JP6451480B2 - 路面標示構造及び路面標示システム - Google Patents

Description

本発明は、路面標示構造及び路面標示システムに関する。

従来、蛍光体を混入した表示体を路面に設けておき、その表示体に車両から紫外線を照射することで、表示体を発光させる技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２０００−２７１２８号公報

特許文献１記載の技術において、表示体が発する蛍光は等方発光である。そのため、表示体から遠い位置では、到達する蛍光の光量が少なく、表示体の視認性が十分ではなかった。本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、視認性が高い路面標示構造及び路面標示システムを提供することを目的とする。

本発明の路面標示構造は、第１の波長の光を蛍光変換し、可視域に含まれる第２の波長の光を発する蛍光層と、蛍光層よりも上方に設けられ、第１の波長の光を透過させる上方層と、蛍光層よりも下方に設けられ、第１の波長の光及び第２の波長の光を反射する下方層とを備える。上方層は、入射角が大きいほど、第２の波長の光に対する透過率が高い。

本発明の路面標示構造は、第１の波長の光が入射したとき、鉛直方向に対する角度が大きい方向（路面上で路面標示構造から離れた位置にいる人に向う方向）に、重点的に第２の波長の光を発する。そのことにより、路面標示構造から離れた位置にいる人でも、路面標示構造における標示を容易に視認することができる。

路面標示システム１の構成を表す説明図である。 路面標示構造３の構成を表す側断面図である。 入射角α及び出射角βを表す説明図である。 界面１２における光２１の反射率と、入射角αとの関係を表すグラフである。 出射角βと光２１の光量との関係を表すグラフである。 路面標示装置５の構成を表す説明図である。 路面標示装置１０５の構成を表す説明図である。

本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
＜第１の実施形態＞
１．路面標示構造３及び路面標示システム１の構成
路面標示構造３及び路面標示システム１の構成を図１〜図５に基づき説明する。路面標示システム１は、図１に示すように、路面標示構造３と、路面標示装置５とを備える。路面標示構造３は、路面７上に形成された構造である。

図２に示すように、路面標示構造３は、蛍光層９と、上方層１１と、下方層１３と、側壁部１５とを備える積層体である。蛍光層９は、波長４８０ｎｍの光（第１の波長の光の一例）を蛍光変換し、波長５８０ｎｍの光（可視域に含まれる第２の波長の光の一例）を発する機能を有する。なお、以下では４８０ｎｍをλ_１とし、５８０ｎｍをλ_２とする。

蛍光層９は、蛍光体材料の粒子１７を樹脂バインダー１９中に分散した構造を有する。蛍光体材料はサイアロンであり、上述した蛍光変換の特性を有する。サイアロンは、窒化ケイ素におけるシリコン原子の一部がアルミニウム原子に置換され、窒素原子の一部が酸素原子に置換された物質である。蛍光層９は、蛍光体材料の粒子１７及び樹脂バインダー１９を含む塗料を塗布することで形成できる。蛍光層９の膜厚は５０μｍである。

上方層１１は、蛍光層９よりも上方に設けられた層であって、蛍光層９と接している。上方層１１は誘電体多層膜である。上方層１１は、第１の層と、第１の層よりも屈折率が高い第２の層とを交互に積層した構造を有する。第１の層はＭｇＦ_２から成る層であり、その屈折率は１．３８である。第２の層はＳｉＯ_２から成る層であり、その屈折率は１．４６である。第１の層の層数と第２の層の層数はそれぞれ２である。

第１の層の膜厚は１／４λ_２であり、第２の層の膜厚はλ_２である。上方層１１は、波長λ_１の光を透過させる。なお、波長λ_１の光を透過させるとは、必ずしも、波長λ_１の光の全てを透過させなくてもよく、少なくともその一部を透過させればよい。

上方層１１は、波長λ_２の光が蛍光層９から入射するときの入射角αが大きいほど、波長λ_２の光に対する透過率が高い（反射率が低い）特性を有する。ここで、入射角αとは、図３に示すように、蛍光層９と上方層１１との界面１２に、蛍光層９から入射する波長λ_２の光２１と、上方層１１の厚み方向２３とが成す角度である。界面１２における光２１の反射率と、入射角αとの関係を図４に示す。

図２に示すように、下方層１３は、蛍光層９よりも下方に設けられた層であって、蛍光層９と接している。下方層１３は、路面７上に設けられた層である。下方層１３は、アルミニウムの薄膜であって、その膜厚は５００μｍである。下方層１３は、スパッタリング又は蒸着により形成できる。下方層１３は、波長λ_１の光、及び波長λ_２の光を反射する。なお、波長λ_１の光、及び波長λ_２の光を反射するとは、必ずしも、波長λ_１の光、及び波長λ_２の光の全てを反射しなくてもよく、少なくともその一部を反射すればよい。

側壁部１５は蛍光層９の側面を覆う。側壁部１５の材料及び膜厚は下方層１３と同様である。側壁部１５は、波長λ_１の光、及び波長λ_２の光を反射する。
路面標示装置５は、図１に示すように、車両２５に搭載される車載装置である。路面標示装置５は、車両２５の前端付近に設置され、車両２５の前方の路面７に向けて波長λ_１の光２７を発する機能を有する。

路面標示装置５は、図５に示すように、ＬＥＤ（発光ダイオード）２９、偏光板３１、及び空間変調器３３を備える。ＬＥＤ２９は、波長λ_１の光３５を発する光源である。ＬＥＤ２９は円偏光の光源の一例である。

偏光板３１は、フィルムに微小なスリットが設けられており、スリットと平行な偏光のみを通過させる方式のものである。偏光板３１は、ＬＥＤ２９が発する円偏光の光３５を直線偏光の光３７に変換することができる。偏光板３１により変換された直線偏光の光３７は、実質的にＰ偏光のみから成る光である。なお、Ｐ偏光とは、路面７を入射面としたとき、路面に垂直な方向の偏光面を持つ偏光である。

また、偏光板３１として、水晶や雲母等、複屈折を生じる材料で、複屈折光の位相が１／４λ遅れる厚さに調整された、１／４λ板等を用いることもできる。
空間変調器３３は、周知のデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）である。空間変調器３３は、直線偏光の光３７を空間変調し、文字や図形等の画像を表現する光２７とする。この光２７は、波長λ_１の光であり、実質的にＰ偏光のみから成る光である。光２７は、路面７に向けて発せられる。Ｐ偏光のみからなる光は、Ｓ偏光も含んだ光に比べて、上方層１１と空気との界面での反射が少なく、より多くの光２７を蛍光層９に導くことができ、本発明の効果を増す。

２．路面標示システム１が実行する処理
図１に示すように、路面標示装置５は、車両２５の前方の路面７であって、路面標示構造３が形成されている部分に向けて光２７を発する。図２に示すように、光２７は、上方層１１を透過し、蛍光層９内に入射する。

蛍光層９内に入射した光２７の一部は、蛍光体材料の粒子１７に達する。また、光２７のうち、下方層１３又は側壁部１５に達したものは、それらにより反射される。反射された光２７の少なくとも一部は、直接、又は反射を繰り返して、蛍光体材料の粒子１７に達する。

蛍光体材料の粒子１７は、光２７を励起光として、波長λ_２の光（蛍光）２１を発する。蛍光体材料の粒子１７が行う発光は、光２７の方向に依存しない、等方発光である。
光２１のうち、下方に向うものは、下方層１３により反射される。光２１のうち、上方に向うものは、界面１２に達し、その一部はその界面１２で反射され、他の一部は上方層１１を透過し、路面標示構造３の上方に進む。このとき、光２１の入射角αが大きいほど、界面１２に達した光２１のうち、上方層１１を透過する比率が高くなる。光２１のうち、横方向に向うものは、側壁部１５により反射される。下方層１３、界面１２、及び側壁部１５のうちのいずれかで反射された光２１の少なくとも一部は、直接、又は反射を繰り返して界面１２に達する。

入射角αと、上方層１１を光２１が透過する比率との上述した関係により、出射角βと、上方層１１を透過した光２１の光量との関係は、図６に示すものとなる。なお、出射角βは、図３に示すように、上方層１１を透過した光２１と、上方層１１の厚み方向２３とが成す角度である。

３．路面標示構造３及び路面標示システム１が奏する効果
（１Ａ）路面標示構造３は、光２７が入射したとき、図６に示すように、出射角βが大きい方向（路面７上で路面標示構造３から離れた位置にいる人に向う方向）に、重点的に光２１を発する。そのため、路面標示構造３から離れた位置にいる人が、路面標示構造３における標示を容易に視認することができる。

なお、出射角βが小さい方向に発せられた光２１は、路面標示構造３に近い位置にいる人に向う。路面標示構造３に近い位置にいる人は、光２１の光量が少なくても、路面標示構造３における標示を容易に視認することができる。

（１Ｂ）上方層１１は誘電体積層膜から成る。そのことにより、図４に示す特性を有する上方層１１を容易に実現することができる。
（１Ｃ）光２７の波長λ_１は不可視域の波長である。そのことにより、路面標示構造３が発する光２１が一層見やすくなる。

（１Ｄ）路面標示構造３は、蛍光層９の側面を覆い、光２７及び光２１を反射する側壁部１５を備える。そのことにより、路面標示構造３の外に漏れる光２７及び光２１を低減できるので、路面標示構造３の上方に発する光２１の光量を増すことができる。

（１Ｅ）路面標示システム１は、路面標示構造３とともに、路面標示装置５を備える。そのことにより、路面標示構造３における標示を容易に行うことができる。
（１Ｆ）路面標示装置５は、Ｐ偏光の光２７を発する。Ｐ偏光の光２７を用いると、路面標示構造３の表面で反射する反射光３９（図１参照）を少なくすることができる。その結果、蛍光層９に入射する光２７の量を増し、路面標示構造３の上方に発する光２１の光量を増すことができる。

（１Ｇ）路面標示装置５は、画像（例えば文字や図形等）を表現する光２７を路面標示構造３に投射し、その画像を表示することができる。
（１Ｈ）路面標示装置５は、光３５の光源としてＬＥＤ２９を備える。ＬＥＤ２９と偏光板３１とを組み合わせて、Ｐ偏光の光２７を容易に得ることができる。
＜第２の実施形態＞
（１）第１の実施形態との相違点
第２の実施形態は、基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

本実施形態では、路面標示装置５に代えて路面標示装置１０５を備える。路面標示装置１０５は、図７に示すように、ＬＤ（レーザダイオード）４１、１／２λ板４３、及び空間変調器３３を備える。ＬＤ４１は、波長λ_１の光４５を発する光源である。ＬＤ４５は直線偏光の光源の一例である。

１／２λ板４３とは、水晶や雲母等の複屈折を生じる材料から成る板であって、複屈折の成分がちょうどＬＤ４１が発する光４５の波長λ_１の半波長の位相遅れを生じさせるように厚さを調整された板である。１／２λ板４３は、直線偏光の偏光角度を変えることが可能である。

空間変調器３３は、前記第１の実施形態と同様のものである。空間変調器３３は、直線偏光の光３７を空間変調し、文字や図形等の画像を表現する光２７とする。この光２７は、波長λ_１の光であり、実質的にＰ偏光のみから成る光である。光２７は、路面７に向けて発せられる。

２．路面標示構造３及び路面標示システム１が奏する効果
以上詳述した第２の実施形態によれば、前述した第１の実施形態の効果（１Ａ）〜（１Ｇ）に加え、以下の効果が得られる。

（２Ａ）路面標示装置１０５は、光４５の光源としてＬＤ４１を備える。ＬＤ４１と１／２λ板４３とを組み合わせて、Ｐ偏光の光２７を容易に得ることができる。
＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。

（１）前記第１、第２の実施形態において、上方層１１の構成は適宜設定できる。例えば、誘電体多層膜を構成する第１の層、第２の層の材料として、ＭｇＦ_２、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、ＰＥＴ等の中から、屈折率が高い材料と、それよりも相対的に屈折率が低い材料との組み合わせを適宜選択することができる。その組み合わせの一例として、ＴｉＯ_２（屈折率は２．４）とＳｉＯ_２（屈折率は１．４６）との組み合わせがある。

誘電体多層膜を構成する第１の層、及び第２の層の層数は適宜選択することができ、例えば１〜２０層とすることができる。３〜５層とすれば、上方層１１における内部減衰率を抑制できるので好ましい。

また、上方層１１は、ＡＲフィルム（アンチリフレクションフィルム、反射防止フィルム）であってもよい。
（２）前記第１、第２の実施形態において、蛍光層９を構成する蛍光体材料は適宜選択できる。例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系、ＴＡＧ（テルビウム・アルミニウム・ガーネット）系、サイアロン系、ＢＯＳ（バリウム・オルソシリケート）系、ＺｎＳ系等を用いることができる。

望ましい波長λ_２に応じて蛍光体材料の種類や組成を適宜選択することができる。複数の蛍光体材料を混合して用いてもよい。波長λ_２は、例えば、５００〜６５０ｎｍの範囲内とすることができる。特に、５７０〜６００ｎｍの範囲は、光２１の視認性が良好であるので好ましい。波長λ_１は、例えば、３８０〜５００ｎｍの範囲内とすることができる。

（３）前記第１、第２の実施形態において、蛍光層９の膜厚は適宜設定でき、例えば、１０〜５０μｍとすることができる。１０μｍ以上であれば蛍光効率が一層向上する。５０μｍ以下であれば、路面標示構造３の製造コストを低減できる。

（４）前記第１、第２の実施形態において、下方層１３の材料は適宜選択できる。例えば、アルミナボール、ＳｉＯ_２の微細ボール、ＰＥＴの破砕物等を路面７上に撒いて下方層１３を形成することができる。ＳｉＯ_２の微細ボール、ＰＥＴの破砕物の大きさは、例えば、数十ミクロンとすることができる。また、下方層１３は、プラスチックの基材にアルミニウム等を蒸着して作成した反射フィルムであってもよい。この反射フィルムは、蛍光層９に貼り付けることができる。

（５）前記第１、第２の実施形態において、下方層１３の膜厚は適宜設定できる。例えば、下方層１３の膜厚を１０〜５００μｍの範囲内とすることができる。１０μｍ以上であることにより、光２７及び光２１に対する反射率を一層高くすることができる。また、５００μｍ以下であることにより、路面標示構造３の製造コストを低減することができる。

下方層１３をスパッタリング又は蒸着により形成する場合は、膜厚を１０〜３０μｍの範囲内とすることができる。１０μｍ以上であることにより、光２７及び光２１に対する反射率を一層高くすることができる。また、１００μｍ以下であることにより、路面標示構造３の製造コストを低減することができる。

（６）前記第１、第２の実施形態において、路面７に投射する光２７は、文字や図形等の画像を表示しないもの（例えば、位置によらず均一な照度及び色を有する光）であってもよい。

（７）前記第１、第２の実施形態において、空間変調器３３として、ＤＭＤの代わりに、液晶パネルやガルバノスキャナ等を用いてもよい。
（８）前記第１、第２の実施形態において、路面標示構造３は、蛍光層９、上方層１１、及び下方層１３に加えて、他の層を備えていてもよい。他の層は、例えば、蛍光層９と上方層１１との間、蛍光層９と下方層１３との間、上方層１１よりも上方、下方層１３よりも下方等に設けることができる。

（９）前記第１、第２の実施形態において、側壁部１５の膜厚は適宜設定できる。例えば、側壁部１５の膜厚を１０〜５００μｍの範囲内とすることができる。１０μｍ以上であることにより、光２７及び光２１に対する反射率を一層高くすることができる。また、５００μｍ以下であることにより、路面標示構造３の製造コストを低減することができる。

（１０）路面標示装置５、１０５は、車載装置以外の装置であってもよい。路面標示装置５、１０５は、例えば、路側の固定物（例えばインフラ設備等）に設置される装置であってもよいし、人が携帯する装置であってもよい。

（１１）前記第１の実施形態において、ＬＥＤ２９の代わりに、他の光源を用いてもよい。他の光源として、例えば、ハロゲンランプ、ＨＩＤ（高輝度放電ランプ）、ＬＤ（半導体ダイオード）等がある。

（１２）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

（１３）上述した路面標示構造、及び路面標示システムの他、路面標示方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

１…路面標示システム、３…路面標示構造、５、１０５…路面標示装置、７…路面、９…蛍光層、１１…上方層、１２…界面、１３…下方層、１５…側壁部、１７…蛍光体材料の粒子、１９…樹脂バインダー、２１、２７、３５、３７、４５…光、２５…車両、２９…ＬＥＤ、３１…偏光板、３３…空間変調器、３９…反射光、４１…ＬＤ、４３…１／２λ板

Claims (8)

1. 第１の波長の光を蛍光変換し、可視域に含まれる第２の波長の光を発する蛍光層と、
   前記蛍光層よりも上方に設けられ、前記第１の波長の光を透過させる上方層と、
   前記蛍光層よりも下方に設けられ、前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光を反射する下方層と、
   を備え、
   前記上方層は、入射角が大きいほど、前記第２の波長の光に対する透過率が高いことを特徴とする路面標示構造。
2. 請求項１に記載の路面標示構造であって、
   前記上方層は、誘電体多層膜又はＡＲフィルムであることを特徴とする路面標示構造。
3. 請求項１又は２に記載の路面標示構造であって、
   前記第１の波長は不可視域の波長であることを特徴とする路面標示構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の路面標示構造であって、
   前記蛍光層の側面を覆い、前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光を反射する側壁部を備えることを特徴とする路面標示構造。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の路面標示構造と、
   前記第１の波長の光を路面に向けて発する路面標示装置と、
   を備えることを特徴とする路面標示システム。
6. 請求項５に記載の路面標示システムであって、
   前記路面標示装置は、Ｐ偏光の光である、前記第１の波長の光を発することを特徴とする路面標示システム。
7. 請求項５又は６に記載の路面標示システムであって、
   前記路面標示装置は、画像を表現する前記第１の波長の光を発することを特徴とする路面標示システム。
8. 請求項５〜７のいずれか１項に記載の路面標示システムであって、
   前記路面標示装置は、前記第１の波長の光の光源として円偏光の光源又は直線偏光の光源を備えることを特徴とする路面標示システム。