JPS585405B2 - サイキハンシヤキオヨビソノセイケイヨウカネガタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は外部光線を再帰反射する再帰反射器に関する。

また、該再帰反射器の成形用金型に関する。

再帰反射器の技術においては、次のような問題点がある
。

イ、従来の再帰反射器は、外部光線の入射方向が外面の
法線方向かられずかでもずれると、反射性能が大きく低
下する。

とくに２０度以上ずれると反射性能が極端に低下し、有
効に使用できない。

口、上記の問題を解決するため、反射素子を傾斜させて
構成すると、金型成作上の問題から素子に段差部が発生
し、これにより反射無効部ができ、反射性能が低下する
。

ノ＼ 従来の再帰反射器は更に、上下方向に反射拡散す
る光量を確保するため、反射器全体の面積を大きくして
使用しなければならないものである。

本発明は上記のような問題点を除去することを目的とす
るのであるが、まず上記問題点について一層詳しく述べ
ておく。

第１に、上記のイの点について説明する。

第１図乃至第３図に示したものは、通常使用されている
従来の再帰反射器において使用される反射素子ユニット
である。

この再帰反射器は、外部光線の入射する平坦な外面と、
複数個の反射素子ユニットを形成された内面とを備えて
いる。

各反射素子ユニットは、外面に垂直な方向から見た場合
に矩形の輪郭を有していて互に密接配置されており、か
つ互に面対称に配置された２個の反射素子Ｉ、Ｉからな
っている。

各反射素子は互に垂直に交わる３個の面によって構成さ
れており、これらの面に対して同一角度（３６°１６′
）をなす直線が外面に垂直となるように構成されている
。

また、各反射素子の頂点１，２が当該反射素子の矩形の
輪郭の中心に位置するとともに、１個の稜線１・３，２
・４がユニットの矩形の輪郭の短辺の垂直二等分線上に
位置するように構成されている。

一般に、３個の互に垂直な面かうなる反射素子に入射す
る光線のうち再帰反射光線として出射されるものは、１
個の面に全反射角度で入射し、次いで別の面で全反射さ
れて出射するか、あるいはさらに別の面で全反射されて
出射するような角度で入射する光線である。

すなわち、各反射素子における有効反射面の面積は外部
光線の入射角度によって異なるのであり、この有効反射
面の面積に比例する反射性能も外部光線の入射角度の変
化につれて変化するのである。

たとえば、上記の従来の反射器において、材料の屈折率
が１．５であるとすると、外面の法線に対して水平方向
にθ二１５°だけ傾斜して入射した平行光線に対する各
反射素子ユニットの有効反射面は、第４図に示したよう
に、四辺形ａｂｅｄと六角形ｅｆｇｈｉｊとであり、反
射器全体の反射性能はこれらの面積の合計に比例するも
のとして理解できるのである。

第５図に示した表は、入射角θをさまざまに変化させた
ときの各反射素子ユニットにおける有効反射面の変化を
示すものである。

同図には入射角度が水平に右方向に変化した場合のみが
示されているが、左方向に入射角度が変化したときには
、反射素子■における有効反射面の面積変化は右方向へ
の角度変化時における反射素子■の面積変化に等しく、
反射素子■における有効反射面の面積変化は右方向への
角度変化時における反射素子Ｉの面積変化に等しいので
ある。

同図に示されているように、入射角θが１９°３６′以
上になったときには、一方の反射素子の面が全反射面を
構成しなくなり、有効反射面積が急激に小さくなってし
まう。

このため、反射器全体の反射性能もθ＝１９°３６′を
境界として急激に低下するのである。

この入射角θと反射器全体の反射性能との関係をグラフ
であられせば、第１２図の線Ｉ＋■のようになる。

このグラフはθ＝０°のときの反射性能を１００として
示したものである。

このグラフからも明らかなように、上記の従来の反射器
は外部光線の入射方向が外面の法線方向かられずかでも
ずれると、反射性能は大きく低下し、とくに、２０度以
上ずれた場合には、反射性能が極端に低下するという特
性を有している。

このような反射器は、外部光線の入射方向が常にほぼ一
定している場合には使用できるが、自転車や海上のブイ
などのように大きく揺動するものに取付けた場合には、
信号装置としての役割を十分に果たすことはできない。

このため、外面に対して光軸がある角度傾けられた傾斜
素子部を具備させることにより、有効な反射を達成させ
ようということが考えられる。

しかし、単に素子を傾斜させただけでは、段差部の発生
に伴い反射無効部ができるという問題が生ずる。

つまり、既述した口の問題がでて来るのである。

即ち、単に素子を傾斜させただけでは第２３図に示すよ
うに成型ピンＰから金型Ｍを得るに際してどうしても段
差Ｓが生じてしまう。

結果的に、成型された反射素子Ｅにも、第２４図に示す
ように段差部Ｓ′が生じることになる。

このため、同図の幅ｔが段差部Ｓ′による反射無効範囲
となる。

すなわち、この部分に入射する光や、他の面に入射して
反射された後この部分に入射した光は、有効に反射され
ず、反射性能が低くなってしまうのである。

例えば、第２５図は素子を左右に傾斜させた場合を示す
が、この時には第２６図に示すように段差部Ｓ′による
反射無効部（ハツチングにて示す）と、無効部ｔによる
反射無効部（他の面に入射した光が段差部Ｓ′により無
効とされる部分。

細点を施して示す）とが生じる。

第２７図は素子が上下傾斜の場合であり、同じく第２８
図の如き反射無効部が生じる。

（各図中、ｆｔ０は素子の傾き、ａは素子の寸法、ｂ、
ｃは段差の寸法を示し、Ｘ、Ｙ、Ｚは座標軸、ｄ、ｅ。

ｏ、ｏ’、α′は点位置を示す。

第２５図は正面形状と一方の側断面を示し、第２７図は
正面形状と２方向の側断面を示した）。

このように、単に素子を傾斜させるという考え方のみで
は、金型の成作上の問題に伴って、反射性能の低下とい
う問題が生じるのである。

次に前記ハの上下方向への反射拡散における問題点につ
いて述べる。

通常の道路交通用の信号装置は、車輌の光線を再帰反射
して当該車輌の運転者に障害物等の存在を知らせるもの
であるが、車輌の光源と運転者の視点とは第１３図に示
したように上下方向にずれているのが通常である。

したがって、このような再帰反射器においては、その再
帰反射光線のうち光学的な誤差等によって上方に拡散さ
れた光線が有用な信号光として作用するのである。

従って従来例にあっては、このような上方向への拡散光
を確保して有効な反射性能を維持するため、その反射器
の面積を比較的大きくしなければならないのである。

上記事情に鑑み、本発明は、 （１）外部光線の入射角度が変化しても反射性能の低下
が少なく、従って広域反射性能を持ち、常に大きく揺動
する物体に付しても有効に用い得、（１１）かつ上下方
向の拡散能が大きく従って反射器面積をそれほど大きく
しなくても所望の反射性能が得られる再帰反射器を得る
ことを目的とするとともに、 （１１１）そのような再帰反射器を素子を傾けることな
く、従って素子に段差部を発生させることなく得ること
ができる金型を比較的容易に得ることをも目的としてい
るものである。

第６図及び第７図に示したのは、本発明にしたがう再帰
反射器の一実施例である。

この再帰反射器は第７図の下がわになっている平坦な外
面と同じく上がわの複数個の反射素子ユニットを形成さ
れた内面とを有している。

各反射素子ユニットは第６図に示すように外面に垂直な
方向から見た場合に矩形をなして互に密接配置されてい
る。

第８図乃至第１０図には上記の反射素子ユニットを拡大
して示すものであって、各反射素子ユニットは２個の互
に合同な反射素子■、■からなっている。

各反射素子１１１．Ｖは互に垂直に交わる３個の面によ
って構成されている。

つまり、反射素子■は、第８図上で五角形をなす面５・
１６・１７・１８・１９と、同じく四角形をなす面５・
６・８・１９、面５・６・９・１６との３面から成る。

同様に反射素子■は、五角形の面１・２０・２１・２２
・２３と、四角形の面７・６・８・２３、面７・６・９
・２０の３面から成る。

これらの面によって構成される３本の稜線のうち１本の
稜線５・６，７・６は、外面に垂直な方向から見た場合
に、第８図の如く両反射素子Ｉ、Ｉの境界線８・９の垂
直二等分線となるように構成されている。

また、反射素子■の３個の面に対して同一角度（３６°
１６′）をなす直嵌（所謂素子の軸）は、稜線５・６を
含む外面に垂直な面内で第１０図における左方向に５４
°４４′−φ＝１２°２８′だけ傾斜させられている。

この両反射素子Ｉ、Ｉはその境界線８・９を含む外面に
垂直な面（つまり第８図の８・９を含み第８図を描いた
長面に垂直な面）に関して互に面対称となっている。

この実施例においては、材料の屈折率は１．５である。

なお、この実施例で５４°４４′−φ＝１２°２８′の
傾斜を採用したのは、最も広角度の反射器つまり最も広
角度の入射角で反射する反射器を設計する場合の一例と
して示したものである。

第１１図の表は、反射素子■において入射角度θが変化
したときの有効反射面の変化を示している。

この表から明らかなように、φ＝１８°５４′（右方向
）のときに有効反射面の面積は最大となり、θは右方向
に大きくなると漸減し、θが小さくなると漸減した後θ
＝３０’（左方向）で臨界点に達する。

反射素子■の有効反射面の面積の変化は、第１１図の表
をθ＝０°を中心として左右対称に移した表として現わ
される。

したがって、この反射素子ユニットを使用して第１図乃
至第５図に示した公知の反射素子ユニットを用いた反射
器と同一面積の反射器をつくると、その反射性能は第１
２図に線Ｉ＋Ｉで示したように変化することとなる。

このグラフから明らかなように、この反射器によれば、
入射角θが外面の法線から２０°以上ずれても、反射性
能は急激に低下することがない。

反射光の絶対光量はθく３０゜の範囲では公知の反射器
におけるよりも小さいのであるが、この点が不都合であ
れば反射器全体の面積を大きくすることにより解決でき
る。

また、各反射素子における３面に同一角度をなす直線の
法線に対する傾斜角度５４°４４′−φを変化させるこ
とにより、反射性能特性をある程度自由に調節すること
ができる。

しかも、この反射器によれば、反射器全面がほぼ均一に
再帰反射するので、視認性がすぐれている。

この反射器は道路交通用の信号装置として使用した場合
には、さらにすぐれた視認性を発揮することができる。

すなわち前記したとおり、通常の道路交通用の信号装置
は、車輌の光線を再帰反射して当該車輌の運転者に障害
物等の存在を知らせるものであるが、車輌の光源と運転
者の視点とは第１３図に示したように上下方向にずれて
いるのが通常である。

したがって、このような再帰反射器においては、その再
帰反射光線のうち光学的な誤差等によって上方に拡散さ
れた光線が有用な信号光として作用するのである。

そして、一般に３個の互に垂直に交わる面によって反射
素子が構成される場合には、３本の稜線を延長して各反
射面を２個の部分に分つと、ある反射面部分に入射した
光線は隣接する他の反射面で反射された後、頂点を中心
として対向する反射面部分で反射されて出射するのであ
るが、この実施例の素子の場合、頂点を中心として上下
に対向する反対面部分５・１０・８・１１・１２，５・
１３・９・１４・１５が他の反射面部分に比較して大き
いため、第１４図に示したように、反射光線のうち上下
方向に拡散する光量が比較的大きいのである。

したがって、この反射器は、実用上では、反射器全体の
面積をそれほど大きく拡大しなくてもθ〈３０°の範囲
においても従来の反射器に劣らない反射性能を発揮する
ことができるのである。

第１５図の線Ｉ′＋Ｖ’はこの反射素子ユニットにおい
て頂点の上下に位置する有効反射面部分の面積がθの変
化にともなってどのように変化するかを、反射素子ユニ
ットの面積の３分の１を１００として、示したものであ
る。

このグラフからも、上下方向に拡散する実用上の反射性
能がすぐれていることが確認されるであろう。

第１６図乃至第２１図には、上記の反射器の内面を成形
するための金型を構成する２種類のピン３１．３２が示
されている。

これらのピン３１゜３２は６角形の水平断面形状を有し
ており、中心軸線において互に垂直に交わる２個の対称
面を有している。

この２種類の６角ピン３１．３２の水平断面形状たる６
角形は、いずれも、相対する同じ長さの辺３１ａ、３１
ｂ：３２ａ、３２ｂと、よれよりやや長くそれぞれ同じ
長さの４つの辺３１ｃ〜３１ｆ；３２ｃ〜３２ｆとで成
る。

従って、このやや長い２辺３１ｃと３１ｄ、３１ｅと３
１ｆ；３２ｃと３２ｄ、３２ｅと３２ｆがなす内角はそ
れぞれ１２０°未満の２εの角度である。

このような６角ピンを先端形状を異ならせてピン３１．
３２の２種類とし、その６角形の短かい辺３１ａ、３１
ｂ：３２ａ、３２ｂが接するように１列ずつ交互に配列
して金型を構成する。

すなわち両者の縦方向に太さは同一とし、ピン３１を縦
方向に一列に配置したものとピン３２を縦方向に一列に
配置したものとを横方向に交互に密接配置し構成する。

２種のピンのうち第１の種類のピン３１は、第１７図に
示すように前記２εの２つの内角の面がピン軸線に対し
てそれぞれ（９０−φ）度で成っている。

この２つの面は頂部で交わって、その６角形の短かい２
辺の中点を結ぶ直線上で稜３１ｇをなしている。

一方第２の種類のピン３２は、第２０図、第２１図に示
すように、前記した２εの内角以外の４つの内角の面が
、ピン軸線に対してδ度で成っている。

その４つの面が交わって、その６角形の短かい２辺３２
ａ、３２ｂの中点を結ぶ直線上で稜３２ｇ、３２ｈをな
している。

上記したφ、ε、δの間には、 なる関係が成り立っている。

なぜならば、ピン３１の頂部面によって形成される面を
ＡＯＢ、隣接する２個のピン３２．３２の頂部面によっ
て形成される面をＣＯＤ、ＥＯＦとし、０Ａ＝ＯＢ＝Ｏ
Ｃ＝ＯＤ＝ＯＥ＝ＯＦであって、０を通りＡＢに平行で
面ＡＯＢに対してφ度で交わる平面をＸＹ平面としたと
き、これらの３面が互に垂直に交わって再帰反射素子を
構成するには、／ＡＯＢ−／Ｃ０Ｄ−／ＥＯＦ＝９０°
であって、点ＢとＣ，ＤとＥ、ＦとＡがそれぞれ一致し
なければならない。

ところが、隣接する２個のピン３２．３２は互に合同で
かつ、面ＣＯＤに対応する頂部面と面ＥＯＦに対応する
頂部面とはそれぞれのピンにおいて垂直に交っているの
で、面ＣＯＤと面ＥＯＦとは互に垂直であり、点ＯとＥ
は必ず一致する。

そこで、／ＡＯＢ−９０°であるためには、ＡＢの中点
をＭとした場合にＡＭ＝σＭかつ／ＡＭＯ＝９０°でな
ければならない。

したがって、点Ａ、ＭのＸＹ平面上への投影点をそれぞ
れＡ／、Ｍ／とじたとき、１０Ｍ′Ａ′＝９０にでなけ
ればならないから、 でなければならないのである。

このようにして、／ＡＯＢ−９０°であれば、面ＣＯＤ
と面ＥＯＦとが互に垂直であるので、点ＡとＦ、ＢとＣ
はそれぞれ一致する。

また、／ＥＯＦ−９０°であるためには、面ＥＯＦがＸ
Ｙ平面に対して９０°−δで交っているのでＡＯＡ（Ｆ
）はＸＹ平面に対してδ度で交わらなければならない。

したがって、でなければならないのである。

／Ｃ０Ｄ＝９０°であるための条件も同様である。

なお、本実施例の場合、φ＝４２°１６′であるからε
＝５３°３０′、δ＝２８”２４’となっている。

上記のよらに構成されたピン３１，３２はそれぞれ縦一
列に並べられて、横方向に交互に配置されて金型を構成
する。

そして、ピン３１の列は第６図に示した領域Ｐを、ピン
３２の列は領域Ｑを成形するのである。

このように、ピン３１．３２は、それ自体は傾けた状態
にする必要なく配置することによって、金型を製作でき
る。

従って、第２３図以下で説明した如き段差部は発生せず
、素子の反射性能の低下をもたらさない。

もともと本発明においては、前記したデータからも明ら
かなように、反射素子自体は傾斜させなくても、傾斜さ
せたのと同様な有効反射を達成できるのである。

また、このような金型は、比較的製作が容易なものであ
る。

上述の如く、本発明の再帰反射器は、外部光線の入射角
度が変化しても反射性能の低下が少なく、従って広域反
射性能を持ち、常に大きく揺動する物体に付しても有効
に用い得るとともに、その上下方向の拡散能は十分に大
きく、反射器面積をそれほど大きくしなくても所望の反
射性能が得られるという効果を有するものである。

かつ、この反射素子自体は外面に対して傾斜させる必要
なくこのような効果を達成できる。

よって金型も段差部を生じさせることがなく、比較的容
易に製作できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は従来の反射器に使用されている反射
素子ユニットを示し、第１図は背面図、第２図は右側面
図、第３図は下面図である。 第４図は第１図乃至第３図の反射素子ユニットにおける
入射角θ−１５°のときの有効反射面の形状を示し、第
５図はθが変化したときの有効反射面の変化の状態を示
している。 第６図乃至第１０図は本発明の反射器の一実施例を示し
、第６図は背面図、第７図は第６図の■−■線断面図、
第８図は１個の反射素子ユニットの拡大背面図、第９図
は第８図の右側面図、第１０図は第８図の下面図である
。 第１１図は第８図乃至第１０図における反射素子■にお
いて入射角θが変化したときの有効反射面の変化の状ｉ
を示す表であり、第１２図は従来の反射器と第５図の反
射器との反射性能特性を示すグラフである。 第１３図は再帰反射器が道路交通信号装置として使用さ
れる場合の説明図、第１４図は第６図の反射器の反射光
線の拡散パターンを示す説明図、第１５図は上下方向の
有効反射面の変化を示すグラフである。 第１６図乃至第２１図は第６図の反射器成形用の金型の
ためのピンを示し、第１６図は第１の種類のピンの上面
図、第１７図はその正面図、第１８図は第２の種類のピ
ンの上面図、第１９図はその正面図、第２０図及び第２
１図は第２の種類のピンをそれぞれ正面から左右方向に
ε度ずれた方向から見た側面図である。 第２２図はこれらのピンによって成形される３面の関係
の設明図である。 第２３図は参考例のピン及び金型を示し、第２４図乃至
第２８図は該参考例に係る傾斜素子の作用を説明する参
考図である。 符号の説明、１．Ｖ・・・・・・反射素子、３１・・・
・・・第１の種類のピンＡ３２・・・・・・第２の種類
のピン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外部光線の入射するほぼ平坦な外面と、複数個の反
   射素子ユニットを形成された内面とを備え、各反射素子
   ユニットは前記外面に垂直な方向から見た場合に矩形の
   輪郭を有していて互に密接配置されており、また各反射
   素子ユニットは２個の反射素子からなっており、第１の
   反射素子は互に垂直に交わる３個の面によって構成され
   ていて、これらの面によって構成される３本の稜線のう
   ち１本の稜線は前記外面に垂直な方向から見た場合に当
   該箱１の反射素子と第２の反射素子との境界線に対して
   垂直となり、３個の面に対して同一角度をなす直線は前
   記一本の稜線を含む前記外面に垂直な面上で前記外面の
   法線に対して傾斜するように構成されており、第２の反
   射素子は第１の反射素子との間の境界線を含む前記外面
   に垂直な面に関して前記第１の反射素子に面対称となる
   ように構成されている、再帰反射器。 ２ 第１項に記載の再帰反射器の成形用金型であって、
   反射素子形成用の２種類の６角ピンを備え、該２種類の
   ６角ピンはいずれもその水平断面形状が相対する同じ長
   さの２つの辺と、それよりやや長くそれぞれ同じ長さの
   ４つの辺とで成り、従つて前記やや長い２辺がなす内角
   はそれぞれ１２０゜未満の２ε度の角度であり、かかる
   ６角ピンを先端形状を異ならせて２種類としてその６角
   形の短かい辺が接するように１列ずつ交互に配列して金
   型を構成するとともに、第１の種類のピンは前記２ε度
   の２つの内角の面がピン軸線に対してそれぞれ（９０−
   φ）度で成り、該２つの面は頂部づ交わってその６角形
   の短かい２辺の中点を結ぶ直線上で稜をなし、第２の種
   類のピンは前記２ε度の２つの内角を除く他の４つの内
   角の面がピン軸線に対してδ度でなり、その４つの面が
   交わってその６角形の短かい２辺の中点を結ぶ直線上と
   ２εの２つの内角の対角線上とで稜をなし、φ。 ε、δの間には なる関係が成り立っている、前記金型。