CN110300904A

CN110300904A - 包括延迟片的回射制品

Info

Publication number: CN110300904A
Application number: CN201780086716.XA
Authority: CN
Inventors: 约翰·A·惠特利; 迈克尔·A·麦科伊; 蒂安·Y·T·H·怀廷; 堵光磊; 尼拉杰·夏尔马; 陈葵; 肯尼斯·A·爱泼斯坦
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2019-10-01
Also published as: WO2018151761A1; US11300716B2; TW201831925A; JP2020508489A; EP3583451A4; US20200003935A1; EP3583451A1; JP7060198B2

Abstract

本发明描述了一种回射制品。具体地讲，描述了包括四分之一波长延迟片和回射层的回射制品。延迟片是旋转不变的，并且回射层是非去偏振的。此类制品可用于传感器可检测的标牌、标签和衣物。

Description

包括延迟片的回射制品

背景技术

回射制品是包括至少一个回射元件的构造。回射元件以基本上相同的方向回射入射光。回射元件包括立体角棱镜回射器和小珠回射器。延迟片使传播电磁波的入射光的正交分量中的一个比另一个慢，从而产生相位差，进而导致偏振状态下的偏振入射光发生变化。

发明内容

在一个方面，本说明书涉及回射制品。具体地讲，本说明书涉及具有光入射表面并且包括回射层和延迟层的回射制品，其中延迟层被设置成相比回射层更靠近光入射表面。延迟层包括对于近红外范围内的至少一个波长的四分之一波长而言的延迟片，回射层是非去偏振的，并且延迟层是旋转不变的。

附图说明

图1是回射层的侧正视图。

图2是回射制品的侧正视图。

图3是示出图2的回射制品的一般工作原理的侧正视图。

图4是另一个回射制品的侧正视图。

图5A至5B分别是用一个旋向性和另一个旋向性的圆偏振光照明的回射制品的前正视图。

图6是示出回射制品的入射角范围的侧正视图。

图7是包括任意对准的膜的回射制品。

图8是实施例1的水平扫描。

图9是实施例2的水平扫描。

图10是实施例3的垂直扫描。

图11是实施例4的垂直扫描。

图12是实施例5的垂直扫描。

图13是实施例6的垂直扫描。

图14是实施例7的垂直扫描。

图15是实施例8的水平扫描。

图16是实施例8的垂直扫描。

图17是实施例8的垂直扫描。

图18是实施例9的水平扫描。

图19是实施例9的垂直扫描。

图20是实施例9的垂直扫描。

图21是实施例10的垂直扫描。

图22是实施例11的垂直扫描。

图23是实施例12的垂直扫描。

图24是实施例12的垂直扫描。

图25是实施例12的垂直扫描。

图26是实施例13的垂直扫描。

图27是实施例13的垂直扫描。

图28是实施例13的垂直扫描。

具体实施方式

像本文所述的回射制品可用于某些机器视觉检测和感测系统。例如，随着交通基础设施变得更加复杂，车辆在驾驶方面的自主程度也在提高。为了安全有效地导航，这些车辆中结合越来越多的传感模块，以执行从停车辅助、自我调节巡航控制、车道偏移警告到完全自主导航和驾驶(包括避免碰撞和交通标志解读)等任务。

为了感测周围的世界，车辆使用发射一个或多个光点的一组传感器。例如，lidar(光雷达)系统可使用移动穿过环境的一群光点，以检测可能的障碍物或信息对象。这些询问光束可使用窄波段，例如2-20nm，或者可使用宽波段，例如100nm或更大。

图1是回射层的侧正视图。所示的回射层100具有入射光线110和被回射层回射的回射光线120。回射层100具有一定光学结构，使得光基本上朝其光源反射。换句话讲，任何入射光线从其入射角基本上反射180°。例如，入射光线110被回射成与回射层100具有基本上相同角度的回射光线120。由于回射层光学结构的几何形状，可能存在回射光线与入射光线的一些轻微平移。换句话讲，虽然入射光线和回射光线将基本上平行，但它们不必重合。

图2是回射制品的侧正视图。回射制品200包括回射层210和延迟层220，延迟层具有第一区域222和第二区域224。

回射层210可为任何合适的回射层或层的组合。出于本说明书的目的，合适的回射器包括基本上不使偏振光去偏振的回射器。例如，合适的回射器包括保持圆偏振光的偏振或翻转圆偏振光的偏振的回射器。换句话讲，被反射成左旋圆偏振光或右旋圆偏振光的入射左旋圆偏振光应都被视为非去偏振回射器。取决于应用，一定程度的去偏振可能是可接受的，并且在一定程度上基于空间不均匀性、真实世界制造条件或其它情况是不可避免的。去偏振也可能在一定程度上取决于偏振光的入射角。然而，在许多情况下并且出于本说明书的目的，去偏振回射器既不翻转也不保持入射偏振光的偏振。例如，入射左旋圆偏振光可返回左旋圆偏振光的一小部分作为更大的大致随机偏振的一部分。在使用去偏振回射器的其它示例中，入射左旋圆偏振光可作为椭圆偏振光或线性偏振光返回。同样，出于本说明书的目的，这些类型的回射器不应被视为非去偏振回射器。

不使偏振光去偏振(至少在可能适用于当前描述的程度)的合适回射器包括金属背衬棱镜(立体角)回射器、金属背衬小珠回射器、以及部分地浸入任选地包括例如珠光或其它反射薄片材料的粘结剂的小珠回射器。观察到依赖全内反射来回射入射光的空气腔棱镜使入射光去偏振，如本文提供的比较例中所述。

回射层可为任何合适的尺寸并且具有任何合适尺寸的元件。例如，回射层中使用的微复制棱镜或小珠的尺寸(宽度或直径)可为数微米、数十微米、数百微米、数毫米或甚至数厘米。可酌情并适合应用地使用多种不同尺寸和尺寸分布的小珠。取决于感兴趣的回射波长，可能存在某些实际的最小特征尺寸，以防止衍射和其它子波长特征效应影响或甚至主导期望的光学性能。

对于小珠回射器，通常使用玻璃珠，但可使用任何基本上球形的材料。材料可基于耐久性、环境稳健性、可制造性、折射率、可涂布性或任何其它物理、光学或材料特性进行选择。小珠可部分地浸入包含例如珠光或金属薄片的反射粘结剂，或者它们可通过气相涂布、溅射涂布或任何其它合适的工艺部分地金属化。在一些实施方案中，小珠可涂覆有介电材料。在一些实施方案中，金属或金属化膜可被层压或以其它方式附接到小珠表面。在一些实施方案中，涂层或层可为具有光谱选择性的反射器。在一些实施方案中，小珠可穿过非反射粘结剂在回射器的光入射表面与作为基底的金属或金属化聚合物膜之间形成光学路径。粘结剂可具有任何物理特性，并且可赋予回射层某些期望的特性。例如，粘结剂可包括颜料或染料以赋予回射制品着色效果。

对于棱镜回射器，任何合适的棱镜形状可以微复制或以其它方式形成于透明(至少对感兴趣的波长透明)介质上。在一些实施方案中，使用浇注和固化微复制工艺来形成棱镜表面。例如，可使用直角线性棱镜，诸如增亮膜(BEF)中的那些棱镜，但此类棱镜将不在非常宽的角度范围内回射。立体角被广泛用作回射棱镜形状，其中每条入射光线在返回到入射方向之前被反射三次。具有更多小平面的其它表面可用作棱镜回射器。可使用任何合适的可微复制树脂；具体地讲，可使用能够以液体形式或可流动形式施加，然后固化并从工具中移除的树脂。工具可通过任何合适的工艺形成，包括蚀刻(化学或反应性离子蚀刻)、金刚石车削等。在一些实施方案中，工具可为熔融或以其它方式附接的多个部件的集合以覆盖整个棱镜片材表面图案。固化可通过添加热或电磁辐射来进行。可选择UV可固化树脂或能够通过非典型环境条件固化的树脂，以便在操作或预固化处理期间无意外地部分地或完全地固化。在一些实施方案中，可使用加成或减成制造工艺来形成用于微复制的工具表面或棱镜表面本身。

延迟层220可为选择性地减慢光的正交分量中的一者以改变其偏振的任何合适的延迟层。在一些实施方案中，延迟层220可被构造为四分之一波长延迟片。四分之一波长延迟片具有一定延迟，对于感兴趣的特定波长λ而言，具有λ/4的延迟。给定波长光的四分之一波长延迟片将光从圆偏振光转换成线性偏振光，反之亦然。在一些应用中，四分之一波长延迟片在没有完美的λ/4延迟的情况下可以可接受地发挥作用。对于一些应用，使用消色延迟片可允许在一定波长范围内保持基本上四分之一波长的延迟；例如，跨越2nm、10nm、20nm、40nm、50nm、100nm、150nm、200nm、300nm、400nm或甚至500nm的波长范围。在一些实施方案中，四分之一波长延迟片在整个近红外波长范围(例如700nm至1400nm)内具有基本上四分之一波长的延迟。在一些实施方案中，四分之一波长延迟片在整个可见波长范围(例如400nm至700nm)内具有基本上四分之一波长的延迟。在一些实施方案中，四分之一波长延迟片在近红外光和可见光范围两者内具有基本上四分之一波长的延迟。

在一些实施方案中，延迟层220可在宽的入射角范围内提供基本上类似的延迟值。在一些实施方案中，延迟可在30度半角锥上变化不超过10％，可在45度半角锥上变化不超过10％，或可在60度半角锥上变化不超过10％。对于一些应用，在30度、45度或60度半角锥上变化不超过20％可能是可接受的。

延迟层220可包括一种或多种任何合适的延迟材料。在一些实施方案中，延迟层220包括或为液晶延迟片。在一些实施方案中，延迟层220包括取向的双折射聚合物膜。取决于所选聚合物组的双折射，可选择合适的厚度以获得所需的延迟值。在一些实施方案中，延迟层220可包括具有低延迟(例如，小于100nm的延迟)的补偿膜或其它附加膜，以在感兴趣波长或波长范围内的宽角度范围内增强或保持圆偏振光。

在一些实施方案中，延迟层220可为非图案化的，或者在一些实施方案中，其可为图案化的，如图2所示。延迟层220可包括以任何空间图案、梯度或任何其它排列布置的至少第一区域222和第二区域224。第一区域222和第二区域224的区别至少在于它们的入射光延迟。例如，在一个实施方案中，第一区域222对于第一波长的入射光而言可具有四分之一波长的延迟。同时，第二区域224对于该第一波长的入射光而言可具有基本上零延迟。在一些实施方案中，第二区域224可基本上吸收该第一波长的光。在一些实施方案中，第二区域224可基本上去偏振该第一波长的光。延迟层220(如果被图案化)可编码或显示信息。信息可以为人类可读的、机器可读的或两者均可读的。

回射制品200可使特定传感器系统以高保真度工作。例如，检测圆偏振光的传感器(例如，结合通过左旋圆偏振光的滤波器使用的电耦装置或CMOS)可以是有用的传感器构造。例如，用左旋圆偏振光进行询问，回射制品200可提供回射左旋圆偏振光的某些部分(取决于回射层210和延迟层220的构型和光学特性)。这些可能看起来是明亮的，或以其它方式能够用此类传感器构型检测到。在回射制品200的其它部分中，左旋圆形偏振询问光可被去偏振、吸收或翻转为右旋圆偏振光。此类区域将显得较暗或难以用此类传感器构型进行检测。

在一些实施方案中，通过利用圆偏振光，可实现若干潜在的优点。具体地讲，圆偏振光在本质上往往是罕见的，从而降低了假正信号或其它干扰的概率。此外，相比之下，在这些应用中使用线性偏振光对入射角产生非常高的灵敏度，从而快速地显著改变回射光的外观或强度，取决于垂直和水平平移或观察角度。

在一些实施方案中，回射制品200可被构造成在近红外波长范围内工作。某些传感器系统利用近红外光，以便在对人不可见的波长内工作。在一些实施方案中，回射制品200可包括回射近红外光的回射层210和被构造为对于近红外波长范围内的至少一个波长而言的四分之一波长延迟片的延迟层220。

图3是示出图2的回射制品的一般工作原理的侧正视图。回射制品300包括回射层310和延迟层320。第一入射光线330、第一回射光线340、第二入射光线350和第二回射光线360示出了回射制品的一般功能。

例如，第一入射光线330和第二入射光线350可被各自视为左旋圆偏振光。第一入射光线330和第二入射光线350各自入射到回射制品300的区域，具体地讲是入射到延迟层320具有不同延迟特性的区域。对于本例的目的，假设回射层310具有圆偏振翻转特性(尽管没有去偏振)；例如，左旋圆偏振光被转换成右旋圆偏振光，但线性偏振光不转换成具有正交偏振取向的光。另外，假设延迟层320至少在一些区域被构造为至少对于入射光线波长和它们的入射角而言的四分之一波长延迟片。

第一入射光线330入射在被构造为四分之一波长延迟片的延迟层320的区域上，从左旋圆偏振光被转换成线性偏振光，并且在回射时保持在其线性偏振态。再次穿过延迟层320后，它被转换回具有与入射光相同旋向性的圆偏振光。穿过左旋圆偏振光的检测器将检测第一回射光线340。

第二入射光线350入射在延迟层320对于射光线而言具有基本上零延迟的区域。第二入射光线不被转换成线性偏振光，因此当被回射层310回射时其旋向性翻转。第二回射光线360是右旋圆偏振光，因此对于如前文所述的相同检测器(通过左旋圆偏振光的检测器)，将不检测第二回射光线360。

图4是另一个回射制品的侧正视图。回射制品400包括回射层410、延迟层420和衰减层430。

在一些实施方案中，回射制品400(类似于回射制品300，不同的是它还包括衰减层)可能是有用的。衰减层430可为任何合适的衰减层，包括通过吸收特定波长而衰减光的层。在一些实施方案中，可使用宽带吸收剂，诸如炭黑。在一些实施方案中，可使用选择性吸收染料或颜料。在一些实施方案中，可使用通过某些波长光谱的光(即，在某些波长范围内是透明的或高度透射的)但吸收不同波长光谱中的光的染料或油墨。在一些实施方案中，可使用吸收可见光谱中的光但基本上透射近红外光谱中的光的衰减层(即，伪装层)。对于一些应用，可能有利的是具有视觉上难以察觉的回射器，以便向检测器提供信息而不分散注意力或引起混淆。在一些实施方案中，衰减层430可减少从回射制品400回射的光，以避免由于具有太极端的对比度而导致的过发光、高光或其它检测伪影。

衰减层430也可为或包括任何表面或块体散射体，以衰减沿期望的回射角圆锥回射的光。换句话讲，衰减层430可为任何合适的材料或材料的组合，以减小众所周知的回射效率R_A测量值。回射性(R_A)可采用ASTM E810 03(2013)回射片材系数(R_A)标准测试方法中所述的测试标准，使用0.2°观察角和5°入射角(即0.2/5°角)的共面几何结构进行测量。

图5A至5B分别是用一个旋向性和另一个旋向性的圆偏振光照明的回射制品的前正视图。图5A示出了用一个旋向性的圆偏振光照明并通过圆形偏振滤光片观察的回射制品。在一个示例中，由于入射光的旋向性被保留，并且由于偏振滤光片的透光旋向性与入射光相同，因此回射制品看起来是明亮的。因此，可采用组件的其它组合，诸如入射光偏振、回射器类型(例如，旋向性保留或旋向性倒转)以及对技术人员显而易见的圆形偏振滤光片的透光旋向性，以得到回射制品的明亮外观。

图5B类似于图5A，不同的是当通过圆形偏振滤光片观察时，回射制品是暗的或不可见的。在一个示例中，由于入射光的旋向性被保留，并且由于偏振滤光片的透光旋向性与入射光相反，因此回射制品看起来是暗的。类似地，可选择组件的其它组合，诸如入射光偏振、回射器类型和圆偏振片的透光旋向性，以提供类似的较暗外观。在许多情况下，同一回射制品在一组照明和感测条件下可为明亮的，但在不同照明和感测条件下为较暗的。

值得注意的是，可快速地交替或切换询问光(包括在一些示例中使用两个具有不同旋向性的光源的旋向性)或覆盖检测器或传感器的偏振滤光片的旋向性。这将得到回射制品的闪光外观，将有助于增强它在其它对象中的显著性。另选地，用于每个旋向性的光的两个独立检测器可以能够检测由每个检测器感测到的图像之间的差异。这可有助于提高回射制品上的空间变化代码或图案的读取精度或可读性。在一些实施方案中，交替效应可帮助传感器区分信息图案或代码的边缘附近的信息。在一些情况下，观察到的闪烁效果可帮助进一步区分来自天然或人工的不可读对象的可读符号或代码。在一些实施方案中，回射制品可在每种状态下提供不同或另外的信息。

图6是示出回射制品的入射角范围的侧正视图。回射制品600包括回射层610和一定范围的入射角620。如本说明书的其它地方所讨论，本文所述的回射制品可具有可用宽范围的入射角。入射角620的范围可包括极角的变化(与回射制品表面的法线的偏差)和方位角的变化(围绕回射制品表面的法线的旋转)。在一些实施方案中，入射角的范围可由具有特征半角的圆锥来描述。在一些实施方案中，入射角的范围可为回射效率不低于给定圆形偏振和波长的光的最大值的70％的位置。在一些实施方案中，入射角的范围可为回射效率不低于给定圆形偏振的最大值的80％的位置。当然，用于表征入射角范围的圆形偏振应是可由检测器测量或检测的。本文所述的回射制品的回射效率既是回射层的固有回射效率作为角度的函数的产物，也是延迟层在该相同角度范围内保持基本上圆形偏振的能力。

图7是包括任意对准的膜的回射制品。回射制品700包括回射层710和任意对准的膜720。

利用圆偏振光和四分之一波长延迟片的另一个优点在于图案可见度作为方位角对准的函数基本不变化。换句话讲，此类延迟片相对于回射层可为旋转不变的。在一些实施方案中，这意味着当延迟片围绕方位角旋转时，回射层具有不小于最大值80％的回射效率。如图7所示，回射制品700包括任意对准的膜720，该膜包括如本文其它地方所述的图案化延迟层。出于举例说明的目的，假设在允许任意对准的膜上的图案可见的条件下(即，在某些实施方案中，图案在不是用圆偏振光照明的情况下将是不可见的，或甚至完全对人眼不可见)照明和检测回射制品700。与该优点相关的应用包括可放置在标牌、衣物、交通工具、水平表面、基础设施、建筑物等上的可暂时附接的贴纸或贴花。因为四分之一波长延迟片不需要与检测器的偏振器仔细对准，所以此类贴花可容易地附接而不担心错位或不对准，从而导致检测错误或不完整。此类贴花或贴纸可暂时附接以向标牌、衣物或任何其它可附接表面提供新的机器可读含义。

如本文所述的回射制品可用于交通控制标牌和定向/导航基础设施。在一些实施方案中，如本文所述的回射制品可用作刚性标牌。在一些实施方案中，这些制品可为临时交通控制装置或包括在其中，诸如锥形筒或标志或便携式标牌。在一些实施方案中，这些制品可用于或结合到衣物或可穿戴物品诸如反光背心、头盔或其它安全设备中。在一些实施方案中，回射制品可为能适形的、可弯曲的或可折叠的。在一些实施方案中，这些制品可附接到任何类型的车辆，诸如汽车、摩托车、飞机、自行车、四轴飞行器(无人机)、船或任何其它交通工具。在一些实施方案中，这些制品可用于仓库、火车站、船坞或配送中心的库存控制，从而能够例如自动识别搁架、箱、装运容器等的内容物。

如本文所述的回射制品可为任何合适的尺寸，涵盖从包括压敏粘合剂的小贴花或贴纸到高度可见的大型交通标志。也可在回射层背面包括提供刚性或易于粘附(例如，压敏粘合)的基底，而不影响回射制品的光学特性。

实施例

材料/缩写

表1

延迟膜制造

1.(API)可商购获得，取向的聚碳酸酯四分之一波长延迟片，购自AmericanPolarizers公司(APQW92-003-PC)

2.(LCPET)将可商购获得的2密耳聚酯膜(杜邦/Teijen)涂覆液晶聚合物延迟涂层，该涂层包括第一液晶对准层和第二液晶聚合物。液晶对准层为线性光聚合物(LPP)型，其被槽模涂布成在干燥时介于100nm和150nm之间的厚度。用Fusion Systems UV灯通过购自Moxtek公司的线栅偏振片来固化LPP。将偏振片取向成使得线栅与PET基底的纵向成15°角，以为液晶聚合物形成取向的对准层。在第二道槽模涂布时，将液晶聚合物(LCP)施加到LPP涂覆的聚酯膜上，使得干燥厚度为约1μm。使用来自Fusions Systems UV灯的毯式紫外线照射来固化LCP，以锁定液晶分子的取向。

3.(LCA1/LCA2)在每种情况下，通过混合下表2中所示量的组分来制备涂覆有基础糖浆的丙烯酸类膜。将丙烯酸单体、交联剂、紫外线吸收剂(UVA)和光引发剂组合在1加仑(3.79升)的玻璃广口瓶中，并使用高剪切电动马达混合以提供均匀的混合物。接下来，一边混合，一边在约三分钟的时间内加入B60H。随后执行进一步高速混合，直至获得均匀的粘稠溶液。然后在9.9英寸(252毫米)汞柱的真空下脱气十分钟。使用凹口刮棒涂布机，以0.002英寸(51微米)的厚度将基础糖浆(参见表2)涂覆到PET膜上。通过将组合物的开放表面暴露于氮气惰性环境中至约90毫焦耳/平方厘米的总UVA能量来部分地固化基础浆料，从而在PET上得到丙烯酸/PVB膜。

在一加仑(3.8升)的广口瓶中装入1784克IOA、16.2克AA、360克IBOA、54克DPA和0.72克651光引发剂并进行搅拌，直至光引发剂溶解并且获得均匀的混合物，以此制备粘合剂浆料。将氮气通过插入广口瓶盖上的开口的管引入混合物中，并剧烈鼓泡至少5分钟，使混合物脱气。在搅拌时，将混合物暴露于UVA光，直至预粘合剂浆料的粘度被视为适于形成涂层。在UV暴露之后，将空气引入广口瓶中。接下来，将360克IBOA、4.32克Irg 651、518.4克Reg 6108和1.35克Irg 1076添加到预粘合剂浆料中，并且滚动混合整夜。

使用凹口刮棒涂布机，以0.002英寸(51微米)的厚度将粘合剂糖浆涂覆到PET上，以此提供压敏粘合剂的第一层。使用具有0.008英寸(203微米)的总间隙设置并暴露于958毫焦耳/平方厘米的总UVA能量的双辊涂布工位，使经照射的丙烯酸/PVB膜/PET组合与涂覆有粘合剂糖浆的PET紧密接触。获得依次具有PET、PSA、丙烯酸/PVB膜和PET的构造。接下来，移除与丙烯酸膜接触的PET。使用凹口刮棒涂布机，以0.002英寸(51微米)的厚度将粘合剂糖浆涂覆到PET上，并使用具有0.010英寸(254微米)的总间隙设置的双辊涂布工位使其与丙烯酸/PVB膜的暴露表面紧密接触，以此提供压敏粘合剂的第二层。通过暴露于958毫焦耳/平方厘米的总UVA能量，使第二粘合剂的开放表面在氮气惰性环境中固化。

表2：基础糖浆制剂(重量份)

表3：粘合剂糖浆制剂(重量份)

具有由此获得的复合粘合剂涂覆的丙烯酸膜时，添加液晶聚合物延迟涂层作为对准层和液晶聚合物。液晶对准层为线性光聚合物(LPP)型，Rolic Technologies公司的ROP-131 EXP 306，其使用#0 K棒涂布以得到在干燥时厚度介于100和150nm之间的对准层。用Fusion Systems UV灯通过购自Moxtek公司的线栅偏振片UVT240A来固化LPP。将偏振片取向成使得线栅与丙烯酸基底的纵向成45°角，以为液晶聚合物形成取向的对准层。固化LPP之后，施加液晶聚合物(LCP)Rolic ROF-5185 EXP410。LCA1涂层对涂覆有LPP的丙烯酸膜使用#1 K棒，使得干燥厚度为约1μm。LCA2涂层对涂覆有LPP的丙烯酸膜使用#4 K棒，使得干燥厚度为约8μm。在这两种情况下，均使用来自Fusions Systems UV灯的毯式紫外线照射来固化LCP，以锁定液晶分子的取向。

延迟片测试方法和结果：

使用Axiometrics Mueller矩阵偏光计来测量每种膜类型的延迟量。在每种情况下，在550nm下进行轴向延迟测量。

延迟片类型	测得延迟量[nm]
		API QWF	139.4nm
LCPET	134.6nm
		LCA1	125.0nm
LCA2	1270nm*

*通过高阶光学测量而复杂化的估计值

表4：每个延迟片类型的测得延迟量(550nm，法向入射)

回射成像测试方法：

使用相同的测试方法来验证这些实施例中所述的回射材料和延迟片材料的所有组合的性能。在每个实例中，测试涉及(1)照明样品，(2)捕获回射光图案的相机图像，以及(3)从捕获的图像提取和分析测量分布。在大多数情况下，照明源为圆偏振光。在这种情况下，将相同的圆偏振片置于光源和相机镜头两者上。圆偏振片由线性偏振片(环形照明器固有)组成，线性偏振片覆盖有得自American Polarizer公司(API QWF)的消色差四分之一波长膜(QWF)，并且偏振片的偏振方向与API QWF的光轴之间成45°角。在线性偏振源的情况下，不需要四分之一波长膜。

以下光学设置对所有回射成像测试通用。回射照明源为3.25英寸直径的白色LED环形灯。拍摄样品的可见回射照片，使用在5英尺距离时光圈为f/16的Basler acA2000-165uc(ID 106540-21)相机和在5英尺距离时光圈为f/8的镜头(Edmund Optics,8.5mm/f1.3(ID58-000))。将相机定位在环形光的中心并平行于样品的中心，其中对粘附到垂直旋转台的样品的入射角在5°至60°的范围内，如上所述。观察角度接近1.5度。将相机曝光时间调节为10ms。

将每个图像加载到图像处理应用程序，并且在图像上限定感兴趣矩形区域；这对于所测得强度的线扫描分布的生成有用。对于水平横截面，然后对于每个行位置按列对每个红色、绿色和蓝色通道的感兴趣区域内的像素灰度值进行平均，并按像素位置作图。对于垂直横截面，然后对于每个列位置按行对每个红色、绿色和蓝色通道的感兴趣区域内的像素灰度值进行平均，并按像素位置作图。由此确定的红色、绿色和蓝色值绘于下面的折线图中。提供图片以示出从中导出横截面的位置。线条表示感兴趣矩形区域的中心和方向。注意，线条任一侧的像素用于确定该像素位置的平均灰度值。

实施例构造概述

样品被构造成用于示出当用圆或线性偏振光照明时回射器和延迟片元件的有利组合。为了提供对比度的量度，平板测量中各自包括来自具有和不具有居间延迟膜的回射器区域的所记录相机值。我们将对比度定义为有延迟片时测得的回射光强度除以没有延迟元件时测得的光强度的比率。

实施例	回射器	延迟片	照明/相机感测	测试对象
					EX-1	3M PRXF2340	API1/4波	圆形	4”曲线圆柱体
EX-2	3M PRXF2340	LCPET	圆形	4”曲线圆柱体
					EX-3	3M PRXF2340	API1/4波	圆形	平板
EX-4	3M 6360	API1/4波	圆形	平板
					EX-5	3M 8830	API1/4波	圆形	平板
EX-6	3M 8965	API1/4波	圆形	平板
					EX-7	3M 8887	API1/4波	圆形	平板
EX-8	3M 8830	API1/4波	圆形	平板
					EX-9	3M 8830	LCPET	圆形	平板
EX-10	3M 8830	LCA1	圆形	平板
					EX-11	3M 8830	LCA2	圆形	平板
EX-12	3M 8830	LCA1	圆形	平板
					EX-13	3M 8830	LCPET	圆形	平板
EX-14	3M 8830	API1/4波	线性平行	平板
					EX-15	3M 8830	API1/4波	线性交叉	平板

表5：实施例概览

实施例1

样品由外包裹有Scotchlite3M柔性棱镜反光标记带(PRXF2340)的API1/4波长延迟片构成。对于该实施例，将该组合包裹在4英寸直径圆柱体上，以展示材料对不同入射角的敏感性。包裹圆柱体的目的是产生一定范围的入射角并展示角均匀度的差异。

API延迟片对任何位置都不显示条纹，这表示无论入射角怎样，API延迟片都返回接近圆偏振光。

图像的横截面使用红色、绿色和蓝色通道的线扫描程序进行分析并示于对应的图中。

图8：实施例1，水平穿过API QWF。这里的颜色变化非常平滑，并且未感知到色彩振荡或条纹。(注意，像素50和65之间的峰值是由于4英寸辊后方的对象，因此应被忽略)。

实施例2

将由Scotchlite3M柔性棱镜反光标记带(PRXF2340)上的LCOET构成的样品包裹在4英寸直径圆柱体上，以展示材料对不同入射角的敏感性。

在弯曲的LCPET延迟片上的不同位置处观察到许多彩色条纹。

图9：实施例2，横截面1。水平穿过LCPET延迟片。注意到，红色信号中的波纹导致在特征中心附近感知到彩色条纹。

实施例3

样品由Scotchlite PRXF2340金属化微棱镜回射片材上的API QWF延迟片构成。

在该实施例中，回射器安装在平坦表面上并用圆偏振光照明。然后将API QWF延迟片用来部分地覆盖回射器以及所拍摄和分析的照片。

图10：实施例3，API1/4波长延迟片部分地覆盖PRXF2340金属化棱镜。

高灰度值对应于具有延迟片的样品的区域，而低灰度值对应于没有延迟片的样品的区域。在两个区域之间观察到高对比度。

实施例4

样品由API QWF覆盖6360高光TIR棱镜构成。

在该实施例中，回射器安装在平坦表面上并用圆偏振光照明。然后将API QWF延迟片用来部分地覆盖回射器以及所拍摄和分析的照片。入射角为5度，观察角为约1度。

图11：实施例4，横截面2。API QWF延迟片的边缘部分地覆盖6360高光TIR棱镜。几乎没有显示出任何差异。

小于15的较低像素数对应于没有延迟片的样品的区域，而大于15具有延迟片覆盖。对比度接近1。

实施例5

样品由API QWF覆盖Scotchlite 8830构成。

在该实施例中，回射器安装在平坦表面上并用圆偏振光照明。然后将API延迟片用来部分地覆盖回射器以及所拍摄和分析的照片。入射角为5度，观察角为约1度。

图12：实施例5，横截面3。API的边缘覆盖Scotchlite 8830。

高灰度值对应于具有延迟片的样品的区域，而低灰度值对应于没有延迟片的样品的区域。观察到高对比度。

实施例6

样品由API QWF覆盖Scotchlite 8965构成。

图13：实施例6，横截面4。API的边缘覆盖Scotchlite 8965。

高灰度值对应于具有延迟片的样品的区域，而低灰度值对应于没有延迟片的样品的区域。

实施例7

样品由API QWF覆盖Scotchlite 8887构成。

图14：实施例7。横截面5。API部分地覆盖Scotchlite 8887。

实施例3至7的测量结果：

对于实施例3至7，为每个样品选择最高对比度通道(红色、绿色或蓝色)并报告在下表中，并估计具有/不具有延迟片时的对比度。

注意到，金属背衬回射器具有迄今为止最高的对比度。

实施例	最大对比度
		3	31
4	1
		5	25
6	10
		7	12

表6：实施例3至7的对比度比较

实施例8

样品由Scotchlite 8830回射器上的API QWF延迟片构成。这是三种条件的角灵敏度观察：

水平延迟片，5度入射角

垂直延迟片，5度入射角

垂直延迟片，41度入射角

在任何平面内旋转时，API均未显示出条纹的迹象。

图15：实施例8，水平，横截面。API QWF覆盖Scotchlite 8830。所有信号的微小变化导致良好的颜色均匀度。

图16：实施例8，垂直横截面2。API覆盖Scotchlite 8830。注意到，横截面上具有良好的相对颜色均匀度。

图17：实施例8，垂直，41度入射角。API覆盖Scotchlite 8830。注意到，横截面上具有相对颜色均匀度。

实施例9

样品由LCPET延迟片覆盖Scotchlite 8830构成

水平，5度入射角

垂直，5度入射角

垂直，41度入射角

在平面内旋转时，PET显示出完全条纹。

图18：实施例9，水平。LCPET覆盖Scotchlite 8830。注意到，红色信号的变化导致颜色不均匀。

图19：实施例9，垂直。LCPET覆盖Scotchlite 8830。注意到，颜色均匀度较差，尤其是在较高像素位置。

图20：实施例9，垂直，41度入射角。LCPET覆盖Scotchlite 8830。注意到，横截面上的颜色均匀度非常差。

实施例10

样品由LCA1覆盖Scotchlite 8830构成。入射角为5度，观察角为1度。没有延迟片时，8830较暗。具有1/4波长延迟片时，回射器明亮且无色。

图21：实施例10。LCA1延迟片覆盖Scotchlite 8830。注意到，从像素1至90的样品具有相对颜色均匀度。90至105没有涂层。

实施例11

样品由回射器Scotchlite 8830上的LCA2延迟片构成。入射角为5度，观察角为1度。没有延迟片时，8830较暗。

图22：实施例11。LCA2延迟片覆盖Scotchlite 8830。注意到，从像素1至80的样品的颜色不均匀。80至105像素位置没有涂层。

实施例12

样品由LCA1延迟片覆盖Scotchlite 8830回射器构成。

以一系列入射角观察延迟片/回射器组合，观察结果是明亮的白色接收图像并且无彩色条纹。此实施例是角度不变的。

5度、30度、60度平面外旋转

90度平面内(垂直取向)

图23：实施例12，垂直横截面2。在丙烯酸上的QWLC覆盖Scotchlite 8830。5度入射角。

图24：实施例12，垂直横截面2。LCA1覆盖Scotchlite 8830。30度入射角。

图25：实施例12，垂直横截面2。在丙烯酸上的QWLC覆盖Scotchlite 8830。60度入射角。

实施例13

样品由Scotchlite 8830回射器上的LCPET构成。

我们观察到极端条纹和高度角灵敏度

图26：实施例13，垂直横截面1。LCPET覆盖Scotchlite 8830。5度入射角。

图27：实施例13。LCPET覆盖Scotchlite 8830。30度入射角。在此入射角下，颜色非常敏感。

图28：实施例13。LCPET覆盖Scotchlite 8830。60度入射角。与先前的入射角相比，颜色再次改变，并且颜色在延迟片的表面上移动。

实施例14

样品由3M Scotchlite 8830上的API QWF构成，其中目标响应用线性偏振光来测量。线性偏振片(在光源上)和分析仪(相机上的线性偏振片)对准。

将API QWF在膜的平面内旋转至相对于水平方向成约0度、45度和90度。目标也在平面外围绕竖直轴线倾斜至5度、30度和60度。

大的变化是亮度，并且在一些情况下，在不同观察条件下观察到颜色从明亮的白色变为深紫色。这与使用圆偏振光观察API QWF和8830的先前实施例形成对比，在先前实施例中观察到角度不变性。观察结果记录在下表中。

表7：视觉观察

实施例15

样品由3M Scotchlite 8830上的API QWF构成，并且使用线性偏振光进行分析。在该实例中，线性偏振片(在光源上)和分析仪(相机上的线性偏振片)交叉。

大的变化是亮度，并且在一些情况下，在不同观察条件下观察到颜色从明亮的白色变为深紫色。这与使用圆偏振光观察API和8830的先前实施例形成对比，在先前实施例中观察到角度不变性。观察结果记录在下表中。

表8：更多视觉观察

Claims

1.一种具有光入射表面的回射制品，包括：

回射层；以及

延迟层，所述延迟层被设置成相比所述回射层更靠近所述光入射表面；

其中所述延迟层包括对于近红外范围内的至少一个波长而言的四分之一波长延迟片；

其中所述回射层是非去偏振的；并且

其中所述延迟层是旋转不变的。

2.根据权利要求1所述的回射制品，其中所述回射层为金属背衬棱镜回射器。

3.根据权利要求1所述的回射制品，其中所述回射层为金属背衬小珠回射器。

4.根据权利要求1所述的回射制品，其中所述回射层包括部分地浸入粘结剂中的小珠。

5.根据权利要求1所述的回射制品，其中所述回射层为介电质涂覆的小珠回射器。

6.根据权利要求1所述的回射制品，其中所述延迟层为液晶延迟层。

7.根据权利要求1所述的回射制品，其中所述延迟层为至少包括第一区域和第二区域的图案化延迟层，并且其中所述图案化延迟层的所述第一区域为对于所述近红外范围内的至少一个波长而言的四分之一波长延迟片，但所述图案化延迟层的所述第二区域对于所述近红外范围内的所述至少一个波长而言具有基本上为零的延迟或吸收所述近红外范围内的所述至少一个波长。

8.根据权利要求7所述的回射制品，其中在入射角范围内入射在对应于所述第一区域的所述光入射表面上的所述至少一个波长的圆偏振光被回射至少80％，因为圆偏振光具有相反的旋向性。

9.根据权利要求8所述的回射制品，其中所述入射角范围包括至少30度圆锥。

10.根据权利要求8所述的回射制品，其中所述入射角范围包括至少45度圆锥。

11.根据权利要求8所述的回射制品，其中所述入射角范围包括至少60度圆锥。

12.根据权利要求1所述的回射制品，其中所述延迟层为液晶延迟层和聚碳酸酯延迟层中的一者。

13.根据权利要求1所述的回射制品，其中所述延迟层包括对于波长范围而言的四分之一波长延迟片，所述波长范围为至少100nm宽。

14.根据权利要求13所述的回射制品，其中所述波长范围包括至少一些可见波长。

15.根据权利要求13所述的回射制品，其中所述波长范围包括整个近红外范围。

16.根据权利要求13所述的回射制品，其中所述波长范围包括所有可见波长。

17.根据权利要求1所述的回射制品，还包括在所述光入射表面与非去偏振的所述回射层之间的衰减层，其中所述衰减层部分地吸收所述至少一个波长的光。

18.根据权利要求1所述的回射制品，还包括伪装层，其中所述伪装层基本上吸收可见波长但基本上透射近红外波长。

19.根据权利要求1所述的回射制品，其中所述延迟层的至少一部分不是对于近红外光或可见光范围内的第二波长而言的四分之一波长延迟片。

20.根据权利要求1所述的回射制品，其中所述延迟层的至少一部分完全吸收在所述近红外光或可见光范围内的第二波长的光。

21.根据权利要求1所述的回射制品，其中所述回射制品是弯曲的。

22.根据权利要求1所述的回射制品，其中所述回射制品是能适形的。

23.根据权利要求1所述的回射制品，其中所述回射制品是柔性的。