專利名稱：后向反射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及后向反射器(retro-reflector),其具有至少一個(gè)能 夠在光照射的方向上后向反射入射光的后向反射元件，更具體而言，涉及 后向反射器，其被安裝或附著，以便在光照射的方向上后向反射光，從而 增加各種交通安全特征或物體的夜間可視性，該后向反射器尤其具有高的 后向反射效率和寬的可視后向反射范圍。
背景技術(shù)：
例如，在使用玻璃珠的常規(guī)后向反射器的情況下，由于入射到玻璃珠 邊緣或入射到玻璃珠之間空隙處的光不被后向反射，存在總后向反射率降 4氐的問題，因此亮;^^^氐。因此，為了解決相關(guān)技術(shù)中出現(xiàn)的問題作出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的 目的在于提供后向反射器，當(dāng)入射光的入射角增加時(shí)，該后向反射器的后 向反射率只是略有減小，因此對(duì)于從任何角座人射的光的后向反射率總體 很高。本發(fā)明的另一目的在于提供后向反射器，其中可視后向反射范圍的方 向在設(shè)計(jì)步驟中輕易地變化，因此可以自由改變而不必限制與暴露表面正 面(即暴露于光源的表面)的角度。
技術(shù)方案相比于使用角推棱鏡或玻璃珠的常規(guī)后向反射器，本發(fā)明的后向反射 器具有寬的后向反射區(qū)，因此具有高的后向反射率，該后向反射率定義為 入射光量與后向反射光亮的比率。另外，因?yàn)楫?dāng)入射光的入射角增加時(shí)， 后向反射率只是略有減小，所以，本發(fā)明的后向反射器具有寬的后向反射 范圍。此外，具有最大后向反射率的主反射方向可以容易地變化，并且曲 率非常優(yōu)異，該曲率定義為以具有預(yù)定入射角或更大入射角的入射光的后 向反射，性能。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的后向反射器的立體圖； [19]圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的后向反射器的橫截面圖； [20]圖3是圖2沿X-X線的剖面圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的后向反射器的后向反射路徑的放大 立體圖；圖7示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的后向反射器的立體圖； [24]圖8示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的后向反射器的平面圖； [25圖9是圖8沿X-X線的剖面圖； [261圖IO示出全反射棱鏡的立體圖； [27]圖11示出全反射棱鏡的側(cè)剖圖；圖14是圖13沿Y-Y線的剖面圖；31]圖15是圖13沿y-y線的剖面圖;圖17是圖16沿X-X線的剖面圖；圖19是圖18沿X-X線的剖面圖；圖20示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的后向反射器的正面立體圖； [37]圖21是圖20沿X-X線的剖面圖； [38]圖22是圖21沿Y-Y線的剖面圖；圖23示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的后向反射器的平面圖； [40圖24是圖23沿X-X線的剖面圖；圖25示出根據(jù)本發(fā)明笫八實(shí)施例的后向反射器的正面立體圖； [42圖26是圖25的剖面圖； [43圖27是圖25的平面圖；圖29是圖28沿Y-Y線的剖面圖；46]圖30是圖28沿X-X線的剖面圖；圖31示出根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的后向反射器的平面圖； [48]圖32是圖31沿F-F線的剖面49圖33是立體圖，示出安裝了根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的路面標(biāo)志的 公路；以及圖34示出根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的路面標(biāo)志的立體圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的后向反射器通常由光學(xué)透明材料制成，例如玻璃、水晶、 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯、紫外光(UV)固化樹脂、丙 烯等。
551如圖1、 2和圖3所示，根據(jù)第一實(shí)施例的后向反射器在其后面形成 有一個(gè)后向反射元件IO。該后向反射元件10是兩種反射角隅(即主反射 角隅11和輔助反射角隅12 )的結(jié)合。大體上，每個(gè)輔助反射角隅12的專有反射表面121或122和公共反 射表面lll這樣形成，使他們彼此間以約90度的面間角相交。然而，反 射表面111與反射表面121或122之間的面間角可以在小于3度的角度范 圍內(nèi)被設(shè)計(jì)為小于或大于90度，以便根據(jù)光源和觀察者間的距離成圓錐 形地^X射和《Jt^lt^射的光Lr。另外，每個(gè)反射表面(即形成后向反 射元件10的反射表面111或反射表面121或122 )的背面涂覆諸如水銀層 或鋁層的反射層，其作用為阻止以小于臨界角的入射角入射到每個(gè)反射表 面的入射光透射。在根據(jù)本發(fā)明的后向反射器中，后向反射元件的主反射角隅11的寬 長(zhǎng)比W/L和后向反射元件的輔助反射角隅12的寬長(zhǎng)比w/1越小越好。這 是因?yàn)楫?dāng)入射光的入射角變大時(shí)，反射角隅的寬長(zhǎng)比越小，每個(gè)專有反射 表面121或122的后向反射區(qū)(圖5中的斜線)的減小率越小，從而增加 后向反射率。因此，每個(gè)反射角隅的寬長(zhǎng)比W/L和w/1中任意一個(gè)優(yōu)選 地小于l，更優(yōu)選小于0.5。同時(shí)根據(jù)本發(fā)明的后向反射器可以通過沖壓金屬板或壓鑄光澤材料 制成沒有介質(zhì)的形式，例如以僅具有后向反射元件的金屬板的形式。 [62在這一根據(jù)本發(fā)明的后向反射器中，當(dāng)入射光Li的入射角由于光源 (例如汽車前大燈)運(yùn)動(dòng)而增大時(shí)，其后向反射率(定義為入射光Li的 量與后向反射光Lr的量的比率)相比于利用玻璃珠以^U目比于利用角隅 棱鏡的后向反射器明顯要高，因此亮度非常高。如圖5所示，在折射率和入射角相同的情況下，相比于圖6所示的利 用角隅棱鏡的常規(guī)后向反射器，本發(fā)明的后向反射器的后向反射區(qū)的百分
比(即后向反射區(qū)(當(dāng)從光源觀察時(shí)后向反射元件)(斜線區(qū))的可視面 積的百分比)更高，所以相比于常規(guī)后向反射器，其具有更高的后向反射 率和更寬的可視后向反射范圍。術(shù)語定義反射角隅由兩光平面以直角相交形成的反射結(jié)構(gòu)，該光平面是幾何 學(xué)意義的平面。階式表面在其上排列反射角隅的概念性表面。 [71主反射方向后向及_射效率最大的入射方向。全反射棱鏡P的反射率根據(jù)入射角以及全反射方向D(能夠在投影方 向上反向反射所有入射光)而變化。根據(jù)第二實(shí)施例的后向反射器是介質(zhì)折射率n為1的反射器，且該反 射器中單獨(dú)的后向反射元件20與暴露表面2a接觸而形成，因此主反射方 向D等于后向反射元件20的內(nèi)部主反射方向Di。
1 ，
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I 1.5 J
」41.81同時(shí)，在使用折射率是n的材料設(shè)計(jì)根據(jù)本發(fā)明的后向反射器的情況 時(shí)，由于入射到暴露表面20a的光的入射角不超過90度，后向反射元件 20的內(nèi)部主反射方向Di的偏轉(zhuǎn)角oci優(yōu)選地限制在下述等式示出的范圍 內(nèi)，使得主反射方向D相對(duì)于暴露表面20a的法線N的偏轉(zhuǎn)角ot不超過 90度。作為參考，圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的后向反射器的主反射 方向D的偏轉(zhuǎn)角a的具體內(nèi)容，當(dāng)主反射角隅21的每個(gè)階式表面212a 的公共反射表面211的寬^A a和b (a=b),且當(dāng)每個(gè)輔助反射角隅22 的兩專有反射表面221和222的寬Mc和d (c=d)時(shí)，偏轉(zhuǎn)角ot以主
am (其由下述等式(1)表述)朝在橫向具有大的寬度的表面211偏轉(zhuǎn)， 并且以主反射角隅21的角隅方向Dm的方向元件的角(a 1 )朝在縱向(附 圖的垂直方向)具有大尺寸的專有反射表面221偏轉(zhuǎn)，該角(al)可以 使用等式(3)從每個(gè)輔助反射角隅的角隅方向Ds的偏轉(zhuǎn)角as (其使用 下述等式(2)表述)而計(jì)算出。
<formula>formula see original document page 15</formula>(2)
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網(wǎng)(3) [1081實(shí)施例3因此，在使用折射率是n的材料制造根據(jù)第六實(shí)施例的后向反射器6 時(shí)，在設(shè)計(jì)步驟調(diào)節(jié)公共反射表面61或63的寬度a和階式表面62a或 64a的寬度b的比率a/b (即后向反射器6的高度h和橫向長(zhǎng)度1的比率 h/1),這樣，主反射方向Dl和D2的偏轉(zhuǎn)角ot (將介質(zhì)的折射率n應(yīng)用到 主反射角隅61和62a以及主反射角隅63和64a的角隅方向Dm)可大體 上與入射光的入射角i匹配。結(jié)果，制造出了能夠以最大后向反射率后向 反射以特定入射角i入射的入射光Li的后向反射器。<formula>formula see original document page 18</formula>[131]例如，在設(shè)計(jì)和制造根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的后向反射器以便其能 夠利用玻璃大體上后向反射具有入射角約90度至-90度之間的光Li的情 況時(shí)，其折射率n是1.5，可以按下式獲得高度和長(zhǎng)度比。
<formula>formula see original document page 18</formula>[133實(shí)施例7具有該結(jié)構(gòu)的后向反射器在徑向上提供相同的后向反射結(jié)構(gòu)，使其可 以以相同的后向反射率、以與入射方向無關(guān)的方向后向反射所有方向入射 的光。在根據(jù)第八實(shí)施例的后向反射器中，階式表面82a可以形成為具有帶 多個(gè)幾4可平面的多邊形，例如四方形柱或/v方形柱。 [1421實(shí)施例9實(shí)施例11圖33示出具有路面標(biāo)志的公路的立體圖，其中根據(jù)本發(fā)明的后向反
射器用作反射工具，而圖34示出路面標(biāo)志的放大圖。
[152根據(jù)本發(fā)明的后向反射器可以用作反射工具，以提高物體(例如各種 交通標(biāo)志或汽車)的可視性，這是便保證夜間或雨天的可視性所必須的。 圖33和34中，作為示例性應(yīng)用，示出了沿/〉路中線或最外車道安裝路面 標(biāo)志PM，以提高司:Mt夜間或雨天對(duì)公路中線的可視性。
[153j如所示，路面標(biāo)志PM通常通過柱埋入地下而固定，并設(shè)有從路面向 上突出的頭H。構(gòu)建類似于第一和第二實(shí)施例中的1和2的后向反射器R, 將其安裝在頭H的正面或后面，這樣可將從汽車前大燈發(fā)射的光朝著司 機(jī)呆后向反射回去。
[1541在根據(jù)第十一實(shí)施例的路面標(biāo)志中，根據(jù)本發(fā)明的后向反射器R具有 類似于第一和第二實(shí)施例中的后向反射器1和2的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵诤笙蚍瓷?器底下形成單獨(dú)的后向反射元件，且該反射器適合嵌入和固定附著到頭 H，頭H是獨(dú)立的固定結(jié)構(gòu)。
[1551然而，在應(yīng)用到路面標(biāo)志的情況時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的后向反射器R可以 以片形或板形的形狀制造，其中多個(gè)后向反射元件緊密排列于其底面上， 使得其可以貼附到頭H的正面或后面，傳^艮據(jù)第三至第九實(shí)施例的后向 反射器那樣。另外，傳4艮據(jù)第七至笫九實(shí)施例的后向反射器那樣，后向反 射器自身Jt^v地下，使得后向反射器可以構(gòu)建為起后向反射作用并作為路 面標(biāo)志的主體。
[156j實(shí)施例僅僅是提出以詳細(xì)說明發(fā)明技術(shù)精神的實(shí)施例，因此本發(fā)明可 具有除了這些實(shí)施例的大量應(yīng)用。因此，該實(shí)施例不應(yīng)被解釋為具有限制 本發(fā)明技術(shù)精神的意思。因此，如果其它未公開于本文的技術(shù)包括在本發(fā) 明的基本技術(shù)精神中，盡管其結(jié)構(gòu)不同但應(yīng)理解為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有至少一個(gè)后向反射元件的后向反射器，其包括主反射角隅，所述主反射角隅包括公共反射表面和概念性階式表面，該公共反射表面是形成為單獨(dú)幾何平面的光學(xué)表面，該概念性階式表面以直角與所述公共反射表面相交；以及多個(gè)輔助反射角隅，該多個(gè)輔助反射角隅沿所述階式表面排列，使其角隅以直角與所述公共反射表面相交，且每個(gè)角隅包括一對(duì)專有反射表面，該專有反射表面是單獨(dú)幾何平面的光學(xué)表面，且該對(duì)專有反射表面以直角相交。
2. 如權(quán)利要求l所述的后向反射器，其中所述階式表面是選自平面、 曲面和結(jié)合了多個(gè)平面的多邊形面的概念性表面。
3. 如權(quán)利要求l所述的后向反射器，其中所述后向反射元件的主反射 角隅具有小于l的寬長(zhǎng)比(W/L)。
4. 如權(quán)利要求3所述的后向反射器，其中所述后向反射元件的主反射 角隅具有小于0.5的寬長(zhǎng)比(W/L)。
5. 如權(quán)利要求1所述的后向反射器，其中所述后向反射元件的每個(gè)輔 助反射角隅具有小于1的寬長(zhǎng)比(w/1)。
6. 如權(quán)利要求5所述的后向反射器，其中所述后向反射元件的每個(gè)輔 助反射角隅具有小于1的寬長(zhǎng)比(w/1)。
7. 如權(quán)利要求l所述的后向反射器，其中所述后向反射元件的主反射 角隅具有的角隅方向相對(duì)于主反射角隅的角隅入射平面的法線以小于45 度的偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)。
8. 如權(quán)利要求5所述的后向反射器，其中所述后向反射元件交替排 列，在所述后向反射元件中，所述主反射角隅的角隅方向的偏轉(zhuǎn)方向彼此 相反。
9. 如權(quán)利要求l所述的后向反射器，其中所述后向反射元件的每個(gè)輔法線以小于45度的偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)。
10. 如權(quán)利要求9所述的后向反射器，其中所述后向反射元件交替排 列，在所述后向反射元件中，每個(gè)輔助反射角隅的角隅方向的偏轉(zhuǎn)方向彼 此相反。
11. 如權(quán)利要求1所述的后向反射器，其中當(dāng)所述后向反射元件具有為n的材料折射率時(shí)，所述后向反射元件具有的相對(duì)于暴露表面的法線的 主反射方向的偏轉(zhuǎn)角ai如下定義
12. 如權(quán)利要求10所述的后向反射器，其中后向反射元件交替排列， 在后向反射元件中，主偏轉(zhuǎn)方向的偏轉(zhuǎn)方向彼此相反。
13. 如權(quán)利要求12所述的后向反射器，其中兩鄰近的后向反射元件的 所述階式表面和所述/^用反射表面中任何其一形成為單獨(dú)的平面。
14. 如權(quán)利要求1所述的后向反射器，其中所述后向反射元件具有相 對(duì)于暴露表面傾斜的元件入射平面。
15. 如權(quán)利要求1所述的后向反射器，進(jìn)一步包括允許所述后向反射 器在相鄰的后向反射元件間彎曲的柔性結(jié)構(gòu)。
16. 如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的后向反射器，其中所述后向反 射元件以規(guī)則形式緊密排列。
全文摘要
一種后向反射器，具有至少一個(gè)有高的后向反射效率和非常寬的后向反射范圍的后向反射元件。該后向反射元件包括主反射角隅，該主反射角隅包括公共反射表面和概念性階式表面，該公共反射表面是形成為單獨(dú)幾何平面的光學(xué)表面，該概念性階式表面以直角與所述公共反射表面相交；以及多個(gè)輔助反射角隅，該多個(gè)輔助反射角隅沿所述階式表面排列，使其角隅以直角與所述公共反射表面相交，且每個(gè)角隅包括一對(duì)專有反射表面，該專有反射表面是單獨(dú)幾何平面的光學(xué)表面，且該對(duì)專有反射表面以直角相交。
文檔編號(hào)G02B5/12GK101371169SQ200780002841
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2007年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月23日
發(fā)明者金奉住 申請(qǐng)人:金顯植