図1は、鉄道車両模型の外観斜視図である 。この鉄道車両模型1は、JR(旧国鉄)の165系急� ��型電車、具体的には、その先頭車(正確には 制御車)であるクハ165またはクモハ165をモデ� �化したものであり、HG(ハイグレード)仕様と� ��てトミーテックによって製品化されている� ��165系は、その派生系列も含めて全国(特に本 州)の直流電化路線で広く活躍した人気の高� �車種であり、関水金属およびマイクロエー� �でも製品化されている。なお、これも余談� �なるが、本発明者は、高校生時代に165系(も� ��かしたら当時はまだ153系だったかも?)の仕� �による普通列車大垣行に乗って、旧型国電� �博物館といわれた飯田線に鉄道写真を撮り� �行ったことが数回あるが、当時の思い入れ� �あって、個人的にも大好きな車種である。

 さて、模型本体2の内部には、発光体、具 体的には、豆球またはLEDが2つ設けられてい� �。これらの発光体は、外部から供給される� �流によって発光状態(点灯・消灯)を制御可能 である。また、模型本体2の前面略中央には� �前照灯3(ヘッドライト)が左右に設けられて� �る。具体的には、模型本体2における前照灯3 に相当する部位は、前方に円柱状に突出した 形状を有し、その内部には、内外を貫通する 貫通孔(開口部)が形成されている。この貫通� ��には、プラスチックやアクリルを主体とし� ��透明または半透明の導光材の一部が挿入さ� ��る。一方、模型本体2の前面の下側には、尾 灯4(テールライト)が左右に設けられている。 尾灯4の模型上の構造は、基本的には前照灯3� ��それと同様である。ただし、前照灯3とは独 立して尾灯4を点灯させる関係上、プラスチ� �ク製の透明な赤色導光材が別個に用いられ� �その光源として、前照灯3用とは異なる発光� ��が使用される。模型本体2の底部には、ネジ 5によって台車6が取り付けられている。レー� ��に供給された電流は、台車6が有する金属車 輪や集電スプリング等を介して、模型本体2� �内蔵された発光体に供給される。

 図2に示すように、模型本体2には点灯ユ� �ット7が取り付けられている。この点灯ユニ� ��ト7は、2つの発光体、前照灯導光材および� �灯導光材等を一体化したものであり、これ� �を含む光学系からの光漏れが生じないよう� �、遮光ケース内に収納されている。これに� �り、光学系は、前照灯導光材の先端面およ� �尾灯導光材の先端面を介して前方より入射� �る外光を除いて遮光される。なお、前照灯� �光材等の遮光手法としては、このような遮� �空間内への配置といった手法以外に、導光� �の周囲を塗料(非透過性のもの)で着色すると いった手法、或いは、導光材の周囲を非透過 性の部材でコーティングするといった手法を 用いてもよい。

 図3は、点灯ユニット7の展開斜視図であ� �。プリント基板7aの上面には、前照灯3を点� �するための発光体7bが取り付けられており、 その下面には、尾灯4を点灯するための発光� �(図示せず)が取り付けられている。また、プ リント基板7aの下面に取り付けられた接点バ� ��7cは、図示しない他の導電材を介して、台� �6の金属車輪に電気的に接続されている。下� ��ケース7dの開口部に接点バネ7cが挿通された 状態で、プリント基板7aが下部ケース7d上に� �置されている。下部ケース7dの上方には上部 ケース7eが、そして、その前方には前部ケー� ��7fがそれぞれ取り付けられている。プリン� �基板7aの上下の発光体は、プリント基板7a自� ��が遮光壁となって、光学的に互いに分離さ� ��ている。前部ケース7fには、前照灯導光材8� ��尾灯導光材9とが取り付けられている。前照 灯導光材8は、発光体7bから出射された光を模 型本体2の前照灯部位に導き、開口部に相当� �る貫通孔より露出した先端面から外部に向� �って光を放射する。また、尾灯導光材9は、� ��光体7bとは異なる発光体から出射された光� �模型本体2の尾灯部位に導き、その貫通孔よ� ��露出した先端面から外部に向かって光を放� ��する。これらの導光材8,9は、前部ケース7f� �形成された壁部によって光学的に互いに分� �されているので、双方の間で光漏れが生じ� �ことはない。

 図4は、前照灯導光材8の斜視図である。� �の前照灯導光材8の特徴は、特殊な光学特性� ��有するハーフミラー8bを介装した点にある� �このハーフミラー8bは、先端面8aよりも内側� ��導光材8中であって、かつ、この先端面8a(開 口部)からユーザが見通すことができる位置� �介在している。具体的には、前照灯導光材8� ��、ハーフミラー8bと、ハーフミラー8bの後方 (後面側)に配置された後導光部8cと、その前� �(前面側)に配置された前導光部8dとによって� ��成されている。

 後導光部8cは、略コの字状の透明プラス� �ック製の部材であり、模型本体2の横方向に� ��在する部位と、この部位の左右より前方に� ��れぞれ突出した部位とを有する。そして、� ��の突出した部位の端部のそれぞれには、円� ��状の突出部が形成されている。この突出部� ��、前照灯3の貫通孔の内径と略同一の外径を 有し、この貫通孔に挿入される。一方、前導 光部8dは、上記突出部と同一の外径を有する� ��明プラスチック製の円柱部材であり、前照� ��3の貫通孔に挿入される。前照灯3の貫通孔� �前導光部8dが挿入されている状態において、 前導光部8dの先端面8aは貫通孔から露出する� �この先端面8aは、点灯時には発光体7bから出� ��された光を外部に放射する放射面として、� ��た、消灯時には外光が入射する入射面とし� ��機能する。なお、同図に示した前照灯導光� ��8には、斜めの切り込みやコーナの面取りが 施されているが、これらを形成する理由は、 発光体7bの出射光を当該部位の面にて所定方� ��に反射して、先端面8aに光を効率的に導く� �めである。

 後導光部8cと、前導光部8dとの間には、前 導光部8dと同径にカットされたハーフミラー8 bが介装されている。このハーフミラー8bは、 銀色の金属光沢を有しており、例えば真空蒸 着にて蒸発させた金属を素材の表面に付着さ せることによって得ることができる。ハーフ ミラー8bは、以下の2つの特性を有しているが 、どちらの特性が主体的(支配的)となるかは� ��ハーフミラー8bの前面側に入射する光量と� �後面側に入射する光量との大小関係に依存� �ている。

(1)鏡面反射性(ミラー性)
 ハーフミラー8bの表面に入射した光を鏡面� �射する特性である。この性質は、消灯時に� �ける前照灯3の色味に影響を与えるファクタ� ��となる。アルミニウムや銀を主な材料とし� ��ものが入手容易である。

(2)半透過性(ハーフ性)
 光(可視光)の一部を透過し、それ以外を遮� �する特性である。この特性は、透過率(可視� ��透過率)として表され、前照灯3の点灯性能� �具体的には光量に影響を与えるファクター� �なる。透過率があまり低いと(例えば10%以下) 、点灯時の光量が著しく低下して、前照灯3� �点灯性を損なうことになる。一方、透過率� �あまり高いと(例えば90%以上)、十分な光量を 確保できる反面、鏡面の反射性が低下して、 消灯時の色味再現が困難になる。したがって 、これらの相反する事項を比較考量した上で 、適切な透過率(例えば10数%~50%程度)を有する 材料を選択すべきである。

 導光部8c,8dを別体で形成し、これらを接� �して一体化する場合、導光部8c,8dの一方の接 合面(対向面)の全体にハーフミラー8bを予め� �接形成しておけば、導光部8c,8dを一体化する だけで、導光部8c,8dによるハーフミラー8bの� �ンドイッチ構造を得ることができる。ハー� �ミラー8bの直接形成手法としては、例えば周 知のホットスタンプ(箔押)、すなわち、上記� ��方の接合面にハーフミラー箔(アルミ等の金 属蒸着膜)を熱圧着にて転写する印刷技術を� �いることができる。また、銀鏡メッキ等の� �法を用いて、ハーフミラー8bを直接形成して もよい。本発明は、このような形態を排除す るものではないが、模型としてのコストや生 産性等を考慮すると、フィルム素材としての ハーフミラー8b(アルミ等の金属蒸着膜)を利� �し、このフィルム素材を導光材8c,8dでサンド イッチする手法を採用することが好ましい。 このフィルム素材は、ガラスに施工して車内 や室内のプライバシー保護、または、遮光に よる省エネといった用途に供され、ミラーフ ィルムやマジックフィルムといった名称で市 販されている。透明なポリエステルフィルム 上にアルミニウムを真空蒸着した製品は、比 較的安価で入手も容易なので好ましい。例え ば、ミラリード社から発売されているシルバ ータイプの製品(製品型番:KM-211またはXM-11,XM-6 1,XMー71)を用いることができる。同様のフィ� �ムは、アイケーシーやイー・レボリューシ� �ンといった各社からも販売されている。な� �、導光部8c,8dおよびハーフミラー8bは、1パー ツとして予め一体化しておく形態、および、 別パーツ化されていて模型本体2に個々に組� �付ける形態のどちらであっても構わない。

 つぎに、図5および図6を参照しつつ、前� �灯導光材8の光学的なメカニズムについて説� ��する。同図は、導光材8中を進行する光の経 路(光路)を模式的に示したものであり、実際� ��は、導光材8中の切り込みやの面取りによっ て形成された反射面での反射や、導光材8内� �の拡散等によって、より複雑な光路となる� �に留意されたい。また、同図には、導光材8� ��構成する前後の導光部8c,8dおよびハーフミ� �ー8bが離間して示されているが、これは説明 の便宜上のものに過ぎず、これらの部材8b~9d� ��密着している形態を排除するものではない( もちろん、これらが離間していてもよい)。

 図5は、消灯時における前照灯導光材8の� �学的メカニズムの説明図である。発光体7bの 消灯時には、先端面8aを介して前方より入射� ��る外光を除いて、導光部8c,8dに光は入射し� �い。前面から入射した外光は、先端面8aと、 後導光部8cと対向する対向面8eとの間におけ� �直線状の導光形状に応じて導かれ、ハーフ� �ラー8bの前面側に入射する。この入射光のう ち、ハーフミラー8bの透過率相当の光は、後� ��光部8cに透過するが、それ以外の光の大半� �鏡面反射して、上記直線状の導光形状内を� �散しながら逆戻りして、先端面8aより外部に 放射される。その際、ハーフミラー8bの後面� ��、すなわち、後導光部8cへの外光の入射は� �断(完全な遮光および部分的な遮光の双方を� ��む)されているので、ハーフミラー8bの後面� ��に入射する光は殆ど存在しない。したがっ� ��、ハーフミラー8bの前面側に入射する光量� �方が、ハーフミラー8bの後面側に入射する光 量よりも著しく大きくなる。その結果、外部 から目視した際、ハーフミラー8bにおいて鏡� ��反射した外光が主体的に目視され、ハーフ� ��ラー8b自体の金属色と、その前方に位置す� �前導光部8dのクリアな色合いとが相俟って、 白みがかった銀色に輝いて見え、実車の前照 灯と同様、リアリティに溢れる色味が再現さ れる。

 図6は、点灯時における前照灯導光材8の� �学的メカニズムの説明図である。発光体7bの 点灯時には、発光体7bから出射された光は、� ��光体7bの近傍に設けられた後導光部8cに入射 し、後導光部8cの形状に応じて導かれ、ハー� ��ミラー8bの後面側に入射する。ハーフミラ� �8bの後面側に入射した光のうち、自己の透過 率相当の光がハーフミラー8bを透過する。そ� ��て、前導光部8dの対向面8eに入射した光は、 前導光部8dの直線状の導光形状によって拡散� ��ながら前方に導かれ、先端面8aより外部に� �射される。この場合、ハーフミラー8bの表裏 に入射する光の光量は、前方から入射する外 光よりも、後方から入射する発光体7bの出射� ��の方が大きくなる。その結果、ハーフミラ� ��8bの反射光よりも透過光が主体的(支配的)に なり、発光体7bから出射された光のうちのハ� ��フミラー8bを透過した光が主体的に目視さ� �るので、前照灯3の点灯を確認できる。なお� ��発光体7bの元々の光量自体がかなり大きい� �で、ハーフミラー8bを介在させても、実用上 支障のないレベルの光量(照射量)を確保する� ��とができる。

 図7は、車両本体2の前照灯部位の貫通孔� �挿入された前照灯導光材8を示す図である。� ��図に示した符号bは、この導光材8の一部で� �り、貫通孔に挿入される直線状の挿入部位� �示す。また、符号cは、模型本体2の内面を示 す。導光材8中に介装されるハーフミラー8bの 配置に関しては、(1)「外部から目視した際に 、先端面8aから見通すことができる位置であ� ��こと(換言すれば、先端面8aから略直線上の� ��置に存在すること)」が要求される。ハーフ ミラー8bの反射面が外部より見通せなければ� ��そもそも反射面の金属色を目視できないか� ��である。したがって、例えば、先端面8aか� �見通すことができない部位aにハーフミラー8 bを介在させても、色味改善の効果は得られ� �い。また、色味のリアリティを確保するた� �には、ハーフミラー8bの位置は、(2)「先端面 8aよりも内側であること」が重要である。先� ��面8aの内側ではなく、先端面8a自体にハーフ ミラー8bを設けた場合、ハーフミラー8bの金� �色そのものが目視されることになり、実車� �様の色味とはほど遠いもの(単なるベタな金� ��色)になってしまう。ハーフミラー8bの前面� ��、クリアな部材(導光材8の一部)が存在する� ��とによって、はじめて実物同様のリアルな� ��味の再現が可能になる。なお、ハーフミラ� ��8bを先端面8aに近づけた方が明度が向上する が、近づけすぎるとハーフミラー8bの金属色� ��露骨になってしまう。逆に、先端面8aから� �すぎると、ハーフミラー8bの前面に外光が入 射しにくくなって黒ずんでしまう。したがっ て、貫通孔の開口面積や奥行き等も考慮して 、ハーフミラー8bの配置箇所を適切に設定す� ��ことが重要である。

 また、部材の強度や取付後の安定性等を� ��慮すると、上記(1),(2)の要件に加えて、(3)「 模型本体2の内面cよりも外側であること」が� ��ましい。ここで、前照灯導光材8を1パーツ� �した形態について考える。この一体化され� �導光材8に外力dを加えると、模型本体2の内� �cに相当する部位に負荷(ストレス)が集中す� �。挿入部位b外にハーフミラー8bを設けた場� �、この外力dによって、ハーフミラー8bと透� �なプラスチック部材との接合面で導光材8が� ��れて易く、結果的に、破損してしまう可能� ��が高くなる。ハーフミラー8bおよびプラス� �ック部材の接合には、接着剤等が用いられ� �が、その接合強度は、非接合部位の強度と� �べて弱いからである。これに対して、内面c� ��りも外側の挿入部位b中にハーフミラー8bを� ��けた場合、挿入部位bの周囲に存在する筒状 の前照灯部位(車両本体2の一部)が補強材とし て機能し、先のケースと比較して強度が高く なるので、導光材8の破損を有効に抑制する� �とができる。

 図5に示したように、前後の導光部8c,8dお� ��びハーフミラー8bの3パーツ化し、これらを� ��型本体2に個々に組み付ける形態について考 える。この場合、以下に示す2つの組立手順� �いずれかが採用される。

(組立手順1)
 まず、前導光部8dを貫通孔の前方に挿入し� �接着剤等を用いて固定する。この状態にお� �て、ハーフミラー8bを後方より貫通孔に挿入 する。そして、後導光部8cの一部を後方より� ��通孔に挿入する。後導光部8c自体は、点灯� �ニット7を介して模型本体2に固定される。し たがって、貫通孔内のハーフミラー8bは、前� ��の導光部8c,8dによって狭持(サンドイッチ)さ れ、脱落することなく貫通孔内に固定される ので、組付後における部材の取付安定性を確 保できる。

(組立手順2)
 まず、後導光部8cの一部を後方より貫通孔� �挿入する。この状態において、ハーフミラ� �8bを前方より貫通孔に挿入する。そして、前 導光部8dを前方より貫通孔に挿入し、接着剤� ��を用いて固定する。組立手順1の場合と同様 に、貫通孔内のハーフミラー8bは、前後の導� ��部8c,8dによって狭持(サンドイッチ)され、脱 落することなく貫通孔内に固定されるので、 組付後における部材の取付安定性を確保でき る。

 なお、組立手順1を採用する場合に限るが 、図8に示すように、貫通孔の一部(後方)の内 径を若干大きくし、この拡径した部位に、前 導光部8dの後端外周に形成された係号部8fを� �方より係合させれば、接着剤を用いなくて� �、前導光部8dを固定することができる。その 結果、生産性の向上を図ることが可能になる 。

 つぎに、前照灯導光材8を構成する個々の 部材を1パーツとして一体化する形態につい� �説明する。前照灯導光材8を1パーツ化する場 合、一体化した際の強度確保や生産性(例え� �、個々のパーツの位置合わせ)といった点を� ��慮する必要がある。これらの問題は、例え� ��、株式会社ネコ・バブリッシング発行の鉄� ��模型雑誌「RM MODELS 143(2007-7)」の第23頁に記 載されているような多色成型法(成型された� �行部品を後工程部品用の金型に再度セット� �て後工程の部品を成型する手法)を用いるこ� ��によって解決することができる。また、こ� ��に代えて、前後の導光部8c,8dのそれぞれに� �互いに嵌合可能な立体形状(非平面状)の部位 を形成し、これらの部位を嵌合することによ っても解決できる。この場合、前後の導光部 8c,8dは、ハーフミラー8bが介在した状態(サン� ��イッチ構造)にて一体化(1パーツ化)される。 一体化に際しては、接着剤や係合爪といった 周知の接合手法を適宜用いることができる。 以下、1パーツ化された前照灯導光材8に関す� ��具体的な構成例を示す。

 図9は、多段型サンドイッチ構造の説明図 である。このタイプは、前後の導光材8c,8dと� ��2つのハーフミラー8b,8gとの4パーツで形成さ れる。後導光部8cの所定部位、具体的には、� ��導光部8dと対向する対向面の中央には、円� �状に突出した凸部8hが設けられている。一方 、前導光部8dの対向面の中央には、円柱状に� ��没した凹部8iが設けられている。これらの� �凸部8h,8iは互いに嵌合可能であり、嵌合した 状態では、前導光部8dの中心軸Xと、後導光部 8cのそれとが一致する。ハーフミラー8bは、� �部8iと略同径の円形状を有し、凹部8iの底部� ��収納される。一方、ハーフミラー8gは、凸� �8hと略同径に開口されたリング形状を有し、 凸部8hに嵌め込まれる。各パーツの一体化に� ��しては、まず、後導光部8cの凸部8hにリング 状のハーフミラー8gを嵌め込むとともに、前� ��光部8dの凹部8iの底部に円状のハーフミラー 8bを収納する。そして、この状態を維持しな� ��ら、前後の導光部8c,8dの中心軸Xが互いに一� ��するように位置合わせした上で、これらを� ��着剤等にて接合する。これにより、ハーフ� ��ラー8b,8gが2段に形成された多段型サンドイ� ��チ構造の前照灯導光材8が得られる。

 この構造では、ハーフミラー8b,8gの段差� �境目が目立ってしまうおそれがある。この� �差を低くすれば、段差の境目が目立たなく� �る反面、凹凸部8h,8iの接合強度が低下する。 したがって、サンプルの試作やシミュレーシ ョンを通じて、目視品質と接合強度との両立 を図り得る段差高を適切に設定することが重 要である。なお、段差の境目を目立たなくす るためには、凹凸部8h,8iの角を丸く面取りし� ��り、或いは、耐水ペーパや紙ヤスリ等で凹� ��部8h,8iの表面を白化させることも有効であ� �う。逆に、必要な接合強度を確保できるこ� �を条件に、凹凸部8h,8iの径を可能な限り小さ くすることで、段差の境目(丸状)を前照灯の� ��球に見立てることも可能である。なお、前� ��の導光部8c,8dで、凹凸部8h,8iの形成を逆にし てもよい。

 図10は、キャップ型サンドイッチ構造の� �明図である。このタイプは、上述した多段� �サンドイッチ構造の変形ともいえ、凸部8hを 大きく形成したものである。凸部8hの大径化� ��伴い、図示したように、上述したリング状� ��ハーフミラー8gは省略しているが、これを� �いることも可能である。前後の導光材8c,8dは 、係合爪8jによって係合している。

 図11は、非平面状ハーフミラーを用いた� �照灯導光材8の説明図である。同図(a)に示す� ��ーフミラー8bは、上述した平面状の形態と� �異なり、非平面形状を有する。この非平面� �状によって、先端面8aからの奥行きDは連続� �に変化し、本実施形態では外周から中心軸� �向かうにつれて徐々に増大する。このハー� �ミラー8bを例えば平面状のフィルム素材で形 成する場合、同図(b)に示すように、前照灯導 光材8の断面に形状的に対応し、かつ、その� �部を扇状に切り欠いた形状(切欠付の円形状) にフィルム素材を切り抜く。そして、扇状の 切り欠きに応じてフィルム素材を円周方向に 変形・立体化させれば、中心軸Xを頂点とし� �漏斗形状、すなわち非平面形状のハーフミ� �ー8bを形成することができる。ハーフミラー 8bを非平面形状にした場合、先端面8aから入� �した外光が実物により忠実な反射メカニズ� �で不均一に反射する。この不均一な反射に� �因して、消灯色味に実車同様のグラデーシ� �ン(色味の連続的な変化)が生じるため、模型 的表現手法としてのリアリティを一層高める ことができる。なお、このような観点でいえ ば、ハーフミラー8bの全体が非平面形状であ� ��必要は必ずしもなく、少なくともその一部� ��非平面形状であれば足りる。

 本実施形態によれば、先端面8aより入射� �る外光を除いて遮光された前照灯導光材8に� ��いて、ハーフミラー8bの表裏に入射する光� �は、発光体7bの点灯状態に応じて逆転する。 すなわち、発光体7bの消灯時には、ハーフミ� ��ー8bの前面側に入射する光量の方が、ハー� �ミラー8bの後面側に入射する光量よりも大き くなる。これによって、実物で用いられるよ うな反射板を発光体7b自体が備えていなくて� ��、発光体7b前方のハーフミラー8bにおいて鏡 面反射した外光が主体的に目視される。ハー フミラー8bの金属光沢と、その前方に位置す� ��導光材8のクリアな色合いとが相俟って、白 みがかった銀色に輝いて見える。実物の前照 灯における消灯色味は、外光の鏡面反射と、 前面ガラスのクリアな色合い(内部での拡散)� ��によって醸し出されるものであるが、本実� ��形態よれば、実物の前照灯と同様の光学的� ��カニズム(鏡面反射および拡散)を採用する� �とで、リアリティに溢れる消灯色味を再現� �きる。一方、発光体7bの点灯時には、ハーフ ミラー8bの後面側に入射する光量の方が、ハ� ��フミラー8bの前面側に入射する光量よりも� �きくなる。これによって、発光体7bから出射 された光のうちのハーフミラー8bを透過した� ��が主体的に目視されるので、実用上支障の� ��いレベルの点灯性(光量)を確保できる。こ� �ように、本実施形態は、実物同様の構成を� �り難い鉄道車両模型1において、点灯性を阻� ��することなく消灯色味を簡易な構成で擬似� ��に表現するという新規な模型的表現手法を� ��供するものである。そして、このような模� ��的表現手法を採用することで、前照灯3の点 灯性と、消灯時における色味のリアリティと を両立でき、鉄道車両模型1の商品訴求力を� �躍的に高めることができる。

 また、本実施形態の一手法として、前後� ��導光部8c,8dをハーフミラー8bが介在した状態 で一体化する場合、この一体化を、互いに嵌 合可能な非平面状の部位を嵌合することによ って行うこともできる。これにより、一体化 した際の強度を確保できるとともに、一体化 する際のパーツの位置合わせが容易になるの で、生産性の向上を図ることが可能になる。