JP2011203490A - Retroreflection sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、再帰反射シートに関する。 The present invention relates to a retroreflective sheet.
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、再帰反射シート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 sheet as a wall material of a building and reflecting sunlight in the incident direction without reflecting it toward the ground (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シートは、可撓性を有するベース部の表面に沿って配列された集光レンズアレイと、集光レンズアレイの各々の集光レンズに対応して、集光レンズのレンズ面曲率中心とは異なる位置にそれぞれ中心を有する球面反射鏡が、ベース部の裏面に沿って配列される球面反射鏡アレイと、ベース部の一領域であって、表面においては隣り合う集光レンズに挟まれた領域であり、裏面においては隣り合う球面反射鏡に挟まれた領域である折り曲げ領域としての折曲部とを備え、対応する集光レンズと球面反射鏡の光軸に沿った特定の方向から入射する入射光は、集光レンズアレイを透過して、球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 sheet according to the first aspect of the present invention includes a condensing lens array arranged along the surface of the base having flexibility, and a collection of each of the condensing lens arrays. Corresponding to the optical lens, a spherical reflector array in which a spherical reflector having a center at a position different from the lens surface curvature center of the condenser lens is arranged along the back surface of the base portion, and one area of the base portion The front surface is a region sandwiched between adjacent condensing lenses, and the back surface is a region that is sandwiched between adjacent spherical reflectors and a bent portion as a folding region, and corresponding light condensing Incident light incident from a specific direction along the optical axis of the lens and the spherical reflector passes through the condensing lens array and is reflected by the spherical reflector array to be retroreflected in a specific direction.
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様における再帰反射シートは、可撓性を有するベース部の表面に沿って配列されたシリンドリカルレンズアレイと、シリンドリカルレンズアレイの各々のシリンドリカルレンズに対応して、互いの曲率中心軸が平行であって一致しないように配設される円筒反射鏡面が、ベース部の裏面に沿って配列される円筒反射鏡面アレイと、ベース部の一領域であって、表面においては隣り合うシリンドリカルレンズに挟まれた領域であり、裏面においては隣り合う円筒反射鏡面に挟まれた領域である折り曲げ領域としての折曲部とを備え、対応するシリンドリカルレンズと円筒反射鏡面の光軸に沿った特定の方向から入射する入射光は、シリンドリカルレンズアレイを透過して、円筒反射鏡面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 sheet according to the second aspect of the present invention includes a cylindrical lens array arranged along the surface of the flexible base portion, and each cylindrical lens array of the cylindrical lens array. Corresponding to the lens, the cylindrical reflecting mirror surface arranged such that the mutual center axes of curvature are parallel and do not coincide with each other is arranged along the back surface of the base portion, and one area of the base portion The front surface is a region sandwiched between adjacent cylindrical lenses, and the back surface is a folded portion that is a region sandwiched between adjacent cylindrical reflecting mirror surfaces, and a corresponding cylindrical lens, Incident light that is incident from a specific direction along the optical axis of the cylindrical mirror surface is transmitted through the cylindrical lens array, and the cylindrical mirror surface array. By being reflected in, it is 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。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
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シート１０を適用したブラインドを、ビル２０の窓に設置した場合を示す図である。再帰反射シート１０は、公知のブラインド機構に接続されて、窓の内側で展開状態および収納状態を取り得るように構成されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a case where a blind to which the
本実施形態に係る再帰反射シート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。つまり、特定の方向に対して再帰反射性を発揮し、他の方向に対しては再帰反射性を有さない。再帰反射シート１０をブラインド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
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シート１０を適用したブラインドは、展開時において、ビルの窓に照射される太陽光の少なくとも一部を宇宙空間の方向へ反射させて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, the blind to which the
本実施形態に係る再帰反射シート１０は、詳しくは後述するが、球面型再帰反射シートと円筒面型再帰反射シートの２つのタイプがある。例えば再帰反射シート１０が円筒面型であれば、再帰反射シート１０に直交する鉛直面内で相対する太陽１３１の太陽光である入射光１０１が再帰反射シート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。
Although the
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、再帰反射シート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 sheet 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シート１０は、太陽１３１から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、乱反射させて拡散する性質を有する。つまり再帰反射シート１０は、太陽１３１の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
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。再帰反射シート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。
Incident sunlight changes its direction depending on the season and time. As will be described later, the
再帰反射シート１０が円筒面型であれば、太陽１３１が図示する太陽１３２の位置へ移動した場合、再帰反射シート１０へ直接入射する入射光１０５は、再帰反射シート１０に直交する鉛直面から傾いた角度分だけ正反射し、反射光１０６となって宇宙空間の方向へ放出される。つまり、再帰反射シート１０の法線方向と、鉛直面内で法線に直交する方向の成分については、再帰反射と同様にベクトルを反転させて反射し、鉛直面に直交する水平面内で法線に直交する方向の成分については正反射する。このような再帰反射に準ずる反射を、ここでは準再帰反射と呼ぶ。
If the
再帰反射シート１０が球面型であれば、特定の方向は、再帰反射シート１０に直交する鉛直面内以外の方向にも設定することができる。そして、この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、この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。
If the
図２は、本実施形態に係る再帰反射シート１０が入射光線を再帰反射する方向を示す説明図である。再帰反射シート１０は、ビル２０の南側壁面の窓にブラインドとして設置されているが、再帰反射シート１０の展開時において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を発揮する。なお、ここで言う再帰反射効果とは、図１を用いて説明した円筒面型における準再帰反射による効果を含む。したがって、太陽光を反射して宇宙空間に放出する効果は、広範な入射角に対して得られる。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a direction in which the
次に、球面型再帰反射シート３０について説明する。図３は、球面型再帰反射シート３０の部分的な外観斜視図である。本実施形態における球面型再帰反射シート３０は、設置される窓に合わせた大きさにカットされてブラインド機構に取り付けられ、折り曲げられて収納状態となり、広げられて展開状態となる。図は、展開状態の一部を表す。 Next, the spherical retroreflective sheet 30 will be described. FIG. 3 is a partial external perspective view of the spherical retroreflective sheet 30. The spherical retroreflective sheet 30 in the present embodiment is cut to a size that fits the installed window, is attached to the blind mechanism, is folded into a stored state, and is unfolded into a deployed state. The figure shows a part of the expanded state.
ベース部材３１は、透明性が高く屈折率の大きい、例えばポリ塩化ビニル等の可撓性を有する透明部材により構成される。ベース部材３１の表面には、平坦部に沿ってアレイ状に配列された複数の球面レンズ３２が一体的に形成されている。球面レンズ３２は、入射光を集光する集光レンズである。用途によっても異なるが、ブラインドに適用する場合における球面レンズ３２の半径は２ｍｍ程度に設定される。 The base member 31 is made of a transparent member having high transparency and a large refractive index, such as polyvinyl chloride. A plurality of spherical lenses 32 arranged in an array along the flat portion are integrally formed on the surface of the base member 31. The spherical lens 32 is a condensing lens that condenses incident light. Although different depending on the application, the radius of the spherical lens 32 when applied to the blind is set to about 2 mm.
ベース部材３１の裏面には、球面レンズ３２に対応して設けられる球面反射鏡３３がアレイ上に配列される。具体的には、球面反射鏡３３は、ベース部材３１に対して一体的に形成された部分的な球面形状の面上に、高反射塗料が塗布されて構成される。球面レンズ３２と球面反射鏡３３の具体的な断面形状および光学的な関係については後述する。 On the back surface of the base member 31, spherical reflecting mirrors 33 provided corresponding to the spherical lenses 32 are arranged on the array. Specifically, the spherical reflecting mirror 33 is configured by applying a highly reflective paint on a partially spherical surface formed integrally with the base member 31. The specific cross-sectional shape and optical relationship between the spherical lens 32 and the spherical reflecting mirror 33 will be described later.
図示するように、球面レンズアレイは規則的に配列されているが、折曲部３４の領域においては、隣り合う球面レンズ３２間の間隔が広くとられている。また、球面レンズ３２と球面反射鏡３３は対として機能するので、同じ領域の裏面側においても、隣り合う球面反射鏡３３間の間隔が広くとられている。したがって、折曲部３４は、可撓性を有するベース部材３１において折り曲げが容易な折り曲げ領域として機能する。折曲部３４は、一定間隔ごとに周期的に複数設けられており、矢印の方向に折り曲げることができる。本実施形態において球面型再帰反射シート３０がブラインドに適用される場合には、球面型再帰反射シート３０は、この部分で折り曲げられてブライド機構の収納機構に収納される。なお、球面型再帰反射シート３０は、ブラインド機構等に取り付ける取付け部を周辺部に備える。 As shown in the figure, the spherical lens array is regularly arranged, but in the region of the bent portion 34, the interval between the adjacent spherical lenses 32 is wide. Further, since the spherical lens 32 and the spherical reflecting mirror 33 function as a pair, the space between the adjacent spherical reflecting mirrors 33 is wide on the back side of the same region. Therefore, the bent portion 34 functions as a bending region that can be easily bent in the base member 31 having flexibility. A plurality of the bent portions 34 are periodically provided at regular intervals and can be bent in the direction of the arrow. In the present embodiment, when the spherical retroreflective sheet 30 is applied to the blind, the spherical retroreflective sheet 30 is bent at this portion and stored in the storage mechanism of the bride mechanism. The spherical retroreflective sheet 30 includes a mounting portion attached to a blind mechanism or the like at the peripheral portion.
次に、円筒面型再帰反射シート４０について説明する。図４は、円筒面型再帰反射シート４０の部分的な外観斜視図である。本実施形態における円筒面型再帰反射シート４０は、球面型再帰反射シート３０と同様に、設置される窓に合わせた大きさにカットされてブラインド機構に取り付けられ、折り曲げられて収納状態となり、広げられて展開状態となる。図は、展開状態の一部を表す。
Next, the cylindrical surface
ベース部材４１は、透明性が高く屈折率の大きい、例えばポリ塩化ビニル等の可撓性を有する透明部材により構成される。ベース部材４１の表面には、平坦部に沿ってアレイ状に配列された複数のシリンドリカルレンズ４２が一体的に形成されている。シリンドリカルレンズ４２は、入射光を集光する集光レンズである。用途によっても異なるが、ブラインドに適用する場合におけるシリンドリカルレンズ４２の凸レンズ断面における半径は２ｍｍ程度に設定される。
The
ベース部材４１の裏面には、シリンドリカルレンズ４２に対応して設けられる円筒反射鏡面４３がアレイ上に配列される。具体的には、円筒反射鏡面４３は、ベース部材４１に対して一体的に形成された部分的な円筒面形状の面上に、高反射塗料が塗布されて構成される。シリンドリカルレンズ４２と円筒反射鏡面４３の具体的な断面形状および光学的な関係については後述する。
On the back surface of the
図示するように、シリンドリカルレンズアレイは規則的に配列されているが、折曲部４４の領域においては、隣り合うシリンドリカルレンズ４２間の間隔が広くとられている。また、シリンドリカルレンズ４２と円筒反射鏡面４３は対として機能するので、同じ領域の裏面側においても、隣り合う円筒反射鏡面４３間の間隔が広くとられている。したがって、折曲部４４は、可撓性を有するベース部材４１において折り曲げが容易な折り曲げ領域として機能する。折曲部４４は、一定間隔ごとに周期的に複数設けられており、矢印の方向に折り曲げることができる。本実施形態において円筒面型再帰反射シート４０がブラインドに適用される場合には、円筒面型再帰反射シート４０は、この部分で折り曲げられてブライド機構の収納機構に収納される。なお、円筒面型再帰反射シート４０は、ブラインド機構等に取り付ける取付け部を周辺部に備える。
As shown in the figure, the cylindrical lens array is regularly arranged, but in the region of the
図３における球面レンズ３２の頂点を通る垂直平面Ｐによる球面型再帰反射シート３０の断面形状と、図４におけるシリンドリカルレンズ４２の頂点を通る垂直平面Ｑによる円筒面型再帰反射シート４０の断面形状が、同一となるように設計することができる。つまり、円筒面型再帰反射シート４０においては、再帰反射方向である特定の方向は、シリンドリカルレンズ４２と円筒反射鏡面４３のそれぞれの円筒に直交する直交面に沿う方向となるが、球面型再帰反射シート３０についても球面レンズ３２の中心と球面反射鏡３３の中心をこのような直交面上に配置すれば、球面型再帰反射シート３０の特定の方向を円筒面型再帰反射シート４０の特定の方向と一致させることができる。このとき、シリンドリカルレンズ４２と球面レンズ３２の曲率半径、および、円筒反射鏡面４３と球面反射鏡３３の曲率半径をそれぞれ一致させれば、断面形状は同一となる。
The sectional shape of the spherical retroreflective sheet 30 by the vertical plane P passing through the vertex of the spherical lens 32 in FIG. 3 and the sectional shape of the
そこで、以下の断面形状の説明および光学的関係の説明については、円筒面型再帰反射シート４０を例としつつ、いずれのタイプの再帰反射シートであっても成り立つものとして進める。また、断面形状は様々な構造を採り得るので、いくつかの実施例に分けてそのバリエーションを説明する。
Accordingly, the following description of the cross-sectional shape and description of the optical relationship will be made assuming that any type of retroreflective sheet is valid, taking the cylindrical surface
（実施例１）
図５は、実施例１に係る再帰反射シート２４０を、図４の平面Ｑ（即ちシリンドリカルレンズ２５２の母線に垂直な面）に相当する垂直平面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２４６の法線を含む断面平面に沿い、かつ法線に対して斜交して入射する、最も再帰反射率の高い特定の方向からの入射光を表す。ここで、特定の方向とは、シリンドリカルレンズの母線に垂直な断面において、反射される光線の角度方向であって、この面内で入射光線と同一角度の角度方向であり、この断面内において再帰反射されることになる。
Example 1
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
ベース部材２４１の表面側にはシリンドリカルレンズ２４２がアレイ状に一体形成されているが、裏面側には各々のシリンドリカルレンズ２４２に対応して円筒反射鏡面２４３と、円筒反射鏡面２４３の各々を接続する接続面２４５が形成されている。円筒反射鏡面２４３は、ベース部材２４１に対してシリンドリカルレンズ２４２の凸方向と同じ向きとなるように成形された円筒形状の一部をなす凸面に、高反射塗料が塗布されて、シリンドリカルレンズ２４２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。円筒反射鏡面２４３は、シリンドリカルレンズ２４２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または準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、円筒面の一部がベース部材２４１に成形される。シリンドリカルレンズ２４２と円筒反射鏡面２４３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、円筒反射鏡面２４３は、対応するシリンドリカルレンズ２４２と対となって機能するので、円筒反射鏡面２４３も、ベース部材２４１に対してアレイ状に配列される。このとき、シリンドリカルレンズ２４２の円筒軸である曲率中心軸と、円筒反射鏡面２４３の円筒軸である曲率中心軸とは平行である。しかし、後述するように、特定の方向の入射光に対して最も効率よく再帰反射させるべく、これらの曲率中心軸は一致しないように配置されている。
また、実施例１に係る再帰反射シート２４０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、対となるシリンドリカルレンズ２４２と円筒反射鏡面２４３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、それぞれシリンドリカルレンズ２４２のアレイと円筒反射鏡面２４３の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、シリンドリカルレンズ２４２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、対となるシリンドリカルレンズ２４２と円筒反射鏡面２４３の相対関係を修正しながらアレイを形成すれば良い。
Moreover, since the
円筒面の一部として成形された円筒反射鏡面２４３のそれぞれを接続する接続面２４５は、入射光が入射する特定の方向とは異なる方向を向く、平面または曲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、シリンドリカルレンズ２４２または平面部２４６を透過して、直接にまたは円筒反射鏡面２４３で反射して、接続面２４５に到達する。接続面２４５は光拡散加工が施されており、接続面２４５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、円筒反射鏡面２４３をマスクした上で、例えばブラスト処理により接続面２４５を粗化する加工である。
The
接続面２４５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２４５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、再帰反射シート２４０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、再帰反射シート２４０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。
The
折曲部２４４には、シリンドリカルレンズ２４２も円筒反射鏡面２４３も配置されない。また、ベース部材２４１には可撓性を有する素材が用いられるが、折曲部２４４は、シリンドリカルレンズ２４２および円筒反射鏡面２４３が配置された領域に対してさらに若干薄く成形されており、より柔軟に折り曲げることができる。
In the
図６は、実施例１に係る再帰反射シート２４０の、光学的関係を示す説明図である。特に、対となるシリンドリカルレンズ２４２と円筒反射鏡面２４３の関係を示す。図において、入射点ｂは入射光１０１がシリンドリカルレンズ２４２の境界と交わる点であり、焦点ｄは入射光１０１に対するシリンドリカルレンズ２４２の焦点である。また、中心ｃはシリンドリカルレンズ２４２のレンズ面の曲率中心であり、半径ｒはシリンドリカルレンズ２４２の半径である。シリンドリカルレンズ２４２は、中心ｃを通る紙面に垂直なラインを曲率中心軸とする。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an optical relationship of the
入射点ｂと焦点ｄの距離は焦点距離ｆであり、点線で示す焦点面２４７は、入射点ｂを中心とする半径ｆの曲線を表す。円筒反射鏡面２４３を含む円筒面２４８は、焦点ｄを中心とする半径ｑの円筒面である。したがって、円筒反射鏡面２４３は、焦点ｄを通る紙面に垂直なラインを曲率中心軸とする。
A distance between the incident point b and the focal point d is a focal length f, and a
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、実施例１においては空気層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、実施例１においては、シリンドリカルレンズ２４２が一体的に形成されるベース部材２４１の屈折率である。ベース部材２４１としてポリ塩化ビニルを用いた場合の屈折率は、ｎ２＝１．５２である。入射点ｂ、中心ｃおよび焦点ｄを結ぶ直線は、シリンドリカルレンズ２４２と円筒反射鏡面２４３の光軸であり、実施例１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 refractive index n1 is a refractive index in the medium before the
球面レンズ境界の前後において近軸領域の範囲で成立するアッベの不変量によれば、物体の位置からレンズ境界までの距離をｓ、レンズ境界から像の位置までの距離をｓ'、物体側の媒質の屈折率をｎ１、像側の媒質の屈折率をｎ２、球面レンズの半径をｒとすると、
ｎ１（１／ｒ−１／ｓ）＝ｎ２（１／ｒ−１／ｓ'） （１）
が成立する。ここで、実施例１においては、断面内における光線の挙動に対してアッベの不変量が適用でき、また、太陽光を入射光として扱うので、ｓ→∞、ｓ'→ｆとなる。すると、焦点距離ｆは、
ｆ＝（ｎ２／ｎ２−ｎ１）ｒ （２）
が成り立つ。
According to Abbe's invariant established in the paraxial region before and after the spherical lens boundary, the distance from the object position to the lens boundary is s, the distance from the lens boundary to the image position is s ′, When the refractive index of the medium is n1, the refractive index of the medium on the image side is n2, and the radius of the spherical lens is r,
n1 (1 / r−1 / s) = n2 (1 / r−1 / s ′) (1)
Is established. Here, in Example 1, Abbe's invariant can be applied to the behavior of light rays in the cross section, and since sunlight is treated as incident light, s → ∞ and s ′ → f. Then, the focal length f is
f = (n2 / n2-n1) r (2)
Holds.
したがって、入射点ｂを中心とする半径ｆの円筒面である焦点面２４７のうち、焦点ｄの近傍を鏡面とすれば、入射光１０１を再帰反射させることができる。しかし、このように鏡面を設定すると、凹面に焦点が存在することになり、太陽光を集光して過熱する場合がある。そこで実施例１においては、焦点面を鏡面とすることを避けて、焦点ｄを中心とする半径ｑの円筒面２４８上に円筒反射鏡面２４３を設定する。このように円筒反射鏡面２４３を設定すると、入射光１０１とその近傍の光線は、いずれも円筒反射鏡面２４３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する。すなわち、再帰反射させることができる。さらに、半径ｑは光学的に一意に定まるものではないので、集光による許容発熱量、再帰反射シート２４０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。
Therefore, the
実施例１におけるシリンドリカルレンズ２４２の焦点距離ｆは、シリンドリカルレンズ２４２の半径ｒと一致させない。焦点距離ｆが半径ｒと一致すると、シリンドリカルレンズ２４２のレンズ面と円筒反射鏡面２４３は同心となるので、特定の方向からの入射光を再帰反射させるのではなく、シリンドリカルレンズ２４２へ垂直に入射するすべての入射光を再帰反射させてしまう。したがって、特定方向の入射光を再帰反射させるには、シリンドリカルレンズ２４２のレンズ面曲率中心ｃと円筒反射鏡面２４３の中心ｄが異なる位置となるように、シリンドリカルレンズ２４２の焦点距離ｆを設定する。
The focal length f of the
ここで、シリンドリカルレンズ２４２の代わりに球面レンズを、円筒反射鏡面２４３の代わりに球面反射鏡を適用した場合について説明する。上述のように、シリンドリカルレンズ２４２は、中心ｃを通る紙面に垂直なラインを曲率中心軸とした。すなわち紙面の垂直方向に円筒が延びる形状であったが、球面レンズを適用する場合は、中心ｃを球面レンズの曲率中心とする。同様に、円筒反射鏡面２４３は、焦点ｄを通る紙面に垂直なラインを曲率中心軸としたが、球面反射鏡を適用する場合は、焦点ｄを球面反射鏡の曲率中心とする。このように構成すると、入射光１０１を入射する方向にそのまま反射させて反射光１０２とすることができる。このとき、入射光１０１に対して紙面垂直方向にも成分を持つ入射光が入射する場合は、円筒面型であれば、紙面垂直方向の成分について正反射をする準再帰反射となるが、球面型であれば、入射光１０１に対して焦点ｄを頂点とする所定の円錐形に入っていれば一定の再帰反射率以上の反射率で再帰反射する。
Here, a case where a spherical lens is used instead of the
また、球面型であれば、球面レンズの曲率中心と球面反射鏡の曲率中心を、平面部２４６の法線を含む断面平面上に設定しなくても良い。互いの曲率中心をずらせば、球面レンズと球面反射鏡の光軸を、平面部２４６の法線に対して紙面垂直方向にも傾けることができるので、再起反射させる特定の方向をより自由に設定することができる。
In the case of the spherical type, the center of curvature of the spherical lens and the center of curvature of the spherical reflector need not be set on the cross-sectional plane including the normal line of the
（実施例２）
上記実施例１においてはシリンドリカルレンズ２４２の凸方向と同じ向きとなるように円筒反射鏡面２４３の凸面を設定したが、円筒反射鏡面２４３は逆向きに凸面を設けても良い。図７は、円筒反射鏡面２４３の凸面を逆向きに設けた、実施例２に係る再帰反射シートの光学的関係を示す説明図である。図６と同一の要素については同一の符番を付して説明を省略する。
(Example 2)
In the first embodiment, the convex surface of the cylindrical reflecting
上述のように、焦点ｄを中心とする半径ｑの円筒面２４８上に鏡面を設ければ、焦点面を鏡面とすることを避けられる。したがって、焦点ｓよりシリンドリカルレンズ２４２側の円筒面２４８上に鏡面を設けるだけでなく、焦点ｓより後方側の円筒面２４８上に鏡面を設けても良い。すなわち、シリンドリカルレンズ２４２側から見れば凹面となる領域に円筒反射鏡面３４３を設ける。この場合、高反射塗料を塗布する面が凸面となるので鏡面を形成しやすい。
As described above, if a mirror surface is provided on the
上述のいずれの実施例においても、シリンドリカルレンズ２４２と、これに対応する円筒反射鏡面２４３または円筒反射鏡面３４３とは対として、ベース部材２４１に対してそれぞれアレイ状に配列される。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すればよい。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。また、シリンドリカルレンズ２４２の代わりに球面レンズを、円筒反射鏡面３４３の代わりに球面反射鏡を適用した場合については、実施例１の関係と同様である。
In any of the above-described embodiments, the
（実施例３）
図８は、実施例３に係る再帰反射シート４４０を、図４における平面Ｐと同様の断面で切断した場合の断面図である。図示するように、本実施例では、第１実施例および第２実施例と、円筒反射鏡面の配置が若干異なる。以下に共通する部分の説明を省略しつつ、本実施例の特徴部分を中心に説明する。
(Example 3)
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
図示する入射光１０１は、平面部４４６の法線を含む断面平面に沿い、かつ法線に対して斜交して入射する、最も再帰反射率の高い特定の方向からの入射光を表す。ベース部材４４１の表面側にはシリンドリカルレンズ４４２がアレイ状に一体形成されているが、裏面側には各々のシリンドリカルレンズ４４２に対応して円筒反射鏡面４４３と、円筒反射鏡面４４３の各々を接続する接続面４４５が形成されている。円筒反射鏡面４４３は、ベース部材４４１に対してシリンドリカルレンズ４４２の凸方向と逆向きとなるように成形された球形状の一部をなす凸面に、高反射塗料が塗布されて、シリンドリカルレンズ４４２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。円筒反射鏡面４４３は、シリンドリカルレンズ４４２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または準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、円筒面の一部がベース部材４４１に成形される。シリンドリカルレンズ４４２と円筒反射鏡面４４３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、円筒反射鏡面４４３は、対応するシリンドリカルレンズ４４２と対となって機能するので、円筒反射鏡面４４３も、ベース部材４４１に対してアレイ状に配列される。このとき、シリンドリカルレンズ４４２の円筒軸である曲率中心軸と、円筒反射鏡面４４３の円筒軸である曲率中心軸とは平行である。しかし、特定の方向の入射光に対して最も効率よく再帰反射させるべく、これらの曲率中心軸は一致しないように配置されているのは実施例１および実施例２と同様である。
The illustrated
折曲部４４４には、シリンドリカルレンズ４４２も円筒反射鏡面４４３も配置されない。折曲部４４４の構成は実施例１と同様である。
In the
図９は、実施例３に係る再帰反射シート４４０の、光学的関係を示す説明図である。特に、対となるシリンドリカルレンズ４４２と円筒反射鏡面４４３の関係を示す。図において、入射点ｂは入射光１０１がシリンドリカルレンズ４４２の境界と交わる点であり、焦点ｄは入射光１０１に対するシリンドリカルレンズ４４２の焦点である。また、中心ｃはシリンドリカルレンズ４４２の曲率中心であり、半径ｒはシリンドリカルレンズ４４２の半径である。シリンドリカルレンズ４４２は、中心ｃを通る紙面に垂直なラインを曲率中心軸とする。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an optical relationship of the
入射点ｂと焦点ｄの距離は焦点距離ｆであり、点線で示す焦点面４４７は、入射点ｂを中心とする半径ｆの曲面を表す。上述のようにアッベの不変量を適用すると、入射点ｂを中心とする半径ｆの曲面である焦点面４４７のうち、焦点ｄ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、再帰反射させることができる。そこで実施例３においては、この入射点ｂを中心とする半径ｆの円筒面に沿って円筒反射鏡面４４３を設けている。したがって、円筒反射鏡面４４３は、入射点ｂを通る紙面に垂直なラインを曲率中心軸とする。実施例１および実施例２の構成においては、焦点面を鏡面とすることによる過熱を避けたが、本実施例においては、積極的に焦点面を鏡面とすることにより熱エネルギーを獲得することを意図する。
A distance between the incident point b and the focal point d is a focal length f, and a
シリンドリカルレンズ４４２の半径ｒを変更すれば焦点距離ｆを変更することができるので、再帰反射シート４４０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。また、円筒反射鏡面４４３の鏡面として焦点面４４７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。
Since the focal length f can be changed by changing the radius r of the
上述のように、シリンドリカルレンズ４４２とこれに対応する円筒反射鏡面４４３は対として、ベース部材４４１に対してそれぞれアレイ状に配列される。再帰反射シート４４０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。また、シリンドリカルレンズ４４２の代わりに球面レンズを、円筒反射鏡面４４３の代わりに球面反射鏡を適用した場合については、実施例１の関係と同様である。
As described above, the
上述の各実施例においては、円筒面型の場合は、集光レンズの例として断面が円弧である凸シリンドリカルレンズを採用したが、集光レンズの断面は円弧に限らない。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、円弧以外の曲線を採用することもできる。また、反射鏡面についても、断面として円弧以外の曲線を採用することができる。円弧以外の曲線としては、２次曲線（放物線・双曲線・楕円）または、高次多項式で表される非球面が挙げられる。また、シリンドリカルレンズの短手断面がフレネルレンズ形状であるシリンドリカルフレネルレンズも採用できる。 In each of the embodiments described above, in the case of the cylindrical surface type, a convex cylindrical lens having a circular cross section is employed as an example of the condensing lens, but the cross section of the condensing lens is not limited to the circular arc. Curves other than arcs can be employed for the purpose of adjusting the range of incident angles for obtaining a predetermined retroreflectance, reducing the wavelength dependence of incident light, and the like. In addition, a curved line other than an arc can be adopted as a cross section for the reflecting mirror surface. Examples of the curve other than the arc include a quadratic curve (parabola, hyperbola, ellipse) or an aspheric surface represented by a high-order polynomial. Also, a cylindrical Fresnel lens in which the short cross section of the cylindrical lens has a Fresnel lens shape can be employed.
また、球面型の場合は、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、再帰反射シート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、同様に様々な非球面形状を採用して反射面とすることができる。 In the case of a spherical type, a spherical lens is employed as an example of a condensing lens, but the condensing lens is not limited to a 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 total thickness of the retroreflective sheet can be reduced. Also, the reflecting mirror is not limited to a spherical surface, and various aspherical shapes can be similarly adopted as reflecting surfaces.
以上の実施形態においては、再帰反射シートをブラインドに適用する例を説明した。ブラインドに適用する場合は、透明ガラス等の２枚の透明板で挟んだ空間内で再帰反射シートが展開、収納するように、ブラインドサッシとして構成しても良い。再帰反射シートをブラインドまたはブラインドサッシとして用いる場合は、ベース部材が透明素材であることおよび厚みを備えることから、一般的なブラインドに対して透明感および立体感を与えることができ、装飾的にも優れている。 In the above embodiment, the example which applies a retroreflection sheet to a blind was demonstrated. When applied to a blind, it may be configured as a blind sash so that the retroreflective sheet is developed and stored in a space sandwiched between two transparent plates such as transparent glass. When the retroreflective sheet is used as a blind or a blind sash, the base member is made of a transparent material and has a thickness. Are better.
再帰反射シートはビルの窓にブラインドとして適用する以外にも、様々な用途が想定される。温室、工場の屋根および壁面にも適用し得る。温室に適用すると、例えば夏の日中に室内が温まり過ぎることを防ぐ場合にも有効である。さらには、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。 The retroreflective sheet can be used for various purposes other than being applied as a blind to a building window. It can also be applied to greenhouses, factory roofs and walls. When applied to a greenhouse, it is also effective in preventing the room from being overheated, for example, during summer days. Furthermore, it can also be used for decorative materials such as character seals.
また、自動車、鉄道車両、船舶、航空機、ガスタンク、燃料タンクなどの外装または保護シートにも再帰反射シートを利用することができる。例えば、自動車の保護シートとして再帰反射シートを覆い被せる場合、最も効果を発揮す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球面反射鏡の光軸、またはシリンドリカルレンズと円筒反射鏡面の光軸は、ベース部材の平面に対する法線と平行になる。 In addition, the retroreflective sheet can be used for exterior or protective sheets of automobiles, railway vehicles, ships, aircraft, gas tanks, fuel tanks, and the like. For example, when covering a retroreflective sheet as a protective sheet for automobiles, a direction perpendicular to the roof may be set as a specific direction for retroreflecting that is most effective. At this time, the optical axes of the corresponding condensing lens and the spherical reflecting mirror or the optical axes of the cylindrical lens and the cylindrical reflecting mirror surface are parallel to the normal to the plane of the base member.
また、鏡面自体に着色することでより装飾性を高めることもできる。さらには、ベース部材となる透明樹脂部材に塗料を混ぜて着色することもできる。透過率は落ちるものの、装飾性をより高めることができる。 Further, the decorativeness can be enhanced by coloring the mirror surface itself. Furthermore, a transparent resin member serving as a base member can be mixed and colored. Although the transmittance is lowered, the decorativeness can be further improved.
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 再帰反射シート、２０ ビル、３０ 球面型再帰反射シート、３１ ベース部材、３２ 球面レンズ、３３ 球面反射鏡、３４ 折曲部、４０ 円筒面型再帰反射シート、４１ ベース部材、４２ シリンドリカルレンズ、４３ 円筒反射鏡面、４４ 折曲部、１０１ 入射光、１０２ 反射光、１０３ 入射光、１０４ 照り返し光、１０５ 入射光、１０６ 反射光、１１０ 実効方角、１１１ 夏至の太陽行路、１１２ 冬至の太陽行路、１３１、１３２ 太陽、２４０ 再帰反射シート、２４１ ベース部材、２４２ シリンドリカルレンズ、２４３ 円筒反射鏡面、２４４ 折曲部、２４５ 接続面、２４６ 平面部、２４７ 焦点面、２４８ 円筒面、３４３ 円筒反射鏡面、４４０ 再帰反射シート、４４１ ベース部材、４４２ シリンドリカルレンズ、４４３ 円筒反射鏡面、４４４ 折曲部、４４５ 接続面、４４６ 平面部、４４７ 焦点面 10 Retroreflective Sheet, 20 Building, 30 Spherical Retroreflective Sheet, 31 Base Member, 32 Spherical Lens, 33 Spherical Reflector, 34 Bent, 40 Cylindrical Retroreflective Sheet, 41 Base Member, 42 Cylindrical Lens, 43 Cylindrical reflecting mirror surface, 44 bent portion, 101 incident light, 102 reflected light, 103 incident light, 104 reflected light, 105 incident light, 106 reflected light, 110 effective direction, 111 summer solstice path, 112 winter solstice sun path, 131 , 132 Sun, 240 Retroreflective sheet, 241 Base member, 242 Cylindrical lens, 243 Cylindrical reflector surface, 244 Bending part, 245 Connection surface, 246 Plane part, 247 Focal plane, 248 Cylindrical surface, 343 Cylindrical reflector surface, 440 Recursion Reflective sheet, 441 base member, 442 Cylindrica Lens, 443 Cylindrical reflector surface, 444 Bent part, 445 Connection surface, 446 Plane part, 447 Focal plane
Claims (18)
前記集光レンズアレイの各々の集光レンズに対応して、前記集光レンズのレンズ面曲率中心とは異なる位置にそれぞれ中心を有する球面反射鏡が、前記ベース部の裏面に沿って配列される球面反射鏡アレイと、
前記ベース部の一領域であって、前記表面においては隣り合う前記集光レンズに挟まれた領域であり、前記裏面においては隣り合う前記球面反射鏡に挟まれた領域である折り曲げ領域としての折曲部と
を備え、
対応する前記集光レンズと前記球面反射鏡の光軸に沿った特定の方向から入射する入射光は、前記集光レンズアレイを透過して、前記球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シート。 A condensing lens array arranged along the surface of the base having flexibility;
Corresponding to each condenser lens of the condenser lens array, spherical reflectors each having a center at a position different from the lens surface curvature center of the condenser lens are arranged along the back surface of the base portion. A spherical reflector array;
One area of the base portion, which is an area sandwiched between adjacent condenser lenses on the front surface and a folding area that is an area sandwiched between adjacent spherical reflectors on the back surface. With a music part,
Incident light incident from a specific direction along the optical axis of the corresponding condenser lens and the spherical reflector passes through the condenser lens array and is reflected by the spherical reflector array. A retroreflective sheet that is retroreflected in a specific direction.
前記再帰反射シートは、前記球面反射鏡の各々、または、前記球面反射鏡と前記折曲部の裏面を接続し、前記特定の方向とは異なる方向を向く接続面を備える請求項５に記載の再帰反射シート。 The spherical reflector is formed as a part of a spherical surface including an effective surface that receives the incident light,
6. The retroreflective sheeting according to claim 5, further comprising a connection surface that connects each of the spherical reflecting mirrors or the spherical reflecting mirror and the back surface of the bent portion and faces a direction different from the specific direction. Retroreflective sheet.
前記シリンドリカルレンズアレイの各々のシリンドリカルレンズに対応して、互いの曲率中心軸が平行であって一致しないように配設される円筒反射鏡面が、前記ベース部の裏面に沿って配列される円筒反射鏡面アレイと、
前記ベース部の一領域であって、前記表面においては隣り合う前記シリンドリカルレンズに挟まれた領域であり、前記裏面においては隣り合う前記円筒反射鏡面に挟まれた領域である折り曲げ領域としての折曲部と
を備え、
対応する前記シリンドリカルレンズと前記円筒反射鏡面の光軸に沿った特定の方向から入射する入射光は、前記シリンドリカルレンズアレイを透過して、前記円筒反射鏡面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シート。 A cylindrical lens array arranged along the surface of the base having flexibility;
Cylindrical reflection mirrors are arranged along the back surface of the base portion, corresponding to the respective cylindrical lenses of the cylindrical lens array. A mirror array;
One area of the base portion, which is an area sandwiched between adjacent cylindrical lenses on the front surface, and a folding area that is an area sandwiched between adjacent cylindrical reflecting mirror surfaces on the back surface. With
Incident light incident from a specific direction along the optical axis of the corresponding cylindrical lens and the cylindrical reflecting mirror surface is transmitted through the cylindrical lens array and reflected by the cylindrical reflecting mirror surface array. Retroreflective sheet retroreflected in the direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2010070688A JP2011203490A (en) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | Retroreflection sheet |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103912186A (en) * | 2014-03-19 | 2014-07-09 | 广州中国科学院先进技术研究所 | Invisible window frame |
-
2010
- 2010-03-25 JP JP2010070688A patent/JP2011203490A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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| CN103912186B (en) * | 2014-03-19 | 2015-11-18 | 广州中国科学院先进技术研究所 | A kind of stealthy window frame |
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