JP2017168295A - 道路照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 道路路面が濡れた状態でも、運転者の視認性を確保できる道路照明装置を提供する。【解決手段】 道路照明装置3’は、発光ダイオード(LED)素子よりなり、可変の配光パターンを有する光学部31と、道路路面の状態を検出して路面状態検出信号Vdを発生するセンサ部32と、路面状態検出信号Vdが路面の乾いた状態を示すか路面の濡れた状態を示すかを判別してこの判別結果に応じて光学部31の配光パターンを変更する配光制御部33よりなる。【選択図】 図1
Description
本発明は高速道路等に設けられる道路照明装置に関する。
一般に、道路照明装置においては、省エネルギー及び平均輝度均斉度規格を両立させるために、道路の車線幅、車線軸長に合わせ、直下の光束は少なく、離れた場所の光束を大きくしている。これにより、障害物の視認性が向上する(参照:特許文献1、2)。
図14は従来の道路照明装置が設けられた片側3車線の高速道路を示す図である。
図14においては、片側3レーン1−1、1−2、1−3の路側に高さH=12mのポール2がたとえばピッチP=40m毎に設けられ、各ポール2の先端に道路照明装置3が設けられている。道路照明装置3はレーン1−1、1−2、1−3の進行方向に直交し水平面に対して上側へ傾斜している。道路照明装置3の配光パターンはたとえば車線幅、車線数、コンクリート/アスファルト等の道路のコンディション及び取付ピッチP、高さH、傾き、オーバハング等の設置条件を考慮して設定する。これにより、運転者Xの視線から見てグレアレス、高輝度、輝度均斉度を実現できる。
すなわち、図15の(A)に示すごとく、道路照明装置3からの出射光Lは道路の路面の凹凸状態及び反射率によって反射光/散乱光L1となる。この場合、運転者Xの視線は道路照明装置3の高さHより十分低いので、反射光/散乱光L1の主に散乱光の一部が運転者Xの視線に入り、明るさとして認識される。従って、図15の(B)に示す路面の輝度分布が得られる。尚、図15の(B)の輝度シミュレーションは道路照明装置3の進行方向の配光カットオフ角を65°とし、道路粗さR3で計算エリアから60m離れた運転者視線によるCIE−140−2010に基づく。従って、図16の(A)に示すごとく、レーン1−1、1−2、1−3全体の輝度Lの平均値AVE、最大値MAX、最小値MINは1.37cd/m2、2.62cd/m2、0.65cd/m2となり、この結果、総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)は0.47、0.248となり、共に目標値0.40、0.167を上回っている。また、図16の(B)に示すごとく、レーン1−1の車線軸Axの輝度Lの平均値AVE、最大値MAX、最小値MINは1.03cd/m2、1.20cd/m2、0.84cd/m2となり、この結果、総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)は0.74、0.7となり、共に目標値0.40、0.7と同等または上回っている。
しかしながら、上述の従来の道路照明装置においては、天候により
道路路面が乾いた状態から濡れた状態に変化すると、暗部が発生し、これによる明部と暗部によるゼブラ模様が発生して運転者Xにとって最適な配光特性とならず運転者Xの視認性を確保できないという課題がある。
道路路面が乾いた状態から濡れた状態に変化すると、暗部が発生し、これによる明部と暗部によるゼブラ模様が発生して運転者Xにとって最適な配光特性とならず運転者Xの視認性を確保できないという課題がある。
すなわち、図17の(B)に示すごとく、道路の路面は水によって凹凸状態となくなって鏡面状態となると、道路照明装置3からの出射光Lに対して反射光L2が増大し運転者Xの視線に入る散乱光L3は減少する。この場合、運転者Xの視線は道路照明装置3の高さHより十分低いので、反射光L2の反射角により反射光L2は運転者Xの視線に入らない。従って、運転者Xの視線に入る光の総量は減少する。特に、道路照明装置3の直下の反射光L2は直上に反射するので、道路照明装置3の直下は暗部となる。また、道路照明装置3間も暗部となる。従って、濡れた路面は、乾いた路面に比較して全体的に暗くなる。この結果、図17の(B)に示す輝度分布が得られる。尚、図17の(B)の輝度シミュレーションも道路照明装置3の進行方向の配光カットオフ角を65°とし、道路粗さR3で計算エリアから60m離れた運転者視線による。従って、図18の(A)に示すごとく、レーン1−1、1−2、1−3全体の輝度Lの平均値AVE、最大値MAX、最小値MINは1.23cd/m2、3.67cd/m2、0.09cd/m2となり、この結果、総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)は0.08、0.025となり、共に著しく低下する。また、図18の(B)に示すごとく、レーン1−1の車線軸Axの輝度Lの平均値AVE、最大値MAX、最小値MINは0.82cd/m2、1.61cd/m2、0.11cd/m2となり、この結果、総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)は0.14、0.07となり、共に著しく低下する。
上述の課題を解決するために、本発明に係る道路照明装置は、可変の配光パターンを発生する光学部と、道路路面の状態を検出して路面状態検出信号を発生するセンサ部と、路面状態検出信号が道路路面の乾いた状態を示すか道路路面の濡れた状態を示すかを判別して光学部の配光パターンを変更する配光制御部とを具備するものである。
本発明によれば、道路の路面が濡れた場合にも、運転者にとって明部と暗部によるゼブラ模様を抑制して輝度均斉度を向上でき、この結果、運転者の視認性を確保できる。
図1は本発明に係る道路照明装置の第1の実施の形態を示すブロック回路図である。図1においては、図14のポール1に取付けられる道路照明装置3’は、発光ダイオード(LED)素子よりなり、可変の配光パターンを有する光学部31と、図14の道路路面の状態を検出して路面状態検出信号Vdを発生するセンサ部32と、路面状態検出信号Vdが路面の乾いた状態を示すか(Vd<Vd0)路面の濡れた状態を示すか(Vd≧Vd0)を判別してこの判別結果に応じて光学部31の配光パターンを変更する配光制御部33よりなる。電源部34は、光学部31、センサ部32及び配光制御部33に電源電圧を供給する。特に、電源部34は光学部31の各LED素子の駆動のために定駆動電流源を含む。
図2は図1の道路照明装置3’の正面図であり、図3は図1の光学部31のLED素子の指向特性図である。図2に示すように、道路照明装置3’はアルミダイキャスト製の筐体内に設けられ、光学部31はマトリクス状に配列された図3の指向特性を有するLED素子31a及び図示しないレンズまたはリフレクタよりなる。各LED素子31aの各照度は配光制御部33によって個別的に制御される。たとえば、この個別的制御はスタティック方式またはダイナミック方式によって行われる(参照:特許文献3)。従って、光学部31の配光パターンは配光制御部33によって可変制御される。
センサ部32は照明の可視光領域から外れたたとえば赤外光を発光するたとえば赤外光LED素子よりなる発光器及び路面から反射された赤外光を受光する赤外光フォトダイオードよりなる受光器によって構成される。この場合、発光器の動作はパルス変調、周波数変調(FM)等とし、受光器の動作を発光部の動作に同期させることにより、ヘッドランプ等の外乱光に対する信号対雑音比(S/N)を上げる。
図1の配光制御部33の動作を図4のフローチャートを参照して説明する。図4のフローチャートは所定時間たとえば1秒毎に実行される時間割込みルーチンである。
始めに、ステップ401にて、制御信号Sによってセンサ部32を動作させる。
次に、ステップ402にて、センサ部32の路面状態検出信号レベルVdが所定値Vd0未満か否かを判別する。この結果、Vd<Vd0であれば、散乱光が多く反射光が少ない乾いた路面とみなし、ステップ403に進み、他方、Vd≧Vd0であれば、散乱光が少なく反射光が多い濡れた路面(鏡面)とみなし、ステップ404に進む。
ステップ403では、配光制御部33は予め定められた第1の配光パターンPd=Pd1の駆動電流によって光学部31の各LED素子31aを駆動し、図15の(B)の路面の輝度分布を実現する。従って、輝度均斉度が大きく、運転者Xの視認性は高い。他方、ステップ404では、配光制御部33は予め定められた第2の配光パターンPd=Pd2の駆動電流によって光学部31の各LED素子31aを駆動し、後述の図5、図6または図7に示す路面の輝度分布を実現する。
そして、ステップ405にて図4のルーチンは終了する。
図5の輝度分布について説明する。この場合、第2の配光パターンPd2においては、第1の配光パターンPd1に比較して、道路照明装置3’の直下に相当する光学部31のLED素子31aの駆動電流を大きくして道路照明装置3’直下の輝度Lを大きくする。この結果、図6の(A)に示すごとく、レーン1−1、1−2、1−3全体の輝度Lの平均値AVE、最大値MAX、最小値MINは1.62cd/m2、3.67cd/m2、0.39cd/m2となり、この結果、総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)は0.24、0.106となり、共に、図18の(A)に示す従来の総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)=0.08、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)=0.025に比較して著しく向上する。また、図6の(B)に示すごとく、レーン1−1の車線軸Axの輝度Lの平均値AVE、最大値MAX、最小値MINは1.23cd/m2、1.79cd/m2、0.45cd/m2となり、この結果、総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)は0.37、0.25となり、共に、図18の(B)に示す従来の総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)=0.14、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)=0.07に比較して著しく向上する。
図7の輝度分布について説明する。この場合、第2の配光パターンPd2においては、第1の配光パターンPd1に比較して、隣接する道路照明装置3’間に相当する光学部31のLED素子31aの駆動電流を大きくして道路照明装置3’ 間の輝度Lを大きくする。すなわち、道路照明装置3’の進行方向の配光カットオフ角を65°から85°に増加させる(但し、ピーク角は70°以下とする)。この結果、図8の(A)に示すごとく、レーン1−1、1−2、1−3全体の輝度Lの平均値AVE、最大値MAX、最小値MINは1.48cd/m2、3.14cd/m2、0.56cd/m2となり、この結果、総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)は0.38、0.177となり、共に、図18の(A)に示す従来の総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)=0.08、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)=0.025に比較して著しく向上する。また、図8の(B)に示すごとく、レーン1−1の車線軸Axの輝度Lの平均値AVE、最大値MAX、最小値MINは1.06cd/m2、1.38cd/m2、0.67cd/m2となり、この結果、総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)は0.64、0.49となり、共に、図18の(B)に示す従来の総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)=0.14、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)=0.07に比較して著しく向上する。
図9の輝度分布について説明する。この場合、第2の配光パターンPd2においては、第1の配光パターンPd1に比較して、道路照明装置3’の直下及び隣接する道路照明装置3’間に相当する光学部31のLED素子31aの駆動電流を大きくして道路照明装置3’直下の輝度Lを大きくする。この場合も、道路照明装置3’の進行方向の配光カットオフ角を65°から85°に増加させる(但し、ピーク角は70°以下とする)。この結果、図10の(A)に示すごとく、レーン1−1、1−2、1−3全体の輝度Lの平均値AVE、最大値MAX、最小値MINは1.64cd/m2、3.01cd/m2、0.77cd/m2となり、この結果、総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)は0.47、0.255となり、共に、図18の(A)に示す従来の総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)=0.08、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)=0.025に比較して著しく向上する。また、図10の(B)に示すごとく、レーン1−1の車線軸Axの輝度Lの平均値AVE、最大値MAX、最小値MINは1.21cd/m2、1.79cd/m2、0.93cd/m2となり、この結果、総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)は0.75、0.52となり、共に、図18の(B)に示す従来の総合輝度均斉度U0(=MIN/AVE)=0.14、輝度均斉度U1(=MIN/MAX)=0.07に比較して著しく向上する。
尚、図1におけるセンサ部32は赤外光発光器及び赤外光受光器によって構成しているが、センサ部32を雨滴検知センサによっても構成できる。この場合に、図4のフローチャートの代わりに、図11のフローチャートを用い、ステップ402の代わりにステップ402A、402B、402Cを設ける。ステップ402Aにおいて雨滴検知センサが雨滴を検知していると判別されたときには、ステップ402Bにてたとえば30分タイマをセットし、雨滴が検知されなくても、ステップ402Cによって30分だけはステップ404に進み、濡れた路面の輝度分布を生成する。すなわち、雨が降り終わった後でも、路面の濡れた状態は持続するので、所定時間たとえば30分は路面の濡れた状態を持続するようにする。
また、図1におけるセンサ部32は赤外光カメラによっても構成できる。この場合には、図4のフローチャートの代わりに、図12のフローチャートを用い、ステップ402の代わりにステップ402D、402Eを設ける。ステップ402Dにおいて、赤外光カメラの画像の画像処理を行い、ステップ402Eにおいてこの画像から路面が乾いた路面か濡れた路面かを判別する。この結果、乾いた路面であればステップ403に進み、他方、濡れた路面であれば、ステップ404に進む。
図13は本発明に係る道路照明装置の第2の実施の形態を示すブロック回路図である。図13の道路照明装置3"においては、図1の構成要素に追加光学部31'を付加してある。光学部31は乾いた路面の輝度分布成形専用であり、他方、追加光学部31'は濡れた路面の追加輝度分布成形専用であり、道路照明装置3'の直下及び/又は隣接する道路照明装置間の輝度増加分のみの輝度分布を生成する。従って、たとえば図4、図11、図12の乾いた路面の輝度分布生成ステップは、403では、光学部31のみを動作させ、配光パターンPd=Pd1とし、他方、図4、図11、図12の濡れた路面の輝度分布生成ステップ404では、光学部31、31'の両方を動作させ、配光パターンPd=Pd1+ΔP=Pd2とする。この場合、光学部31の各LED素子の第1の配光パターン
Pd=Pd1と固定であり、追加光学部31'の各LED素子の追加配光パターンPd=ΔPも固定である。従って、図13の道路照明装置3"は、図1の道路照明装置3'に比較して、LED素子の数が増加するが、光学部31及び追加光学部31'の配光パターンPd1、ΔPは固定であるので、制御が簡単となる。
Pd=Pd1と固定であり、追加光学部31'の各LED素子の追加配光パターンPd=ΔPも固定である。従って、図13の道路照明装置3"は、図1の道路照明装置3'に比較して、LED素子の数が増加するが、光学部31及び追加光学部31'の配光パターンPd1、ΔPは固定であるので、制御が簡単となる。
尚、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲内でいかなる変更にも適用できる。
1−1、1−2、1−3:レーン
2:ポール
3、3'、3":道路照明装置
31:光学部
31a:LED素子
31':追加光学部
32:センサ部
33:配光制御部
2:ポール
3、3'、3":道路照明装置
31:光学部
31a:LED素子
31':追加光学部
32:センサ部
33:配光制御部
上述の課題を解決するために、本発明に係る道路照明装置は、可変の配光パターンを発生するための光学部と、道路路面の状態を検出して路面状態検出信号を発生するためのセンサ部と、路面状態検出信号が道路路面の乾いた状態を示すか道路路面の濡れた状態を示すかを判別して光学部の配光パターンを変更するための配光制御部とを具備するものである。
ステップ403では、配光制御部33は予め定められた第1の配光パターンPd=Pd1の駆動電流によって光学部31の各LED素子31aを駆動し、図15の(B)の路面の輝度分布を実現する。従って、輝度均斉度が大きく、運転者Xの視認性は高い。他方、ステップ404では、配光制御部33は予め定められた第2の配光パターンPd=Pd2の駆動電流によって光学部31の各LED素子31aを駆動し、後述の図5、図7または図9に示す路面の輝度分布を実現する。
図13は本発明に係る道路照明装置の第2の実施の形態を示すブロック回路図である。図13の道路照明装置3"においては、図1の構成要素に追加光学部31'を付加してある。光学部31は乾いた路面の輝度分布成形専用であり、他方、追加光学部31'は濡れた路面の追加輝度分布成形専用であり、道路照明装置3'の直下及び/又は隣接する道路照明装置間の輝度増加分のみの輝度分布を生成する。従って、たとえば図4、図11、図12の乾いた路面の輝度分布生成ステップ403では、光学部31のみを動作させ、配光パターンPd=Pd1とし、他方、図4、図11、図12の濡れた路面の輝度分布生成ステップ404では、光学部31、31'の両方を動作させ、配光パターンPd=Pd1+ΔP=Pd2とする。この場合、光学部31の各LED素子の第1の配光パターン
Pd=Pd1と固定であり、追加光学部31'の各LED素子の追加配光パターンPd=ΔPも固定である。従って、図13の道路照明装置3"は、図1の道路照明装置3'に比較して、LED素子の数が増加するが、光学部31及び追加光学部31'の配光パターンPd1、ΔPは固定であるので、制御が簡単となる。
Pd=Pd1と固定であり、追加光学部31'の各LED素子の追加配光パターンPd=ΔPも固定である。従って、図13の道路照明装置3"は、図1の道路照明装置3'に比較して、LED素子の数が増加するが、光学部31及び追加光学部31'の配光パターンPd1、ΔPは固定であるので、制御が簡単となる。
Claims (9)
- 可変の配光パターンを発生する光学部と、
道路路面の状態を検出して路面状態検出信号を発生するセンサ部と、
前記路面状態検出信号が前記道路路面の乾いた状態を示すか前記道路路面の濡れた状態を示すかを判別して前記光学部の配光パターンを変更する配光制御部と
を具備する道路照明装置。 - 前記配光制御部は、前記道路路面の濡れた状態と判別されたのときに前記道路照明装置の直下の輝度を大きくするように前記配光パターンを変更する請求項1に記載の道路照明装置。
- 前記配光制御部は前記道路路面の濡れた状態と判別されたのときに前記道路照明装置とこれに隣接する道路照明装置との間の輝度を大きくするように前記配光パターンを変更する請求項1に記載の道路照明装置。
- 固定配光パターンを発生する光学部と、
固定追加配光特性を有する追加光学部と、
道路路面の状態を検出して示す路面状態検出信号を発生するセンサ部と、
前記路面状態検出信号が前記道路路面の乾いた状態を示すか前記道路路面の濡れた状態を示すかを判別し、前記道路路面の乾いた状態と判別されたときに前記光学部を動作させ、前記道路路面の濡れた状態と判別されたときに前記光学部及び前記追加光学部を動作させる配光制御部と
を具備する道路照明装置。 - 前記固定追加配光パターンは前記道路照明装置の直下の輝度を大きくするように定められた請求項4に記載の道路照明装置。
- 前記固定追加配光パターンは前記道路照明装置とこれに隣接する道路照明装置との間の輝度を大きくするように定められた請求項4に記載の道路照明装置。
- 前記センサ部は、赤外光を発生する赤外光発生器と、赤外光を受光する赤外光変更器とを具備する請求項1又は4に記載の道路照明装置。
- 前記センサ部は前記道路路面状態信号を発生する雨滴検知センサを具備し、
前記配光制御部は前記道路路面状態信号が濡れた状態から乾いた状態に変化後の所定時間も前記道路路面が濡れた状態とみなす請求項1又は4に記載の道路照明装置。 - 前記センサ部は前記路面状態検出信号として画像を発生する赤外光カメラを具備し、
前記配光制御部は前記赤外光カメラの前記画像を画像処理して前記道路路面が乾いた状態か濡れた状態かを判別する請求項1又は4に記載の道路照明装置。
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