KR20110110160A - 광학 활성 재료 및 이들이 사용될 수 있는 물품과 시스템 - Google Patents

Abstract

본 출원의 발명자는 신규한 광학 활성 재료, 방법, 및 물품을 개발하였다. 본 출원의 일 실시 형태는 적외선 반사 재료를 포함하는 광학 활성 물품이며, 이 적외선 반사 재료는 광학 활성 기판에 인접하게 위치되어 광학 활성 기판이 적외선 광원에 의해 조명될 때 적외선 반사 재료가 적외선 센서에 의해 판독될 수 있는 패턴을 형성한다. 본 출원의 다른 실시 형태는 광학 활성 시트를 획득하는 단계; 및 패턴을 형성하도록 광학 활성 시트 상에 적외선 반사 재료를 위치시키는 단계를 포함하는, 광학 활성 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 광학 활성 물품은, 예를 들어, 번호판일 수 있다.

Description

광학 활성 재료 및 이들이 사용될 수 있는 물품과 시스템{OPTICALLY ACTIVE MATERIALS AND ARTICLES AND SYSTEMS IN WHICH THEY MAY BE USED}

본 출원은 일반적으로 신규한 광학 활성 물품; 이를 제조 및 사용하는 방법; 및 물품이 사용될 수 있는 시스템에 관한 것이다.

최적으로는, 번호판은 다양한 인가 기관에 의해 교부된 번호판의 신속한 인식을 가능하게 하고 위조를 방지하는 스타일 또는 외관의 전체적인 유사성을 갖는다. 동시에, 번호판은 각각의 차량, 주(state), 또는 운전자에 대한 구분되고, 개별화되며, 고유한 식별 코드 또는 이미지를 제공해야 한다. 그러한 목적으로, 많은 인가 기관은 "장식(vanity)" 번호판을 제공한다. 그러한 번호판은 운전자가 그들의 번호판 상에 인쇄될 매력적이거나 의미 있는 디자인을 선택하도록 허용한다. 그러한 "장식" 번호판의 제조는 각각의 주가 그 구성원들에게 많은 상이한 번호판 디자인을 제공하는 결과를 낳는다.

이러한 개별화된 번호판의 확산은 중요하다. 예를 들어, 오리건주는 나무, 연어, 크레이터호(Crater Lake), 문화적 신념, 아마추어 무선 통신사(ham), 앤틱(antique) 차량, 및 특별한 관심사의 7가지 상이한 번호판 디자인 옵션을 표준 차량 운전자에게 제공한다. 또한, 오리건주는 라이온스 클럽, 오리건 매서닉 패밀리(Oregon Masonic Family), 오리건 프로페셔널 파이어파이터스(Oregon Professional Firefighters), 오리건 스테이트 엘크스(Oregon State Elks), 셰어 더 로드(Share the Road), 및 서포트 아우어 트룹스(Support Our Troops) 번호판의 6가지 유형의 비영리 번호판(non-profit plate)을 표준 차량 운전자에게 제공한다. 추가로, 오리건주는 이스턴 오리건 유니버시티(Eastern Oregon University), 오리건 스테이트 유니버시티(Oregon State University), 포틀랜드 스테이트 유니버시티(Portland State University), 유니버시티 오브 오리건(University of Oregon), 유니버시티 오브 포틀랜드(University of Portland) 및 윌러밋 유니버시티(Willamette University)의 6가지 유형의 고등 교육 기관 번호판을 표준 차량의 운전자에게 제공한다. 아울러, 오리건주는 의회 명예 훈장(Congressional Medal of Honor); 상이 용사(Disabled Veteran); 전쟁 포로(Ex-POW); 제1 해병 사단(First Marine Division); 전사자 가족(Gold Star Family); 주 방위군(National Guard); 하사관 협회(Non-Commission Officers Association); 명예 전상장(Purple Heart); 재향 군인 표창(Veterans Recognition); 및 베트남 참전 용사(Vietnam Veterans)의 10가지 참전 용사 및 군복무 관련 번호판을 표준 차량의 운전자에게 제공한다. 이는 하나의 주에서 표준 차량에 대한 총 33개의 상이한 개인화된 번호판 옵션을 생성한다. 각각의 50개 주와 각각의 10개 캐나다 주가 표준 차량에 대해 대체로 동일한 개수의 옵션을 제공하면, 번호판에 대한 거의 2000개의 상이한 디자인 옵션이 이용가능하다. 이는 모페드, 오토바이, 캠핑카, 트레일러, 트럭, 상용차, 관용차, 딜러 차량, 및 이동 주거 차량에 대한 번호판 옵션은 고려하지도 않는다.

한편, 예를 들어, 전자식 요금 징수 시스템, 신호 위반 주행 단속 시스템, 속도 위반 단속 시스템, 및 접근 통제 시스템을 포함한 자동화된 단속 시스템이 점점 더 보편화되고 있다. 그러한 시스템의 많은 실시 형태는 자동화된 번호판 인식 시스템에 의해 흔히 수행되는, 차량의 번호판의 정확한 판독에 의존한다. 그러나, 차량 번호판의 정확한 판독을 획득하는 것은 현재 길 위에 있는 매우 다양한 번호판으로 인해 점점 더 어려워지고 있다.

번호판은 다음의 인자들 중 적어도 일부로 인해 자동화된 번호판 인식 시스템이 판독하는 데 문제가 될 수 있다: (1) 번호판 재료의 다양한 반사 특성; (2) 번호판 상의 비-표준 서체, 문자, 및 디자인; (3) 번호판 내의 다양한 매립 보안 기술; (4) 카메라 또는 광학 문자 인식 시스템에서의 변동; (5) 카메라 또는 광학 문자 인식 시스템을 지나는 차량의 속도; (6) 카메라 또는 광학 문자 인식 시스템을 지나 흐르는 차량들의 양; (7) 카메라 또는 광학 문자 인식 시스템을 지나 흐르는 차량들의 간격; (8) 번호판 주위의 주변 조명에서의 폭넓은 변화; (9) 날씨; (10) 번호판 장착 위치 및/또는 기울기; (11) 번호판 그래픽의 폭넓은 변화; (12) 각각의 자동화된 단속 시스템에 대해 허용가능한 검출기-번호판 거리; 및 (13) 예를 들어, 다른 차량, 번호판 상의 먼지, 도로 상의 물품, 자연적인 장애물 등에 의한 번호판의 가리움.

본 출원의 발명자는 번호판 식별을 더 쉽게 만들기를 시도했다. 더 구체적으로, 본 출원의 발명자는, 예를 들어, 차량의 소유주; 번호판이 교부된 주 또는 지역; 및 번호판 유형(예컨대, 상용 대 개인용; 승용차, 트럭, 오토바이)의 더 정확한 식별을 용이하게 할 수 있는, 번호판 표시 식별의 정확성을 개선하기를 시도했다.

본 출원의 일 실시 형태는 적외선 반사 재료를 포함하는 광학 활성 물품에 관한 것이며, 이 적외선 반사 재료는 광학 활성 기판에 인접하게 위치되어 광학 활성 기판이 적외선 광원에 의해 조명될 때 적외선 반사 재료가 적외선 센서에 의해 판독될 수 있는 패턴을 형성한다.

본 출원의 다른 실시 형태는 광학 활성 시트를 획득하는 단계; 및 패턴을 형성하도록 광학 활성 시트 상에 적외선 반사 재료를 위치시키는 단계를 포함하는, 광학 활성 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 출원의 다른 실시 형태는, 광학 활성 시트의 적어도 일부분을 덮는 다층 광학 필름을 포함하며, 다층 광학 필름은 제1 스펙트럼 범위 내의 광에 대한 상대적으로 높은 반사율 및 제2 스펙트럼 범위 내의 광에 대한 상대적으로 낮은 반사율을 나타내는, 광학 활성 물품에 관한 것이다. 몇몇 실시 형태에서, 제1 스펙트럼 범위는 약 700 ㎚ 내지 약 1100 ㎚이며, 제2 스펙트럼 범위는 약 400 ㎚ 내지 약 700 ㎚이다.

모든 이러한 대안적인 실시 형태에 대해, 광학 활성 물품은, 예를 들어, 번호판, 인증 스티커, 사용 허가서, 식별 라벨, 또는 태그일 수 있다. 또한, 광학 활성 물품은, 예를 들어, 표지(signage)에 적용되는 재귀반사성 태그와 같은 다른 물품에 적용될 수 있다. 광학 활성 기판은, 예를 들어, 반사성 또는 (예를 들어, 비드형(beaded) 또는 프리즘형(prismatic) 재귀반사성 시트(retroreflective sheeting)와 같은) 재귀반사성일 수 있다. 적외선 반사 재료는, 예를 들어, 다층 광학 필름일 수 있거나, 광학 활성 염료 또는 안료를 포함하는 재료일 수 있다. 패턴은, 예를 들어, 기계 판독가능 정보, 그래픽, 이미지, 바코드, 영숫자 문자, 또는 다른 표시를 포함할 수 있다.

<도 1>
도 1은 예시적인 자동차 번호판의 분해도.
<도 2>
도 2는 도 1의 차량 번호판의 분해된 정면도.
<도 3>
도 3은 근적외선 스펙트럼에서 관찰할 때 보여지는 도 1 및 도 2의 번호판의 정면도.
<도 4>
도 4는 실시예 2의 번호판의 개략도.
<도 5a 및 도 5b>
도 5a 및 도 5b는 각각 주변 가시광 및 근적외광에서 촬영된 도 4의 번호판의 일부분의 디지털 사진.
<도 6>
도 6은 실시예 3의 번호판의 개략도.
<도 7>
도 7은 근적외광에서 촬영된 도 6의 번호판의 디지털 사진.

다양한 실시 형태 및 구현예가 상세하게 설명될 것이다. 이러한 실시 형태는 어떠한 방식으로도 본 출원의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되고, 변경 및 수정이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 많은 실시 형태, 구현예, 및 실시예는 번호판을 구체적으로 참조하여 논의되지만, 이는 본 출원의 범주를 이러한 하나의 예시적인 구현예로 제한하도록 해석되어서는 안 된다. 아울러, 몇몇 최종 용도만이 본 명세서에서 논의되었지만, 본 명세서에서 구체적으로 설명되지 않은 최종 용도가 본 출원의 범주 내에 포함된다. 이와 같이, 본 출원의 범주는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

도 1 및 도 2는 각각, 예를 들어, 사람 또는 디지털 카메라에 의해 가시광 스펙트럼에서 관찰될 때의 예시적인 자동차 번호판의 분해 사시도 및 정면도이다. 번호판(10)은 광학 활성(예컨대, 재귀반사성) 시트(40)의 직사각형 조각에 인접하게 위치된 직사각형 번호판 블랭크(20)를 포함한다. 번호판 블랭크(20)는 4개의 측표면(26, 28, 30, 32)에 의해 한정된 두께만큼 분리된 2개의 주 표면(22, 24)을 포함한다. 번호판 블랭크(20)는 원하는 강성을 갖는 임의의 재료, 예를 들어, 금속, 플라스틱, 또는 목재로 형성될 수 있다. 재귀반사성 시트(40)는 4개의 측표면(46, 48, 50, 52)에 의해 한정된 두께만큼 분리된 2개의 주 표면(42, 44)을 포함한다. 재귀반사성 시트(40) 상에, Tennessee 그래픽(60); "The Volunteer State" 문구(62); 부유 보안 스레드 이미지(floating security thread image)(64); 영숫자 문자 "123 456"(66); 및 굽어진 언덕(rolling hill)의 배경 그래픽(68)이 인쇄된다. 번호판(10)은 또한, 예를 들어, 나사 또는 리벳에 의한 자동차에 대한 번호판(10)의 부착을 용이하게 하는, 재귀반사성 시트(40) 및 번호판 블랭크(20)를 통해 절결된 4개의 구멍(70)을 포함한다. 이는 단지 하나의 예시적인 부착 시스템이며, 당업자는 다른 것이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 번호판 블랭크(20) 및 재귀반사성 시트는 선택적으로 함께 유지되며 프레임(70)의 중간에서 중심 설정될 수 있다.

도 3은 (약 800 ㎚ 내지 약 850 ㎚ 범위의 광을 방출하는 LED 광원을 사용하여) 근적외선 스펙트럼에서 관찰될 때 보여지는 도 1 및 도 2의 번호판의 정면도이다. 도 3은 번호판(10)이 또한 바코드(80) 및 바코드(90)를 포함하는 것을 도시한다. 바코드(80)는 그래픽(60, 62)과 중첩하고, 바코드(90)는 그래픽(68)의 일부와 중첩한다. 가시광 스펙트럼에서, 바코드(80, 90)는 가시적이지 않은 반면, 그래픽(60, 62, 68)은 가시적이다. 근적외광 스펙트럼에서, 바코드(80, 90)가 가시적이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 실시 형태의 하나의 예시적인 구현예에서, 바코드(80, 90)는 재귀반사성 시트(40)에 대한 하나 이상의 가시적이게 투명한, 근적외선 반사 다층 광학 필름의 영구적이거나 일시적인 부착에 의해 형성된다. 그러한 부착은, 예를 들어, 접착제의 사용에 의해 이루어질 수 있다. 번호판(10) 상에서의 가시적이게 투명한, 근적외선 반사 다층 광학 필름의 사용은 번호판(10) 상에 입사하는 근적외광이 달리 재귀반사 광 경로로부터 반사되게 하고, 따라서 근적외광으로 관찰될 때 번호판(10) 상에서 높은 콘트라스트의 영역을 생성한다. 다층 광학 필름은 광의 가시 스펙트럼을 통한 높은 투과율을 갖는 효과적인 IR 반사 거울이다. 한편, 번호판(10) 상의 이미지/그래픽/표시/패턴은 가시광으로 관찰될 때 다층 광학 필름(들)의 존재에 의해 대체로 영향을 받지 않고 유지된다. 가시적이게 투명한, 근적외선 반사 다층 광학 필름(들)이 가시광 스펙트럼에서 현저하게 가시적이지 않기 때문에, 다층 광학 필름(들)을 사용하여 생성되는 이미지/그래픽/표시/패턴은 가시광 스펙트럼에서 사람의 눈에 가시적이지 않다. 이와 같이, 다층 광학 필름(들)은 자동화된 번호판 인식 시스템에서 차량 식별기로서 작용할 수 있는 번호판 상의 은폐되거나 숨겨진 이미지/그래픽/표시/패턴을 생성하도록 사용될 수 있다. 파장 선택성 다층 광학 필름이 이러한 응용에 대해 바람직한 재료이지만, 가시적이게 투명하고 IR 반사 특성을 나타내는 다른 필름도 유효하다.

도 1 내지 도 3에 도시된 실시 형태의 하나의 예시적인 구현예에서, 그래픽(특히, 숫자 "456")(66)은 이러한 그래픽을 인쇄하기 위해 사용되었던 잉크에 근적외선 염료를 첨가함으로써 형성된다. 번호판(10) 상에서의 근적외선 반사 염료를 포함하는 잉크의 사용은 번호판(10) 상에 입사하는 근적외광이 달리 재귀반사 광 경로로부터 반사되게 하고, 따라서 근적외광으로 관찰될 때 번호판(10) 상에서 높은 콘트라스트의 영역을 생성한다. 결과적으로, "456" 그래픽은 가시광 스펙트럼 및 적외광 스펙트럼 둘 모두에서 가시적이다. 예시적인 구매가능한 염료는, 예를 들어, 에이치. 더블유. 샌즈 코포레이션 앤드 에폴린, 인크.(H. W. Sands Corporation and Epolin, Inc.)에 의해 제조되는 것을 포함한다.

임의의 특정 구현예에 대해 선택되는 광학 활성 재료는 원하는 광학적, 구조적, 및 내구성 특징에 의존할 것이다. 이와 같이, 바람직한 광학 활성 재료는 의도된 응용에 기초하여 변할 것이다. 광학 활성 재료는 반사 및 재귀반사성 기판을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "재귀반사성"이라는 용어는 비스듬히 입사하는 광선을, 광선이 광원 또는 광원의 바로 주변으로 복귀하도록, 그의 입사 방향에 대해 역평행한 방향으로 반사시키거나 거의 그렇게 하는 속성을 지칭한다. 2가지 공지된 유형의 재귀반사성 시트는 미소구체 기반(microsphere-based) 시트 및 큐브 코너(cube corner) 시트(흔히, 프리즘형 시트로 지칭됨)이다. 흔히 "비드형" 시트로 지칭되는 미소구체 기반 시트는 입사 광을 재귀반사하도록 전형적으로 결합제 층 내에 적어도 부분적으로 매립되며 연관된 경면 또는 확산 반사 재료(예컨대, 안료 입자, 금속 박편(flake), 증기 코트)를 갖는 다수의 미소구체를 이용한다. 예시적인 예가, 예를 들어, 미국 특허 제3,190,178(맥켄지(McKenzie)), 제4,025,159호(맥그래스(McGrath)), 및 제5,066,098호(쿨트(Kult))에 설명되어 있다. 흔히 "프리즘형" 시트로 지칭되는, 큐브 코너 재귀반사성 시트는 실질적으로 평면인 전방 표면 및 복수의 큐브 코너 요소를 포함하는 구조화된 후방 표면을 전형적으로 갖는 본체부를 포함한다. 각각의 큐브 코너 요소는 3개의 대체로 상호 직교하는 광학 면들을 포함한다. 예시적인 예가, 예를 들어, 미국 특허 제1,591,572호(스팀슨(Stimson)), 제4,588,258호(후프만(Hoopman)), 제4,775,219호(애플던(Appledorn) 등), 제5,138,488호(스체치(Szczech)), 및 제5,557,836호(스미스(Smith) 등)에 설명되어 있다. 밀봉 층이 개별 큐브 코너로부터 오염물을 제거하기 위해 구조화된 표면에 적용될 수 있다. 예를 들어 미국 특허 제5,450,235호(스미스 등)에 설명되어 있는 것과 같은 가요성 큐브 코너 시트가 또한 본 출원의 실시 형태 또는 구현예에 통합될 수 있다. 본 출원과 관련하여 사용하기 위한 재귀반사성 시트는, 예를 들어, 무광택 또는 광택성일 수 있다.

적외선 반사 재료는, 예를 들어, 다층 광학 필름일 수 있다. 임의의 특정 구현예에 대해 선택되는 다층 광학 필름은 원하는 광학적, 구조적, 및 내구성 특징에 의존할 것이다. 이와 같이, 바람직한 다층 광학 필름은 의도된 응용에 기초하여 변할 것이다. 몇몇 예시적인 다층 광학 필름이, 예를 들어, 미국 특허 제6,024,455호 및 PCT 공개 WO 95/17692호에 설명되어 있다. 예시적인 구매가능한 다층 광학 필름은, 예를 들어, 비퀴티 클리어 카드 필터(Vikuiti Clear Card Filter), 솔라 리플렉티브 필름(Solar Reflective Film), 및 SM 857을 포함하고, 이들은 모두 미국 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)에 의해 제조된다. 특정 다층 광학 필름의 반사 및 투과 스펙트럼은 다양한 축을 따른 개별 층들의 광학 두께에 부분적으로 의존하고, 공지된 프레넬(Fresnel) 계수에 의해 실질적으로 결정된다. 필름은 적절한 광학 두께의 선택에 의해 적외광, 가시광, 또는 자외광을 반사시키도록 설계될 수 있다. 중합체 층들의 굴절률들 사이의 원하는 관계는 적절한 재료 및 적절한 처리 조건의 선택에 의해 달성될 수 있다.

대안적으로 또는 조합하여, 재료는 적외선 반사 또는 흡수 염료를 포함할 수 있다. 그러한 염료의 예시적인 설명은, 예를 들어, 미국 특허 공개 제2007/0082963호에서 찾을 수 있다. 구매가능한 적외선 반사 염료는, 예를 들어, 미국 플로리다주 주니퍼 소재의 에이치. 더블유. 샌즈 코포레이션 및 미국 뉴저지주 뉴왁 소재의 에폴린 코포레이션에 의해 제조되는 것을 포함한다. 다층 광학 필름 사용, 특히 높은 가시광 투과율을 갖는 다층 광학 필름의 하나의 예시적인 장점은 근적외선 흡수 염료와 달리, 색조 및 색상 변화가 대체로 회피되거나 최소화될 수 있는 것이다.

다층 광학 필름(들)은, 예를 들어, 라미네이션, 접합, 기계식 부착, 또는 접착제의 사용에 의해 광학 활성 시트에 일시적으로 또는 영구적으로 부착될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "패턴화된"이라는 용어는 적어도 일부가 정보를 전달할 수 있는 디자인 또는 이미지를 지칭한다. 예시적인 디자인 또는 이미지는, 예를 들어, 표시, 패턴, 영숫자 문자, 사인파 곡선, (예컨대, 선형 바코드, 2차원 바코드 등을 포함한) 바코드, 디자인, 이미지, 심벌, 기계 판독가능 정보, 및 그래픽을 포함한다. 광학 활성 재료는, 예를 들어, 사인파 곡선, 영숫자 특징, 또는 바코드를 포함한 임의의 유형의 가상 표시를 포함할 수 있다. 예시적인 보안 이미지가, 예를 들어, 미국 특허 제6,288,842호, 의장 특허 제D517610호, 및 제D511187호에 설명되어 있다.

본 명세서에 설명되는 광학 활성 물품은 보통, 주어진 대상 또는 기판에 적용될 수 있으며 다층 필름 및 패턴화된 재귀반사성 층의 다양한 조합을 포함하는 시트를 포함하도록 구성된다. 물품은 대체로 광학적으로 단면형(single-sided)이다. 즉, (전면으로 지정된) 하나의 면이 일반적으로 광원으로부터의 입사 광을 수광하고 반사 또는 재귀반사된 광을 (관찰자의 눈과 같은) 검출기를 향해 방출하도록 구성되고, (후면으로 지정된) 다른 면이 일반적으로 접착제 층에 의한 것과 같이 대상에 적용되도록 구성된다. 전면은 광원 및 검출기를 향한다. 물품은 일반적으로 적어도 부분적으로 금속의 증기 코트, 밀봉 필름, 및/또는 접착 층과 같은 재귀반사기 상의 물질 또는 층의 존재로 인해, 전면으로부터 후면으로 또는 그 반대로 상당량의 광을 투과시키지 않는다.

본 명세서에서 설명되는 광학 활성 물품에 대한 한 가지 용도는 번호판 검출 또는 인식 시스템에 의해 검출되는 번호판 내에서이다. 하나의 예시적인 번호판 검출 시스템은 번호판 이미지를 포착하기 위해 카메라 및 조명 시스템을 사용한다. 번호판을 포함하는 장면의 이미지가 주변 조명으로부터 그리고 지정된 광원(예를 들어, 카메라가 이미지를 기록하도록 준비될 때, 번호판 상으로 광선을 지향시키는 동축 조명)에 의해 추가되는 광으로부터 만들어질 수 있다. 번호판의 재귀반사 특성과 조합하여 동축 조명에 의해 방출된 광선은 달리 큰 이미지 장면 내의 번호판의 위치로부터 강하고 밝은 신호를 생성한다. 밝은 신호는 번호판의 위치를 식별하기 위해 사용된다. 그 다음, 자동 번호판 인식(automatic license plate recognition, ALPR)은 관심 영역(밝은 영역) 상에 포커싱하고, 인식가능한 콘트라스트 패턴을 찾음으로써 예상된 표시에 대한 정합을 탐색한다. 인식된 표시는 흔히 관찰된 번호판에 대한 정보를 발송하기 위해 다른 컴퓨터 또는 다른 통신 장치에 대한 정합에 있어서의 신뢰의 몇몇 평가를 제공받는다.

카메라에 의해 검출되는 광은 다수의 광원들 중 임의의 하나로부터 나올 수 있다. 번호판으로부터 반사되는 광 및 번호판 상의 그러한 관심 영역 내부의 각각의 영역으로부터 반사되는 광의 양이 특히 흥미롭다. 카메라 또는 검출 시스템은 번호판 상의 각각의 표시들 사이의 차이(콘트라스트)를 생성할 목적으로, 번호판의 각각의 영역으로부터 광을 수집한다. 콘트라스트는 주변 광원으로부터 나오는 광의 양을 압도하기 위해 동축 조명의 사용을 포함하여, 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 카메라 상에서의 필터의 사용은 광 스펙트럼의 원치 않는 부분을 선택적으로 제거하고 광 스펙트럼의 원하는 부분만을 통과시킴으로써, 표시와 배경 사이의 차이를 강조하는 것을 도울 수 있다.

구동 및 ALPR 환경 내의 광은 다음의 스펙트럼 영역들로 분할될 수 있다: 약 400 내지 약 700 ㎚의 영역 내의 가시광 및 약 700 내지 약 1100 ㎚의 영역 내의 적외광. 전형적인 카메라는 이들 범위 모두를 포함하는 감도를 갖지만, 표준 카메라 시스템의 감도는 1100 ㎚보다 더 긴 파장에 대해 현저하게 감소한다. 다양한 발광 다이오드(LED)가 이러한 전체 파장 범위에 걸쳐 광을 방출할 수 있고, 전형적으로 대부분의 LED는 중심 파장 및 그러한 파장 주위의 좁은 분포를 특징으로 한다. 예를 들어, 830 ㎚ +/- 20 ㎚의 파장을 갖는 광선을 방출하는 LED를 포함하는 시스템에서, 적합하게 갖춰진 카메라는 차량의 운전자에게 가시적이지 않은 광으로 근적외선 스펙트럼에서 번호판을 검출할 수 있다. 따라서, 운전자는 LED의 "스트로보(strobe)" 광 효과를 보지 않을 것이며, 이에 의해 혼란되지 않을 것이다.

이러한 시스템을 위한 카메라 및 조명은 전형적으로 차량 운동 방향에 대해 약간의 각도를 이루어 번호판을 관찰하도록 장착된다. 예시적인 장착 위치는 교통 흐름의 위의 또는 도로의 측면으로부터의 위치를 포함한다. 이미지는 전형적으로 번호판에 대한 수직 입사각(정면)으로부터 20도 내지 45도의 각도에서 수집된다.

적절하게 적외광 또는 자외광에 대해 민감한 검출기가 가시 스펙트럼 외부의 재귀반사된 광을 검출하도록 사용될 것이다. 예시적인 카메라는 P372를 포함하지만 이로 제한되지 않는, 미국 테네시주 녹스빌 소재의 피아이피에스 코포레이션(PIPS Corporation)에 의해 판매되는 것을 포함한다.

본 명세서에서 설명되는 재귀반사성 물품은 이러한 번호판 검출 또는 인식 시스템의 포착 효율을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 포착 효율은 표시, 번호판 유형, 및 번호판 출처를 포함하지만 이로 제한되지 않는 번호판 데이터를 정확하게 찾고 식별하는 과정으로서 설명될 수 있다. 이러한 자동화된 시스템에 대한 응용은 전자식 요금 징수 시스템, 신호 위반 주행 단속 시스템, 속도 위반 단속 시스템, 차량 추적 시스템, 운행 타이밍 시스템, 자동화된 식별 및 경보 시스템, 및 차량 접근 통제 시스템을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 위에서 언급된 바와 같이, 현재의 자동 번호판 인식 시스템은, 예를 들어, 표시의 낮은 또는 일관되지 않은 콘트라스트 및 번호판 상의 삽화 및/또는 표시의 모호하거나 산란한 콘트라스트로 인해 원하는 것보다 더 낮은 포착 효율을 갖는다.

본 출원의 광학 활성 물품은 표지 내에서 사용될 수도 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "표지"라는 용어는 보통 영숫자 문자, 심벌, 그래픽, 또는 다른 표시에 의해, 정보를 전달하는 물품을 지칭한다. 특정 표지 예는 교통 통제 목적으로 사용되는 표지, 거리 표지판, 식별 자료(예컨대, 면허증), 및 차량 번호판을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 몇몇 응용에서, 가시광 하에서 표지의 외관을 변화시키지 않고서 표시를 관찰하는 바람직한 특성을 이용하기 위해 본 출원의 물품을 사용하는 것이 유리할 것이다. 그러한 재귀반사성 물품은 "은폐" 마킹에 의한 및/또는 그의 원치 않는 검출에 의한 운전자 또는 표지판 판독기 혼란을 회피하면서, 일반적인 사용을 위해 의도된 표지 특이적인 정보의 판독을 가능하게 할 것이다. 그러한 개발은 보안 목적, 식별, 및 재고 관리를 위해 물품의 눈에 띄지 않는 마킹 및/또는 물품에 의한 신호화를 용이하게 한다. 그러한 눈에 띄지 않음은, 예를 들어, 가시적이게 투명한 다층 광학 필름 또는 표지 기판의 색상과 비슷한 색상을 갖는 다층 광학 필름에서 생성될 수 있다. 은폐 표시는, 예를 들어, PCT 공개 WO 96/35196호에 설명되어 있는 바와 같이, 표지 재고 관리를 보조할 수 있다. 예를 들어, 은폐 표시는, 예를 들어, 표지 재료 제조 번호, 설치 날짜, 재주문 정보, 또는 제품 기대 수명과 같은 표지 특이적인 정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 재귀반사성 고속도로 표지판은 표지판의 재귀반사성 시트 부분에 부착된 적외선 반사 표시를 포함할 수 있다. 그러한 부착은, 예를 들어, 제조 중에, 설치 시에, 또는 설치 후에 이루어질 수 있다. 그러한 표지판의 한 가지 장점은 표시가 운전자에게 가시적이지 않기 때문에, 운전자가 표지판을 지나 운전할 때, 표시가 운전자가 표지판을 빠르게 판독하는 것을 방해하지 않는 것이다. 그러나, 표시는 적외선 카메라를 갖춘 고속도로 관계자 또는 기계에 의해 관찰될 수 있다. 이러한 식별은, 예를 들어, 표지판의 유지 보수, 사용 수명의 기록, 재주문을 위해, 또는 표시 내의 정보에 기초하여 표지판 성능을 측정하기 위해 사용될 수 있다.

본 출원의 목적 및 장점이 다음의 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 실시예에서 언급되는 특정 재료 및 그의 양과, 다른 조건 및 상세 사항은 당업자가 다른 파라미터, 재료, 및 장비가 사용될 수 있음을 인식할 것이므로, 본 발명을 부당하게 제한하도록 해석되어서는 안 된다. 본 명세서의 모든 부, 백분율 및 비는 달리 명시되지 않는 한 중량 기준이다.

실시예 1

매립된 보안 특징부와, "엔슈어 버추얼 시큐리티 스레드(Ensure™ Virtual Security Thread)"를 갖는 "디지털 라이센스 플레이트(Digital License Plate, DLP) 시팅 시리즈 9250T"라는 상표명으로, 미국 미네소타주 소재의 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상용화된 유형의 배면 상에 코팅된 감압 접착제를 갖는 백색 반사 시트의 롤을 미국 특허 제6,712,532호(룩(Look)); 제6,246,428호(룩 등); 제5,818,492호(룩); 제5,508,105호(오렌스틴(Orensteen) 등); 및 제4,847,237호(반더잔덴(Vanderzanden))에 설명되어 있는 디지털 번호판 시스템 상에 열 질량 전달 인쇄 기법을 사용하여 인쇄하였다. 인쇄된 패턴은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 굽어진 언덕의 배경 그래픽(68)을 형성하였다. 이러한 실시예에서, 번호판은 그의 상부를 가로질러 수평으로 중심 설정된 "Tennessee"(60)라는 단어와, "Tennessee"라는 단어 위의 작은 글자로 "The Volunteer State"(62)을 지녔다. 인쇄된 시트를 그 다음 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상용화된 "클리어 프로텍티브 필름(Clear Protective Film) 9097" 필름으로 라미네이팅하였다.

인쇄된 반사 시트를 압착 롤에 의해 15 ㎝ × 30 ㎝(6 인치 x 12 인치) 알루미늄 기판(예컨대, 번호판 블랭크(20))에 적용하여, 번호판(10)을 형성하였다. 문자 "123 456"을 쓰리엠 컴퍼니에 의해 제조되어 판매되는, "스카치 더블 스틱 테이프(Scotch Double Stick Tape)" 감압 접착 테이프를 사용하여 번호판에 접착하였다. 그래픽의 "123" 부분은 동일한 중량의 메틸 에틸 케톤(MEK)으로 희석된 펜 컬러(Penn Color)에 의해 제조되는 페린도 레드(Perrindo Red) 12R1412D로 형성하였다. 그래픽의 "456" 부분은 펜 컬러에 의해 제조되는 25g의 페린도 레드 12R1412D; 25 g의 사이클로헥사논; 및 0.5 g의 에폴린(Epolin) 5588(적외선 반사 염료)의 혼합물로 형성하였다.

바코드 표시를 쓰리엠 컴퍼니에 의해 제조되어 판매되는 "비퀴티 클리어 카드 필터" 다층 IR 반사 필름의 직사각형 조각과, "듀얼-퍼포즈 트랜스패어런시 필름(Dual-Purpose Transparency Film) CG5000"이라는 상표명으로 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상용화된, 폴리에스테르 필름의 직사각형 조각을 길이방향으로 교대하여 위치시킴으로써 형성하였다. 이러한 특정 실시예에서, 다층 필름의 25 ㎜(1 인치) 폭의 4개의 직사각형 조각은 다음의 길이로 제공하였다: 18 ㎜ (0.7 인치), 9 ㎜(0.35 인치), 6 ㎜(0.24 인치), 및 3 ㎜(0.12 인치). 동일한 치수를 갖는 폴리에스테르 필름의 4개의 직사각형 조각을 또한 제공하였다. 표시 패턴을 다층 필름(18 ㎜(0.7 인치)) 및 폴리에스테르 필름의 가장 긴 조각에서 시작하여 감소하는 길이 순서로 계속되는, 재료의 직사각형 조각을 재료의 폴리에스테르 조각과 교대시킴으로써 생성하였다.

"비퀴티 클리어 카드 필터" 다층 IR 반사 필름을 적외선(IR) 방사를 경면 반사시키도록 맞춰서, 그것이 입사 광을 재귀반사시키는 것을 방지한다. 대조적으로, 폴리에스테르 필름은 IR 방사가 재귀반사되도록 허용한다. 근적외선 조명 조건(800 - 850 ㎚)으로 관찰될 때, 표시는 다층 필름의 조각이 어둡게 보이고 폴리에스테르 필름의 조각이 IR을 재귀반사하고 더 밝게 보이는 바코드(80)와 유사하다. 바코드를 번호판의 상부에서, "Tennessee"라는 단어 위에 위치시키고, "스카치 더블 스틱 테이프" 감압 접착 테이프에 의해 제 위치에 유지하였다. 표시 패턴/바코드는 육안에 대해 가시적이게 투명하였고, 그러므로 번호판 주변의 일반인에게 눈에 띄지 않았다. 배경 그래픽 및 "Tennessee"라는 단어는 바코드를 통해 가시적이었다.

추가의 표시를 "CM875"라는 상표명으로 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상용화된 제2 다층 IR 반사 필름의 직사각형 조각과 위에서 언급된 폴리에스테르 필름을 교대시키는 동일한 바코드 패턴(90)을 제공함으로써 생성하였다. 제2 바코드 표시를 숫자 "123 456" 아래에서, 번호판의 하부에 위치시키고, "스카치 더블 스틱 테이프" 감압 접착 테이프에 의해 고정시켰다.

당업자는 그래픽 또는 표시가 광학 활성 재료 상에 직접 인쇄되거나 그에 부착될 수 있음을 이해할 것이다. 그러한 인쇄는, 예를 들어, 열 프린터에 의해 이루어질 수 있다.

조립된 번호판의 이미지를 미국 테네시주 소재의 피아이피에스 테크놀러지 인크.에 의해 상용화된, 높은 적외선 감도 및 적외선 발광 다이오드(LED)를 구비한 "P372" 또는 "스파이크 플러스(Spike Plus)" 전하 결합 소자(CCD) 카메라로 포착하였다. 카메라는 35 ㎜ 렌즈를 갖추었다. 카메라 상에서의 LED의 출력은 미국 플로리다주 소재의 오션 옵틱스 인크.(Ocean Optics Inc.)에 의해 제조되어 판매되는, "USB2000" 스펙트럼 검출기 및 관련된 "OOIBase32" 분광계 작동 소프트웨어로 측정하였다. 출력의 피크 강도는 약 830 ㎚인 것으로 관찰되었다. 조립된 번호판을 대략 10°의 수직 경사를 갖는 지지부 상의 카메라로부터 대략 12.8 m(42 피트)에 위치시켰다.

실시예 2

(1) 배경 그래픽이 나무가 우거진 호수 경관이고; (2) "Explore Minnesota"라는 단어가 번호판의 상부를 가로질러 인쇄되고; (3) "10,000 Lakes"라는 단어가 번호판의 하부를 가로질러 인쇄된 것을 제외하고는, 실시예 1에서 설명된 바와 같이 번호판을 제공하였다. 번호판의 대략적인 중심에서, 영숫자 문자 "NSTIG8R"을 번호판의 대략적인 중심에 인쇄하였다. 도 4는 이러한 번호판의 개략도이다.

이러한 실시예에서, 표시를 번호판의 우측에서 "비퀴티 클리어 카드 필터" 다층 필름의 3개의 1.3 ㎝ × 1.3 ㎝(0.5 인치 × 0.5 인치)의 정사각형 조각을 수직으로 중심 설정함으로써 생성하였다. 정사각형 표시를 실시예 1의 감압 접착 테이프에 의해 번호판에 부착하고, 손 압력을 사용하여 적용하였다.

일본 도쿄 소재의 소니 코포레이션(Sony corporation)에 의해 제조되어 판매되는 "DSC-S85" 디지털 카메라를 근적외광 조건 하에서 번호판의 이미지를 포착하기 위해 사용하였다. 카메라를 분해하고, IR 차단 필터를 미국 뉴저지주 소재의 사이로 인더스트리즈(Cyro Industries)에 의해 제조되는 "1146-0 IRT" 근적외선(NIR) 가시광선 방사 차단 필터로 대체하였다. 가시광선 차단 필터는 원래의 IR 차단 필터와 동일한 크기 및 두께였다. 이러한 카메라로 촬영된 이미지가 도 5a에 도시되어 있다.

가시광 이미지를 또한 순간 플래시에 의해 (일본 도쿄 소재의 코니카 미놀타(Konica Minolta)에 의해 제조되는) "A2" 디지털 카메라를 사용하여 주변 조건 하에서 포착하였고, 이에 의해 반사 시트의 재귀반사 특성의 관찰을 용이하게 하였다. 이러한 카메라로 촬영된 이미지가 도 5b에 도시되어 있다. 이들 이미지 모두에 대해, 번호판 조립체를 대략 30°의 수직 경사를 갖는 지지부 상에 위치시켰다.

실시예 3

백색 반사 시트가 인쇄되지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1에서 설명된 바와 같이 번호판을 제공하였다. 표시를 다음의 순서로 생성하여 번호판 상에서 수직으로 중심 설정하였다: (1) 방사상 바코드 형상의 구매가능한 다층 IR 반사 필름 "CM 875"로부터 형성된 제1 표시를 번호판 상에 위치시켰다; (2) 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상용화된 구매가능한 다층 IR 반사 필름 "솔라 리플렉팅 필름"으로부터 형성된 제2 표시를 글자 "I" 및 "R"의 형상으로 번호판 상에 위치시켰다; (3) 글자 "T"의 형상의 제3 표시를 번호판 상에 접착시켰고, 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상용화된, 구매가능한 시각적으로 투명한 감압 접착 테이프 "스카치 매직 테이프(Scotch Magic Tape)"로부터 형성하였다. 도 6은 이러한 번호판의 개략도이다.

15.2 ㎝ × 30.5 ㎝(6 인치 × 12 인치)의 치수를 갖는 직사각형 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 번호판을 취급할 때 표시를 보호할 목적으로 표시가 장착되어 있는 번호판 위에 위치시켰다. 조립체를 그 다음 독일 지겐 소재의 우치 아게(UTSCH AG)에 의해 제조되어 판매되는, "RB 230D" 고온 스탬핑 기계의 컨베이어 벨트 상에 위치시켰다. 롤의 온도는 150℃로 설정하였고, 장비의 스탬핑 아암은 그것이 번호판과 접촉할 때까지 하강시켰다. 이송 벨트를 가열된 롤 아래에서 전진시켰고, 번호판 조립체를 고온 스탬핑 장비를 통해 운반하여, 표시가 번호판에 가볍게 접착되게 하였다. PET 필름을 라미네이션 후에 제거하였다.

주변 조건 및 IR 조건 하에서의 번호판 조립체의 이미지를 각각 "A2" 디지털 카메라 및 "PIPS 372" 카메라로 포착하였다. 샘플을 주변 조건 하에서 가시광 이미지를 포착할 때, 편의상 수평 표면 상에 위치시켰다. 샘플을 이후에 IR 조건 하에서의 이미지를 포착하기 위해, 지지부에 대해 지탱하여, 거의 수직인 위치로 위치시켰다. 표시는 가시적이게 투명하지만 근적외선 조건 하에서는 어둡게 보여서, 적외선 방사에서 콘트라스트를 생성한다. IR 조건 하의 이미지가 도 7에 제공되어 있다.

당업자라면, 전술된 실시 형태 및 구현예의 기본 원리로부터 벗어남이 없이 그러한 실시 형태 및 구현예의 상세 사항에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 오직 하기의 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

Claims (20)

1. 적외선 반사 재료를 포함하며, 상기 적외선 반사 재료는 광학 활성 기판에 인접하게 위치되어 광학 활성 기판이 적외선 광원에 의해 조명될 때 상기 적외선 반사 재료가 적외선 센서에 의해 판독될 수 있는 패턴을 형성하는 광학 활성 물품.
2. 제1항에 있어서, 광학 활성 기판은 재귀반사성 또는 반사성인 광학 활성 물품.
3. 제2항에 있어서, 재귀반사성 기판은 프리즘형 시트(prismatic sheeting) 또는 비드형 시트(beaded sheeting)를 포함하는 광학 활성 물품.
4. 제1항에 있어서, 적외선 반사 재료는 다층 광학 필름인 광학 활성 물품.
5. 제1항에 있어서, 적외선 반사 재료는 가시광에 대해 투명한 광학 활성 물품.
6. 제1항에 있어서, 광학 활성 기판은 가시광에 대해 실질적으로 투명한 광학 활성 물품.
7. 제1항에 있어서, 광학 활성 기판을 통해 가시광 스펙트럼에서 가시적인 아래에 놓인 패턴을 추가로 포함하는 광학 활성 물품.
8. 제1항에 있어서, 패턴은 기계 판독가능 정보, 그래픽, 이미지, 영숫자 문자, 바코드, 또는 다른 표시 중 적어도 하나를 포함하는 광학 활성 물품.
9. 제1항에 있어서, 패턴의 가시성은 번호판(license plate)이 관찰되는 각도에 기초하여 상이한 광학 활성 물품.
10. 제1항에 있어서, 물품은 번호판, 인증 스티커, 사용 허가서, 식별 라벨, 또는 태그로 본질적으로 이루어진 군으로부터 선택되는 표지(signage)인 광학 활성 물품.
11. 재귀반사성 시트를 획득하는 단계; 및
    패턴을 형성하도록 재귀반사성 시트 상에 적외선 반사 재료를 위치시키는 단계를 포함하는, 재귀반사성 물품을 제조하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 물품은 번호판, 인증 스티커, 사용 허가서, 식별 라벨, 또는 태그인 방법.
13. 제11항에 있어서, 번호판 기부에 재귀반사성 시트를 부착하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
14. 제11항에 있어서, 적외선 센서에 의한 패턴의 판독을 용이하게 하도록 적외선 광원으로 재귀반사성 시트를 조명하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
15. 제11항에 있어서, 재귀반사성 시트는 프리즘형 시트 또는 비드형 시트 중 하나인 방법.
16. 제11항에 있어서, 적외선 반사 재료는 다층 광학 필름인 방법.
17. 제11항에 있어서, 적외선 반사 재료는 가시광에 대해 실질적으로 투명한 방법.
18. 제11항에 있어서, 패턴은 기계 판독가능 정보, 그래픽, 이미지, 영숫자 문자, 바코드, 또는 다른 표시 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
19. 재귀반사성 시트의 적어도 일부분을 덮는 다층 광학 필름을 포함하며,
    다층 광학 필름은 제1 스펙트럼 범위 내의 광에 대한 상대적으로 높은 반사율 및 제2 스펙트럼 범위 내의 광에 대한 상대적으로 낮은 반사율을 나타내는 재귀반사성 물품.
20. 제19항에 있어서, 제1 스펙트럼 범위는 약 700 ㎚ 내지 약 1100 ㎚이며, 제2 스펙트럼 범위는 약 400 ㎚ 내지 약 700 ㎚인 재귀반사성 물품.

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