[发明专利]180度逆反射或按指定角度反射的四棱锥型结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种180度逆反射或按其它指定角度转向的四棱锥型结构。本发明涉及的四棱锥结构，能使与菱形面呈25-90度夹角（即入射角为0-75度）入射的光或电磁波实现180度转向或按其他指定角度转向。该结构主要用于反光交通标识、广告材料、光源类触摸定位电子产品、激光测距、现代化战争中战场武器装备/飞行器的定位和隐身等需要运用逆反射原理或使光/电磁波按其它指定角度转向原理的领域。

 

背景技术

逆反射原理涉及较多领域，比如交通标识、反光材料、激光测距，有些领域我们接触的相对较少，比如战场上武器装备的对敌隐身、武器装备的对己可探测、飞机隐形等。目前实现逆反射的方式一般采用玻璃微珠型结构、三棱锥型结构、圆锥陀螺型结构等。玻璃微珠型结构是利用入射光在微珠结构内部多次全反射来实现逆反射，它的缺点是对光的损失大，且不能实现光波按照指定角度偏转；三棱锥型结构对入射角为0-40度范围的入射光或电磁波的逆反射效率比较高，但对入射角为40-75度范围内的入射电磁波的逆反射效率就很低；圆锥陀螺也是利用了逆反射原理，但是它不能实现大角度入射光或电磁波的180度逆反射和按指定角度转向，故在上述领域不适用。

本发明涉及的四棱锥型逆反射或按指定角度转向结构，集以上几种逆反射结构的优点于一身，具有使0-75度范围内的光或电磁波高效率逆反射或使指定角度转向的功能。从日常生活方面讲，这种功能增加了现有反光标识牌的视角大小，使高速路上更大范围内的车灯被逆反射；从电子触摸类产品方面讲，该结构是大尺寸光学式宽屏触摸屏从理论变成现实；从军事用途上讲，它增加了战场武器装备的可探测范围；另外，由于该结构具有使入射电磁波按照指定角度转向的功能，这又能实现武器装备及飞行器的对敌隐身。

发明内容

本发明涉及一种四棱锥型逆反射或按指定角度反射结构。该结构的底面为菱形，也是光或电磁波的入射面，菱形面两锐角角度为45-80度范围，两钝角角度为135-100度范围；其三角形面与平行四边形棱型面的夹角为45-70度范围。菱形面和四个三角形面都为镜面。

本发明涉及的四棱锥型逆反射或指定角度反射结构主要利用了折射原理、全反射反理和逆反射原理。其原理如图1所示，面1、面2、面3、面4为全反射或反射面，菱形面为折射面，也是光或电磁波的入射面。如图2至图7所示，图中a、b、c、d、e、f分别为与四棱锥型菱形面成一定角度的光或电磁波入射线。入射线首先在四棱锥微结构菱形面上发生折射（或直接照射到三角形斜面）到达三角形斜面，由于四棱锥三角形斜面与底面菱形面成一定角度，这使入射光或电磁波在三角形面发生全反射或反射（注释：透明材质结构发生全反射，不透明材质结构发生反射，以下相同），然后光或电磁波到达另一个三角形斜面，同样在该面上也发生全反射或反射。由于该结构的入射光或电磁波在每个斜面上都发生全反射或反射，最后光或电磁波回到四棱锥菱形面发生折射或直接射向空气。根据入射光或电磁波入射角的不同，光或电磁波在四棱锥型结构表面及内部通过二次、三次或四次全反射或反射及二次折射或零次折射最后出射光线或电磁波a ′、c′、e′ 实现180度逆转，如图2、图4和图6所示。另外，通过设置四棱锥型模型参数，可以达到使入射光线或电磁波按照其他指定的角度转向，而不一定是严格的180度逆转。图3、图5和图7分别为光或电磁波在四棱锥型结构表面及内部通过二次、三次或四次全反射或反射及二次折射或零次折射后，出射光或电磁波按照指定角度偏转的示意图。

本发明所涉及的四棱锥型逆反射或按指定角度转向结构主要应用于交通标识、广告材料、光源类触摸定位电子产品、激光测距、现代化战争中战场武器装备/飞行器的定位和隐身等需要运用逆反射原理或使光或电磁波按其他指定角度转向原理的领域。该模型只是数学模型参数，实际应用中只要保持菱形面的角度和菱形面与三角形斜面的夹角度数一定，可根据需要选用不同大小的模具，一般使用中是将该模型做成微四棱锥阵列型模具。

4、附图说明

附图1　四棱锥型结构的菱形面锐角和菱形面与三角形侧面的夹角图示

附图2　光或电磁波在该结构表面及内部通过两次全反射或反射实现180度逆反射示意图

附图3　光或电磁波在该结构表面及内部通过两次全反射或反射实现按指定角度反射度逆反射示意图

附图4　光或电磁波在该结构表面及内部通过三次全反射或反射实现180度逆反射示意图

附图5  光或电磁波在该结构表面及内部通过三次全反射或反射实现按指定角度反射度逆反射示意图