(57)【要約】【課題】大形車両の運転者などにも容易に識別可能とする。【解決手段】平面的に配列する反射体２、２…と、各反射体２に組み込む発光素子３、３…とを設ける。各反射体２は、後方側がリフレクタ２ａ付きの半球面であり、前方側が半球より小さい球面である偏平ビーズとして形成され、軸線Ｃに平行な入射光を軸線Ｃより開く方向に反射光として投射することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射体と、該反射体に組み込む発光素子とを備えてなり、該発光素子は、前記反射体の軸線上に配置して前方側に発光し、前記反射体は、軸線に平行な入射光を軸線より開く方向に反射光として投射することを特徴とする発光反射材。
【請求項２】
前記反射体は、後方側がリフレクタ付きの半球面であり、前方側が半球より小さい球面である偏平ビーズとして形成することを特徴とする請求項１記載の発光反射材。
【請求項３】
前記反射体は、後方側の曲率半径が前方側の曲率半径より小さいことを特徴とする請求項２記載の発光反射材。
【請求項４】
前記反射体は、後方側の曲率半径が前方側の曲率半径と同一であることを特徴とする請求項２記載の発光反射材。
【請求項５】
前記反射体は、後方側、前方側の間にスペーサ部分を有することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか記載の発光反射材。
【請求項６】
透明な支持材と、該支持材に搭載する発光素子とを備えてなり、前記支持材は、各面の頂角が鈍角の三面体キューブコーナからなる反射体を後面側に形成することを特徴とする発光反射材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば自動車のテールランプやブレーキランプの他、道路標識、看板、表示板等の夜間用の表示ボードとして有効に利用することができる発光反射材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シート状の基材の表面に無数の透明な球形ビーズを配列してなる反射シートが知られている。
【０００３】
このものは、球形ビーズの基材側にリフレクタが形成されている。そこで、このものは、外部の任意の方向から光が投射されると、その光を入射方向に反射させ、いわゆる再帰反射特性を実現することができる。光は、球形ビーズに入射するときに屈折し、リフレクタによって反射された上、球形ビーズの外部に投射されるときに再び屈折するが、このときの光の進行経路は、入射方向と投射方向とが平行になるからである。
【０００４】
なお、かかる反射シートは、たとえば、夜間において自動車のヘッドライトの光を運転者に向けて効率よく反射させることができるから、道路標識や看板等の夜間用の表示ボードとして広く利用されている。
【０００５】
しかしながら、反射シートは、単に入射した光を反射するのみであるから、自動車の運転者のように、発光源を有する者に対して有効に識別させることができるが、灯火を携帯しない歩行者等に対し、何ら有効ではない。そこで、各球形ビーズの内部に発光素子を組み込むことによって、自動車の運転者に対してのみならず、歩行者等に対しても有効に識別させることができる発光反射シートも提案されている（特開平５−１１２６４６号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、球形ビーズは、入射光の方向に反射光を投射するから、反射光を視認し得る範囲が狭く、たとえば光源となるヘッドライトの位置と運転者の目の位置とが極端に離れている大形車両の運転者などにとって、必ずしも識別し易いものではないという問題があった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、反射体の反射特性を工夫し、反射光の投射方向を適切に拡げることによって、大形車両の運転者などにも容易に識別し得る発光反射材を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの出願に係る第１発明の構成は、反射体と、反射体に組み込む発光素子とを備えてなり、発光素子は、反射体の軸線上に配置して前方側に発光し、反射体は、軸線に平行な入射光を軸線より開く方向に反射光として投射することをその要旨とする。
【０００９】
なお、反射体は、後方側がリフレクタ付きの半球面であり、前方側が半球より小さい球面である偏平ビーズとして形成することができる。
【００１０】
また、反射体は、後方側の曲率半径が前方側の曲率半径より小さくてもよく、後方側の曲率半径が前方側の曲率半径と同一であってもよい。
【００１１】
さらに、反射体は、後方側、前方側の間にスペーサ部分を有することができる。
【００１２】
第２発明の構成は、透明な支持材と、支持材に搭載する発光素子とを備えてなり、支持材は、各面の頂角が鈍角の三面体キューブコーナからなる反射体を後面側に形成することをその要旨とする。
【００１３】
【作用】
かかる第１発明の構成によるときは、反射体は、軸線に平行な入射光を軸線より開く方向に反射光として投射することによって、入射光の入射方向以外の方向に存在する観察者の目に反射光を到達させることができる。一方、発光素子は、それ自体が発光することにより、反射体を集束レンズとして使用して光を前方側に投射することができる。すなわち、ここでいう反射体は、発光素子を内部に包含する屈折率ｎ＞１の透明体であり、単体であってもよく、必要十分に小さいピッチごとに多数が平面的に配列されていてもよいものとする。
【００１４】
反射体は、後方側をリフレクタ付きの半球面とし、前方側を半球より小さい球面とする両面凸の偏平ビーズとして形成することにより、必要な反射特性を容易に実現することができる。前後方向の厚さを後方側の半球面の直径より小さくすることにより、球形ビーズの再帰反射特性を適切に崩すことができるからである。なお、反射体は、後方側の曲率半径を前方側のそれより小さくすることにより、前方側の最大径を後方側の直径に一致させて入射光の利用効率を向上させることができる。また、後方側、前方側の曲率半径を同一にすることにより、製造用の金型の製作費を小さくすることができる。
【００１５】
反射体は、後方側、前方側の間にスペーサ部分を設け、スペーサ部分の任意の片面上に発光素子を搭載して形成することにより、発光素子を容易に組み込むことができる。なお、スペーサ部分は、多数の反射体に共通な平板状に形成し、任意の片面上に多数の発光素子を反射体の配列ピッチと同一ピッチに搭載して形成してもよい。また、このとき、スペーサ部分には、発光素子用の必要な駆動用の電気回路も、透明電極材料により併せて形成するものとする。
【００１６】
第２発明の構成によるときは、各面の頂角が鈍角の三面体キューブコーナとして形成する反射体も、必要な反射特性を実現することができる。各面の頂角が直角の三面体キューブコーナは、球形ビーズと同様の再帰反射特性を示すが、各面の頂角を鈍角にすることによって、入射光の利用効率を低下させることなく、再帰反射特性を崩すことができるからである。なお、三面体キューブコーナの各面は、頂角が鈍角の二等辺三角形としてもよく、頂角と、その対角とが鈍角の菱形としてもよい。また、支持材に搭載する発光素子は、前方側、後方側のいずれに向けて発光させてもよい。ただし、支持材は、単一の反射体を形成するブロック状であってもよく、多数の反射体を形成する平板状であってもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
発光反射材は、平面的に配列する多数の反射体２、２…と、反射体２、２…に組み込む発光素子３、３…とを備えてなる（図１）。なお、各反射体２は、両面凸の偏平ビーズとして形成されている。
【００１９】
反射体２、２…は、基材１の上面に規則正しく一面に配列されている。基材１の下面には、粘着剤１ａを塗布した上、保護シート１ｂが貼着されている。また、反射体２、２…の上面側、すなわち前面側には、透明な保護層４が付設されている。
【００２０】
各反射体２は、たとえばガラス、プラスチックスなどの屈折率ｎ＞１の透明材料によって一体成形されている（図２）。反射体２の後方側は、曲率半径Ｒ１  の半球面となっており、光の反射率が十分高いリフレクタ２ａが形成されている。また、反射体２の前方側は、曲率半径Ｒ２  ＞Ｒ１  の半球より小さい球面となっている。なお、前方側の最大径は、後方側の直径に一致し、前方側、後方側は、共通の軸線Ｃを共有している。そこで、反射体２、２…は、それぞれの最大径部分において互いに接し、全体として、基材１と平行な仮想平面Ｐを形成している（図１、図２）。ただし、各反射体２は、最大径０．５〜５ｍｍ程度とし、できるだけ均一径に揃っていることが好ましい。
【００２１】
発光素子３は、反射体２内において、軸線Ｃ上に配置されている。発光素子３は、たとえば小形の発光ダイオード素子であって、発光部３ａを前方側に向けて配置されている。
【００２２】
発光素子３、３…は、たとえば基材１の上面に形成するダイオードマトリクスを介し、直流電源Ｖｃ  から給電することができる（図３）。ダイオードマトリクスの各分枝の一方は、制御用のトランジスタＴａ  、Ｔａ  …を介して直流電源Ｖｃ  に接続され、他方は、トランジスタＴｂ  、Ｔｂ  …を介して接地されている。そこで、トランジスタＴａ  、Ｔａ  …、Ｔｂ  、Ｔｂ  …のベースを外部端子Ｔｃ  、Ｔｃ  …を介して電圧制御することにより、発光素子３、３…を個別に作動させ、停止させることができる。
【００２３】
かかる発光反射材は、反射体２、２…により、軸線Ｃに平行な外部からの入射光Ｌ１  を軸線Ｃより開く方向に反射光Ｌ２  として投射させる（図２）。すなわち、反射光Ｌ２  の投射方向は、軸線Ｃに対し、軸線Ｃから離れる方に角度θだけ傾いている。一方、発光素子３、３…を作動させると、発光素子３は、前方側に発光し、発光部３ａからの光Ｌ３  は、軸線Ｃ側に集束するようにして投射される。反射体２は、光Ｌ３  に対し、前方側が球形レンズとして働くからである。ただし、反射体２は、発光素子３が前方側の球面の焦点位置に配置されているときは、光Ｌ３  を軸線Ｃと平行に投射させるが、そうでないときは、光Ｌ３  の投射方向は、必ずしも軸線Ｃと平行になる訳ではない。
【００２４】
発光反射材は、保護シート１ｂを剥離して適当な板状の部材に貼着することにより、任意の表示ボードとして使用することができる。発光素子３、３…は、その全部または一部を作動させ、任意の文字や図形の形状となるように発光させることができるからである。なお、発光素子３、３…は、基材１上の一部の反射体２、２…に対してのみ組み込んでもよい。また、それらを一斉に作動させることにより、あらかじめ定められた特定の文字や図形の形状に発光させてもよい。一方、各反射体２は、外部からの入射光Ｌ１  を外側に拡げる方向に反射光Ｌ２  として投射するから、光源から離れた位置の観察者に対しても、容易に識別させることができる。
【００２５】
【他の実施の形態】
反射体２は、前方側の曲率半径Ｒ２  ＝Ｒ１  としてもよい（図４（Ａ））。なお、同図の発光素子３は、後方側の半球面の前面に形成して搭載されている。
【００２６】
また、反射体２は、後方側、前方側の間にスペーサ部分２ｂを設けることができる（同図（Ｂ））。スペーサ部分２ｂは、他の反射体２、２…と共通の平板状に形成し、その一面が仮想平面Ｐとなっている。また、同図の発光素子３は、スペーサ部分２ｂの前面側に形成して搭載されているが、スペーサ部分２ｂの後面側に形成して搭載してもよいものとする。なお、スペーサ部分２ｂは、反射体２、２…と同一の透明材料から形成することが好ましく、発光素子３、３…と、その駆動用の電気回路とを一括して任意の片面に搭載することができる。
【００２７】
なお、図２、図４の各反射体２は、個別に分離して、単体として使用することも可能である。
【００２８】
反射体２、２…は、屈折率ｎ＞１の透明な平板状の支持材２ｃの後面側の全面に整然と隙間なく整列させる三面体キューブコーナとして形成し、発光素子３、３…は、支持材２ｃに埋設して搭載することができる（図５、図６）。ただし、図６（Ａ）、（Ｂ）は、各面がそれぞれ二等辺三角形、菱形からなる三面体キューブコーナを示す。なお、図５の発光素子３、３…は、反射体２、２…の配列ピッチのｋ倍（ｋ≧１の整数）の配列ピッチごとに、各反射体２の前方において、反射体２の軸線Ｃ上に後方側に向けて配置されている（図７（Ａ））。
【００２９】
図６（Ａ）において、三面体キューブコーナの各面は、頂角δ＞９０°の同大の二等辺三角形となっている。そこで、軸線Ｃに平行な外部からの入射光Ｌ１  は、各面で全反射し、軸線Ｃに対して角度θだけ開く方向に反射光Ｌ２  として投射される。一方、同図（Ｂ）において、三面体キューブコーナの各面は、頂角δ＞９０°、頂角δの対角δ１  ＝δの同大の菱形となっている。そこで、軸線Ｃに平行な入射光Ｌ１  は、各面で全反射し、軸線Ｃに対して角度θだけ開く方向に反射光Ｌ２  として投射される。なお、三面体キューブコーナの各面に対する光の入射角は、臨界角θｃ  ＝ｓｉｎ  −１（１／ｎ）より大きいものとし、したがって、各面には、格別なリフレクタを設けることを要しないが、小さい入射角の光があることを考慮して、各面にリフレクタを設けてもよい。一方、各発光素子３の発光部３ａからの光は、対応する反射体２と、そのまわりの反射体２、２…により反射され、反射光として前方側に投射される（図示せず）。
【００３０】
支持材２ｃに対する発光素子３、３…の搭載態様は、さまざまに変形可能である（図７）。すなわち、発光素子３は、反射体２の軸線Ｃ上において、後方側に向けて、支持材２ｃに埋設してもよく（同図（Ａ））、支持材２ｃの前面に搭載してもよい（同図（Ｂ））。また、発光素子３は、反射体２の軸線Ｃ上において、前方側に向けて、支持材２ｃに埋設してもよく（同図（Ｃ））、支持材２ｃの前面に搭載してもよい（同図（Ｄ））。さらに、発光素子３は、前方側に向けて、反射体２に収納するようにして、反射体２の軸線Ｃ上に配置してもよい（同図（Ｅ））。なお、同図（Ｅ）の支持材２ｃの前面には、発光素子３からの光を集束するための球形レンズ２ｄが形成されている。
【００３１】
ただし、後方側に向ける発光素子３は、反射体２の軸線Ｃ上に配置するに代えて、複数の反射体２、２…の接合点に対応するように配置してもよい。また、前方側に向ける発光素子３は、反射体２に収納しない場合、反射体２、２…との相対位置関係を問わずに配置することができる。なお、図７（Ｃ）の形態においても、同図（Ｅ）に倣って、発光素子３用の球形レンズ２ｄを支持材２ｃの前面に形成することができる。
【００３２】
以上の説明において、偏平ビーズからなる反射体２、２…や、支持材２ｃに形成する反射体２、２…には、正規の再帰反射特性を有する反射体を適宜混在させてもよいものとする。なお、これらの反射体２、２…や、反射体２、２…を形成する支持材２ｃは、透明プラスチック材料により、一挙に成形して製造することができる。ただし、支持材２ｃは、単一の反射体２を形成するブロック状としてもよい。
【００３３】
また、発光素子３、３…は、発光時の色彩を任意に選定することができる。また、このとき、反射体２、２…や、反射体２、２…を形成する支持材２ｃも、発光素子３、３…の発光する色彩に合わせ、同色の有色透明体とすることが好ましい。なお、発光素子３、３…は、発光ダイオードの他、半導体レーザ素子などであってもよい。
【００３４】
さらに、発光素子３、３…を駆動する電気回路は、ダイオードマトリクス以外の任意の回路方式によることができる。たとえば、液晶ディスプレイに多用されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）方式や、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）方式のアクティブマトリクスを適用してもよい。ただし、単一の発光素子３は、直流電源Ｖｃ  により直接駆動することができる。また、直流電源Ｖｃ  は、これを太陽電池とすることにより、屋外に設置する独立電源システムを容易に構築することができる。
【００３５】
なお、この発明は、反射光の投射方向を適切に拡げることができるから、大形車両の運転者などの目にも容易に識別され、たとえば自動車のテールランプやブレーキランプなどの用途に特に好適である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、この出願に係る第１発明によれば、発光素子を組み込む反射体の反射特性を適切に設定することによって、反射体は、外部からの入射光による反射光の投射方向を適切に拡げて投射することができる上、発光素子は、それ自体が発光するから、夜間において、大形車両の運転者などに対しても、容易に、しかも確実に識別させることができるという優れた効果がある。
【００３７】
第２発明によれば、特定の三面体キューブコーナからなる反射体を使用することによって、第１発明と同様の効果を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】全体構成断面図
【図２】図１の要部拡大説明図
【図３】電気回路図
【図４】他の実施の形態を示す図２相当説明図
【図５】他の実施の形態を示す図１相当図
【図６】図５の要部拡大斜視説明図
【図７】他の実施の形態を示す要部拡大断面説明図
【符号の説明】
Ｌ１  …入射光
Ｌ２  …反射光
Ｃ…軸線
Ｒ１  、Ｒ２  …曲率半径
δ…頂角
２…反射体
２ａ…リフレクタ
２ｂ…スペーサ部分
２ｃ…支持材
３…発光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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