ES2291932T3 - Dispositivo retrorreflectante que comprende lentes con indice en gradiente. - Google Patents
Dispositivo retrorreflectante que comprende lentes con indice en gradiente. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2291932T3 ES2291932T3 ES04768208T ES04768208T ES2291932T3 ES 2291932 T3 ES2291932 T3 ES 2291932T3 ES 04768208 T ES04768208 T ES 04768208T ES 04768208 T ES04768208 T ES 04768208T ES 2291932 T3 ES2291932 T3 ES 2291932T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- refractive index
- lens
- index
- gradual
- refraction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- AOJOEFVRHOZDFN-UHFFFAOYSA-N benzyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1=CC=CC=C1 AOJOEFVRHOZDFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K calcium;sodium;phosphate Chemical compound [Na+].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C12/00—Powdered glass; Bead compositions
- C03C12/02—Reflective beads
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/12—Reflex reflectors
- G02B5/126—Reflex reflectors including curved refracting surface
- G02B5/128—Reflex reflectors including curved refracting surface transparent spheres being embedded in matrix
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
Dispositivo retrorreflectante que comprende una lente de índice de refracción gradual sustancialmente esférica, una parte reflectante para retrorreflejar un haz de radiación que pasa a través de la lente de índice de refracción gradual y, rodeando al menos parcialmente la lente, un material transparente no gaseoso que tiene un índice de refracción sustancialmente uniforme, en el que dicha lente de índice de refracción gradual tiene una distribución del índice de refracción esféricamente simétrica; incluyendo dicha distribución del índice de refracción partes que tienen al menos dos extensiones radiales separadas dentro de las cuales el material de la lente tiene un índice de refracción que varía de forma continua, teniendo la variación del índice de refracción una discontinuidad en gradiente entre dichas dos extensiones radiales; y en el que dicha lente de índice de refracción gradual tiene un índice de refracción en su centro que es superior a un índice de refracción en su superficie externa.
Description
Dispositivo retrorreflectante que comprende
lentes con índice en gradiente.
Esta invención se refiere a dispositivos
retrorreflectantes; estando la expresión "dispositivos
retrorreflectantes" tal como se usa en el presente documento
destinada a abarcar generalmente componentes ópticos usados para
devolver la radiación automáticamente desde una ubicación alejada
hacia una fuente óptica.
Los dispositivos retrorreflectantes se diseñan
para reflejar la radiación de vuelta hacia su fuente, y por tanto
se usan frecuentemente tales dispositivos para devolver la
radiación hacia fuentes ópticas radiantes cuando es inconveniente o
indeseable generar radiación de forma activa en ubicaciones,
alejadas de las fuentes ópticas, que necesitan enviar una radiación
de respuesta a ubicaciones base fijas o móviles en las que se
sitúan las fuentes ópticas radiantes. Los ejemplos comunes incluyen
el uso de materiales reflectantes especiales para señalización o
prendas de seguridad, marcadores de ojo de gato (reflectores
embebidos) en superficies de carretera y puntos de medición en
agrimensura o maquinaria robótica. Los dispositivos
retrorreflectantes también pueden usarse en combinación con
mecanismos de modulación óptica con el fin de establecer
comunicación óptica bidireccional entre la estación base y la
ubicación alejada sin necesitar una fuente óptica en el extremo
alejado del enlace.
Los dispositivos retrorreflectantes de uso común
actualmente pueden clasificarse en dos tipos principales.
El primero de estos logra la retrorreflexión sin
ningún enfoque de la radiación entrante procedente de la fuente.
Este tipo está disponible comúnmente como un componente con un
conjunto de tres superficies reflectantes perpendiculares entre sí,
y se conoce como un retrorreflector "triédrico". Existen
diferentes realizaciones de este tipo de reflector, pero todas
necesitan una calidad muy alta en las superficies reflectantes, que
también necesitan montarse de forma muy precisa con el fin de
proporcionar una coincidencia angular precisa entre los haces
incidentes y reflejados. En consecuencia, es caro fabricar tales
componentes, pero tienen la ventaja de proporcionar un rendimiento
limitado por la difracción que proporciona una calidad excelente al
haz reflejado.
Sin embargo, de forma desfavorable, tales
dispositivos muestran un campo de visión limitado que varía con los
detalles de construcción, pero que no pueden permitir la cobertura
de ángulos de incidencia arbitrarios a través de todo un hemisferio
sin agrupar varios reflectores juntos, en el que cada reflector
está apuntando en una dirección diferente. Esto aumenta el gasto y
la complejidad de construcción de tales dispositivos con un campo
de visión alto.
El segundo tipo de dispositivo retrorreflectante
de uso común actualmente emplea el enfoque de la radiación
incidente sobre una superficie reflectante primaria. Este tipo se
conoce como un retrorreflector de "ojo de gato", y emplea
comúnmente esferas de vidrio, o semiesferas cementadas, con el fin
de proporcionar la retrorreflexión para rayos incidentes
paraxiales. Pueden fabricarse tales dispositivos muy pequeños (por
ejemplo, con diámetros inferiores al milímetro) y ofrecen a menudo
un campo de visión muy amplio, incluyendo un hemisferio completo o
más en un único componente. Además, pueden fabricarse esferas
individuales en cantidad a bajo coste. La principal desventaja de
este diseño es que la radiación reflejada está sometida a
aberración esférica grave para rayos no paraxiales, y esto puede
reducir considerablemente la intensidad de campo lejano del haz
reflejado medido en el eje. Esto también conduce a una divergencia
del haz significativa, haciendo visible la reflexión lejos del eje,
lo que puede ser indeseable en algunas aplicaciones, por ejemplo en
la comunicación en el espacio libre en la que se desea
privacidad.
Se conoce una clase de lentes, denominadas
lentes de "índice de refracción gradual" ("graded
refractive index") (o GRIN), en las que el material de la
lente muestra variaciones graduales en el índice de refracción a
través de su volumen. Un ejemplo es la denominada lente de
"varilla GRIN" ("GRIN- rod"), que es una lente de
índice gradual con simetría cilíndrica y distribución de índice
parabólico radial. Véase S. Nemoto y J. Kida, "Retroreflector
using gradient-index rods" Appl. Opt. 30 (7), 1
de marzo de 1991, págs. 815-822.
En una publicación titulada "Gradient Index
Optics" publicada por Academic Press en 1978, E.W. Marchand
describe en las páginas 2 y 3 una lente, descubierta previamente
por Luneburg, que tiene una función de índice con simetría
esférica alrededor de un punto. Marchand describe la lente de
Luneburg como difícil de fabricar (al menos para la radiación en la
región visible del espectro), y continúa diciendo que la lente,
incluso si puede fabricarse, tiene posibilidades limitadas para una
aplicación útil, aunque sugiere una posible modificación de la
lente, que incorpora un espejo para producir una acción similar a
la del triedro.
Las lentes esféricas con distribuciones del
índice de refracción que tienen simetría esférica se conocen como
lentes "esféricas GRIN"
("GRIN-sphere"), que tienen una
distribución del índice de refracción esféricamente simétrica en la
que el índice de refracción varía gradualmente a través de una
sección transversal radial. Se sabe que tales lentes muestran una
aberración esférica mejorada en comparación con lentes esféricas
uniformes. Véase Y. Koike, A. Kanemitsu, Y. Shioda, E. Nihei e Y.
Ohtsuka, "Spherical gradient-index polymer lens
with low spherical aberration" Appl. Opt. 33 (17), 1 de junio de
1994, págs. 3394-3400.
Se han propuesto las lentes de varilla GRIN para
su uso en dispositivos retrorreflectantes, pero estas lentes
experimentan restricciones en el campo de visión similares a las
mostradas por los retrorreflectores triédricos. Otros tipos de
retrorreflectores de ojo de gato pueden basarse en diseños de
lentes catadióptricas, pero estos también comparten las
restricciones mencionadas anteriormente en el campo de visión.
La presente invención tiene como objetivo tratar
al menos una de las desventajas identificadas anteriormente
asociadas con los dispositivos retrorreflectantes de uso común
actualmente. Las realizaciones preferidas de la invención tienen
como objetivo superar, o al menos reducir, la aberración esférica
experimentada en retrorreflectores de ojo de gato basados en lentes
esféricas convencionales mientras se conserva, al menos en una
medida sustancial, sus beneficios de campo de visión amplio en
comparación con los retrorreflectores triédricos.
Según un aspecto de la invención, se proporciona
un dispositivo retrorreflectante que comprende una lente de índice
de refracción gradual sustancialmente esférica, una parte
reflectante para retrorreflejar un haz de radiación que pasa a
través de la lente de índice de refracción gradual y, rodeando al
menos parcialmente la lente, un material transparente no gaseoso
que tiene un índice de refracción sustancialmente uniforme, en el
que dicha lente de índice de refracción gradual tiene una
distribución del índice de refracción esféricamente simétrica;
incluyendo dicha distribución del índice de refracción partes que
tienen al menos dos extensiones radiales separadas dentro de las
cuales el material de la lente tiene un índice de refracción que
varía de forma continua, teniendo la variación del índice de
refracción una discontinuidad en gradiente entre dichas dos
extensiones radiales; y en el que dicha lente de índice de
refracción gradual tiene un índice de refracción en su centro que
es superior a un índice de refracción en su superficie externa.
La provisión de un material transparente de
índice de refracción substancialmente uniforme fuera de la lente
prevé una facilidad de fabricación aumentada del dispositivo cuando
el índice de refracción del material refractivo es sustancialmente
superior a la unidad. La lente esférica GRIN puede tener una
variación del índice de refracción que no es necesario que sea tan
grande como se requeriría de otra manera. Además, mediante el uso
de la presente invención, el índice de refracción en la superficie
externa de la lente no es necesario que coincida con el de una
interfaz aérea, que es prácticamente imposible, en particular en
las regiones del visible e infrarrojo del espectro, en las que la
presente invención tiene aplicación particular.
Preferiblemente, la distribución del índice de
refracción de la lente esférica GRIN tiene un efecto reductor de la
aberración esférica. La invención puede emplearse cuando la acción
de enfoque de la esfera de baja aberración en aire no es lo
suficientemente fuerte para proporcionar convergencia del haz
incidente en un punto sobre la superficie trasera de la propia
esfera, o si no puede alcanzarse una aberración lo suficientemente
baja para una aplicación particular usando una esfera GRIN en
aire.
En realizaciones preferidas, el material
transparente rodea una parte sustancial de la lente. En una
realización particularmente preferida, el material transparente
rodea al menos aproximadamente la mitad de la lente, y más
preferiblemente rodea sustancialmente toda la lente.
Obsérvese que, en el presente documento, el
término "esférico" pretende referirse a superficies que
incluyen tanto esferas completas como superficies esféricas en
parte.
El contorno del material transparente alejado de
la lente está definido, en algunas realizaciones preferidas de la
invención, por una superficie sustancialmente esférica y en otras
realizaciones preferidas el contorno está definido por una
superficie sustancialmente plana, aunque puede usarse cualquier
configuración del contorno si se selecciona para realizar un fin
óptico particular.
Con el fin de que la invención pueda entenderse
claramente y llevarse a efecto fácilmente, se describirán algunas
realizaciones de la misma, sólo a modo de ejemplo, con referencia a
los dibujos adjuntos, de los cuales:
la figura 1 muestra un dispositivo
retrorreflectante según una primera realización de la
invención;
la figura 2 muestra un dispositivo
retrorreflectante según una segunda realización de la
invención;
la figura 3 muestra un dispositivo
retrorreflectante según una tercera realización de la
invención;
la figura 4 muestra un dispositivo
retrorreflectante según una cuarta realización de la invención;
y
la figura 5 muestra dos distribuciones del
índice de refracción a modo de ejemplo según realizaciones de la
invención.
Haciendo referencia ahora a las figuras 1 a 4 de
los dibujos, se describen realizaciones preferidas de dispositivos
retrorreflectantes basados en lentes esféricas GRIN, a modo de
ejemplo, pero los expertos en la técnica apreciarán que pueden
concebirse fácilmente otros diseños para adaptarse a objetivos
particulares.
La figura 1 muestra una primera realización de
un dispositivo retrorreflectante basado en una lente esférica GRIN
dispuesta según la invención. El hemisferio superior de la
superficie mecánica de la lente 2 esférica GRIN, mostrado como un
círculo 2 sólido, es la superficie a través de la que pasa un haz B
de radiación incidente (que se supone que es un haz paralelo) hacia
la lente esférica GRIN.
Con el fin de mejorar las características
ópticas del dispositivo, la lente 2 esférica GRIN se reviste
exteriormente, o si no, se recubre con un material 4 transparente
que tiene un índice de refracción uniforme de un valor deseado
particular. El material transparente tiene un espesor uniforme, y
tiene una superficie esférica externa que está dispuesta
concéntrica con la superficie externa de la lente 2 esférica GRIN.
La superficie superior del material transparente forma la cara de
entrada del dispositivo. Aunque no se muestra en la figura 1, la
cara de entrada del material 4 transparente (y de hecho las
superficies equivalentes mostradas en otras figuras del presente
documento) puede estar dotada de un recubrimiento antirreflectante,
aplicado de cualquier manera conveniente.
Se aplica directamente un recubrimiento 6
reflectante a la superficie externa del material 4 transparente,
sobre el lado opuesto de la cara de entrada, para proporcionar
retrorreflexión de los rayos 4 incidentes tal como se muestra. Para
obtener un campo de visión óptimo, el recubrimiento 6 reflectante
cubre aproximadamente un hemisferio sobre la superficie
externa.
La lente 2 puede estar compuesta por materiales
poliméricos adecuados, tales como metacrilato de bencilo o
materiales similares, o vidrio. La distribución del índice de
refracción deseada puede obtenerse mediante cualquier técnica
conocida, tal como difusión de materiales adecuados dentro de la
esfera, o fotoinscripción en un material fotosensible usando, por
ejemplo, fuentes ultravioletas.
El material 4 transparente puede estar compuesto
por un plástico adecuado, por ejemplo poli (metacrilato de metilo),
o vidrio.
El recubrimiento 6 reflectante puede ser
metálico, por ejemplo de aluminio, para proporcionar una reflexión
espectral amplia, o puede en sí mismo tener un diseñó de múltiples
capas para proporcionar una reflexión selectiva de longitud de
onda.
Se muestra una segunda realización de la
invención en la figura 2. En la misma, se proporciona a los
componentes similares a los mostrados en la figura 1 los mismos
números de referencia, aumentados en 100. La lente 102 esférica GRIN
se sumerge en, y puede estar soportada al menos parcialmente por un
entorno que comprende un material 104 sólido transparente de índice
de refracción uniforme, que tiene una relación elegida con el índice
de refracción en la superficie de la esfera GRIN. El material
transparente puede estar soportado por una estructura 108 sólida,
que puede tener, por ejemplo, una superficie inferior formada, por
ejemplo, como una superficie plana, de modo que soporta de forma
estable el dispositivo en una orientación preferida sobre una
superficie horizontal.
Alternativamente, dependiendo por ejemplo del
uso al que está destinado el dispositivo y/o el tratamiento al que
puede someterse, la lente puede sumergirse en un material líquido
transparente y estar soportada por filamentos delgados (no
mostrados) estirados desde la estructura 108 de soporte.
La cara 110 de entrada del material 104
transparente, que forma un contorno del material transparente
alejado de la lente 102, y a través de la que pasa un haz de
radiación para retrorreflejarse, está definida en esta realización
por una superficie sustancialmente plana. Tal forma de cara de
entrada es relativamente fácil de fabricar, y no requiere una
alineación precisa con respecto a la lente 202 esférica GRIN. Sin
embargo, tal forma de cara de entrada experimenta efectos de
polarización y retrorreflectividad dependientes angularmente.
La figura 3 muestra una tercera realización de
la invención, que reduce los efectos de polarización y
retrorreflectividad dependientes angularmente. En la misma, los
componentes similares a los descritos anteriormente tienen los
mismos números de referencia, aumentados en 100. Se proporciona al
material 204 transparente una forma externa semiesférica. En esta
realización, el material puede protegerse mediante una cubierta en
forma de bóveda óptica transparente (no mostrada) compuesta por un
material relativamente duro, tal como vidrio. Esta disposición
reduce la variación del rendimiento de reflexión con el ángulo de
incidencia, en comparación con la realización mostrada en la figura
2. Los rayos que se encuentran con la esfera GRIN pueden hacerse
paraxiales de forma eficaz con respecto a la lente formada por la
superficie 210 externa, siempre que el radio de curvatura de la
superficie externa se haga lo suficientemente grande en comparación
con el radio de la superficie externa de la lente 202 esférica
GRIN. Debido al radio de curvatura relativamente grande preferido
de la superficie externa del material 204 transparente en la cara
210 de entrada, la superficie reflectante del material 206
reflectante tiene un radio de curvatura más pequeño que el de la
cara 210 de entrada.
La figura 4 muestra una cuarta realización de la
invención. De nuevo, los componentes similares a los descritos
anteriormente tienen los mismos números de referencia, aumentados
en 100. El revestimiento 304 exterior de índice de refracción
uniforme tiene un espesor uniforme, y una superficie externa
esférica que es concéntrica con la superficie externa de la lente
302 esférica GRIN, tal como en la primera realización. Sin embargo,
en esta realización, la superficie 306 reflectante está separada
del material de revestimiento exterior y existe un espacio 305
entre la superficie externa del revestimiento 304 exterior y el
reflector 306. El tamaño del espacio 305 variará en proporción al
tamaño de la lente. Para una lente de 20 mm de diámetro externo, el
tamaño del hueco está preferiblemente entre 7 mm y 10 mm. Es
importante que el tamaño del hueco esté controlado al intervalo de
unas cuantas micras, puesto que la calidad de la retrorreflexión
depende de que la luz esté enfocada en el punto de reflexión.
Puesto que el intervalo de índices de refracción que es posible
aprovechar en lentes esféricas GRIN es limitado, esta distancia
focal ampliada permite que aumente la apertura útil del
dispositivo. Alternativamente, puede mantenerse la apertura, de
modo que se requiere un intervalo más pequeño de índices de
refracción. Esto a su vez da como resultado la existencia de una
selección más amplia de materiales disponibles para su uso en la
lente esférica GRIN. El espacio 305 puede llenarse con cualquier
fluido apropiado. Por ejemplo, hasta la eficacia máxima, la razón
de apertura de lente utilizable con respecto a la distancia focal
del dispositivo (que determina el tamaño del dispositivo) debe
mantenerse grande, y por tanto el índice de refracción del espacio
305 necesita mantenerse tan cerca de la unidad como sea posible.
Por tanto, debe llenarse con aire seco, un gas o vacío. Los
dispositivos típicos tendrán un número f de aproximadamente
1,5.
La figura 5 muestra dos distribuciones del
índice de refracción a modo de ejemplo de las lentes esféricas
GRIN, que pueden usarse en cualquiera de las realizaciones primera
a tercera de la invención.
Se representan gráficamente las distribuciones a
lo largo de todo el radio (normalizado) de la lente esférica GRIN,
que oscila desde 0 hasta 1. El índice de refracción de la lente
esférica GRIN en cada punto radial se normaliza con respecto al
índice de refracción del material transparente. En la distribución
inferior de las dos distribuciones ilustradas, el índice de
refracción oscila desde un mínimo de aproximadamente 1,02 cerca de
la superficie externa de la lente esférica GRIN hasta
aproximadamente 1,10 en el centro de la lente esférica GRIN. En la
distribución superior de las dos distribuciones ilustradas, el
índice de refracción oscila desde un mínimo de aproximadamente 1,08
cerca de la superficie externa de la lente esférica GRIN hasta
aproximadamente 1,14 en el centro de la lente esférica GRIN.
Cada una de las dos distribuciones del índice de
refracción a modo de ejemplo incluye partes que tienen al menos
dos extensiones radiales separadas dentro de las cuales el material
de la lente esférica GRIN tiene un índice de refracción que varía
de forma continua, teniendo la variación del índice de refracción
una discontinuidad en gradiente entre las dos extensiones radiales.
La discontinuidad es la mínima mostrada cerca de la superficie
externa de la lente.
Cada una de las dos distribuciones del índice de
refracción a modo de ejemplo proporciona una lente esférica GRIN
que tiene un índice de refracción en su centro que es superior a un
índice de refracción en su superficie externa. Además, puede
observarse que el material transparente tiene un índice de
refracción que es inferior a un índice de refracción de la lente
esférica GRIN en su superficie externa.
Preferiblemente, la razón del índice de
refracción de la lente esférica GRIN en su superficie externa con
respecto al índice de refracción del material transparente está
entre 1 y 2, por ejemplo entre 1,02 y 1,2. Además preferiblemente,
la razón del índice de refracción de la lente esférica GRIN en su
centro con respecto al índice de refracción del material
transparente está entre 1 y 2, por ejemplo entre 1,05 y 1,5.
Normalmente, en realizaciones de la invención,
la lente esférica GRIN tiene una distribución del índice de
refracción que está en promedio, a través de una sección
transversal radial, entre 1,4 y 1,8, y el material transparente
tiene un índice de refracción superior a 1,3. Como un ejemplo, el
índice de refracción puede variar entre 1,503 y 1,516 para una
longitud de onda operativa de 1320 mm.
El material transparente tal como se describe en
cada una de las realizaciones anteriores está formado
preferiblemente, por ejemplo como dos mitades que encajan entre sí,
mediante un procedimiento de moldeo. De esta manera, el material
puede conformarse de forma precisa para soportar la lente esférica
GRIN concéntricamente con respecto a sus superficies esféricas
interna y externa. Por supuesto, pueden usarse procedimientos
alternativos dependiendo de diversos criterios, tales como las
dimensiones globales, requisitos de rendimiento y demandas
operativas tales como robustez.
Las realizaciones anteriores deben entenderse
como ejemplos ilustrativos de la invención. Debe entenderse que
cualquier característica descrita en relación a una realización
cualquiera puede usarse sola, o en combinación con otras
características descritas, y también puede usarse en combinación
con una o más características de otra cualquiera de las
realizaciones, o cualquier combinación de cualquier otra de las
realizaciones. Además, también pueden emplearse equivalentes y
modificaciones no descritas anteriormente sin apartarse del alcance
de la invención, que se define en las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (15)
1. Dispositivo retrorreflectante que comprende
una lente de índice de refracción gradual sustancialmente esférica,
una parte reflectante para retrorreflejar un haz de radiación que
pasa a través de la lente de índice de refracción gradual y,
rodeando al menos parcialmente la lente, un material transparente
no gaseoso que tiene un índice de refracción sustancialmente
uniforme, en el que dicha lente de índice de refracción gradual
tiene una distribución del índice de refracción esféricamente
simétrica; incluyendo dicha distribución del índice de refracción
partes que tienen al menos dos extensiones radiales separadas
dentro de las cuales el material de la lente tiene un índice de
refracción que varía de forma continua, teniendo la variación del
índice de refracción una discontinuidad en gradiente entre dichas
dos extensiones radiales; y en el que dicha lente de índice de
refracción gradual tiene un índice de refracción en su centro que
es superior a un índice de refracción en su superficie externa.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que dicho material transparente tiene un índice de refracción que
es inferior a un índice de refracción de dicha lente de índice de
refracción gradual en su superficie externa.
3. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la razón del índice de
refracción de dicha lente de índice de refracción gradual en su
superficie externa con respecto a un índice de refracción de dicho
material transparente está entre 1 y 2.
4. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la razón del índice de
refracción de dicha lente de índice de refracción gradual en su
centro con respecto al índice de refracción de dicho material
transparente está entre 1 y 2.
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho material transparente
rodea al menos aproximadamente la mitad de la lente.
6. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que al menos parte de dicho
material transparente está ubicado entre dicha lente de índice de
refracción gradual y la parte reflectante.
7. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha parte reflectante
incluye una superficie reflectante sustancialmente esférica
dispuesta concéntricamente con respecto a dicha lente de índice de
refracción gradual.
8. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que un contorno del material
transparente alejado de dicha lente, y a través del que pasa un haz
de radiación para retrorreflejarse, está definido por una
superficie transparente sustancialmente esférica dispuesta
concéntricamente con respecto a la lente de índice de refracción
gradual.
9. Dispositivo según la reivindicación 7 y 8, en
el que dichas superficie reflectante sustancialmente esférica y
superficie transparente sustancialmente esférica tienen
sustancialmente el mismo radio de curvatura.
10. Dispositivo según la reivindicación 7 y 8,
en el que dichas superficie reflectante sustancialmente esférica y
superficie transparente sustancialmente esférica tienen diferentes
radios de curvatura.
11. Dispositivo según la reivindicación 10, en
el que dicha superficie reflectante sustancialmente esférica tiene
un radio de curvatura menor que el de dicha superficie transparente
sustancialmente esférica.
12. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que un contorno del material
transparente alejado de dicha lente, y a través del que pasa un haz
de radiación para retrorreflejarse, está definido por una superficie
sustancialmente plana.
13. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho material transparente
comprende un componente moldeado sólido.
14. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho material transparente
tiene un índice de refracción superior a 1,3.
15. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha lente de índice de
refracción gradual tiene una distribución del índice de refracción,
que está en promedio, a través de una sección transversal radial,
entre 1,4 y 1,8.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP03255421 | 2003-08-29 | ||
| GB0320285 | 2003-08-29 | ||
| EP03255421 | 2003-08-29 | ||
| GB0320285A GB0320285D0 (en) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | Retroreflective devices |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2291932T3 true ES2291932T3 (es) | 2008-03-01 |
Family
ID=34276749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES04768208T Expired - Lifetime ES2291932T3 (es) | 2003-08-29 | 2004-08-27 | Dispositivo retrorreflectante que comprende lentes con indice en gradiente. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7170688B2 (es) |
| EP (1) | EP1660919B1 (es) |
| AT (1) | ATE373248T1 (es) |
| DE (1) | DE602004008942T2 (es) |
| ES (1) | ES2291932T3 (es) |
| WO (1) | WO2005022210A1 (es) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7224533B2 (en) * | 2004-11-08 | 2007-05-29 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Optically retro-reflecting sphere |
| GB0613737D0 (en) * | 2006-07-11 | 2006-08-23 | Oakley John P | Retroreflector |
| WO2009085550A1 (en) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | 3M Innovative Properties Company | Retroreflective pavement markings |
| WO2009082644A1 (en) | 2007-12-21 | 2009-07-02 | 3M Innovative Properties Company | Retroreflective articles and retroreflective elements comprising a spherical core and two concentric optical interference layers |
| EP2187239A1 (en) * | 2008-11-13 | 2010-05-19 | BAE Systems PLC | Identification device |
| ES2395699T3 (es) * | 2008-11-13 | 2013-02-14 | Bae Systems Plc | Dispositivo de identificación |
| US8351127B2 (en) * | 2009-02-06 | 2013-01-08 | Ems Technologies, Inc. | Shaped gradient lens |
| TWI562891B (en) | 2013-09-27 | 2016-12-21 | Rohm & Haas | Optical effect coating |
| RU2556744C2 (ru) * | 2013-12-24 | 2015-07-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (ОАО "НПК "СПП") | Оптический отражатель (варианты) |
| FR3025307B1 (fr) | 2014-08-29 | 2016-12-09 | Thales Sa | Systeme de detection de posture a retroreflecteur comportant un maillage filaire |
| DE102015117239A1 (de) * | 2015-10-09 | 2017-04-13 | Aesculap Ag | Chirurgisches Markerelement, chirurgische Referenzierungseinheit und chirurgisches Navigationssystem |
| WO2017098222A1 (en) | 2015-12-09 | 2017-06-15 | Bae Systems Plc | Improvements in and relating to remote sensing |
| GB2545227B (en) * | 2015-12-09 | 2021-10-06 | Bae Systems Plc | Improvements in and relating to remote sensing |
| EP3179235A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-14 | BAE Systems PLC | Improvements in and relating to remote sensing |
| WO2017098220A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | Bae Systems Plc | Improvements in and relating to remote sensing |
| WO2017098223A1 (en) | 2015-12-09 | 2017-06-15 | Bae Systems Plc | Improvements in and relating to remote sensing |
| CN109844577A (zh) * | 2016-10-18 | 2019-06-04 | 3M创新有限公司 | 具有可变折射率的颗粒 |
| WO2019087514A1 (ja) * | 2017-11-01 | 2019-05-09 | 住友電気工業株式会社 | 再放射器及び再放射器システム |
| TWI670515B (zh) * | 2018-04-03 | 2019-09-01 | 英屬開曼群島商康而富控股股份有限公司 | 利用不同折射率的材料所組成的鏡片結構(一) |
| TWI695991B (zh) * | 2018-04-03 | 2020-06-11 | 英屬開曼群島商康而富控股股份有限公司 | 利用不同折射率的材料所組成的鏡片結構 |
| TWI695992B (zh) * | 2018-04-03 | 2020-06-11 | 英屬開曼群島商康而富控股股份有限公司 | 利用不同折射率的材料所組成的鏡片結構 |
| WO2025146492A1 (en) * | 2024-01-04 | 2025-07-10 | Smith & Nephew, Inc. | Retro-reflectors, markers and marker arrays |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2866971A (en) * | 1956-09-05 | 1958-12-30 | Kenneth S Kelleher | Radiant energy reflector |
| DE1252856B (de) * | 1956-10-04 | 1967-10-26 | Minnesota Mining & Mfg | Verfahren zum Herstellen von transparenten Kugellinsen mit einem transparenten UEberzug |
| IT989428B (it) * | 1973-06-25 | 1975-05-20 | Eigenmann Ludwig | Perfezionamento agli elementi sferici catarifrangenti o retro collimanti per segnaletica stradale ed equivalenti impieghi e relativi elementi sferici retrocollimanti perfezionati |
| US4789219A (en) * | 1986-03-06 | 1988-12-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Gradient index retroreflector |
| US4848882A (en) * | 1986-03-25 | 1989-07-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Gradient index lens |
| NO301797B1 (no) * | 1995-12-22 | 1997-12-08 | Norsk Hydro As | Retroreflekterende platemateriale og fremgangsmåte for fremstilling av slikt materiale |
| JPH10153701A (ja) * | 1996-11-19 | 1998-06-09 | Minnesota Mining & Mfg Co <3M> | 再帰性反射シート |
| US6288842B1 (en) * | 2000-02-22 | 2001-09-11 | 3M Innovative Properties | Sheeting with composite image that floats |
| US6940645B2 (en) * | 2003-04-22 | 2005-09-06 | Eastman Kodak Company | Monocentric autostereoscopic optical apparatus with a spherical gradient-index ball lens |
-
2004
- 2004-08-27 ES ES04768208T patent/ES2291932T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2004-08-27 US US10/516,370 patent/US7170688B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-08-27 EP EP04768208A patent/EP1660919B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-08-27 WO PCT/GB2004/003652 patent/WO2005022210A1/en not_active Ceased
- 2004-08-27 AT AT04768208T patent/ATE373248T1/de not_active IP Right Cessation
- 2004-08-27 DE DE602004008942T patent/DE602004008942T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7170688B2 (en) | 2007-01-30 |
| DE602004008942D1 (de) | 2007-10-25 |
| ATE373248T1 (de) | 2007-09-15 |
| US20060109561A1 (en) | 2006-05-25 |
| DE602004008942T2 (de) | 2008-06-19 |
| EP1660919A1 (en) | 2006-05-31 |
| EP1660919B1 (en) | 2007-09-12 |
| WO2005022210A1 (en) | 2005-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2291932T3 (es) | Dispositivo retrorreflectante que comprende lentes con indice en gradiente. | |
| JP5678354B2 (ja) | レフラキシコン装置およびその組立方法 | |
| JP7085559B2 (ja) | 光学システム | |
| CA2957343C (en) | Device for shaping laser radiation | |
| EP3248038B1 (en) | Light source with a collimator and lenslet arrays | |
| US8351127B2 (en) | Shaped gradient lens | |
| US20140001507A1 (en) | Optical Element and Radiation-Emitting Device Comprising Such an Optical Element | |
| KR20200129034A (ko) | 메타 렌즈 및 이를 포함하는 광학 장치 | |
| WO1996000923A9 (es) | Optica compleja ultracompacta | |
| WO1996000923A1 (es) | Optica compleja ultracompacta | |
| CN114690387A (zh) | 可变焦光学系统 | |
| US4554448A (en) | Optical elements | |
| US7648248B2 (en) | Optical energy director using conic of rotation (CoR) optical surfaces and systems of matched CoRs in the claims | |
| ES2395699T3 (es) | Dispositivo de identificación | |
| KR101789383B1 (ko) | 비축 반사 광학계 장치 | |
| ES2875316T3 (es) | Mejoras en y relacionadas con pantallas | |
| US11892154B2 (en) | Illumination device | |
| CN116829868A (zh) | 准直器和便携式灯 | |
| KR20060005393A (ko) | 모놀리식 렌즈/반사경 광학 부품 | |
| KR101723736B1 (ko) | 비축 반사 광학계 장치 | |
| ES2213080T3 (es) | Objetivo para sistemas de vision infrarroja. | |
| US9046756B1 (en) | Directive projection screen | |
| JP2018031938A (ja) | 反射光学系 | |
| RU2012154841A (ru) | Зеркальный автоколлимационный спектрометр | |
| RU2434255C1 (ru) | Световозвращающий элемент |