KR101060431B1 - 재귀반사소자 및 이를 구비한 재귀반사체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입사되는 빛을 투사된 방향으로 재귀반사할 수 있는 재귀반사소자 및 그 재귀반사소자를 구비한 재귀반사체에 관한 것으로, 직각의 면각으로 접하는 한 쌍의 코너반사면으로 구성되어 나란히 배열되는 적어도 하나 이상의 반사코너와; 상기 반사코너 상에 간격을 두고 상기 반사코너 모서리의 수직방향으로 형성되고 상단의 높이가 다른 한 쌍의 수직반사면;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 재귀반사소자는 입사각이 큰 입사광에 대해서 재귀반사율이 매우 높고, 재귀반사율이 가장 높은 입사향으로 정의되는 주반사향을 사전 설계단계에서 매우 용이하게 변경할 수 있다.

재귀, 반사체, 재귀반사체, 직각, 코너, 수직반사면

Description

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

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 재귀반사소자 사시도.

도 2a는 도 1의 정면도.

도 2b는 본 발명의 실시예 1에 따른 재귀반사소자의 변형 실시예 정면도.

도 3은 도 1의 측면도.

도 4a 내지 4c는 본 발명의 실시예 1에 따른 재귀반사소자의 재귀반사경로도.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 재귀반사소자의 주반사향 벡터선도.

도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 재귀반사소자를 이용한 재귀반사체 사시도,

도 7은 도 6의 측면확대도.

도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 재귀반사소자 사시도.

도 9a와 9b는 본 발명의 실시예 1에 따른 재귀반사소자를 이용한 재귀반사체 의 측면확대도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 반사소자 10 : 반사코너

10a,10b : 좌,우 코너반사면 11,12 : 전,후 수직반사면

D : 주반사향 D_i: 입사코너향

D_r: 반사코너향

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 특히 입사각이 큰 광에 대해서 입사광량 대비 재귀반사광량의 비율로 표현되는 재귀반사율이 매우 낮기 때문에 입사각이 클 때 시인성이 매우 불량하다는 문제점이 있었다.

예를 들면, 글래스 비드를 이용한 종래 재귀반사체의 경우 글래스 비드의 가장자리로 입사되거나 또는 글래스 비드들 사이 공극으로 입사되는 빛은 재귀 반사 하지 못하기 때문에 전반적으로 재귀반사율이 떨어져 휘도가 낮았다.

그리고, 큐브 코너를 이용한 종래 재귀반사체의 경우는 입사각이 작은 광에 대해서는 글래스 비드보다는 재귀반사율이 전반적으로 높지만, 광원의 상대이동으로 입사각이 커지는 경우 입사면의 겉보기면적(광원쪽에서 본 입사면의 면적)이 기하학적으로 작아질 수밖에 없는데 이 때 입사면에서 재귀반사할 수 있는 재귀반사면적의 비율이 훨씬 더 큰 폭으로 감소되기 때문에 입사각의 크기에 비례하여 휘도가 급격히 떨어지는 문제점이 있었다. 따라서 재귀반사가 가능한 입사각의 범위가 입사면의 법선 주변에 한정되어 입사각이 큰 광은 재귀반사가 거의 불가능하였으므로 재귀반사 가능한 시계범위가 매우 협소하였으며, 재귀반사율이 가장 높은 입사향으로 정의되는 주반사향의 설계 변경도 매우 까다롭다는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래 재귀반사체의 문제점을 해소하기 위하여 입사각이 큰 광에 대해서 재귀반사율이 높고 재귀반사율이 가장 높은 주반사향의 설계변경이 매우 용이한 재귀반사소자 및 그 재귀반사소자를 구비한 재귀반사체를 제공하는데 목적이 있다.φ

본 발명에 따른 재귀반사소자는 90도의 면각으로 접하는 한 쌍의 코너반사면으로 구성되어 나란히 배열되는 적어도 하나 이상의 반사코너와; 상기 반사코너 상에 간격을 두고 상기 반사코너 모서리의 수직방향으로 형성되고 상단의 높이가 다른 한 쌍의 수직반사면;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서 수직반사면들은 상단 높이가 수직반사면 사이의 간격 보다 큰 차이를 갖도록 형성된다.

그리고, 본 발명에 따른 재귀반사체는, 90도의 면각으로 접하는 한 쌍의 코너반사면으로 구성되어 나란히 배열되는 적어도 하나 이상의 반사코너와 상기 반사코너 상에 간격을 두고 상기 반사코너 모서리의 수직방향으로 상단의 높이가 서로 다르게 형성된 한 쌍의 수직반사면으로 구성된 재귀반사소자를 적어도 하나 이상 포함하여 이루어져 있다.

상기 재귀반사소자들은 규칙적인 패턴으로 밀집 배열되게 형성되는데, 상단 높이가 낮은 수직반사면이 동일 방향으로 배치되게 배열되거나, 또는 반대 방향으로 교번 배치되게 배열될 수 있다.

특히, 바람직한 구성에 따르면, 각 재귀반사소자에서 서로 쌍을 이루는 수직반사면들은 상단 높이가 수직반사면 사이의 간격 보다 큰 차이를 갖도록 형성된다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 재귀반사체의 여러 가지 실시예들을 구체적으로 살펴본다.

[실시예 1]

도 1에는 본 발명의 실시예 1에 의한 재귀반사소자의 사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 재귀반사소자(1)는 거의 90도의 면각으로 접하는 한 쌍의 코너반사면(10a,10b)으로 구성된 반사코너(10)와, 상기 반사코너(10)의 양단에 상기 반사코너(10) 모서리의 수직방향으로 형성되어 서로 쌍을 이루는 저(低)수직반사면(11)과 고(高)수직반사면(12)으로 이루어져 있다. 이하의 설명에서 저수직반사면(11)과 고수직반사면(12)은 편의상 '수직반사면'으로 통칭하고, 특별히 구별이 필요한 경우에는 도면부호를 부기하거나 또는 '낮은' 혹은 '높은'을 병기하여 구별하기로 한다.

도 1의 정면도인 도 2a에 도시된 바와 같이, 반사코너(10)를 형성하는 좌,우 코너반사면(10a,10b)은 통상 반사코너(10)가 좌우 대칭구조를 갖도록 동일한 폭을 가지고 90도의 면각으로 접하게 형성되지만, 도 2b에 도시된 바와 같이, 광원의 상대위치에 따라서 반사코너(10) 모서리에서 좌,우 코너반사면(10a,10b)의 선단 사이의 중점(M_r)을 잇는 중선의 방향으로 정의되는 입사코너향(D_r)이 어느 한 쪽 코너반사면(10a,10b)쪽으로 편향되도록 좌,우 코너반사면(10a,10b)의 폭(W_a,W_b)이 다르게 형성될 수도 있다. 그리고, 그들 사이의 면각(φ)도 반사소자(1)가 입사광을 원추형으로 확산 반사시킬 수 있도록 90도 보다 약간 크거나 작게 설계 변경될 수 있다.

도 3은 도 1의 측면도로서, 도시된 바와 같이, 반사코너(10) 전,후단에 형성되는 수직반사면(11,12)들은 그 상단높이차이(h₁₂-h₁₁)가 수직반사면 사이의 간격(s) 보다 큰 값을 갖도록 형성되는데, 그 높이차(h₁₂-h₁₁)는 광원의 상대 위치에 따라 가감될 수 있다. 그리고, 상단 높이(h₁₁)가 낮은 수직반사면(11)의 수직 높이(h₁₁)가 적어도 반사코너(10)의 수직높이(h₁₀) 보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구조를 갖는 이 실시예 1에 따른 재귀반사소자(1)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 전후 수직반사면(11,12) 사이를 통해 입사되는 광을 입사각에 따라 입사각이 큰 광은 반사코너(10)의 두 코너반사면(10a,10b)과 앞,뒤 수직반사면(11,12)으로 재귀반사하게 되고, 입사각이 작은 광은 도 4c에 도시된 바와 같이 앞쪽의 수직반사면(11)과 반사코너(10)의 두 코너반사면(10a,10b)을 이용하여 재귀반사하게 된다.

일반적으로 재귀반사소자는 광의 입사각이 변하는 경우 재귀반사할 수 있는 반사면의 면적의 비율이 달라져 재귀반사율이 변한다. 따라서, 재귀반사율이 가장 높은 주반사향(D)을 보유하게 되는데, 종래 큐브 코너를 이용한 재귀반사소자들은 이 주반사향의 설계변경이 매우 어렵기 때문에 주반사향이 대체로 입사면의 법선방향에서 크게 벗어나지 못하는 한계가 있고 입사각이 큰 광에 대해서는 재귀반사율이 매우 낮다는 단점이 있었다.

이에 반해, 본 발명에 따른 재귀반사소자(1)는 이 실시예 1에 따른 재귀반사소자(1)의 재귀반사경로를 도시한 도 4a, 도 4b, 도 4c로부터 알 수 있는 바와 같이 입사각이 큰 입사광에 대해서 재귀반사율이 높은 특성을 갖는다.

한편, 본 발명에 따른 재귀반사소자(1)에 있어서 재귀반사율이 가장 높은 주반사향(D)은 기하학적으로 높이가 다른 두 수직반사면(11,12)의 상단 높이 차(h₁₂-h₁₁)와 반사코너(10)의 편향방향에 의해 결정된다. 즉, 도 2b와 도 5에 도시된 바와 같이 반사코너(10) 모서리에서 좌,우 코너반사면(10a,10b)의 선단 사이의 중점(M_r)을 잇는 중선의 방향으로 정의되는 반사코너향(D_i)의 방향으로 편향되고, 종방향으로는 도 3과 도 5에 도시된 바와 같이 높은 수직반사면의 상단을 가로지르는 가상 의 수평면과 뒤쪽 수직반사면(11)이 교차하는 교차점에서 앞,뒤 수직반사면(11,12)의 상단 사이의 중점(M_i)을 잇는 중선의 방향으로 정의되는 입사코너향(D_i)의 방향으로 결정하는 설계인자인 앞,뒤 수직반사면의 높이차(h₁₁-h₁₂)와 간격(s), 그리고, 반사코너향(D_r)을 결정하는 설계인자인 반사코너(10)의 좌,우 코너반사면(10a,10b)의 기울기와 폭(W_a,W_b)을 조정하여, 주반사향(D)을 각도와 방향에 구애받지 않고 매우 용이하게 변경할 수 있으며, 특히, 입사각 큰 입사광에 대해서 오히려 재귀반사율이 더 높은 특성을 갖도록 설계할 수 있다.

참고로, 본 발명에 따른 재귀반사소자의 주반사향과 재귀반사율은 반사코너(10)의 크기나 수량 또는 수직반사면의 높이(h₁₁,h₁₂) 등에 의해서는 거의 영향을 받지 않는다.

도 6에는 이 실시예 1에 따른 재귀반사소자(1)들이 기저면에 형성된 재귀반사체의 부분확대사시도가 도시되어 있고, 도 7에는 그 측단면도가 도시되어 있다.

이 재귀반사체(100)는 유리, 크리스탈, PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate), 폴리카보네이트, 자외선 경화수지, 아크릴 등과 같은 광투과성 소재가 박판의 형태로 제작된 것으로, 그 기저면(101)과 입사면(102)에는 재귀반사체를 보호하기 위한 보호층과 타물체에 부착하기 위한 접착층, 재귀반사율을 높이기 위한 광택성 소재로 이루어진 반사층 등 기능을 가진 피복층들이 피복될 수 있다.

도 6과 7에 도시된 바와 같이, 구조적으로는 기저면(101)에 저면(101)에 높 이가 낮은 수직반사면(11)이 전방을 향하게 배치된 재귀반사소자(1)들이 선단에 빗면을 가진 홈(101a)을 사이에 두고 밀집 배열되게 형성되어 있다.

이와 같은 재귀반사체는 도 7에 도시된 바와 같이 각 재귀반사소자(1)의 입사코너향이 전방으로 편향됨에 따라 전방으로부터 입사되어 입사면(102)에서 굴절된, 입사각이 큰 입사광을 주로 재귀반사할 수 있는데, 특히, 광원의 상대위치 변화에 따라 광의 입사각이 재귀반사율이 가장 높은 입사각 보다 작아지더라도 재귀반사율이 크게 떨어지지 않는 장점이 있다. 그리고, 광원의 상대위치에 따라 재귀반사율이 가장 높은 주반사향(D)을 각 반사소자(1)의 좌,우 코너반사면(11,12)의 폭(Wa,Wb)과 전,후 수직반사면(h₁,h₂)의 높이 차이(h₁₂-h₁₁)를 조정하여 방향과 각도에 제한받지 않고 용이하게 변경할 수 있다.

[실시예 2]

도 8에는 본 발명의 실시예 2에 따른 재귀반사소자의 사시도가 도시되어 있다.

도시된 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 재귀반사소자(2)는 앞,뒤 수직반사면(21,22) 사이의 기저부에 복수 개의 반사코너(20)가 평행하게 형성되어 이루어질 수도 있다.

이와 같은 재귀반사소자는 도 8에 나타난 바와 같이 각 반사코너(20)가 그 전,후에 형성된 한 쌍의 수직반사면(21,22)과 각각 재귀반사단위를 이루어 재귀반사하게 되는데, 위 실시예 1에 따른 재귀반사소자(1)와 비교할 때 구조의 차이로 인한 구성상의 차이가 있긴 있지만 반사코너(20)와 전,후 수직반사면(21,22)을 이용하는 재귀반사원리가 동일하여 작용과 효과에서는 차이가 거의 없다.

이 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 재귀반사소자(2)는 설계상의 요구조건에 따라 전,후 수직반사면(21,22)에 대한 반사코너(20)의 상대크기와 수량 등을 다양하게 설계 변경할 수 있다. 이 경우 주반사향과 재귀반사율은 입사코너향(D_i)과 반사코너향(D_r)에 의해 달라질 뿐 반사코너(20)의 상대크기나 수량 또는 수직반사면의 높이 등에 의해서는 거의 영향을 받지 않는다.

이 실시예 2에 따른 재귀반사소자는 실시예 1의 재귀반사소자와 비교할 때 설계단계에서 반사코너(20)들의 좌,우 코너반사면(21,22)의 폭 비율을 다르게 하여 각 반사코너(20)의 반사코너향(D_r)을 각각 다르게 조정할 수 있으며, 이에, 재귀반사율이 가장 높은 주반사향을 횡방향으로 다양하게 설계 변경할 수 있다는 장점이 있 있다.

도 9a에는 이 실시예 2에 따른 재귀반사소자가 채용된 재귀반사체의 측단면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 이 재귀반사체(20)는 재귀반사소자(2)들이 입사코너향이 엇갈려 배열되게 형성된 것으로, 양방향 재귀반사가 가능하여 예컨대 도로의 중앙선이나 횡단보도 상의 노면에 이들 표지에 대한 시인성을 높이기 위한 표지로 사용할 수 있게 제작한 것이다.

도 9b에 도시된 것은 이 실시예 2에 따른 재귀반사체로서, 이 재귀반사체는 상부의 입사면(202)이 반사코너의 모서리와 접하는 가상의 평면인 기저면(201)에 대하여 경사지게 형성된 것이다.

이와 같은 재귀반사구조는 앞서 도 9a에 도시된 재귀반사체와 비교할 때 도 9b에 나타난 바와 같이 입사면(202)이 경사짐에 따라 입사각이 큰 입사광에 대해서 입사각의 크기가 동일한 조건에서 수광면적이 넓어 재귀반사율을 더욱 높일 수 있으며, 또한, 수직으로 입사되는 광을 입사면에서 수직반사면 쪽으로 굴절시킬 수 있으므로 재귀반사체에 수직으로 입사되는 입사광도 재귀반사가 가능하다는 장점이 있다.

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

본 발명에 따른 재귀반사소자 및 그 소자를 구비한 재귀반사체는 입사광의 입사각이 큰 경우 재귀반사율이 매우 높으며, 재귀반사율이 가장 높은 입사향인 주반사향을 사전 설계단계에서 방향과 각도에 거의 제한 받지 않고 매우 용이하게 변경할 수 있으므로 용도에 따라 주반사향이 방향이 다른 다양한 종류의 재귀반사체 제작이 가능하다.

Claims (8)

1. 직각의 면각으로 접하는 한 쌍의 코너반사면으로 구성되어 나란히 배열되는 적어도 하나 이상의 반사코너와;

   상기 반사코너 상에 간격을 두고 상기 반사코너 모서리의 수직방향으로 형성되어 서로 쌍을 이루는, 높이가 서로 다른, 고수직반사면과 저수직반사면을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 재귀반사소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 고수직반사면과 상기 저수직반사면은 각 높이가 서로 간의 간격 보다 더 큰 차이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 재귀반사소자.
3. 90도의 면각으로 접하는 한 쌍의 코너반사면으로 구성되어 나란히 배열되는 적어도 하나 이상의 반사코너와 상기 반사코너 상에 간격을 두고 상기 반사코너 모서리의 수직방향으로 형성되어 서로 쌍을 이루는, 높이가 서로 다른, 고수직반사면과 저수직반사면을 구비한 재귀반사소자를 적어도 하나 이상 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
4. 제3항에 있어서,

   상기 재귀반사소자들이 규칙적인 패턴으로 배열된 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
5. 제4항에 있어서,

   상기 재귀반사소자들은 각 저수직반사면들이 같은 방향을 향하도록 배열된 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
6. 제4항에 있어서,

   상기 재귀반사소자들은 각 저수직반사면들의 배치방향이 서로 반대 방향으로 교번되게 배열된 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 각 재귀반사소자의 고수직반사면과 저수직반사면은 서로 간의 간격 보다 더 큰 높이차를 갖도록 형성된 것을 특징으로 재귀반사체.
8. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 재귀반사소자에 입사되는 빛을 수광하는 입사면은 상기 반사코너의 모서리와 접하는 가상의 평면인 기저면에 대하여 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 재귀반사체.

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