專利名稱：高效立方隅角型逆反射材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)立方隅角型逆反射制品。尤其是在大入射角時有效的，而且可以裁制而使得由材料所產(chǎn)生的逆反射光的分布具有所希望的形式或擴(kuò)展的分布圖。
采用立方隅角型反射單元的逆反射材料已為本技術(shù)領(lǐng)域所熟知。立方隅角反射單元為三面形結(jié)構(gòu)，它有三個互相垂直的側(cè)面交匯成一個角，如同房間或立方體拐角處所限定的構(gòu)形。立方隅角型反射單元的逆反射率通常是通過全內(nèi)反射原理獲得的。透明的立方隅角單元接收了以某一角度入射的光線而以相同的方向?qū)⒃摴饩€反射回去。例如見美國專利No3，924，929、4，672，089、4，349，598和4，588，258所公開內(nèi)容。
由逆反射制品反向朝光源反射回去的光通常擴(kuò)展成在光向反射器行進(jìn)路徑上匯集成類似圓錐狀的圖形，這樣的擴(kuò)展是需要的，它使得由一迎面而來的車輛的前燈所發(fā)出的光，由一逆反射標(biāo)志朝車輛反射回去時被擴(kuò)展而足以到達(dá)司機(jī)的眼睛，司機(jī)的眼睛是處在前燈發(fā)出的光束軸線以外的。傳統(tǒng)的立方隅角逆反射制品中，逆反射光的錐形擴(kuò)展是由于立方隅角逆反射單元的不完整性(例如，表面不平度，表面相對于互相垂直位置的不希望有的傾斜等)，以及由三個反射面底邊形成縫隙射出的逆反射光產(chǎn)生的衍射而獲得的，見美國專利No.3，712，706(Stamm)。
然而，立方偶角逆反射制品產(chǎn)生的光擴(kuò)展具有以下的缺點(diǎn)逆反射光錐對于許多要求看到很偏離光軸的反射光的應(yīng)用來說是太狹窄;以及立方隅角逆反射單元的三側(cè)面性質(zhì)使逆反射光錐有不合要求的不對稱形狀，結(jié)果造成從不同的掃描角(其定義見說明書末尾的名詞術(shù)語解釋)來觀察時，立方隅角逆反射制品有不同的逆反射亮度。這些缺點(diǎn)可能是十分嚴(yán)重的，它可能使兩位在車輛中并肩坐著的人，在車輛通過一個用立方隅角逆反射板覆蓋的標(biāo)志時，對所見到標(biāo)志的亮度有明顯不同的感覺。
美國專利No.3，817，596(Tanaka)采用故意使立方隅角逆反射單元的各個面傾斜而不是互相垂直或正交的方法來增加從立方隅角逆反射制品反射出光線的發(fā)散或擴(kuò)展。但是，正如P.R.Yoder的“在三面反射鏡和四面體棱鏡中光偏離誤差研究”，JournaloftheopticalSocietyofAmericaVol.48，No.7，1958年7月;N.E.Rityn的“隅角立方體型反射器光學(xué)”，SovietJournalofOpticalTechnology，Vol.34，P.198，以及H.D.Eckhardt的“隅角反射器現(xiàn)象的簡單模型”，AppliedOptics，Vol.10，No.7，1971年7月等文章所指出的，這樣的表面傾斜使得立方偶角逆反射單元所反射的光被分成多達(dá)六種不同的離開單元參考軸發(fā)散的光束，因此使光通過一個較寬的角度范圍內(nèi)擴(kuò)展。
雖然，美國專利No.3，817，596所公開的光擴(kuò)展方法增大了由于逆反射而可以看到制品的觀視角，但是沒有對避免由于立方隅角逆反射單元的三側(cè)面性所引起的基本非對稱作出努力。而且，按一般經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)展降低了較小的觀察角，即降低靠近參考軸窄角度處的逆射光亮度，因?yàn)樵瓉響?yīng)是直線射向這些小的觀察角的光被擴(kuò)展到擴(kuò)大了的空間區(qū)域，而很多擴(kuò)展的光浪費(fèi)掉了，因?yàn)閺恼麄€擴(kuò)大了的空間中的許多區(qū)域一般是觀察不到該制品的，損失的光使制品的逆反射亮度嚴(yán)重地降低(見U.S.P.3，817，596圖6)。
U.S.P3，833，285(Heenan)用不同的方法，特別是采用在制品中加入一組特殊的成行排列的立方隅角逆反射單元的方法來改變由立方隅角逆反射制品所發(fā)出的光的擴(kuò)展或擴(kuò)散。
由U.S.P3，833，285所提出的逆反射制品的缺點(diǎn)是，在許多具有單一隔離排的逆反射單元的逆反射制品中，例如交通控制標(biāo)志中，該隔離排的光分布明顯地與制品的其它逆反射單元的光分布不同，而引起觀察者注意力的分散。例如，觀察者不是看到均勻的亮的逆反射標(biāo)志，而看到的是不同的亮度，將會分散對在標(biāo)志上信息的理解。而且，如U.S.P3，833，285所描述的產(chǎn)品要求對各個針模進(jìn)行精確的制造，然后捆在一起形成單元的排，但是要將這些針模制造出來并嚴(yán)格地組合在一起獲得所要求公差范圍內(nèi)的逆反射是很困難的。
對可以逐個裁制以使由材料發(fā)出的逆反射光的分布變成所希望的形式或擴(kuò)展的光分布，以及在大入射角時進(jìn)行有效反射的逆反射材料作出進(jìn)一步改進(jìn)是必要的。
本發(fā)明提供一種逆反射材料，它對大入射角有效，并可以單獨(dú)裁制使由材料發(fā)出的逆反射光分布有所希望的形式或發(fā)散的光分布。
本發(fā)明的逆反射材料包括一種具有前側(cè)面和后側(cè)面的透明表面層和大量的立方隅角反射單元，每一反射單元包括一個在表面層后側(cè)面上的長方形的底，兩個近于互相垂直的長方形表面各自與長方形底的一邊相連接以形成一種具有三角形截面的反射單元，以及兩個近于互相平行并近于與長方形面垂直的三角形面，形成反射單元的端面;兩三角形面和長方形的面之間限定了一對相似的立方隅角，反射單元以它們的底排列連接成表面層。在此，用“近于平行”和“近于垂直”來表示那些真正平行或垂直的面以及那些與真正的平行或垂直的面稍有偏離的面。
反射單元由兩組垂直交叉的平行模膛來形成，第一組為V形的，而第二組模膛的每一個有一對其表面之一近于與長方形底垂直的表面。第一組模膛形成長方形的表面，而第二組模膛形成反射單元的三角形面。至少多組模膛中的一組，其一個以上的模膛所具有模膛的側(cè)角與同組其它模膛的側(cè)角有一點(diǎn)不同(小于3°，通常小于1°)。
模膛側(cè)角的這些差異可能以重復(fù)的形式或相繼地出現(xiàn)。隨著模膛中側(cè)角的變化，立方隅角逆反射單元至少從一個反射單元至另一個反射單元之間的兩面角之一就有小的變化，這種變化至少在某些反射單元中存在，但不是所有的反射單元都需要。這樣，形成了很多有不同形狀的立方隅角逆反射單元。至少這些不同形狀之一是一個非正交的立方隅角逆反射單元。對此，其含義是該單元的至少一個面成一角度傾斜，該角度與互相正交的單元之內(nèi)的所有兩面角所要求的角度不同;即，使兩面角不都是正交的，這樣的一種單元在這里仍然被視為一種立方隅角逆反射單元，因?yàn)樗谛螤钆c功能上與理想的立方隅角逆反射單元極為相似。
不同構(gòu)形的立方隅角逆反射單元將入射光逆反射成不同形狀的光分布形式，由本發(fā)明制品產(chǎn)生的逆反射光的形式，即制品的光擴(kuò)展分布圖能夠通過使模膛側(cè)角的變化來設(shè)計。
用作標(biāo)志的實(shí)際益處是可用擴(kuò)展分布圖來設(shè)計標(biāo)志，使光反射回到觀察者的位置，而不是回到觀察者所駕駛的汽車的前燈。就是說，發(fā)散的光分布可以被擴(kuò)展開來。
用所提出的上述模膛角度變化的復(fù)制模來復(fù)制，反射單元的陣列就被分成重復(fù)的次陣列，每一次陣列包含很多不同形狀的立方隅角逆反射單元。擴(kuò)展分布圖包含各種光分布圖形的總和。其中，在次陣列中不同構(gòu)形的立方隅角逆反射單元逆反射入射光，而能夠?qū)Ω髯圆煌螤畹墓夥植夹问竭M(jìn)行選擇以使得整個光分布具有所希望的形狀。
本發(fā)明也提供了一種制備形成立方隅角逆反射制品的工具的方法，包括在工具臺上形成至少一組平行的模膛，該模膛至少限定了立方隅角單元的一些側(cè)向面，至少模膛之一受到改動，使其側(cè)面角度與提供正交的立方隅角單元所要求的角相差一個預(yù)定的小的量。


圖1為由本發(fā)明方法用三個交叉的平行V形模膛組所形成的逆反射單元背面的平視圖;
圖2為典型的模膛裝置的一部分，以夸張的方式表示出模膛有與相同組中的其它模膛側(cè)角不同的模膛側(cè)角;
圖3為用本發(fā)明方法制造的一種逆反射制品的代表性模膛圖形的簡要平視圖;
圖4為本發(fā)明方法制造的一種逆反射制品的代表性模膛圖形的簡要平視圖;
圖5為本發(fā)明逆反射元件背面的部分平視圖;
圖6表示與沿圖5剖線6-6垂直斷面相似的斷面圖，但是以夸張方式表示有與相同組中另一模膛角度不同的模膛;
圖7是圖5沿剖線7-7的斷面圖;
圖8是本發(fā)明的一個有傾斜平分線的實(shí)例的部分?jǐn)嗝鎴D;
圖9表示與沿圖8的剖線9-9的垂直斷面相似的簡圖。
以圖1的板材背面和圖2的斷面表示出由本發(fā)明的方法制造的工具來制做的一種典型的逆反射板材10。如圖1所示，板材10的具有一定形狀的后表面是由三組互相交叉的平行V形模膛11、12和13所限定，這些模膛形成密集的，或完全填滿的立方隅角逆反射單元的陣列。對模膛側(cè)面的角度，即模膛側(cè)面角進(jìn)行選擇以便使模膛交叉線上所形成的二面角，即圖1中表示立方隅角逆反射單元17的線14、15和16上的兩面角近似為90°。但是，在一個重復(fù)模型中，至少平行模膛的互相交叉的組之一包括有一或兩個模膛側(cè)角與相同組的至少一個其它的模膛側(cè)角不同的模膛。對于“重復(fù)模型”，其意思是特別不同的模膛側(cè)角周期性地跨越過立方隅角逆反射單元陣列中，即從在陣列中它原先出現(xiàn)的位置空出相同數(shù)目的模膛。
圖2代表性地表示模膛組的一部分，以夸張的方式表示該組中的側(cè)角與同組的其它模膛的側(cè)角不同的模膛。具體地說，圖2表示一組取自圖1的片材的模膛13，即131、132、133和134。在這組模膛中，有四個不同的模膛側(cè)角“a”、“b”、“c”和“d”延伸在模膛的側(cè)面和平面18之間，平面18垂直于模膛底緣19所限定的平面。本發(fā)明也包括模膛的底緣為非共面的形狀。模膛側(cè)角安排在a-b-c-d-a-b-c-d的復(fù)制模型中。在該代表性的模膛組中模膛側(cè)角“a”是一個在模膛側(cè)面和其它兩組模膛的模膛側(cè)面的交叉處形成直角的角度(在此，這樣的模膛側(cè)角有時稱為“直角的形成物”)，而模膛側(cè)角“b”、“c”和“d”并不形成直角的二面角。在圖2中，作為直角的形成物的模膛側(cè)面的位置用折線表示，而可以看到，角“b”是比獲得直角所需要的角度小，而角“c”和“d”大于獲得直角所需要的角度。
圖3和圖4簡要表示，由采用本發(fā)明方法制造的工具加工逆反射制品用的具有代表性的模膛模型。在這些圖中，每道線代表-V型模膛，線的每一邊上用字母代表模膛的側(cè)角。如這些例子所說明的，三組模膛的每一組可能有一種不同的模膛側(cè)角重復(fù)模型。在圖3中，一組有a-b-b-a的模型，第二組有a-b-a-b-b-a-b-a模型，而第三組有c-d-e-f-d-c-f-e模型。在圖4中不同的模膛模型分別是a-b-b-a模型，a-b-a-b-b-a-b-a模型和c-d-d-c模型。
參閱圖5-7，表示本發(fā)明的一種逆反射材料110，具有反射單元120。反射單元120包括長方形基底122，一對長方形表面124和126以及一對近于垂直的三角形面128和129。三角形面128和129處于幾乎與基底122垂直的狀態(tài)。典型地，長方形基底的長小于或等于0.5毫米，而長方形面124和126的交接處與基底之距離小于0.2毫米。
長方形面124和126以及三角形面128和129形成了立方隅角130和132，以下將作更詳細(xì)的討論。立方隅角130和132被稱之為這種立方隅角，即不論它們是正交的還是非正交的立方隅角。
反射單元120均勻地排列成行，如圖5所示，三角形面128與鄰近的反射單元120的三角形面129鄰接。長方形面124和126形成第一V型模膛134。當(dāng)三角形面128和129具有近于垂直表面時，三角形面128和129形成第二模膛136。如圖5所示，第一模膛134和第二模膛136互相垂直。
如圖7所示，逆反射單元120是形成在一透明表面層140的背面上。單元120被貼到襯底物160上，襯底物有粘合劑層162，它用來將逆反射材料110貼附到一標(biāo)志材料164上。
這種逆反射器如同美國專利U.S.P4，349，598(White)(本文作為參考引入)所公開的逆反射器，但有一個重要的差別，即，至少某些立方隅角單元的二面角不是90°，而一些角與90°略有不同，通常有小于1°的差異，這種差異量不同，可使一個立方隅角單元具有90°30′的二面角，而與它相接的可以有89°50′的角度。在逆反射器中有許多這樣的變化，它被稱為是多個非直角的。這樣設(shè)計的特點(diǎn)有助于減小由整個逆反射器面積反射光亮度的變化，而這正是由于形成立方隅角單元的模膛的變化所帶來的結(jié)果。
第一V型模膛134的模膛側(cè)角近似為45°，第二模膛136有近于垂直的側(cè)面，其模膛側(cè)角近似為零。但是，最好在重復(fù)模型中，至少相互交叉的平行模膛組之一，有一或二個模膛側(cè)角與相同組的至少一個其它模膛側(cè)角有所不同。本發(fā)明片材的每一個逆反射單元有兩個立方隅角。在某些情況下，兩個立方隅角是相同的，但在其它情況下，立方隅角可能相互略有差異，立方隅角的一個或兩個是非直角的。
圖6表示，以一種夸張的方式來說明模膛側(cè)角與同組中其它模膛側(cè)角不同的具有代表性的模膛組。這些模膛將被稱為直角槽形斷面模膛，因?yàn)樗鼈兛磥砗芟笫且粋€有直角隅角或側(cè)面垂直于底的溝槽的斷面。具體說，圖6表示一組由圖5的片材得出的模膛136，即1361、1362、1363和1364。在這組模膛中，有三種不同的模膛側(cè)角“g”、“h”和“i”，延伸在模膛的側(cè)面和一垂直于模膛底緣137所限定平面的一個平面139之間。模膛側(cè)角被安排成g-h-i-g-i-h-g-h的重復(fù)模型。
在這種具有代表性的制品中，在代表性的組中，模膛側(cè)角“g”是這樣的角度，即它將在該模膛側(cè)面和其它V形模膛組的一個模膛的交接處形成一直角的二面角。模膛側(cè)角“h”和“i”不產(chǎn)生直角的二面角。將為直角形成物的模膛側(cè)角的位置在圖6中用折線表示。角“h”和“i”大于為獲得直角所需的角度。
在本發(fā)明的一種制品中，V形模膛組的模膛側(cè)角，如上述圍繞圖2的討論中所述是可以被改變的，例如，由圖2中的兩個模膛側(cè)角“a”和圖6中的一個模膛側(cè)角“g”的交接將形成一直角形的立方隅角。
圖5也表示本發(fā)明的一種逆反射制品所用的具有代表性的模膛模型。在本圖中，左側(cè)的每一水平線代表線的每一側(cè)上具有字母的一個V型模膛，字母表示在模膛那一側(cè)上的模膛側(cè)角。垂直線對各代表一具有接近垂直側(cè)壁的第二模膛，用位于線一側(cè)的字母代表在模膛那一側(cè)的模膛側(cè)角。如由本例所說明的，該兩組模膛的每一個可能有一不同的模膛側(cè)角的重復(fù)模型。在圖5中，第一模膛組有“a-b-b-a”形式，而第二組有“g-h-i-g-i-h-g-h”形式。
優(yōu)選的模膛重復(fù)模型周期性地形成立方隅角逆反射單元的重復(fù)組合件，或次陣列，分布在整個逆反射制品的整個大面積的一側(cè)上。用圖5所示的模膛模型，次陣列由可能的六種不同的立方隅角逆反射單元構(gòu)成，即，假定a、b、g、h、i都是互不相同的，在該次陣列中存在六種不同形狀的立方隅角逆反射單元。
不同于上述重復(fù)模型中的重復(fù)方式，模膛側(cè)角可以更加無規(guī)則地重復(fù)，例如在重新出現(xiàn)一給定側(cè)角的兩個側(cè)角之間間隔4個，6個而然后是5個模膛。在本發(fā)明的絕大多數(shù)逆反射制品中，有大量的模膛，而一種特殊的非直角模膛側(cè)角將被重復(fù)多次(例如10次甚至于100次或更多次)。還有，在本發(fā)明的絕大多數(shù)逆反射制品中，大量的模膛側(cè)角(即三分之一或更多)，而實(shí)質(zhì)上通常是所有的模膛側(cè)角都是非直角的。一種特殊的模膛側(cè)角常常在一相當(dāng)短的模膛跨距內(nèi)被重復(fù)，例如在10個或更少的模膛之內(nèi)重復(fù)。
由于側(cè)角可以互相獨(dú)立地予以調(diào)整或選擇，因此不需要有成對的單元，反之，如果需要，單元可以是完全互不相同的。
對于圖5的陣列。因?yàn)樵谠撽嚵兄胁捎昧四Ｌ诺奶厥庵貜?fù)模型，因此存在有成對的單元，例如，在一毗鄰的模膛中采用轉(zhuǎn)動a-b型式成b-a的型式，以便每個單元由于一個類似形狀單元轉(zhuǎn)動了180°而與第一個單元匹配。無論采用什么重復(fù)模型，只要該模型是周期性的，次陣列就將會是彼此相同的。
在一次陣列中所有的模膛側(cè)角不必要都互不相同。例如，在圖3中，c和e可能彼此相同，或其它模膛的側(cè)角可能是相同的。但是，至少兩組模膛中的一組，為了更大的控制至少這些模膛中之二個(二個以上或三個以上)包含至少一個模膛側(cè)角與同組中至少一個其它的模膛側(cè)角有差別，致使在一次陣列中許多(至少兩個)立方隅角逆反射單元有可區(qū)別的形狀，即，有彼此不同的形狀。這種形狀的差異比較簡單，它是繞其軸轉(zhuǎn)動一單元，例如上述的180°轉(zhuǎn)動或美國專利VSP4，588，258中立方隅角單元的近似180°轉(zhuǎn)動，或者不同轉(zhuǎn)動，因?yàn)橐粋€立方隅角元件的一個特殊面不是直角的形成物。
對模膛側(cè)角裁制的方法和結(jié)果進(jìn)一步的說明可在所引用的VSP4，775，219中找到實(shí)例。
在每個重復(fù)模型中，單個的模膛側(cè)角可以是互相垂直或不互相垂直，如已提到過的，至少在一組中至少有一個模膛側(cè)角與該組的另一個模膛側(cè)角有差別，即是說，在該組中至少必需有一個模膛側(cè)角不是直角的形成物。超過或不足于作為直角形成物的角度量一般為幾個弧分，例如約為15-30弧分或更少，不過更大的偏差也可以用。要在澆鑄本發(fā)明制品的工具中獲取選定的模膛側(cè)角，鑄模應(yīng)該加或減去半個弧分，最好是加或減四分之一的弧分。在澆鑄操作期間可能發(fā)生一些更大的偏差，但是最好不要大于2或3個弧分的變化量，而以不發(fā)生大于1或2弧分的變化量為更好。用V形金剛石刀具在一平的金屬表面上切削出相交的平行模膛以制作立方隅角逆反射器母體的技術(shù)已公開在引為參考的U.S，P3，712，706中，例如見第3欄的35-54行，第4欄57行至第5欄24行，以及第17欄25行至47行中。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)切削一模膛時，沿模膛每一側(cè)面所產(chǎn)生的所有表面都有精確的相同的角度。還有，在再次重復(fù)切削相同的模膛時固定刀具的轉(zhuǎn)位，使得每次都能很精確地得到相同的面角度。這種在相同的立方隅角逆反射單元的形狀上的精確性使得由各個立方隅角逆反射單元產(chǎn)生的逆反射光分布精確地一致。因此，減少了具有相同光學(xué)設(shè)計的立方隅角單元之間的偏差或誤差。這樣互相影響的精確性有助于光的控制應(yīng)用，而使光僅僅以一個預(yù)定的角度出射。
最好是用許多由模膛重復(fù)模型制造的單個的次陣列，使形成本發(fā)明逆反射制品的具有一定形狀表面的模膛連續(xù)地延伸穿過多個次陣列，將這樣的連續(xù)模膛與由單個的針模的形成物比較，如應(yīng)用在大的立方隅角逆反射單元時，每個針模都有一獨(dú)特的立方隅角逆反射單元的形狀，這可參見U.S.P3，833，285(Heenan)，也可和U.S.P4，243，618(VanArnam)提出的方法相比較，在這里一個含有不同朝向的立方隅角逆反射單元帶的陣列，要由一束針模在一平面上形成模膛，然后松開這束針模，將針模轉(zhuǎn)動，在重新使之成束才能完成這個有不同朝向的單元的陣列。使用連續(xù)模膛的優(yōu)點(diǎn)在于它們是切削比較方便，不昂貴，而且避免了帶之間的邊界上的破裂和反射率的損失。
可以通過傾斜和偏置用來形成模膛的V形工具，例如錐形的金剛石刀具的方法來實(shí)現(xiàn)改變模膛中的互相垂直性，相同的刀具也可以用來切削多組模膛，可以用類似的方法來切削近似于垂直側(cè)面的模膛。
參見圖9，表示本發(fā)明另一實(shí)施例的斷面圖。圖8示出圖9實(shí)施例的一個斷面的平視圖。在圖8和9中，示出了一種可提高在水平方向中傾斜度的逆反射材料170。這樣的提高傾斜度是重要的，例如，在路面標(biāo)志中，或垂直的障礙物指示中，低傾斜度的逆反射材料只能使射在其上的光，在一個中心靠近其光軸的狹窄的角度范圍內(nèi)有明亮的逆反射。位于高速公路上的路面標(biāo)志，其入射角是汽車前燈光束的軸線與垂直于路面標(biāo)志中反射板的軸線之間的夾角，而入射角的平面是由該兩軸線所限定的。傾斜度是反射板的一種特性，它確定了偏離垂直于路面標(biāo)志反射面的軸線的最大角度，在這一角度上路面標(biāo)志將仍然是一個有效的逆反射器。
圖9示出，反射單元172和174有基底171。單元172有一對四邊形的平面176A和176B，它們互相交匯在一起形成一個基本上垂直的角度。一平分線178將面176之間的角平分，并與基底171相交成直角。這是一種與圖5-7所示相類似的結(jié)構(gòu)，在這里，有時將這種結(jié)構(gòu)稱為垂直的平分線單元。
單元174有一對四邊形的平面180A和180B，它們相交以限定一個具有平分線182的直角。平分線182與基底171相交成一非90°的角。角度β是基底171的垂線與平分線182的夾角。象這樣的單元有時被稱為傾斜的平分線單元。
一個設(shè)計好的具有增加了傾斜度的逆反射材料，可以包括部分或全部都是傾斜平分線的，如同174那樣的單元。角度β，對所有單元可以是相同的，也可能是隨意變化的，可能是均勻變化，或可能設(shè)計成許多重復(fù)或任意的模型，這一些均視使用的目的而定。
為了生產(chǎn)本發(fā)明的含有傾斜平分線單元的逆反射材料，用一近似有90°夾角的刀具來切削一個基本的模膛而做成母模。對于某些切口(垂直的平分線單元)，90°夾角的刀具是角對稱的(在垂直線的兩側(cè)模膛占45°)，而對于其它的(傾斜的平分線單元)則處于變化的非對稱的角度。
角β，或平分線傾斜偏離垂直線的角，通常約為0°至小于45°，最好為0°至35°左右。平分線傾斜的量與傾斜方向中傾斜度的增加相對應(yīng)。
為了制造傾斜的或是垂直的平分線材料，在切削出模具之后再將它作為制造負(fù)模的母模。母模的復(fù)制品可以由負(fù)模通過電鑄或其它公知的模具復(fù)制技術(shù)來制作。然后可以將透明的塑料薄膜或薄片對著復(fù)制模或壓模擠壓，以在薄膜或薄片上形成或壓出母模的圖案。另外，也可采用液態(tài)薄膜成形材料在鑄模上進(jìn)行澆鑄。通過控制塑料膜或薄片上的壓紋深度，則沒有受到模具印壓的薄膜或薄片的基底部分就可作為成形的逆反射材料的透明復(fù)蓋片。
在下一個加工階段中，反射單元和透明復(fù)蓋片的組合物最好墊上一層背襯材料以增加組合物的強(qiáng)度，同時防止反射單元受污和受潮。通常，背襯層是具有良好的抗老化性能。合適的材料其厚度約等于反射單元厚度。其它的厚度也是合適的，這將取決于所希望的柔性度。
背襯薄膜或薄片可以密封在一方格?；蚱渌鼘Ψ瓷鋯卧线m的任何結(jié)構(gòu)中?？梢杂煤芏喾椒▉砻芊?，包括在反射單元陣列的隔離區(qū)處用超聲焊接，粘貼，或加熱密封(為U.SP.3.924，928所述)。密封對于防止砂土和濕氣的浸入和保護(hù)立方隅角反射表面外圍的充氣空間是很重要的。
如果需要，可以對逆反射單元噴鍍金屬，如果單元噴鍍金屬，則圍繞單元的充氣空間就不重要了，像金屬反射光一樣。為了耐用，希望用一種防護(hù)性的、通常用聚合的薄層來復(fù)蓋住金屬層。
如果要求增強(qiáng)組合件的強(qiáng)度和韌性，可以采用聚碳酸脂，聚丁酸脂，纖維強(qiáng)化塑料等的背襯片。根據(jù)制品逆反射材料的柔性度，可將材料卷起來，或者切成條狀或其它形狀。逆反射材料也可用粘合劑作背襯而不用襯片，如不用襯片，對于貼在任何基片上，不用加粘合劑或用其它緊固裝置的附加步驟是可取的。
模膛側(cè)角-模膛的側(cè)面和一平行于模膛的長度方向，并且垂直于該組模膛的底所限定的平面延伸的平面之間的夾角。在模膛的底為非共同處，參考平面為透明表面層的前側(cè)面或光入射于逆反射材料處的表面。
參照中心-接近或在逆反射器上的一個點(diǎn)，該點(diǎn)是為了說明其性能的目的而指定的裝置的中心。
照明軸-從參照中心至照明光源中心的線段。
觀測軸-從參照中心至光接收器中心或觀察者的線段。
觀測角-照明軸和觀測軸之間的夾角。
參考軸-條從參照中心引出的指定線段，它用來說明逆反射器的角位置，而對于絕大多數(shù)制品，包括本發(fā)明的片狀材料來說，是一條垂直于制品前表面的直線。
入射角-照明軸和參考軸之間的夾角。
掃描角-入射平面(由照明軸和參考軸形成的)和觀測平面(由照明軸和觀測軸形成的)之間的二兩角。
基準(zhǔn)點(diǎn)-逆反射器上的標(biāo)志，它是用來指明逆反射器相對于繞參考軸轉(zhuǎn)動的朝向。
觀察半平面-源自照明軸并包含觀測軸的半平面。
第一軸-通過參照中心，而垂直于觀測半平面的軸。
第二軸-通過參照中心而既垂直于第一軸又垂直于參照軸的軸。
旋轉(zhuǎn)角-從在參考軸開始的，并包含第二軸的正向部分(即第二軸在觀測半平面中的部分)的半平面到從參考軸開始并包含基準(zhǔn)點(diǎn)的半平面的二面角。注意當(dāng)基準(zhǔn)點(diǎn)垂直地對準(zhǔn)制品的參照中心，接收器或觀察者垂直地對準(zhǔn)照明軸而照明軸垂直于制品的前表面時，旋轉(zhuǎn)角和掃描角表示相同的運(yùn)動。本發(fā)明的有改善的旋轉(zhuǎn)對稱的片材，其優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)樗鼫p小了由將片材懸掛在不同角度朝向時所引起的擴(kuò)展光分布圖形的不同。
觀察角-觀察軸和參考軸之間的夾角。
擴(kuò)展分布圖形-逆反射強(qiáng)度作為觀測角在γ座標(biāo)軸和掃描角在θ座標(biāo)上的函數(shù)的極座標(biāo)圖。
觀測分布圖形或測察分布圖形-一個與擴(kuò)展分布圖形類似的極座標(biāo)圖，但它限定了一個觀察者相對于本發(fā)明的逆反射制品的注視位置的范圍。實(shí)際上，一個逆反射制品的擴(kuò)展分布圖應(yīng)該與注視的觀察或觀測分布圖相匹配。
這里所用的名稱“擴(kuò)展分布圖形”通常是在強(qiáng)調(diào)光離開反射器時的光分布情況時用的，而觀測或觀察分布，則是當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是在觀察者對光的感覺時用的。
權(quán)利要求
1.一種逆反射材料包括具有前側(cè)面和后側(cè)面的透明表面層和一陣列的立方隅角逆反射單元，其特征在于每一個所述的反射單元含有(a)在表面層的背面上的一長方形基底；(b)兩個近于互相垂直的長方形面，每個面被連接到長方形基底的一邊以形成具有三角形斷面的反射單元；和(c)兩個近于互相平行并近似地垂直于所述長方形面的三角形面，形成了反射元件的端部；所述的三角形面和所述的長方形面限定了兩者之間的一對立方隅角；所述的反射單元由兩組近于垂直的平行模膛形成，第一組V形模膛，和有一對近于垂直所述長方形基底表面的第二組模膛，至少這些模膛組之一包含多于一個的其模膛側(cè)角與同組的另一模膛側(cè)角相差為小于3°角量的模膛。由此，立方隅角逆反射單元陣列的特點(diǎn)是從一個反射單元至另一個反射單元的面之間至少一個二面角有微小的改變，所述的改變至少出現(xiàn)在某些反射單元之間，但不是所有的單元都必要。
2.如權(quán)利要求1的逆反射材料，其特征是兩組模膛都包含多于一個的，其模膛側(cè)角與同組中的另一個模膛的側(cè)角不同的模膛。
3.如權(quán)利要求1的逆反射材料，其特征是在重復(fù)模型中存在不同的模膛側(cè)角，由此將立方隅角逆反射單元的陣列分成重復(fù)的次陣列，每個次陣列包括許多具有各種不同形狀的立方隅角逆反射單元，它們將入射光逆反射成不同形狀的光分布。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的逆反射材料，其特征是所說的材料還包括密封于逆反射材料背面的襯墊物。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的逆反射材料，其特征是模膛側(cè)角差異的量為小于1°。
6.如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)的逆反射材料，其特征是單元陣列的立方隅角逆反射單元是以單元對排列的，以便每一不同形狀的單元由一種從第一單元轉(zhuǎn)動180°的類似形狀單元的匹配。
7.一種逆反射材料，包含具有前側(cè)面和后側(cè)面的透明表面層和一系列立方隅角反射單元，其特征在于所述的反射單元的每一個含有(a)一個在表面層后側(cè)面上的長方形基底;(b)兩個實(shí)際上互相垂直的長方形，各自被連接到長方形基底的一條邊上以形成一個有三角形斷面的反射單元;和(c)兩個實(shí)際上平行的垂直于長方形面的三角形面;所說的三角形面和長方形面限定了它們之間的一對立方隅角，每對所述的長方形面限定了有一交于所述基底的平分線的夾角，所述平分線和一垂直于所述基底的直線形成β角，所說的反射材料包括其中所形成的β角實(shí)際為零的，垂直的等分線單元，以及其中β角大體上為零至小于45°的傾斜等分線單元。
8.如權(quán)利要求7的逆反射材料，其特征是所述的傾斜等分線單元各有實(shí)際上角度相同的β角。
9.如權(quán)利要求7的逆反射材料，其特征是對每個所述的傾斜平分線單元來說，角β是隨意可變化的。
10.如權(quán)利要求7的逆反射材料，其特征是對每個所述的傾斜平分線單元來說，角β是以均勻的形式變化的。
11.一種逆反射材料，包括具有前側(cè)面和后側(cè)面的透明反射層和許多立方隅角反射單元，其特征在于所述反射單元包括(a)一個在表面層后側(cè)面上的長方形基底;(b)兩個近于互相垂直的長方形面，各被連接到長方形基底的一邊以形成一個有三角形斷面的反射單元;和(c)兩個近于互相平行，并近于垂直所述長方形面的三角形面;所述的三角形面和長方形面限定了它們之間的一對立方隅角;所述的反射單元由兩組互相垂直的平行模膛形成，第一組為V形模膛組，第二組為有一對幾乎與所述長方形基底垂直的面的模膛組，至少這些模膛組之一包含有多于一個的具有模膛側(cè)角與同組的另一模膛角相差小于3°角度量的模膛。由此，該立方隅角逆反射單元陣列的特點(diǎn)是在至少從一反射單元至另一反射單元之間的兩面角之一有小的不同，所述的不同至少存在于一些反射單元中，但不是所有反射單元都需要不同;每對所述的長方形面限定一個具有與所說基底相交的平分線的交角，所述的平分線與一垂直于所述基底的直線形成β角，所述反射材料包含具有垂直的平分線單元，其中β實(shí)際上為零，以及還有β角為近似于0°至小于45°的傾斜平分線單元。
12.如權(quán)利要求11的逆反射材料，其特征是，模膛側(cè)角的差異出現(xiàn)在重復(fù)模型中。
13.如權(quán)利要求12的逆反射材料，其特征是，所述的傾斜平分線單元各有一個實(shí)際上相同的角度β。
14.如權(quán)利要求11至13的任一項(xiàng)逆反射材料，其特征是所述的材料包括一密封于該逆反射材料背面的背襯墊層。
15.一種制作用于制備立方隅角逆反射制品的工具的方法，其特征是所述方法包括將至少兩組限定立方隅角單元某些側(cè)面的平行模膛形成在工具臺上;至少在一組之內(nèi)的一些模膛其從一個模膛至相鄰模膛的模膛側(cè)角有小角量的差異，所述的差異出現(xiàn)在該組中的許多模膛中。
16.如權(quán)利要求15的方法，其特征是所述模膛側(cè)角的差異以重復(fù)的形式出現(xiàn)。
17.如權(quán)利要求16的方法，其特征是橫過一組模膛的某些重復(fù)的模膛的模膛側(cè)角被改變成一個比構(gòu)成垂直的立方隅角單元所要求的角度更大的角，而橫過這組模膛的其它重復(fù)的模膛中的一個模膛側(cè)角則被改變成比構(gòu)成垂直的立方隅角單元所要求的角度小的角。
18.如權(quán)利要求15至17的任何一種方法，其特征是這些模膛組之一包括V型模膛，另一組形成與所述前一組模膛垂直的，包含有一直角凹槽斷面的，其側(cè)壁近于與模膛的底垂直的模膛。
19.如權(quán)利要求15的方法，其特征是所述的方法還包括形成第三組的多個模膛，它與另外兩組模膛在它們的交點(diǎn)處相交，這三組模膛之間形成一復(fù)合的共同交點(diǎn)，所述的第三組模膛連同其它模膛部分地限定了立方隅角單元。
20.一種制作用來形成立方隅角逆反射制品工具的方法，其特征是所述的方法包括使工具臺表面形成一種確定一系列的包含在該制品中的立方隅角逆反射單元的表面的形狀，該成形的表面至少包括一組限定該制品的立方隅角單元某些側(cè)面的平行的V形模膛，至少該組的許多模膛側(cè)角按預(yù)定的量被改變，它與為形成直角立方隅角單元所要求的角度具有不同的角度。
21.如權(quán)利要求20的方法，其特征是成形了的表面包括一種第二組與第一組模膛垂直的模膛，第二組模膛有一其側(cè)壁近似與模膛的底垂直的直角凹槽斷面，至少第二組的許多模膛側(cè)角按預(yù)定量改變成與形成直角的立方隅角單元所要求的角度不同的角。
22.如權(quán)利要求20的方法，其特征是具有一定形狀的表面包括另外兩組平行V形模膛，所有三組相互制約，以便限定立方隅角逆反射單元，而至少第二和第三組的許多模膛側(cè)角按預(yù)定的量改變成與形成直角的立方隅角單元所要求的角度不同的角。
全文摘要
一種逆反射材料，包括一種有前側(cè)面和背側(cè)面的透明表面層和陳列的主方隅角逆反單元，每一反射單元包括一個在表面層背側(cè)面上的長方形基底，兩個幾手互相垂直的各自連接到長方形基底以形成有三角形斷面的長方形面和兩個近于互相平行，并且與長方形面垂直的三角形面，而形成反射單元的端部，而三角形和長方形面限定了它們之間的一對近似的立方隅角，反射單元用它們的底靠著表面層排列。
文檔編號G02B5/124GK1038885SQ8910460
公開日1990年1月17日 申請日期1989年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月20日
發(fā)明者約翰·C·尼爾遜, 馬克·E·加里蒂尼, 羅杰·H·阿波多爾, 蒂莫斯·L·郝曼 申請人:明尼蘇達(dá)州采礦制造公司