JP2016535287A - 広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体 - Google Patents

Abstract

本発明は、再帰反射効率と広角性が同時に改善されたステッププリズム型再帰反射体に関し、幾何学的単一平面の共有反射面と、前記共有反射面に直角に接する仮想のステップ面とからなる主反射コーナーと、それぞれ互いに直角に接する一対の専有反射面からなり、前記ステップ面に沿って配列される複数の副反射コーナーとで構成された再帰反射素子が配列された再帰反射体において、前記再帰反射素子は、副反射コーナーのコーナー比（ｌ／ｗ）が１．５以上であり、主反射コーナーのコーナー向が入射面の法線に対して１０度以上偏向され、反射向は１０度以内の偏向角に偏向され、コーナー向の偏向方向が互いに反対方向に交互に交差して配列されたことを特徴とし、このような再帰反射体は、正面光に対して再帰反射効率が非常に高いだけでなく、再帰反射領域も非常に広い。【選択図】図２

Description

本発明は、反射コーナーが複合された再帰反射構造であって、入射光を光源側に再帰反射できるステッププリズム型再帰反射体に関し、特に、再帰反射効率と広角性が同時に改善されたステッププリズム型再帰反射体に関する。

各種の交通標識、道路鋲、デリネーター、三角表示板等のような各種の交通安全施設物や安全服、自動車、自転車、帽子、靴等、夜間に可視性確保が重要な物品には、前方から入射する光を、その光を投射した光源側に再帰反射することでこれらの物品の可視性を高めることができる再帰反射体が設置または貼付される。

従来、上記のような物品に適用される再帰反射体としては、ガラスビーズ（ｇｌａｓｓ ｂｅａｄ）やキューブコーナー（ｃｕｂｅ ｃｏｒｎｅｒ）等を備えた再帰反射体が主に利用されてきた。これらの従来の再帰反射体は、入射光の入射角によって再帰反射特性が異なり、それぞれ長短を持っていた。

例えば、ガラスビーズを用いた再帰反射体は、再帰反射効率が入射角にかかわらず一様であるが、全般的に再帰反射効率が低く、また表面に水が当たる場合、反射機能を失う問題点があった。

そして、キューブコーナーを用いた従来の再帰反射体の場合は、入射角が小さな光、即ち、正面光に対しては再帰反射率が高いが、入射角が大きな側面光に対しては輝度が急激に落ちて、再帰反射が可能な入射角の範囲、即ち、再帰反射視界が非常に狭かった。それだけでなく、再帰反射視界の方向が主に入射角が大きな光を再帰反射できるように設計変更することが非常に難しかった。

このような問題を解決するために、本出願人は、互いに直交する二つの反射面のいずれかの反射面に互いに直交する反射面が階段型に配列され、複合全反射プリズム式の再帰反射構造を保有することで、全般的に再帰反射率が高く、特に、設計ステップで再帰反射率が最も高い入射方向と定義される主反射向の方向を、入射面の法線方向から方向と角度の制限なしに非常に容易に変更できる「再帰反射ユニット及び再帰反射体（韓国特許出願第１０−２００６−７０３８号）」を開発した。

しかし、上記再帰反射体は、再帰反射ユニットが二つの反射面（共有反射面とステップ部）で構成されているが、特定の入射角の範囲の入射光に対してのみ再帰反射が可能であり、再帰反射の範囲が非常に狭いという問題点があった。例えば、正面光用に開発する場合、入射角０度の入射光に対しては非常に高い再帰反射効率を有するのに対し、入射角が１０度以上大きくなる場合、入射光が共有反射面で透過され、再帰反射ユニットの一部が再帰反射機能を失うため、測光に対しては再帰反射性能が脆弱であるという問題点があり、測光用に開発する場合は、測光に比べて正面光に対しては再帰反射効率が極めて低いという問題点があった。このように、韓国特許出願第１０−２００６−７０３８号の再帰反射体は、反射の範囲が非常に狭く、正面光用または側面光用にその用途が制限される問題点があった。

韓国特許出願第１０−２００６−７０３８号

本発明は、上記のような従来の再帰反射体の問題点を解消するために案出されたものであって、正面光に対して再帰反射効率が非常に高いことはもちろん、入射角が大きな入射光に対しても再帰反射機能を失うことなく再帰反射が可能であり、再帰反射の範囲が画期的に拡大された、広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体を提供することにその目的がある。

本発明に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体は、幾何学的単一平面の共有反射面と、前記共有反射面に直角に接する仮想のステップ面とからなる主反射コーナーと、それぞれ互いに直角に接する一対の専有反射面からなり、前記ステップ面に沿って配列される複数の副反射コーナーとで構成された再帰反射素子が配列された再帰反射体において、前記副反射コーナーのコーナー比（ｌ／ｗ）が１．５以上であり、前記主反射コーナーは、入射面の法線に対してコーナー向が１０度以上偏向され、反射向が１０度以内の偏向角に偏向され、主反射コーナーのコーナー向の偏向方向が互いに反対方向に交互に交差するように配列されることを特徴とする。

以上の構成において、前記副反射コーナーのコーナー比（ｌ／ｗ）は、３以上であることが好ましい。

また、前記各再帰反射素子の反射向の偏向角は、１５度〜３０度の範囲であることが好ましい。

以上のような構成からなる本発明に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体は、正面光に対して再帰反射効率が非常に高い。そして、特に入射角が大きな入射光に対しても一定水準以上の有効な再帰反射効率を有することで再帰反射できる入射角の範囲が非常に拡大され、再帰反射領域が非常に広い。

本発明の一実施例に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体の正面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。 図２ａの反射経路図。 図２ａの他の反射経路図。 本発明に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体の再帰反射素子の分解模式図。 本発明に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体の再帰反射素子の斜視図。 本発明に係る反射コーナーの横断面図。

図１は、本発明の一実施例に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体の正面図であり、図２ａは、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

本発明の一実施例に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体１は、ポリカーボネート、紫外線硬化樹脂、アクリル、ガラス等のように光透過性材質の素材で製造される板状の再帰反射体であって、図示されているように、その背面に再帰反射素子１０が一定のパターンで密集配列されるように形成される。

再帰反射体において、再帰反射素子１０は、入射光を再帰反射できる最小単位の再帰反射構造を言うが、本発明に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体１においては、共有反射面１１ａと、前記共有反射面１１ａと９０度の面角で接する仮想のステップ面１１ｂとが全反射プリズム形態の主反射コーナー１１を形成し、前記ステップ面１１ｂ上に小さな反射コーナーである副反射コーナー１２が密集配列されるように形成され、前記副反射コーナー１２が前記共有反射面１１ａとともに一つのステッププリズム型再帰反射素子１０を形成する。

好ましい構成として、本発明に係るステッププリズム型再帰反射体１の背面には、光の透過を遮断して反射率を高めることができる反射膜１４が、蒸着等の工程を通してコーティングされ得る。

図３と図４は、本発明に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体において、最小単位の再帰反射構造として採用されたステッププリズム型再帰反射素子を示したものである。

図示されているように、ステッププリズム型再帰反射素子１０は、直交する二つの反射面（共有反射面１１ａとステップ面１１ｂ）を有する全反射プリズム（直角プリズム）の一面（ステップ面１１ｂ）に階段型に形成されたような形態の再帰反射構造であるステッププリズム型の再帰反射構造を形成するが、前記共有反射面１１ａとステップ面１１ｂとが互いにほぼ９０度の角度で接して主反射コーナー１１を形成し、前記専有反射面１２ａ、１２ｂが前記主反射コーナー１１内のステップ面１１ｂ上で互いに隣接したもの同士で対をなして副反射コーナー１２を形成する。そこで、各再帰反射素子１０は、図３に示されたように、互いに対をなして副反射コーナー１２を形成する専有反射面１２ａ、１２ｂが共有反射面１１ａとともに１組の再帰反射構造をなすことで、素子１０内に入射した光を再帰反射することとなる。

参考までに、反射コーナーは、全反射プリズムの反射構造、即ち、互いに直交する二つの反射面が形成する反射構造を言うものであり、本発明に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体において、主反射コーナー１１と副反射コーナー１２がこれに該当する。主反射コーナー１１は、図３に示されたように、共有反射面１１ａと、この共有反射面１１ａに９０度の面角で接する仮想のステップ面１１ｂとが形成する反射コーナーであり、副反射コーナー１２は、前記ステップ面１１ｂに沿って互いに９０度の面角で接するように配列された専有反射面１２ａ、１２ｂがそれぞれ互いに向かい合うもの同士で対をなして形成する。

本発明に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体において、各再帰反射素子１０の副反射コーナー１２は、１．５以上のコーナー比（ｌ／ｗ）を有する。そして、主反射コーナー１１は、入射面１ａの法線Ｎに対してそれぞれ１０度以上偏向されたコーナー向Ｄｃと１０度以内の偏向角に偏向された反射向Ｄｒを有する。

広角性が改善されたステッププリズム型ステッププリズム型再帰反射体において、副反射コーナー１２のコーナー比（ｌ／ｗ）は、図３に示されたように、反射コーナーの縦横比（ｌ／ｗ）を言うが、これは、入射角が大きな入射光に対する再帰反射性能に多大な影響を及ぼし、コーナー比（ｌ／ｗ）が大きいほど入射角が大きな入射光に対する再帰反射効率を改善する。結果として副反射コーナーのコーナー比（ｌ／ｗ）は、有効な反射効率で再帰反射できる反射範囲に大きな影響を与えることで、ステッププリズム型再帰反射体の非常に重要な設計因子となる。本発明に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体の場合、拡大された反射範囲を確保できるように、副反射コーナーのコーナー比（ｌ／ｗ）が１．５以上に設定されることが好ましいが、本実施例においては、２．２に設定された。

反射コーナー１１において、コーナー向Ｄｃは、図５に示されたように、反射コーナー１１の幾何学的配置方向、即ち、ほぼ直角であるコーナーの頂角Ａを二等分する角の二等分線の方向と定義されたものであって、これは、反射コーナー１１がコーナー反射できる方向と、その反射領域を決定する因子となる。即ち、反射コーナー１１は、コーナー向Ｄｃを中心に左右略４５度の範囲内の入射角でそのコーナー１１内に入射する光をコーナー反射できる。ステッププリズム型再帰反射素子１０の場合、主反射コーナー１１のコーナー向Ｄｃが、その素子１０が再帰反射できる方向と領域を決定して、主反射コーナー１１のコーナー向Ｄｃの左右４５度以内の範囲内で主反射コーナー１１内に入射する光を再帰反射できる。

反射コーナー１１の反射向Ｄｒは、入射光を最大効率でコーナー反射できる方向を言うものであり、図５に示されたように、反射コーナーを横断面で見るとき、コーナー頂点Ａからその対辺１３（コーナーの両端を連結した線）の中点Ｍを連結した中線（Ｍｅｄｉａ Ｌｉｎｅ）の方向と定義される。従って、反射コーナー１１を形成する両反射面１１ａ、１１ｂの幅が異なる場合、反射向Ｄｒは、幅が大きな反射面の方に偏向されるようになる。

本実施例に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体１は、図２ｂに示されたように、互いに向かい合う再帰反射素子１０の主反射コーナー１１のコーナー向Ｄｃが入射面１ａの法線Ｎに対してそれぞれ左側と右側にそれぞれ２２度の偏向角αｃに偏向され、反射向Ｄｒが−１度だけ偏向されることで、入射面１ａでの屈折角λｒが最大４２度に達する測光まで再帰反射が可能である。結果として素材の屈折率が１．５である場合、入射角λｉがほぼ９０度に達する測光までも再帰反射が可能である。

それだけでなく、本実施例に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体１は、図２ｃに示されたように、再帰反射素子１０の主反射コーナー１１の反射向Ｄｒが入射面１ａの法線Ｎに対して−１度前後の偏向角αｒを有することで、入射角１度以内の正面光を最も高い効率で再帰反射できる。

参考までに、本実施例において各反射面間の面角と称されている９０度は、反射面が反射コーナーをなす光学的な直角、即ち、幾何学的９０度に対して１度以内の範囲で若干大きいか小さな角度を言うものであって、これは、入射光を円錐形に拡散して再帰反射するためのものである。従って、本明細書上で言及されている９０度は、幾何学的な９０度ではなく、１度以内の範囲で９０度より大きいか小さな光学的９０度、即ち、「ほぼ９０度」と解釈すべきである。

以上のような構成からなる本発明に係る広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体は、主反射コーナー１１の反射向Ｄｒが正面に向かうことによって、入射面１ａの照度による散乱や素材の光透過率等による光学的損失を無視する場合、正面から入射する正面光を全量再帰反射できるので、再帰反射効率が非常に高い。それだけでなく、主反射コーナー１１のコーナー向Ｄｃが互いに反対方向に一定角度以上に偏向されることで、入射角が６０度以上偏向された測光に対しても再帰反射が可能であり、再帰反射の範囲も非常に広い。

Claims (5)

1. 幾何学的単一平面の共有反射面と、前記共有反射面に直角に接する仮想のステップ面とからなる主反射コーナーと、それぞれ互いに直角に接する一対の専有反射面からなり、前記ステップ面に沿って配列される前記ステップ面に沿って配列される複数の副反射コーナーとで構成された再帰反射素子が配列された再帰反射体において、前記再帰反射素子は、各副反射コーナーのコーナー比（ｌ／ｗ）が１．５以上であり、各主反射コーナーのコーナー向Ｄｃが入射面の法線Ｎに対して１０度以上偏向され、反射向Ｄｒが１０度以内の偏向角に偏向されており、各主反射コーナーのコーナー向Ｄｃの偏向方向が互いに反対方向に交互に交差するように配列されたことを特徴とする、広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体。
2. 前記副反射コーナーのコーナー比（ｌ／ｗ）は、３以上であることを特徴とする、請求項１に記載の広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体。
3. 前記主反射コーナーの反射向の偏向角αｒは、５〜３０度であることを特徴とする、請求項１または２に記載の広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体。
4. 前記主反射コーナーのコーナー向の偏向角αｃが、５度以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体。
5. 前記再帰反射素子の背面に反射膜が形成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の広角性が改善されたステッププリズム型再帰反射体。