TW201831925A - 包括延遲器的回反射物品 - Google Patents
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Abstract
描述回反射物品。具體而言，描述包括一四分之一波延遲器及一回反射層的回反射物品。該延遲器為旋轉無變化的，且該回反射層為非去偏振的。此等物品可實用於感測器可偵測之標示、標籤及服裝。
Description
回反射物品是包括至少一回反射元件的結構。回反射元件將入射光以實質上相同方向反射回去。回反射元件包括立方角稜柱狀回反射器及珠粒狀回反射器。延遲器在一入射傳播電磁波中之正交分量之一者上的減慢作用大於其他者上之減慢作用，從而造成導致偏振狀態改變(對於偏振入射光)之一相位差。
在一態樣中，本說明係關於回反射物品。具體而言，本說明係關於回反射物品，該等回反射物品具有一光入射表面且包括一回反射層及設置成比該回反射層更靠近該光入射表面的一延遲層。該延遲層包括一用於近紅外光範圍中至少一波長的四分之一波延遲器，該回反射層為非去偏振的(non-depolarizing)，而該延遲層係旋轉地不變的(rotationally invariant)。
100‧‧‧回反射層
110‧‧‧入射光線
120‧‧‧回反射光線
200‧‧‧回反射物品
210‧‧‧回反射層
220‧‧‧延遲層
222‧‧‧第一區
224‧‧‧第二區
300‧‧‧回反射物品
310‧‧‧回反射層
320‧‧‧延遲層
330‧‧‧第一入射光線
340‧‧‧第一回反射光線
350‧‧‧第二入射光線
360‧‧‧第二回反射光線
400‧‧‧回反射物品
410‧‧‧回反射層
420‧‧‧延遲層
430‧‧‧衰減層
600‧‧‧回反射物品
610‧‧‧回反射層
620‧‧‧入射角之範圍
700‧‧‧回反射物品
710‧‧‧回反射層
720‧‧‧任意對準膜
圖1是一回反射層的側立視示意圖。
圖2是一回反射物品的側立視示意圖。
圖3是顯示圖2之回反射物品的一般操作原理之側立視示意圖。
圖4是另一回反射物品的側立視示意圖。
圖5A至圖5B是一回反射物品之前立視示意圖，該回反射物品由具分別為一個旋向性及另一個旋向性之圓偏振光所照明。
圖6是一側立視示意圖，繪示一回反射物品的一入射角範圍。
圖7是一包括一任意對準膜的回反射物品。
圖8係實例1之一水平掃描。
圖9係實例2之一水平掃描。
圖10係實例3之一垂直掃描。
圖11係實例4之一垂直掃描。
圖12係實例5之一垂直掃描。
圖13係實例6之一垂直掃描。
圖14係實例7之一垂直掃描。
圖15係實例8之一水平掃描。
圖16係實例8之一垂直掃描。
圖17係實例8之一垂直掃描。
圖18係實例9之一水平掃描。
圖19係實例9之一垂直掃描。
圖20係實例9之一垂直掃描。
圖21係實例10之一垂直掃描。
圖22係實例11之一垂直掃描。
圖23係實例12之一垂直掃描。
圖24係實例12之一垂直掃描。
圖25係實例12之一垂直掃描。
圖26係實例13之一垂直掃描。
圖27係實例13之一垂直掃描。
圖28係實例13之一垂直掃描。
如同本文中所述者之回反射物品可實用於某些機器視覺偵測與感測系統。作為一實例，當交通運輸基礎設施變得更為複雜時，車輛取得更多駕駛自主性。為了安全且有效率的駕駛，這些車輛越來越多地併入感測模組來執行許多任務，從停車輔助、自調節巡航控制及車道偏移警告，到全自動導航與駕駛，包括防止撞擊與交通號誌辨識。
為感測四周圍的環境，車輛使用發射一或多個光點的一組感測器。例如，一光達(光雷達)系統可使用移動通過環境之光點的一分布圖(constellation)，以便偵測潛在的的阻礙物或資訊物。這些訊問光束可使用一狹窄波長帶，例如2至20nm，或可使用一寬廣波長帶，例如100nm或更多。
圖1是一回反射層的側立視示意圖。所示為回反射層100，其中入射光線110及回反射光線120係由該回反射層所回反射。回反射層100具有一光學結構，使得光實質上朝向其來源反射。換言之，任何入射光線被以與其入射角度呈實質上180°而反射。例如，入 射光線110被回反射而成為回反射光線120，從而具有相對於回反射層100實質上相同的角度。由於回反射層的光學結構之幾何形狀，回反射光與入射光線之間可能有一些輕微的平移。換言之，入射光線與回反射光線將為實質上平行時，該等光線不需要是重合的。
圖2是一回反射物品的側立視示意圖。回反射物品200包括回反射層210及延遲層220，該延遲層具有第一區222及第二區224。
回反射層210可為任何合適的回反射層或若干層之組合。為了本說明之目的，合適的回反射器包括不實質上去偏振經偏振光的回反射器。例如，合適的回反射器包括維持原偏振光之偏振性、或翻轉圓偏振光之偏振性的回反射器。換言之，被反射成為左旋圓偏振光或成為右旋圓偏振光的入射左旋圓偏振光皆應被視為係非去偏振回反射器。取決於應用而定，某程度的去偏振可為可接受的，且基於來自現實製造條件或其他方面的空間不均勻性，在一定程度是不可避免的。去偏振在某些程度上亦可取決於偏振光的入射角度。然而在許多情況中，且為了本說明之目的，去偏振回反射器不翻轉也不維持入射偏振光之偏振性。例如，入射左旋圓偏振光可將左旋圓偏振光的一小部分返回作為一更大的大致隨機化偏振的一部分。在其他使用去偏振回反射器之實例中，入射左旋圓偏振光可被返回成橢圓偏振光或線偏振光。同樣，為了本說明之目的，這些類型的回反射器不應被視為非去偏振回反射器。
不去偏振偏振光的合適的回反射器(至少在某程度上可能適用於本說明)包括金屬背襯(metal-backed)稜鏡(立方角)回反射器、金屬背襯珠粒狀回反射器、及部分浸沒於黏合劑中之珠粒狀回反射器，該黏合劑可選地包括(例如)珍珠質或其他反射片狀材料。觀察到依靠全內反射來回反射入射光的空氣背襯稜鏡去偏振入射光，如在本文中提供之比較例內所述。
回反射層可為任何合適大小且具有任何合適大小的元件。例如，回反射層中使用的微複製稜鏡或珠粒可大約為數微米大小(寬度或直徑)、數十微米大小、數百微米大小、或數毫米大小、或甚至數公分大小。可使用多種不同大小或大小分布的珠粒而為適當及合適於應用的。取決於所關注的回反射波長，可有一特定實際最小特徵大小以防止繞射及其他次波長特徵效應影響或甚至支配所欲光學效能。
常見使用玻璃珠粒作為珠粒狀回反射器，但任何實質上球體材料皆可使用。材料之選擇可基於耐久性、環境穩健性、可製造性、折射率、可塗覆性或其他物理、光學或材料性質。珠粒可為部分地浸入於一反射黏合劑中，該黏合劑含有例如珍珠質或金屬片，或者珠粒可透過氣相塗佈、濺射塗佈、或任何其他合適程序而部分地金屬化。在一些實施例中，珠粒可塗佈有一介電材料。在一些實施例中，一金屬膜或金屬化膜可層壓或以其他方式附接至珠粒表面。在一些實施例中，塗層或層可係一光譜選擇性反射器。在一些實施例中，珠粒可在一回反射器之光入射表面與作為一基材的一金屬或金屬化聚合膜 之間穿過一非反射黏合劑建立一光學路徑。黏合劑可具有任何物理性質且可對回反射層賦予某些所欲性質。例如，黏合劑可包括一顏料或染料以對回反射物品賦予上色效果。
對於稜柱狀回反射器，可在一透明(至少對所關注波長為透明)介質中微複製或以其他方式形成任何合適的稜柱形狀。在一些實施例中，使用一澆注及固化微複製程序來形成稜柱表面。例如，可使用直角線性稜鏡(諸如增亮膜(BEF)中者)，但此種稜鏡不會在非常寬廣的角度範圍上進行回反射。立方角(cube corner)被廣泛用作為一回反射稜柱形狀，其中各入射光線在被返回至入射方向前被反射三次。可使用其他具有更多切面的表面作為一稜柱狀回反射器。可使用任何合適的微複製樹脂；具體而言，可使用可以一液體或可流動形式應用、接著隨後被固化並自一工具移除的樹脂。可透過任何合適程序形成工具，包括蝕刻(化學或反應性離子蝕刻)、鑽石切削及其他程序。在一些實施例中，工具可為多個部件的一融合或以其他方式附接之集合，以涵蓋一完整稜柱片表面圖形。固化可透過加熱或電磁輻射而進行。可選擇UV可固化樹脂或可透過非典型環境條件固化之樹脂，以避免在處置或預固化處理期間無意間部分或全部地固化。在一些實施例中，可使用加成法或減成法製程(additive or subtractive manufacturing process)來形成用於微複製之一工具表面或稜柱表面本身。
延遲層220可為選擇性地減慢光的正交分量之一者以便改變其偏振性的任何合適延遲層。在一些實施例中，延遲層220可經 組態為一四分之一波延遲器。一四分之一波延遲器具有一延遲，該延遲對於所關注之某一波長λ具有λ/4之一延遲。對一給定光波長之一四分之一波延遲器將會使其從圓偏振光轉換成線偏振光或從線偏振光轉換成圓偏振光。在一些應用中，即使沒有精確的λ/4延遲，一四分之一波延遲器之作用仍是可接受的。對於一些應用而言，使用一消色差延遲器可允許實質上四分之一波延遲被維持在一波長範圍中；例如，橫跨2nm、10nm、20nm、40nm、50nm、100nm、150nm、200nm、300nm、400nm、或甚至500nm之一波長範圍。在一些實施例中，四分之一波延遲器具有在整個近紅外光波長範圍(例如，700至1400nm)上的實質上四分之一波延遲。在一些實施例中，四分之一波延遲器具有在整個可見光波長範圍(例如，400至700nm)上的實質上四分之一波延遲。在一些實施例中，四分之一波延遲器具有在近紅外光範圍與可見光範圍兩者上的實質上四分之一波延遲。
在一些實施例中，延遲層220可在一寬廣的入射角範圍中提供實質上相似的延遲值。在一些實施例中，延遲在一30度半角錐上可變化不多於10%，在一45度半角錐上可變化不多於10%，或在一60度半角錐上可變化不多於10%。對於一些應用而言，在一30、45或60度半角錐上變化不多於20%可為可接受的。
延遲層220可包括任何適當(多種)延遲材料。在一些實施例中，延遲層220包括一液晶延遲器或為一液晶延遲器。在一些實施例中，延遲層220包括一經定向之雙折射聚合膜。取決於所選擇聚合物組之雙折射率，可選擇合適的厚度以便獲得所欲延遲值。在一 些實施例中，延遲層220可包括具低延遲(例如，小於100nm的延遲)之一補償膜或其他額外膜，以便增強或保留一所關注波長或波長範圍在一廣角度範圍上的圓偏振光。
在一些實施例中，延遲層220可未經圖案化，或在一些實施例中，其可經圖案化，如圖2中所示。延遲層220可包括至少第一區222及第二區224，該等區以任何空間圖案、梯度、或任何其他配置而配置。第一區222及第二區224至少在其等的入射光之延遲方面是不同的。例如，在一個實施例中，第一區222對於一第一波長的入射光可具有四分之一波的延遲。同時，第二區224對於該第一波長的入射光可具有實質上零延遲。在一些實施例中，第二區224可實質上吸收在該第一波長之光。在一些實施例中，第二區224可實質上去偏振在該第一波長之光。延遲層220若經圖案化可編碼或顯示資訊。該資訊可為人類可讀、機器可讀、或同時為人類及機器可讀。
回反射物品200可使特定感測器系統能夠以高度保真度操作。例如，一偵測圓偏振光之感測器(例如，與傳遞通過左旋圓偏振光之一濾光器搭配使用的一電荷耦合裝置或CMOS)可為一實用的感測器組態。例如，被以左旋圓偏振光訊問時，回反射物品200可提供有某些部分(取決於回反射層210及延遲層220的組態及光學元件)是回反射左旋圓偏振光的。這些部分可呈現為亮的或者以其他方式可利用此一感測器組態所偵測得的。在回反射物品200的其他部分中，左旋圓偏振訊問光可經去偏振、吸收、或翻轉成右旋圓偏振光。此等區可呈現為暗的或很難利用此一感測器組態所偵測得。
在一些實施例中，可利用圓偏振光來實現數個可能的優點。具體而言，圓偏振光在自然界往往是罕見的，從而減少了誤判光或其他干擾的機率。進一步而言，相對照下，在此等應用中使用線偏振光會對入射角產生極高敏感度，從而顯著地改變回反射光的外觀或強度，其快速地取決於垂直及水平平移或觀察角。
在一些實施例中，回反射物品200可經組態以在近紅外光波長範圍中操作。某些感測器系統利用近紅外光以便在人類可見的波長內操作。在一些實施例中，回反射物品200可包括：回反射近紅外光的一回反射層210，以及一延遲層220，該延遲層經組態成用於近紅外光波長範圍中之至少一波長的一四分之一波延遲器。
圖3是顯示圖2之回反射物品的一般操作原理之側立視示意圖。回反射物品300包括回反射層310及延遲層320。第一入射光線330及第一回反射光線340及第二入射光線350及第二回反射光線360繪示回反射物品之大致功能性。
作為一實例，第一入射光線330及第二入射光線350可各自被認為是左旋圓偏振光。第一入射光線330及第二入射光線350各自入射於回反射物品300之若干區上，具體而言，入射於延遲層320之具有不同延遲性質的若干區上。為了此實例之目的，假設回反射層310具有被圓偏振翻轉(但未去偏振)之性質；例如，左旋圓偏振光被轉換成右旋圓偏振光，但線偏振光並未被轉換成具有一正交偏振定向的光。進一步地，假設延遲層320在至少一些區中經組態成至少對於入射光線之波長及在其等入射角的一四分之一波延遲器。
第一入射光線330入射於延遲層320之一經組態成一四分之一波延遲器之區上、被從左旋圓偏振光轉換成線偏振光，且在回反射之時被保留在其線偏振狀態中。在再次通過延遲層320後，其即被轉換回具有與入射光相同旋向性的圓偏振光。傳遞通過左旋圓偏振光之一偵測器將偵測第一回反射光線340。
第二入射光線350入射於延遲層320之對入射光線具有實質上零延遲的一區上。第二入射光線未被轉換成線偏振光，所以當被回反射層310回反射時，其旋向性被翻轉。第二回反射光線360為右旋圓偏振光，且因此對於先前所述之相同偵測器(傳遞通過左旋圓偏振光之一偵測器)來說，第二回反射光線360是不會被偵測到的。
圖4是另一回反射物品的側立視示意圖。回反射物品400包括回反射層410、延遲層420、及衰減層430。
在一些實施例中，可為實用的是，回反射物品400類似於回反射物品300，但進一步包括一衰減層。衰減層430可為任何合適的衰減層，包括透過吸收特定波長來衰減光之層。在一些實施例中，可使用諸如碳黑之寬帶吸收體。在一些實施例中，可使用選擇性吸收之染料或顏料。在一些實施例中，可使用傳遞通過一特定波長光譜(即，在特定波長範圍中是透明或高度透射的)但吸收一不同波長光譜之光的染料或油墨。在一些實施例中，可使用吸收可見光譜之光但實質上透射近紅外光譜之光的一衰減層(即，一偽裝層)。對於一些應用而言，可能期望具有一視覺上不顯眼的回反射器，以便提供資訊給偵測器但不令人分心或困惑。在一些實施例中，衰減層430可減 少從回反射物品400回反射的光，以避免過度輝光(overglow)、輝散現象(blooming)、或其他因對比太過強烈而造成的偵測假影。
衰減層430亦可為任何表面或體散射器(bulk scatterer)或包括任何表面或體散射器，以便衰減沿著回反射角之預期錐而回反射之光。換言之，衰減層430可為任何合適材料或材料之組合，以便減少回反射效率之熟知量測RA。回反射性(RA)可使用ASTM E810-03(2013)中所述之測試基準來測量，其中回反射片材之係數(RA)之標準測試方法是使用共面幾何在0.2°觀察角及5°進入角下(即0.2/5°角度)進行。
圖5A至圖5B是一回反射物品之前立視示意圖，該回反射物品由具分別為一個旋向性及另一個旋向性之圓偏振光所照明。圖5A繪示一回反射物品，該回反射物品由具一個旋向性之圓偏振光所照明且透過一圓偏光濾鏡所檢視。在一個實例中，由於入射光之旋向性被保留且偏光濾鏡之光通旋向性(light pass handedness)與入射光相同，因此回反射物品呈現為亮的。可利用其他諸如入射光偏振性、回反射器類型(例如，保留旋向性或反轉旋向性)、及圓偏光濾鏡之通過旋向性(pass-handedness)等為所屬技術領域中具有通常知識者所熟知的組件組合來產生回反射物品的明亮外觀。
圖5B類似於圖5A，但若透過一圓偏光濾鏡檢視時，回反射物品是暗的或不可見的。在一個實例中，由於入射光之旋向性被保留且偏光濾鏡之光通旋向性(light pass handedness)與入射光相反，因此回反射物品呈現為暗的。同樣地，可選擇其他諸如入射光偏振 性、回反射器類型、及圓偏光器之光通過旋向性(light pass handedness)的組件組合來提供一類似地暗的外觀。在許多情況中，相同的回反射物品在一組照明與感測條件下可為亮的，但在不同的照明與感測條件下可為暗的。
值得注意的是，訊問光(光源的旋向性，包括在一些實例中使用兩個具有不同旋向性之光源)或覆蓋一偵測器或感測器之偏光濾鏡之旋向性可快速的交替或切換。此將使得回反射物品具有一閃爍的外觀，這有助於增加該回反射物品在其他物件之中的醒目性。替代地，兩個用於各自旋向性之光的分離的偵測器能夠偵測各偵測器所感測到的影像之間的差異。此可有助於增加在回反射物品上的一空間變化碼或圖案之讀取準確性或可讀性。在一些實施例中，交替的效果可幫助一感測器區別靠近一資訊性圖案或碼的邊緣之資訊。在一些情況中，觀察到的閃爍效果可有助於進一步區分可讀取標識或碼與天然或人工的不可讀取物體。在一些實施例中，回反射物品可在各狀態下提供不同或額外資訊。
圖6是一側立視示意圖，繪示一回反射物品的一入射角範圍。回反射物品600包括回反射層610及入射角之範圍620。如本說明他處所討論，本文所述之回反射物品可具有實用的廣入射角範圍。入射角之範圍620可包括極角的變化(自法線至回反射物品的表面之偏差)與方位角的變化(繞法線至回反射物品的表面的旋轉)兩者。在一些實施例中，入射角的範圍可藉由一具有一特徵化半角的圓錐體來描述。在一些實施例中，入射角的範圍可為針對一給定圓偏振 性與波長之光而言，回反射效率不低於其最大值的70%之處。在一些實施例中，入射角的範圍可為針對一給定圓偏振性而言，回反射效率不低於其最大值的80%之處。當然，用於特徵化入射角的範圍之圓偏振性應為可藉由一偵測器所測量或偵測得者。本文所述之回反射物品的回反射效率不僅是回反射層之隨角度變化的固有回反射效率之一產物，也是延遲層在該相同角度範圍內維持實質上圓偏振性的能力。
圖7是一包括一任意對準膜的回反射物品。回反射物品700包括回反射層710及任意對準膜720。
利用圓偏振光及四分之一波延遲器的另一個優勢在於，圖案可見性很大程度上是隨方位對準而不變化的。換言之，此種延遲器可相對於回反射層而為旋轉不變的。在一些實施例中，這表示當延遲層繞著方位角旋轉時，回反射層具有不小於最大值的80%之一回反射效率。如圖7所示，回反射物品700包括一任意對準膜720，該任意對準膜包括如本文他處所述之一圖案化延遲層。為了說明之目的，假設回反射物品700是被照明且在允許任意對準膜上之圖案為可見的條件下而被偵測得的(即，在某些實施例中，若未被圓偏振光照明，圖案會是不可見的或甚至根本人眼不可見的)。關於此優勢的應用包括可暫時貼附貼紙或印花，該等可暫時貼附貼紙或印花可放置於標識、衣物、車輛、水平表面、基礎設施、建築物、或類似物上。由於四分之一波延遲器不需要很仔細地與偵測器的偏光器對準，此種印花可簡單地貼附而無須擔心誤定向或誤對準進而導致錯誤或不完整偵 測。此種印花或貼紙可暫時貼附以對標識、衣物或任何其他可貼附表面提供新的機器可讀意義。
本文所述之回反射物品可實用於交通管制號誌及方向性/導航性基礎設施。在一些實施例中，本文所述之回反射物品可實用為剛性標識(rigid sign)。在一些實施例中，這些物品可為暫時性交通管制裝置或包括在暫時性交通管制裝置中，諸如圓錐或旗幟或可攜式標識。在一些實施例中，這些物品可用於或併入於衣物或可穿戴物件中，諸如醒目背心、安全帽、或其他安全設備。在一些實施例中，回反射物品可為可適形的、可彎曲的、或可折疊的。在一些實施例中，這些物品可貼附至任何類型的車輛，諸如汽車、機車、飛機、腳踏車、四軸飛行器(無人機)、船、或任何其他類型的車輛。在一些實施例中，這些物品可用於倉庫、列車機廠、造船廠或配銷中心中之庫存管理，以允許例如自動識別架上、箱中、裝運貨櫃或類似物中之內容物。
本文所述之回反射物品可為任何合適之尺寸，從小型的包括壓敏性黏著劑的印花或貼紙，到大型的高可見度交通號誌。亦可在回反射層後方包括用以提供剛性或易黏著性(例如，壓敏性黏著劑)的基材，而不影響回反射物品的光學性質。
1.(API)可在市面上自American Polarizers購得之定向聚碳酸酯四分之一波延遲器(APQW92-003-PC)
2.(LCPET)可在市面上購得之2密耳聚酯膜(Dupont/Teijen)經塗佈有一液晶聚合物延遲塗層，該塗層包括第一，一液晶配向層，以及第二，一液晶聚合物。該液晶配向層係一線性光聚合物(LPP)類型，其經狹縫模具塗佈至當乾燥時介於100至150nm厚。以Fusion Systems UV燈透過一線柵偏光器(取得自Moxtek,Inc.)固化該LPP。該偏光器經定向，使得該線柵自該PET基材之機器方向呈15°，以建立用於該液晶聚合物之一定向配向層。在一第二狹縫模具塗佈遍次中，將一液晶聚合物(LCP)施加至經LPP塗佈之聚酯膜，使得乾燥厚度約為1μm。使用來自Fusions Systems UV燈之一全面式UV曝光(blanket UV exposure)固化該LCP，以鎖定該等液晶分子的配向。
3.(LCA1/LCA2)在各個例子中，自基底漿料塗佈一丙烯酸膜，藉由以如下表2(下方)所示之量混合組分以製備該基底漿料。在一1加侖(3.79升)玻璃瓶中結合丙烯酸單體、交聯劑、紫外線吸收劑(UVA)及光起始劑，並使用高剪力電動馬達混合以得一均質混合物。接著，在約三分鐘的一段時間內邊混合邊加入B60H。後續進一步進行高速混合，直到獲得一均質的黏性溶液。之後在9.9吋(252毫米)汞柱之真空下除氣十分鐘。使用切口棒塗佈器將該基底漿料(參看表2)以0.002吋(51微米)之厚度塗佈至PET膜上。在 一氮惰性環境中暴露該組成物之開放表面至一約90毫焦耳/平方公分的總UVA能量以部分固化基底漿料，以得到在PET上之一丙烯酸/PVB膜。
藉由以1784克IOA、16.2克AA、360克IBOA、54克DPA、以及0.72克651光起始劑裝填入一個一加侖(3.8升)瓶並攪拌直到光起始劑溶解為止，以獲得一均質混合物，而製備黏著劑漿料。透過從該瓶之蓋中一開口插入之管將氮氣引入該混合物並劇烈鼓泡至少5分鐘，以對該混合物進行除氣。在攪拌的同時，使該混合物曝光至UVA光直到形成具有適合用於塗層之黏性的一預黏著劑漿料。在UV曝光之後，引入空氣至該瓶中。接著，將360克IBOA、4.32克Irg 651、518.4克Reg 6108、以及1.35克Irg 1076加入該預黏著劑漿料中並藉由轉動而混合過夜。
使用切口棒塗佈器將黏著劑漿料以0.002吋(51微米)之厚度塗佈至PET上，以提供壓敏性黏著劑之一第一層。使用具有0.008吋(203微米)之一總間隙設置之雙輥塗佈台(two-roll coating station)，使幅照過之丙烯酸/PVB膜/PET組合與經黏著劑塗佈之PET緊密接觸，並暴露至958毫焦耳/平方公分之一總UVA能量。即獲得具有順序為PET、一PSA、丙烯酸/PVB膜以及PET之一結構。接著，移除與丙烯酸膜接觸之PET。使用切口棒塗佈器將黏著劑漿料以0.002吋(51微米)之厚度塗佈至PET上，並使用具有0.010吋(254微米)之一總間隙設置之雙輥塗佈台使之與該丙烯酸/PVB膜之暴露表面緊密接觸，以提供壓敏性黏著劑之一第二層。在一氮惰性環境中暴 露該第二黏著劑之開放表面至一約958毫焦耳/平方公分的總UVA能量以使其固化。
在因此獲得經複合黏著劑塗佈之丙烯酸膜後，添加一液晶聚合物延遲塗層作為配向層以及液晶聚合物。該液晶配向層係一線性光聚合物(LPP)類型(Rolic Technologies ROP-131 EXP 306)，其經使用#0 K棒塗佈以製成當乾燥時介於100至150nm厚之一配向層。以Fusion Systems UV燈透過一線柵偏光器UVT240A(取得自Moxtek,Inc.)固化該LPP。該偏光器經定向，使得該線柵自該丙烯酸基材之機器方向呈45°，以建立用於該液晶聚合物之一定向配向層。在固化該LPP後，施加一液晶聚合物(LCP)Rolic ROF-5185 EXP410。LCA1塗層使用一#1 K棒塗佈至經LPP塗佈之丙烯酸膜，使得乾燥厚度約為1μm。LCA2塗層使用一#4 K棒塗佈至經LPP塗佈之丙烯酸膜，使得乾燥厚度約為8μm。在兩個例子中，都使用來自Fusions Systems UV燈之一全面式UV曝光(blanket UV exposure)固化該LCP，以鎖定該等液晶分子的配向。
使用Axiometrics Mueller矩陣偏光計測量各膜類型之延遲。在各例中之正軸延遲測量係在550nm下進行。
使用相同測試方法來驗證在此等實例中的回反射材料與延遲器片材材料之所有組合的效能。在各例中，測試涉及(1)照亮樣本，(2)擷取回反射光圖案之相機影像，以及(3)提取並分析來自所擷取影像之測量分布圖(measurement profile)。在大多數的例子中，照明源是圓偏振光。在此例中，將完全相同之圓偏光器放置在光源以及相機鏡頭上方。該圓偏光器是由上覆蓋有一得自American Polarizer,Inc.(API QWF)之消色差四分之一波膜(QWF)之一線性偏光器(環形照明器所固有)所組成，其中在該偏光器之偏振方向與該API QWF之光軸之間具有45°之角度。在線性偏振光源的例子中，不需要四分之一波膜。
下列光學設置是所有回反射成像測試所共通的。回反射照明源是3.25吋直徑白色LED環形燈。以Basler acA2000-165uc(ID 106540-21)相機，使用鏡頭(Edmund Optics 8.5mm/f1.3(ID 58-000))，以f/16之光圈在5呎的距離處，以f/8之光圈在5呎的距離處拍攝樣本的可見光回反射照片。將相機定位在環形燈中心上且平行於樣本的中心，其中到黏附至如所示一垂直旋轉架上的樣本之進入角在5°或60°度範圍。觀察角接近1.5度。將相機曝光時間調整為10ms。
將各影像載入影像處理應用程式並在該影像上定義所關注之一矩形區域；此有助於產生測得強度之線掃描分布圖(line-scan profile)。對於一水平剖面，對各列位置以欄將紅色、綠色及藍色通道之各者在所關注區域內的像素灰階值求平均，並以像素位置繪圖。對於一垂直剖面，對各欄位置以列將紅色、綠色及藍色通道之各者在所關注區域內的像素灰階值求平均，並以像素位置繪圖。將因此判定之紅色、綠色及藍色值在線圖中描繪出。提供一圖片以展示從中取出剖面的位置。一線表示該所關注矩形區域的中心及方向。注意到，線之任一側之像素已被用以判定用於該像素位置的一平均灰階值。
樣本經組態以展示回反射器及延遲器元件受圓偏振光或線性偏振光所照明之有利組合。為提供一對照之方法，平板測量之各者包括來自含及不含中介延遲器膜的回反射器之區的經記錄相機值。 我們將對照組定義為含延遲器之回反射光強度的測量除以不含延遲器元件的測得光強度之比率。
樣本是由API ¼波延遲器外包覆(overwrap)Scotchlite 3M可撓性稜鏡醒目標記膠帶(PRXF2340)所組成。對於此實例，將該組合纏繞於4吋直徑圓柱上以展現材料對各個進入角的敏感度。纏繞於一圓柱之目的是為了建立多種的進入角，以展現在角度均勻性上的差異。
該API延遲器在任何位置並未顯示任何邊紋(fringe)，此指出該API延遲器無論入射角為何皆傳回接近圓偏振光。
使用線掃描程序針對紅色、綠色及藍色通道分析影像之一剖面，並顯示於對應之圖式中。
圖8：實例1，水平通過該API QWF。此處之色彩變化較柔和得多且未察覺到任何色環(color ringing)或邊紋(fringing)。(注意，像素50與65之間的峰是因為在4吋輥後方的一物體，且應忽略。)
將由上方有LCPET的Scotchlite 3M彈性稜鏡醒目標記膠帶(PRXF2340)所構成的樣本纏繞於一4吋直徑圓柱體上以展現材料對各種進入角的敏感度。
在彎曲的LCPET延遲器上的各種位置處觀察到許多色彩邊紋(color fringe)
圖9：實例2，剖面1。水平通過LCPET延遲器。注意到在紅色信號中導致觀察到接近特徵中心的色彩邊紋的漣波。
樣本由其上有API QWF的Scotchlite PRX2340金屬化微稜鏡回反射片材所構成。
在此實例中，回反射器是安裝在一平坦表面上且由圓偏振光所照亮。接著，使用該API QWF延遲器部分地覆蓋該回反射器，且拍攝照片並分析。
圖10：實例3，API ¼波延遲器部分地在PRXF2340金屬化稜鏡上方。
高灰階值對應於具有延遲器的樣本之區域，而低灰階值對應於不具有延遲器的樣本之區域。在兩個區域之間觀察到高對比。
樣本由其上有API QWF之6360高光澤度TIR稜鏡所構成。
在此實例中，回反射器是安裝在一平坦表面上且由圓偏振光所照亮。接著，使用該API QWF延遲器部分地覆蓋該回反射器，且拍攝照片並分析。進入角5度，觀察角大約為1度。
圖11：實例4，剖面2。API QWF延遲器的邊緣部分地在6360高光澤度TIR稜鏡上方。幾乎未顯示任何差異。
低於15的低像素數目對應於不具有延遲器的樣本之區域，而高於15則具有延遲器覆蓋。對比率將近1。
樣本由其上有API QWF的Scotchlite 8830所構成
在此實例中，回反射器是安裝在一平坦表面上且由圓偏振光所照亮。接著，使用該API延遲器部分地覆蓋該回反射器，且拍攝照片並分析。進入角5度，觀察角大約為1度。
圖12：實例5，剖面3。API的邊緣在Scotchlite 8830上方。
高灰階值對應於具有延遲器的樣本之區域，而低灰階值對應於不具有延遲器的樣本之區域。觀察到高對比率。
樣本由其上有API QWF的8965 Scotchlite所構成
在此實例中，回反射器是安裝在一平坦表面上且由圓偏振光所照亮。接著，使用該API QWF延遲器部分地覆蓋該等回反射器，且拍攝照片並分析。進入角5度，觀察角大約為1度。
圖13：實例6，剖面4。API的邊緣在8965 Scotchlite上方。
高灰階值對應於具有延遲器的樣本之區域，而低灰階值對應於不具有延遲器的樣本之區域。
樣本由其上有API QWF的Scotchlite 8887所構成
在此實例中，回反射器是安裝在一平坦表面上且由圓偏振光所照亮。接著，使用該API QWF延遲器部分地覆蓋該等回反射器，且拍攝照片並分析。進入角5度，觀察角大約為1度。
圖14：實例7。剖面5。API部分地在8887 Scotchlite上方。
高灰階值對應於具有延遲器的樣本之區域，而低灰階值對應於不具有延遲器的樣本之區域。
對於實例3-7，針對各樣本選擇最高對比通道(紅色、綠色或藍色)，且記錄於下方表中，並估計具有延遲器/不具有延遲器的對比率。
注意，金屬背襯回反射器具有目前為止最高的對比。
樣本由其上有API QWF延遲器的Scotchlite 8830回反射器所構成。此是下列三個條件下的角度敏感度之觀察：在5度進入角的水平延遲器
在5度進入角的垂直延遲器
在41度進入角的垂直延遲器
該API顯示在任何面內旋轉處無邊紋跡象。
圖15：實例8水平，剖面。其上有API QWF的Scotchlite 8830。所有信號的微小變化導致良好的色彩均勻性。
圖16：實例8，垂直剖面2。其上有API的Scotchlite 8830。注意在剖面上方良好的相對色彩均勻性。
圖17：實例8，垂直及41度進入角。其上有API的Scotchlite 8830。注意在剖面上方的相對色彩均勻性。
樣本由其上覆有LCPET延遲器的Scotchlite 8830所構成在5度進入角的水平
在5度進入角的垂直
在41度進入角的垂直
該PET在所有面內旋轉處皆顯示邊紋。
圖18：實例9，水平。其上有LCPET的Scotchlite 8830。注意在紅色信號中導致色彩不均勻性的變化。
圖19：實例9，垂直。其上有LCPET的Scotchlite 8830。注意尤其在較高像素位置處的不良色彩均勻性。
圖20：實例9，垂直具有41度進入角。其上有LCPET的Scotchlite 8830。注意在剖面上方非常差的色彩均勻性。
樣本由其上覆有LCA1的Scotchlite 8830所構成。進入角為5度，觀察角為1度。不具延遲器時，8830是暗的。具有1/4波延遲器時，回反射器是亮的且無色的。
圖21：實例10。其上具LCA1延遲器的Scotchlite 8830。注意在樣本上方從像素1至90的相對色彩均勻性。從90至105不具有任何塗層。
樣本由其上有LCA2延遲器的回反射器Scotchlite 8830所構成。進入角為5度，觀察角為1度。不具延遲器時，8830是暗的。
圖22：實例11。其上具LCA2延遲器的Scotchlite 8830。注意在樣本上方從像素1至80的色彩不均勻性。從80至105像素位置不具有任何塗層。
樣本由其上覆有LCA1延遲器的Scotchlite 8830回反射器所構成。
該延遲器/回反射器組合經以一進入角範圍檢示，得到的觀察結果是亮白色的接收影像且無色彩邊紋。此樣本是角度無變化的。
5、30、60度面外旋轉
90度面內(垂直定向)
圖23：實例12，垂直剖面2。其上有位於丙烯酸上的QWLC之Scotchlite 8830。5°進入角。
圖24：實例12，垂直剖面2。其上具LCA1的Scotchlite 8830。30°進入角。
圖25：實例12，垂直剖面2。其上有位於丙烯酸上的QWLC之Scotchlite 8830。60°進入角。
樣本由其上有LCPET的Scotchlite 8830回反射器所構成。
我們觀察極端邊紋及高度的角度敏感度
圖26：實例13，垂直剖面1。其上有LCPET的Scotchlite 8830。5°進入角。
圖27：實例13。其上有LCPET的Scotchlite 8830。30°進入角。在此進入角，色彩非常敏感。
圖28：實例13。其上有LCPET的Scotchlite 8830。60°進入角。色彩與先前進入角相比再次改變了，且色彩在延遲器的面上方偏移。
樣本由其上有API QWF的3M Scotchlite 8830構成，其目標響應以線性偏振光所量測。使線性偏光器(在光源上)對準分析儀(在相機上的線性偏光器)。
使該API QWF在膜的平面中相對於水平旋轉至大約0°、45°、及90°。亦繞一垂直軸使目標面外傾斜至5°、30°、及60°。
很大的改變是亮度，且在一些例子中在不同檢視條件下觀察到色彩從亮白到深紫色。此與稍早的樣本形成對比，該等稍早樣本具有API QWF及8830、以圓偏振光檢視其中觀察到角度無變化。觀察結果記錄在下方表格中。
樣本由其上有API QWF的3M Scotchlite 8830構成，且以線性偏振光所分析。使此例中的線性偏光器(在光源上)與分析儀(在相機上的線性偏光器)交叉。
使該API QWF在膜的平面中相對於水平旋轉至大約0°、45°、及90°。亦繞一垂直軸使目標面外傾斜至5°、30°、及60°。
很大的改變是亮度，且在一些例子中在不同檢視條件下觀察到色彩從亮白到深紫色。此與稍早的樣本形成對比，該等稍早樣本具有API及8830、以圓偏振光檢視其中觀察到角度無變化。觀察結果記錄在下方表格中。
Claims (23)
- 一種具有一光入射表面的回反射物品，其包含：一回反射層；以及一延遲層，其經設置成比該回反射層更靠近該光入射表面；其中該延遲層包括用於在近紅外光範圍中之至少一波長的一四分之一波延遲器；其中該回反射層為非去偏振(non-depolarizing)；且其中該延遲層為旋轉無變化的(rotationally invariant)。
- 如請求項1之回反射物品，其中該回反射層係一金屬背襯(metal-backed)稜鏡回反射器。
- 如請求項1之回反射物品，其中該回反射層係一金屬背襯珠粒狀回反射器。
- 如請求項1之回反射物品，其中該回反射層包括經部分地浸入於一黏合劑中之珠粒。
- 如請求項1之回反射物品，其中該回反射層係經介電塗佈之珠粒狀回反射器。
- 如請求項1之回反射物品，其中該延遲層係一液晶延遲層。
- 如請求項1之回反射物品，其中該延遲層係一經圖案化延遲層，該經圖案化延遲層包括至少第一區域及第二區域，且其中該經圖案化延遲層之該第一區域係一用於在該近紅外光範圍中之至少一波長之四分之一波延遲器，但用於在該近紅外光範圍中之該至少一波長的該經圖案化延遲層之該第二區域具有實質上零延遲或吸收該近紅外光範圍中之該至少一波長。
- 如請求項7之回反射物品，其中以一入射角範圍入射於對應於 該第一區域之該光入射表面上的該至少一波長的圓偏振光係至少80%被回反射為具有相反旋向性之圓偏振光。
- 如請求項8之回反射物品，其中該入射角範圍包括至少一30度圓錐。
- 如請求項8之回反射物品，其中該入射角範圍包括至少一45度圓錐。
- 如請求項8之回反射物品，其中該入射角範圍包括至少一60度圓錐。
- 如請求項1之回反射物品，其中該延遲層係一液晶延遲層及一聚碳酸酯延遲層中之一者。
- 如請求項1之回反射物品，其中該延遲層包括用於一波長範圍之一四分之一波延遲器，該波長範圍係至少100nm寬。
- 如請求項13之回反射物品，其中該波長範圍包括至少一些可見光波長。
- 如請求項13之回反射物品，其中該波長範圍包括整個近紅外光範圍。
- 如請求項13之回反射物品，其中該波長範圍包括所有可見光波長。
- 如請求項1之回反射物品，其進一步包含在該光入射表面與該非去偏振回反射層之間的一衰減層，其中該衰減層部分地吸收該至少一波長的光。
- 如請求項1之回反射物品，其進一步包括一偽裝層(camouflage layer)，其中該偽裝層實質上吸收可見光波長但實質上透射近紅外光波長。
- 如請求項1之回反射物品，其中該延遲層的至少部分係非用於在該近紅外光或可見光範圍內的一第二波長的一四分之一波延 遲器。
- 如請求項1之回反射物品，其中該延遲層的至少部分完全地吸收在該近紅外光或可見光範圍內的一第二波長的光。
- 如請求項1之回反射物品，其中該回反射物品為彎曲的。
- 如請求項1之回反射物品，其中該回反射物品為可適形的(conformable)。
- 如請求項1之回反射物品，其中該回反射物品為可撓性的。
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