DE2154038B2 - Retroreflexionsanordnung - Google Patents

Description

Oberflächen c und d aneinander angrenzen, aber Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden

unter leicht verschiedenem Winkel zueinander liegen. Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Retroreflexions-

Einf allende Strahlen α und b stellen jeweils eine große anordnung vorgesehen, daß zumindest auf demjenigen

Anzahl von Strahlen in dem auf den ersten bzw. Teil der Oberfläche der Kügelchen, der dem einfallen-

zweiten Bereich der Oberfläche einfallenden Strahlen- 5 den Licht ausgesetzt is:, ein Antireflexionsbelag vor-

bündel dar. Da es nur eine reflektierende Grenzfläche gesehen ist, welcher eine transparente Schicht mit

gibt, tritt nur eine Reflexion für jeden Strahl auf; einem gemäß folgender Formel bestimmten Brechungs-

aber die ursprüngliche Wellenfront, die längs einer index /I₁ umfaßt

zum einfallenden Strahlenbündel rechtwinklig ver- In-- η

laufenden Linie XY gezeigt ist, ist in reflektierte io R = — ⁸

Wellenfronten rechtwinklig zu R_a und R_b unterteilt, \ "i^ä + "o";
die einander überlappen, aber nicht parallel zuein- worin «., der Brechungsindex der mit einer Fläche ander verlaufen. R_a und R^ kreuzen sich im Punkt P. der transparenten Schicht in Berührung stehenden Da der Abstand der optischen Weglänge von der Glaskugel, n₍₎ der Brechungsindex des mit der ande-Wellenfront längs der Linie XY zum Punkt P ins- 15 ren Fläche der transparenten Schicht in Berührung ger.amt für den Strahl b anders ist als für den Strahl a, stehenden Stoffs und R 0 bis 0,06 ist.
tritt für die beiden Strahlen je nach dem Weglängen- Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß optische unterschied eine konstruktive oder eine destruktive Antireflexionsfilme auf linsenförmige Lenticular-Re-Interferenz auf. Andere Paare reflektierter Strahlen troreflexionsanordnungen aufgebracht werden können aus den beiden Bereichen der Wellenfront schneiden 2° und überraschend wirksam dazu beitragen, das Retrosich an anderen Punkten in dem Bereich und inter- reflexionsvermögen zu erhöhen, und zwar selbst bei ferieren durch Überlagerung oder Löschung, was von Linsen mit Krümmungsradien von nur 0,025 mm.
den Unterschieden ihrer optischen Weglängen ab- Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung, hängt. Das Ergebnis ist dabei ein Muster aus hellen bei der der Brechungsindex (H₁) des Antireflexions- und dunklen Linien im Bereich der Reflexion. Zwar 25 beiages niedriger als der von Glas ist.
ist somit die reflektierte Energie ungleichmäßig ver- Vorzugsweise wird bei der erfindungsgemäßen Reteilt, aber die Gesamtmenge der reflektierten Energie troreflexionsanordnung vorgesehen, daß der Antiwird nicht durch die Teilung der Wellenfront beein- reflexionsbelag ein durch Abscheiden von Dampf geträchtigt. schaffener Belag ist. Hierbei läßt sich die Dicke des Wenn ein Lichtstrahlbündel auf ein Paar gekrümm- 30 Belages auf besonders günstige Weise einstellen, ter Oberflächen auftrifft, die durch eine Schicht eines Außerdem hat sich überraschenderweise herausdazwischenliegenden Brechungsindex getrennt sind, gestellt, daß hierbei auch bei den erfindungsgemäß beispielsweise auf eine Linse mit kleinem Krüm- verwendeten kleinen Kügelchen die Belagdicke höchmungsradius, so können Merkmale sowohl der Ampli- stens so geringfügig schwankt, daß die mit der Ertuden- als auch der Wellenfrontteilung auftreten. 35 findung erzielte erhebliche Verbesserung des opti-Dieser Fall ist in F i g. 3 dargestellt. Die Reflexion sehen Wirkungsgrades nicht beeinträchtigt wird,
tritt an beiden Oberflächen auf, wodurch die Ampli- Konstruktiv ist die erfindungsgemäße Retrotuden geteilt werden, aber wegen der Krümmung der reflexionsanordnung vorzugsweise so aufgebaut, daß Oberflächen verlaufen die reflektierten Strahlen nicht die Glaskügelchen teilweise in dem Trägermaterial genau parallel zueinander. Da die theoretisch zur 40 eingebettet sind. Außerdem lassen sich die Kügel-Reduktion der gesamten Menge reflektierter Energie chen vorteilhaft in abgedichteten Abschnitten anordbenötigte genaue Parallelität nicht gegeben ist und nen. über denen ein transparenter Deckfilm angedie Strahlen im allgemeinen einander schneiden, ent- bracht ist.

steht dabei ein Intensitätsverteilungsmuster. Man Außer für die erfindungsgemäße Retroreflexions-

sollte erwarten, daß sich das bei abnehmendem 45 anordnung wird auch für die mindestens auf einem

Krümmungsradius der Linse als progressiv zuneh- Teil ihrer Oberfläche mit einem Antireflexionsbelag

mender Fehler zwischen dem errechneten Ergebnis versehenen Kügelchen hiermit ausdrücklich selb-

und den Versuchsergebnissen zeigt. Dies wäre beson- ständiger Schutz begehrt. Außerdem gehören Ver-

ders bei linsenförmigen Retroreflexionsanordnungen fahren zum Herstellen der Retroreflexionsanord-

der Fall, die äußerst empfindlich sind für kleine 5° nungen zum Bereich der Erfindung.

Winkeländerungen. Empirisch hat man bisher fest- Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der

gestellt, daß Antireflexionsfilme nützlich sind bis Erfindung werden nachfolgend an Hand von schema-

herunter zu Krümmungsradien im Bereich von tischen Zeichnungen zweier Ausführunesbeispiele

2,5 mm; aber die in der Literatur entwickelte Theorie näher erläutert.

hat nicht vorausgesagt, daß Antireflexionsfilme bei 55 F i g. 4 ist ein Querschnitt durch ein Retro-

kleineren Krümmungsradien arbeitsfähig sind. Tat- reflexionsflachmaterial mit dem Licht ausgesetzten

sächlich deuten die vorhergesagten Intensitätsvertei- Kügelchen;

lungsmuster eher darauf hin, daß Antireflexionsfilme F i g. 5 ist ein Querschnitt durch ein Retro-

ihre Funktionsfähigkeit verlieren. Lenticulares Retro- reflexionsflachmaterial, bei dem die Kügelchen in

reflexionsmaterial verwendet Linsen mit Krümmungs- 6° geschlossenen Abschnitten unter einem transparenten

radien von nur 0,05 mm (0,002 Zoll) und dar- Deckfilni angeordnet sind.

unter. Sowohl die Schwierigkeit der Anbringung Gemäß der Erfindung hat sich gezeigt, daß der

als auch ernste Zweifel an der wahrscheinlichen optische Wirkungsgrad retroreflektierender (d. h.

Leistungsfähigkeit von Antireflexionsbeschichtungen reflexionsrcrkktierender) Anordnungen, die kleine,

zum Verringern unerwünschter Reflexionsverluste an 65 kugelförmige Linsenelemente 1 enthalten, beispiels-

den Arbeitsflächen derartig kleiner Linsen haben weise Glaskügelchen mit einem Brechungsindex ober-

deren Anwendung in Lenticular-Retroreflexionsanord- halb von etwa 1,80 (vorzugsweise zwischen 1,80 und

nungen bisher verhindert. etwa 2,05) und einem Durchmesser von 10 bis 200 μ

(vorzugsweise von 25 bis 75 μ), welche teilweise in dünne, verhältnismäßig gleichmäßige, transparente einem Bindemittel 2 eingebettet und von einem Spie- Schicht abgeschieden werden, beispielsweise durch gelreflexionsmaterial 3 und einer Unterstützung 4 ab- chemische Behandlung, Überziehen mit einer Lösung gestützt sind, erheblich verbessert werden kann, wenn chemischer Dampfabscheidung, Vakuumabscheidung ein dünner, transparenter Film S aus einem Material 5 und durch Hydrolyse einer Flüssigkeit aufgebracht mit niedrigerem Brechungsindex, beispielsweise einem werden. Wenn die Kügelchen auch normalerweise Brechungsindex von etwa 1,10 bis etwa 1,83 (vor- behandelt werden, während sie in ein retrorefiektiezugsweise unterhalb 1,45) zumindest auf demjenigen rendes Flachmaterial bzw. eine Folie eingebettet sind, Bereich der Kugeloberfläche (beispielsweise minde- so daß der Antireflexionsbelag auf den den Lichtstens um einen halbkugelförmigen Bereich herum) io strahlen ausgesetzten Bereichen der Kugeloberflächen aufgebracht ist, welcher dem einfallenden Licht aus- gebildet wird, können sie auch getrennt mit dem gesetzt ist. Dieser transparente Film hat eine optische Antireflexionsstoff überzogen werden, ehe sie in die Stärke, die ungeraden Vielfachen (d. h. 1,3,5,7... Retroreflexionsanordnung eingefügt werden. Wenn usw.) eines Viertels der Wellenlänge des einfallenden die Schicht durch Dampfabscheidung im Vakuum Lichts im Bereich von Ultraviolett bis Infrarot (d. h. 15 (beispielsweise Dampfabscheidung von Kryolith) geeiner Wellenlänge von 3800 bis 10000 A) entspricht, bildet wird, so wäre an sich anzunehmen, daß die Sowohl organische als auch anorganische Stoffe, die Dicke der Schicht auf einem kleinen Kügelchen über diese Kriterien erfüllen, lassen sich hierfür verwen- dessen frei liegende Oberfläche hinweg schwankt, den. Wenn das einfallende Licht sich hauptsächlich wobei die dickste Ablagerung im äußersten Bereich über den sichtbaren Bereich erstreckt, kann die Be- 20 erfolgt, wo der Dampf senkrecht zur Kugeloberfläche Stimmung der Stärke zweckmäßigerweise auf der abgeschieden wird. Interessanterweise hat sich ge-Natriumlinie im Spektrum beruhen, d. h. auf etwa zeigt, daß eine derartige Schwankung in der Dicke 5900 A, oder in der Nähe derselben, da die Natrium- entweder nicht auftritt oder, falls das doch der Fall linie im allgemeinen als in den vorherrschenden Be- ist, die erhebliche Verbesserung des optischen Wirreich des sichtbaren Lichtspektrums fallend betrach- 25 kungsgrades nicht beeinträchtigt,
tet wird. Um den optimalen Brechungsindex für den Die nachfolgenden Beispiele dienen zur besseren dünnen, transparenten Antireflexionsfilm oder -be- Erläuterung der Erfindung.
Schichtung zu bestimmen, kann folgende Gleichung . .
angewendet werden: Beispiel 1

/ "1² ~~ ^ηο"·Λ^{2 3}° Glaskügelchen mit einem mittleren Durchmesser

^ ⁼ I—~~ ~)' von 55 u und einem Brechungsindex von 1.93 wurden

\ Ti₁- + H_n «₂ / ^j_{5 7U etwa e}j_nem Dattel ihres Durchmessers in die worin R der Reflexionsgradverlust, H₀ der Brechungs- Polyäthylenschicht eines mit Polyäthylenüberzug verindex des mit dem dünnen, transparenten Überzug in sehenen Papiers eingebettet. Dieses Verfahren erBerührung stehenden Stoffs (n„ = 1, wenn es sich bei 35 folgte in einem Ofen bei etwa 138° C. Die dabei diesem Stoff um Luft handelt), n₂ der Brechungsindex entstandene, mit Kügelchen versehene Bahn wurde des Kügelchens oder der Kugel und H₁ der Brechungs- dann in einem Vakuumdampfabscheidverfahren mit index des dünnen, transparenten Überzugs ist, wobei Aluminium an der mit Kügelchen versehenen Seite das Verhältnis zwischen den Brechungsindizes überzogen, so daß eine Spiegel- oder spiegelnd reflek- }τ_ο<η_ι<.η₂ ist. Diese Gleichung gilt für einen 40 tierende Schicht an den frei liegenden bzw. nicht einÜberzug, dessen Dicke etwa einem Viertel der WeI- gebetteter. Oberflächen der Glaskügelchen erzeugt lenlänge entspricht. Die brauchbaren Grenzen für wurde. Dieser Spiegelüberzug wurde dann mit einer den Brechungsindex des Stoffs in dem dünnen Über- 0.30 mm dicken Schicht (Naßzustand) einer weißen zug können dadurch festgelegt werden, daß der Lösung zum Binden der Kügelchen, die ein Acrylmaximal zulässige Verlust des Reflexionsgrades be- 45 harz, einen Weichmacher und Titandioxydpigment stimmt wird, d. h. nicht über etwa 0,06, vorzugsweise enthielt, mit dem Rakel oder Messer beschichtet, unterhalb 0,04 und am besten näherungsweise Null. Nach dem Härten des Bindemittels für die Kügelchen Die obige Gleichung und ihre Ableitung ist zu finden während 10 Minuten bei 66° C und anschließend in »Physics of Thin Films«, Bd. 2, S. 239 bis 304, während 12 Minuten bei 93° C wurde die gehärtete herausgegeben von Georg Hass und Rudolf 50 Fläche, an der die Kügelchen hafteten, zu einerr E. T hu η, Academic Press, New York 1964. Schichtstoff mit einer 0,0127 mm starken, mit einen-Eine Vielzahl anorgaaischer und organischer trans- druckempfindlichen Klebstoff überzogenen Polyester· parenter Stoffe, die den oben angegebenen Merk- schicht unter einem Druck von 5,6 kg/cm² bei Zim· malen hinsichtlich des Brechungsindex entsprechen, mertemperatur weitergebildet. Dieser Schichtstof ist in der Literatur beschrieben, wozu beispielsweise 55 wurde vom ursprünglichen, mit Polyäthylen über Kryolith, Lithiumfluorid, Polytetrafluorethylen, SiIi- zogenen Papier abgezogen und stellte ein Retro ciumoxyde und Magnesiumfluorid gehören. Die Bre- reflexionsflachmaterial dar.

chungsindizes verschiedener nützlicher, transparenter Eine Probe dieses Flachmaterials wurde über di<

Stoffe in Form dünner Filme oder Schichten sind in Hälfte der mit Kügelchen versehenen Oberfläche hin

»Thin Film Phenomena«, von K. L. Chopra, 60 weg abgedeckt, und der nicht abgedeckte Bereicl

S. 750, McGraw Hill Book Company, New York wurde durch Dampfabscheidung im Vakuum mi

1969, aufgezeichnet. Viele der Stoffe sind zur Ver- Kryolith in einer optischen Stärke beschichtet, dii

wendung auf Linsen für Kameras, Teleskope u. dgl. den ersten beobachteten Maximalwert der Retro

vorgeschlagen worden; aber diese Stoffe sind niemals refiexionsintensität erzeugte (entsprechend der Wir

zur Verwendung in Retrorefiexionsanordnungen in 65 kung, die mit einer optischer. Stärke von etwa einen

Betracht gezogen worden, in denen äußerst kleine Viertel der Wellenlänge von Licht erzielt wird, dessei

Glaskügelchen als Linsenelemente verwendet sind. Wellenlänge 5900 A beträgt). Anschließend an diese

Die Stoffe können auf die Glaskügelchen als eine Dampfüberzugsverfahren wurde eine 0,075 mn

dicke, klare Polymethylmethacrylatfolie bei 149^C C und einem Druck von 1,4 kg/cm² in einem hexagonalen Muster heißgesiegelt, wobei jedes hexagonale Element etwa 3,2 mm breit war. Eine derartige Anordnung und ihre Herstellung entsprechen mit Ausnahme des Na₁₁AlF_n-UbCrZUgS den in der USA.-Patentschrift 3 190 178 beschriebenen.

Das Endprodukt ist ein flexibles Retroreflexionsrlachmaterial. Diejenige Hälfte des Flachmaterials, die keinen Kryolithüberzug aufwies, hatte eine Retroreflexionsintensität von 280 cd/m²/lx, während die den Kryolithüberzug aufweisende Hälfte eine Retroreflexionsintensität von 360cd/m²/lx aufweist, was einen Anstieg von 28,5"Ai darstellte. Erfindungsgemäß ist zumindest ein 9%>iger Anstieg, üblicherweise mindestens 10 oder 15 ⁰Zo Zunahme an Retroreflexionsinlcnsität erzielbar. Bei Tag erscheint der überzogene oder beschichtete Bereich des Flachmaterials im wesentlichen genauso wie der nicht beschichtete Bereich.

Beispiel 2

Eine Papierbahn wurde mit einer 42°/oigen Feststofflösung von Styrol mit für diesen Zweck handelsüblicher Reinheit in Xylol überzogen. Die Lösung enthielt auch Benzoylperoxyd (0,19¹Vc) und Di-tertbutylperoxyd (0.26 Vo). Das Gewicht des Überzugs betrug 356.4 bis 453.6 mg (Naßgewicht) pro 155 cm², und das Härten erfolgte bei 93 bis 107° C während 1 bis 2 Minuten, wodurch ein mit Polystyrol überzogenes, später abzulösendes Papier erzeugt wurde. Ein Naßüberzug mit einem Gewicht von 1,037 bis 1,231 g pro 155 cm- aus der nachfolgend erläuterten, pigmenthaltigen Zusammensetzung wurde dann auf die Polystyrolseitc des Ablösepapiers aufgebracht und bei 93 bis 149° C 6 bis 8 Minuten lang gehärtet.

Gewichtsteile

Polyvinylbutyral 1.4,5

Mono- und Dialkyläther von Äthylen-

glykol sowie Derivate davon 73,6

Wasser 8.7

Ruß 0,45

nichtoxydierendes Alkydharz

mit hohem Kokosnußölgehalt

Nach dem Härten dieses Überzugs wurde ein dritter Überzug mit einem Naßgewicht von 0,518 bis 0,648 g pro 155 cm² unter Verwendung folgender Zusammensetzung aufgebracht:

Gewichtsteile

Ölfreier, alkydartiger, nichttrocknender Polyester (6O°/o Feststoffe in
Xylol), maximale Säurezahl = 25,
Gardner-Holdt-Viskosität (25° C)
= X-Z 69,0

butylierte Melamin-Formaldehydharzlösung aus 60% Feststoffen in
einem aus gleichen Anteilen Butanol und Xylol zusammengesetzten
Lösungsmittel 15,0

Diäthylenglykolmonobutylätheracetat 8,5

nichtoxydierendes Alkydharz
mit hohem Kokosnußölgehalt .... 7,0

Ruß 0,5

Die Härtung erfolgte bei 132 bis 130^r C während 8 bis 10 Minuten. Glaskügelchen mit einem Brechungsindex von 1,93, die konzentrisch mit metallischem Silber überzogen worden waren, wurden kaskadenartig auf den Überzug geschichtet, während dieser noch klebrig war. Dann ließ man die Kügelchen unmittelbar vor dem Härten des Harzes etwa bis zur Hälfte ihrer Durchmesser einsinken. Die Papierbahn wurde abgenommen, und ein druckempfindlicher Klebstoff, der auf einem mit Polyäthylen-Überzug versehenen Ablösepapier angebracht war. wurde dann auf die freigelegte Oberfläche aufgeschichtet. Anschließend wurde der gesamte Schichtaufbau durch eine verdünnte Lösung aus Schwefelsäure und Kaliumdichromat geleitet, um das Silber von der vorderen bzw. frei liegenden Fläche zu entfernen. Dann wurde er mit sauberem Wasser gewaschen und getrocknet.

Die die Kügelchen enthaltende Seite des Schichtaufbaus wurde einem Vakuumdampfabscheidungsverfahren mit Na_nAlF₆ zur Schaffung einer optischen Stärke von etwa einem Viertel der Wellenlänge (Licht der Wellenlänge von 59OOA) wie beim Beispiel 1 ausgesetzt. Vor diesem Abscheidungsverfah-

«5 ren war ein Teil der Oberfläche abgedeckt worden, um zu verhindern, daß sich in diesem Bereich eine Schicht auf den Kügelchen bildete.

Das Endprodukt war ein stark retroreflektierendes, flexibles Flachmaterial mit frei liegenden Kügelchen.

Der mit Dampf beschichtete Bereich des Flachmaterials hatte eine Retrorefiexionsiniensität von 492 cd'm'-Zlx, während der nicht beschichtete Bereich eine Retroreflexionsintensität von 410 cd/m²/lx hatte, was einen Anstieg von etwa 20⁰Zo bedeutete. Der überzogene Bereich hatte ein etwas dunkleres Aussehen bei Tageslicht als der nicht überzogene Kontrollbcrcich.

Der nachfolgend beschriebene Versuch wurde zur Bestimmung der Retroreflexionsintensität angewandt.

Ein Lichtprojektor mit einem maximalen Linsendurchmesser von 2,54 cm, der gleichmäßiges Licht projizierte, wurde zum Beleuchten der Probe verwendet. Das auf die Probe fallende Licht hatte eine Farbtemperatur von 2854° K. Das von der Testoberfläche reflektierte Licht wurde mit einem photoelektrischen Empfangsgerät gemessen, dessen Ansprechen auf die Farbempfindlichkeit eines menschlichen Durchschnittsauges bei Einstellung auf das Tageslicht eingestellt war. Die Abmessungen der aktiven Fläche auf dem Empfangsgerät waren so bemessen, daß kein Punkt auf dem Umkreis mehr als 1,27 cm vom Mittelpunkt entfernt war. Proben wurden auf einer ebenen schwarzen Testfläche mit einer Fläche von etw£ 0,836 m² angebracht. Die Probe war 15,25 m von dei Projektorlinse und vom Empfangsgerät entfernt. Di( Fläche der Probe betrug 0,0929 m². Die Beleuchtung sollte auf die Testfläche unter einem Winkel von 5^C einfallen. Die aus der Reflexion von der Tesiober fläche entstehende Leuchtstärke wurde unter einen O,2°-Divcrgenzwinkel gemessen. Der Divergenzwin kel war der Winkel, der bei dieser Lage der Prob von einer Linie von der Lichtquelle zur Probe un< einer Linie vom Empfangsgerät zur Probe einge schlossen war. Die Retroreflexionsintensität ii Candela pro Quadratmeter pro Lux wurde dann nacl folgender Gleichung errechnet:

309582/E

worin

II — Retroreflexionsintensität,
E_r — am Empfangsgerät einfallendes Licht,
E, = auf eine Ebene senkrecht zum einfallenden Strahl an dem Ort der Probe einfallendes Licht, gemessen in den gleichen Einheiten wie E_n

d = Abstand in Meter von der Probe zum Projektor,
A — Bereich der Testfläche in Quadratmeter.

Diese Retroreflexionsintensität stellt eine Intensität eines Lichtstrahlbündels dar, das auf eine Glaskugel mit Retroreflexionsvermögen einfällt und austritt, so daß Oberflächen- oder Zwischenflächenverluste folglich verdoppelt sind. Das oben beschriebene Verfahren ist in der United States Federal Specification Nr. L-S. 300A (7. Januar 1970) als Test für »Reflexionsintensität« festgelegt.

Gegebenenfalls können die Antireflexionsbeschichtungen an dem eingebetteten bzw. hinteren Teil der Glaskügelchen ebenso vorgesehen sein wie an den dem Licht ausgesetzten Bereichen der Kugeloberfläche in der Luftkugel-Zwischenfläche, d. h., die Kugeln können vollständig oder konzentrisch mit dem Antireflexionsmaterial beschichtet sein. Derartige Beläge können auch in vorteilhafter Weise dann angewendet werden, wenn die Glaskugeloberfläche einem anderen Stoff als Luft mit verhältnismäßig niedrigem Brechungsindex ausgesetzt ist, beispielsweise Polymerisaten mit niedrigem Brechungsindex usw., vorausgesetzt, daß der Wert für

größer ist als 0,7 und kleiner als 1,4, wobei n_a, /J₁ und n„ die oben definierten Werte sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

I 2 Patentansprüche: schichten wird vielfach in der optischen Literatur zitiert (O. S. Heavens, Optical Properties of Thin

1. Retroreflexionsanordnung für optische Solid Films, S. 56 bis 79, Dover Publications 1965). Zwecke, welche Glaskügelchen mit einem Bre- AU diese Untersuchungen beruhen jedoch auf der chungsindex oberhalb etwa 1,8 und einem Durch- ⁵ Annahme, daß die dabei in Frage stehenden Flächen messer von etwa 10 bis etwa 200 μ enthält, wobei eben sind, wobei die Näherung der »Teilung der die Glaskügelchen auf einem Träger angeordnet Amplitude« für Anordnungen zum Verringern der sind und an den Auflagestellen ein Reflexions- Reflexion angewandt wird. Die Natur gekrümmter material anliegt, dadurch gekennzeich- Flächen legt jedoch nahe, daß es einige Krümmungsnet, daß zumindest auf demjenigen Teil der "> radien gibt, unterhalb derer diese Näherung nicht Oberfläche der Kügelchen (1), der dem einfallen- gültig ist. An einer gekrümmten Oberfläche ändert den Licht ausgesetzt ist, ein Antireflexionsbelag sich der Einfallswinkel des Lichtstrahls, und es tritt (5) vorgesehen ist, welcher eine transparente eine Teilung der Wellenfront auf. In den meisten die Schicht mit einem gemäß folgender Formel be- Opiik betreffenden Veröffentlichungen ist eine genaue stimmten Brechungsindex /I₁ umfaßt *5 Unterscheidung zwischen der Amplitudenteiliing und

v2 der Wellenfrontteilung getroffen (Applied Optics and ]' Optical Engineering, herausgegeben von Rudolph ⁿfiⁿ-2l Kings lake, Bd. 1, S. 285 bis 299, Academic Press worin n₂ der Brechungsindex der mit einer Fläche 1965). Zur Klarstellung sind Beispiele dieser beiden der transparenten Schicht in Berührung stehenden s° Arten von Interferenz mit Bezug auf Interferenz-Glaskugel, n₀ der Brechungsindex des mit der schichten an Oberflächen mit kleinen Krümmungsanderen Fläche der transparenten Schicht in Be- radien in F i g. 1 und 2 gezeigt,
nahrung stehenden Stoffs und R 0 bis 0,06 ist. F i g. 1 zeigt einen parallelen Lichtstrahl, der auf

2. Retroreflexionsanordnung nach Anspruch 1, eine doppelte Grenzfläche auf trifft, welche von einer dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex *5 Schicht mit einem Brechungsindex n, zwischen Me-(H₁) des Antireflexionsbelages (S) niedriger als der dien mit Brechungsindizes von n_t und n_s gebildet von Glas ist. wird. In der Zeichnung sind nur zwei einfallende

3. Retroreflexionsanordnung nach Anspruch 1 Strahlen α und b und deren Reflexion gezeigt. Tatoder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anti- sächlich besteht das Strahlbündel aus einer großen reflexionsbelag (5) ein durch Abscheiden von 3° Anzahl sehr nahe nebeneinanderliegender, paralleler Dampf geschaffener Belag ist. Strahlen, und die Gesamtbreite des Strahlenbündels

ist viel größer als die Dicke der Zwischenschicht.

Beim Auftreffen auf die doppelte Grenzfläche wird

der Strahl α in einen durchgehenden Strahl 7"„, einen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Retroreflexions- 35 ersten oberflächenreflektierten Strahl R₀₁ urd einen anordnung für optische Zwecke welche Glaskugel- zweiten oberflächenreflektierten Strahl R_{a 2} u iiterteilt. chen mit einem Brechungsindex oberhalb etwa 1,8 Der Strahl b wird gleichermaßen in T_b, R_bl und R_b2 und einem Durchmesser von etwa 10 bis etwa 200 μ unterteilt. Die gesamte Energie in allen durchgehenenthält, wobei die Glaskügelchen auf einem Träger den Strahlen plus der Energie in allen reflektierten angeordnet sind und an den Auflagestcllen ein Re- 40 Strahlen entspricht der Gesamtenergie in allen einflexionsmaterial anliegt. fallenden Strahlen. Wie Fig. 1 zeigt, verlauft der

Derartige Retroreflexionsanordnungen werden zur zweite, oberflächenreflektierte Strahl R_{b 2} parallel zum

Reflexion von Licht verwendet, das in einem weiten ersten oberflächenreflektierten Strahl R_{a i} und fällt

Winkelbereich auf die Anordnung auftreffen kann. nahezu mit demselben zusammen. Tatsächlich wäre,

Anwendungsgebiete sind beispielsweise Schilder, Ver- ⁴ⁱ> wenn alle einfallenden Strahlen des gesamten Strahlen-

kehrszeichen oder Fahrzeugbegrenzungen. bündeis gezeichnet werden könnten, ein zweiter ober-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den flächenreflektierter Strahl als unmittelbar zusammen-

optischen Wirkungsgrad von Retroreflexionsanord- fallend mit und parallel zu jedem ersten oberflächen-

nungen der eingangs genannten Art zu verbessern. reflektierten Strahl zu erkennen. Somit ist die Ampli-

Man hat sich schon viele Jahre darum bemüht, 5<> tude des reflektierten Strahls in zwei Teile unterteilt,

den optischen Wirkungsgrad von Retroreflexions- einen von der ersten Oberfläche und einen von der

anordnungen zu verbessern, insbesondere solcher An- zweiten Oberfläche. Das Phasenverhältnis zwischen

Ordnungen, in denen kleine Glaskugeln mit einem diesen zwei Teilen hängt von der optischen Stärke

Material mit spiegelnder Reflexion anliegend an ein der Schicht ab. Die Amplitude jedes Teils hängt ab

Teil der Kugeloberfläche verwendet werden, speziell 55 von Brechungsindexkontrasten bzw. -unterschieden

wenn dabei die Glaskugeln der Luft ausgesetzt sind an den beidem Oberflächen. Da die beiden Teile par-

(USA.-Patentschrift 3 190 178). Diese Bemühungen allel sind, löschen bei gleichen, jedoch in der Phase

haben jedoch keine zufriedenstellende Lösung der be- entgegengesetzten Amplituden die beiden Teile des

stehenden Probleme gebracht. reflektierten Strahls einander völlig aus, und es gibt

Bisher sind auf ebene Flächen und auf Linsen mit ^6o im gesamten Bereich an der Einfallseite der Schicht

verhältnismäßig großen Krümmungsradien, beispiels- keinen reflektierten Strahl. Wenn andererseits die

weise auf in Photoapparaten, Teleskopen und Mikro- Phasen gleich sind, verstärken die beiden reflektierten

skopen verwendeten Linsen, optische Interferenz- Amplituden einander, und der reflektierte Strahl ent-

schichten, besonders Antireflexionsbeläge, aufgebracht spricht in der Intensität dem Strahl, der ohne Zwi-

worden. Die Krümmungsradien liegen dabei in einem ^e5 schenschicht vorhanden sein würde.

Bereich, der sich von einigen Millimetern bis zu einem F i g. 2 zeigt ein Beispiel der optischen Interferenz

Meter oder mehr erstreckt. durch Wellenfrontteilung, wie sie bei der Fresnel-

Die entwickelte Theorie optischer Interferenz- Spiegelanordnung auftritt, wo zwei reflektierende