JP2011164492A - Retroreflective member - Google Patents

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JP2011164492A JP2010029417A JP2010029417A JP2011164492A JP 2011164492 A JP2011164492 A JP 2011164492A JP 2010029417 A JP2010029417 A JP 2010029417A JP 2010029417 A JP2010029417 A JP 2010029417A JP 2011164492 A JP2011164492 A JP 2011164492A
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Giichi Hirayama
義一 平山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problem: the conventional retroreflective sheet cannot exhibit the retroreflective property with only incident light as an object, the incident light being incident from a specified direction, such as sun rays coming from the cosmic space. <P>SOLUTION: A retroreflective member includes a condenser lens array which is formed by arraying condenser lenses including incident side lenses and exit side lenses disposed in pairs on both faces of a plate-like base member, and a concave reflecting mirror array including concave reflecting mirrors with focal planes of incident light incident from a specified direction along the optical axis of the condenser lenses as mirror planes, correspondingly to the respective condenser lenses. The light incident from the specified direction is transmitted through the condenser lens array and reflected by the concave reflecting mirror array, and thereby, retro-reflected into the specified direction. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、再帰反射部材に関する。   The present invention relates to a retroreflective member.

従来、コーナーキューブ、ビーズ等を平面的に配列して、入射する光線を入射方向へ反射させる再帰反射シートが知られている。再帰反射シートは、例えば道路標識などの保安用品に活用されている。一方、再帰反射部材をビルの壁材に用い、太陽光線を地面方向へ反射させることなく入射方向へ反射することにより、地球の温暖化を防ぐ提案もなされている（例えば特許文献１）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００６−３１７６４８号公報 Conventionally, a retroreflective sheet is known in which corner cubes, beads, and the like are arranged in a plane to reflect incident light rays in the incident direction. The retroreflective sheet is used for security products such as road signs. On the other hand, a proposal has been made to prevent global warming by using a retroreflective member for a wall of a building and reflecting sunlight in the incident direction without reflecting the sunlight in the ground direction (for example, Patent Document 1).
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-317648

しかし、従来の再帰反射シートは、さまざまな方向から入射する入射光をその方向へ反射するので、例えばビルの壁材として用いた場合、照り返しなど地面方向からビルの壁面へ入射する光を再び地面方向へ反射してしまい、かえって地表温度を上昇させてしまう。すなわち、従来の再帰反射シートは、宇宙空間から到来する太陽光のような、特定の方向から入射する入射光のみを対象として再帰反射性を発揮することができなかった。   However, conventional retroreflective sheets reflect incident light incident from various directions in that direction. For example, when used as a wall material for a building, the light incident on the wall surface of the building from the ground direction, such as reflection, is again reflected in the ground. It will reflect in the direction and raise the surface temperature. That is, the conventional retroreflective sheet cannot exhibit retroreflectivity only for incident light incident from a specific direction, such as sunlight coming from outer space.

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様における再帰反射部材は、板状のベース部材の両面に対で設けられる入射側レンズと射出側レンズを有する集光レンズを配列してなる集光レンズアレイと、集光レンズの各々に対応して、集光レンズの光軸に沿った特定の方向から入射する入射光の焦点面をそれぞれ鏡面とする凹面反射鏡を有する凹面反射鏡アレイとを備え、特定の方向から入射される入射光は、集光レンズアレイを透過して、凹面反射鏡アレイで反射されることにより、特定の方向へ再帰反射される。   In order to solve the above-described problem, the retroreflective member according to the first aspect of the present invention is formed by arranging a condensing lens having an entrance side lens and an exit side lens provided in pairs on both surfaces of a plate-like base member. A concave reflector array having a condenser lens array and a concave reflector corresponding to each of the condenser lenses, each having a focal plane of incident light incident from a specific direction along the optical axis of the condenser lens as a mirror surface The incident light incident from a specific direction passes through the condenser lens array and is reflected by the concave reflecting mirror array, thereby being retroreflected in a specific direction.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   The above summary of the invention does not enumerate all necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

本実施形態に係る再帰反射部材を、ビルの壁面に適用した場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the retroreflection member which concerns on this embodiment is applied to the wall surface of a building. 本実施形態に係る再帰反射部材が入射光線を再帰反射する方向を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the direction in which the retroreflection member which concerns on this embodiment retroreflects an incident light ray. 本実施形態に係る再帰反射部材の一部を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows a part of retroreflection member which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る再帰反射部材を、図２における平面Ｐで切断した場合の断面図である。It is sectional drawing at the time of cut | disconnecting the retroreflection member which concerns on this embodiment by the plane P in FIG. 本実施形態に係る再帰反射部材の、光学的関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the optical relationship of the retroreflection member which concerns on this embodiment.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図１は、本実施形態に係る再帰反射部材１０を、ビル２０の壁面に適用した場合を示す図である。再帰反射部材１０は、ビル２０の外壁材の一部として利用される。   FIG. 1 is a diagram illustrating a case where the retroreflective member 10 according to the present embodiment is applied to a wall surface of a building 20. The retroreflective member 10 is used as a part of the outer wall material of the building 20.

本実施形態に係る再帰反射部材１０は、特定の方向から入射する光線についてはその特定の方向に向けて反射し、他の方向から入射する光線については拡散させる性質を備える。再帰反射部材１０をビルの外壁材として利用する目的のひとつは、照射される太陽光を地面方向へ反射させることを防ぐことである。   The retroreflective member 10 according to the present embodiment has a property of reflecting light incident from a specific direction toward the specific direction and diffusing light incident from another direction. One of the purposes of using the retroreflective member 10 as a building outer wall material is to prevent reflected sunlight from reflecting toward the ground.

近時のビルの外壁は、ガラスなどの反射部材で覆われることが多くなってきており、太陽光が反射部材で正反射されることにより、強烈な光と熱が地面方向へ照射されることが社会問題化している。特に、地面に蓄積された熱エネルギーがヒートアイランド現象を引き起こし、さらには地球温暖化の原因のひとつとなっていることは周知の事実である。そこで、本実施形態に係る再帰反射部材１０では、ビルに照射される太陽光を地面方向へ反射させず、再帰反射して宇宙空間に太陽光エネルギーを放出させる。   Recently, the outer wall of a building is often covered with a reflecting member such as glass, and sunlight is regularly reflected by the reflecting member, so that intense light and heat are irradiated toward the ground. Has become a social problem. In particular, it is a well-known fact that the heat energy accumulated on the ground causes the heat island phenomenon and is one of the causes of global warming. Therefore, in the retroreflective member 10 according to the present embodiment, the sunlight irradiated to the building is not reflected in the direction of the ground, but is retroreflected to release solar energy to outer space.

具体的には、太陽光である入射光１０１がビル２０の壁面に敷き詰められた再帰反射部材１０に入射すると、反射光１０２として、入射方向に沿って太陽に向けて反射される。反射された反射光１０２のエネルギーは、一部が大気に吸収されながら、やがて宇宙空間へ放出される。   Specifically, when the incident light 101 that is sunlight enters the retroreflective member 10 spread on the wall surface of the building 20, the reflected light 102 is reflected toward the sun along the incident direction. The energy of the reflected reflected light 102 is eventually released into outer space while being partially absorbed by the atmosphere.

一方で、地面による太陽光の照り返しもヒートアイランド現象の原因のひとつとなっている。したがって、再帰反射部材が入射方向に関わらず入射方向へ入射光を反射させると、地面による照り返しを再び地面方向へ反射させることになり、地面による蓄熱をより加速する結果となる。   On the other hand, the reflection of sunlight by the ground is one of the causes of the heat island phenomenon. Therefore, when the retroreflective member reflects incident light in the incident direction regardless of the incident direction, reflection from the ground is reflected again toward the ground, resulting in a further acceleration of heat storage by the ground.

そこで、本実施形態に係る再帰反射部材１０は、地面に照射される入射光１０３の照り返し光１０４が入射した場合は、その表面で乱反射させて拡散する性質を有する。つまり再帰反射部材１０は、太陽光が直接入射する方向からの入射光に対しては再帰反射性を備え、その他の方向から入射する入射光に対しては再帰反射させずに拡散する。   Therefore, the retroreflective member 10 according to the present embodiment has a property of diffusely reflecting and diffusely reflecting on the surface thereof when the reflected light 104 of the incident light 103 applied to the ground is incident. That is, the retroreflective member 10 has retroreflectivity for incident light from the direction in which sunlight directly enters, and diffuses without retroreflecting incident light incident from other directions.

入射する太陽光は、季節、時間によってその方向が変化する。再帰反射部材１０は、後述するように、ある特定の方向から入射する光線を最も効率よく反射するように設定されている。しかしながら、その特定の入射角に準ずる入射光線に対しても、再帰反射性を発揮する。つまり、特定の入射角に対して円錐形に広がる入射角で入射する光線は、所定の再帰反射率以上の反射率で再帰反射し、また、特定の入射角に近い入射光線ほど高い再帰反射率が得られる。   Incident sunlight changes its direction depending on the season and time. As will be described later, the retroreflective member 10 is set so as to reflect light rays incident from a specific direction most efficiently. However, it also exhibits retroreflectivity with respect to incident light rays according to the specific incident angle. In other words, light rays that are incident at an incident angle that spreads in a conical shape with respect to a specific incident angle are retroreflected with a reflectance that is greater than or equal to a predetermined retroreflectance, and incident light that is closer to a specific incident angle has a higher retroreflectivity. Is obtained.

図２は、本実施形態に係る再帰反射部材１０が入射光線を再帰反射する方向を示す説明図である。再帰反射部材１０は、ビル２０の南側壁面に敷き詰められているが、最も効率よく再帰反射する特定の方向が夏至の南中高度となるように設置されることが好ましい。この場合、所定の再帰反射率の得られる太陽の方角は、夏至の太陽行路１１１と冬至の太陽行路１１２に挟まれた、南方の一定の方角に含まれる実効方角１１０である。つまり、夏至の南中時刻で最も強く再帰反射され、これに準ずる一定の方角に太陽が位置する場合も所定の再帰反射効果が得られる。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing a direction in which the retroreflective member 10 according to the present embodiment retroreflects incident light rays. Although the retroreflective member 10 is spread on the south side wall surface of the building 20, it is preferable that the retroreflective member 10 is installed so that the specific direction of retroreflecting most efficiently is the south-mid altitude of the summer solstice. In this case, the direction of the sun from which a predetermined retroreflectance can be obtained is an effective direction 110 included in a certain south direction sandwiched between the solar path 111 of the summer solstice and the solar path 112 of the winter solstice. That is, the retroreflection is most intense at the time of the summer solstice, and a predetermined retroreflection effect can be obtained even when the sun is located in a certain direction according to this.

次に、再帰反射部材１０の構造について説明する。図３は、本実施形態に係る再帰反射部材１０の一部を示す外観斜視図である。再帰反射部材１０は、所定の大きさでユニット化されており、上述のようにビル２０の壁面に敷き詰める場合には、複数のユニットを並べて取り付ける。   Next, the structure of the retroreflective member 10 will be described. FIG. 3 is an external perspective view showing a part of the retroreflective member 10 according to the present embodiment. The retroreflective member 10 is unitized with a predetermined size. When the retroreflective member 10 is spread on the wall surface of the building 20 as described above, a plurality of units are mounted side by side.

第１ベース部材５０の表面は、平面部５１と、平面部５１に沿ってアレイ状に配列された複数の第１球面レンズ５２から構成される。第１球面レンズ５２は、入射光に対して入射側レンズとして設けられた集光レンズである。第１球面レンズ５２は第１ベース部材５０に対して一体的に形成されており、その素材として、透明性が高くて屈折率の大きい、例えばポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などの有機ガラスが用いられる。なお、再帰反射部材１０の用途によっても異なるが、壁材として利用する場合における第１球面レンズ５２の半径は２ｍｍ程度に設定される。   The surface of the first base member 50 includes a flat portion 51 and a plurality of first spherical lenses 52 arranged in an array along the flat portion 51. The first spherical lens 52 is a condensing lens provided as an incident side lens for incident light. The first spherical lens 52 is formed integrally with the first base member 50, and as its material, for example, polymethyl methacrylate resin (PMMA), polycarbonate (PC) having high transparency and high refractive index. Organic glass such as is used. The radius of the first spherical lens 52 when used as a wall material is set to about 2 mm, although it depends on the application of the retroreflective member 10.

本実施形態における再帰反射部材１０においては、第１球面レンズ５２のレンズ面で入射光が効果的に屈折するように、第１球面レンズ５２のレンズ面は第１空気層４０の空気と接するように構成されている。一方、第１球面レンズ５２が外界に対して露出していると、その凹凸性から、汚れが付着しやすく清掃がしにくいという不都合を招く。そこで、第１球面レンズ５２が配列されていない平面部５１の所々に支柱３１を複数設置し、保護板ガラス３０を表面に配置して支持する。これにより第１球面レンズ５２を保護することができ、清掃も容易となる。保護板ガラス３０は、石英ガラスの他に、耐久性の高いポリカーボネートなどの有機ガラスを用いることもできる。   In the retroreflective member 10 according to the present embodiment, the lens surface of the first spherical lens 52 is in contact with the air of the first air layer 40 so that incident light is effectively refracted by the lens surface of the first spherical lens 52. It is configured. On the other hand, when the first spherical lens 52 is exposed to the outside, due to its unevenness, dirt is likely to adhere and cleaning is difficult. Therefore, a plurality of support columns 31 are installed in places on the flat portion 51 where the first spherical lens 52 is not arranged, and the protective plate glass 30 is arranged on the surface and supported. Thereby, the 1st spherical lens 52 can be protected and cleaning becomes easy. The protective plate glass 30 may be made of organic glass such as highly durable polycarbonate in addition to quartz glass.

第１ベース部材５０の裏面の構造については後に詳述するが、第１ベース部材５０の裏面は、第２空気層６０を介して第２ベース部材７０と対向する。第２ベース部材７０の裏面は、再帰反射部材１０としての取り扱い性、設置性などを考慮して、平坦に加工されている。   Although the structure of the back surface of the first base member 50 will be described in detail later, the back surface of the first base member 50 faces the second base member 70 through the second air layer 60. The back surface of the second base member 70 is processed to be flat in consideration of the handleability and installation properties as the retroreflective member 10.

また、再帰反射部材１０には、図示はしていないが、保護板ガラス３０と第１ベース部材５０の周縁部、および、第１ベース部材５０と第２ベース部材の周縁部において、第１空気層４０および第２空気層６０を外界から密封する封止材が設けられている。さらに、再帰反射部材１０は、壁材等として利用できるように、ビス穴等の取付け部を周辺部に備える。   Although not shown, the retroreflective member 10 includes a first air layer in the protective plate glass 30 and the peripheral portion of the first base member 50 and in the peripheral portions of the first base member 50 and the second base member. A sealing material for sealing 40 and the second air layer 60 from the outside is provided. Further, the retroreflective member 10 includes a mounting portion such as a screw hole in the peripheral portion so that it can be used as a wall material or the like.

図４は、本実施形態に係る再帰反射部材１０を、図３における平面Ｐで切断した場合の断面図である。ここで、図示する入射光１０１は、平面部５１の法線に対して斜交する、最も再帰反射率の高い特定の方向からの入射光を表す。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the retroreflective member 10 according to the present embodiment taken along the plane P in FIG. Here, the incident light 101 shown in the figure represents incident light from a specific direction having the highest retroreflectance, which is oblique to the normal line of the plane portion 51.

上述のように、第１ベース部材５０の表面側には第１球面レンズ５２がアレイ状に一体形成されているが、裏面側にも各々の第１球面レンズ５２に対応して、射出側レンズとしての第２球面レンズ５３がアレイ状に一体形成されている。対応するそれぞれの第１球面レンズ５２と第２球面レンズ５３は、対となって集光レンズを構成し、アレイ状に形成された集光レンズは集光レンズアレイを構成する。   As described above, the first spherical lens 52 is integrally formed in the form of an array on the front surface side of the first base member 50, but on the back surface side, corresponding to each first spherical lens 52, the exit side lens is formed. The second spherical lens 53 is integrally formed in an array. The corresponding first spherical lens 52 and second spherical lens 53 form a condenser lens as a pair, and the condenser lenses formed in an array form a condenser lens array.

集光レンズの光軸に沿って入射する入射光は、集光レンズによって集光され、第２ベース部材７０に形成された凹面反射鏡７１の表面で結像する。凹面反射鏡７１は、第１ベース部材５０に対して第２球面レンズ５３の凸方向と同じ向きとなるように第２ベース部材７０に成形された球形状の一部をなす凹面に、高反射塗料が塗布されて、集光レンズ側から見たときに鏡面として機能するように形成されている。凹面反射鏡７１は、集光レンズに対して特定の入射角およびこれに準ずる入射角で入射する入射光を再帰反射させる面であるので、これらの入射角に対応する有効面を含むように、球面の一部が第２ベース部材７０に成形される。集光レンズおよび凹面反射鏡７１の光軸は、最も効率よく反射させたい特定の方向の入射光に沿うように設定される。なお、凹面反射鏡７１は、対応する集光レンズと対となって機能するので、凹面反射鏡７１も、第２ベース部材７０に対してアレイ状に配列される。   Incident light incident along the optical axis of the condenser lens is condensed by the condenser lens and forms an image on the surface of the concave reflecting mirror 71 formed on the second base member 70. The concave reflecting mirror 71 is highly reflective on a concave surface forming a part of a spherical shape formed on the second base member 70 so as to be in the same direction as the convex direction of the second spherical lens 53 with respect to the first base member 50. The coating material is applied and formed so as to function as a mirror surface when viewed from the condenser lens side. The concave reflecting mirror 71 is a surface that retroreflects incident light that is incident on the condenser lens at a specific incident angle and an incident angle corresponding thereto, so as to include an effective surface corresponding to these incident angles. A part of the spherical surface is formed on the second base member 70. The optical axes of the condensing lens and the concave reflecting mirror 71 are set so as to follow incident light in a specific direction to be reflected most efficiently. Since the concave reflecting mirror 71 functions as a pair with the corresponding condenser lens, the concave reflecting mirror 71 is also arranged in an array with respect to the second base member 70.

第２ベース部材７０には、凹面反射鏡７１の各々を接続する接続面７２が形成されている。また、接続面７２の一部には平面部７３が形成されている。平面部７３は、第１ベース部材５０の裏面側に形成された第２球面レンズ５３のアレイ間を接続する平面部５９と互いに平行に対向している。なお、共に第１ベース部材５０に設けられた平面部５１と平面部５９も互いに平行な面である。   A connection surface 72 that connects each of the concave reflecting mirrors 71 is formed on the second base member 70. In addition, a planar portion 73 is formed on a part of the connection surface 72. The plane portion 73 faces the plane portion 59 that connects between the arrays of the second spherical lenses 53 formed on the back surface side of the first base member 50 in parallel with each other. In addition, both the plane part 51 and the plane part 59 provided in the first base member 50 are also parallel to each other.

対向する平面部５９と平面部７３の間の所々には複数のスペーサ６１が設けられており、これらのスペーサ６１は、第１ベース部材５０と第２ベース部材７０を接着により一体化すると共に、入射光１０１が凹面反射鏡７１の表面で結像するように、第１ベース部材５０と第２ベース部材７０の間隔を定める。第１ベース部材５０と第２ベース部材７０の間には、第２空気層６０が形成される。   A plurality of spacers 61 are provided between the opposing flat surface portion 59 and the flat surface portion 73, and these spacers 61 integrate the first base member 50 and the second base member 70 by bonding, The interval between the first base member 50 and the second base member 70 is determined so that the incident light 101 forms an image on the surface of the concave reflecting mirror 71. A second air layer 60 is formed between the first base member 50 and the second base member 70.

本実施形態に係る再帰反射部材１０は、特定の方向から入射する太陽光を再帰反射させることを目的としているので、入射光は平行光と考えることができる。したがって、対となる第１球面レンズ５２、第２球面レンズ５３および凹面反射鏡７１が、その相対関係を維持しながら繰り返し構造を採ることで、それぞれ集光レンズアレイと凹面反射鏡アレイが形成される。再帰反射させる対象光が平行光ではなく、第１球面レンズ５２ごとに入射光の入射角が異なる場合は、それぞれの入射光に対応するように、対となる第１球面レンズ５２、第２球面レンズ５３および凹面反射鏡７１の相対関係を修正しながらアレイを形成すれば良い。   The retroreflective member 10 according to the present embodiment is intended to retroreflect sunlight incident from a specific direction, so that the incident light can be considered as parallel light. Accordingly, the first spherical lens 52, the second spherical lens 53, and the concave reflecting mirror 71 that form a pair take a repeated structure while maintaining the relative relationship, thereby forming a condensing lens array and a concave reflecting mirror array, respectively. The When the target light to be retroreflected is not parallel light and the incident angle of the incident light is different for each first spherical lens 52, the first spherical lens 52 and the second spherical surface that are paired so as to correspond to each incident light. The array may be formed while correcting the relative relationship between the lens 53 and the concave reflecting mirror 71.

球面の一部として成形された凹面反射鏡７１のそれぞれを接続する接続面７２は、入射光が入射する特定の方向とは異なる方向を向く、連続面として成形されている。特定の方向以外の方向から入射する入射光は、第１ベース部材５０を透過して、直接にまたは凹面反射鏡７１で反射して、接続面７２に到達する。接続面７２は光拡散加工が施されており、接続面７２に到達する入射光は拡散される。つまり、このように入射された入射光は、再帰反射されることなく拡散される。光拡散加工は、凹面反射鏡７１をマスクした上で、例えばブラスト処理により接続面７２を粗化する加工である。   A connection surface 72 that connects each of the concave reflecting mirrors 71 formed as a part of a spherical surface is formed as a continuous surface that faces a direction different from a specific direction in which incident light enters. Incident light incident from a direction other than the specific direction passes through the first base member 50 and is reflected directly or by the concave reflecting mirror 71 to reach the connection surface 72. The connection surface 72 is subjected to light diffusion processing, and incident light reaching the connection surface 72 is diffused. That is, the incident light incident in this way is diffused without being retroreflected. The light diffusing process is a process of roughening the connection surface 72 by, for example, blasting after masking the concave reflecting mirror 71.

なお、接続面７２に光拡散加工を施すことに代えて、第２ベース部材７０の裏面に光拡散加工を施しても良い。このように構成すれば、凹面反射鏡７１で再帰反射されずに第２ベース部材に入射した入射光を拡散させることができる。また、凹面反射鏡７１を個別にマスクする必要がないので、光拡散加工が容易である。   Instead of performing light diffusion processing on the connection surface 72, light diffusion processing may be performed on the back surface of the second base member 70. If comprised in this way, the incident light which injected into the 2nd base member without being retroreflected by the concave reflective mirror 71 can be diffused. Moreover, since it is not necessary to mask the concave reflecting mirror 71 individually, light diffusion processing is easy.

接続面７２には、光拡散加工を施した上に、色彩塗装を施しても良い。接続面７２は入射光が入射する特定の方向とは異なる方向を向いており、例えばビル２０付近を歩く歩行者は、再帰反射部材１０を見上げたときに、塗装が施された色彩を視認する。したがって、再帰反射部材１０は、特定の方向から入射する入射光については効率的な再帰反射性を発揮しつつ、他の方向から観察者により観察されるときには、任意の色彩、模様を視認させることができる。なお、接続面７２に色彩塗装を施すことに代えて、第２ベース部材７０の裏面に色彩塗装を施すことにより、観察者に色彩、模様を視認させることもできる。凹面反射鏡７１の領域に高反射塗料が塗布できる素材であれば、第２ベース部材７０自体を有色とすることもできる。   The connection surface 72 may be subjected to light diffusion processing and color coating. The connection surface 72 is directed in a direction different from the specific direction in which the incident light is incident. For example, a pedestrian walking near the building 20 visually recognizes the painted color when looking up at the retroreflective member 10. . Therefore, the retroreflective member 10 exhibits an efficient retroreflective property for incident light incident from a specific direction, and allows an arbitrary color and pattern to be visually recognized when observed by an observer from other directions. Can do. In addition, it can replace with giving color coating to the connection surface 72, and can also make an observer visually recognize a color and a pattern by giving color coating to the back surface of the 2nd base member 70. FIG. The second base member 70 itself can be colored as long as it is a material that can apply a highly reflective paint to the area of the concave reflecting mirror 71.

図５は、本実施形態に係る再帰反射部材１０の、光学的関係を示す説明図である。特に、対となる第１球面レンズ５２、第２球面レンズ５３および凹面反射鏡７１の関係を示す。図において、入射点ｂは入射光１０１が第１球面レンズ５２の境界と交わる点であり、射出点ｅは入射光１０１が第２球面レンズ５３の境界と交わる点である。焦点ｇは、第１球面レンズ５２と第２球面レンズ５３からなる集光レンズの入射光１０１に対する焦点である。また、中心ｃは第１球面レンズ５２のレンズ面曲率中心であり、半径ｒ１は第１球面レンズ５２の半径である。同様に、中心ｄは第２球面レンズ５３のレンズ面曲率中心であり、半径ｒ２は第２球面レンズ５３の半径である。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing an optical relationship of the retroreflective member 10 according to the present embodiment. In particular, the relationship between the first spherical lens 52, the second spherical lens 53, and the concave reflecting mirror 71 that form a pair is shown. In the figure, an incident point b is a point where the incident light 101 intersects the boundary of the first spherical lens 52, and an exit point e is a point where the incident light 101 intersects the boundary of the second spherical lens 53. The focal point g is a focal point for the incident light 101 of the condenser lens including the first spherical lens 52 and the second spherical lens 53. The center c is the center of curvature of the lens surface of the first spherical lens 52, and the radius r 1 is the radius of the first spherical lens 52. Similarly, the center d is the center of curvature of the lens surface of the second spherical lens 53, and the radius r 2 is the radius of the second spherical lens 53.

焦点距離ｆは、集光レンズの焦点距離であり、点線で示す焦点面７７は、後側主点ｈを中心とする半径ｆの曲面を表す。屈折率ｎ１は入射光１０１が入射点ｂに入射する手前の媒質における屈折率であり、本実施形態においては第１空気層４０の屈折率であるのでｎ１＝１．０である。屈折率ｎ２は入射光１０１が入射点ｂに入射してからの媒質における屈折率であり、本実施形態においては、第１球面レンズ５２が一体的に形成される第１ベース部材５０の屈折率である。第１ベース部材５０としてポリカーボネートを用いた場合の屈折率は、ｎ２＝１．５８５である。屈折率ｎ３は入射光１０１が射出点ｅから射出した後の媒質における屈折率であり、本実施形態においては第２空気層６０の屈折率であるのでｎ３＝１．０である。入射点ｂ、中心ｃ、中心ｄ、射出点ｅおよび焦点ｇを結ぶ直線は、第１球面レンズ５２、第２球面レンズ５３および凹面反射鏡７１の光軸であり、本実施形態において入射光１０１は、この光軸に沿った特定の方向から入射する太陽光を想定している。   The focal length f is a focal length of the condensing lens, and a focal plane 77 indicated by a dotted line represents a curved surface with a radius f centered on the rear principal point h. The refractive index n1 is a refractive index in the medium before the incident light 101 enters the incident point b. In this embodiment, the refractive index n1 is 1.0 because it is the refractive index of the first air layer 40. The refractive index n2 is a refractive index in the medium after the incident light 101 enters the incident point b. In the present embodiment, the refractive index of the first base member 50 in which the first spherical lens 52 is integrally formed. It is. The refractive index when polycarbonate is used as the first base member 50 is n2 = 1.585. The refractive index n3 is the refractive index of the medium after the incident light 101 exits from the exit point e. In this embodiment, the refractive index of the second air layer 60 is n3 = 1.0. A straight line connecting the incident point b, the center c, the center d, the exit point e, and the focal point g is the optical axis of the first spherical lens 52, the second spherical lens 53, and the concave reflecting mirror 71. In this embodiment, the incident light 101 Assumes sunlight incident from a specific direction along this optical axis.

大気中に置かれたレンズにおいて近軸領域の範囲で成立するレンズ・メーカーの式によれば、各面の曲率半径をｒ１、ｒ２、レンズの屈折率をｎ、レンズの面間隔をＤとすると、焦点距離ｆは、
ｆ＝ｎｒ１ｒ２／｛（ｎ−１）２Ｄ＋ｎ（ｎ−１）（ｒ２−ｒ１）｝ （１）
が成立する。 According to the lens manufacturer's formula that is established in the paraxial region for a lens placed in the atmosphere, the radius of curvature of each surface is r 1 , r 2 , the refractive index of the lens is n, and the surface spacing of the lens is D Then, the focal length f is
f = nr 1 r 2 / { (n-1) 2 D + n (n-1) (r 2 -r 1)} (1)
Is established.

したがって、後側主点ｈを中心とする半径ｆの曲面である焦点面７７のうち、焦点ｇの近傍を鏡面とすれば、入射光１０１とその近傍の光線は、いずれもこの鏡面に対して直交して入射するので、入射する方向にそのまま反射させることができる。すなわち、再起反射させることができる。そこで本実施形態においては、この後側主点ｈを中心とする半径ｆの曲面に沿って凹面反射鏡７１を設けている。なお、レンズの面間隔Ｄは、入射点ｂと射出点ｅの距離である。   Therefore, if the vicinity of the focal point g of the focal plane 77, which is a curved surface having a radius f centered on the rear principal point h, is a mirror surface, both the incident light 101 and the light rays in the vicinity thereof are relative to this mirror surface. Since it is incident perpendicularly, it can be reflected as it is in the incident direction. That is, it can be re-reflected. Therefore, in the present embodiment, the concave reflecting mirror 71 is provided along a curved surface having a radius f centered on the rear principal point h. The lens surface distance D is the distance between the incident point b and the exit point e.

第１球面レンズ５２の半径ｒ１および第２球面レンズ５３の半径ｒ２を変更すれば焦点距離ｆを変更することができるので、再帰反射部材１０の厚さ、再帰反射率、有効入射角等のパラメータに応じて適宜設定することができる。半径ｒ１およびｒ２は、異なる値であっても同じ値であっても良い。また、凹面反射鏡７１の鏡面として焦点面７７に沿って設ける有効面の大きさを変更することによっても、再帰反射率、有効入射角等を適宜設定することができる。 It is possible to change the focal length f by changing the radius r 2 of a radius r 1 and a second spherical lens 53 of the first spherical lens 52, the thickness of the retroreflective member 10, retroreflectivity, the effective angle of incidence, etc. It can be set appropriately according to the parameters. The radii r 1 and r 2 may be different values or the same value. In addition, the retroreflectance, the effective incident angle, and the like can be appropriately set by changing the size of the effective surface provided along the focal plane 77 as the mirror surface of the concave reflecting mirror 71.

上述のように、第１球面レンズ５２、第２球面レンズ５３および凹面反射鏡７１はそれぞれアレイ状に配列される。再帰反射部材１０全体としての再帰反射率を調整したい場合は、配列させるアレイの密度を変更しても良い。この場合、各々の大きさを小さくして密に配列させることもできる。   As described above, the first spherical lens 52, the second spherical lens 53, and the concave reflecting mirror 71 are each arranged in an array. If the retroreflectivity of the entire retroreflective member 10 is to be adjusted, the density of the array to be arranged may be changed. In this case, the respective sizes can be reduced and densely arranged.

また、上述の実施形態においては、集光レンズの例として球面レンズを採用したが、集光レンズは球面に限らない。所定の再帰反射率を得る入射角の範囲を調整する、入射光の波長依存性を軽減する等を目的として、非球面レンズを採用することもできる。さらには、フレネルレンズ、回折光学素子、ゾーンプレート等の薄いレンズを採用することで、再帰反射部材全体の厚さを薄くすることもできる。また、反射鏡についても、球面に限らず、同様に様々なレンズ形状を採用して反射面とすることができる。   In the above-described embodiment, the spherical lens is adopted as an example of the condensing lens, but the condensing lens is not limited to the spherical surface. For the purpose of adjusting the incident angle range for obtaining a predetermined retroreflectance, reducing the wavelength dependence of incident light, etc., an aspheric lens can be adopted. Furthermore, by adopting a thin lens such as a Fresnel lens, a diffractive optical element, or a zone plate, the thickness of the entire retroreflective member can be reduced. Further, the reflecting mirror is not limited to a spherical surface, and various lens shapes can be similarly adopted to form a reflecting surface.

以上の実施形態においては、ビル２０に適用する壁材として、太陽光を再帰反射させる再帰反射部材を例に説明したが、適用事例は壁材に限らない。例えば、衛星の外装部材に用いて、特定の地域からのみ光通信を可能とするような適用事例も考えられる。あるいは、シート状など小型薄型に形成して、キャラクターシールなどの装飾材に用いることもできる。   In the above embodiment, the retroreflective member that retroreflects sunlight is described as an example of the wall material applied to the building 20, but the application example is not limited to the wall material. For example, an application example in which optical communication is possible only from a specific area by using it as a satellite exterior member is also conceivable. Alternatively, it can be formed in a small and thin form such as a sheet and used for a decorative material such as a character seal.

また、自動車、鉄道車両、船舶、航空機などの外装、ガスタンク、燃料タンクなどの外装にも再帰反射部材を利用することができる。例えば、自動車の屋根に再帰反射部材を取り付ける場合、たとえ特定の時間の太陽を想定しても太陽の方向は自動車の姿勢により変化するので、最も効果が得られる再帰反射させる特定の方向として、屋根に垂直な方向を設定すると良い。このとき、それぞれ対応する集光レンズと凹面反射鏡の光軸は、ベース部材の平面に対する法線と平行になる。   The retroreflective member can also be used for exteriors such as automobiles, railway vehicles, ships, and aircraft, and exteriors such as gas tanks and fuel tanks. For example, when retroreflective members are attached to the roof of an automobile, the direction of the sun changes depending on the attitude of the automobile even if the sun at a specific time is assumed. It is better to set the direction perpendicular to At this time, the optical axes of the corresponding condensing lens and the concave reflecting mirror are parallel to the normal to the plane of the base member.

また、以上の実施形態においては、取扱い性を考慮して、表面を保護板ガラスで覆い、第２ベース部材の裏面を平面とする構成を採用した。しかし、このような形態に限らず、集光レンズアレイおよび球面反射鏡アレイが形成された各々のベース部材を２枚のガラスの間に配置、封入する構成であっても良い。このように構成すれば、再帰反射部材の一部の領域に透過性を持たせることができ、再帰反射部材を設置する設置面の装飾を視認させたり、設置面からの照明を実現することができる。   Moreover, in the above embodiment, the structure which covered the surface with protective plate glass and made the back surface of the 2nd base member into a plane was considered in consideration of the handleability. However, the present invention is not limited to this configuration, and each base member on which the condensing lens array and the spherical reflector array are formed may be arranged and enclosed between two glasses. With this configuration, it is possible to provide transparency to a part of the retroreflective member so that the decoration on the installation surface on which the retroreflective member is installed can be visually recognized or illumination from the installation surface can be realized. it can.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

１０ 再帰反射部材、２０ ビル、３０ 保護板ガラス、３１ 支柱、４０ 第１空気層、５０ ベース部材、５１ 平面部、５２ 第１球面レンズ、５３ 第２球面レンズ、５９ 平面部、６０ 第２空気層、６１ スペーサ、７０ 第２ベース部材、７１ 凹面反射鏡、７２ 接続面、７３ 平面部、７７ 焦点面、１０１ 入射光、１０２ 反射光、１０３ 入射光、１０４ 照り返し光、１１０ 実効方角、１１１ 夏至の太陽行路、１１２ 冬至の太陽行路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Retroreflective member, 20 Building, 30 Protection plate glass, 31 support | pillar, 40 1st air layer, 50 base member, 51 plane part, 52 1st spherical lens, 53 2nd spherical lens, 59 plane part, 60 2nd air layer , 61 Spacer, 70 Second base member, 71 Concave reflector, 72 Connection surface, 73 Flat part, 77 Focal plane, 101 Incident light, 102 Reflected light, 103 Incident light, 104 Reflected light, 110 Effective direction, 111 Summer solstice Solar Route, 112 Winter Solstice Solar Route

Claims (7)

板状のベース部材の両面にそれぞれ対で設けられる入射側レンズと射出側レンズとを有する集光レンズを配列してなる集光レンズアレイと、
前記集光レンズの各々に対応して、前記集光レンズの光軸に沿った特定の方向から入射する入射光の焦点面をそれぞれ鏡面とする凹面反射鏡を有する凹面反射鏡アレイと
を備え、
前記特定の方向から入射される入射光は、前記集光レンズアレイを透過して、前記凹面反射鏡アレイで反射されることにより、前記特定の方向へ再帰反射される再帰反射部材。 A condensing lens array in which condensing lenses each having an incident side lens and an exit side lens provided in pairs on both surfaces of a plate-like base member are arranged;
Corresponding to each of the condenser lenses, a concave reflector array having concave reflectors each having a focal plane of incident light incident from a specific direction along the optical axis of the condenser lens as a mirror surface,
Incident light incident from the specific direction is retroreflected in the specific direction by being transmitted through the condenser lens array and reflected by the concave reflecting mirror array. 各々の前記集光レンズを構成する前記入射側レンズと前記射出側レンズのそれぞれの半径は異なる請求項１に記載の再帰反射部材。   2. The retroreflective member according to claim 1, wherein radii of the incident side lens and the exit side lens constituting each of the condenser lenses are different. 前記特定の方向は、前記ベース部材の法線に対して斜交する請求項１または２に記載の再帰反射部材。   The retroreflective member according to claim 1, wherein the specific direction is oblique to a normal line of the base member. 前記凹面反射鏡は、前記入射光を受光する有効面を含む球面の一部として形成され、
前記再帰反射部材は、前記凹面反射鏡の各々を接続し、前記特定の方向とは異なる方向を向く接続面を有する請求項３に記載の再帰反射部材。 The concave reflecting mirror is formed as a part of a spherical surface including an effective surface that receives the incident light,
The retroreflective member according to claim 3, wherein the retroreflective member has a connection surface that connects each of the concave reflecting mirrors and faces a direction different from the specific direction. 前記接続面は塗装されている請求項４に記載の再帰反射部材。   The retroreflective member according to claim 4, wherein the connection surface is painted. 前記接続面は光拡散加工されている請求項４または５に記載の再帰反射部材。   The retroreflective member according to claim 4, wherein the connection surface is subjected to light diffusion processing. 請求項１から６のいずれか１項に記載の再帰反射部材を表面に備える壁材。   The wall material which equips the surface with the retroreflection member of any one of Claim 1 to 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI695921B (en) * 2019-01-15 2020-06-11 賴啟銘 Daylight filter and daylighting structure including the same

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