高效立方隅角型逆反射材料的制作方法

专利名称：高效立方隅角型逆反射材料的制作方法
技术领域：
本发明是有关立方隅角型逆反射制品。尤其是在大入射角时有效的，而且可以裁制而使得由材料所产生的逆反射光的分布具有所希望的形式或扩展的分布图。
采用立方隅角型反射单元的逆反射材料已为本技术领域所熟知。立方隅角反射单元为三面形结构，它有三个互相垂直的侧面交汇成一个角，如同房间或立方体拐角处所限定的构形。立方隅角型反射单元的逆反射率通常是通过全内反射原理获得的。透明的立方隅角单元接收了以某一角度入射的光线而以相同的方向将该光线反射回去。例如见美国专利No3，924，929、4，672，089、4，349，598和4，588，258所公开内容。
由逆反射制品反向朝光源反射回去的光通常扩展成在光向反射器行进路径上汇集成类似圆锥状的图形，这样的扩展是需要的，它使得由一迎面而来的车辆的前灯所发出的光，由一逆反射标志朝车辆反射回去时被扩展而足以到达司机的眼睛，司机的眼睛是处在前灯发出的光束轴线以外的。传统的立方隅角逆反射制品中，逆反射光的锥形扩展是由于立方隅角逆反射单元的不完整性(例如，表面不平度，表面相对于互相垂直位置的不希望有的倾斜等)，以及由三个反射面底边形成缝隙射出的逆反射光产生的衍射而获得的，见美国专利No.3，712，706(Stamm)。
然而，立方偶角逆反射制品产生的光扩展具有以下的缺点逆反射光锥对于许多要求看到很偏离光轴的反射光的应用来说是太狭窄;以及立方隅角逆反射单元的三侧面性质使逆反射光锥有不合要求的不对称形状，结果造成从不同的扫描角(其定义见说明书末尾的名词术语解释)来观察时，立方隅角逆反射制品有不同的逆反射亮度。这些缺点可能是十分严重的，它可能使两位在车辆中并肩坐着的人，在车辆通过一个用立方隅角逆反射板覆盖的标志时，对所见到标志的亮度有明显不同的感觉。
美国专利No.3，817，596(Tanaka)采用故意使立方隅角逆反射单元的各个面倾斜而不是互相垂直或正交的方法来增加从立方隅角逆反射制品反射出光线的发散或扩展。但是，正如P.R.Yoder的“在三面反射镜和四面体棱镜中光偏离误差研究”，JournaloftheopticalSocietyofAmericaVol.48，No.7，1958年7月;N.E.Rityn的“隅角立方体型反射器光学”，SovietJournalofOpticalTechnology，Vol.34，P.198，以及H.D.Eckhardt的“隅角反射器现象的简单模型”，AppliedOptics，Vol.10，No.7，1971年7月等文章所指出的，这样的表面倾斜使得立方偶角逆反射单元所反射的光被分成多达六种不同的离开单元参考轴发散的光束，因此使光通过一个较宽的角度范围内扩展。
虽然，美国专利No.3，817，596所公开的光扩展方法增大了由于逆反射而可以看到制品的观视角，但是没有对避免由于立方隅角逆反射单元的三侧面性所引起的基本非对称作出努力。而且，按一般经验，扩展降低了较小的观察角，即降低靠近参考轴窄角度处的逆射光亮度，因为原来应是直线射向这些小的观察角的光被扩展到扩大了的空间区域，而很多扩展的光浪费掉了，因为从整个扩大了的空间中的许多区域一般是观察不到该制品的，损失的光使制品的逆反射亮度严重地降低(见U.S.P.3，817，596图6)。
U.S.P3，833，285(Heenan)用不同的方法，特别是采用在制品中加入一组特殊的成行排列的立方隅角逆反射单元的方法来改变由立方隅角逆反射制品所发出的光的扩展或扩散。
由U.S.P3，833，285所提出的逆反射制品的缺点是，在许多具有单一隔离排的逆反射单元的逆反射制品中，例如交通控制标志中，该隔离排的光分布明显地与制品的其它逆反射单元的光分布不同，而引起观察者注意力的分散。例如，观察者不是看到均匀的亮的逆反射标志，而看到的是不同的亮度，将会分散对在标志上信息的理解。而且，如U.S.P3，833，285所描述的产品要求对各个针模进行精确的制造，然后捆在一起形成单元的排，但是要将这些针模制造出来并严格地组合在一起获得所要求公差范围内的逆反射是很困难的。
对可以逐个裁制以使由材料发出的逆反射光的分布变成所希望的形式或扩展的光分布，以及在大入射角时进行有效反射的逆反射材料作出进一步改进是必要的。
本发明提供一种逆反射材料，它对大入射角有效，并可以单独裁制使由材料发出的逆反射光分布有所希望的形式或发散的光分布。
本发明的逆反射材料包括一种具有前侧面和后侧面的透明表面层和大量的立方隅角反射单元，每一反射单元包括一个在表面层后侧面上的长方形的底，两个近于互相垂直的长方形表面各自与长方形底的一边相连接以形成一种具有三角形截面的反射单元，以及两个近于互相平行并近于与长方形面垂直的三角形面，形成反射单元的端面;两三角形面和长方形的面之间限定了一对相似的立方隅角，反射单元以它们的底排列连接成表面层。在此，用“近于平行”和“近于垂直”来表示那些真正平行或垂直的面以及那些与真正的平行或垂直的面稍有偏离的面。
反射单元由两组垂直交叉的平行模膛来形成，第一组为V形的，而第二组模膛的每一个有一对其表面之一近于与长方形底垂直的表面。第一组模膛形成长方形的表面，而第二组模膛形成反射单元的三角形面。至少多组模膛中的一组，其一个以上的模膛所具有模膛的侧角与同组其它模膛的侧角有一点不同(小于3°，通常小于1°)。
模膛侧角的这些差异可能以重复的形式或相继地出现。随着模膛中侧角的变化，立方隅角逆反射单元至少从一个反射单元至另一个反射单元之间的两面角之一就有小的变化，这种变化至少在某些反射单元中存在，但不是所有的反射单元都需要。这样，形成了很多有不同形状的立方隅角逆反射单元。至少这些不同形状之一是一个非正交的立方隅角逆反射单元。对此，其含义是该单元的至少一个面成一角度倾斜，该角度与互相正交的单元之内的所有两面角所要求的角度不同;即，使两面角不都是正交的，这样的一种单元在这里仍然被视为一种立方隅角逆反射单元，因为它在形状与功能上与理想的立方隅角逆反射单元极为相似。
不同构形的立方隅角逆反射单元将入射光逆反射成不同形状的光分布形式，由本发明制品产生的逆反射光的形式，即制品的光扩展分布图能够通过使模膛侧角的变化来设计。
用作标志的实际益处是可用扩展分布图来设计标志，使光反射回到观察者的位置，而不是回到观察者所驾驶的汽车的前灯。就是说，发散的光分布可以被扩展开来。
用所提出的上述模膛角度变化的复制模来复制，反射单元的阵列就被分成重复的次阵列，每一次阵列包含很多不同形状的立方隅角逆反射单元。扩展分布图包含各种光分布图形的总和。其中，在次阵列中不同构形的立方隅角逆反射单元逆反射入射光，而能够对各自不同形状的光分布形式进行选择以使得整个光分布具有所希望的形状。
本发明也提供了一种制备形成立方隅角逆反射制品的工具的方法，包括在工具台上形成至少一组平行的模膛，该模膛至少限定了立方隅角单元的一些侧向面，至少模膛之一受到改动，使其侧面角度与提供正交的立方隅角单元所要求的角相差一个预定的小的量。


图1为由本发明方法用三个交叉的平行V形模膛组所形成的逆反射单元背面的平视图;
图2为典型的模膛装置的一部分，以夸张的方式表示出模膛有与相同组中的其它模膛侧角不同的模膛侧角;
图3为用本发明方法制造的一种逆反射制品的代表性模膛图形的简要平视图;
图4为本发明方法制造的一种逆反射制品的代表性模膛图形的简要平视图;
图5为本发明逆反射元件背面的部分平视图;
图6表示与沿图5剖线6-6垂直断面相似的断面图，但是以夸张方式表示有与相同组中另一模膛角度不同的模膛;
图7是图5沿剖线7-7的断面图;
图8是本发明的一个有倾斜平分线的实例的部分断面图;
图9表示与沿图8的剖线9-9的垂直断面相似的简图。
以图1的板材背面和图2的断面表示出由本发明的方法制造的工具来制做的一种典型的逆反射板材10。如图1所示，板材10的具有一定形状的后表面是由三组互相交叉的平行V形模膛11、12和13所限定，这些模膛形成密集的，或完全填满的立方隅角逆反射单元的阵列。对模膛侧面的角度，即模膛侧面角进行选择以便使模膛交叉线上所形成的二面角，即图1中表示立方隅角逆反射单元17的线14、15和16上的两面角近似为90°。但是，在一个重复模型中，至少平行模膛的互相交叉的组之一包括有一或两个模膛侧角与相同组的至少一个其它的模膛侧角不同的模膛。对于“重复模型”，其意思是特别不同的模膛侧角周期性地跨越过立方隅角逆反射单元阵列中，即从在阵列中它原先出现的位置空出相同数目的模膛。
图2代表性地表示模膛组的一部分，以夸张的方式表示该组中的侧角与同组的其它模膛的侧角不同的模膛。具体地说，图2表示一组取自图1的片材的模膛13，即131、132、133和134。在这组模膛中，有四个不同的模膛侧角“a”、“b”、“c”和“d”延伸在模膛的侧面和平面18之间，平面18垂直于模膛底缘19所限定的平面。本发明也包括模膛的底缘为非共面的形状。模膛侧角安排在a-b-c-d-a-b-c-d的复制模型中。在该代表性的模膛组中模膛侧角“a”是一个在模膛侧面和其它两组模膛的模膛侧面的交叉处形成直角的角度(在此，这样的模膛侧角有时称为“直角的形成物”)，而模膛侧角“b”、“c”和“d”并不形成直角的二面角。在图2中，作为直角的形成物的模膛侧面的位置用折线表示，而可以看到，角“b”是比获得直角所需要的角度小，而角“c”和“d”大于获得直角所需要的角度。
图3和图4简要表示，由采用本发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。在这些图中，每道线代表-V型模膛，线的每一边上用字母代表模膛的侧角。如这些例子所说明的，三组模膛的每一组可能有一种不同的模膛侧角重复模型。在图3中，一组有a-b-b-a的模型，第二组有a-b-a-b-b-a-b-a模型，而第三组有c-d-e-f-d-c-f-e模型。在图4中不同的模膛模型分别是a-b-b-a模型，a-b-a-b-b-a-b-a模型和c-d-d-c模型。
参阅图5-7，表示本发明的一种逆反射材料110，具有反射单元120。反射单元120包括长方形基底122，一对长方形表面124和126以及一对近于垂直的三角形面128和129。三角形面128和129处于几乎与基底122垂直的状态。典型地，长方形基底的长小于或等于0.5毫米，而长方形面124和126的交接处与基底之距离小于0.2毫米。
长方形面124和126以及三角形面128和129形成了立方隅角130和132，以下将作更详细的讨论。立方隅角130和132被称之为这种立方隅角，即不论它们是正交的还是非正交的立方隅角。
反射单元120均匀地排列成行，如图5所示，三角形面128与邻近的反射单元120的三角形面129邻接。长方形面124和126形成第一V型模膛134。当三角形面128和129具有近于垂直表面时，三角形面128和129形成第二模膛136。如图5所示，第一模膛134和第二模膛136互相垂直。
如图7所示，逆反射单元120是形成在一透明表面层140的背面上。单元120被贴到衬底物160上，衬底物有粘合剂层162，它用来将逆反射材料110贴附到一标志材料164上。
这种逆反射器如同美国专利U.S.P4，349，598(White)(本文作为参考引入)所公开的逆反射器，但有一个重要的差别，即，至少某些立方隅角单元的二面角不是90°，而一些角与90°略有不同，通常有小于1°的差异，这种差异量不同，可使一个立方隅角单元具有90°30′的二面角，而与它相接的可以有89°50′的角度。在逆反射器中有许多这样的变化，它被称为是多个非直角的。这样设计的特点有助于减小由整个逆反射器面积反射光亮度的变化，而这正是由于形成立方隅角单元的模膛的变化所带来的结果。
第一V型模膛134的模膛侧角近似为45°，第二模膛136有近于垂直的侧面，其模膛侧角近似为零。但是，最好在重复模型中，至少相互交叉的平行模膛组之一，有一或二个模膛侧角与相同组的至少一个其它模膛侧角有所不同。本发明片材的每一个逆反射单元有两个立方隅角。在某些情况下，两个立方隅角是相同的，但在其它情况下，立方隅角可能相互略有差异，立方隅角的一个或两个是非直角的。
图6表示，以一种夸张的方式来说明模膛侧角与同组中其它模膛侧角不同的具有代表性的模膛组。这些模膛将被称为直角槽形断面模膛，因为它们看来很象是一个有直角隅角或侧面垂直于底的沟槽的断面。具体说，图6表示一组由图5的片材得出的模膛136，即1361、1362、1363和1364。在这组模膛中，有三种不同的模膛侧角“g”、“h”和“i”，延伸在模膛的侧面和一垂直于模膛底缘137所限定平面的一个平面139之间。模膛侧角被安排成g-h-i-g-i-h-g-h的重复模型。
在这种具有代表性的制品中，在代表性的组中，模膛侧角“g”是这样的角度，即它将在该模膛侧面和其它V形模膛组的一个模膛的交接处形成一直角的二面角。模膛侧角“h”和“i”不产生直角的二面角。将为直角形成物的模膛侧角的位置在图6中用折线表示。角“h”和“i”大于为获得直角所需的角度。
在本发明的一种制品中，V形模膛组的模膛侧角，如上述围绕图2的讨论中所述是可以被改变的，例如，由图2中的两个模膛侧角“a”和图6中的一个模膛侧角“g”的交接将形成一直角形的立方隅角。
图5也表示本发明的一种逆反射制品所用的具有代表性的模膛模型。在本图中，左侧的每一水平线代表线的每一侧上具有字母的一个V型模膛，字母表示在模膛那一侧上的模膛侧角。垂直线对各代表一具有接近垂直侧壁的第二模膛，用位于线一侧的字母代表在模膛那一侧的模膛侧角。如由本例所说明的，该两组模膛的每一个可能有一不同的模膛侧角的重复模型。在图5中，第一模膛组有“a-b-b-a”形式，而第二组有“g-h-i-g-i-h-g-h”形式。
优选的模膛重复模型周期性地形成立方隅角逆反射单元的重复组合件，或次阵列，分布在整个逆反射制品的整个大面积的一侧上。用图5所示的模膛模型，次阵列由可能的六种不同的立方隅角逆反射单元构成，即，假定a、b、g、h、i都是互不相同的，在该次阵列中存在六种不同形状的立方隅角逆反射单元。
不同于上述重复模型中的重复方式，模膛侧角可以更加无规则地重复，例如在重新出现一给定侧角的两个侧角之间间隔4个，6个而然后是5个模膛。在本发明的绝大多数逆反射制品中，有大量的模膛，而一种特殊的非直角模膛侧角将被重复多次(例如10次甚至于100次或更多次)。还有，在本发明的绝大多数逆反射制品中，大量的模膛侧角(即三分之一或更多)，而实质上通常是所有的模膛侧角都是非直角的。一种特殊的模膛侧角常常在一相当短的模膛跨距内被重复，例如在10个或更少的模膛之内重复。
由于侧角可以互相独立地予以调整或选择，因此不需要有成对的单元，反之，如果需要，单元可以是完全互不相同的。
对于图5的阵列。因为在该阵列中采用了模膛的特殊重复模型，因此存在有成对的单元，例如，在一毗邻的模膛中采用转动a-b型式成b-a的型式，以便每个单元由于一个类似形状单元转动了180°而与第一个单元匹配。无论采用什么重复模型，只要该模型是周期性的，次阵列就将会是彼此相同的。
在一次阵列中所有的模膛侧角不必要都互不相同。例如，在图3中，c和e可能彼此相同，或其它模膛的侧角可能是相同的。但是，至少两组模膛中的一组，为了更大的控制至少这些模膛中之二个(二个以上或三个以上)包含至少一个模膛侧角与同组中至少一个其它的模膛侧角有差别，致使在一次阵列中许多(至少两个)立方隅角逆反射单元有可区别的形状，即，有彼此不同的形状。这种形状的差异比较简单，它是绕其轴转动一单元，例如上述的180°转动或美国专利VSP4，588，258中立方隅角单元的近似180°转动，或者不同转动，因为一个立方隅角元件的一个特殊面不是直角的形成物。
对模膛侧角裁制的方法和结果进一步的说明可在所引用的VSP4，775，219中找到实例。
在每个重复模型中，单个的模膛侧角可以是互相垂直或不互相垂直，如已提到过的，至少在一组中至少有一个模膛侧角与该组的另一个模膛侧角有差别，即是说，在该组中至少必需有一个模膛侧角不是直角的形成物。超过或不足于作为直角形成物的角度量一般为几个弧分，例如约为15-30弧分或更少，不过更大的偏差也可以用。要在浇铸本发明制品的工具中获取选定的模膛侧角，铸模应该加或减去半个弧分，最好是加或减四分之一的弧分。在浇铸操作期间可能发生一些更大的偏差，但是最好不要大于2或3个弧分的变化量，而以不发生大于1或2弧分的变化量为更好。用V形金刚石刀具在一平的金属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体的技术已公开在引为参考的U.S，P3，712，706中，例如见第3栏的35-54行，第4栏57行至第5栏24行，以及第17栏25行至47行中。
本发明方法的优点是，当切削一模膛时，沿模膛每一侧面所产生的所有表面都有精确的相同的角度。还有，在再次重复切削相同的模膛时固定刀具的转位，使得每次都能很精确地得到相同的面角度。这种在相同的立方隅角逆反射单元的形状上的精确性使得由各个立方隅角逆反射单元产生的逆反射光分布精确地一致。因此，减少了具有相同光学设计的立方隅角单元之间的偏差或误差。这样互相影响的精确性有助于光的控制应用，而使光仅仅以一个预定的角度出射。
最好是用许多由模膛重复模型制造的单个的次阵列，使形成本发明逆反射制品的具有一定形状表面的模膛连续地延伸穿过多个次阵列，将这样的连续模膛与由单个的针模的形成物比较，如应用在大的立方隅角逆反射单元时，每个针模都有一独特的立方隅角逆反射单元的形状，这可参见U.S.P3，833，285(Heenan)，也可和U.S.P4，243，618(VanArnam)提出的方法相比较，在这里一个含有不同朝向的立方隅角逆反射单元带的阵列，要由一束针模在一平面上形成模膛，然后松开这束针模，将针模转动，在重新使之成束才能完成这个有不同朝向的单元的阵列。使用连续模膛的优点在于它们是切削比较方便，不昂贵，而且避免了带之间的边界上的破裂和反射率的损失。
可以通过倾斜和偏置用来形成模膛的V形工具，例如锥形的金刚石刀具的方法来实现改变模膛中的互相垂直性，相同的刀具也可以用来切削多组模膛，可以用类似的方法来切削近似于垂直侧面的模膛。
参见图9，表示本发明另一实施例的断面图。图8示出图9实施例的一个断面的平视图。在图8和9中，示出了一种可提高在水平方向中倾斜度的逆反射材料170。这样的提高倾斜度是重要的，例如，在路面标志中，或垂直的障碍物指示中，低倾斜度的逆反射材料只能使射在其上的光，在一个中心靠近其光轴的狭窄的角度范围内有明亮的逆反射。位于高速公路上的路面标志，其入射角是汽车前灯光束的轴线与垂直于路面标志中反射板的轴线之间的夹角，而入射角的平面是由该两轴线所限定的。倾斜度是反射板的一种特性，它确定了偏离垂直于路面标志反射面的轴线的最大角度，在这一角度上路面标志将仍然是一个有效的逆反射器。
图9示出，反射单元172和174有基底171。单元172有一对四边形的平面176A和176B，它们互相交汇在一起形成一个基本上垂直的角度。一平分线178将面176之间的角平分，并与基底171相交成直角。这是一种与图5-7所示相类似的结构，在这里，有时将这种结构称为垂直的平分线单元。
单元174有一对四边形的平面180A和180B，它们相交以限定一个具有平分线182的直角。平分线182与基底171相交成一非90°的角。角度β是基底171的垂线与平分线182的夹角。象这样的单元有时被称为倾斜的平分线单元。
一个设计好的具有增加了倾斜度的逆反射材料，可以包括部分或全部都是倾斜平分线的，如同174那样的单元。角度β，对所有单元可以是相同的，也可能是随意变化的，可能是均匀变化，或可能设计成许多重复或任意的模型，这一些均视使用的目的而定。
为了生产本发明的含有倾斜平分线单元的逆反射材料，用一近似有90°夹角的刀具来切削一个基本的模膛而做成母模。对于某些切口(垂直的平分线单元)，90°夹角的刀具是角对称的(在垂直线的两侧模膛占45°)，而对于其它的(倾斜的平分线单元)则处于变化的非对称的角度。
角β，或平分线倾斜偏离垂直线的角，通常约为0°至小于45°，最好为0°至35°左右。平分线倾斜的量与倾斜方向中倾斜度的增加相对应。
为了制造倾斜的或是垂直的平分线材料，在切削出模具之后再将它作为制造负模的母模。母模的复制品可以由负模通过电铸或其它公知的模具复制技术来制作。然后可以将透明的塑料薄膜或薄片对着复制模或压模挤压，以在薄膜或薄片上形成或压出母模的图案。另外，也可采用液态薄膜成形材料在铸模上进行浇铸。通过控制塑料膜或薄片上的压纹深度，则没有受到模具印压的薄膜或薄片的基底部分就可作为成形的逆反射材料的透明复盖片。
在下一个加工阶段中，反射单元和透明复盖片的组合物最好垫上一层背衬材料以增加组合物的强度，同时防止反射单元受污和受潮。通常，背衬层是具有良好的抗老化性能。合适的材料其厚度约等于反射单元厚度。其它的厚度也是合适的，这将取决于所希望的柔性度。
背衬薄膜或薄片可以密封在一方格模或其它对反射单元合适的任何结构中。可以用很多方法来密封，包括在反射单元阵列的隔离区处用超声焊接，粘贴，或加热密封(为U.SP.3.924，928所述)。密封对于防止砂土和湿气的浸入和保护立方隅角反射表面外围的充气空间是很重要的。
如果需要，可以对逆反射单元喷镀金属，如果单元喷镀金属，则围绕单元的充气空间就不重要了，像金属反射光一样。为了耐用，希望用一种防护性的、通常用聚合的薄层来复盖住金属层。
如果要求增强组合件的强度和韧性，可以采用聚碳酸脂，聚丁酸脂，纤维强化塑料等的背衬片。根据制品逆反射材料的柔性度，可将材料卷起来，或者切成条状或其它形状。逆反射材料也可用粘合剂作背衬而不用衬片，如不用衬片，对于贴在任何基片上，不用加粘合剂或用其它紧固装置的附加步骤是可取的。
模膛侧角-模膛的侧面和一平行于模膛的长度方向，并且垂直于该组模膛的底所限定的平面延伸的平面之间的夹角。在模膛的底为非共同处，参考平面为透明表面层的前侧面或光入射于逆反射材料处的表面。
参照中心-接近或在逆反射器上的一个点，该点是为了说明其性能的目的而指定的装置的中心。
照明轴-从参照中心至照明光源中心的线段。
观测轴-从参照中心至光接收器中心或观察者的线段。
观测角-照明轴和观测轴之间的夹角。
参考轴-条从参照中心引出的指定线段，它用来说明逆反射器的角位置，而对于绝大多数制品，包括本发明的片状材料来说，是一条垂直于制品前表面的直线。
入射角-照明轴和参考轴之间的夹角。
扫描角-入射平面(由照明轴和参考轴形成的)和观测平面(由照明轴和观测轴形成的)之间的二两角。
基准点-逆反射器上的标志，它是用来指明逆反射器相对于绕参考轴转动的朝向。
观察半平面-源自照明轴并包含观测轴的半平面。
第一轴-通过参照中心，而垂直于观测半平面的轴。
第二轴-通过参照中心而既垂直于第一轴又垂直于参照轴的轴。
旋转角-从在参考轴开始的，并包含第二轴的正向部分(即第二轴在观测半平面中的部分)的半平面到从参考轴开始并包含基准点的半平面的二面角。注意当基准点垂直地对准制品的参照中心，接收器或观察者垂直地对准照明轴而照明轴垂直于制品的前表面时，旋转角和扫描角表示相同的运动。本发明的有改善的旋转对称的片材，其优点是因为它减小了由将片材悬挂在不同角度朝向时所引起的扩展光分布图形的不同。
观察角-观察轴和参考轴之间的夹角。
扩展分布图形-逆反射强度作为观测角在γ座标轴和扫描角在θ座标上的函数的极座标图。
观测分布图形或测察分布图形-一个与扩展分布图形类似的极座标图，但它限定了一个观察者相对于本发明的逆反射制品的注视位置的范围。实际上，一个逆反射制品的扩展分布图应该与注视的观察或观测分布图相匹配。
这里所用的名称“扩展分布图形”通常是在强调光离开反射器时的光分布情况时用的，而观测或观察分布，则是当强调的是在观察者对光的感觉时用的。
权利要求
1.一种逆反射材料包括具有前侧面和后侧面的透明表面层和一阵列的立方隅角逆反射单元，其特征在于每一个所述的反射单元含有(a)在表面层的背面上的一长方形基底；(b)两个近于互相垂直的长方形面，每个面被连接到长方形基底的一边以形成具有三角形断面的反射单元；和(c)两个近于互相平行并近似地垂直于所述长方形面的三角形面，形成了反射元件的端部；所述的三角形面和所述的长方形面限定了两者之间的一对立方隅角；所述的反射单元由两组近于垂直的平行模膛形成，第一组V形模膛，和有一对近于垂直所述长方形基底表面的第二组模膛，至少这些模膛组之一包含多于一个的其模膛侧角与同组的另一模膛侧角相差为小于3°角量的模膛。由此，立方隅角逆反射单元阵列的特点是从一个反射单元至另一个反射单元的面之间至少一个二面角有微小的改变，所述的改变至少出现在某些反射单元之间，但不是所有的单元都必要。
2.如权利要求1的逆反射材料，其特征是两组模膛都包含多于一个的，其模膛侧角与同组中的另一个模膛的侧角不同的模膛。
3.如权利要求1的逆反射材料，其特征是在重复模型中存在不同的模膛侧角，由此将立方隅角逆反射单元的阵列分成重复的次阵列，每个次阵列包括许多具有各种不同形状的立方隅角逆反射单元，它们将入射光逆反射成不同形状的光分布。
4.如权利要求1至3中任一项的逆反射材料，其特征是所说的材料还包括密封于逆反射材料背面的衬垫物。
5.如权利要求1至4中任一项的逆反射材料，其特征是模膛侧角差异的量为小于1°。
6.如权利要求1至2中任一项的逆反射材料，其特征是单元阵列的立方隅角逆反射单元是以单元对排列的，以便每一不同形状的单元由一种从第一单元转动180°的类似形状单元的匹配。
7.一种逆反射材料，包含具有前侧面和后侧面的透明表面层和一系列立方隅角反射单元，其特征在于所述的反射单元的每一个含有(a)一个在表面层后侧面上的长方形基底;(b)两个实际上互相垂直的长方形，各自被连接到长方形基底的一条边上以形成一个有三角形断面的反射单元;和(c)两个实际上平行的垂直于长方形面的三角形面;所说的三角形面和长方形面限定了它们之间的一对立方隅角，每对所述的长方形面限定了有一交于所述基底的平分线的夹角，所述平分线和一垂直于所述基底的直线形成β角，所说的反射材料包括其中所形成的β角实际为零的，垂直的等分线单元，以及其中β角大体上为零至小于45°的倾斜等分线单元。
8.如权利要求7的逆反射材料，其特征是所述的倾斜等分线单元各有实际上角度相同的β角。
9.如权利要求7的逆反射材料，其特征是对每个所述的倾斜平分线单元来说，角β是随意可变化的。
10.如权利要求7的逆反射材料，其特征是对每个所述的倾斜平分线单元来说，角β是以均匀的形式变化的。
11.一种逆反射材料，包括具有前侧面和后侧面的透明反射层和许多立方隅角反射单元，其特征在于所述反射单元包括(a)一个在表面层后侧面上的长方形基底;(b)两个近于互相垂直的长方形面，各被连接到长方形基底的一边以形成一个有三角形断面的反射单元;和(c)两个近于互相平行，并近于垂直所述长方形面的三角形面;所述的三角形面和长方形面限定了它们之间的一对立方隅角;所述的反射单元由两组互相垂直的平行模膛形成，第一组为V形模膛组，第二组为有一对几乎与所述长方形基底垂直的面的模膛组，至少这些模膛组之一包含有多于一个的具有模膛侧角与同组的另一模膛角相差小于3°角度量的模膛。由此，该立方隅角逆反射单元阵列的特点是在至少从一反射单元至另一反射单元之间的两面角之一有小的不同，所述的不同至少存在于一些反射单元中，但不是所有反射单元都需要不同;每对所述的长方形面限定一个具有与所说基底相交的平分线的交角，所述的平分线与一垂直于所述基底的直线形成β角，所述反射材料包含具有垂直的平分线单元，其中β实际上为零，以及还有β角为近似于0°至小于45°的倾斜平分线单元。
12.如权利要求11的逆反射材料，其特征是，模膛侧角的差异出现在重复模型中。
13.如权利要求12的逆反射材料，其特征是，所述的倾斜平分线单元各有一个实际上相同的角度β。
14.如权利要求11至13的任一项逆反射材料，其特征是所述的材料包括一密封于该逆反射材料背面的背衬垫层。
15.一种制作用于制备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将至少两组限定立方隅角单元某些侧面的平行模膛形成在工具台上;至少在一组之内的一些模膛其从一个模膛至相邻模膛的模膛侧角有小角量的差异，所述的差异出现在该组中的许多模膛中。
16.如权利要求15的方法，其特征是所述模膛侧角的差异以重复的形式出现。
17.如权利要求16的方法，其特征是横过一组模膛的某些重复的模膛的模膛侧角被改变成一个比构成垂直的立方隅角单元所要求的角度更大的角，而横过这组模膛的其它重复的模膛中的一个模膛侧角则被改变成比构成垂直的立方隅角单元所要求的角度小的角。
18.如权利要求15至17的任何一种方法，其特征是这些模膛组之一包括V型模膛，另一组形成与所述前一组模膛垂直的，包含有一直角凹槽断面的，其侧壁近于与模膛的底垂直的模膛。
19.如权利要求15的方法，其特征是所述的方法还包括形成第三组的多个模膛，它与另外两组模膛在它们的交点处相交，这三组模膛之间形成一复合的共同交点，所述的第三组模膛连同其它模膛部分地限定了立方隅角单元。
20.一种制作用来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台表面形成一种确定一系列的包含在该制品中的立方隅角逆反射单元的表面的形状，该成形的表面至少包括一组限定该制品的立方隅角单元某些侧面的平行的V形模膛，至少该组的许多模膛侧角按预定的量被改变，它与为形成直角立方隅角单元所要求的角度具有不同的角度。
21.如权利要求20的方法，其特征是成形了的表面包括一种第二组与第一组模膛垂直的模膛，第二组模膛有一其侧壁近似与模膛的底垂直的直角凹槽断面，至少第二组的许多模膛侧角按预定量改变成与形成直角的立方隅角单元所要求的角度不同的角。
22.如权利要求20的方法，其特征是具有一定形状的表面包括另外两组平行V形模膛，所有三组相互制约，以便限定立方隅角逆反射单元，而至少第二和第三组的许多模膛侧角按预定的量改变成与形成直角的立方隅角单元所要求的角度不同的角。
全文摘要
一种逆反射材料，包括一种有前侧面和背侧面的透明表面层和陈列的主方隅角逆反单元，每一反射单元包括一个在表面层背侧面上的长方形基底，两个几手互相垂直的各自连接到长方形基底以形成有三角形断面的长方形面和两个近于互相平行，并且与长方形面垂直的三角形面，而形成反射单元的端部，而三角形和长方形面限定了它们之间的一对近似的立方隅角，反射单元用它们的底靠着表面层排列。
文档编号G02B5/124GK1038885SQ8910460
公开日1990年1月17日 申请日期1989年5月19日 优先权日1988年5月20日
发明者约翰·C·尼尔逊, 马克·E·加里蒂尼, 罗杰·H·阿波多尔, 蒂莫斯·L·郝曼 申请人:明尼苏达州采矿制造公司