JP2002206989A - 再帰反射性能測定装置 - Google Patents

再帰反射性能測定装置

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JP2002206989A
JP2002206989A JP2001002672A JP2001002672A JP2002206989A JP 2002206989 A JP2002206989 A JP 2002206989A JP 2001002672 A JP2001002672 A JP 2001002672A JP 2001002672 A JP2001002672 A JP 2001002672A JP 2002206989 A JP2002206989 A JP 2002206989A
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Kazuyoshi Tanaka
一義 田中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サンプルを切り出すことなく、省スペースで
再帰性反射素材の反射性能を測定できる再帰性反射性能
測定装置を提供すること。 【解決手段】 光源11と、光源11から照射される光
を再帰性反射材13に向けて反射する反射部材12と、
反射部材12と再帰性反射材13との間に配置される集
光光学系14とを組み合わせる。反射部材12や集光光
学系14で光の進路を変化させることで、再帰性反射性
能測定装置を、従来の測定装置よりコンパクトなものに
することができる。しかも、被測定物から切り取ったサ
ンプル片を装置に取り付けるといった作業が不要とされ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】再帰性反射材の反射性能を評
価する再帰反射性能測定装置に関する。
【0002】
【背景技術】再帰性反射材は、光源から照射される光を
光源に向けて反射する性質を有するものであり、夜間の
標識や安全チョッキなどに用いられている。そのため、
再帰性反射材は、その用途の性質上、十分な反射性能を
有していなければならず、その反射性能は従来より種々
の方法で管理されている。再帰性反射材の反射性能の評
価方法として、従来では、JISZ8714-1995「再帰反射体
−光学特性−測定方法」及びJISZ9117-1984「保安用反
射シート及びテープ」に定められている。
【0003】通常、再帰性反射体の再帰反射性能は、主
として、夜間、自動車の前照灯によって再帰性反射体を
照射したとき、その反射光を受ける運転者が感じる明る
さに対応する測光量を得ようとするものである。したが
って、再帰反射性能の測定の分光条件は、標準の光の相
対分光分布と標準分光視感効率との組み合わせとし、照
射及び観測の幾何条件は、前照灯及び再帰性反射体と観
測者との相対的一関係によって規定する。
【0004】従来の技術の概略的構成が図6に示されて
いる。図6において、再帰反射性能測定装置100は、
測定すべきサンプル片101を配置し、光源102から
サンプル片に光を照射して反射した光を集光器センサで
受光し、受光した光を基に測定値を得るようになってい
る。これらの測定は暗室の中で行われる。また、JISZ87
14-1995で示される従来例として、簡易測定方法があ
る。この簡易測定方法は、再帰反射係数を値付けした再
帰反射校正用照合片がある場合は、サンプルとこの再帰
反射校正用照合片と比較してサンプルの再帰性反射係数
を求めるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
では、光源102からサンプル片に光を照射して反射し
た光を集光器センサで受光するために、メートル単位の
十分な広さのスペース(暗室空間)が必要であった。例
えば、JISZ9117-1984では、暗室のスペースが10m以
上と規定されている。このため従来例では、暗室を設け
る比較的大きなスペースが必要とされ、これに伴ってコ
スト高となるという問題点がある。また、簡易測定方法
では、再帰性反射素材の反射性能を、サンプルを切り出
して測定器に入れなければならないためにその準備に時
間がかかり測定効率が低いという問題点がある。
【0006】本発明の目的は、サンプルを切り出すこと
なく、省スペースで再帰性反射素材の反射性能を測定で
きる再帰性反射性能測定装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、光
源からの光を反射部材で曲折させるとともに、反射部材
と再帰性反射材との間に配置される集光光学系で光を屈
折させて前記目的を達成しようとするものである。具体
的には、本発明の再帰性反射性能測定装置は、光源と、
この光源から照射される光を測定すべき再帰性反射材に
反射する反射部材と、この反射部材と前記再帰性反射材
との間の光路中に配置された集光光学系と、前記再帰性
反射材から反射された光を受ける受光素子と、この受光
素子からの出力を表示する出力表示器と、を備えたこと
を特徴とする。
【0008】この発明では、光源から照射される光は反
射部材で反射された後、集光光学系を通過して再帰性反
射材に送られる。この再帰性反射材で反射された光は、
再び、集光光学系を通過して受光素子で受光され、この
受光素子から出力を出力表示器で表示される。そのた
め、反射部材や集光光学系で光の進路を変化させること
で、従来の測定装置よりコンパクトな再帰性反射性能測
定装置を得ることができる。
【0009】ここで、本発明では、前記反射部材がハー
フミラー又はビームスプリッタであることが好ましい。
この構成の本発明では、ハーフミラーやビームスプリッ
タを使用することで、光源と受光素子とでつくられる観
測角を見かけ上、小さなものとすることができる。例え
ば、観測角を見かけ上0.2度以下とすることができ
る。観測角は、光源と受光素子の配置のずれであり、0
度から0.2度に設定することでJISに定める観測角に
合致する観測角を得ることができる。
【0010】さらに、前記光源及び前記受光素子は前記
集光光学系の焦点距離となる位置に配置されている構成
が好ましい。この構成の本発明では、光源及び受光素子
を集光光学系の焦点距離に配置したので、発射光は、近
似的平行光となる。このため測定光の当たる領域は、測
定装置と、被測定物の距離の影響をほとんど受けなくな
る。
【0011】また、再帰反射した光は再び集光光学系に
よって集光され、受光素子に到達する。受光素子をレン
ズの焦点距離に配置することで、再帰反射を起こした領
域以外の光は、受光素子には届かない。したがって、暗
室環境が不要になり、設備を簡略化することができる。
【0012】さらに本発明では、集光光学系の焦点距離
が500mm以下であることが好ましい。装置本体の大
きさは、集光光学系の焦点距離に依存するが、この構成
の本発明では、焦点距離が前記長さ以内であるため、装
置の小型化を実現することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。図1には本発明の一実施形態が示
されている。図1を参照すると、本実施形態の再帰反射
性能測定装置10は、再帰性反射材13の反射性能を測
定するもので、装置本体10Aと、計測装置10Bと、
電源装置10Cとを備えて構成されている。装置本体1
0Aは、発光ダイオードからなる光源11と、光源11
から照射される光を再帰性反射材13に反射する反射部
材としてのハーフミラー12と、光源11とハーフミラ
ー12との間に配置された集光光学系としての凸レンズ
14と、再帰性反射材13から反射された光を受ける受
光素子15と、これらの部材を収納する収納部Bとを備
えて構成されている。
【0014】収納部Bの凸レンズ14の前方には開口P
が設けられており、この開口Pの面積を調整するように
図示しない絞りが設けられている。受光素子15は、そ
の出力信号を受け、その出力信号を計測装置10Bに送
る。本実施形態では、受光素子15は、例えば、Cd素
子、フォトダイオードが用いられる。計測装置10B
は、受光素子15のゲインを調整するゲイン調整回路1
6と、このゲイン調整回路16の出力を表示する出力表
示器としての電圧計17とを備え、受光素子15で受光
した光の受光量からJIS等で規定される一般的な計算式
に基づいて再帰反射性能を測定する。電源装置10C
は、光源11に一定の電流を供給する定電流回路20
と、この定電流回路20に直流電流を供給する直流電源
21とを備えている。
【0015】光源11及び受光素子15は凸レンズ14
の焦点距離F上に配置されている。図2において、受光
素子15と凸レンズ14との間の距離f1は、凸レンズ1
4の焦点距離Fと同じである。光源11とハーフミラー
12との間の距離f2と、ハーフミラー12と凸レンズ1
4との間の距離f3との合計値(f2+f3)は焦点距離Fと
同じである。
【0016】光源11を凸レンズ14の焦点位置に配置
することで、光源11からの発射光は凸レンズ14と再
帰性反射材13との間では近似的平行光となる。このた
め測定光の当たる領域は、レンズ焦点距離Fの約20倍
以下において、測定装置と被測定物の距離の影響をほと
んど受けなくなる。また、再帰反射した光は再びレンズ
によって集光され、受光素子15に到達する。受光素子
15をレンズの焦点位置に配置することで、再帰反射を
起こした領域以外の光は、受光素子15には届かない。
このため従来必要であった暗室環境は不要となる。
【0017】凸レンズ14の焦点距離Fは500mm以
下であることが好ましい。装置本体10Aの大きさは、
凸レンズ14の焦点距離に依存する。焦点距離が長すぎ
ると装置の大きさが大きくなる。焦点距離が短すぎる
と、部品配置精度が厳格になり、コスト高となる。ま
た、光源11と受光素子15自体に有限の面積があるた
めに、見かけの観測角が大きくなるという問題が生じ
る。したがって、実用的な焦点距離は、50ないし15
0mmである。
【0018】観測角αは、光源11と、受光素子15と
の配置のずれである。つまり、凸レンズ14の光軸C
と、ハーフミラー12から凸レンズ14に向かう光源1
1の照射光の光軸Qとの間の角度αが観測角である。こ
の観測角αは0度ないし0.2度に設定することでJIS
に定める0.2度の観測角と合致した観測角が得られ
る。
【0019】したがって、本実施形態によれば、次の作
用効果がある。光源11と、光源11から照射される光
を再帰性反射材13に向けて反射する反射部材12と、
反射部材12と再帰性反射材13との間に配置される凸
レンズ14とを組み合わせて装置本体10Aを構成した
から、反射部材12や凸レンズ14で光の進路を変化さ
せることで、再帰性反射性能測定装置を、従来の測定装
置よりコンパクトなものにすることができる。しかも、
被測定物から切り取ったサンプル片を装置に取り付ける
といった従来の作業が不要とされ、被測定物をそのまま
再帰反射性能測定装置の前方に配置すればよいので、測
定作業が容易に効率的になる。
【0020】さらに、反射部材12をハーフミラーにし
たので、光源11と受光素子15とでつくられる観測角
αに関してJISに定める観測角を得ることができる。ま
た、光源11及び受光素子15を凸レンズ14の焦点距
離に配置したので、発射光は、近似的平行光となる。こ
のため測定光の当たる領域は、測定装置10と、被測定
物である再帰性反射材13の距離の影響をほとんど受け
なくなる。再帰反射を起こした領域以外の光は、受光素
子15には届かないので、暗室環境が不要になり、装置
を小型化することができる。
【0021】さらに、凸レンズ14の焦点距離が500
mm以下であり50mm以上としたので、次の効果を達
成できる。つまり、焦点距離を500mmとしたから、
装置を小型化することができる。焦点距離を50mm以
上としたので、部品精度もそれほど厳格なものでなくて
もよく、コストを低く抑えることができ、容易に実施可
能な再帰反射性能測定装置を提供することができる。ま
た、光源11を発光ダイオードとしたから、装置本体を
小型化すること、及び出力を安定させ、温度上昇を防ぐ
という効果を達成することができる。
【0022】次に、本実施形態の測定結果を確認するた
めの実験例を説明する。凸レンズ14は、直径23m
m、有効径20mm、焦点距離105mmの凸レンズを
使用した。光源11は、白色LED(日亜化学株式会社
製のNPSW500BS)を使用した。受光素子15は
フォトダイオード(シャープ株式会社製BS520)を
使用した。収納部Bの寸法は40mm×70mm×12
0mmである。このような構造の装置を用いた測定と、
JISZ9117(日本車輌検査協会)による測定との双方を複
数の再帰性反射材13で行った。その結果を表1に示
す。
【0023】
【表1】
【0024】この表1において、本実施形態で測定され
た電圧値(mv)は、M8,M6,M4,M2,M0において、それぞ
れ、43,59,109250,670mvである。ここで、MBは電圧補正
値であり、この電圧補正値22mvを各測定電圧から引いた
値が補正電圧となる。そのため、補正電圧は、それぞ
れ、21,37,87,228,648mvである。同様に、M8,M6,M4,M2,
M0に関してJISZ9117(日本車輌検査協会)による測定を
行った。その測定値は、M8,M6,M4,M2,M0において、それ
ぞれ、16,44,118,348,997[lx/cd/m2] となっている。
補正電圧とJISZ9117(日本車輌検査協会による)の測定
結果とを対比したグラフを図3に示す。図3において、
これらの値が相関関係(直線関係)にあり、本実施形態
の実験結果が通常行われている測定方法の結果と一致し
ていることがわかる。つまり、相関係数をR(100%
一致する時に1.00で示す)とすると、本実験例では、R
の二乗が0.999であり、相関関係が強いことがわかる。
【0025】なお、本発明は前述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での
変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、
前記実施形態では、集光光学系を凸レンズ14とした
が、本発明では、図4に示される通り、集光光学系を凹
面鏡140としてもよい。この場合、光源11と凹面鏡
140との間にハーフミラー12を配置しておき、光源
11から凹面鏡140に向けて光を照射し、凹面鏡14
0で反射した光を再帰性反射材13で反射させた後、再
度、凹面鏡140で反射させ、ハーフミラー12を介し
て受光素子15で受光させる。
【0026】さらに、本発明では、図5に示される通
り、光源11と受光素子15との位置を交換、つまり、
凸レンズ14の光軸上に光源11を配置し、この光軸と
直交する位置に受光素子15を配置してもよく、ハーフ
ミラー12に代えてビームスプリッタ120を反射部材
として用いてもよい。このビームスプリッタ120は、
複数のプリズム121,122を組み合わせることで構
成される。また、前記実施形態では、光源11は発光ダ
イオードを使用するものとして説明したが、白熱ランプ
(ハロゲンランプ)、ナトリウムランプ、またはそれら
を光ファイバーなどで導いたものを使用可能である。
【0027】また、受光素子15は、Cd素子、フォト
ダイオードが用いられるとして説明したが、フォトトラ
ンジスタ等も使用可能である。さらに、使用する光の波
長は任意の波長の光を使用することができるが、取り扱
いの容易性、体感輝度との関係から、可視光域が望まし
い。光源11及び受光素子15は、使用する光の波長に
対応したものを選択する。
【0028】
【発明の効果】以上、本発明によれば、光源と、この光
源から照射される光を測定すべき再帰性反射材に反射す
る反射部材と、この反射部材と前記再帰性反射材との間
の光路中に配置された集光光学系と、前記再帰性反射材
から反射された光を受ける受光素子と、この受光素子か
らの出力を表示する出力表示器と、を備えたから、反射
部材や集光光学系で光の進路を変化させることで、従来
の測定装置よりコンパクトな再帰性反射性能測定装置を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る再帰反射性能測定装
置の全体構成図である。
【図2】前記実施形態の要部を示す構成図である。
【図3】前記実施形態に係る再帰反射性能測定装置によ
って測定された値と従来の測定装置で求められた値との
関係を示したグラフである。
【図4】本発明の変形例に係る再帰反射性能測定装置の
全体構成図である。
【図5】本発明の異なる変形例に係る再帰反射性能測定
装置の全体構成図である。
【図6】従来技術の再帰反射性能測定装置の概略構成図
である。
【符号の説明】
10 再帰反射性能測定装置 10A 装置本体 10B 計測装置 10C 電源装置 11 光源 12 ハーフミラー(反射部材) 13 再帰性反射材 14 凸レンズ(集光光学系) 15 受光素子 16 ゲイン調整回路 17 電圧計(出力表示器) 20 定電圧回路 21 直流電源 120 ビームスプリッタ(反射部材) 140 凹面鏡(集光光学系)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、この光源から照射される光を測
    定すべき再帰性反射材に反射する反射部材と、この反射
    部材と前記再帰性反射材との間の光路中に配置された集
    光光学系と、前記再帰性反射材から反射された光を受け
    る受光素子と、この受光素子からの出力を表示する出力
    表示器と、を備えたことを特徴とする再帰反射性能測定
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の再帰反射性能測定装置
    において、 前記反射部材は、ハーフミラー又はビームスプリッタで
    あることを特徴とする再帰反射性能測定装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の再帰反射性能測
    定装置において、 前記光源及び前記受光素子は前記集光光学系の焦点距離
    となる位置に配置されていることを特徴とする再帰反射
    性能測定装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の再帰反射性能測定装置
    において、 前記集光光学系の焦点距離は500mm以下であること
    を特徴とする再帰反射性能測定装置。
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