KR20060085591A - 재귀반사유닛 및 그 재귀반사유닛을 구비한 재귀반사체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입사되는 빛을 그 빛이 투사된 방향으로 재귀반사할 수 있는 재귀반사유닛 및 그 재귀반사유닛을 구비한 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 스텝부;로 이루어지고, 상기 공유반사면과 스텝부가 거의 직각의 면각으로 접하여 모반사코너를 형성하도록 이루어진 것을 특징으로 한다. 이 재귀반사체는 재귀반사율이 높아 전반적으로 휘도가 높고, 광의 입사각이 커질 때 재귀반사율의 감소율이 낮아 재귀반사 가능한 반사시계의 범위가 넓다.

재귀, 반사체, 재귀반사체, 직각, 반사면, 프리즘

Description

재귀반사유닛 및 그 재귀반사유닛을 구비한 재귀반사체{Rtro-Reflecting Unit and Retro-Reflector therewith}

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 재귀반사체의 사시도이고,

도 2는 도 1의 평단면도이며,

도 3은 도 2의 X-X선 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 재귀반사체의 재귀반사경로를 보인 확대사시도이고,

도 5a와 5b는 본 발명의 실시예 1에 따른 재귀반사체와 종래 큐브코너형 재귀반사체의 유효 재귀반사영역을 비교하여 보인 확대도이다.

도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 재귀반사체의 사시도이고,

도 7은 그 평단면도이며,

도 8은 도 7의 X-X선 단면도이다.

도 9는 전반사프리즘의 사시도이고,

도 10은 전반사프리즘의 측단면도이다.

도 11은 본 발명의 실시예 3에 따른 재귀반사체의 정면도이고,

도 12는 도 11의 X-X선 단면도이고,

도 13은 도 11의 Y-Y선 단면도이며,

도 14는 도 11의 y-y선 단면도이다.

도 15는 본 발명의 실시예 4에 따른 재귀반사체 정면도이고,

도 16은 도 15의 X-X선 단면도이다.

도 17은 본 발명의 실시예 5에 따른 재귀반사체 정면도이고,

도 18은 도 17의 X-X선 단면도이다.

도 19는 본 발명의 실시예 6에 따른 재귀반사체의 전방사시도이고,

도 20은 도 19의 X-X선 단면도이고,

도 21은 도 20의 Y-Y선 단면도이다.

도 22는 본 발명의 실시예 7에 따른 재귀반사체 정면도이고,

도 23은 도 22의 X-X선 단면도이다.

도 24는 본 발명의 실시예 8에 따른 재귀반사체의 전방사시도이고,

도 25는 도 24의 측단면도이고,

도 26은 도 24의 평면도이다.

도 27은 본 발명의 실시예 9에 따른 재귀반사체의 정면도이고,

도 28은 도 27의 Y-Y선 단면도이고,

도 29는 도 27의 X-X선 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 재귀반사체 10 : 재귀반사유닛

11 : 모반사코너 12 : 자반사코너

111 : 공유반사면 112 : 스텝부

112a : 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

본 발명은 입사되는 빛을 그 빛이 투사된 방향으로 재귀반사할 수 있는 재귀반사유닛 및 그 재귀반사유닛을 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 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 가장자리로 입사되거나 또는 글래스 비드들 사이 공극으로 입사되는 빛은 재귀 반사 하지 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 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 재귀반사체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

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

본 발명에 따른 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 스텝부;로 이루어지고, 상기 공유반사면과 스텝부가 거의 직각의 면각으로 접하여 모반사코너를 형성하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 재귀반사체는 재귀반사수단으로 상기 재귀반사유닛을 적어도 하나 이상 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

위 구성에 있어서, 상기 각 반사코너 또는 재귀반사유닛들은 동일 평면 상에 규칙적인 패턴으로 밀집 배열되어 형성되는 것이 바람직하고, 각 반사코너는 종횡비 즉 코너 모서리 길이 대비 횡방향 너비로 정의되는 종횡비(W/L)가 1 보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 재귀반사체는 상기 재귀반사유닛들이 박판형으로 제작된 후 수지층, 빛을 반사할 수 있는 반사층, 상기 반사층을 보호하기 위한 보호층 등이 접합된 다층구조로 이루어질 수도 있다.

이러한 구성의 재귀반사체는 큐브 코너나 글래스 비드 등과 같은 기존의 재귀반사체들과 비교할 때 입사광량 대비 재귀반사광량의 비율 즉 재귀반사율이 높은데다 입사각이 커지더라도 휘도의 저하율이 낮기 때문에 입사각에 관계없이 전반적으로 휘도가 매우 높다. 따라서, 특정 입사각의 광에 대해 재귀반사율이현저히 높은 재귀반사체의 제조가 가능하다. 따라서, 도로의 경계에 설치되는 표지병이나 각종 교통표지 등과 같은 야간이나 우천시 시선을 유도하기 위한 사용되는 각종 시선 유도물품에 재귀반사수단으로 채용하는 경우 이들 물품의 시인성을 크게 높일 수 있다.

또한, 설계변경이 용이한 모반사코너 또는 자반사코너의 코너향의 방향을 변경하여 재귀반사율이 가장 높은 주반사향의 방향을 각도에 제한 받지 않고 쉽게 바꿀 수 있다는 장점이 있다.

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

[실시예 1]

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

실시예 1의 재귀반사체(1)는 유리, 크리스탈, PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate), 폴리카보네이트, 자외선 경화수지, 아크릴 등과 같은 광투과성 소재로 제작되며, 배후에, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 광학적으로 단일 평면인 공유반사면(111)과 직각을 끼고 상기 공유반사면(111)과 접하는 가상평면인 스텝면(112a)이 형성하는 모반사코너(11)와, 상기 스텝면(112a)에 종방향으로 열지어 형성되고 각각 직각을 낀 두 개의 전유반사면(121,122)으로 이루어진 자반사코너(12)들로 이루어진 재귀반사유닛(10)을 구비하고 있다.

위 재귀반사유닛(10)은 직각을 낀 두 개의 반사면으로 전반사하도록 이루어 진 전반사프리즘의 반사구조(뒤에 자세히 기술되어 있음) 2 개가 복합된 재귀반사구조, 즉, 모반사코너(11)의 어느 한 쪽 반사면을 이루는 스텝면(112a)에 직각을 낀 두 개의 전유반사면(121,122)으로 이루어진 자반사코너(12)들이 열 지어 형성된 복합 전반사프리즘식의 재귀반사구조를 갖는다.

이와 같은 재귀반사유닛(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 각 자반사코너(12)의 전유반사면(121.122)들이 공유반사면(111)과 더불어 서로 직교하는 세 개의 반사면으로 구성된 큐브코너와 같은 재귀반사구조를 형성하여 각 전유반사면(121,122)이나 공유반사면(111)에 입사되는 빛을 그 빛이 투사된 방향으로 재귀반사하게 된다.

일반적으로 상기 자반사코너(12)의 각 전유반사면(121,122)들과 공유반사면(111)은 대체로 서로 90도의 면각으로 접하게 형성된다. 그러나, 이들 반사면(111,121,122)들 사이의 면각은 실제 광원과 관찰자 사이에 거리가 있기 때문에 반사광(L_r)을 원추형으로 확산시켜 관찰자 쪽으로 반사할 수 있도록 대략 0∼5도의 각도 범위 내에서 90도보다 크거나 작게 설계될 수도 있다. 더불어, 상기 재귀반사유닛(10)을 형성하는 각 반사면 즉 공유반사면(111)과 전유반사면(121,122)들의 배면에는 각 반사면에 임계각 보다 작은 입사각으로 입사되는 빛이 투과되는 것을 막기 위하여 예컨대 수은층이나 알루미늄층과 같은 같은 반사층이 코팅될 수 있다.

이상의 반사구조에 있어서 각 반사코너(11)(12)의 종횡비(W/L)는 작을수록 입사각이 커질 때 각 전유반사면(121,122)의 바깥쪽 모서리 부분에 생기는 비재귀 반사영역의 크기가 작아져 재귀반사율이 높아지게 된다. 따라서 이들 반사코너들의 종횡비(W/L)는 적어도 1보다 작은 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 재귀반사체는 매질이 없는 형태, 즉 금속판재를 프레스 가공하거나 광택성 소재로 다이캐스팅 가공하여 재귀반사유닛만 보유하는 금속 판재 형태로 제작될 수도 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 재귀반사체는 광원(예컨대 자동차 전조등)의 이동으로 입사광(L_i)의 입사각이 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 5a와 도 5b에는 동일한 입사각 조건에서 본 발명에 따른 재귀반사체와 종래 큐브 코너를 이용한 재귀반사체의 재귀반사영역이 표시된 도면이 도시되어 있다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 재귀반사체는 재귀반사가 가능한 재귀반사영역의 비율 즉 겉보기면적(광원쪽에서 본 재귀반사유닛의 면적) 대비 재귀반사할 수 있는 재귀반사영역(빗금친 영역)의 비율이 몸체의 굴절률과 입사각이 동일한 조건에서 도 5b에 도시된 종래 큐브 코너를 이용한 재귀반사체보다 훨씬 높다. 따라서, 종래 재귀반사체에 비해 재귀반사율이 우수하고 반사시계도 넓다.

일반적으로 재귀반사체는 광의 입사방향에 따라서 재귀반사면적의 비율이 달라져 재귀반사율이 변하게 되며, 따라서 재귀반사율이 가장 높은 주반사향(D)을 갖 는다. 종래 큐브 코너를 이용한 재귀반사체들은 일반적으로 광축으로 불리는 주반사향의 방향 변경이 매우 까다롭기 때문에 주반사향(D)이 대체로 광원에 노출되는 면인 노광면의 정면 즉 노광면의 법선방향에서 크게 벗어나지 못하는 한계가 있었으며, 또한, 광의 입사각이 커질 때 재귀반사율이 급격히 저하되기 때문에 재귀반사가 가능한 반사시계도 매우 협소하였다.

반면, 본 발명에 따른 재귀반사체는 노광면(1a)에 대한 재귀반사유닛 입사면(10a)의 기울기(β), 모반사코너의 코너향(D_m), 자반사코너의 코너향(D_s) 등 설계변경이 용이한 설계 인자들을 변경하여 주반사향(D)을 각도에 제한 받지 않고 쉽게 변경할 수 있으므로 다음의 실시예들로부터 알 수 있는 바와 같이 광원의 상대위치에 따라 주반사향(D)이 다른 여러 가지 종류의 재귀반사체 제작이 가능하다는 장점이 있다.

[실시예 2]

도 6에 도시된 재귀반사체는 실시예 2에 따른 재귀반사체로서, 이 재귀반사체는 재귀반사효율이 가장 높은 주반사향(D)이 노광면(2a)의 법선(N) 즉 노광면(2a)의 정면방향에서 특정 방향으로 편향된 것이다.

도 9에는 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 10에 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 확대도로부터 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 재귀반사체는 위와 같은 전반사프리즘(P)과 같은 반사구조를 가진 반사코너들 즉 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 재귀반사체는 매질의 굴절률에 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 상기 모반사코너(21)의 코너향(D_m)을 결정하는 공유반사면(211)과 스텝면(212)의 너비 비율(a/b)과 자반사코너(22)의 코너향(D_s)을 결정하는 두 전유반사면(221,222)의 너비 비율(c/d)의 조정을 통해 재귀반사유닛(20)의 내부 주반사향(D_i)을 매질의 굴절률(n)에 따라 조정하여 재귀반사율이 최대가 되는 주반사향(D)을 편향방향과 편향각(α) 등에 구애받지 않고 재귀반사체의 사용 용도에 적합하도록 쉽게 설계 변경할 수 있다.

이 실시예 2에 따른 재귀반사체는 매질의 굴절률(n)이 1이고 단일 재귀반사유닛(20)이 노광면(2a)에 접하게 형성되어 주반사향(D)이 재귀반사유닛(20)의 내부 주반사향(D_i)과 동일한 재귀반사체이다.

이 재귀반사체(2)는 모반사코너(21)의 코너향(D_m)이 도 7의 횡단면도에 나타난 바와 같이 좌측으로 편향되어 있고, 도 8에 도시된 바와 같이, 스텝면(212a) 상에 동일한 패턴으로 형성된 자반사코너(22)들의 코너향(D_s)이 위쪽으로 편향되어 있다. 따라서, 방향이 동일한 재귀반사유닛(20)의 내부 주반사향(D_i)과 주반사향(D)이 노광면(20a)의 법선(N)에 대하여 좌측 상방으로 편향되어, 좌측 상방에서 입사되는 광을 가장 높은 비율로 재귀반사할 수 있다.

이 실시예 2의 반사체로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 재귀반사체는 설계단계에서 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 손쉽게 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(20a)에 대한 재귀반사유닛(20) 내 부 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 재귀반사체 설계하는 경우, 노광면(20a)에 입사되는 빛의 입사각이 90도를 초과하지 않으므로, 노광면(20a) 법선(N)에 대한 주반사향(D)의 편향각(α)이 90도를 넘지 않도록 재귀반사유닛(20)의 내부 주반사향(D_i)의 편향각(α_i)은 다음의 식에 나타난 범위 이내로 제한하는 것이 바람직하다.

α_i≤ Sin^-1[1/n]

참고로, 도 6에 도시된 이 실시예 2에 따른 재귀반사체의 주반사향(D)의 편향각(α)을 구체적으로 살펴보면, 모반사코너(21)의 공유반사면(211)과 스텝면(212a)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 횡방향 으로는 너비가 큰 면(211)이 있는 쪽으로는 다음의 식(1)으로 표현되는 모반사코너(21)의 코너향(D_m) 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 11에는 실시예 3에 따른 재귀반사체가 도시되어 있고, 도 12에는 도 11의 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(板狀)의 반사체이다.

이 재귀반사체(3)는 도 11의 Y-Y선 및 y-y선 단면도인 도 13과 도 14에 도시 된 바와 같이, 배면에 전유반사면들(321,322)(341,342)이 대칭구조를 형성되어 자반사코너(32,34)의 코너향(D_s)이 반대인 두 종류의 재귀반사유닛(31)(33)들이 횡방향으로 교번되게 형성되어 편향 방향이 반대로 엇갈린 두 개의 주반사향(D₁)(D₂)을 가진 것이다. 이와 같은 재귀반사체는 양 방향으로 재귀반사가 가능하다. 따라서, 예컨대 도로의 중앙선이나 횡단보도 상의 노면에 이들 표지에 대한 시인성을 높이기 위한 표지로 사용될 수 있다.

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

[실시예 4]

도 15는 실시예 4에 따른 재귀반사체의 평면도이다.

이 재귀반사체(4)는 입사각이 큰 입사광을 재귀 반사할 수 있게 설계된 것으로서, 도 15의 X-X선 단면도인 도 16에 나타난 바와 같이, 자반사코너들(42)로 이루어진 스텝부(412)와 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 17은 실시예5의 재귀반사체 평면도이고, 도 18은 도 17의 X-X선 단면도이다.

도시된 바와 같이, 이 실시예 5의 재귀반사체(5)는 배면에 각각 공유반사면(51a)(52a)과 스텝부(51b)(52b)로 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 19는 실시예6의 재귀반사체의 사시도이고, 도 20은 도 19의 X-X선 단면도이고, 도 21은 도 20의 Y-Y선 단면도이다.

도 19에 도시된 바와 같이, 이 실시예 6의 재귀반사체(6)는 서로 대칭의 구조를 가진 두 개의 재귀반사유닛(60,60')이 앞뒤에 각각 형성되어 편향방향이 반대인 2개의 주반사향(D₁,D₂)을 보유하는 것으로, 특히, 도 20과 도 21의 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 공 유반사면(61,63)이 앞,뒤 수직측면에 각각 형성되어 직육면체의 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 스텝부(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 스텝부(62,64)의 너비(a)(b) 즉 재귀반사체(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 입사각(i)이 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 스텝부(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 광 을 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 높이과 길이의 비를 다음과 같이 구할 수 있다.

[실시예 7]

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

도 22와 도 23으로부터 알 수 있는 바와 같이 이 실시예 7에 따른 재귀반사체(7)는 시트의 형태로 제작된 것으로, 밑면에 실시예 6의 재귀반사체(6)와 동일한 반사구조를 가진 미소 재귀반사유닛(70,71)들이 열 지어 형성되어 있다. 그리고 노광면(7a)이 중앙을 기준으로 양측으로 하향 경사지게 형성되어 있다.

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 24는 본 발명의 실시예 8에 따른 재귀반사체 사시도이고, 도 25는 그 측단면도이며, 도 26은 평면도이다.

이 실시예 8에 따른 재귀반사체(8)는 도 24와 도 25로부터 알 수 있는 바와 같이 자반사코너들이 형성되고 공유반사면(81)과 직각으로 접하여 공유반사면(81)과 더불어 모반사코너를 형성하는 스텝부(82)가 원통형의 스텝면(82a)에 형성된 것이다.

이와 같은 구조의 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.

[실시예 9]

도 27은 본 발명의 실시예 9에 따른 재귀반사체의 전방사시도이고, 도 28는 도 27의 Y-Y선 측단면도이며, 도 29는 도 27의 X-X선 단면도이다.

이 실시예 9에 따른 재귀반사체(9)는 밑면에 전방으로 경사지게 형성된 경사면(90a)상에 재귀반사유닛(90)들이 전방으로 하향 경사지게 형성되고, 상면의 노광면(9a)이 측면에서 볼 때 원호형 단면을 갖도록 형성된 것이다. 이와 같은 구조의 재귀반사체는 노광면(9a)이 원호형 측단면을 가짐에 따라 광원의 이동으로 입사향이 위쪽으로 이동하는 광에 대하여 높은 재귀반사율을 나타낸다. 따라서, 이 실시예 9에 따른 재귀반사체는 자체로서 도로의 중앙선이나 양측 경계선 등의 시인성을 높이 위한 표지병 등의 용도로 이용될 수 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 할 지라도 본원의 기술보호범위에 포함되는 것으로 해석해야 한다.

본 발명에 따른 재귀반사유닛 및 재귀반사유닛을 구비한 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 제한 받지 않고 매우 용이하게 변경할 수 있으므로 용도에 따라 반사시계 방향이 다른 다양한 종류의 재귀반사체 제작이 가능하다.

Claims (18)

1. 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 스텝부;로 이루어지고, 상기 공유반사면과 스텝부가 거의 직각의 면각으로 접하여 모반사코너를 형성하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 재귀반사유닛.
2. 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 스텝부;로 이루어지고, 상기 공유반사면과 스텝부가 거의 직각의 면각으로 접하여 모반사코너를 형성하는 재귀반사유닛;을 하나 이상 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
3. 제2항에 있어서,

   상기 재귀반사유닛들이 규칙적인 패턴으로 밀집 배열되어 형성된 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 자반사코너의 종횡비(W/L)가 1 보다 작은 것을 특징으로 하는 재귀반사 체.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 모반사코너의 종횡비(W/L)가 1 보다 작은 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 재귀반사유닛들이 기하학적으로 단일 평면상에 배열되어 형성된 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
7. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 재귀반사유닛들의 각 모반사코너의 코너향이 유닛 입사면의 법선에 대하여 90도 이하의 편향각으로 편향된 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
8. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   모반사코너의 코너향 편향 방향이 반대인 재귀반사유닛들이 교번 배열된 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
9. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 각 재귀반사유닛의 자반사코너들은 기하학적으로 단일 평면인 스텝면 상에 형성되는 것을 형성된 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
10. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 각 재귀반사유닛의 자반사코너들은 기하학적으로 곡면인 스텝면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
11. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 각 재귀반사유닛의 자반사코너들은 기하학적으로 복수 개의 평면으로 이루어진 다각면의 스텝면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
12. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 재귀반사유닛의 자반사코너들의 코너향이 코너입사면의 법선에 대하여 90도 이하의 편향각을 갖는 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
13. 제12항에 있어서,

    상기 각 재귀반사유닛의 스텝부는 코너향이 동일한 자반사코너들로 이루어진 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
14. 제12항에 있어서,

    상기 재귀반사유닛의 각 스텝부에는 코너향의 편향방향이 반대인 자반사코너 들이 교번 배열된 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
15. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

    재귀반사체의 굴절률이 n인 경우 노광면의 법선에 대한 재귀반사유닛의 내부 주반사향의 편향각(α_i)이

    α_i≤ Sin^-1[1/n]

    인 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
16. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 재귀반사유닛의 유닛입사면이 노광면에 대하여 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
17. 제15항에 있어서,

    내부 주반사향의 편향 방향이 반대인 재귀반사유닛들이 교번 배열된 것을 특징으로 하는 재귀반사체.
18. 제17항에 있어서,

    서로 이웃하여 내부 주반사향의 편향방향이 교차하는 두 재귀반사유닛의 스텝부 또는 공유반사면 중 어느 하나가 기하학적으로 단일 평면상에 형성된 것을 특 징으로 하는 재귀반사체.

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