JP2014022240A - 標示装置および標示システム - Google Patents

Abstract

【課題】標示装置を見回したときに生じる固体発光素子の点滅イメージにより、使用者が感じる違和感を軽減する。
【解決手段】各標示装置の固体発光素子を２００Ｈｚ以下の領域または２，０００Ｈｚを超える領域でＰＷＭ制御して点灯する。これらの領域であれば、平均的に「気になる」より良好な見え方となる。
【選択図】図５

Description

本発明の一実施形態は、固体発光素子をＰＷＭ制御して点灯する標示装置に関する。

近年、空港における地上形あるいは埋込形の標識灯として、光源に発光ダイオード等の固体発光素子を用いるものが提案されている。このような標識灯は周囲環境に応じて標識灯の明るさを変化させる必要があり、このため、光源である固体発光素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御して点灯することが知られている（特許文献１）。

また、テレビスタジオ等における照明装置として、テレビカメラの映像のちらつきへの影響が小さくなるように、４．５ｋＨｚ以上の周波数で光源としての発光ダイオードをＰＷＭ制御して点灯するものが提案されている（特許文献２）。

特開２００６−１３９７５５号公報 特許第４５７５７３０号公報

視認者（使用者）が、複数個の標識灯を直視しながら順次配列方向に沿って視点を移動させると、視認者には、固体発光素子が間欠的に点灯しているように感じられることがある。このため、視認者は違和感を感じ、心的ストレスを生じることがあった。

この現象は、ＰＷＭ制御で点灯している複数個の標示装置における各固体発光素子の点滅周期と、視認者が首を回す等して視点をずらす速度との関係により、固体発光素子の点灯期間と消灯期間とが視野に入ることによるストロボ効果に似た現象が生じているためと推定される。

また、このような現象は、固体発光素子が他の光源に比して、光出力の点灯時の立上り、消灯時の立下りがシャープであることも関係していると推測できる。

本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、標示装置を見回したときに生じる固体発光素子の点滅イメージにより、使用者が感じる違和感を軽減できる標示装置および標示システムを提供することを目的とする。

なお、特許文献２の技術は、主として被写体を照明し、このときのテレビカメラの映像への影響を考慮したものであって、視認者が複数個の標示装置を見回したとき等視線を移動させたときの上記課題を考慮したものではない。

本発明における一実施形態の標示装置は、固体発光素子を光源とし、使用者が視線をずらしながら視認し得るように互いに離間して配置される標示装置である。そして、各標示装置の前記固体発光素子を１００Ｈｚ〜２００Ｈｚまたは２，０００Ｈｚ超の周波数でＰＷＭ制御して点灯するようにしている。

本発明において、標示装置とは、その光出力を視認者（使用者）が直接見て標示内容を認識するためのものである。例えば空港において滑走路や誘導路等に設置される埋込み形、地上形の標識灯であり、この場合の視認者はパイロット、乗客等である。また、競技場に設置されるスコアボードのような電光表示装置であり、この場合の視認者は観客、競技者等である。さらには、広告、看板等その他の用途に用いられるものであってもよく、要は、視認者が首を回す（首を振る）等により、複数個が順次視野に入る関係に配置されるものである。したがって、各標示装置が互いに離間する距離は、用途、視認者との距離等に応じて変化するものである。

また、個体発光素子は代表的には発光ダイオードであるが、半導体レーザ、有機ＥＬ素子等他のものであってもよく、一個の標示装置に使用される個数は１個以上幾つであってもよい。

本発明の一実施形態によれば、固体発光素子をＰＷＭ制御する点灯周波数を１００Ｈｚ〜２００Ｈｚの間または２，０００Ｈｚ超に特定することにより、視認者が視線を移動させて複数個の標示装置を視認しても、固体発光素子が間欠的に点灯しているように見える違和感を無くすか、違和感の程度を軽減できる。

本発明の一実施形態を示す回路図。 ＰＷＭ制御の一例を示す波形図。 実験状況を示す概略図。 実験結果を示す表図。 実験結果をグラフ化して示す図。

以下、本発明の一実施形態を図を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態を示す回路図であり、空港用の埋込形または地上形の標識灯の点灯制御回路および制御システムを示している。１は交流定電流電源装置１であり、この交流定電流電源装置１に対して複数個の標示装置２（図１では１個のみを示す）が直列接続されている。また、交流定電流電源装置１は、複数段階例えば５段階に出力電流値を切換え可能になっている。出力電流値の切換えは例えば位相制御手段にて構成されるが、正弦波交流電圧の振幅可変手段等であってもよい。

標示装置２は、可飽和形の絶縁トランス３、この絶縁トランス３の一方の出力を整流する整流器４を有している。整流器４の出力端間にはスイッチング素子５が接続され、さらに、スイッチング素子５に対して逆流防止用のダイオード６および平滑用のコンデンサ７の直列回路が並列接続されている。

そして、コンデンサ７の出力側に、固体発光素子８としての複数個の発光ダイオードが、ＰＷＭ制御用のスイッチング素子９および限流用の抵抗１０とともに直列接続されている。

また、平滑用のコンデンサ７には電圧検出回路としての抵抗１１、１２が並列に設けられ、この電圧検出回路の検出信号は、前記スイッチング素子５の制御手段１３に入力されている。制御手段１３は、平滑用のコンデンサ７の電圧が定電圧化されるようにスイッチング素子５のオンオフを例えばＰＷＭ制御する。

前記可飽和形の絶縁トランス３の他方の出力は、入力電流検出回路１５に入力されている。この入力電流検出回路１５は、前記交流定電流電源装置１の出力電流が５段階のどの段階であるのかを検出する。

この入力電流検出回路１５の検出出力は、特性変換回路１６に入力される。この特性変換回路１６は、５段階の各段階毎に固体発光素子８の光出力をどの明るさに設定すべきかを予め記憶しており、この記憶情報をデューティ制御回路１７に入力する。

デューティ制御回路１７では、前記記憶情報に応じてスイッチング素子９をＰＷＭ制御する。例えば、図２に示すように１周期Ｔ中の期間ｔの間スイッチング素子９をオン、（Ｔ−ｔ）の期間オフさせるように制御する。

つぎに、上記のような標示装置の見え方の実験について説明する。図３は実験状況を示す概略図である。図３に示すように、複数個の標示装置２を約１ｍ間隔で設置し、最短で約６．７ｍ離れた地点で被験者が各標示装置２を見回すように左または右方向に視線を移動させた場合の見え方を評価する実験を行った。なお、図３において、各標示装置２は、図３の一点鎖線方向に光出力する空港用標識灯モデルとし、被験者は各標識灯モデルの光を斜め方向から見る実験とした。これは、実際の空港における使用状態の寸法を１／１５化したものである。また、視線の移動スピードは、通常人が首を回すスピードであり、例えば１２０°を１秒以内で移動する程度のスピードとした。また、ＰＷＭ制御の周波数を５０Hzから４０，０００Ｈｚまで変化させるとともに、調光レベルを１０％（オンデューティｔ／Ｔが約１０％）または２５％（オンデューティが約２５％）とした。

そして、被験者７名（一部のみ６名）が、各標示装置２の固体発光素子の点灯周波数を５０Ｈｚ〜４０，０００Ｈｚの間で変化させたときの見え方を評価した。

その結果を図４に示す。図４において、列は点灯周波数、行は見え方について、左から右方向に、「とても気になる（５点）」、「気になる（４点）」、「少し気になる（３点）」、「殆ど気にならない（２点）」、「全く気にならない（１点）」の評価毎の人数を示している。さらに、列の右端側の合計は被験者の合計人数、得点はその列の評価点×人数の合計を示している。

この試験の結果をグラフ化したのが図５である。なお、図５中、◆は２５％点灯、■は１０％点灯について、５０Ｈｚ〜４０，０００Ｈｚの間で図３の行方向に順次点灯周波数を大きくしていった場合の見え方の得点を示すものである。▲は１０％点灯でランダムに点灯周波数を変化させた場合の見え方の得点を示している。

また、図５中の線Ａは「とても気になる（５点）」の最大合計（３５点）ライン、線Ｂは「気になる（４点）」の最大合計（２８点）ライン、線Ｃは「少し気になる（３点）」の最大合計（２１点）ライン、線Ｄは「殆ど気にならない（２点）」の最大合計（１４点）、線Ｅは「全く気にならない（１点）」の最大合計（７点）ラインを示している。

図５から分るように、「気になる」の最大合計ラインＢを下回るのは、２００Ｈｚ以下の領域と、２，０００Ｈｚを超える領域である。これらの領域であれば、平均値的ではあるが「気になる」より良好な見え方となる。これ以外の領域では、視認者の多くが固体発光素子が間欠的に見えるという違和感を感じ、心的ストレスを生じる虞があるために不可である。

但し、２００Ｈｚ以下の領域に関しては、静視した状態でフリッカの問題を生じる虞があるので、１００Ｈｚ以上とする必要がある。

以上から、視認者に標示装置の固体発光素子が間欠的に見える違和感を与えないようにするためには、１００Ｈｚ〜２００Ｈｚまたは２，０００Ｈｚ超とする必要がある。

特に、２，０００Ｈｚ超の領域に関しては、５，０００Ｈｚ以上であれば、平均値的に「少し気になる」より良好な見え方となる。なお、上限については見え方からは限定されないが、ＰＷＭ制御を精度よく行うために数百ｋＨｚ例えば百ｋＨｚとすることが好ましい。

なお、調光レベルに関して、上記実験結果では調光レベルが１０％、２５％の場合のみを示したが、ＰＷＭ制御のオンデューティが５０％以下であれば、上記の周波数領域であれば同様の効果を奏することを確認した。したがって、オンデューティが５０％以下で点灯する可能性のある標示装置であれば、本発明は有効である。

本発明の他の実施形態は、それぞれ固体発光素子を光源とする複数個の上記のような標示装置２を視認者が視線をずらしながら視認しできる所定範囲内に互いに離間させて配置し、各標示装置の固体発光素子を１００Ｈｚ〜２００Ｈｚまたは２，０００Ｈｚ超の同一または近似の周波数でＰＷＭ制御して点灯する標示システムである。この実施形態においても、上述したものと同様な作用効果を奏する。

以上、本発明の好ましい実施形態を中心に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、各種の変形を許容するものである。

１…交流定電流電源装置、２…標示装置、８…固体発光素子第、９…ＰＷＭ制御用のスイッチング素子、１７…デューティ制御回路。

Claims (2)

1. 固体発光素子を光源とし、視認者が視線をずらしながら視認し得るように複数個を互いに離間して配置される標示装置であって、固体発光素子を１００Ｈｚ〜２００Ｈｚまたは２，０００Ｈｚ超の周波数でＰＷＭ制御して点灯することを特徴とする標示装置。
2. それぞれ固体発光素子を光源とする複数個の標示装置を視認者が視線をずらしながら視認しできる所定範囲内に互いに離間させて配置し、各標示装置の固体発光素子を１００Ｈｚ〜２００Ｈｚまたは２，０００Ｈｚ超の同一または近似の周波数でＰＷＭ制御して点灯することを特徴とする標示システム。