KR100991090B1

KR100991090B1 - 재귀반사소자 및 이를 구비한 재귀반사체

Info

Publication number: KR100991090B1
Application number: KR1020070135331A
Authority: KR
Inventors: 김현식
Original assignee: 김현식
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2010-10-29
Also published as: KR20080059086A

Abstract

본 발명은 입사되는 빛을 투사된 방향으로 재귀반사할 수 있는 재귀반사소자 및 그 재귀반사소자를 구비한 재귀반사체에 관한 것로서, 본 발명에 따른 재귀반사소자는 직각의 면각으로 접하는 한 쌍의 코너반사면(11,12)으로 구성되어 동일평면 상에 나란히 배열되는 복수 개의 반사코너(10)들로 이루어진 반사코너열(1)과; 상기 반사코너열 상에 수직높이(h) 보다 작은 간격(t)을 두고 상기 반사코너의 수직방향으로 형성되는 한 쌍의 수직반사면(2)(3);을 포함하여 이루어져 있다.

본 발명에 따른 재귀반사소자는 광원이 상대 이동할 때 입사각에 따라 입사광에 대해서 재귀반사와 경면반사를 교번함으로써 광원쪽 관찰자에게 마치 점멸되는 것처럼 보여져 시인유도 효과가 매우 큰데, 그 구조가 매우 단순하여 종래 점멸되는 효과를 내는 재귀반사소자들과 비교할 때 설계 및 제조 등이 매우 용이하다.

재귀, 반사소자, 재귀반사소자, 점멸, 코너, 수직반사면

Description

재귀반사소자 및 이를 구비한 재귀반사체{Rtro-Reflecting Unit and Retro-Reflector therewith}

본 발명은 입사되는 빛을 투사된 방향으로 재귀반사할 수 있는 재귀반사소자 및 그 재귀반사소자를 구비한 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 물품에 적용되는 재귀반사체로는 글래스 비드(glass bead)나 큐브 코너(cube corner) 등을 구비한 재귀반사체들이 주로 이용되어 왔다.

그러나, 이들 종래 재귀반사체들은 광원으로부터 입사되는 빛을 재귀반사소자인 글래스비드나 큐브코너 등이 광원쪽으로 재귀반사시켜 마치 빛을 발산하는 것처럼 보이게 한 것으로 단순히 빛을 재귀반사하기 때문에 시인유도효과가 떨어지는 문제점이 있었다.

이에, 국내특허공보 제506560호에는 2개의 광학적 표면을 구비하여 광의 입 사각에 따라 재귀반사성이 가변되면서 마치 점멸되는 것과 같은 효과를 발휘함으로써 시인성을 개선한 재귀반사구가 기재되어 있다.

그러나 위 재귀반사구는 그 구성이 매우 복잡하여 설계 및 제조가 까다롭기 때문에 제조원가가 매우 높다는 단점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래 재귀반사체의 문제점을 해소하기 위하여 광원이 상대 이동할 때 입사각에 따라 재귀반사와 경면반사를 교번함으로써 광원쪽 관찰자에게 마치 점멸되는 것처럼 보여져 시인유도 효과가 매우 크고 특히 구성이 극히 단순하여 설계 및 제조가 매우 용이한 재귀반사체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 재귀반사소자는 직각의 면각으로 접하는 한 쌍의 코너반사면으로 구성되어 동일 평면상에 나란히 배열되는 복수 개의 반사코너들로 이루어진 반사코너열과; 상기 반사코너열 상에 수직높이보다 작은 간격을 두고 상기 반사코너의 수직방향으로 형성되는 한 쌍의 수직반사면;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이상의 구성에서 상기 각 수직반사면의 수직높이는 상기 수직반사면 사이의 간격보다 클수록 광원의 상대이동에 따른 점멸주기가 짧아져 시인성을 높일 수 있는데, 적어도 상기 수직반사면들 사이 간격의 2배 이상인 것이 바람직하다.

이상과 같은 구조를 가진 재귀반사소자는 광원의 이동으로 광의 입사각에 달라지는 경우 재귀반사와 코너반사(입사광의 진행방향을 반사코너의 횡방향으로만 바꾸는 반사)를 반복함으로써 광원 측에 위치한 관찰자에게는 마치 점멸되는 것처럼 보이게 된다.

본 발명에 따른 재귀반사소자는 광원이 상대 이동할 때 입사각에 따라 입사광에 대해서 재귀반사와 경면반사를 교번함으로써 광원쪽 관찰자에게 마치 점멸되는 것처럼 보여져 시인유도 효과가 매우 크다. 반면, 재귀반사구조는 매우 단순하여 점멸되는 효과를 내는 종래 재귀반사소자들과 비교할 때 설계 및 제조 등이 매우 용이하다는 장점이 있다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 의한 재귀반사소자의 사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 이 실시예에 따른 재귀반사소자(E)는 동일 평면상에 나란히 배열된 반사코너(10)들로 이루어져 반사소자(E)의 기저부를 이루는 반사코너열(1)과, 상기 반사코너열(1)의 양측에 수직높이(h) 보다 작은 간격(t)을 두고 상기 반사코너(10)의 수직방향으로 형성되는 한 쌍의 수직반사면(2)(3) 등으로 이루어져 있다.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 재귀반사소자(E)의 기저부에서 반사코너열(1)을 형성하는 반사코너(10)들은 각각 띠형상의 직사각형 코너반사면(11,12) 한 쌍이 서로 직각의 면각으로 접하여 형성하는 반사구조로서, 이는 전반사프리즘과 같은 반사구조를 형성한다. 이에, 도 2의 횡단면도와 측면도인 도 3a와 3b에 나타난 바와 같이 광의 진행방향을 횡방향(반사코너의 횡방향)으로만 바꾸는 코너반사를 한다. 이와 같은 반사코너(10)들은 양 코너반사면(11)(12)이 앞,뒤 수직반사면(2,3)에 직각으로 접함으로써 각각 어느 한 쪽 수직반사면(2)(3)과 더불 어 서로 직교하는 세 개의 반사면으로 이루어진 큐브코너와 같은 재귀반사구조를 형성하여 반사코너(10)에 투사된 입사광을 재귀반사하게 된다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 반사코너(10)의 좌,우 코너반사면(11,12)은 통상 반사코너(10)가 좌우 대칭구조를 갖도록 동일한 폭(W)으로 형성된다. 하지만, 도 4a에 나타난 바와 같이, 광원의 상대위치에 따라 모서리에서 양 코너반사면(11)(12) 사이 중점(M)을 연결한 중선(Median Line)의 방향으로 정의되는 코너향(D)이 광원이 주로 있는 쪽으로 편향되도록 폭(W1,W2)이 서로 다르게 형성될 수도 있다. 또한, 좌,우 코너반사면(11)(12) 사이의 면각도 반사소자(E)가 입사광을 원추형으로 확산 반사시킬 수 있도록 90도보다 약간 크거나 작게 설계 변경될 수도 있다.

반사코너(10)에 있어서 입사광 중에서 코너 반사할 수 있는 광량의 비율로 정의되는 코너반사율은 입사각의 횡방향 성분의 각도에 따라 달라진다. 즉, 입사광이 코너향(D)으로 입사되는 경우 입사광을 전량 코너반사할 수 있어 코너반사율이 가장 높고, 이 코너향(D)으로부터 입사 방향이 벗어날수록 코너반사할 수 있는 광량의 비율이 줄어 코너반사율이 감소하게 된다. 예컨대, 도 4a와 4b에 도시된 반사코너는 좌측 코너반사면(11) 보다 우측 코너반사면(12)의 폭이 더 크게 형성되어(W1<W2) 코너향(D)이 도면 상의 우측으로 편향된 것으로, 도 4a에 나타난 바와 같이 입사광(I)이 코너향(D)와 평행하게 입사되는 경우 입사광(I)을 전량 코너반사할 수 있어 코너반사율이 가장 높고, 도 4b에 나타난 바와 같이 입사광(I)의 입사향이 코너향(D)으로부터 벗어날수록 코너반사할 수 있는 영역(빗금영역)이 줄어 코 너반사율이 감소하게 된다.

도 5a와 5b에 나타난 바와 같이, 반사코너열(10) 양측의 수직반사면들(2)(3)은 수직높이(h)가 그들 사이의 간격(t) 보다 크게 형성된다(h>t). 이들은 재귀반사소자(E)에 입사되는 입사광(I)을 교번 경면반사하여 지그재그형으로 반사코너열(10)까지 투사시키고(p1→p2), 두 수직반사면(2)(3) 중 어느 한쪽 수직반사면(2)이 코너반사(c1→c2)를 하는 반사코너(10)와 더불어 재귀반사구조를 형성하여 반사코너(10)에 투사된 광을 재귀반사하게 된다(c1→c2→p3). 그리고, 반사코너(10)를 거치면서 재귀반사된 반사광(R)을 다시 지그재그형으로 교번 경면반사하여(p4→p5) 재귀반사소자(E) 밖으로 출사시키게 된다.

이상과 같은 구성들로 이루어짐에 따라 실시예 1에 따른 재귀반사소자(E)는 도 5a와 5b 및 도 6a와 6b에 도시된 바와 같이 입사광(I)이 입사되는 경우 양 수직반사면(2)(3)이 지그재그형으로 반사코너열(1)까지 교번하여 경면반사하고 이를 반사코너열(1)의 각 반사코너(10)들이 어느 한 수직반사면(2)(3)과 더불어 재귀반사하면 그 반사광(R)을 양 수직반사면(2)(3)이 다시 지그재그형으로 교번 경면반사하여 소자(E)밖으로 출사시킴으로써 입사광(I)을 입사각에 따라 재귀반사하거나 코너반사할 수 있다.

본 발명에 따른 재귀반사소자(E)는 입사광이 소자의 정면에서 입사각 0도로 입사되면 도 7의 (a)에 나타나 바와 같이 수직반사면(2)(3)들을 거치지 않고 반사코너(10)만으로 곧바로 코너반사를 한다. 그리고, 0도보다 큰 입사각(α)으로 입사되는 경우에는 도 7의 (b) 내지 (e)에 도시된 바와 같이 입사각(α)의 크기에 따라 재귀반사나 코너반사를 선택적으로 하게 된다. 즉, 도 7의 (c)와 (e)에 도시된 바와 같이 소자(E)밖으로 출사되기 직전 마지막에 경면반사하는 수직반사면(2)(3)이 광원의 반대쪽 수직반사면(2)이면 광원측으로 재귀반사를 하고 (b)와 (d)의 경우처럼 광원쪽 수직반사면(3)이면 광원 반대쪽으로 코너반사를 하게 된다. 그리고, 광원이 상대이동하여 입사각(α)이 90도에서부터 0도까지 변하는 경우에는, 입사각 90도의 입사광이 입사된 다음 출사되기까지 양 수직반사면(2)(3)을 교차하는 횟수(p1→p2→‥→p7)만큼 재귀반사과 코너반사를 교번함으로써 자동차 운전자와 같이 광원과 함께 이동하는 관찰자에게 마치 점멸하는 것처럼 보이게 된다. 도 7에 도시된 재귀반사소자는 입사각(α)이 90도에서부터 0도까지 변하는 동안 재귀반사와 코너반사를 7회 교번하여 마치 3.5회 점멸하는 것으로 보이게 된다. 따라서, 전,후 수직반사면(2)(3)의 높이(h)는 그들 사이 간격(t)보다 적어도 2배 이상 되는 것이 바람직하다.

이와 같은 재귀반사소자(E)의 점멸주기는 전,후 수직반사면(2)(3)의 간격(t) 대비 높이(h)의 비율이 높을수록 또한 굴절률이 작을수록 광원의 상대이동거리에 비해 재귀반사와 코너반사를 교번하는 횟수가 늘어나 짧아지게 되고 또한 광원의 상대이동속도가 빠를수록 상대이동거리 대비 교번주기가 단축되어 짧아지게 된다.

도 8a와 도 8b는 본 발명에 따른 재귀반사소자를 보유한 재귀반사체 측면도로서, 재귀반사체의 각 재귀반사소자(E)가 입사각(α1)에 따라 입사광(I)을 재귀반사하거나 코너반사를 하게 되는 반사경로를 나타낸 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 재귀반사소자(E)를 이용한 재귀반사체의 다른 실시예 로서, 이는 입사면(F1)이 경사지게 형성된 것이다. 이 재귀반사소자와 같이 입사면(F)이 경사지게 형성되면, 기저면과 평행한 입사면(F)을 가진 도 8a의 재귀반사체와 비교할 때 입사광(I)의 굴절이 완화되기 때문에(β1<β2) 입사각(α1)이 동일하더라도 입사 후 출사되기까지 과정에서 양 수직반사면(2)(3)을 교차하는 횟수가 늘어나 결과적으로 광원이 상대이동하여 입사각(α)이 변하는 경우 재귀반사와 코너반사를 교번하는 횟수가 많아져 더 자주 점멸되는 것처럼 보이게 된다.

위 실시예들은 단순히 본 발명의 기술사상을 구체적으로 설명하기 위하여 제시된 예에 불과한 것으로, 본 발명은 매우 다양한 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 위 실시예들은 본원의 기술사상을 한정하는 의미로 해석되어서는 아니 되며, 본 명세서에서 제시되지 않은 기술이라도 본 발명의 기본적인 기술사상을 포함하는 경우라면 설령 구조적인 차이가 있다 하더라도 본원의 기술보호범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재귀반사소자 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 재귀반사소자에 포함되는 반사코너 사시도이고,

도 3a와 도 3b는 도 2의 횡단면도와 측면도이며,

도 4a와 4b는 코너향이 일측으로 편향된 반사코너의 측단면도이다.

도 5a와 5b 및 도 6a와 도 6b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 재귀반사소자의 반사경로를 나타낸 측단면도와 정단면도이고,

도 7은 입사각 변화에 따른 반사경로의 변화를 보인 측단면도이다.

도 8a와 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 재귀반사소자를 가진 재귀반사체의 반사경로를 나타낸 측단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 반사코너열 10 : 반사코너

11, 12 : 코너반사면 2,3 : 수직반사면

E : 재귀반사소자 F : 입사면

h : 높이 t : 간격

I : 입사광 R : 반사광

D : 코너향 α : 입사각

Claims

직각의 면각으로 접하는 한 쌍의 코너반사면(11,12)으로 구성되어 동일평면 상에 나란히 배열되는 복수 개의 반사코너(10)들로 이루어진 반사코너열(1)과;

상기 반사코너열 상에 수직높이(h) 보다 작은 간격(t)을 두고 상기 반사코너의 수직방향으로 형성되는 한 쌍의 수직반사면(2)(3);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 재귀반사소자.
제1항에 있어서,

상기 각 수직반사면의 수직높이(h)는 상기 수직반사면들 사이 간격(t)의 2배 이상인 큰 것을 특징으로 하는 재귀반사소자.
직각의 면각으로 접하는 한 쌍의 코너반사면(11,12)으로 구성되어 동일평면 상에 나란히 배열되는 복수 개의 반사코너(10)들로 이루어진 반사코너열(1)과;

상기 반사코너열 상에 수직높이(h) 보다 작은 간격(t)을 두고 상기 반사코너의 수직방향으로 형성되는 한 쌍의 수직반사면(2)(3);으로 이루어진 재귀반사소자(E)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
제3항에 있어서,

상기 각 수직반사면(2)(3)의 수직높이(h)가 상기 수직반사면들 사이 간격(t) 의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
제3항에 있어서,

상기 재귀반사소자(E)들이 규칙적인 패턴으로 밀집 배열되게 형성된 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
제3항에 있어서,

상기 수직반사면(2)(3)들 사이의 위쪽에 형성되는 입사면이 적어도 어느 한 쪽 수직반사면에 90도 이하의 면각으로 접하도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 재귀반사체.