KR100924438B1 - 교통안전표지용 재귀반사체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입사되는 빛을 그 빛이 투사된 방향으로 재귀반사할 수 있는 교통안전표지용 재귀반사체에 관한 것으로, 특히, 재귀반사유닛이 광학적 단일 평면인 공유반사면과; 서로 거의 직각의 면각으로 접하는 한 쌍의 전유반사면으로 구성되고 모서리가 상기 공유반사면의 변에 상기 공유반사면과 거의 직각으로 접하는 복수 개의 자반사코너들로 구성된 스텝면;로 이루어지고, 상기 공유반사면과 스텝면이 거의 직각의 면각으로 접하여 모반사코너를 형성하도록 이루어져 있으면서 상기 재귀반사유닛들이 얇은 판상에 일정한 패턴으로 배열되게 형성된 것을 특징으로 한다. 이 재귀반사체는 재귀반사율이 높아 전반적으로 휘도가 높고, 광의 입사각이 커질 때 재귀반사율의 감소율이 낮아 재귀반사 가능한 반사시계의 범위가 넓다.

교통표지, 교통안전, 야간, 재귀반사, 전조등, 전반사 프리즘, 반사코너

Description

교통안전표지용 재귀반사체{Retro-Reflector used in Traffic Safety Signs}

본 발명은 각종 교통표지, 안전복, 자동차 등과 같은 교통안전용품에 사용되는 교통안전표지용 재귀반사체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광원(자동차 전조등)으로부터 입사되는 빛을 광원 즉 운전자측으로 재귀반사할 수 있는 교통안전표지용 재귀반사체에 관한 것이다.

각종 교통표지, 표지병, 델리네이터, 삼각대 등과 같은 각종 교통안전시설물이나 안전복, 자동차, 자전거, 모자, 신발 등 야간에 가시성 확보가 긴요한 물품에는 전방으로부터 입사되는 빛을 그 빛을 투사한 광원 쪽으로 재귀반사함으로써 이들 물품의 가시성을 높일 수 있는 재귀반사체가 설치되거나 부착된다.

종래 위와 같은 교통안전표지에 적용되는 재귀반사체로는 글래스 비드(glass bead)나 큐브 코너(cube corner) 등을 구비한 재귀반사체들이 주로 이용되어 왔다. 그러나, 이들 종래 교통안전표지용 재귀반사체들은 대체로 입사광량 대비 재귀반사광량의 비율로 표현되는 재귀반사율이 저조하여 휘도가 낮거나 내구 수명이 짧다는 문제점이 있었다.

예를 들면, 글래스 비드를 이용한 종래 재귀반사체의 경우 글래스 비드의 가 장자리로 입사되거나 또는 글래스 비드들 사이 공극으로 입사되는 빛은 재귀 반사하지 못하기 때문에 전반적으로 재귀반사율이 떨어져 휘도가 낮다는 문제점이 있었다.

그리고, 큐브 코너를 이용한 종래 재귀반사체의 경우는 입사각이 작은 광에 대해서는 글래스 비드에 비해 전반적으로 재귀반사율이 높지만, 광원의 이동으로 빛의 입사각이 커지는 경우 노광면의 겉보기면적(광원쪽에서 본 노광면의 면적)이 기하학적으로 작아질 수밖에 없는데, 이 때 노광면에서 재귀반사할 수 있는 재귀반사면적의 비율이 훨씬 더 큰 폭으로 감소되기 때문에 입사각의 크기에 비례하여 휘도가 급격히 떨어지는 문제점이 있었다. 따라서 재귀반사할 수 있는 입사각의 범위 즉 재귀반사시계(反射視界)가 매우 협소하였을 뿐만 아니라, 재귀반사시계의 방향이 노광면의 정면으로부터 특정 방향으로 소정 각도 이상 편향된, 입사각이 큰 광을 재귀반사할 수 있는 재귀반사체의 설계 제작이 매우 어려웠다.

본 발명은 교통안전표지에 사용되고 있는 위와 같은 종래 재귀반사체들의 문제점을 해소하기 위하여 전반적으로 재귀반사율이 높을 뿐만 아니라 빛의 입사각이 커지더라도 재귀반사율이 저하되는 비율이 낮아 사각(斜角)에서도 휘도가 높은 교통안전표지용 재귀반사체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 설계단계에서 반사시계의 방향 변경이 용이하여 재귀반사시계의 방향을 노광면의 정면으로부터 각도의 제한 없이 자유롭게 설계 변경하여 제작할 수 있는 교통안전표지용 재귀반사체를 제공하는 데에도 목적이 있다.

본 발명에 따른 교통안전표지용 재귀반사유닛은 광학적 단일 평면인 공유반사면과; 서로 거의 직각의 면각으로 접하는 한 쌍의 전유반사면으로 구성되고 모서리가 상기 공유반사면의 변에 상기 공유반사면과 거의 직각으로 접하는 복수 개의 자반사코너들로 구성된 스텝면;로 이루어지고, 상기 공유반사면과 스텝면이 거의 직각의 면각으로 접하여 모반사코너를 형성하도록 이루어진 복수 개의 재귀반사유닛들이 얇은 판상(板狀)의 소재 상에 규칙적인 패턴으로 밀집 배열되게 형성된 것을 특징으로 한다.

이상의 구성에서 상기 전반사코너는 종횡비 즉 코너 모서리 길이 대비 횡방향 너비로 정의되는 종횡비(w/l)가 작을수록 바람직하며 적어도 1 보다 작게 형성된다.

또한, 상기 재귀반사체는 광이 입사되는 표면을 보호하기 위한 수지층, 빛 반사를 위해 배면에 코팅되는 반사층, 상기 반사층을 보호하기 위한 보호층 등이 접합된 다층구조로 이루어질 수도 있다.

본 발명에 따른 교통안전표지용 재귀반사체는, 기존의 큐브 코너나 글래스 비드 등을 이용한 종래 재귀반사체들에 비해, 재귀반사율이 높아 전반적으로 휘도가 높고, 특히 광의 입사각이 커질 때 재귀반사율의 감소율이 낮아 사각에서 휘도가 월등히 높을 뿐만 아니라 재귀반사가 가능한 반사시계의 범위가 훨씬 넓다.

또한, 설계단계에서 주반사향의 방향 즉 반사시계의 방향을 노광면의 정면으로부터 방향과 각도에 제한받지 않고 매우 용이하게 변경할 수 있으므로 용도나 입사광의 입사각에 따라 반사방향이 다른 다양한 교통안전표지용 재귀반사체의 제작이 가능하다.

[실시예 1]

도 1에는 본 발명의 실시예 1에 의한 교통안전표지용 재귀반사체의 부분 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 그 정면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2의 X-X선 단면도가 도시되어 있다.

실시예 1의 교통안전표지용 재귀반사체(1)는 폴리카보네이트, 자외선 경화수지, 아크릴, 유리 등과 같이 광투과성 재질의 소재로 시트(sheet)와 같은 얇은 판상으로 제조되며, 그 배면에 복합전반사프리즘 형식 반사구조를 갖는 재귀반사유닛 들이 일정한 패턴으로 밀집 배열되게 형성된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 각 재귀반사유닛(10)은 광학적 단일 평면인 공유반사면(111)과 상기 공유반사면(111)에 대하여 거의 90도의 각도로 접하는 가상 평면인 스텝면(112)을 따라 지그재그형으로 서로 거의 90도의 각도로 접하게 형성된 전유반사면(121,122)들로 구성된다. 상기 공유반사면(111)과 스텝면(112)은 서로 거의 90도의 각도로 접하면서 모반사코너(11)를 형성하고, 상기 전유반사면(121,122)들은 상기 모반사코너(11) 내 스텝면(112) 상에서 이웃한 것끼리 짝을 지어 자반사코너(12)를 형성한다. 이에 각 재귀반사유닛(10)들은 각각 공유반사면(111)과 전유반사면(121.122)들에 의해서 전반사프리즘의 반사구조(뒤에 자세히 기술되어 있음) 2 개가 복합된 복합 전반사프리즘식의 재귀반사구조를 갖게 된다.

이와 같은 재귀반사유닛(10)은 도 1의 부분 확대도에 나타난 바와 같이 각 자반사코너(12)의 전유반사면(121.122)들이 공유반사면(111)과 더불어 서로 직교하는 세 개의 반사면으로 구성되는 재귀반사구조를 형성하여, 각 전유반사면(121,122)이나 공유반사면(111)에 입사되는 빛(Li)을 광원 즉 운전자측으로 재귀반사할 수 있다.

상기 자반사코너(12)의 각 전유반사면(121,122)들과 공유반사면(111)은 서로 90도의 면각으로 접하게 형성되는 것으로 설명되고 있지만, 이는 본 발명에 따른 재귀반사체의 재귀반사원리에 대한 설명을 위한 표현일 뿐이며, 실제 상기 각 반사면들 사이의 면각은 광원(전조등)과 관찰자(운전자) 사이에 거리가 있기 때문에 이 를 감안하여 전조등으로부터 입사된 빛을 원추형으로 확산시켜 관찰자 눈을 향해 반사할 수 있도록 대략 0∼3도의 각도 범위 내에서 90도보다 크거나 작게 설계된다.

그리고, 상기 재귀반사유닛(10)을 형성하는 각 반사면 즉 공유반사면(111)과 전유반사면(121,122)들의 배면에는 그 각 반사면에 입사광이 임계각보다 작은 입사각으로 입사되더라도 그 빛을 투과시키지 않고 반사할 수 있도록 예컨대 수은층이나 알루미늄층과 같은 반사층이 코팅될 수 있다.

그리고, 자반사코너(12)의 종횡비(w/l)는 본 발명에 따른 재귀반사체의 주요한 설계인자로서 그 수치가 작을수록 반사범위가 넓어져 적어도 1보다 작게 설계된다. 즉, 도 4a와 도 4b의 도면 비교를 통해 알 수 있는 바와 같이 자반사코너(12)의 종횡비(w/l)가 작을수록 입사광의 입사각이 커질 때 각 전유반사면(121,122)의 바깥쪽 모서리 부분에 생기는 비재귀반사영역(ir)의 비율이 감소되어 큐브코너형 재귀반사체와 비교할 때 입사각이 큰 입사광에 대해서 재귀반사율이 높다. 동일한 소재로 자반사코너의 종횡비가 각각 1과 0.5로 설계되었을 경우 자반사코너(12)의 종횡비가 0.5인 재귀반사체의 반사효율이 거의 4배 이상에 이를 정도로 종횡비가 작을수록 사각에서 입사되는 입사광에 대해서 반사성능이 우수하다. 따라서, 본 발명에 따른 교통안전표지용 재귀반사체의 자반사코너(12)의 종횡비(W/L)는 적어도 1이하, 바람직하게는 0.5이하가 되도록 설계된다.

이상과 같은 본 발명에 따른 교통안전표지용 재귀반사체는 광원(예컨대 자동 차 전조등)의 이동으로 입사광(L_i)의 입사각(i)이 커질 때 종래 글래스 비드를 이용한 재귀반사체들보다는 물론이고 큐브 코너를 이용한 재귀반사체들과 비교해서도 입사광량(L_i) 대비 재귀반사광량(L_r)의 비율로 표시되는 재귀반사율이 월등히 높아 휘도가 매우 높다.

도 4a와 도 4b는 동일한 입사각 조건에서 본 발명에 따른 교통안전표지용 재귀반사체와 종래 큐브코너를 이용한 재귀반사체의 재귀반사영역을 표시한 도면이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 교통안전표지용 재귀반사체는 비스듬히 입사되는 입사광에 대해서 재귀반사가 가능한 재귀반사영역의 비율 즉 겉보기면적(광원쪽에서 본 재귀반사유닛의 면적) 대비 재귀반사할 수 있는 재귀반사영역(R)(빗금영역) 비율이 몸체의 굴절률과 입사각이 동일한 조건에서 도 4b에 도시된 종래 큐브코너를 이용한 재귀반사체보다 훨씬 높고, 따라서 비반사영역(ir)의 비율이 낮다. 따라서, 종래 재귀반사체에 비해 재귀반사율이 높고 특히 입사각(i)이 커지더라도 재귀반사효율이 크게 떨어지지 않으므로 반사시계가 매우 넓다는 장점이 있다.

일반적으로 재귀반사체는 광의 입사방향에 따라서 재귀반사면적의 비율이 달라져 재귀반사율이 변하므로 재귀반사율이 가장 높은 주반사향을 갖게 된다.

종래 큐브 코너를 이용한 재귀반사체들은 일반적으로 광축으로 불리는 주반사향의 방향 변경이 매우 까다롭기 때문에 주반사향이 대체로 광원에 노출되는 면 인 노광면(도 3의 부호 1a 참조)의 정면 즉 노광면의 법선방향에서 크게 벗어나지 못하는 한계가 있었으며, 특히 광의 입사각(i)이 커질 때 재귀반사율이 급격히 저하되기 때문에 재귀반사가 가능한 반사시계가 매우 협소하다는 단점이 있었다.

그러나, 본 발명에 따른 교통안전표지용 재귀반사체는 노광면(1a)에 대한 재귀반사유닛 입사면(10a)의 기울기, 모반사코너의 코너향, 자반사코너의 코너향 등 설계변경이 용이한 설계 인자들을 변경하여 주반사향을 각도에 제한받지 않고 쉽게 변경할 수 있으므로 다음의 실시예들로부터 알 수 있는 바와 같이 광원의 상대위치에 따라 주반사향이 다른 여러 가지 종류의 재귀반사체 제작이 가능하다는 장점이 있다.

[실시예 2]

도 5에 도시된 재귀반사체는 실시예 2에 따른 재귀반사체로서, 이 재귀반사체는 도 5의 X-X선 단면도 및 부분확대 사시도인 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 재귀반사효율이 가장 높은 주반사향(D)이 노광면(2a)의 법선(N) 즉 노광면(2a)의 정면방향에서 특정 방향으로 편향되게 설계된 것이다.

참고로, 도 10에는 직각을 낀 두 반사면(R₁,R₂)을 구비하여 상기 두 반사면(R₁,R₂)이 형성하는 반사코너(C)에 의해 입사면(F)으로 입사되는 빛을 투사된 방향으로 재귀반사할 수 있는 전반사프리즘(P)이 도시되어 있다.

이 전반사프리즘(P)은 입사각에 따라 반사율이 달라지며 따라서 입사된 모든 빛을 투사된 방향으로 되반사할 수 있는 전반사향(D)을 구비하게 된다.

도 11에 나타난 바와 같이 전반사프리즘(P)의 전반사향(D)은 측단면으로 볼 때 두 반사면(R₁,R₂) 사이 모서리(E)에서 입사면(F)의 중점(M)을 연결한 중선의 방향으로 정의되는 코너향(D_c)과 매질의 굴절률(n)에 따라 달라져, 두 반사면(R₁,R₂)의 너비가 a와 b인 경우 두 반사면의 너비비(b/a)에 의해 결정되는 코너향(D_c)의 입사면(F)의 법선(N)에 대한 편향각(α_c)과 스넬의 법칙(n=sinα/sinα_c)에 따른 매질의 굴절률(n)에 따라 입사면(F)의 법선(N)에 대하여 다음의 식으로 표현되는 편향각(α)을 갖게 된다. 아래의 식에서 사용된 부호 θ는 입사면(F)과 반사면(R₁) 사이의 사잇각으로, 이 각(θ)은 기하학적으로 볼 때 도 11의 단면도로부터 알 수 있는 바와 같이 코너향(D_c)으로 입사되어 전반사되는 빛의 반사면(R₁)에 대한 입사각(θ_i)과 반사각(θ_r)의 크기와 같다.

본 발명에 따른 교통안전표지용 재귀반사체는 위와 같은 전반사프리즘(P)과 같은 반사구조를 가진 반사코너들 즉 도 7에 나타난 바와 같이 모반사코너(21)와 자반사코너(22)가 복합된 재귀반사유닛(20)을 구비한 반사체로서, 상기 모반사코너(21)와 자반사코너(22)가 형성하는 반사구조에 의해 노광면(2a)을 통해 입사되는 빛을 투사된 방향으로 재귀반사할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 교통안전표지용 재귀반사체는 매질의 굴절률(n)에 따라 상기 모반사코너(21)의 코너향(D_m)과 자반사코너(2)의 코너향(D_s)을 변경하여 재귀반사유닛(20)의 내부 주반사향(D_i)의 편향방향과 편향각(α_i)을 조정함으로써 입사광(L_i)에 대한 재귀반사율이 가장 높은 주반사향(D)의 편향방향과 편향각(α)을 용이하게 설계 변경할 수 있다. 즉, 설계단계에서 도 7의 평단면도인 도 8에 도시된 바와 같이 상기 모반사코너(21)의 코너향(D_m)을 결정하는 공유반사면(211)과 스텝면(212)의 너비 비율(a/b)과 도 8의 X-X선 단면도인 도 9에 도시된 바와 같이 자반사코너(22)의 코너향(D_s)을 결정하는 두 전유반사면(221,222)의 너비 비율(c/d)을 재귀반사유닛(20)의 내부 주반사향(D_i)을 매질의 굴절률(n)에 따라 조정하여 재귀반사율이 최대가 되는 주반사향(D)의 편향방향과 편향각(α)을 방향이나 크기에 구애받지 않고 재귀반사체의 사용 용도에 적합하도록 쉽게 설계 변경할 수 있다. 특히, 모반사코너(11) 또는 자반사코너(12) 의 코너향(D_m,D_s)을 특정방향으로 15도 이상 편향시키거나 또는 내부 주반사향의 방향을 10도 이상 편향시킴으로써 소재의 굴절률에 따라 입사각 20도 이상이 되는 입사광에 대해 재귀반사효율이 더 높게 설계할 수 있는데, 이를 갈매기 표지판이나 차선 테이프 등과 같이 자동차 진행방향에 비스듬히 설치되는 교통표지에 활용하게 되면, 이들 교통표지의 시인성을 획기적으로 개선할 수 있다.

도 5 내지 도 9에 도시된 이 실시예 2에 따른 교통안전표지용 재귀반사체는 매질의 굴절률(n)이 1인 소재를 가정하고 단일 재귀반사유닛(20)의 입사면(20a)이 노광면(2a)에 평행하게 형성되어 주반사향(D)이 재귀반사유닛(20)의 내부 주반사향(D_i)과 동일한 방향이 되도록 설계한 것이다. 참고로 굴절률이 1인 소재는 실제로는 존재하지 않으며 재귀반사체의 소재로는 굴절률이 대략 1.5~1.6 정도인 소재가 사용된다.

이 재귀반사체(2)는 모반사코너(21)의 코너향(D_m)이 도 8의 단면도에 나타난 바와 같이 노광면(2a)의 법선(N)에 대하여 좌측으로 편향되어 있고, 도 9에 도시된 바와 같이, 스텝면(212) 상에 동일한 패턴으로 형성된 자반사코너(22)들의 코너향(D_s)이 위쪽으로 편향된 것이다. 따라서, 방향이 동일한 재귀반사유닛(20)의 내부 주반사향(D_i)과 주반사향(D)이 노광면(2a)의 법선(N)에 대하여 좌측 상방으로 편향되어, 좌측 상방에서 입사되는 광을 가장 높은 비율로 재귀반사할 수 있다.

이 실시예 2로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 재귀반사체는 설계 단계에서 매질의 굴절률(n)에 따라 모반사코너(21)와 자반사코너(22)의 각 반사면의 너비 비율(b/a,d/c)로 재귀반사유닛(20)의 내부 주반사향(D_i)의 편향방향과 편향각(α_i)을 조정하여 주반사향(D)의 방향과 편향각(α)을 아주 용이하게 설계 변경할 수 있다.

예컨대, 굴절률(n)이 1.5인 유리소재로 90도에 가까운 입사각으로 입사되는 빛을 주로 재귀반사할 수 있도록 주반사향(D)의 편향각(α)이 90도인 재귀반사체(2)를 설계하는 경우, 재귀반사유닛(20)의 모반사코너(21)와 자반사코너(22)의 각 반사면 너비비율(b/a,d/c) 등을 조정하여 노광면(2a)에 대한 재귀반사유닛(20) 내부 주반사향(D_i)의 편향각(α_i)이 41.81도가 되도록 재귀반사유닛(20)의 모반사코너(21)와 자반사코너(22)의 각 반사면의 너비비율(b/a,d/c)을 조정해야 한다.

한편, 굴절률이 n인 소재로 본 발명에 따른 교통안전표지용 재귀반사체 설계하는 경우, 노광면(2a)에 입사되는 빛의 입사각이 90도를 초과하지 않으므로, 노광면(2a) 법선(N)에 대한 주반사향(D)의 편향각(α)이 90도를 넘지 않도록 재귀반사 유닛(20)의 내부 주반사향(D_i)의 편향각(α_i)은 다음의 식에 나타난 범위 이내로 제한하는 것이 바람직하다.

참고로, 도 5 내지 도 9에 도시된 이 실시예 2에 따른 교통안전표지용 재귀반사체의 주반사향(D)의 편향각(α)을 구체적으로 살펴보면, 모반사코너(21)의 공유반사면(211)과 스텝면(212)의 너비가 각각 a와 b이고(a≥b), 자반사코너(22)의 두 전유반사면(221,222)의 너비가 각각 c와 d인 경우(c≥d), 유닛 입사면(20a)의 법선(N)에 대하여 횡방향으로는 너비가 큰 면(211)이 있는 쪽으로는 다음의 식(1)으로 표현되는 모반사코너(21)의 코너향 편향각(α_m)만큼 편향되고, 종방향(도면에서 상하방향)으로는 너비가 큰 전유반사면(221)쪽으로 다음의 식(2)으로 표현되는 자반사코너 코너향(D_s) 편향각(α_s)으로부터 식(3)으로 산출할 수 있는 상기 모반사코너 코너향(D_m) 방향 성분의 각(α_l)으로 편향된다.

(1)

(2)

(3)

[실시예 3]

도 12에는 실시예 3에 따른 교통안전표지용 재귀반사체가 도시되어 있고, 도 13에는 도 12의 X-X선 단면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 이 실시예 3의 재귀반사체(3)는 복합프리즘 반사구조를 가진 재귀반사유닛(31)(33)들이 일정한 패턴으로 형성된 시트형(Sheet)의 반사체이다.

이 재귀반사체(3)는 도 12의 Y-Y선 및 y-y선 단면도인 도 14와 도 15에 도시된 바와 같이, 배면에 전유반사면들(321,322)(341,342)이 대칭구조로 형성되어 자반사코너(32,34)의 코너향(D_s)이 반대인 두 종류의 재귀반사유닛(31)(33)들이 횡방향으로 서로 교번되게 배열됨으로써 편향 방향이 반대로 엇갈린 두 개의 주반사향(D₁)(D₂)을 가진 것이다. 이와 같은 재귀반사체는 양 방향으로 재귀반사가 가능하다. 따라서, 예컨대 도로의 중앙선이나 횡단보도 등의 경계상에 도로의 양방향 운전자의 시인성을 높이기 위한 용도로 사용될 수 있다.

이 실시예에 있어서 모반사코너(31)(33)를 형성하는 공유반사면(311)(331)과 스텝면(312)(332)의 경우도 자반사코너(32)(34)와 마찬가지로 서로 대칭구조를 갖도록 형성될 수도 있다.

[실시예 4]

도 16은 본 발명의 실시예 4에 따른 교통안전표지용 재귀반사체의 평면도이다.

이 재귀반사체(4)는 입사각이 큰 입사광을 재귀 반사할 수 있게 설계된 것으로서, 도 16의 X-X선 단면도인 도 17에 나타난 바와 같이, 자반사코너들(42)로 이루어진 스텝면(412)과 공유반사면(411)으로 이루어진 모반사코너(41)의 코너향(D_m)이 어느 한 쪽(도면상의 우측)으로 편향되어 주반사향(D)이 모반사코너의 코너향(D_m)과 같은 방향으로 편향되고, 다시 매질의 굴절률(n)에 따라 거의 90도에 가까운 편향각(α)으로 편향된 것이다.

따라서, 이 실시예4의 재귀반사체(4)는 주반사향(D)이 노광면의 법선(N)에 대하여 거의 90도의 각도로 편향되어 입사각이 거의 90도에 이르는 입사광을 주로 재귀반사할 수 있다. 이 실시예 4의 재귀반사체(4)는 자반사코너(42)의 전유반사면들(421,422)의 너비비를 조정하여 주반사향(D)을 횡방향으로 편향시킬 수 있다.

[실시예 5]

도 18은 실시예5의 교통안전표지용 재귀반사체 평면도이고, 도 19는 도 17의 X-X선 단면도이다.

도시된 바와 같이, 이 실시예 5의 재귀반사체(5)는 배면에 각각 공유반사면(51a)(52a)과 스텝면(51b)(52b)으로 이루어진 모반사코너가 대칭구조로 형성되어 모반사코너의 코너향(D_m)의 편향방향이 반대인 두 종류의 재귀반사유닛(51)(52)들이 교번 배열되게 형성된 것이다. 이에, 이 실시예 5에 따른 재귀반사체는 앞서 실시예 3의 재귀반사체와 마찬가지로 편향방향이 반대인 두 개의 주반사향(D₁)(D₂)을 갖게 되어 양 방향으로 재귀반사할 수 있다.

[실시예 6]

도 20은 본 발명의 실시예6에 따른 교통안전표지용 재귀반사체에서 서로 쌍을 이루는 두 개의 재귀반사유닛만을 부분 확대하여 도시한 확대 사시도이고, 도 21은 도 20의 X-X선 단면도이고, 도 22는 도 21의 Y-Y선 단면도이다.

도 20에 도시된 바와 같이, 이 실시예 6의 재귀반사체는 서로 대칭의 구조를 가진 재귀반사유닛(60,60')들이 앞뒤에 각각 형성되어 편향방향이 반대인 2개의 주반사향(D₁,D₂)을 보유하는 것으로, 특히, 도 21과 도 22의 단면도에 나타난 바와 같이 앞뒤에 이웃한 두 재귀반사유닛(60,60')의 자반사코너(62)(64)들이 밑면에 동일 평면상에서 연속되는 구조로 형성되고 각 재귀반사유닛(60,60')의 공유반사면(61,63)이 앞,뒤 수직측면에 각각 형성되어 각 재귀반사유닛(60,60')이 직육면체의 단면 형상으로 제작된 것이다.

이와 같은 재귀반사체(6)는 구조적으로 주반사향(D)의 편향각(α)이 주로 모반사코너의 코너향(D_m)과 매질의 굴절률(n)에 따라 좌우된다. 따라서, 매질의 굴절률(n)에 따라 모반사코너를 이루어 코너향의 편향각(α)을 결정하는 설계인자인 공유반사면(61,63)과 스텝면(62,64)의 너비 비율(b/a), 즉 앞뒤 길이(l)과 높이(h) 비율을 조정하여 양쪽 주반사향(D)의 편향각(α)을 0도에서부터 90도까지 매우 용이하게 설계 변경할 수 있다.

이에, 굴절률이 n인 소재로 이 실시예 6에 따른 재귀반사체(6)를 제작할 경우 설계단계에서 공유반사면(61,63)과 스텝면(62,64)의 너비(a)(b) 즉 재귀반사 체(6)의 높이(h)와 앞뒤 길이(l)의 비를 조정함으로써 모반사코너의 코너향(D_m)에 매질의 굴절률(n)을 적용한 주반사향의 편향각(α)을 주로 입사되는 광의 입사각(i)에 맞출 수 있고, 그 결과 특정 입사각(i)으로 입사되는 입사광(L_i)을 주로 재귀반사할 수 있는 재귀반사체를 제작할 수 있다.

즉, 주로 입사되는 광의 입사각이 'i'인 경우 다음의 식들로부터 알 수 있는 바와 같이 이 광의 굴절각(r)을 스넬의 굴절법칙(n=sin i/sin r)에 따라 구한 다음, 모반사코너의 코너향(D_m)의 편향각(α_m)이 이 굴절각(r)과 같아지는 재귀반사체의 공유반사면(61,63)과 스텝면(62,64)의 너비 비율(b/a)을 구하고, 이 비율에 맞는 높이(h)와 앞뒤 길이(l)를 가진 재귀반사체를 설계 제작함으로써 입사각 i인 광을 주로 재귀반사할 수 있는 재귀반사체를 제작할 수 있다.

예컨대, 이 실시예 6에 따른 재귀반사체를 굴절률(n)이 1.5인 유리로 입사각이 거의 90도와 -90도에 이르는 입사광(L_i)을 주로 재귀반사할 수 있도록 설계 제작하는 경우 높이와 길이의 비를 다음과 같이 구할 수 있다.

[실시예 7]

도 23에는 본 발명의 실시예 7에 따른 재귀반사체의 평면도가 도시되어 있고, 도 24에는 도 22의 X-X선 단면도가 도시되어 있다.

도 23과 도 24로부터 알 수 있는 바와 같이 이 실시예 7에 따른 재귀반사체(7)는 실시예 6에 따른 재귀반사체의 재귀반사유닛들과 같은 구조의 재귀반사유닛(70,71)들이 밑면에 형성되고 노광면(7a)이 중앙을 기준으로 양측으로 하향 경사지게 형성된 것이다.

이와 같은 구조의 재귀반사체(7)는 두 개의 주반사향(D₁)(D₂)를 구비하여 양방향 재귀반사가 가능한데, 특히 노광면(7a)이 수평면인 위 실시예 6의 반사체(6)와 비교할 때 입사각이 큰 입사광에 노출되는 노광면(7a)의 겉보기 면적이 확대되어 입사각이 큰 입사광에 대해 재귀반사율이 높다.

[실시예 8]

도 25는 본 발명의 실시예 8에 따른 교통안전표지용 재귀반사체의 재귀반사 유닛 사시도이고, 도 26은 그 측단면도이며, 도 27은 평면도이다.

이 실시예 8에 따른 교통안전표지용 재귀반사체(8)는 도 25와 도 26으로부터 알 수 있는 바와 같이 밑면에 공유반사면(81)을 가지며 자반사코너(82)는 상기 공유반사면(81)에 대하여 수직이면서 원통형인 스텝면(82a) 상에 형성된 재귀반사유닛(8)들이 밀집 배열되게 형성된 것이다.

이와 같은 구조의 재귀반사유닛을 보유함에 따라 이 실시예 8에 따른 재귀반사체는 방사방향으로 동일한 반사구조를 제공하여 사방에서 입사되는 광을 입사방향에 관계없이 동일한 재귀반사율로 재귀반사할 수 있다.

이 실시예 8에 따른 재귀반사체에 있어서, 스텝면(82a)은 사각기둥이나 팔각기둥 등과 같이 기하학적으로 복수 개의 평면으로 이루어진 다각면의 형태로 형성될 수도 있다.

위 실시예들은 단순히 본 발명의 기술사상을 구체적으로 설명하기 위하여 제시된 예에 불과하며, 위 실시예들 말고도 본 발명의 응용 실시예들은 얼마든지 더 있을 수 있다. 따라서, 위 실시예들은 본원의 기술사상을 한정하는 의미로 해석되어서는 아니 되며, 결과적으로 위 실시예에서 제시되지 않은 기술이라도 본 발명의 기본적인 기술사상을 포함하는 경우라면 구조적인 차이가 있다 할지라도 본원의 기술보호범위에 포함되는 것으로 해석해야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 교통안전표지용 재귀반사체의 사시도이고,

도 2는 도 1의 정면도이며,

도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.

도 4a와 4b는 본 발명의 실시예 1에 따른 교통안전표지용 재귀반사체와 종래 큐브코너형 재귀반사체의 유효 재귀반사영역을 비교하여 보인 확대도이다.

도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 교통안전표지용 재귀반사체의 정면도이고,

도 6은 도 5의 X-X선 단면도이다.

도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 교통안전표지용 재귀반사체의 재귀반사유닛 확대사시도이고,

도 8은 도 7의 평단면도이며,

도 9는 도 8의 X-X선 단면도이다.

도 10은 전반사프리즘의 사시도이고,

도 11은 전반사프리즘의 측단면도이다.

도 12는 본 발명의 실시예 3에 따른 교통안전표지용 재귀반사체의 정면도이고,

도 13은 도 12의 X-X선 단면도이고,

도 14는 도 12의 Y-Y선 단면도이며,

도 15는 도 12의 y-y선 단면도이다.

도 16은 본 발명의 실시예 4에 따른 교통안전표지용 재귀반사체 정면도이고,

도 17은 도 16의 X-X선 단면도이다.

도 18은 본 발명의 실시예 5에 따른 교통안전표지용 재귀반사체 정면도이고,

도 19는 도 18의 X-X선 단면도이다.

도 20은 본 발명의 실시예 6에 따른 교통안전표지용 재귀반사체의 재귀반사유닛 전방사시도이고,

도 21은 도 19의 X-X선 단면도이고,

도 22는 도 21의 Y-Y선 단면도이다.

도 23은 본 발명의 실시예 7에 따른 교통안전표지용 재귀반사체 정면도이고,

도 24는 도 23의 X-X선 단면도이다.

도 25는 본 발명의 실시예 8에 따른 교통안전표지용 재귀반사체의 재귀반사유닛 사시도이고,

도 26은 도 25의 측면도이고,

도 27은 도 25의 평면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 재귀반사체 10 : 재귀반사유닛

11 : 모반사코너 12 : 자반사코너

111 : 공유반사면 112 : 스텝면

121,122 : 전유반사면 D : 주반사향

D_i : 내부 주반사향 D_m : 모반사코너의 코너향

D_s : 자반사코너의 코너향 α: 주반사향의 편향각

α_i: 내부 주반사향의 편향각

Claims (6)

1. 기하학적으로 단일 평면의 광학면인 공유반사면과 상기 공유반사면에 직각의 면각으로 접하는 가상의 스텝면으로 이루어진 모반사코너와, 각각, 서로 직각의 면각으로 접하는 기하학적 단일 평면의 광학면인 전유반사면 한 쌍으로 이루어져 그 모서리가 상기 공유반사면에 직각의 면각으로 접하게 상기 스텝면을 따라 배열되는 복수의 자반사코너들로 이루어진 재귀반사유닛을 적어도 하나 이상 구비하고, 재귀반사체의 굴절률이 n인 경우 노광면의 법선에 대한 각 재귀반사유닛의 내부 주반사향이

   

   인 편향각(α_i)으로 편향된 것을 특징으로 하는 교통안전표지용 재귀반사체
2. 제1항에 있어서,

   내부 주반사향의 편향 방향이 반대인 재귀반사유닛이 교번되게 형성된 것을 특징으로 하는 교통안전표지용 재귀반사체.
3. 제2항에 있어서,

   서로 이웃한 두 재귀반사유닛이 스텝면 또는 공유반사면 중 어느 하나를 기하학적 단일 평면 상에서 서로 공유하도록 형성된 것을 특징으로 하는 교통안전표 지용 재귀반사체.
4. 제1항에 있어서,

   상기 재귀반사유닛의 유닛입사면이 노광면에 대하여 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 교통안전표지용 재귀반사체.
5. 제1항에 있어서,

   상기 스텝면에 편향반향이 반대인 자반사코너가 교번 배열되게 형성된 것을 특징으로 하는 교통안전표지용 재귀반사체.
6. 제1항에 있어서,

   상기 스텝면은 기하학적으로 곡면 또는 다각면 중에서 선택되는 가상의 면인 것을 특징으로 하는 교통안전표지용 재귀반사체.

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