JPH04268594A - 再帰反射器を利用した標識灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は小電力で作動する灯具に
関する。特に電池で作動する自転車用尾灯、あるいは道
路標識灯などへの応用に適した標識灯に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】車輛や道路の交通安全標識具の一つとし
て従来から再帰反射器が数多く用いられている。再帰反
射器は一方の面に、互いに直交する三つの平面で形成さ
れた、再帰反射素子が山形をなすように多数成型された
構造を持っている。機能の特長は入射する光線を反射素
子によって立体的に３回の反射を行なうことによりこれ
を元の方向へ送り帰すこと、すなわち再帰反射機能を持
っていることである。実用の再帰反射器は製作を容易に
するため合成樹脂など透光性のある材料で作られている
が、その際は山形形状面と反対側の平面を外来光に向け
て用いる。その場合は後述のように軸線に対して２８度
以下の角度で入射した光は再帰反射素子によって３回の
全反射を受けて再び入射方向に送り帰される。なお山形
面を外来光に向けた配置では後述のように再帰反射機能
がほとんど起こらない（図１３）。このような機能によ
って再帰反射器は極めて有効な標識具となる。しかし、
再帰反射器は外からの入射光があった場合にのみ機能す
る受動的な標識具である。したがって、外来光がない場
合の視認性を確保するには、なんらかの発光体と組み合
せることが必要となり改善が期待される。

【０００３】再帰反射器と光源とを組み合わせた例とし
ては自動車用の尾灯を挙げることができるが自動車用尾
灯では前面レンズの一部に再帰反射器が組み込まれたも
のが多く用いられている。両者の結合方法は再帰反射器
とレンズを一体化したもの、あるいはレンズの内部に取
り付けたものなどがあるが、その際の問題は再帰反射器
の取り付け部分が暗くなることである。再帰反射器は背
面、すなわち山形形状面からの入射光に対しては透過光
を発散させてしまうから、尾灯を後方から見るとレンズ
面に暗黒の部分が生じて好ましくない。これに対する対
策として実開昭６１−４４７０２では再帰反射器の背後
に反射器を設ける案が提案されている。光源からこの反
射器へ向かう光はこの反射器での反射と灯室本体での反
射によってレンズから外へ向かうので損失がなくなる。

【０００４】実開昭６２−１５７０２における考案は再
帰反射面の構造を反射素子の一様な配列ではなく所々に
平面部をもつ形状に変える案である。この平面部は光の
透過部として働くから、この平面部に対向してＬＥＤ（
発光ダイオード）など小型の光源を配置すれば光を損失
なく反射器の外部へ送り出すことができる。再帰反射器
と光源との組み合わせに関連した、他の考案としては次
の二例が開示されている。

【０００５】実開昭６３−４９７０６は同じく尾灯内で
の再帰反射器の取り付け方法に関するもので、部品点数
を減らすために再帰反射素子をレンズに対向させて配設
する案である。この案によればレンズに対する再帰反射
器の取り付け構造は簡単になるが、再帰反射素子面を外
来光に向けた配置では、図１３に示されるごとく、外来
光（１６）はほとんどが透過光（１８）となって、反射
光（１７）は極く僅かになる。

【０００６】実開平２−３６０１は内面に再帰反射シー
トを張り付けた筒型の信号用携帯電灯である。再帰反射
シートは外からの光に対して再帰反射機能を果たすが同
時に内部にある光源、例えば複数のＬＥＤからの光を反
射させることで本体の輝度を明るくすることを意図して
いる。しかし、後者の機能については光が反射素子面に
直接入射する配置である限り透過光が発散してしまうか
ら考案の意図どうりの結果にはならない。

【０００７】一方、自転車用尾灯については視認性の向
上策として再帰反射器の他にＬＥＤや小型電球など、小
電力でも作動する光源を発光させる案が開示されている
。電源は１次電池、太陽電池と２次電池の組み合わせ、
あるいはこれらと発電機との組み合わせで構成される。 特開昭５９−２２３５３２、特開昭６１−１１０６８２
、特開平１−１１９４８９、実開平１−９０６８１など
に関連の提案が見られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】交通安全標識具の視認
性を向上させる有力な手段としては、前記の先行技術に
見られるように再帰反射器の他になんらかの発光体を発
光させることが極めて有効である。この手段は発光体に
対して電力が豊富に供給される場合はまったく問題がな
い。必要に応じて発光体の輝度や数を増やして視認性を
高めることが可能である。しかし自転車用の尾灯や太陽
電池で発光する道路標識の場合は事情がまったく異なる
。期待しうる電源電力が極めて小さいので光源の輝度や
数量を一方的に増やすことはできない。これらの灯具で
は省電力のため光源としてＬＥＤが使われることが多い
が、それでも使い得るＬＥＤの数は極く小数に限られる
し、発光時間も制限される。

【０００９】前述の先行技術においては実開昭６２−１
５７０２車輛用灯具と実開平２−３６０１信号用携帯電
灯の二つにＬＥＤを使う例が見られる。しかし前者にお
いては多数のＬＥＤの配列が必要である。また、後者に
おいても２個以上のＬＥＤであればよいことになってい
るが、前述のように外から見て充分な輝度がえられる可
能性は乏しい。

【００１０】このように極く小数のＬＥＤによって充分
な視認効果をもたらす標識手段はまだ不足であり、その
ような標識手段が小電力灯具に提供されることが期待さ
れる。したがって本発明においては、例えば１個のＬＥ
Ｄによっても単なる輝点以上の視認効果が得られるよう
な標識手段を提供することを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の課題、すなわち１
個のＬＥＤに対して標識面に単なる輝点でなく明瞭な図
形が得られるようにするため、本発明では次のような手
段を講じる。標識面は合成樹脂板など透明な平板で作成
し、一方の面に互いに直交する三つの平面で形成された
再帰反射素子が多数成型された構造、すなわち前記の再
帰反射器と同じ構造とする。しかし、これをＬＥＤと組
み合わせて標識灯を構成するについては反射器としてで
はなく、反射屈折による光の透過を行なわせる。すなわ
ち再帰反射素子が成型された山形形状面を外側に向け平
面側をＬＥＤに向けて配置する。この配置によれば本標
識灯の目視者は山形形状面越しにＬＥＤの像を見ること
になるが、その像の形は後述するように三つの輝点を頂
点とする正三角形となる。ＬＥＤの直接像は見えないが
ＬＥＤが重心位置になるように正三角形像が形成される
。正三角形像の大きさは再帰反射器とＬＥＤの距離によ
って変えることができる。以上の手段を基本にして標識
灯を構成するならば、１個のＬＥＤを使用するだけで三
つの明るい頂点を持つ正三角形を目視者に示すことがで
きる。ＬＥＤの数を複数にすれば複数の正三角形が得ら
れる。また、ＬＥＤは豆電球に変えてもよい。

【００１２】

【作用】透明体で作られ、表面（５）に互いに直交する
三面をもつ再帰反射素子（４）が連続成型され、裏面（
６）は平面である再帰反射器（２）の裏面（６）から離
して、ＬＥＤまたは豆電球からなる光源（３）を配置す
る。表面（５）側から再帰反射器（２）を観察するとき
、光源（３）からの光線が再帰反射器（２）により反射
屈折されて、光源（３）のＬＥＤまたは豆電球の三倍の
数の輝点からなる光源像（７）を見ることができる。 光源（３）のＬＥＤまたは豆電球の数は一個でも複数で
もよい。輝点の位置は光源（３）のＬＥＤまたは豆電球
の位置を重心とする正三角形の頂点にある。

【００１３】さらに、再帰反射器（２）に、光源（３）
のＬＥＤまたは豆電球の直上部の位置に孔（１３）を設
ければ、光源像（７）に加えて光源（３）を直接見るこ
とができる。

【００１４】また、再帰反射器（２）の一部分を表面（
５）を平面とし、裏面に再帰反射素子（４）を連続成型
した部分ｂ（１５）とすることによって、表面（５）側
からの外来光を再帰反射させる機能を合わせもつことも
できる。

【００１５】

【実施例　　１：基本形】実施例１は光源が１個の発光
体で構成される本発明の基本型に関するものである。図
１はその基本型の側面図であり、図２は同じく平面図で
ある。また、図３は図２のＡ部の部分拡大図である。

【００１６】これらの図において、再帰反射器（２）は
透明な物質、すなわちガラスやプラスチックなどの材料
でできており、互いに直角に交わる三面を持つ三角錐形
プリズムである再帰反射素子（４）が、表面（５）に連
続して多数成型されている。裏面（６）は平面である。 図１に示されるごとく、再帰反射器（２）の裏面（６）
から離れた位置に光源（３）をおく。光源（３）にはＬ
ＥＤ（発光ダイオード）または豆電球を用いる。前記の
構成による標識灯（１）を再帰反射器（２）の表面（５
）側から観察するとき、光源像（７）は正三角形の頂点
を形づくる三つの輝点となる。すなわち、光源（３）を
直接見る場合には１つの輝点としか見えないものが、本
発明によれば光源（３）の発光体の３倍の数の輝点を得
ることができる。輝点の正三角形の大きさは再帰反射器
（２）と光源（３）の距離によって変えることができる
。再帰反射器（２）に光源（３）を近ずけると正三角形
は小さなり、遠ざけると大きくなる。

【００１７】次に、輝点の数が三個となる理由について
説明する。図４は図３のＢ−Ｂ線上にある再帰反射素子
（４）をＣ−Ｃ線上にある再帰反射素子（４）をとり除
いてＣ−Ｃ線断面から見た図である。図４および以降の
断面図において、本来は記すべき断面表示のための斜線
は、光線（９）の経路を示す妨げとなるため省略してあ
る。また、光線（９）は実際には、ある立体角の範囲に
連続して光源（３）から放射されているが、図４以降の
図では各再帰反射素子（４）の代表的な経路である一光
線のみ示してある。図５ないし図７は、図４を説明する
ための１個の再帰反射素子（４）の拡大図である。また
、図７は図６のＤ−Ｄ線における断面図である。

【００１８】図５において右端と左端の角度を６０度と
３０度にするのは、図３において再帰反射素子（４）の
互いに直角な三面の各面の面積をすべて同じにするため
である。図５において光線（９）は次式で示される経路
をとる。

【数１】

【数２】

【外１】

【外２】 ここで

【外１】は空気の屈折率（近似的に１．０）、

【外２】
は再帰反射素子（４）の屈折率（ガラスまたはプラスチ
ックでは１．５ないし１．６）、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは
法線（１０）と光線（９）のなす角である。角ａは再帰
反射素子（４）への入射角であり、角ｄは出射角である
。

【外２】を１．５とした場合、

【数１】および

【数２】に基ずいて角ａが２８度以上の場合は光線（９
）は屈折して図５に示されるように再帰反射素子（４）
の表面（５）から出るが、角ａが２８度以下になると角
ｄの計算式は

【数３】 のごとくなり、これは光線（９）が外部に出られなくな
ることをしめす。この場合、再帰反射素子（４）の内部
において光線（９）は反射するがこの反射を全反射とい
う。図６と図７は光線（９）が全反射する場合の図であ
る。図６と図７において、再帰反射素子（４）の互いに
直角な三面の各面において、角ｃ及び角ｅで示されるよ
うに全反射し、光線（９）は入射した方向と平行な経路
をとって光源（３）の方向に戻る。

【００１９】図４において光線（９）の入射角ａが２８
度以下であるような光源（３）の近くに位置する再帰反
射素子（４）では、光線（９）は全反射されて表面（５
）から出ない。また、光線（９）の入射角ａが２８度以
上であるような光源（３）から遠い位置にある再帰反射
素子（４）では、図４に示されるように表面（５）から
それぞれ異なる方向に光線（９）が出る。この中で再帰
反射器（２）の表面（５）側から観察する観察者の目に
入るのは、図４において真上に向かう経路をもつ光線だ
けであり、したがってこの経路に対応する素子面が光っ
てみえる。さらにＢ−Ｂ以外の断面においてこれと同じ
条件をもつ素子面は本反射素子が平面的に１２０度づつ
回転した三つの平面を持つ形状であることから明らかな
ように、１２０度の回転毎に表われる。すなわち、図３
において光源（３）を中心としてＢ−Ｂ線と１２０度を
なす二つの線上においても、前記のＢ−Ｂ線上の素子と
同様な光線経路となるので、図３上に示されるような三
個の輝点をもつ光源像（７）が得られる。

【００２０】以上説明した三個の輝点となる再帰反射素
子（４）以外の素子からは、図３の紙面に垂直方向に出
射する光線（９）はないので、これらの素子は輝点とな
らない。なお、図３において３つの輝点を結ぶ三角形の
各辺上にある再帰反射素子（４）の稜線（１２）が薄く
輝いて見えるが、これは前記の三つの輝点となる再帰反
射素子（４）の輝く面からの二次的な反射作用によるも
のである。

【００２１】

【実施例　　２：複数光源型】実施例２は光源の数を複
数とした場合である。図８は実施例２の側面図であり、
図９は同じく斜視図である。これらの図は複数の光源（
３）としてＬＥＤを縦横に並べたドットマトリクス発光
体を利用した場合を示している。ＬＥＤドットマトリク
ス発光体は点灯回路（図示せず）によって任意の素子を
任意の時間点灯させることができる。マトリクスの一列
を利用して右から左へ順番に点灯させてゆく場合には、
光源像（７）は三角形が右から左へ動くので矢印が動く
ように見える。また、ドットマトリクス発光体の各素子
をランダムに点灯させた場合には、光源像（７）は点灯
数の三倍の輝点がランダムに発生するので極めて視認性
の高い標識灯となる。

【００２２】

【実施例　　３：光源直視併用型】実施例３は実施例１
の基本型に光源（３）を直接見ることができる孔を再帰
反射器（２）に設けた場合に関するものである。実施例
１においてのべたごとく、光源像（７）の光は光源（３
）の光線のごく一部のみである。光源像（７）の他に光
源（３）を直接見るようにすればより視認性の高い標識
灯とすることができる。図１０は実施例３の平面図であ
る。再帰反射器（２）に光源（３）の直上部に貫通する
孔（１３）があけられている。孔（１３）が加えられて
いる以外は実施例１と同様である。孔（１３）を通して
光源（３）の光を見ることができるので、実施例１に比
べて輝点数が四個に増加されるとともに目にはいる光量
が増加されるので視認性が実施例１の場合より高められ
る。

【００２３】

【実施例　　４：外来光再帰反射機能追加型】従来技術
の説明の中で再帰反射器は、平面である裏面（６）を光
の入射面とし、入射光を全反射させて入射光と平行に光
を返すよう利用されてきたことを説明した。実施例４は
この従来方法との組み合わせによって外来光に対する再
帰反射機能を追加する形に関するものである。この組み
合わせは実施例１ないし実施例３のいずれとも組み合わ
せ可能であるが、以下は代表として実施例１と組み合わ
せた場合についてのべる。図１１は実施例４の平面図で
あり、図１２は図１１のＥ−Ｅ線における断面図である
。 これらの図において中央の部分ａ（１４）は実施例１と
同様な光源像（７）を得る部分であるが、外周の部分ｂ
（１５）は外来光（１６）を全反射させる部分である。 すなわち、表面（５）は平面とし、裏面（６）に再帰反
射素子（４）が成型されている。従って、この部分ｂ（
１５）は外来光（１６）に対して反射器として機能する
。前記の如く、本発明は太陽電池等、比較的小電力の電
力源による標識灯を主眼としたものである。その場合、
昼間の発電を二次電池に蓄えて夜間消費するが、日照の
少ない日は標識灯が発光不足となるおそれがある。 本実施例によれば、この発光不足の場合にも部分ｂ（１
５）の部分が外来光を反射させるので標識としての最低
の機能を持たせることができる。この構成によって標識
としての視認性を実施例１より向上させることができる
。

【００２４】

【発明の効果】ＬＥＤまたは豆電球による光源（３）を
再帰反射器（２）の裏面（６）から離して配置し、光源
（３）の光線を再帰反射器（２）の反射屈折作用を利用
して再帰反射器（２）の表面（５）に前記のＬＥＤまた
は豆電球の三倍の数の輝点からなる光源像（７）を生ぜ
しめることを可能にした。光源（３）のＬＥＤまたは豆
電球の数は単数でも複数でもよい。さらに、光源（３）
のＬＥＤまたは豆電球を直接見ることができるような孔
（１３）を再帰反射器（２）に設けることにより、再帰
反射器（２）の表面（５）側から、光源像（７）のほか
に光源（３）の輝点を直接見ることもできる。また再帰
反射器（２）の一部分に再帰反射素子（４）を裏面（６
）に成型し、表面（５）を平面とした部分ｂ（１５）を
設ければ、この部分ｂ（１５）は表面（５）側からの外
来光を再帰反射させるので、発光による標識機能と外来
光反射による標識機能とを合わせもたせることができる
。前記の構成による標識灯を利用するならば、光源（３
）のみを標識として利用する場合に比べて、少ない電力
で、より視認性の高い標識とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の側面図である。

【図２】実施例１の平面図である。

【図３】図２のＡ部の部分拡大図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ線上にある再帰反射素子（４）を
、Ｃ−Ｃ線上にある再帰反射素子（４）をとり除いてＣ
−Ｃ線断面から見た図である。

【図５】図１の１個の再帰反射素子（４）の拡大図であ
。

【図６】図５と同じ。ただし、光線経路が図５と異なる
。

【図７】図６のＤ−Ｄ線断面図である。

【図８】実施例２の側面図である。

【図９】実施例２の斜視図である。

【図１０】実施例３の平面図である。

【図１１】実施例４の平面図である。

【図１２】図１１のＥ−Ｅ線断面図である。

【図１３】再帰反射器（２）の従来使用例を説明する側
面図である。

【符号の説明】

１　　標識灯 ２　　再帰反射器 ３　　光源 ４　　再帰反射素子 ５　　表面 ６　　裏面 ７　　光源像 ９　　光線 １０　　法線 １２　　稜線 １３　　孔 １４　　部分ａ １５　　部分ｂ １６　　外来光 １７　　反射光 １８　　透過光

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　（イ）表面（５）に互いに直交する三
   面を持つ再帰反射素子（４）が連続して成型され、裏面
   （６）は平面であり、透明体を材料とする再帰反射器（
   ２）と、（ロ）再帰反射器（２）の裏面（６）から離し
   て配置された一個のＬＥＤ（発光ダイオード）または豆
   電球からなる光源（３）とで構成され、光源（３）から
   の光線を再帰反射器（２）により反射屈折させて表面（
   ５）に三個の輝点からなる光源像（７）を生ぜしめるよ
   うにしたことを特徴とする標識灯。
2. 【請求項２】　　光源（３）が複数のＬＥＤまたは豆電
   球からなり、前記のＬＥＤまたは豆電球の三倍の数の輝
   点からなる光源像（７）を生ぜしめることを特徴とする
   請求項１に記載する標識灯。
3. 【請求項３】　　再帰反射器（２）に、光源（３）のＬ
   ＥＤまたは豆電球の直│部に孔（１３）を設けて、前記
   のＬＥＤまたは豆電球からの光線の一部が再帰│射器（
   ２）を通過するようにした請求項１または請求項２に記
   載する標識灯。
4. 【請求項４】　　再帰反射器（２）は透明体を材料とし
   、表面（５）に互いに直交する三面を持つ再帰反射素子
   （４）が連続成型され裏面（６）は平面である部分ａ（
   １４）と、表面（５）は平面であり裏面（６）に前記の
   再帰反射素子（４）が連続成型された部分ｂ（１５）と
   を持ち、光源（３）は部分ａ（１４）の裏面（６）から
   離して配置された請求項１ないし請求項３のいずれかに
   記載する標識灯。