JP2004044336A

JP2004044336A - 柱状の光による表示装置

Info

Publication number: JP2004044336A
Application number: JP2002235233A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Anami; 阿波　義彦
Original assignee: APUTO KK
Current assignee: APUTO KK
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12
Also published as: KR20040005586A

Abstract

【目的】仮令えば車輌での走行中に際して豪雨や霧や激しい降雪に見舞われたとしても、道路の中心線や路肩や横断歩道やその他の安全表示機器の所在を容易に運転者に知らせることができるようにした表示装置を提供すること。
【構成】安定器と、熱吸収膜層を設けた反射鏡と、シャッタ機構と、集光レンズとを有する高輝度放電灯本体と、該高輝度放電灯を道路面あるいは道路面近傍から所望の高さの位置に指示させる柱本体とよりなる。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として車輌の運転者が激しい雨や霧や雪などで視界が悪くなったとき、あるいは夜間や雪が降り積もったとき、道路における路肩の存在や、横断歩道などの道路の区分やその他安全施設を明確に表示させるための表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
仮令えば、車で走行中深い霧に見舞われた場合、当該道路の路肩の存在や中央線の所在が全く確認できなくなることが屡々あり、これは豪雨や激しい降雪や積雪の場合においても同じである。このような状況下にあって、たとえば歩道と車道を区分し歩行者を保護できる道路としては、車道に比して少し高くして歩道を設けかつ歩道と車道との間にガードレールを設けるのが一般的である。また近時多発する交通事故に対し、道路の曲がり角などには反射板のようなある特定の角度から照射された光に反射させるものが取り付けられ、これにより車輌の運転者や歩行者に対して安全確認を促すことが出来るようにしたもの、若しくは車道と歩道の区別がないところは「矢羽根」と呼ばれる視界誘導柱を道路の上方に取り付けるなどの手段が多数案出されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の反射板は、より車輌走行の安全を図らなければならない夜間や降雨時にあってその反射光が十分でなく、対向車や歩行者或いは安全施設の確認がしづらいばかりか、積雪時には雪の中に埋もれてしまいかつ車路と歩道の間に段差を設けたり、ガードレールを設けたりするものでも、深い霧や豪雨ではその存在すら特定できないという欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明はかかる欠点を除去するためになされたものであり、その目的は、仮令えば車輌での走行中に際して豪雨や霧や激しい降雪に見舞われたとしても、道路の中心線や路肩や横断歩道やその他の安全表示機器の所在を容易に運転者に知らせることができるようにした表示装置を提供するにある。
【０００５】
本発明は、安定器と、熱吸収膜層を設けた反射鏡と、シャッタ機構と、集光レンズとを有する高輝度放電灯本体と、該高輝度放電灯を道路面あるいは道路面近傍から所望の高さの位置に指示させる柱本体とで構成されていることを特徴とし、上記高輝度放電灯の一次焦点にシャッタを挿入し、シャッタで絞られた光をレンズで集光させ、上記道路面あるいは道路面近傍に照射させることにある。
【０００６】
而して路肩、歩道と車道との間、あるいは横断歩道や列車の踏み切り、さらには山道に於ける急なカーブなどの危険を知らせる部位に高輝度放電灯の光を照射できるようにした上記柱本体を植立させ、濃霧の時や豪雨や降雪、積雪などのとき、その存在を運転者に知らせることができるようにしたのである。この場合本発明では、通常ＨＩＤと呼ばれる高輝度放電灯（ＨＩＧＨ　ＩＮＴＥＮＳＩＴＹＤＩＳＣＨＡＲＧＥ　ＬＡＭＰＳ）を用いた。これは従来見られるような発光ダイオードや単なるレーザ光線では、車輌のヘッドライトの光に負け、その存在を確認できなかった問題点を度重なる研究、開発の結果、遂に車輌のヘッドライトが照射されても負けない光照度（輝度）の高輝度放電灯本体を完成させたものである。
【０００７】
即ち、車輌のヘッドライトの照度は通常時４０，０００カンデラ（ｃｄ）であり、これに対して本発明の上記高輝度放電灯の中心照射光度は、５０，０００乃至１，０００，０００カンデラ（ｃｄ）が可能でありこの点も本発明の特徴となっている。このことは、上記のように高輝度放電灯を用いたこと、熱吸収膜層を設けた反射鏡を有すること、上記高輝度放電灯から発せられる光の一次焦点にシャッタを配し、シャッタで絞られ増幅された光をレンズで集光させる構成と作用によって上記高輝度の照射力が得られたのである。
【０００８】
なお、上記高輝度放電灯本体は、１００Ｖあるいは２００Ｖの電圧でよく、その構成は上記の他、光の明暗或いは気象の変化で作動するセンサと、該センサあるいは手動で操作するオン・オフスイッチとを設けることも特徴で、不必要時の消灯が可能であることは勿論である。
【０００９】
さらに本発明の高輝度放電灯本体を横断歩道の安全表示手段として用いる場合は、上記ビームを横断上の道上の両脇にあって平行方向に照射することによって、積雪により道路の区分が認識できないような場合でも積雪道路上に道路の区分を示す線や表示が与えられ、車輌や歩行者に道路の区分を視覚的に認識させることができるのである。
【００１０】
また、降雪，濃霧などの場合、高輝度放電灯から照射される光は道路上方の雪や水の粒子に乱反射して光の面を形成するので、視覚的認識性を極めて向上させ、かつ見た目もよいものとなる。
【００１１】
【実施の態様】
本発明は、光を集束させて５０，０００乃至１，０００，０００カンデラ（ｃａｎｄｅｌａ）の光度を柱状に照射させることができるようになったことで、その理由は車輌などのヘッドライトが通常４０，０００カンデラであることから、かかるヘッドライトの照射がなされても、本発明の装置で得られた柱状の光が可視できるようにするためのものである。
【００１２】
この場合、１カンデラは１ｌｍ／ｓｒ（立体角１ステラジアンに放射される１ｌｍの光束）と定義されていて、１カンデラの理想点光源は全立体角に放射されるため、
全立体角（＝４π^ｓｒ）×１^{ｌｍ／ｓｒ}＝４π^ｌｍ
４πｌｍの光束を放射することになる。このときπは円周率でπ＝３．１４１５９で、この単位はこの場合ステラジアンになる。即ち、４π（＝１２．５６６）は平面の角度でいう２π（ラジアン）と同じで３６０°の全周をあわらし、１カンデラの光度を持つ点光源は四方八方に光を放ち（立体角で４π）、光量は光束で表すと４πルーメンになるという意味合いを持つ。平面角θと立体角のω関係は図１６に図示するような関係になっている。
【００１３】
ω＝２π｛１−ｃｏｓθ／２｝
而してこの定義からわかるように光度は色々な波長の光が混ざった総合的な単位であり、完全黒体を想定したプランクの放射則に適合するエネルギー分布の集合といえるもので、理想の点光源１カンデラから１ｍ離れた所を照らす明るさが１ルスクとなる（半径１ｍの球体で立体角１ステラジアンの占める面積は１ｍ^２となる）。
【００１４】
なおこの立体角（ｓｏｌｉｄ　ａｎｇｌｅ）とは、一点をある閉曲線と結ぶ直線全体をつくられる錘面が、その頂点を中心とする単位球面を切り取る部分の面積の単位面積に対する比であり、平面角θは、二次元平面のなす角度。立体角ωは、θをさらに一回転させた角度
ω＝２π｛１−ｃｏｓ（θ／２）｝
である。
【００１５】
この輝度（明るさ）を得る光源として度重なる研究と実験の結果、それには、高輝度放電灯（Ｈｉｇｈ　ｌｕｔｅｎｓｉｔｙ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｌａｍｐｓ）が最適であることを見いだした。
【００１６】
高輝度放電灯は高輝度放電灯本体高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ、水銀ランプの総称であって、通常ＨＩＤランプと呼ばれ、種類により封入物や構成材料が異なるが、基本構造，原理はほぼ同一で、硬質ガラス性の外管の中に、石英ガラス製の発光管と、その発光管を支えながら電気を供給する金属部分が収容されている。
【００１７】
発光管の両側には、放電を発生させるための電極を装着、内部には発光物質としての水銀とアンゴンガスが封入されており、外管の中に封入された窒素ガスは、ランプ点灯中の発光管の高温化に伴う金属部品の酸化を防ぐ。そして発光管内の両極間で発生する放電の作用により水銀原子が発光する仕組みである。
【００１８】
特に、メタルハライドランプでは、発光物質として水銀の他にナトリウム（Ｎａ）やスカンジウム（Ｓｃ）などの金属ハロゲン化物を封入し、それらの金属の広範囲にわたるスペクトルを利用しており、高圧ナトリウムを封入し、発光管には石英ガラスの代わりに高温ナトリウム蒸気に耐える透光性アルミナセラミックスを採用している。
【００１９】
その発光の基本原理は、電極から放出される電子が、反対側の極へ引かれ移動する過程で水銀電子と衝突し、その水銀電子の密度と温度が圧倒的に高いため、その発光スペクトルは種々な波長範囲に及ぶ。ＨＩＤランプでは水銀の密度、温度の上昇により、人間の目に見える波長の光を放出することから、本発明を実施するには欠くことのできない必須の要件となっている。
【００２０】
この高輝度放電灯を点灯するには安定器が必要であるが、フィラメントを内蔵した水銀ランプ（チョークレス水銀ランプ）には安定器は不要であってある。図２ではその点灯回路の代表例を示し、それは、補助電極を使用する方式を示してある。この場合、通電と同時に主電極と補助電極の間に発生する微弱な放電が引き金となり、主電極間の主放電を引き起こす。これは、主に水銀ランプに採用されている方式であるが、このほかに、補助電極の取付けが困難な場合や、効果が十分得られない場合は、高圧の瞬間的な電流（パルス）を主電極間または主補助極間に流す方式がある。
【００２１】
パルス発生装置はランプまたは安定器に内蔵され、ランプに内蔵されるタイプには、点灯管の他に、図３に示すような始動バイメタルとフィラメントから構成される始動ユニットの場合などがある。これは、メタルハライドランプや高圧ナトリウムランプに採用されている方式である。
【００２２】
このうち高輝度放電灯の効率（１ｗあたりの光束）が一番高いのは、高圧ナトリウムランプで、次いでメタルハライドランプ、水銀ランプの順となり、水銀ランプを１とすると高圧ナトリウムランプは約２．４倍、メタルハライドランプは約１．４倍になる。
【００２３】
なお、演色性を改善した高圧ナトリウムランプでは、一般形高圧ナトリウムランプより効率は低くなり、また取り扱いが簡単な安定器不要の水銀ランプ（チョークレス水銀ランプ）の効率も、一般形水銀ランプより低くなる。
【００２４】
さらに、高輝度放電灯の色温度（光色）と演色性については、後述する使用目的によって様々な光色があることもその特徴である。即ち、水銀ランプ（蛍光水銀ランプ）は３９００ｋでピンクがかった白色、メタルハライドランプ（ネオアークビーム）は３５００ｋで温白色、高圧ナトリウムランプ（ネオルック）は２１００ｋのゴールデンホワイトで暖かみのある光色、高演色形高圧ナトリウムランプ（ネオカラー）は２５００ｋと白熱電圧に近い光色を呈す。
【００２５】
また、演色性の点でもっとも優れているのはメタルハライドランプであり、高圧ナトリウムランプの一般形はメタルハライドランプに比べると劣る。ただし、高演色形や演色改善形のように演色性を改善した高圧ナトリウムランプもできるようになった。
【００２６】
また図４に示すように２本の発光管を配し、その長寿命中において、ほぼ均等な確率で点灯するツイン発光管形高圧ナトリウム灯も開発され、これはランプ寿命が従来の高圧ナトリウムランプに比べて実験の結果約２倍になった。水銀灯安定器（一般形、低始動電流形）で点灯可能であり、定格寿命は約２４，０００時間になった。これは、独自の構造をもつ近接導体を付設し、これを電源電圧の位相に依存する正／負のパルスを誘起する始動器を内蔵したランプを適合安定器と組合わせて点灯することにより、長期寿命における２本の発光管の点灯確率均等化が実現し、その寿命を２倍としたものである。
【００２７】
さらに図５のように２本の発光管を収納させ、互いの影の影響が小さくなるように僅かに交差させて配置することと、特許の化学研磨処理とＸｅ高圧化により、電源を開始するたびに交互に点灯する制御回路を内蔵した専用安定器で、２本の発光管を完全交互点灯させることで、従来のネオルックに比べ著しく高効率となったツイン発光管形交互点灯形高圧ナトリウム灯も案出されている。
【００２８】
続いて高演色形／高彩度形高圧ナトリウム灯としては、図６，７に示すように発光管に耐熱性金属線が巻かれていた構造とし、高圧パルスなしでのランプの始動を確実にするものがあり、これは発光管に光の透過率の高いアルミナセラミック管を用い、内部にはナトリウム・ネオンとアルゴンの混合ガスが封入されている外管は、耐熱性に優れた硬質ガラスを使用し、内部は高真空になっている。拡散形は内面に拡散塗料などを塗布したもので、白熱電球に似た光色と優れた演色効果を有する高圧ナトリウムランプで「高演色形」と「高彩度形」の２タイプあり、色の見え方（演色形）を重要視する照明分野に適した省電力光源であり、発光管外周に始動補助導体が巻かれた構造のため、高圧パルスを必要とせず、２００Ｖの電源電圧以下で確実に始動させることができるのである。
【００２９】
その他、始動バイメタルとフィラメントで構成された始動ユニットがランプに内蔵されており、電源を供給すると、この始動ユニットのフィラメントが加熱され、これによって、バイメタルが開いて安定器のチョークコイルの両端に約３０００Ｖの誘起電圧が発生し、このパルス上の誘起電圧が電源電圧を重畳にして両端に加わり発光管が放電を開始、その後の放電維持は電源電圧によってなされ、ランプは安定点灯となる。灯火など、現在は多種多様の高輝度放電灯が開発されているが、いずれも本発明の高輝度放電灯本体に適用できるのである。
【００３０】
而して図１で（１）は安定器（２）を持った上述した高輝度放電灯であり、（３）は該高輝度放電灯（１）に設けたシャッタ、（４）は上記高輝度放電灯（１）の背面を覆う楕円反射鏡で、その内面には熱吸収膜（５）が貼設されている。なお、図中（６）は上記反射鏡の前面を閉ざす集光レンズである。
【００３１】
またこの高輝度放電灯（１）は図示しない１００Ｖの電源を接続され、高輝度放電灯（１）とかかる電源との間には、仮令えば明暗や降雨の量、霧や雪などの気象で作動するようなセンサ（７）及びこれに連動するスイッチ（８）があり、これらで本発明の高輝度放電灯本体（Ｘ）は構成されている。
【００３２】
【実施例１】
いまこの高輝度放電灯本体（Ｘ）を設置する一実施例として図８のような車路（Ａ）と路肩（Ｂ）を有する山道のような場合を想定した。而して図で（９）は上記路肩（Ｂ）の一方前寄に植立させたポールであり、その上端部は車路（Ａ）方向に折り曲がっている。
【００３３】
（１０）はどこでも見られる従来公知の矢羽根で、上記ポール（９）の先端部に取り付けられ、その矢の先端から直下方に目を辿らせると、丁度上記車路（Ａ）と路肩（Ｂ）との境界線（Ｃ）を指すように固定されている。即ち昼間など明るく運転者の視界には何の障害物など無い時車は上記矢羽根（１０）を頼りに車路（Ａ）を走行すれば図１０に示すように安全である。しかしいま激しい雷雨や雨や露で矢羽根（１０）の存在が確認できない場合や、図８に示すような積雪（Ｄ）によって車路（Ａ）と路肩（Ｂ）の境界線（Ｃ）が確認できないとすると、走行中の車輌は車路（Ａ）から路肩（Ｂ）或いはそれ以上の方向に飛び出し思わぬ大惨事を招く虞がある。
【００３４】
ここでこの実施例では図１のように上記矢羽根（１０）に隣接させて高輝度放電灯本体（Ｘ）を設けた。而していま仮に車輌（Ｚ）が車路（Ａ）を走行中図１２のように激しい吹雪に見舞われたとする。その時は既に高輝度放電灯（１）に設けられたセンサ（７）によって高輝度放電灯（１）のスイッチ（８）はｏｎとなっており、高輝度放電灯（１）は点灯している。そしてこの光はシャッタ（３）で絞られ強い光となって楕円反射鏡（４）に当たり、更にレンズ（６）で集光され柱状となり、上記の境界線（Ｃ）方向に照射されている。この場合高輝度放電灯（１）の輝度は通常の車輌の輝度が４０，０００カンデラであるに対し、実に通常１，０００，０００カンデラとする事ができるのである。仮令車輌（Ｚ）の光が高輝度放電灯（１）の光に当たっても、これにより高輝度放電灯（１）の光がかき消されるような虞なく車輌（Ｚ）は普通の視界が充分な状態と同じ状態で車路（Ａ）を走行することができるのである。
【００３５】
【実施例２】
また図１２と図１３は電車などが通過する踏切で、図１２は視界が十分な昼間などの情景で、図１３は吹雪時における同一の場所を示している。
【００３６】
この場合図９のように踏切前後の車輌（Ｚ）に一対の支柱（１１）を植立し、その上端に高輝度放電灯本体（Ｘ）を設置する。この場合それぞれの高輝度放電灯（１）はそれぞれが対向する方向に光が照射されるようになっている。なおこの場合上記高輝度放電灯本体（Ｘ）のスイッチ（８）は、センサ（７）の指令で作動するほか、電車の走行あるいは遮断機の作動と連動するようにする。
【００３７】
【実施例３】
図１４，１５の実施例は横断歩道（１３）に設置されたもので、図１４は視界が十分な昼間の情景で、図１５は吹雪の時の情景である。而して図１５の吹雪時の実施例にあっては、横断歩道（１３）の四隅に柱体（１２）を植立し、その上端に高輝度放電灯本体（Ｘ）を設置した。この場合四隅に設置された柱体（１２）は、道路と垂直方向に設置されることが好ましく、また高輝度放電灯本体（Ｘ）の高輝度放電灯（１）が上記横断歩道（１３）と上下方向で水平に照射する。
【００３８】
実際の使用にあたっていま歩行者側の信号器が赤の場合、上記高輝度放電灯本体（Ｘ）の高輝度放電灯（１）からは光が照射されていない。次いで車輌側の信号が青から赤即ち止まれに変った場合、その信号器から送られてきた指令に基づき、高輝度放電灯本体（Ｘ）から、横断歩道（１３）の対面側に設けられた高輝度放電灯本体（Ｘ）に対して高輝度放電灯（１）の光が該横断歩道（１３）と上下関係にあって水平に照射されるので、車輌（Ｚ）や歩行者（Ｙ）に対して横断歩道（１３）を示す線表示が運転者の目の位置に於いて視覚的に認識させられ、歩行者（Ｙ）に対して現在は車輌側の信号が赤であることをも認識させることができるのである。
【００３９】
また逆に歩行者側の信号が青から赤即ち止まれに変化した場合、その信号器から送られてきた指令に基づき、高輝度放電灯本体（Ｘ）の高輝度放電灯（１）からの光の照射が停止されるので、歩行者（Ｙ）に対して現在は車輌側の信号が青であることを認識させることができるのである。
【００４０】
なおここでは特に図示しないが、高輝度放電灯本体（Ｘ）の高輝度放電灯（１）から横断歩道（１３）と平行に光を照射するだけでなく、道路（歩道）に対してもこれと平行に光を照射することで、車輌（Ｚ）や歩行者（Ｙ）に対して現在の信号の状態を視覚的に認識させることができるのである。
【００４１】
【発明の効果】
総じて本発明の効果は、本発明高輝度放電灯本体を路肩、歩道と車道との間、あるいは横断歩道や列車の踏み切り、さらには山道に於ける急なカーブなどの危険を知らせる部位に植立した支柱に設けた該高輝度放電灯本体における高輝度放電灯の光を照射できるようにしたものでこの結果、濃霧の時や豪雨や降雪、積雪などのとき、その存在を運転者に知らせることができるようになったのである。
【００４２】
またこの場合本発明では、通常ＨＩＤと呼ばれる高輝度放電灯（ＨＩＧＨ　ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ　ＤＩＳＣＨＡＧＥ　ＬＡＭＰＳ）を用いたことで、従来見られるような発光ダイオードや単なるレーザ光線では、車輌のヘッドライトの光に負け、その存在を確認できなかった問題点を度重なる研究、開発の結果、遂に車輌のヘッドライトが照射されても負けない光照度（輝度）の高輝度放電灯本体を完成させる事が出来たのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】高輝度放電灯本体の概説図
【図２】高輝度放電灯本体に用いる高輝度放電灯の一例説明図
【図３】同他の例の説明図
【図４】同他の例の説明図
【図５】同他の例の説明図
【図６】同他の例の説明図
【図７】同他の例の説明図
【図８】本発明の一例を山峡などに用いた場合の説明図
【図９】本発明の一例を踏切に用いた場合の説明図
【図１０】山峡の車道で視界の良い場合の情景説明図
【図１１】同吹雪の場合の情景説明図
【図１２】踏切で視界の良い場合の情景説明図
【図１３】同吹雪の場合の情景説明図
【図１４】視界の良い横断歩道の情景説明図
【図１５】同吹雪の場合の情景説明図
【図１６】高輝度放電灯によって照射される光の平面角θと立体角のωの関係説明図
【符号の説明】
Ａ　車路
Ｂ　路肩
Ｃ　境界線
Ｄ　積雪
Ｘ　高輝度放電灯本体
Ｙ　歩行者
Ｚ　車輌
１　高輝度放電灯
２　安定器
３　シャッタ
４　楕円反射鏡
５　熱吸収膜
６　集光レンズ
７　センサ
８　スイッチ
９　ポール
１０　矢羽根
１１　支柱
１２　柱体
１３　横断歩道

Claims

安定器と、熱吸収膜層を設けた反射鏡と、シャッタ機構と、集光レンズとを有する高輝度放電灯本体と、該高輝度放電灯を道路面あるいは道路面近傍から所望の高さの位置に指示させる柱本体とよりなり、
上記高輝度放電灯の一次焦点にシャッタを挿入し、シャッタで絞られた光をレンズで集光させ、上記道路面あるいは道路面近傍に照射させることを特徴とした柱状の光による表示装置。
上記高輝度放電灯の中心照射光度は、５０，０００乃至１，０００，０００カンデラ（ｃｄ）であることを特徴とする上記請求項１に示した柱状の光による表示装置。
上記高輝度放電灯本体は、安定器と、熱吸収膜層を設けた反射鏡と、シャッタ機構と、集光レンズと光の明暗或いは気象の変化で作動するセンサと、該センサあるいは手動で操作するオン・オフスイッチとからなることを特徴とする上記請求項１および２に示した柱状の光による表示装置。
上記高輝度放電灯本体を持つ柱本体を、道路の路肩などの所定の位置に適当間隔で複数個設け、それぞれが対向する柱本体の高輝度放電灯からそれぞれ対向する方向に光を照射させるようになすことで、照射距離を任意の長さとするようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の柱状の光による表示装置。