方向で光透過部２３に入光しなければならないので、出光する光は正面に近い角度となる。従ってこの光はこの信号機１０に従うべき人に適切に視認される光となる。
【００４５】
図３に示した光Ｌ３２、光Ｌ３３は光制御層３２の法線方向（厚さ方向）に対して左右方向に大きな角度で光透過部３３に入射したため、光吸収部３４との界面に達した光の光路例である。光透過部３３と光吸収部３４とに屈折率差があり、光透過部３３の方が光吸収部３４よりも屈折率が大きい場合には、図３に光Ｌ３２、光Ｌ３３で示したように、光透過部３３と光吸収部３４との屈折率差、及び光透過部３３と光吸収部３４との界面への光の入射角条件によって、全反射臨界角以上であれば全反射して向きが変えられて出光される。これによれば、左右方向に進行する光の向きを正面に近づけるように向きを変えることができる。従って、誤認を生じる光を正面に向けることができるため、誤認を防止することが可能となる。これに加えて、正面方向への光が増えるので、正面輝度が向上し、正面から明るい光を視認することができるようになる。かかる観点から、正面輝度を同等または増加させつつ光源２３の光量を減じることも可能であり、省エネルギー化できる可能性もある。また、ＬＥＤ光源を用いた場合には光制御シートを光源に近接して配置できるので、拡散光を効率よく正面へ近づける事が可能である。
【００４６】
また、光透過部３３と光吸収部３４とに屈折率差があり、光透過部３３の方が光吸収部３４よりも屈折率が大きい場合で、全反射臨界角よりも小さな角度で界面に達した光、又は、光透過部３３の屈折率が光吸収部３４の屈折率以下の場合には、図３に光Ｌ３４に示したように、左右方向に進行する光は光吸収部３４に達してここで吸収される。これにより、誤認を生じる光を吸収するので誤認を防止することが可能となる。また、従来の電球等で横方向への光が発生しやすい場合に簡易な手段で光方向を調整できる。また、光制御シートを光源形状に合わせた立体形状もしくは曲面としてもよい。
【００４７】
なお、左右方向への視野角制御の具体的な角度は特に限定されることはないが、図２にαで示した正面に対する左右方向の視野角が９０°以上１２０°以下であることが好ましい。左右対称の場合には正面を中心に±４５°以上±６０°以下である。視野角がこれより狭いとこの信号機１０に従うべき人にも見えない虞が生じる。また、視野角がこれよりも広いと誤認を生じやすくなる。
ここで、視野角は、最も輝度が高い方向（例えば正面方向）の輝度に対して５０％以上の輝度を有する範囲を意味する。
【００４８】
以上のような信号機１０によれば、この信号機１０に従うべき人以外の人に対して誤認を生じ難くすることができる。また、そのための手段である光制御シート３０が薄くて軽いので、構造物として軽量化、低コスト化が可能となる。また、施工も容易である。
【００４９】
上記説明した形態では、光制御シート３０をカバー２１側に配置したが、これに限らず、光制御シート３０をカバー２１の外側に配置してもよい。その際には例えばカバー２１の出光面２１ａに光制御シート３０を貼り付ける形態を挙げることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  信号機
１１  筐体
２０  信号点灯部材
２１  カバー
２２  蓋
２３  光源
３０  光制御シート
３１  基材層
３２  光制御層
３３  光透過部
３４  光吸収部
【図１】
2017182253.tif 000003
【図２】
2017182253.tif 000004
【図３】
2017182253.tif 000005