JPH06289207A - 光反射体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 観測位置における反射光量を多くする。 【構成】 入射角−５°において、観測角５°の反射光
量が、観測角２°の反射光量の１５％以上であるように
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、道路標識、工事標識、
あるいは自動車、オートバイ等の車輛のナンバープレー
ト、さらには、光源と受光器等を有する光学式情報検知
システム等に用いられる光反射体に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】従来より、光を光源に向け
て反射させる再帰反射光反射体はよく知られており、そ
の再帰反射性を利用して、光反射体は道路標識、工事標
識、車輛のナンバープレート、光学式情報検知システム
等の分野で広く利用されている。

【０００３】これら従来の再帰反射光反射体の最大の特
徴は、光源から発する光をできるだけ効率良く、光源に
向けて反射させること、即ち再帰反射させることにあ
り、その為の工夫が種々試みられている。

【０００４】例えば、特開昭４８−７２２９０号公報に
は、一般に封入レンズ型と呼ばれるガラスビーズと金属
蒸着光反射膜を用いた光反射体の製造方法が、提案され
ている。

【０００５】その他にも、光を再帰反射させる機構は、
種々知られており、一般にオープンレンズ型、カプセル
レンズ型、あるいはキューブコーナー型と呼ばれる様
な、色々な型式の再帰反射光反射体が知られている。

【０００６】しかしながら、いずれの光反射体において
も、光をいかに効率よく再帰反射させるかが最大の課題
であり、そのための工夫がなされているのが実状であ
る。

【０００７】例えば、前述の特開昭４８−７２２９０号
公報は、入射角が大きな場合においても効率良く再帰反
射を実現することを目的としたものである。

【０００８】ところが、実用面においては、光を本当に
再帰反射させる必要のある用途は、非常に少なく、最も
望まれるのは、光を光源より少しずれた方向に反射させ
ることである。

【０００９】例えば、交通標識、工事標識、車輛のナン
バープレート等においては、一般に、自動車のヘッドラ
イトから出た光を、運転者に向けて反射させることが最
も望まれていることであり、当然光源と運転者の位置は
異なるのである。

【００１０】特にトラック、バス等の大型車のヘッドラ
イトと運転者の位置、また、一般自動車においても運転
者と反対の側のヘッドライトと運転者の位置を考えた場
合、光源と運転者（即ち受光部）は大きく異なった位置
にあるのである。この様な場合、光源と受光部は約２ｍ
程度離れており、光反射体との距離との距離を３０ｍと
すれば、光源と光反射体を結ぶ入射光軸（照射軸）と、
光反射体と受光部を結ぶ反射光軸（観測軸）とが形成す
る角度（観測角）は、約４°となる。また光源及び受光
部が距離２５ｍに近ずけば観測角は約５°、２０ｍに近
ずけば観測角は約６°、さらに１０ｍまで近ずけば観測
角は約１１°となる。

【００１１】ところが従来型の再帰反射光反射体におい
ては、観測角が４°を超えるような場合には、反射光量
が極端に低下し、従って視認性が著しく悪くなってしま
うのである。

【００１２】即ち、自動車が光反射体に対し距離３０ｍ
以内に近ずくと光反射体の視認性は低下し、よって、実
際の光反射体を用いた標識の文字等の表示がより明確に
判断出来る様な距離に近ずいた時、逆に視認性が低下す
ることになり運転者にとっては非常に不都合なのであ
る。

【００１３】いいかえれば、光反射体には遠距離での視
認性は、もちろんのこと、１０ｍ〜３０ｍの近距離、即
ち観測角４°〜１１°程度での視認性も非常に重要なの
である。

【００１４】また、例えば無人搬送車の誘導などのため
に用いられる情報検知システムなど、光源から出た光を
誘導路に沿って帯状に設置した光反射体にあて、その反
射光を受光器にて情報として読み取るような光学式情報
検知システムにおいても一般に光源と受光器の位置は異
なっていることが多く、搬送車の振動や傾斜等によりこ
の位置関係が変動すると情報が全く伝わらなくなる等の
問題がある。

【００１５】従って、真に望まれる反射条件は、従来よ
り追求されてきた再帰反射ではなく、実際は、光源位置
より少しずれた位置への反射なのである。

【００１６】本発明の目的は、これら従来技術の欠点を
解消し、再帰反射方向以外の所望の位置に対し、より多
くの光を反射させることのできる光発射体を提供するこ
とにある。

【００１７】

【問題を解決するための手段】本発明者等は、種々光学
条件を検討の結果、簡単な光学条件の変更により、再帰
反射方向以外の角度方向にも効率良く光を反射さすこと
が出来ることを見い出し、本発明に至った。

【００１８】従って、本発明に従うと、入射角−５°に
おいて、観測角５°の反射光量が、観測角２°の反射光
量の１５％以上であることを特徴とする光反射体が提供
される。

【００１９】なお、本発明において、光とは、広く、可
視光、赤外線、紫外線、レーザー光線等のエネルギー線
の総称である。

【００２０】

【実施例】まず、本発明の具体例を図１乃至図４の光反
射モデル図を用い、詳細に説明する。

【００２１】図１、は幾何学的反射による光反射モデル
図である。

【００２２】図１において光反射体１の光反射面２，３
は互いに９０°の角度で面する様に設計されている。こ
の場合、例えば、光源より発せられた光が光路４により
光反射体に入射すると入射光は光反射面２、３で各々反
射されて入射光と平行な光路５により光源方向に反射さ
れる。また、逆に、光路５より入射すると光路４により
反射される。即ち、光は再帰反射される。

【００２３】実際の使用においては、図１に示されるよ
うな光反射体を１個の微小素子として、多数組み合わせ
て一個の光反射体を形成することが一般的であり、光は
図３にモデル的に示されるように入射光に対し平行な光
線となって再帰反射される。本発明においては、このよ
うな再帰反射条件ではなく、図２に示されるように例え
ば、光反射面６に対し、もう一方の光反射面７は９０°
の角度より少し、大もしくは小に設計する（図２におい
ては９０°より少し小さく設計した光反射体１１が例示
されている）。

【００２４】図２において、光源より発せられた光が光
路８により光反射体の光反射面６に入射すると、入射光
は光反射面６，７により反射され、入射光とすこしずれ
た光路９となって反射される。また、光路８と平行な光
が光路１０により光反射の光反射面７に入射すると、入
射光は光反射面７，６により反射され、入射光に対し光
路９とは逆方向にずれた光路１２となって反射する。

【００２５】即ち、図２の光反射体においては、図２に
モデル的に示すように光源１３、光反射体に入射された
光は、入射光軸に対し互いに反対方向に少し角度のずれ
た方向に向けて反射されるのである。

【００２６】従って光源に対し、少し角度のずれた観測
位置１４においては、乱反射等による光のロスを極力少
なくすることにより、多大な光量を得ることが出来るの
である。

【００２７】これは、図１のごとき再帰反射や、あるい
は乱反射、等ではけっして得ることが出来ない多大な光
量である。

【００２８】尚、上記説明においては、説明を明確にす
るために、２次元的に説明したが、実際は３次元的に構
成されている。即ち、１つ１つの微小素子が、３つの反
射面によって構成されており、３つの反射面が相互に９
０°より若干ずれた角度に配置されている。

【００２９】次に図５乃至７は、微小球レンズ要素と、
光反射要素を用いた光反射モデル図である。

【００３０】図５において、微小球レンズ要素１５は、
ほぼ、微小球レンズの背面近くにレンズの光学的焦点が
くるよう屈折率を調整されている。微小球レンズ要素１
５の、ほぼ焦点位置である微小球レンズ背面には光反射
要素１６が配置されている。このレンズ要素１５と光反
射要素とによって、光反射体１７が構成されている。こ
の場合、例えば光源より発せられた光が光路１８あるい
は１９により光反射体１７に入射すると、光はレンズに
より屈折し、焦点位置にある光反射要素により反射さ
れ、入射光と平行な光路１９あるいは１８により光源方
向に反射される。

【００３１】本発明においては、このような再帰反射条
件ではなく図６に示されるように光反射要素２１をレン
ズ要素２０の焦点位置よりずらして光反射体２２を構成
する。図６においては後方に配置してあるが、レンズの
屈折率の調整等により、焦点位置より、前方に配置する
ことも可能である。

【００３２】図６において、光源より発せられた光が光
路２３により微小球レンズ要素２０に入射すると、入射
光は焦点位置を通過し、その後方の光反射要素２１で反
射され、入射光とすこしずれた光路２４となって反射さ
れる。また光路２３と平行な光が光路２５により入射す
ると、同様に、入射光とすこしずれた光路２６となって
反射される。

【００３３】即ち、図６の光反射体においては、図７に
モデル的に示すように光源１３より光反射体に入射した
光は入射光軸に対し円周方向に少し角度のずれたような
状態で反射されるのである。

【００３４】ただし実際には、微小球レンズ要素が真球
の場合において、入射光の位置の相異により、焦点は、
完全には、同心球面上とならない為、上記反射光に対
し、さらに少しづつ角度のずれた反射光も存在する。

【００３５】このことは、図７に示すような光源に対し
少し角度のずれたある一点の観測位置１４においては、
図３の場合と比較して光量が低下することを意味する。

【００３６】しかしながら、一般の実用例においては、
光源と光反射体と受光の光学的位置関係が少しづつ変動
することが一般的であるため、かえって好都合の場合も
多い。

【００３７】例えば、光反射体に自動車等の光源と、受
光が一体となったものが接近してくる場合、当然、距離
に依存して光学的位置関係は少しづつ変動することとな
り、また、例えば、自動車等の光源と受光が一体となっ
たものは、振動により、また傾斜等による位置の変動に
よっても光反射体との光学的位置関係が少し変動するこ
とがあるのである。

【００３８】特に、例えば光反射体を無人搬送車の誘導
路に沿って帯状に設置し、該搬送車の誘導用光学的情報
検知システムとして用いる場合には、従来の光反射体で
は光源と光反射体と受光素子との光学的位置関係の変動
により該搬送車が誤作動を起こしたり停止したりするこ
とが多い。

【００３９】このような場合において、反射光量がある
程度の分布をもって存在することは非常に好都合なので
ある。

【００４０】図２に示すような、光反射面の幾何学的組
み合わせによる光反射体においても、部分部分において
幾何学的配置を変更することにより、この様な特性を付
与することもできるが、微小球レンズ要素と光反射要素
の組み合わせの方が、その操作が容易であり、ある程度
の光学的位置変動に追随する光反射体は得やすい。

【００４１】本発明において、光反射体の光反射機構
は、前述の図２及び図６に示されるような光反射モデル
図等に従って構成すればよい。

【００４２】即ち、光反射面を幾何学的に組み合わせた
光反射体においては、３の光反射面が、互いにある特定
の角度にて向き合うような光反射体素子を多数組み合わ
せることによって形成すればよい。

【００４３】ただし光反射面は、全てが９０°の角度特
性で向き合うような構成であってはならない。

【００４４】所望によっては９０°の角度特性で向き合
う光反射体素子を部分的に使用してもよいが、その場合
においても、他の部分は、９０°以外の角度特性をもっ
て向き合うよう、光反射面が構成されたものを用いなく
てはならない。

【００４５】光反射体は特に限定されるものではない
が、特公平３−４３０５１号公報等の公知の技術を用い
て例えば、樹脂、ガラス等の透明な成形可能物質を、片
方の面を平滑にし、片方の面に光反射面を、上記のよう
な特定の幾何学的配置にて多数形成するように成形する
ことにより簡単に造ることができる。

【００４６】光反射面は、できるだけ多くの光を所定の
方向に反射させることが必要で、光反射面はできるだけ
平滑になるよう構成される。

【００４７】光反射面における反射は、反射面に金属蒸
着等の鏡面性光反射面を設けることにより反射させても
よく、光反射体と、光反射体に接する物質（例えば空
気）との屈折率の差を利用したいわゆる全反射機能を利
用してもよい。また、微小球レンズ要素と光反射要素を
組み合わせた光反射体は、多数のガラスビーズのごとき
微小球レンズ要素を用い、光反射要素をこのレンズの焦
点位置から少しずらした位置に設けるようにして形成す
ればよい。

【００４８】光反射要素を、全て焦点位置にくるように
設定してはならないが、所望により部分的に光反射要素
を焦点位置に配してもよい。

【００４９】光反射体は、上記のごとく光反射要素を焦
点位置より少しずらすことを除けば、特に限定されるも
のではないが、特開昭４８−７２２９０号公報等の公知
の技術により製造可能である。

【００５０】光反射要素を焦点位置から少しずらして配
置するには光反射要素と微小球レンズ要素間に透明樹脂
層を設けその厚みにより調整してもよいし、微小球レン
ズ等の屈折率を調整することによる焦点位置の変更によ
り調整してもよい。

【００５１】本発明の光反射体には、文字、図柄、バー
コード等の情報を印刷あるいは貼り付け等の方法によっ
て付与してもよい。

【００５２】その場合においては光反射体の表面をでき
るだけ平滑にしておくことが好ましい。

【００５３】以下、実施例により、本発明をさらに具体
的に説明する。

【００５４】実施例１ 厚み約７５μｍの透明なポリエチレンテレフタレートフ
イルム上に、アクリル系樹脂溶液（特殊色料工業（株）
製 ＳＴ−３００）１００重量部とイソシアネート系架
橋剤（住友バイエルウレタン（株）製 スミジュール
Ｎ−７５）１２重量部の混合溶液を塗布し、乾燥させ厚
み約１０μｍの透明樹脂層を得た。

【００５５】この透明樹脂層の表面に屈折率約２．１
８、平均粒子径約５８μｍのガラスビーズを全面に亘っ
て密に付着させ、その後、加熱により、透明樹脂層中へ
深さ約１０μｍで埋め込んだ。

【００５６】次に、ガラスビースの上から、アクリル系
樹脂溶液（特殊色料工業（株）製ＳＴ−５４０）１００
重量部、メラミン系架橋剤（三和ケミカル（株）製 Ｍ
Ｓ−１１）５．５重量部の混合溶液をワイヤーバーＮ
ｏ．６０にて塗布し乾燥させ厚み約１０μｍの透明樹脂
層を形成した。

【００５７】続いてこの透明樹脂層の表面に、金属アル
ミニウムを真空蒸着法にて厚み約０．１５μｍで形成
し、本発明の光反射体を得た。

【００５８】得られた光反射体は表１に示す通り、観測
角２°においても、観測角５°においても優れた反射性
能を有する本発明の目的を十分に満足するものであっ
た。

【００５９】比較例１ 市販の再帰反射光反射体（ニッカポリマ（株）製 セイ
ブライト １８０１２）を用い反射性能を測定した。

【００６０】結果は表１に示す通り、観測角２°におい
ては優れた反射性能を示すものの観測角５°以上では極
めて低い反射性能しから得られない本発明の目的を満足
しないものであった。

【００６１】尚、反射光量の測定は、以下により実施し
た。

【００６２】ＪＩＳ Ｚ ９１１７に従って、光反射体
の反射性能を測定した。ただし、光源と光反射体の距離
及び光反射体と受光器の距離を共に約１．５ｍとし、入
射角−２°、−５°について、それぞれ観測角２°、５
°、１０°、１５°の反射性能を測定した。

【００６３】測定器は神津精器（株）製 モデル ＩＬ
Ｄ−２ＨＦ型を用いた。

【００６４】

【表１】

【００６５】実施例２ 光反射体としては、実施例２で作成したもの、光源とし
て東芝赤外ＬＥＤ ＴＬＮ １０１Ａを、受光素子とし
て同じく東芝フオトトランジスタ ＴＰＳ６０４を用
い、図８（ａ）（ｂ）にそれぞれ示される光学条件１及
び２にてセンサー出力電圧の測定を行った。

【００６６】図８においては、２７は光源、２８は受光
素子であり、光源と受光素子は中心点の距離で約６．５
ｍｍ離れて置かれており、光源より光反射体を貼り付け
た床面への距離は約３２ｍｍとなっている。

【００６７】図８（ａ）において光源は光反射体の真上
に位置しており、従って、光反射体の入射角は０°、受
光素子への反射角βは約１１．５°となっている。

【００６８】図８（ｂ）において、光源は入射角αは１
０°となるよう配置されており、反射角γは約２１．５
°となっている。

【００６９】結果は表２に示す通り、実施例２において
は、通常の再帰反射光反射体や光反射テープを用いた場
合に比べて、大きなセンサー出力電圧を安定的に得るこ
とができ、本発明の目的を達成するものであった。

【００７０】比較例２及び３ 光反射体として、再帰反射シート（ニッカポリマ（株）
製セイブライト １８０１２）（比較例１）、市販のア
ルミペースト塗布反射テープ（比較例２）を用いた以外
は、全て実施例２と同様の試験を行った。

【００７１】結果は表２に示す通り、センサー出力電圧
が低く、かつ、センサー出力電圧は光学条件により変動
しやすいもので、本発明の目的を達成しないものであっ
た。

【００７２】

【表２】

【００７３】

【発明の効果】本発明においては、光源位置から少しず
れた位置においても有効な反射光量が得られるから光源
と受光位置がずれたような光学的位置配置において、有
効な視認性、情報伝達等を達成することが出来る。

【００７４】例えば本発明の光反射体を用いた交通標
識、工事標識、ナンバープレート等を単独であるいは、
通常の再帰反射光反射体を用いた交通標識等と組み合わ
せて使用することにより、標識等に対する距離や自動車
等の振動、傾斜等に比較的左右されにくい、優れた視認
性を自動車等の運転車に提供することが出来る。

【００７５】また、例えば無人搬送車の誘導システムな
どの光源と受光部の位置が異なるような光学式情報検知
システム等に用いて、光源や受光部の位置や距離あるい
は光源や受光部の振動、傾斜等にも比較的影響を受けに
くい優れた情報伝達を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光反射体の概略図。

【図２】本発明の一実施例に従う光反射体の概略図。

【図３】図１の光反射体の反射の形態を示す概略図。

【図４】図３の光反射体の反射の形態を示す概略図。

【図５】従来の他の光反射体の概略図。

【図６】本発明の他の実施例に従う光反射体の概略図。

【図７】図６の光反射体の反射の形態を示す概略図。

【図８】測定条件を示す簡略図。

【符号の説明】 ６ 光反射面 ７ 光反射面 １１ 光反射体 １３ 光源 １４ 観測位置 ２０ レンズ要素 ２１ 光反射要素 ２２ 光反射体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射角−５°において、観測角５°の反
   射光量が、観測角２°の反射光量の１５％以上であるこ
   とを特徴とする光反射体。
2. 【請求項２】 観測角５°の反射光量が、観測角２°の
   反射光量の２０％以上である請求項１記載の光反射体。
3. 【請求項３】 観測角１０°の反射光量が、観測角２°
   の反射光量の７％以上である請求項１又は２記載の光反
   射体。