JP5091718B2 - 再帰反射物品 - Google Patents

Description

本発明は交通標識、工事標識あるいは車両マーキングなどに好ましく用いることの出来る再帰反射物品に関し、優れた入射角特性、観測角特性および回転角特性に優れた再帰反射物品に関する。

詳しくは、再帰反射物品をいかなる方位に設置しても均一な回転角特性を示す三角錐型キューブコーナー再帰反射物品に関する。

さらに詳しくは、交通標識などに好ましく用いることが出来る再帰反射シートであって、改善された入射角特性、観測角特性および回転角特性を有する再帰反射シートに関する。

優れた入射角特性、観測角特性および回転角特性を有する再帰反射シートの提供に関しては従来からいくつかの提案がなされている。

例えば、ユンゲルセン(Jungersen)の米国特許第2,310,790号（特許文献1）においては傾斜された光学軸を有する再帰反射物品が提案されており、このような傾斜した光学軸を有するキューブコーナー再帰反射物品は入射角特性が改善されることが記載されている。

さらに、ホープマン(Hoopman)のヨーロッパ特許第137,736B1（特許文献2）においても、同様に傾斜した光学軸を有する三角錐型キューブコーナー再帰反射物品が開示されており、その光学軸の傾斜方向はユンゲルセンに開示された素子とは反対の方向（マイナス傾斜）であることが示されている。また、光学軸の傾斜した方位とそれに対して直角な方位に再帰反射性能が改善されることが示されているが、それ以外の方位においては再帰反射性能の改善は得られない。

さらにまた、スチェッチ(Szczech)の米国特許第5,138,488号（特許文献3）においても、同様に傾斜した光学軸を有する三角錐型キューブコーナー再帰反射物品が開示されている。ホープマンの発明と同様に、光学軸の傾斜した方位とそれに対して直角な方位に再帰反射性能が改善されることが示されているが、それ以外の方位においては再帰反射性能の改善は得られない。

三村（Mimura）の国際公開公報WO03／014779A1号（特許文献４）にも、第１および第２の三角錐型再帰反射素子、および少なくとも１個の四面型再帰反射素子を具備する複合キューブコーナー再帰反射素子が最密充填状に多数配置されている再帰反射物品を用いて、入射角特性を改善することが開示されている。

上記の４つのいずれの発明においても、光学軸を傾斜した方向に再帰反射性能が改善される光学原理を利用して入射角特性を改善しているが、光学軸の傾斜した方位とそれに対して直角な方位以外においては再帰反射性能の改善は得られない。

また、観測角特性の改善に関しても様々な提案がなされている。

アッペルドーン(Appeldorn)の米国特許第4,775,219号（特許文献５）には，様々な頂角偏差を有したいくつかの再帰反射素子を繰返しのパターンで配置することにより、再帰反射光ビームを僅かに拡散して観測角特性の改善を試みている。

ネステガード(Nestgarde)の米国特許第5,706,132号（特許文献６）においては、直角に交差する2つの方向に光学軸の傾斜方向を振り分けた三角錐型キューブコーナー素子群を用いて、シートを縦方向または横方向に設置しても同じ再帰反射性能が得られるような三角錐型キューブコーナー再帰反射シートが開示されている。しかしながら、互に直角に交差する素子群はそれぞれ独立した領域を形成しておりシートの外観を著しく阻害するものであった。

さらに、三角錐型キューブコーナー再帰反射素子の三つの底辺の長さが異なる再帰反射素子（不等辺素子とも言う）も知られている。

スミス（Smith）らの米国特許第5,926,316号（特許文献７）には三角錐型キューブコーナー再帰反射素子の三つの底辺の長さが異なる不等辺再帰反射素子が開示されているが、形成されている素子はいずれも回転対称形状を有している。

三村（Mimura）らの日本特許公開公報99−305017号（特許文献８）にも三角錐型キューブコーナー再帰反射素子の三つの底辺の長さが異なる再帰反射素子であって、素子の底辺の深さが異なっているような不等辺再帰反射素子が開示されている。しかしながら、この素子も形成されている素子はいずれも回転対称形状を有している。
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米国特許第2,310,790号 ヨーロッパ特許第137736B1号 米国特許第5,138,488号 国際公開WO03／014779A１号 米国特許第4,775,219号 米国特許第5,706,132号 米国特許第5,926,316号 日本特許公開公報99−305017号

本発明が解決しようとしている課題は、再帰反射物品における入射角特性、観測角特性および回転角特性の改善にある。

特に、外観の均一性に優れた三角錐型キューブコーナー再帰反射物品であって、併せて、特に優れた回転角特性を有する再帰反射物品を提供することである。

具体的な用途としては、交通標識、工事標識、商業標識、車両ナンバープレート、車両反射テープ、路側反射体、光学センサーの反射体、安全衣料用品などに用いることのできる再帰反射物品を供給することにある。

さらに、交通標識、工事標識、商業標識、車両ナンバープレートなどに用いることのできる薄くて柔軟な再帰反射シートであって、優れた回転角特性を所有しているために自由な方位でシートを裁断して標識に用いることが出来る再帰反射シートを供給することにある。

以下に、本発明の課題を解決するための具体的な手段に関して詳細に説明を行なう。

本発明における再帰反射物品は、第１および第２の三角錐型再帰反射素子、および少なくとも１個の四面型再帰反射素子を具備する素子対が、最密充填状に多数配置されており、
該第１および第２の三角錐型再帰反射素子の各々の３つの反射側面は、互いに垂直なキューブコーナー反射面を形成しており、
少なくとも１個の該四面型再帰反射素子の第１の反射側面、第２の反射側面および第３の反射側面は、互いに垂直なキューブコーナー反射面を形成しており、
該第１の三角錐型再帰反射素子の第１の反射側面は、該四面型再帰反射素子の第１の反射側面と同一平面にあり、
該第１の三角錐型再帰反射素子の第２の反射側面は、該四面型再帰反射素子の第２の反射側面と同一平面にあり、
該素子対は、底辺（Ｃ１−Ａ、Ｃ２−Ａ、Ｂ−Ｃ１、Ｂ−Ｃ２）で区画された四角形の底面を有し、
該素子対は、該底面の頂点（Ａ、Ｂ）を結んだ線（Ａ−Ｂ）を中心線とする実質的に対称形のＶ字形状の溝を有し、
該第１の三角錐型再帰反射素子の第３の反射側面は、該Ｖ字状形の溝を形成する２つの面の一方の面に平行な面であり、
該第２の三角錐型再帰反射素子の第３の反射側面は、該Ｖ字状形の溝を形成する２つの面の他方の面と同一面またはこの面に平行な面であり、
該四面型再帰反射素子の第３の反射側面は、該Ｖ字状形の溝を形成する２つの面の一方の面と同一面である再帰反射物品であって、
該素子対は、該線（Ａ−Ｂ）に対して線対称な形状であり、
該線（Ａ−Ｂ）と、該底面の２つの底辺（Ｃ１−Ａ、Ｂ−Ｃ１）となす２つの侠角（∠Ｃ１ＡＢ、∠Ｃ１ＢＡ）は、異なり、
該再帰反射物品は、２種類の該素子対である、第１の素子対と第２の素子対とにより形成され、
該第１の素子対と該第２の素子対とは、該底面の頂点（Ｃ１、Ｃ２）を結んだ線に対して線対称の対を成していることを特徴とするものである。

本発明における再帰反射物品は、第１および第２の三角錐型再帰反射素子、および少なくとも１個の四面型再帰反射素子を具備する素子対が最密充填状に多数配置されているものである。

本発明の素子対は、入射角特性の改善を意図したものである。

従来より、再帰反射素子の持つ光学軸を傾斜させることにより達成され、光学軸を傾けた方向への入射角特が改善されることが知られていたが、過度の光学軸の傾斜は素子を構成する各反射側面の面積比率を大きくするために、３面反射して光源の方向へ再帰反射する効率を低下させるという問題点が有った。

本発明の素子対は、第１および第２の三角錐型再帰反射素子、および少なくとも１個の四面型再帰反射素子を具備するもので、再帰反射に寄与する有効範囲を大きくし、再帰反射する効率の低下を防止することができるものである。

基準平面（Ｓ面）は多数の再帰反射素子の３つの底辺（Ａ−Ｂ、Ｂ−Ｃ１、Ｃ１−Ａ、またはＡ−Ｂ、Ｂ−Ｃ２、Ｃ２−Ａ）によって定められる基準底面であり、再帰反射素子の底面（ＡＢＣ）は該基準底面上にある。

従来公知の素子対は、底面の頂点（Ａ、Ｂ）を結んだ線（Ａ−Ｂ）の中点を中心とした回転対称である。したがって、対を形成する２つの反射素子の光学軸はお互いに１８０度回転した方向に向かって対を成している。二等辺三角形の底面を有する三角錐型キューブコーナー再帰反射素子（二等辺素子）においては光学軸の傾斜方向は該線（Ａ−Ｂ）に垂直な方向に傾斜し、三つの底辺の長さが等しくないような三角錐型キューブコーナー再帰反射素子（不等辺素子）においては線（Ａ−Ｂ）に垂直ではなくなるが、いずれの素子対においても、光学軸の傾きの角度が同じで傾斜方向が１８０度逆の方向である２方向の方位に形成されている。

キューブコーナー再帰反射素子における再帰反射理論に基づけば再帰反射効率は光学軸が傾斜した方位に対して改善がなされる。従って、回転対称形の素子対においては光学軸の傾斜の方位は常に180度回転した方向であるために、傾斜方位に対してのみ再帰反射効率が改善されるが、他の方位に対しての改善は小さい。

一方、本発明における素子対は線対称の対を成しているために、素子対が持つ二つの光学軸の傾斜方位も対象形をなす。光学軸の方位が異なる２種類の素子対が組み合わされて形成されて光学軸が４方向の方位に形成されているために、広範な範囲の方位に対して再帰反射性の改善を達成することが可能である。

本発明の再帰反射物品は、２種類の素子対、即ち、底面の頂点（Ａ、Ｂ）を結んだ線（Ａ−Ｂ）に対して線対称な素子対と、該素子対の底面の頂点（Ｃ１、Ｃ２）を結んだ線に対して線対称な形状に合同な他の素子対とによって構成されており、いずれの素子対も不等辺素子により構成され、線対称の素子対を形成している。

本発明による多方向性再帰反射物品の好ましい形態を、図を引用しつつ以下に説明を行う。

図１は従来技術による素子対を示す。従来技術における素子対は第１の素子対（Ａ１）と線対称な形状を有する第２の素子対（Ａ２）により形成されている。いずれの素子対も底面の形状が不等辺三角形である二つの不等辺素子からなり、二つの不等辺素子が共有する底辺（Ａ−Ｂ）に対して線対称な形状の対を成している。また、不等辺素子のいずれの底辺（Ａ−Ｂ、Ｂ−Ｃ、およびＣ−Ａ）も基準平面（Ｓ面）の上にある。

図１における素子の光学軸の方位角（θa）は5〜85度、好ましくは25〜65度、より好ましくは40〜50度、さらに好ましくは43〜47度の角度であり共有の底辺（A-B）から離れる方向に傾斜している。また光学軸の傾斜角度（θ）は0.5〜25度、好ましくは3〜15度、より好ましくは４〜８度である。

図２は図１に示された従来技術による二つの素子対が底辺を共有して配置されていることを示している。図２に示されるように4つの光学軸は互いに異なる方向に配置されており、その方位は互いに線対称な方向を示している。

図３は図１及び図２に示された従来技術による素子対の集合図を示している。図３に示されるように４つの光学軸は互いに異なる方向に配置されており、その方位は互いに線対称な方向を示している。

図４は本発明による素子対を示す。本発明における素子対は第１の素子対（Ａ１）と線対称な形状を有する第２の素子対（Ａ２）により形成されている。いずれの素子対も底面の形状が不等辺三角形である二つの不等辺素子からなり、二つの不等辺素子同士が共有する不等辺素子の底辺（Ａ−Ｂ）に対して線対称な形状の対を成している。また、不等辺素子のいずれの底辺（Ａ−Ｂ、Ｂ−Ｃ、およびＣ−Ａ）も基準平面（Ｓ面）の上にある。

図４に示されている素子対は、図１に示されている素子対のｘ溝間にｗ１溝が設置された、Ｈ１２及びＨ２２を頂点とする三角錐型再帰反射素子と、Ｈ１１及びＨ２１を頂点とする四面型再帰反射素子を具備する複合キューブコーナー再帰反射素子である。

図４に示されている素子対は、入射角特性を改善するだけでなく、正面の輝度も改善することができて、本発明に好適に用いることができる。

図５は図４に示された本発明による二つの素子対が底辺を共有して配置されていることを示している。図５に示されるように4つの光学軸は互いに異なる方向に配置されており、その方位は互いに線対称な方向を示している。

図６は図４及び図５に示された本発明による素子対の集合図を示している。図６に示されるように４つの光学軸は互いに異なる方向に配置されており、その方位は互いに線対称な方向を示しているために、いずれの方位に対しても均一な再帰反射性能を示し回転角特性が優れる。

図７は、本発明による素子対を示す。図７に示されている素子対は、図１に示されている素子対のｘ溝間にｗ１溝及びｗ２溝が設置された、Ｈ１３及びＨ２３を頂点とする三角錐型再帰反射素子と、Ｈ１１、Ｈ１２及びＨ２１、Ｈ２２を頂点とする四面型再帰反射素子を具備する複合キューブコーナー再帰反射素子である。

図７に示されている素子対は、入射角特性を改善するだけでなく、正面の輝度も改善することができて、本発明に好適に用いることができる。素子の光学軸の傾斜が大きいときにはｗ１溝だけでなく、ｗ２溝を設置することが、正面の輝度を改善することができるので好ましい。

図８は図７に示された本発明による二つの素子対が底辺を共有して配置されていることを示している。図８に示されるように4つの光学軸は互いに異なる方向に配置されており、その方位は互いに線対称な方向を示している。

図７に示されている素子対は、入射角特性を改善するだけでなく、正面の輝度も改善することができて、本発明に好適に用いることができる。素子の光学軸の傾斜が大きいときにはｗ１溝だけでなく、ｗ２溝を設置することが、正面の輝度を改善することができるので好ましい。

図１０は、本発明による素子対を示す。図１０は、図７の両端のＨ１３及びＨ２３を頂点とする三角錐型キューブコーナー型再帰反射素子部分を切り取った素子であり、四面型再帰反射素子のみで形成されている。

図１０に示されている素子対は、入射角特性を改善するだけでなく、正面の輝度も改善することができて、本発明に好適に用いることができる。素子の光学軸の傾斜が大きいときには両端の三角錐型キューブコーナー型再帰反射素子部分を切り取った方が、正面の輝度を改善することができるので好ましい。

図１１は図１０に示された本発明による二つの素子対が底辺を共有して配置されていることを示している。図１１に示されるように4つの光学軸は互いに異なる方向に配置されており、その方位は互いに線対称な方向を示している。

図１２は図１０及び図１１に示された本発明による素子対の集合図を示している。図１２に示されるように４つの光学軸は互いに異なる方向に配置されており、その方位は互いに線対称な方向を示しているために、いずれの方位に対しても均一な再帰反射性能を示し回転角特性が優れる。

以下に、実施例により本発明の詳細を更に具体的に説明する。

実施例をはじめ本明細書に記載の再帰反射性能は、3次元光学シミュレーションによる計算結果より求めた。該光学シミュレーションは、モンテカルロ光線追跡法により、三次元空間内における光の挙動を求めるものである。光源は白色平行光とし、再帰反射物品の大きさを100mm²と設定して計算した。入射角(β)を5º、15º、30ººに、回転角(ε)を0º、45º、90ºに設定し、各入射角および回転角において再帰反射物品から10mの位置に設定した評価面の照度分布の合計値を基に再帰反射性能を数値化し、実施例と比較例で再帰反射性能を比較した。

＜比較例１＞図１〜３に示されるような形状であって、∠Ｃ１ＡＢが６６．６５９゜、∠Ｃ１ＢＡが５４．９１８゜、素子高さが８１．０６６μmである素子対を３Ｄ ＣＡＤにより作図し、この図を用いて光学シミュレーションを実施した。

＜実施例１＞図１〜３に示されるような形状であって、∠Ｃ１ＡＢが６６．６５９゜、∠Ｃ１ＢＡが５４．９１８゜、素子高さが８１．０６６μmである素子対において、図４〜６に示されるようにｘ溝間にｗ１溝が設置された素子対を３Ｄ ＣＡＤにより作図し、この図を用いて光学シミュレーションを実施した。

実施例および比較例により得られた光学シミュレーションによる計算結果を、[表1]に示す。

本発明における再帰反射物品の具体的な用途としては、交通標識、工事標識、商業標識、車両ナンバープレートなどに用いることのできる再帰反射物品および再帰反射シートであって、優れた回転角特性を所有しているために自由な方位でシートを切断して標識に用いることが出来る。

従来技術における素子対。 従来技術における二つの素子対。 従来技術における素子対の集合図。 本発明における素子対。 本発明における二つの素子対。 本発明における素子対の集合図。 本発明における素子対。 本発明における二つの素子対。 本発明における素子対の集合図。 本発明における素子対。 本発明における二つの素子対。 本発明における素子対の集合図。

Claims (2)

1. 第１および第２の三角錐型再帰反射素子、および少なくとも１個の四面型再帰反射素子を具備する素子対が、最密充填状に多数配置されており、
   該第１および第２の三角錐型再帰反射素子の各々の３つの反射側面は、互いに垂直なキューブコーナー反射面を形成しており、
   少なくとも１個の該四面型再帰反射素子の第１の反射側面、第２の反射側面および第３の反射側面は、互いに垂直なキューブコーナー反射面を形成しており、
   該第１の三角錐型再帰反射素子の第１の反射側面は、該四面型再帰反射素子の第１の反射側面と同一平面にあり、
   該第１の三角錐型再帰反射素子の第２の反射側面は、該四面型再帰反射素子の第２の反射側面と同一平面にあり、
   該素子対は、底辺（Ｃ１−Ａ、Ｃ２−Ａ、Ｂ−Ｃ１、Ｂ−Ｃ２）で区画された四角形の底面を有し、
   該素子対は、該底面の頂点（Ａ、Ｂ）を結んだ線（Ａ−Ｂ）を中心線とする実質的に対称形のＶ字形状の溝を有し、
   該第１の三角錐型再帰反射素子の第３の反射側面は、該Ｖ字状形の溝を形成する２つの面の一方の面に平行な面であり、
   該第２の三角錐型再帰反射素子の第３の反射側面は、該Ｖ字状形の溝を形成する２つの面の他方の面と同一面またはこの面に平行な面であり、
   該四面型再帰反射素子の第３の反射側面は、該Ｖ字状形の溝を形成する２つの面の一方の面と同一面である再帰反射物品であって、
   該素子対は、該線（Ａ−Ｂ）に対して線対称な形状であり、
   該線（Ａ−Ｂ）と、該底面の２つの底辺（Ｃ１−Ａ、Ｂ−Ｃ１）となす２つの侠角（∠Ｃ１ＡＢ、∠Ｃ１ＢＡ）は、異なり、
   該再帰反射物品は、２種類の該素子対である、第１の素子対と第２の素子対とにより形成され、
   該第１の素子対と該第２の素子対とは、該底面の頂点（Ｃ１、Ｃ２）を結んだ線に対して線対称の対を成している
   ことを特徴とする再帰反射物品。
2. 該素子対は、該底面の該頂点（Ｃ１、Ｃ２）を含む三角錐型再帰反射素子が切り取られた形状であることを特徴とする請求項１記載の再帰反射物品。