日本の交通信号機
概要
平面交差を行う道路利用者に対して灯色や矢印の灯火を表示する装置であり、「信号灯器」とも呼ばれる。
日本の信号機は車両用信号灯器（以下、車両用信号機）と歩行者用信号灯器（以下、歩行者用信号機）に分けられる。車両用灯器は青・黄・赤をした3つの円形の発光面（直径は25 - 30 cm）で構成されており、歩行者用灯器は青・赤をした2つの四角形の発光面（一辺あたり25 cm）で構成されている。車両用信号機に限り、3色の発光面に追加して青色や黄色の矢印が付加されているものもある。一般的に横型の信号機が設置されるが、降雪が多い地域や狭隘な場所に設置する場合は縦型のものが設置される。
信号機の役割は、交通事故の防止、交通流の円滑化、交通環境の改善が挙げられる。
制御にあたって関係する交差点の分布から点制御（1つの交差点のみの場合）、線制御（1本の路線で連動させる場合、面制御（面的に連動させる場合）の3種類に分けられる。また、信号機の制御で用いるパラメータとして、「サイクル長」「青信号スプリット」「オフセット」の3つが用いられる。
日本で最初に色灯式の自動信号機が設置されたのは1930年（昭和5年）であり、それ以前は回転式の標示板などを使用していた。現在、発光源は白熱球からLED球に移行しつつある。
世界との比較
日本の交通信号機の設置位置は交差点の出口に設ける方式が最も一般的である。また、降雪が多い地域や狭隘な場所を除き、道路に対して水平（横型）に設置するのも一般的である。これに対して、米国や欧州は縦型に設置するのが一般的であり、景観を乱さないように柱に直接取り付けられている例が多い。
日本では車両用は全国に126万基以上ある。1平方キロメートル当たりの設置密度はイギリスの5倍、アメリカ合衆国の16倍に達する。これは信号機による交通整理の必要性が低いラウンドアバウト（環状交差点）が欧米に比べて少ないことによる。
世界での信号機の設置事例を見ると、信号機の高さを低くし、支柱などを暗色で塗装して目立たないようにしているものが多く、都市景観の向上に効果をあげていると考えられる。一方で、個性的なデザインの信号機によって都会的な印象を与えている事例もある（例えばパリ）。
日本とは信号機の色の認識や表示の切り替えが異なる場合がある。例えば、イギリスでは青信号を「Blue」ではなく「Green」、黄信号を「Yellow」ではなく「Amber」と称する。また、イギリスでは赤表示から青表示に切り替わる前に赤+黄表示を挟む。
色彩と配列
信号機の灯火は、横型のものは左から青色・黄色・赤色、縦型のものは上から赤色・黄色・青色の順に配列されている。理由は交通安全の上で最も重要な赤色を最も視認性の良い位置に配置しなければならないためである。信号機の配列は道路交通法施行令第3条に定めがある。
なお、実際は緑色をした信号機を青信号と呼ぶ理由については、大阪府警察は光の三原色に対比させたものである説明している。また、日本人は「青葉」など緑を含めて青と呼ぶことがあり、交通信号機が初導入された1930年当時の新聞が「青信号」と書いたことで広がったという説もある。1947年以降は、法令上の表現も「緑色信号」から「青信号」に変更された。
点灯パターン
車両用信号機が青・黄・赤を連続して表示するときの順番は、青→黄→赤とする。右折矢印信号を設ける場合は、黄色信号を表示してから赤信号と右折矢印の表示を行い、その後黄色信号を再び表示してから赤信号のみの表示を行うよう規定されている。従来は右折矢印信号を表示するときの信号機の点灯パターンは4通りあったが、事故を招くとして1994年（平成6年）7月に先述の通りにするよう通達を出した。なお、時差式による制御を行う場合でも、全ての方向の矢印を出して青信号と同じ意味の表示を行う点灯パターンは行ってはならないと通達が出されている。
歩行者用信号機が青・青点滅・赤を連続して表示するときの順番は青→青点滅→赤とする。
法律上の扱い
道路交通法に信号機に関する定めがあり、信号機の定義は以下の通りである。
電気により操作され、かつ、道路の交通に関し、灯火により交通整理等のための信号を表示する装置 — 道路交通法第2条第14項
設置者は都道府県公安委員会（以下、公安委員会）であり、交通の煩雑な交差点やその他交通の危険を防止するために必要な場所には信号機を設置しなければならない。
信号機の設置は公安委員会が行うが、公安委員会が他の者に信号機の設置又は管理を委任することができる。ここでいう「他の者」とは軌道を管理する軌道経営者や公安委員会が適当であると認める者に限る。
道路交通法第7条より、道路を通行する歩行者、又は自動車、原動機付自転車、軽車両、トロリーバス及び路面電車は信号機が表示する信号に従わなければならない。信号無視をした車両等の運転者は、3月以下の懲役又は5万円以下の罰金に処される。自動車または原動機付自転車の運転者が、赤色信号又はこれに相当する信号を殊更に無視し、よって交通事故を起こし人を死傷させた場合、危険運転致死傷罪に問われる場合がある。歩行者の場合は、2万円以下の罰金又は科料に処される。なお、道路工事の現場に設置されている交通整理用の信号機は、公安委員会または公安委員会の委任を受けた道路管理者が設置したものでなければ、信号の意味に従わなくても道路交通法による信号無視違反としての検挙はできない。
警察官や交通巡視員は手信号による交通整理を行うことができ、この場合特に必要がある場合は信号機の表示より手信号による指示の方を優先することができる。
設置基準
交差点での信号機の設置要件は、自動車などの交通量が最も重要な要素となる。ある程度以下の交通量ならば一時停止などの交通規制によって対応していくが、それ以上になると交通の円滑性が保てず、事故発生を招くおそれがあるため信号機の設置を検討することとなる。また、過去に信号機の設置によって防止できた交通事故が一定数以上発生している場合は事故防止として信号機の設置を検討することとなる。一方で、歩行者用信号機は、横断歩行者需要・車道の幅員・自動車などの交通量などから設置を検討する。
日本では『信号機設置の指針』において、5つの「必要条件」の全てに該当し、4つの「択一条件」のいずれかに該当する場合のみ原則として信号機を設置するものとしている。具体的には、自動車のすれ違いに十分な幅員、主方向の往復交通量が1時間あたり最大300台以上、隣接する信号機との設置間隔が150メートル以上などが必要条件であり、小中学校などの施設が存在すること、年間2件以上の交通人身事故を防げること、従方向の交通量が一定以上存在することなどが択一条件として示されている。
この指針は2015年度に制定されたものであり、以下の条件を満たさない信号機は撤去を検討することとしている。
『信号機設置の指針』が定められたことにより、必要性が低下した信号機の撤去が行いやすくなった。学校の廃校や高速道路の延伸などで撤去が進められた例がある。
車両用信号機
車両用信号機（車両用信号灯器）の表示面は丸型が採用され、表示面の直径は一般道路用の250 mmと300 mm、高速道路用の450 mmが使用されている。かつては視認性確保のため一般道路でも450 mmのものが取り付けられていたが、LED化に伴う信号機そのものの視認性向上によって小型の信号機に戻している例が多い。
取り付ける際は地盤面から灯器底部まで5,100 mm以上とし、交差点進入方向から見やすい位置に設置しなければならない。このとき、建築限界を侵して設置してはならない。また、歩行者用信号機が設置されていない交差点では、車両用信号機が歩行者から見える位置に設置しなければならない。配置する際は、接近する車両が停止線手前で停止・通過の判断を適切に行えること、停止位置から信号機が確認できること、見るべき信号機が明確でほかの交通に対する信号機と誤認することがないことが求められる。流入車線が複数ある場合はそれぞれの車線から信号機を視認できるよう配置する必要があり、必要に応じては補助的な信号機を設置する必要もある。
黄色、赤色といった特定の灯火しか使用しない場合でも、青・黄・赤の三色の車両用信号機を用いることが望ましいとされている。矢印灯器を配置する場合、横型灯器の場合は三色灯器の下に、縦型灯器の場合は三色灯器の右に配置する。いずれの場合も、青の隣に左折矢印、黄の隣に直進矢印、赤の隣に右折矢印を配置する。
日本では一般的に横型であるが、降雪が多い地方や狭隘な場所では縦型の信号機が設置されることがある。
車両用信号機の取り付けられるアームの長さは2.0 mを標準とし、最長は3.5 mとしなければならない。アームの形状は梁が2本の「平行アーム」、1本の「直線アーム」などがある。アーム長や矢印灯が設置されている数などによって支持棒や補強金具の取付方法が異なってくる。信号交差点が連続する場合は誤認を防ぐため、手前の信号灯器のアームを短くして遠近法による錯覚を防ぐなど、設置上の配慮が必要とされる。
車両用信号機は左右に45度の光の発散角度を必要としており、それゆえに変形交差点などでは他の流入路から誤認されるおそれがある。こうした誤認を防ぐためには「視野角制限型信号灯器」が用いられる。この視野角制限型信号灯器は、灯火表面のレンズなどで光の発散角度を狭めるようにこしらえたものや、一般的なフードの代わりにルーバーなどの遮光板を付加した特殊なフードを取り付けた信号機が取り付けられるものが存在する。そのほか、停止線の位置を見直す、側柱式の縦型灯器の設置なども検討する必要がある。
信号が設置された交差点が隣接する場合は可能な限り近接交差点相互の灯器の設置間隔を開ける必要がある。そして、下流側の交差点の灯器の取付角度を下向きに調整しなければならない。
視認性を向上する目的、隣接する信号機の誤認や西日で見えなくなることを防ぐために背面板が設けられることがある。日本では通常、幅が10-15 cmの黒または緑と白の斜めの縞が設けられる。なお、例えばオレンジなどの明るい色彩は信号機ではなく背面板自体に注意を引き付けることになるため避けられる。ただし、信号機自体の視認性が確保された現在では風害や景観破壊の可能性があるため、使用が限定的となっている。
交通信号機に3色のフィルターを設けて1灯のみとすることは可能であるが、色覚障害者に考慮した場合は好ましいものではなく、また故障のおそれもあり日本では採用されていない。
LED信号機では色覚障害に配慮して黄色は青色・赤色と比べ明るく点灯する。また、信号機の表示を分かりやすくするために赤表示の部分に「×」印を付けた信号機が考案され、2012年に福岡市で試験設置された。この「×」印は色覚障害者のみ見えるものである。この信号機は「色覚異常者に優しいユニバーサルデザインLED信号灯」として2011年度にグッドデザイン賞を受賞している。
なお、2001年（平成13年）には青を「〇」、黄を「△」、赤を「×」とした「〇×△灯器」の実験が行われたが、視認実験に明確な効果が現れなかった。
交差点の手前がカーブや坂になっているなどして交差点を見通す視距が十分に取れない場合に「予告信号機」（予告信号灯）が設置される。しかし、日本では予告信号機に関して明確な規定が無く、多種類の表示方法が混在しているためドライバーの混乱を招くと指摘されている。その中で、交差点で青現示の時は青を表示し、それ以外の現示では黄点滅を表示する方式が視認性の上で効果があるとしている。道路利用者が予告信号機に使われる灯器の意味を理解するために「予告信号灯」などの標示板が取り付けられる。予告信号機から信号交差点までの距離が長い場合、車両が到達するまでに時間がかかって予告信号機としての表示機能を十分に生かせないことがあるため警戒標識の「信号機あり」で対応するのが望ましい。
1本の柱からアームを延ばし、アームの先で交差点の全方向の信号灯器をまとめたものは「懸垂型交通信号機」と呼ばれ、その形状から「UFO信号機」の通称もある。最初に製造した名古屋電機工業によるとヨーロッパを視察した社員がワイヤーで吊された信号機を見て思いついたという。
特殊な設置方式のため設置数が少なく、26基以上が設置された宮城県以外では群馬県と名古屋電機工業の地元である愛知県に数基設置されたのみという珍しいタイプの灯器である。第一号は1975年に名古屋市立新栄小学校の前にテストケースとして設置されたものである。
幅が狭いが交通量の多い道に適しているとされ、歩行者用と一体化、道路に合わせ灯火に角度を付けたもの、LED式なども登場したが、現在は警察庁が定めた仕様に対応していないため補助金が受けられず財政的に不利となっている。1979年から86年にかけて多数採用され、2019年時点で22基が残されている宮城県でもLED化に合わせ通常の設置方法への変更が進んでおり、2023年頃までに全廃される予定。
名古屋電機工業では撤去の話題がメディアに取り上げられると取材が入るようになったため、報道や社史の一部を掲載した特設ページを開設している。
通常の信号機が設置できない細街路の交差点で、優先・非優先を明確にし出会い頭事故を防止するために一灯点滅信号機が設置される。赤・黄が相互に点滅し、点滅周期は0.4 - 0.6 秒である。ただし、地域によって偏在しており、このことがドライバーの混乱を促すと指摘がある。設置から数年で効果が薄れるなどの声があり、この信号機の効果は疑問視されている。また、一時停止規制の方がかえって分かりやすいとの声があり、一時停止規制へ変更した場合はかえって人身事故が減少した事例が多く、更に一時停止の標識の視認性も向上し、維持管理コストも減少したため一灯点滅式信号機でなくとも標識で代替できるようになった。そのうえ、色覚障害者には表示の判別が困難である。そのため、一灯点滅式信号機は撤去が進んでおり、警察庁も一時停止の交通規制等への代替により、撤去を促進している。
この信号機は1975年（昭和50年）に福岡県で導入されて以降、全国で2012年（平成24年）度には6,224基、2014年（平成26年）度末には6,076基が設置されていた。
LEDのものは旧来の物に比べ発熱が少ない事から雪が解けずに付着し見づらい・見えないという問題も起こっている。この場合、警察官や工事業者が除雪作業を行わなければならない。たとえば、北海道警察では特製の「交通信号機用雪落とし棒」を道内各警察に配布し、雪を払うようにしている。
対策として、お椀型の透明な着雪防止フードを灯器に取り付けて視認性を確保する場所や、約6 cm（センチメートル）の薄い板状にした「フラット型信号灯器」を斜め下に向けて設置して対策を行う場所が見られる。また、ロータス効果による撥水効果がある灯器の開発が進められている。
自動運転を行う車両はカメラなどで信号機の表示を認識しているが、逆光時などで正確に判断できないことがある。そのため、信号機に取り付けた通信機や交通管制センターからの情報によって信号機の表示を識別することが検討されている。
歩行者用信号機
歩行者用信号機（歩行者用信号灯器）は表示面は一辺の長さが200 - 250 mmの正方形である。信号交差点に横断歩道が設置されている場合は原則として歩行者用信号機を設置しなければならない。
1つの横断方向に対しては青・青点滅・赤を同時に表示してはならず、青→青点滅→赤→青の順に表示しなければならない。
歩行者用のものは縦型で、下が青、上が赤の配置となっている物が多いが、横型のものも存在する。歩行者用のものは信号機の中にイラストが描かれていて、青は歩いている人、赤は立っている人のイラストとなっている。
電球式では人形が白で、周囲が赤または青として全体が発光している。その一方で、LED式は人形のみが赤または青に発光し、周囲は発光しない。これに伴いLED式では発光面の面積が縮小したため、発光面積の確保のため人形の大型化が行われている。
歩行者用信号機の高さは地盤面から灯器底部までを2.5 m以上（通常は2.7 m-3.2 m）とし、対岸の横断歩道の中央から見て正対するように設置される。特に柱頭式（自立式）の歩行者用信号機は地盤面から灯器の底面までを3 m程度とする。視認性を確保するため、横断歩道の幅が広い場合や中央分離帯が存在する場合などは歩行者用信号機の増設を検討すべきである。
歩行者用信号機を設置する際、電柱からのびるアームで上下から抱え込む形式を標準とする。また、歩行者用信号機のみを設置する場合において柱の先端に歩行者用信号灯器を取り付ける柱頭式が設置されることもある。
赤信号でのイライラやフライング横断を防ぐ目的として待時間表示装置を併設した歩行者用信号機が設置されることがある。この信号は「ゆとりシグナル」とも呼ばれている。歩行者の多くが赤信号開始までに横断完了できる効果があり、青信号になる直前のフライング横断を抑止する効果も見られる。その一方で、赤信号時の横断に対する抑制は見られなかった。
視覚障がい者が安全に横断歩道を横断するため「音響式信号機」が設置される。1955年（昭和30年）9月に東京都杉並区の東田町交差点にベルの鳴動による音響式信号機が設置され、1960年（昭和35年）6月には名古屋市でメロディーを流すタイプのものが設置された。
正式には信号機は1976年（昭和51年）から設置が開始され、盲学校や公共施設など視覚障がい者の利用頻度が高い場所から優先的に設置されている。歩行者用信号機が青の時にスピーカーより誘導音（「ピヨ」や「カッコー」など）が鳴動される。誘導音の種類によって、メロディ式（音楽が流れる）と擬音式（「ピヨピヨ」や「カッコウ」などの音が流れる）の2種類に分けられ、後者の擬音式がほとんどを占めている。音量は近隣住民の生活に考慮して設定しなければならず、また近隣住民に配慮するためにスピーカーの指向性や高さの性能向上が課題となっている。かつては「盲人用信号機」と呼ばれていた。
2.5 m以上の高さで、横断歩道の対岸に設置されている歩行者用信号機は弱視者や高齢者が信号を確認するのが困難という指摘がある。そのため、音響信号機に用いられる音響装置に長方形の赤と円形の緑のLEDを配置した「高齢者・視覚障がい者用LED付き音響装置」が開発されている。地面から90 cmの位置に存在するので高齢者や子供にとっても信号確認がしやすい。
視覚障がい者や盲ろう者が安全に横断歩道を横断するための触知式信号機（振動ポール）が設置される。昭和40年頃に三重県、大阪府、香川県で設置されていたが本格的な普及をせずに消滅した。しかし、2006年（平成18年）に新しい装置として復活した。
歩行者等支援情報通信システム（PICS）による信号機も整備されている。この信号機は歩行者が端末を携帯し（白杖に取り付けることもある）、端末と信号機で相互に通信することで交差点の情報や信号機の現示を知ることができる。
電球式信号機
電球式の信号機は内面にプリズムを持つレンズと、回転放物面をなした反射鏡が一体化されたセミシールド型の構造であった。その焦点に電球のフィラメントを置くことで平行光線を得ることができ、さらにレンズが持つプリズムによって左右および下方に光を拡散させた。電球には白熱タングステン電球が用いられ、消費電力が60 Wと100 Wのものには「道路交通信号用電球」としてJIS規格が定められている。なお、道路交通信号用電球は家庭用電球と比べ振動に強く、家庭用電球の約12倍の12000時間もの寿命を持つ。この電球は約1年（9,000時間）を目安に交換される。
電球は最初は100 W（ワット）の白熱電球が用いられてきた。その後、オイルショックなどにより信号機にも省エネルギー化が必要となり、レンズの改良や電球の高効率化によって60 W（一部は70 W）の電球も用いられるようになった。この高効率化で生まれた電球がバンドミラー型交通信号用電球であり、1980年（昭和50年）に仕様化されている。光の輻射効率を向上させた電球であり、従来の30％の電力削減となった。その後、1987年（昭和61年）にバンドミラー型交通信号用電球から消費電力を15％削減した交通信号用電球が松下電器によって開発された。
一方で、電球の改良による反射効率の改善により、太陽光が反射してあたかも点灯しているように見える「疑似点灯」の問題が顕在化した。そのため、この疑似点灯を防止する方策が様々考えられてきたが、電球式信号機での決定的な対策方法は見つからず、LED式信号機の誕生によって全面的に解決された。
LED式信号機
LED式信号機はLED素子を光源とする「プロジェクタ型」と、LED素子を全面に直接配置した「全面素子型」の2種類がある。「全面素子型」の方が視認性に優れ、主に用いられている。
全面素子型の歩行者信号機の場合、LED素子が赤色人形には128個、青色人形には120個用いられている。こうしたLED素子は基盤の上にセットされ、灯器に入れられる。
電球によって日中に確実に信号を伝えることは限界に達しつつあり、光源の変更が検討されてきた。後の1993年に青色LEDが発明され、そこから発展して屋外での使用にも耐えうる青色LEDが開発され、信号機にもLEDの使用が開始された。
この信号機のLED化によって、消費電力がこれまでの60 Wの白熱電球のものと比べて3分の1から10分の1程度にまで抑制できるようになった。またLEDは電球と比べ長寿命であり、電球と比べると頻繁にメンテナンスをする必要がなく、そのためメンテナンス費用の削減にも繋がった。矢印灯器は矢印の部分のみにLEDが配置されているため、従来の電球式の矢印灯器と比べ大幅に省電力となっている。それに加えて、電球はフィラメントが1個しかなく、このフィラメントが切れると完全に点灯しなくなる欠点があったが、LED式は回路を工夫することで1つのLEDが切れても他のLEDが点灯し続けるようになっていて安全性が向上している。
LED式は電球式と異なり、表示面から均一に光が放出される。またLEDそのものが色を含めて発光するので表示面の着色レンズや内部の反射鏡が不要となり、そのため本来点灯していない色が点灯しているように見える疑似点灯現象が生じないようになったので、信号機そのものの視認性が改善された。
材質
信号機の筐体はかつて金属製が主に用いられてきたが、現在はアルミニウム製およびポリカーボネイト樹脂製が主流である。これらの素材は対候性が高く、リサイクルが簡単な材料として選定されている。電球式信号機内部の反射鏡はアルミ製のものが用いられる。また、レンズはポリカーボネートが用いられる。
信号柱
信号機を取り付けるのに使われる「信号柱」は原則として専用の柱を設置するのが望ましく、他の所管（電力会社や電話会社など）の柱を借用するのは望ましくない。ただし、専用の柱を設置することが困難な場合は柱を借用することを検討することになる。横断歩道の側端に設置する場合は、右左折する車両などからの見通しを妨げることがあってはならない。柱の種類は材質によって「鋼管柱」と「コンクリート柱」がある。ただし、鋼管柱の方が強度が大きいため、信号柱の交換では老朽化したコンクリート柱は鋼管柱に更新される。コンクリート製の信号柱はかつて半永久構造物とされてきたが、柱内部の鉄筋が水素脆化に関する注意喚起がなされている。また、海に近い場所は潮風の影響を受け、それ以外の市街地でも犬などの排泄物で内部の腐食が進む。よって、磁気や打音などによる非破壊検査を踏まえた維持管理も行われている。
柱を設置するときは、路面撤去→掘削→建柱→基礎コンクリート打設→埋め戻し→路面復旧の順で行われる。逆に、柱を撤去するときは路面撤去→掘削→基礎コンクリート破砕→抜柱→埋め戻し→路面復旧の順で行われる。
現在新設する信号柱は溶融亜鉛メッキ鋼管柱・根入式・長さ9 m・直径165 mmが標準となっている。柱の長寿命化を施すため、地際部を二重構造として防錆塗装を施したものが高い耐久性を持つ。信号柱の設置予定地に埋設物が存在し、根入式の信号柱が設置困難な場合は根本がベース式の信号柱が設置され、この場合は柱の長さは7.5 mが標準となる。道路構造の制約により標準的な長さの柱を設置することが困難な場合は短い柱（短尺柱）を設置する。また、狭隘な歩道上に設置する場合は外径の細い柱を設置の検討を行う。幅員が広い道路で信号用のケーブルを上空に架設する場合や、長いアームに車両用灯器を取り付ける場合は太径の信号柱が検討され、場合によっては長い柱（長尺柱）の設置も検討される。信号ケーブルが地下に敷設されたときに灯器・制御器と結線するためケーブルを入れたパイプが信号柱に取り付けることがあるが、通行の支障や景観の破壊が懸念される場合は柱内部に信号ケーブルを通せる中通し柱が使用されることがある。柱頭式で歩行者用灯器を取り付ける場合、直径101 mmで灯器の下面高さが3 mの柱頭式柱が設置される。一般的な柱が設置できない場合はクランク式の柱を設置し、柱に荷重が大きくかかる場合は杭式の柱を用いる。
創始期
道路用の信号機は、1919年（大正8年）に、東京市（当時）の上野広小路交差点に試験的に「信号標板」が設置されたのが日本初である。この時は「進メ」「止レ」と書かれた板を警察官が操作する手動式であった。この方式は多くの通行者が戸惑うこととなり、時期尚早として警察官による交通整理の方が良好と判断され本格採用は見送られた。3年後の1922年（大正11年）に上野公園で開催された平和博覧会の会場入り口交差点付近に再登場した。その後、「信号標板」は改良が重ねられ全国の都市に普及した。普及の背景は、大都市での交通事故の増加が顕著であり、更に手信号での適切な交通整理が難しいと判断されていたことであった。
発祥期
自動式信号機は、1930年（昭和5年）3月23日に東京市の日比谷交差点に設置された米国製が最初である。灯器は交差点の中央部に設置され、緑・黄・赤3色の意味を知らせるために、あえて信号灯のガラスの上から「ススメ」「チウイ」「トマレ」と文字が書かれていた。これは米国のレイノルズ社製で、同年に国産の信号機も製造開始されている。
交通信号機が警察で仕様化されたのは1933年（昭和8年）。この当時の配列は道路中心から赤、橙黄、緑の順と定められ、表示面の直径も185 mmから230 mmと定められた。
太平洋戦争に入ると信号機も灯火管制の対象となり、空襲警報発令時はスイッチを切り換えて減光した。その一方で、1942年（昭和17年）5月から1947年（昭和22年）12月まで、赤色の灯火の点滅（赤点滅）は空襲警報を告げる表示として用いられた。空襲警報を知らせる役割を担ったため、道路標識は金属類回収令による回収の対象となったが、信号機は回収を免れた。しかし、空襲に伴い大半の信号機は被害を受けた。
なお、これ以前は「信号機」という名称が一般的ではなく、「交通整理器」「自動交通整理信号機」などの名称が用いられていた。
復興期
現在のように「信号機」と呼ぶようになったのは1947年（昭和22年）11月からであり、道路交通取締法の公布により一般的な名称となった。
戦後は被災した信号機を修理するなどして応急処置を行ったが、手信号による交通整理に頼らざる得ない状態であった。光度が下がり視認性が悪い信号機が多かったため、鉄道信号に倣い背面板の設置が始められた。
戦前・戦中は東京、大阪、京都などの8府県でしか信号機は見られなかった。戦後は自動車の普及などを背景に全国の地方都市でも信号機の導入が進んだ。
1947年（昭和23年）には配列が右側から赤色、黄色、青色と定められ、表示面の直径も20 cmから30 cmとなった。
1953年（昭和28年）頃から関西地区で「注意信号の予告として車両に停止準備をさせ、黄信号時における交差点内の進入を抑制する」ことを目的に、車両用信号機に青色の灯火の点滅（青点滅）が導入された。当時黄色の灯火（黄信号）は、交差点へ既に進入した車両等・歩行者は交差点の外に出なければならないこと以外は赤色の灯火（赤信号）と同じ意味であった。1970年（昭和45年）7月25日に道路交通法施行令が改正され、黄信号の意味が改正されて青点滅信号が廃止された。
1957年（昭和32年）9月に車両用信号機を背中合わせにしたものが初めて設置され、1961年（昭和36年）2月には信号機の筐体に前後両方向の灯火が設けられたものが設置されるようになった。
矢印の記号の変遷もあり、1958年（昭和33年）に日本信号が矢頭と矢柄を分離した信号機を作りはじめた。その後、電球の改良に伴って矢印の記号が他の信号表示と誤認されるようになったため、各信号機メーカーが矢印の形を工夫するようになる。