JPH06242307A - Optical reflecting element and optical reflector using the same - Google Patents
Optical reflecting element and optical reflector using the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、球状レンズや円柱レ
ンズなどを使用して入射光線を入射経路に沿って反射す
るようにした光学反射素子と、この光学反射素子を組み
合わせた光学反射装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical reflecting element in which an incident light ray is reflected along an incident path by using a spherical lens or a cylindrical lens, and an optical reflecting device in which the optical reflecting element is combined. .
【0002】[0002]
【従来の技術】入射した光線を入射方向に反射する装置
としては、直角プリズムを応用したコーナーキューブが
知られているが、精密加工を必要とするため高価であ
り、一部の特殊な用途にしか用いられていない。また一
般的な反射装置としては、例えば蛍光塗料を用いた反射
板や、細かい凹凸を設けた反射面からなる反射板などが
あるが、これらは反射力が弱い。特に斜めに入射した光
線を入射方向に反射する性能が低く、視方向に左右され
ないで良好な視認性を得ることは困難であった。2. Description of the Related Art As a device for reflecting an incident light ray in the incident direction, a corner cube applying a right-angle prism is known, but it is expensive because it requires precision processing, and it is used for some special purposes. Only used. Further, as a general reflecting device, for example, there are a reflecting plate using a fluorescent paint and a reflecting plate having a reflecting surface provided with fine irregularities, but these have weak reflecting power. In particular, the performance of reflecting obliquely incident light rays in the incident direction is low, and it is difficult to obtain good visibility without being influenced by the viewing direction.
【0003】ところで、屈折率が2.0の球状レンズの
中心に向けて光線を入射すると、入射面に対して球中心
に関して点対称な位置にある対蹠面に焦点を結び、ここ
で反射された光線は入射光線の経路に沿って反射される
ことが知られている。また、屈折率が2.0未満の場合
にはレンズの外側に焦点を結ぶが、この場合でもこの焦
点で反射された光線は屈折率が2.0の時と同様に入射
光線の経路に沿って反射される。この現象は、円柱レン
ズなどの柱状レンズにおいてもその軸に垂直なラジアル
方向については同様に成立する。しかしながら、従来は
この現象を積極的に利用した光学反射素子は開発されて
いなかった。By the way, when a light ray is incident toward the center of a spherical lens having a refractive index of 2.0, it is focused on an antipodal surface that is point-symmetric with respect to the incident surface with respect to the center of the sphere, and is reflected here. It is known that the reflected light rays are reflected along the path of the incident light rays. When the refractive index is less than 2.0, the lens is focused on the outside of the lens, but in this case as well, the ray reflected at this focus is along the path of the incident ray as in the case where the refractive index is 2.0. Is reflected. This phenomenon is similarly established in a columnar lens such as a cylindrical lens in the radial direction perpendicular to the axis. However, hitherto, an optical reflection element that positively utilizes this phenomenon has not been developed.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記の点に
着目し、球状レンズや円柱レンズにおける上記の現象を
積極的に利用し、視認性の良好な光学反射素子とこれを
用いた光学反射装置を比較的安いコストで実現すること
を課題としてなされたものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention pays attention to the above points and positively utilizes the above phenomenon in a spherical lens or a cylindrical lens to provide an optical reflection element having good visibility and an optical reflection element using the same. The object was to realize the device at a relatively low cost.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、この発明の光学反射素子は、光線の入射面とこの
入射面に対する対蹠面の断面がそれぞれ凸の半円形状で
あるレンズと、対蹠面側の焦点またはその近傍に配置さ
れた反射面とによって、入射面側から入射した光線を入
射時の経路と同一の経路に沿って反射する光学反射素子
を構成するに当たって、保持部を備えたホルダで上記レ
ンズを保持し、ホルダに取り付けられた固定部材で押さ
えてレンズを固定すると共に、レンズとホルダの保持部
との間に反射面が配置されるようにしている。In order to achieve the above-mentioned object, the optical reflecting element of the present invention is a lens in which the cross section of the light incident surface and the antipodal surface with respect to this light incident surface are semicircular in shape. And a reflection surface arranged at or near the focal point on the antipodal side, an optical reflection element that reflects the light ray incident from the incident surface side along the same path as the incident time is held. The above-mentioned lens is held by a holder provided with a portion, and the lens is fixed by being pressed by a fixing member attached to the holder, and a reflecting surface is arranged between the lens and the holding portion of the holder.
【0006】上記のレンズとしては、球状レンズや円柱
レンズまたはロッド型円柱レンズ、あるいはこれらに準
じた形状のものが利用される。また、反射面とレンズの
間に透光性スペーサを介在させることができ、反射面あ
るいは透光性スペーサに着色部を形成してもよく、この
着色部としては色の異なるものを複数個形成することが
できる。As the above-mentioned lens, a spherical lens, a cylindrical lens, a rod-shaped cylindrical lens, or a shape similar to these is used. In addition, a translucent spacer can be interposed between the reflective surface and the lens, and a colored portion may be formed on the reflective surface or the translucent spacer. A plurality of colored portions having different colors are formed. can do.
【0007】またこの発明の光学反射装置は、上記のよ
うな光学反射素子を直線状または面状または立体的に配
列して支持部材に取り付けた構成としている。Further, the optical reflecting device of the present invention has a structure in which the above-mentioned optical reflecting elements are linearly or planarly or three-dimensionally arranged and attached to a supporting member.
【0008】[0008]
【作用】ホルダとこれに取り付けられた固定部材でレン
ズを保持して固定しているために、実用的な光学反射素
子を簡単な構造で安価に得ることができる。また、反射
面とレンズの間に透光性スペーサを介在させることによ
り、レンズ表面と反射面との間隔を調整して所望の反射
特性を得ることが容易となる。更に、着色部を形成した
ものでは反射光に色が着き、着色部を複数個設けてその
色を異ならせたものでは見る方向によって反射光の色が
変化するため、装飾や注意喚起などの用途に適した光学
反射素子が得られる。Since the lens is held and fixed by the holder and the fixing member attached to the holder, a practical optical reflecting element can be obtained at a low cost with a simple structure. Further, by interposing a translucent spacer between the reflective surface and the lens, it becomes easy to obtain a desired reflective characteristic by adjusting the distance between the lens surface and the reflective surface. Further, in the case where the colored part is formed, the reflected light has a color, and in the case where a plurality of colored parts are provided and the colors are different, the color of the reflected light changes depending on the viewing direction, so it is used for decoration and alerting. An optical reflection element suitable for is obtained.
【0009】また、上記のような光学反射素子を用いた
光学反射装置はその反射面の向きに関係なく光線の入射
方向に反射光が戻ってくるので、例えば遠方に設置され
たターゲットにレーザー光線が当たっているか否かを検
出するモニタ用などとして有用であり、また装飾や広告
あるいは道路標識などの表示装置として利用すれば、視
認性の高い優れた反射性能が得られる。特に道路標識や
作業服、ヘルメットなどに用いた場合、夜間にヘッドラ
イトで照射した時の反射光の視認性が向上して安全性が
高くなる。また、着色部を複数個設けてその色を異なら
せたものでは見る方向によって反射光の色が変化するた
め、装飾性や注意喚起力が向上する。Further, in the optical reflection device using the optical reflection element as described above, the reflected light returns in the incident direction of the light beam irrespective of the direction of the reflection surface, so that the laser light beam is emitted to the target installed at a distance, for example. It is useful as a monitor for detecting whether or not it is hit, and when it is used as a display device for decorations, advertisements, road signs, etc., excellent visibility with high visibility can be obtained. In particular, when used for road signs, work clothes, helmets, etc., the visibility of reflected light when illuminated by headlights at night is improved and safety is increased. Further, in the case where a plurality of colored portions are provided and the colors thereof are different, the color of the reflected light changes depending on the viewing direction, so that the decorativeness and the alerting power are improved.
【0010】[0010]
【実施例】まず、具体的な実施例を述べる前に図1によ
り光学的原理を説明する。図において1は球状レンズ、
2は反射面であり、レンズ1の中心をO、半径をR、屈
折率をn1とし、外部空間の屈折率をn0とすると、レン
ズ1の中心Oから焦点面までの距離fは f=n1R/{2×(n1−n0)} (1) で与えられ、レンズ1の表面から焦点面までの距離Sは S=f−R (2) で与えられる。なお、単位はmmである。また、この関
係はレンズ1が球状でなく、円柱レンズであってもその
軸に垂直な断面に沿うラジアル方向については同様に成
立する。First, the optical principle will be described with reference to FIG. 1 before describing specific examples. In the figure, 1 is a spherical lens,
Denoted at 2 is a reflecting surface. If the center of the lens 1 is O, the radius is R, the refractive index is n 1, and the refractive index of the external space is n 0 , the distance f from the center O of the lens 1 to the focal plane is f. = N 1 R / {2 × (n 1 −n 0 )} (1), and the distance S from the surface of the lens 1 to the focal plane is given by S = f−R (2). The unit is mm. Further, this relationship is similarly established in the radial direction along the cross section perpendicular to the axis even if the lens 1 is not a spherical lens but a cylindrical lens.
【0011】例えば、n1=2.0、n0=1.0とする
と、f=R、S=0となり、入射面に対する対蹠面、つ
まり中心Oに対して点対称の位置にある反対側の表面が
焦点面となる。また、レンズ1の屈折率n1が2.0未
満であれば、距離S>0となってレンズ1の表面より外
が焦点面となる。例えば、レンズの材料が通常のガラス
でn1=1.5であれば、R=10mmのレンズの場合
はS=5mmとなり、レンズ表面から5mmの位置が焦
点面となる。For example, if n 1 = 2.0 and n 0 = 1.0, then f = R and S = 0, and the antipodal surface with respect to the incident surface, that is, the opposite point symmetrical with respect to the center O. The surface on the side becomes the focal plane. Further, if the refractive index n 1 of the lens 1 is less than 2.0, the outer from the surface of the lens 1 is the focal plane becomes the distance S> 0. For example, if the material of the lens is normal glass and n 1 = 1.5, then S = 5 mm for a lens of R = 10 mm, and the focal plane is 5 mm from the lens surface.
【0012】そこでいずれの場合もこの焦点面に反射面
2を配置すれば、中心Oを通るように入射した光線は、
図中にB1,B2,B3として例示したようにその入射角
度に関係なくそれぞれの入射経路に沿って反射される。
つまり、入射面側の半球から入射した光線は、入射方向
に関係なくすべて入射した時の経路に沿って光源の方向
に反射されるので、視認性の良い光学反射素子が得られ
るのである。なお、レンズ表面から焦点面までの距離S
が大きくなると光学反射素子の全体の寸法が大きくなる
ので、屈折率はなるべく2.0に近く、理想的には2.
0であることが望ましい。Therefore, in any case, if the reflecting surface 2 is arranged on this focal plane, the light ray incident so as to pass through the center O is
As illustrated as B 1 , B 2 , and B 3 in the figure, the light is reflected along each incident path regardless of the incident angle.
That is, all the light rays incident from the hemisphere on the incident surface side are reflected in the direction of the light source along the path when they are incident regardless of the incident direction, so that an optical reflective element with good visibility can be obtained. The distance S from the lens surface to the focal plane
The larger the value, the larger the overall size of the optical reflection element, so the refractive index is as close to 2.0 as possible, ideally 2.
It is preferably 0.
【0013】図1において、S1,S2,S3はそれぞれ
光線B1,B2,B3が反射される反射面2の位置に設け
られた着色反射面であって、入射光線が白色光線であれ
ばこれらの着色反射面で反射された反射光は着色された
ものとなり、例えば反射面S1が赤色、S2が緑色、S3
が青色であれば、光線B1の反射光は赤色、B2は緑色、
B3は青色となり、光線の入射方向によって反射光の色
が変化するのである。従って、種々の角度から白色光を
照射しておけば、見る人がその光軸上に来たときに着色
した反射光が目に入り、位置によって色が変化すること
になる。In FIG. 1, S 1 , S 2 and S 3 are colored reflecting surfaces provided at the positions of the reflecting surface 2 where the light rays B 1 , B 2 and B 3 are reflected, and the incident light rays are white. If it is a light ray, the reflected light reflected by these colored reflecting surfaces becomes colored, for example, the reflecting surface S 1 is red, S 2 is green, and S 3 is
Is blue, the reflected light of ray B 1 is red, B 2 is green,
B 3 becomes blue, and the color of the reflected light changes depending on the incident direction of the light ray. Therefore, if the white light is emitted from various angles, the reflected light colored when the viewer comes on the optical axis will enter the eye, and the color will change depending on the position.
【0014】なお、入射光が極めて細いビーム状の平行
な光線束として入射されても、レンズの収差や反射面の
僅かな位置ずれ、あるいは光の波長によって焦点位置が
若干異なるなどの理由で現実には反射光は多少広がる。
しかし、例えば自動車のヘッドライトで照射した時に
は、光が正確にヘッドライトだけに向けて反射されたの
では運転者の目に入りにくく、少し広がって反射される
方が運転者の目に入りやすくなって視認性が向上するの
で、反射光が若干広がることはむしろ好ましい現象とい
うことができる。Even if the incident light is incident as an extremely thin parallel beam bundle, the reality is that the aberration of the lens, a slight displacement of the reflecting surface, or the focal position slightly differs depending on the wavelength of the light. The reflected light spreads a little.
However, for example, when the light is emitted from the headlights of an automobile, it is difficult for the light to be reflected only toward the headlights, and it is difficult for the driver to see the light. Since the visibility is improved, the spread of the reflected light slightly can be a preferable phenomenon.
【0015】図2は具体的な実施例であり、衣服などに
使用されるホックの構造を応用した凹型のホルダを用い
た例である。図において11は光学反射素子であり、1
2はガラスあるいはプラスチックなどの透明材料からな
る球状レンズ、13は凹型のホルダ、14は押さえば
ね、15は反射面、16は透光性のスペーサである。ホ
ルダ13は半球状の保持部13aと鍔部13bを備えた
もので、保持部13aの内面に反射面15が形成され、
鍔部13bには固定部材として押さえばね14が取り付
けられている。この押さえばね14は保持部13aの開
口部の周縁を若干塞ぐような形状となっており、球状レ
ンズ12はこのばね14に抗して保持部13aに押し込
むことにより保持部13a内に固定される。FIG. 2 shows a concrete example, which is an example using a concave holder to which a hook structure used for clothes and the like is applied. In the figure, 11 is an optical reflection element, and 1
Reference numeral 2 is a spherical lens made of a transparent material such as glass or plastic, 13 is a concave holder, 14 is a pressing spring, 15 is a reflecting surface, and 16 is a translucent spacer. The holder 13 has a hemispherical holding portion 13a and a collar portion 13b, and a reflecting surface 15 is formed on the inner surface of the holding portion 13a.
A pressing spring 14 is attached to the collar portion 13b as a fixing member. The pressing spring 14 is shaped so as to slightly close the peripheral edge of the opening of the holding portion 13a, and the spherical lens 12 is fixed in the holding portion 13a by being pushed into the holding portion 13a against the spring 14. .
【0016】透光性のスペーサ16は反射面15と球状
レンズ12との間に挿入され、レンズ表面と反射面15
との間隔を所定の寸法に保って反射面15を球状レンズ
12の焦点面に位置させるためのものであり、その厚さ
は使用されるレンズの屈折率に応じて、前掲の式(1)(2)
から導かれるレンズ表面から焦点面までの距離Sに対応
した寸法に選定される。なお、屈折率が2.0であれば
焦点面はレンズの表面と一致するので厚さは0、すなわ
ちスペーサ16は不要となるが、屈折率が2.0のレン
ズは極めて高価であり、現実には2.0未満の屈折率を
有するレンズが使用されることが多いので、一般的には
スペーサ16が必要となる。The translucent spacer 16 is inserted between the reflecting surface 15 and the spherical lens 12, and the lens surface and the reflecting surface 15 are inserted.
This is for locating the reflecting surface 15 on the focal plane of the spherical lens 12 while keeping a predetermined distance between the reflecting surface 15 and the spherical lens 12. The thickness of the reflecting surface 15 depends on the refractive index of the lens used and the above-mentioned formula (1) (2)
The size is selected according to the distance S from the lens surface to the focal plane that is derived from If the refractive index is 2.0, the focal plane coincides with the surface of the lens, so the thickness is 0, that is, the spacer 16 is unnecessary, but a lens with a refractive index of 2.0 is extremely expensive, Since a lens having an index of refraction of less than 2.0 is often used, a spacer 16 is generally required.
【0017】図3はスペーサ16の一例であり、16
a,16bは一部に形成された着色部である。この着色
部は16aと16bで色を異ならせることができ、また
図のように2個ではなくてもっと多く形成したり、ある
いは無色の透明部分がなくて全体が数色の着色部で構成
されたものや、全体を同色の着色部で構成したものなど
も可能である。このような構造のスペーサ16は例えば
プラスチックの多色成形によって製作することができ、
スペーサ16がプラスチック製の場合には、その弾力性
によって球状レンズ12を保護する機能も発揮される。
なお、着色部はこのようにスペーサ16に設けないで反
射面15に設けることもできる。FIG. 3 shows an example of the spacer 16.
Reference numerals a and 16b are colored portions formed in part. This coloring part can be made different in color between 16a and 16b, and it may be formed in a larger number instead of two as shown in the figure, or may be entirely composed of several coloring parts without a colorless transparent part. It is also possible to use the one having the same colored portion as the whole. The spacer 16 having such a structure can be manufactured by, for example, multicolor molding of plastic,
When the spacer 16 is made of plastic, its elasticity also serves to protect the spherical lens 12.
The colored portion may be provided on the reflecting surface 15 without being provided on the spacer 16 as described above.
【0018】17は保持部13aの底に形成された小
穴、18は鍔部13bに形成された小穴であり、小穴1
7はホルダ13から球状レンズ12を取り出す時に利用
する押し上げ用、小穴18はホルダ13を布あるいはプ
ラスチックや金属等の支持部材に取り付ける時の取り付
け用である。Reference numeral 17 is a small hole formed in the bottom of the holding portion 13a, and 18 is a small hole formed in the collar portion 13b.
Reference numeral 7 is for pushing up when the spherical lens 12 is taken out from the holder 13, and small hole 18 is for attaching when the holder 13 is attached to a support member such as cloth or plastic or metal.
【0019】図4は別の実施例であり、ホルダ13の保
持部13aに球状レンズ12を挿入し、ホルダ13とレ
ンズ12の間に反射面15とスペーサ16が配置された
状態となっている点は上述の実施例と同様であるが、固
定部材として蓋21が用いられている。すなわち、蓋2
1はホルダ13の保持部13aの開口部よりやや小径の
押さえ穴21aを備えたもので、この穴21aの周縁で
球状レンズ12を押さえ、ねじ22でホルダ13の鍔部
13bに固定することにより光学反射素子11が構成さ
れる。従って、この実施例では蓋21を外せば球状レン
ズ12をホルダ13から取り出すことができ、図2の実
施例における押し上げ用小穴17は不要である。なおこ
の実施例では、取り付け用の小穴18は蓋21と鍔部1
3bを貫通した状態で設けられる。FIG. 4 shows another embodiment in which the spherical lens 12 is inserted into the holding portion 13a of the holder 13 and the reflecting surface 15 and the spacer 16 are arranged between the holder 13 and the lens 12. The point is the same as the above-mentioned embodiment, but the lid 21 is used as a fixing member. That is, the lid 2
1 is provided with a holding hole 21a having a diameter slightly smaller than the opening of the holding portion 13a of the holder 13. By holding the spherical lens 12 at the peripheral edge of the hole 21a and fixing it to the collar portion 13b of the holder 13 with a screw 22. The optical reflection element 11 is configured. Therefore, in this embodiment, the spherical lens 12 can be taken out from the holder 13 by removing the lid 21, and the pushing-up small hole 17 in the embodiment of FIG. 2 is unnecessary. In this embodiment, the mounting small hole 18 includes the lid 21 and the collar portion 1.
It is provided so as to penetrate 3b.
【0020】なお、スペーサ16は反射面15と共にホ
ルダ13に一体に設け、あるいは逆に球状レンズ12に
一体に設けることもでき、反射面15も球状レンズ12
に一体に設けることも可能である。The spacer 16 may be provided integrally with the holder 13 together with the reflecting surface 15, or conversely, it may be provided integrally with the spherical lens 12, and the reflecting surface 15 is also included in the spherical lens 12.
It is also possible to provide integrally with.
【0021】この発明の光学反射素子11は上述のよう
な構成であり、図5に示すように複数個の光学反射素子
11を文字や図形、模様、記号などの表示部26を構成
するように配列することによって、この発明の光学反射
装置25が形成される。多数の光学反射素子11は取り
付け用の小穴18を利用し、適宜の手段によって平板状
の支持枠27に取り付けてある。図5の例は光学反射素
子11を面状に二次元配置したものであるが、所望の文
字や図形などに応じて一次元的に直線配置したり、三次
元的に立体配置することは自由である。The optical reflection element 11 of the present invention is constructed as described above, and as shown in FIG. 5, a plurality of the optical reflection elements 11 constitute a display portion 26 for characters, figures, patterns, symbols and the like. By arranging, the optical reflection device 25 of the present invention is formed. The large number of optical reflection elements 11 utilize small holes 18 for attachment and are attached to a flat plate-shaped support frame 27 by appropriate means. In the example of FIG. 5, the optical reflecting elements 11 are two-dimensionally arranged in a plane, but one-dimensional linear arrangement or three-dimensional three-dimensional arrangement is free according to a desired character or figure. Is.
【0022】このような構造の光学反射装置25によれ
ば、入射方向に向けて光線が反射されるので視認性のよ
い広告や道路標識などが得られる。また、反射面15や
スペーサ16に着色部を設けて反射光が所望の色に着色
されるようにすれば、視認性を更に向上したり、装飾効
果を高めたりすることも容易となり、位置によって反射
光の色が変化するようにすれば更に優れた効果を期待で
きる。なお、光学反射素子11はレンズの着脱が容易な
構造であるから、レンズ面などが汚れて反射強度が減少
した時には、レンズ12をホルダ13から外して簡単に
掃除することができる。According to the optical reflecting device 25 having such a structure, since the light rays are reflected in the incident direction, an advertisement or a road sign having good visibility can be obtained. Further, by providing a colored portion on the reflecting surface 15 or the spacer 16 so that the reflected light is colored in a desired color, it is easy to further improve the visibility and enhance the decorative effect, and it is possible to increase the decorative effect depending on the position. If the color of the reflected light is changed, a further excellent effect can be expected. Since the optical reflection element 11 has a structure in which the lens can be easily attached and detached, when the lens surface or the like becomes dirty and the reflection intensity decreases, the lens 12 can be removed from the holder 13 and easily cleaned.
【0023】ところで、上述の各実施例では球状レンズ
が使用されているが、レンズは球状に限られるものでは
なく、例えば、図6の(a)に示す円柱レンズ12−1あ
るいは(b)に示す2球面ロッド型円柱レンズ12−2の
ような柱状レンズも使用できる。この場合はホルダ13
は細長いものとなり、その保持部13aもレンズの形状
に応じて細長い溝状に形成される。この場合、入射方向
に向けて光線が反射されるという関係は軸に垂直な面に
関してのみ成立するため、球状レンズの場合とは異なっ
て光学反射素子の姿勢や向きが制約されるが、方向性を
考慮して配置すれば全く支障なく使用できる。なお、2
球面ロッド型円柱レンズ12−2の場合は、一方の半円
柱部が光線の入射面側、他方の半円柱部が反射面側とな
り、各半円柱部の円弧の中心を通るように入射する光線
が対象となる。Although a spherical lens is used in each of the above embodiments, the lens is not limited to a spherical lens. For example, a cylindrical lens 12-1 or (b) shown in FIG. A columnar lens such as the two spherical rod type cylindrical lens 12-2 shown can also be used. In this case the holder 13
Is elongated, and the holding portion 13a is also formed in an elongated groove shape according to the shape of the lens. In this case, since the relation that the light rays are reflected in the incident direction is established only in the plane perpendicular to the axis, the posture and direction of the optical reflection element are restricted unlike the case of the spherical lens, but It can be used without any problem if it is placed in consideration. 2
In the case of the spherical rod type cylindrical lens 12-2, one semi-cylindrical portion is the incident surface side of the light beam, and the other semi-cylindrical portion is the reflection surface side, and the incident light ray passes through the center of the arc of each semi-cylindrical portion. Is the target.
【0024】次に、2球面ロッド型円柱レンズ12−2
について各部の寸法的な関係を図7により説明する。図
示のようにレンズの入射面側と反射面側の半径をR1,
R2、その中心をO1,O2、入射面側と反射面側の両端
面間の長さをd、端面から主面H1,H2までの距離をh
1,h2とし、また主面から焦点までの距離をf、端面か
ら焦点までの距離をS1,S2とすると、レンズの屈折率
をn1、外部空間の屈折率をn0として、次の各式が成立
する。従って、n0=1.0であるから、例えばn1=
1.5の材料を使用した2球面ロッド型円柱レンズ12
−2において、R1=R2=Rとして焦点面がレンズ端面
と一致するように設計するには、d=3Rとすればよい
のである。Next, the two spherical rod type cylindrical lens 12-2.
The dimensional relationship of each part will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the radius on the incident surface side and the reflection surface side of the lens is R 1 ,
R 2 , the center thereof is O 1 and O 2 , the length between both end surfaces on the incident surface side and the reflection surface side is d, and the distance from the end surface to the main surfaces H 1 and H 2 is h
1 and h 2 , the distance from the principal surface to the focal point is f, and the distances from the end surface to the focal point are S 1 and S 2 , the refractive index of the lens is n 1 and the refractive index of the external space is n 0 . The following equations hold. Therefore, since n 0 = 1.0, for example, n 1 =
2 spherical rod type cylindrical lens 12 using 1.5 material
In the case of -2, in order to design the focal plane to coincide with the lens end face with R 1 = R 2 = R, d = 3R should be set.
【0025】 f=n1n0R1R2/〔(n1−n0){n1(R1+R2)−(n1−n0)d}〕 h1=n0R1d/{n1(R1+R2)−(n1−n0)d} h2=n0R2d/{n1(R1+R2)−(n1−n0)d} S1=f−h1 =n0R1{n1R2−(n1−n0)d}/〔(n1−n0){n1(R1+R2)−(n 1 −n0)d}〕 S2=f−h2 =n0R2{n1R1−(n1−n0)d}/〔(n1−n0){n1(R1+R2)−(n 1 −n0)d}〕F = n1n0R1R2/ [(N1-N0) {n1(R1+ R2)-(N1-N0) d}] h1= N0R1d / {n1(R1+ R2)-(N1-N0) d} h2= N0R2d / {n1(R1+ R2)-(N1-N0) d} S1= F-h1 = N0R1{n1R2-(N1-N0) d} / [(n1-N0) {n1(R1+ R2)-(N 1 -N0) d}] S2= F-h2 = N0R2{n1R1-(N1-N0) d} / [(n1-N0) {n1(R1+ R2)-(N 1 -N0) d}]
【0026】図8は鍔12aを設けたレンズの例であ
り、球状レンズの場合にはレンズを囲んでリング状に、
また柱状レンズの場合にはレンズを囲んで長方形状にそ
れぞれ鍔12aが形成される。このように鍔12aを設
けた場合にはホルダに対するレンズの取り付け姿勢が特
定されるので、例えば反射面とスペーサがレンズ表面に
一体に形成されているような場合には便利である。また
屈折率が2.0未満であればレンズ表面と反射面との間
に所定の間隔が必要となり、上述の実施例ではこの間隔
をスペーサ16によって確保するようにしているが、ス
ペーサ16を使用せずに例えばレンズ12に段部を形成
して上記の間隔を確保するなどの構造も可能である。以
上のように、レンズとしては種々の形状のものが使用可
能であり、材料としてプラスチックを用いた場合には、
周知の樹脂成形技術を採用して複雑な形状のレンズでも
比較的容易に、しかも低コストで製造することができ
る。FIG. 8 shows an example of a lens provided with a collar 12a. In the case of a spherical lens, it surrounds the lens in a ring shape.
In the case of a columnar lens, the flanges 12a are formed in a rectangular shape so as to surround the lens. When the collar 12a is thus provided, the mounting posture of the lens with respect to the holder is specified, which is convenient, for example, when the reflecting surface and the spacer are integrally formed on the lens surface. If the refractive index is less than 2.0, a predetermined space is required between the lens surface and the reflecting surface. In the above embodiment, this space is secured by the spacer 16, but the spacer 16 is used. Instead, for example, a structure in which a stepped portion is formed on the lens 12 to secure the above-mentioned interval is possible. As described above, various shapes of lenses can be used, and when plastic is used as the material,
A well-known resin molding technique can be used to manufacture a lens having a complicated shape relatively easily and at low cost.
【0027】[0027]
【発明の効果】上述の実施例から明らかなように、この
発明の光学反射素子は、球状レンズや円柱レンズを使用
して入射光線を入射経路に沿って反射するものであっ
て、保持部を備えたホルダでレンズを保持し、ホルダに
取り付けられた固定部材で押さえてレンズを固定すると
共に、レンズと保持部の間に反射面が配置されるように
したものである。As is apparent from the above-described embodiments, the optical reflecting element of the present invention uses a spherical lens or a cylindrical lens to reflect an incident light beam along the incident path, and the holding portion The holder is used to hold the lens, the fixing member attached to the holder presses the lens to fix the lens, and the reflecting surface is arranged between the lens and the holding portion.
【0028】従って、構造が簡単であると共に汚れた場
合の掃除も容易であり、視認性が良くて実用的な光学反
射素子を低コストで得ることができ、反射面とレンズの
間にスペーサを介在させたものでは、レンズの屈折率に
応じてレンズ表面と反射面との間隔を調整して所望の反
射特性を得ることが容易となる。また反射面あるいは透
光性スペーサに着色部を形成したものでは反射光に色が
着き、更に着色部を複数個設けてその色を異ならせたも
のでは見る方向によって反射光の色が変化するため、装
飾や注意喚起などの用途に適した光学反射素子が得られ
る。Therefore, the structure is simple and the cleaning is easy when it becomes dirty, and it is possible to obtain a practical optical reflecting element with good visibility at low cost, and to provide a spacer between the reflecting surface and the lens. With the interposition, it becomes easy to obtain a desired reflection characteristic by adjusting the distance between the lens surface and the reflecting surface according to the refractive index of the lens. Also, in the case where a colored portion is formed on the reflective surface or the translucent spacer, the reflected light is colored, and in the case where a plurality of colored portions are provided and the colors are different, the color of the reflected light changes depending on the viewing direction. An optical reflection element suitable for applications such as decoration and alerting can be obtained.
【0029】また、この発明の光学反射素子を用いた光
学反射装置は、装置の向きに関係なく光線の照射方向に
反射光が戻ってくるので、遠隔地のターゲットへの照射
モニタとして有用であり、また装飾や広告あるいは道路
標識などの表示装置として利用すれば、反射性能が優
れ、視認性の高い装置が得られる。特に道路標識や作業
服、ヘルメットなどに用いると、夜間にヘッドライトで
照射した時の反射光の視認性が向上して安全性が高くな
る。また着色部を設けたものでは反射光に色が付き、更
に、着色部を複数個設けてその色を異ならせたものでは
見る方向によって反射光の色が変化するため特異な表示
が可能となり、装飾や広告、道路標識など各種の用途に
適した光学反射装置とすることができる。Further, the optical reflection device using the optical reflection element of the present invention is useful as an irradiation monitor for a target at a remote place because the reflected light returns in the irradiation direction of the light beam regardless of the direction of the device. Further, when it is used as a display device for decorations, advertisements, road signs, etc., a device having excellent reflection performance and high visibility can be obtained. In particular, when used for road signs, work clothes, helmets, etc., the visibility of reflected light when illuminated by a headlight at night is improved and safety is enhanced. In addition, in the case where the colored portion is provided, the reflected light is colored, and in the case where a plurality of colored portions are provided and the color is different, the color of the reflected light changes depending on the viewing direction, which enables a unique display, The optical reflection device can be used for various purposes such as decoration, advertisement, and road signs.
【図1】この発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
【図2】この発明の光学反射素子の一実施例の平面図と
断面図である。2A and 2B are a plan view and a sectional view of an embodiment of the optical reflection element of the present invention.
【図3】同実施例のスペーサの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a spacer of the same example.
【図4】他の実施例の平面図と断面図である。FIG. 4 is a plan view and a cross-sectional view of another embodiment.
【図5】この発明の光学反射装置の一実施例の正面図で
ある。FIG. 5 is a front view of an embodiment of the optical reflection device of the present invention.
【図6】この発明に用いられるレンズの形状をそれぞれ
示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a shape of a lens used in the present invention.
【図7】この発明に用いられるレンズの光学的説明図で
ある。FIG. 7 is an optical explanatory diagram of a lens used in the present invention.
【図8】この発明に用いられるレンズの形状の他の例を
示す側面図である。FIG. 8 is a side view showing another example of the shape of the lens used in the present invention.
1,12 球状レンズ 2,15 反射面 11 光学反射素子 12−1,12−2 柱状レンズ 13 ホルダ 14 押さえばね 16 スペーサ 16a,16b 着色部 21 蓋 25 光学反射装置 27 支持枠 1, 12 Spherical lens 2, 15 Reflecting surface 11 Optical reflecting element 12-1, 12-2 Columnar lens 13 Holder 14 Holding spring 16 Spacer 16a, 16b Coloring part 21 Lid 25 Optical reflecting device 27 Support frame
Claims (7)
面の断面がそれぞれ凸の半円形状であるレンズと、対蹠
面側の焦点またはその近傍に配置された反射面とによっ
て、入射面側から入射した光線を入射時の経路と同一の
経路に沿って反射する光学反射素子であって、保持部を
備えたホルダで上記レンズを保持し、ホルダに取り付け
られた固定部材で押さえてレンズを固定すると共に、レ
ンズとホルダの保持部との間に反射面が配置されるよう
に構成したことを特徴とする光学反射素子。1. An incident surface of a ray of light and a lens whose cross section of the antipodal surface with respect to this incident surface is a semicircular shape having a convex shape, respectively, and a reflecting surface arranged at or near a focal point on the antipodal surface side. An optical reflection element that reflects light rays incident from the surface side along the same path as when incident, holding the lens with a holder equipped with a holding portion, and pressing it with a fixing member attached to the holder. An optical reflecting element, characterized in that the lens is fixed and a reflecting surface is arranged between the lens and the holder of the holder.
形状のものである請求項1記載の光学反射素子。2. The optical reflection element according to claim 1, wherein the lens is a spherical lens or a shape similar thereto.
レンズまたはこれらに準じた形状のものである請求項1
記載の光学反射素子。3. The lens is a cylindrical lens, a rod-shaped cylindrical lens, or a shape conforming to these.
The optical reflection element described.
介在させた請求項2または3記載の光学反射素子。4. The optical reflection element according to claim 2, wherein a translucent spacer is interposed between the reflection surface and the lens.
を形成した請求項4記載の光学反射素子。5. The optical reflection element according to claim 4, wherein a colored portion is formed on the reflection surface or the translucent spacer.
る請求項5記載の光学反射素子。6. The optical reflection element according to claim 5, wherein a plurality of colored portions having different colors are formed.
反射素子を直線状または面状または立体的に配列して支
持部材に取り付けたことを特徴とする光学反射装置。7. An optical reflection device comprising the optical reflection element according to any one of claims 4 to 6 linearly or planarly or three-dimensionally arranged and attached to a support member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5008293A JPH06242307A (en) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | Optical reflecting element and optical reflector using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5008293A JPH06242307A (en) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | Optical reflecting element and optical reflector using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06242307A true JPH06242307A (en) | 1994-09-02 |
Family
ID=12849102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5008293A Pending JPH06242307A (en) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | Optical reflecting element and optical reflector using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06242307A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003512643A (en) * | 1999-10-15 | 2003-04-02 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | Articles exhibiting dry and wet retroreflectivity |
-
1993
- 1993-02-15 JP JP5008293A patent/JPH06242307A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003512643A (en) * | 1999-10-15 | 2003-04-02 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | Articles exhibiting dry and wet retroreflectivity |
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