SE512516C2 - Färgselekterande retroreflektor - Google Patents

Description

,r_..__... ...gill 10 15 25 3D 512 516 2 Huvudsyfiet med vår nu aktuella uppfinning är att åstadkomma en retroreflektor av det inledningsvis nämnda slaget, vilken är billigare att tillverka och ger stort ljusutbyte vid acceptabla infallsvinklar samtidigt som den gör det möjligt att prioritera önskade våg- längder, d v s lägga reflektanskurvans maximum på en förutbestämd våglängd. Detta mål uppnås genom att ett optiskt substrat på ömse sidor präglas med lins och spegelelement. Till skillnad från förhållandena i det ovan refererade danska patentet är här samtliga optiska komponenter refraktiva.

I föreliggande uppfinning sainmansätts ett flertal lins- och spegelelernent till en retro- reflektormatris, där den yta som vetter mot det infallande ljuset (framsidan) här präglats med ett flertal tätt hoppackade linser. Baksidan har präglats med tätt hoppackade speglar och försetts med en speglande yta. Präglingama är så inbördes orienterade, att de innefattar ett flertal elementpar, vart och ett i form av en lins och en spegel med väsentligen samman- fallande geometriska axlar, där spegeln befinner sig i linsens fokalplan för den våglängd som man vill prioritera. Vidare skall spegelns krökningscentrum väsentligen sammanfalla med linsens. Man får då följ ande relation för centrala strålar: R; = Ri/(n-l) - e, där R] och R; är lins- respektive spegelelementens krökningsradier och n är det optiska substratets våglängdsberoende brymingsindex. e är en positiv korrektionstenn för att optimera hela anordningens reflektans med hänsyn till den sfäriska aberrationen då man inkluderar även andra än centralt infallande strålar Det optiska substratets dispersionsegenskaper, dvs brytningsindex variation med våglängden, gör att ett våglängdsområde omkring den designerade våglängden prioriteras.

Många optiska substrat har sådan dispersionsfunktion att man på detta kan prioritera ett våglängdsområde genom att välja det med de för ändamålet lämpligaste optiska och mekaniska egenskaperna. Avancerad datorsimulering har visat att man kan nå en betydligt bättre reflektans inom ett önskat våglängdsområdet genom att på detta sätt optimera krökningsradier och material till ett prioriterat våglängdsområde. fördelaktiga utförandefonner av den ovan definierade retroreflektom framgår av de osjälvständi ga patentkraven. Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till den bifogade ritningen: Fig. 1 visar perspektiviskt ett substrat för en av ett flertal lins- och spegelelement sammansatt retroreflektor; Fig. 2 visar schematiskt strål gången i ett optikelementpar, som innefattar en lins och en 10 15 20 25 30 512 516 3 spegel.

Såsom framgår av ritningsfigur 1 innefattar den som exempel åskådliggjorda retrore- flektom ett skivfonnat substrat 10. Detta kan Lex. bestå av akryl glas, polykarbonat eller hård PVC. Den mot betraktaren vettande sidan av substratet 10 uppvisar ett stort antal likadana rutor 1 l. I varje ruta 1 1 finns en lins 12. Mittemot en sådan lins finns vid substratets 10 andra sida en motsvarande spegel 13. Linsen 12 och spegeln 13 har väsentligen sammanfallande geometriska axlar och bildar tillsammans ett optikelementpar.

Vidare befinner sig spegeln 13 väsentligen i linsens 12 fokalplan och de båda sfäriska ytoma har väsentligen sammanfallande krökningscentra.

En avgörande egenskap som följer av det i ritningsñgur 2 beskrivna arrangemanget är att systemet är oberoende av den konstuktionsbestämda geometriska axeln. Man kan säga att en optisk axel definieras av det vid varje tillfälle infallande ljuset och är riktad mot ljuskällan.

Härvidlag skiljer sig det i föreliggande uppfinning beskrivna arrangemanget på ett avgörande sätt från det som beskrivs i vårt svenska patent 503429 och från alla system som bygger på platta linser. Resultatet är att egenskaperna vid snett infallande ljus avsevärt förbättras. I viss mån har också de klassiska retroreflektorema som bygger på användandet av sfäri ska glaskulor samma egenskaper. De avgörande fördelarna med den nu föreliggande uppfinningen jämfört med dessa är att man kan välja lins- och spegelradiema fritt och oberoende av varandra, att man kan använda billigare och miljövänligare material samt att tillverkningsprocessen vid masstillverkning blir enklare.

Optikelementen, dvs. linsema 12 och - speglama 13, kan vara tillverkade genom replikering från en modermairis som i sin tur är framställd på mekanisk väg (känd teknik). Replikeringen bör ske synkront på ömse sidor av substratet 10. Den från linserna 12 vettande sidan av substratet 10 förses med en speglande yta 14. Detta framgår speciellt av ñg. 2. Exempelvis består denna yta 14 av ett aluminiumskikt, som kan påföras direkt på substratet 10 genom katodförstoftning (sputtering) eller förångning.

Substratet 10 innefattar följaktligen en första yta av tätpackade, fokuserande linser 12 och en andra yta av fokuserande speglar 14. Båda ytoma ingår i ett och samma substrat 10.

Den första och den andra ytan har härvid samma matrisfonn med avseende på optik- elementen. Avståndet mellan en lins 12 och en spegel 13 är sådant att spegeln 12 befinner sig i linsens 13 fokalplan, varvid hänsyn tagits till brytningsindex i mediet mellan optik- elementen för en designvâglängd. spegeln 13 skall ha sitt krökningscentrum i kröknings- centrum för linsens 12 brytande yta.

En retroreflektor, som är utformad enligt uppñnningens principer och som har ovan 10 15 512 516 exemplifierade elernentdata, synes ha betydligt bättre reflektans i det prioriterade våglängds- området än en retroreflektor, som är baserad på sfariska kulor av glas. Omfånget i infalls- vinkel för den aktuella retroreflektom blir i princip alltid bättre än for ett arrangemang med glaskulor eftersom linsema alltid har mindre krökningsradie än speglarna, se Fig. 2, och man vid präglingen kan styra geometrin för ett optimalt utnyttjande av reflektorns yta. Exempelvis kan spegelsidan tätpackas med speglar i ett hexagonalt matrismönster. Packningstätheten är dock beroende av önskad maximal infallsvinkel, se Fig. 2.

Det kan vara lämpligt att förse substratets 10 sidor dvs. såväl linsidan som spegelsidan, med ett utvändigt skyddsskikt. Detta framgår dock ej av ritningen. Vidare kan, om så anses erforderligt, ett fargfilterslcikt integreras i skyddsskiktet vid linssidan.

Beroende av om avsikten är styckvis tillverkning av exempelvis registreringskyltar eller om stora ytor skall beläggas med reflekterande skikt, kan det vara fördelaktigt att använda med lins- resp. spegelskikten präglade stansar eller valsar, som gör det möjligt att direkt stansa eller valsa fram nämnda skikt på ömse sidor om substratet. Tillverkningen av motsvarande lins/spegelmatriser skulle även kunna ske tex. enligt en process, vilken har vissa likheter med den för tillverkning av CD-skivor.

Beskrivningen ovan har varit inriktad på förhållanden vid synligt ljus. Liknande resonemang kan genomföras för UV-, IR- eller radarområdet.

Claims (1)

1. 0 15 512 516 Patentkrav Retroreflektor uppbyggt av ett optiskt substrat (10) innehållande en array av optiska element där individuella elementpar består av en fokuserande deL lins (12), och en reflekterande del, spegel (13), känn etecknad av att de båda delarna har formen av parvis motstående sfariska kalotter med sammanfallande krökningscentra, där förhållandet mellan krökningsradierna har anpassats till det optiska substratets dispersionsfunktion så att ett önskat våglängdsområde prioriteras, Retroreflektor enligt krav 1 kännetecknad av att förhållandet mellan radiema hos lins (12) och spegel (13) varierar mellan olika par eller grupper av par, så att flera våglängdsoniråden kan prioriteras samtidigt inom olika delar av en given yta. Retroreflektor enligt krav 1-2 kännetecknad av att det optiska substratmaterialet innehåller filtrerande pigment för dämpning av ljusutbytet utanför de önskade våglängdsontrådena.