专利名称：具有多平面镶面的棱镜逆反射器的制作方法
背景技术：
逆反射片具有把入射到片的主平面上的光朝着其出发光源重定向的能力。这种独特的能力导致了逆反射片在多种涉及交通和人身安全标记的醒目性增强应用中的广泛使用。使用逆反射片的典型例子包括在路标、交通锥标和路障上放置这种片来增强它们的显著性，尤其是在不良照明条件下，例如夜间驾驶条件或在恶劣天气条件下使用。这些应用一般允许把片贴附到相对平整和有刚性的表面上，从而使得片能相对地具有刚性。此外，标记应用的特征在于相对可预测的、标准化的可视几何形状。
基本上有两种类型的逆反射片，珠状片和立体直角片。珠状片采用大量独立的玻璃或陶瓷微球体来逆反射入射光。从光学的角度，珠状片因为珠子的对称性质而一般显示出令人满意的旋转对称性和入射角度性能。此外，珠状片一般显示出相对较好的柔韧性，因为珠子们是彼此独立的。但是，当和立体直角片相比时，珠状片往往显得亮度相对较低。
立体直角逆反射片一般采用刚性、互连的立体直角单元的阵列来逆反射入射到片的主平面上的光。基本的立体直角单元通常是四面体结构，该四面体结构具有三个基本上相互垂直、相交于一个参考点或顶点的侧面和与该顶点相对的底部三角形。立体直角单元的对称轴，或说光轴，穿过立体直角顶点延伸并把立体直角单元的内部空间三等分的轴线。在具有等边底部三角形的传统立体直角单元中，立体直角单元的光轴和包含底部三角形的平面垂直。
在使用中，入射到立体直角单元的底部的光被从单元的三个侧面中的每一个上反射，并被朝着光源重定向。逆反射片通常包含包括至少一个立体直角反射单元阵列来增强目标的醒目性的结构表面。与珠状片相比，响应以相对较低的入射角入射的光，例如，接近垂直的光，立体直角逆反射片显示出相对较高的亮度。但是，在较大的入射角时，立体直角逆反射片也显示出相对较差的旋转对称性。此外，立体直角逆反射片一般比珠状片难于弯曲，因为立体直角单元经常全部互相连接起来。
立体直角逆反射片的光学系统可被设计成在特定方向上显示出最佳性能。这可通过形成逆反射片的立体直角单元，使得它们的光轴相对于和片的底平面垂直的轴倾斜。1986年5月1 3日授予Hoopman的美国专利4,588,258(′258专利)公开了采用具有形成了相对的相成对的倾斜立体直角单元的光学系统的逆反射片，该专利的教导在此通过引证而全文合并于本文。′258专利中公开的片显示出在大入射角时具有改善的逆反射性能的基本平面，在′258专利中标记为x平面，以及在大入射角时具有改善的逆反射性能的次级平面，在′258专利中标记为y平面。
在另一个专利中，1945年7月31授予Jungersen的美国专利2,380,447(′447专利)在′447专利的图15中公开了棱镜对的从公共边倾斜偏离的光轴，该专利的教导在此通过引证而全文合并于本文。
在另一个专利中，1992年12月15日授予Walter的美国专利5,171,624，该专利的教导在此通过引证而全文合并于本文，公开了微棱镜反射片，其中，棱镜对以一定角度彼此相对倾斜，该角度的范围在大约3度到10度之间，棱镜尺寸为0.15-0.64mm(0.006-0.025英寸)(顶点之间的距离)，并且其中，至少棱镜的一个侧表面是弧形的。已经发现，弧形的棱镜表面制造起来极为困难。
但是，仍然存在对相对简单地制造可提供更均匀地光分布的逆反射结构的需求。
发明概述本发明涉及具有立体直角逆反射单元的逆反射结构。该结构包括具有形成了透镜组的透明棱镜阵列的逆反射片。每个棱镜包括一个底孔和会于一个顶点的三个相交侧面。每个侧面包括形成了底孔的周长的一部分的底边。每个侧面的底边和相邻侧面的底边相交，形成了基点，其中，阵列中的至少一个棱镜的第一面包括第一面第一平面和第一面第二平面。第一面第一平面和第一面第二平面沿着具有第一端点和第二端点的边沿相邻，其中，顶点、第一端点和第一基点共平面，并形成了从第一基点到顶点的连续边沿。
在一个优选实施例中，具有第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜的第二面包括第二面第一平面和第二面第二平面。在另一个优选实施例中，具有第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜的第三面包括第三面第一平面和第三面第二平面。从棱镜的外部观察，各个平面可形成凹陷或突起形状。
在一个实施方案中，逆反射结构包括一个棱镜，该棱镜沿着至少一条底边具有大约0.0508到1.27毫米(0.002到0.05英寸)之间的长度。在棱镜对之间最好存在负倾斜。棱镜阵列可在大约负1度和负15度之间倾斜。组另一个实施例中，棱镜在大约正1和正15度之间倾斜。在一个优选实施例中，逆反射结构在逆反射单元的镶面一侧包括用于镜面反射的金属化层。
根据另一方案，提供了用于铸造逆反射棱镜的模具，该模具包括在模具材料主体内的多个凹槽。凹槽以一定角度相交，构成形成为棱镜对的棱镜阵列。每个棱镜包括一个底孔和三个会于一个顶点的相交侧面。每个侧面具有构成底孔的周长的一部分的底边，每个侧面的的底边和相邻侧面的底边相交形成了基点。阵列中的至少一个棱镜的第一面包括第一面第一平面和第一面第二平面。第一面第一平面和第一面第二平面沿着具有第一端点和第二端点的边沿相邻，其中，顶点、第一端点和第一基点共平面，并形成了从第一基点到顶点的连续边沿。
具有第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜的第二面可包括第二面第一平面和第二面第二平面。具有第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜的第三面可包括第三面第一平面和第三面第二平面。
根据另一方面，提供了一种用于形成逆反射片的方法，该方法包括下列步骤通过在模具材料主体内形成多个凹槽来形成第一模具，凹槽以一定角度相交，构成形成为棱镜对的棱镜阵列构成形成为棱镜对的棱镜阵列，每个棱镜包括一个底孔和三个会于一个顶点的相交侧面，每个侧面具有构成底孔的周长的一部分的底边。每个侧面的所述底边和相邻侧面的底边相交形成了基点，其中，阵列中的至少一个棱镜的第一面包括第一面第一平面和第一面第二平面，第一面第一平面和第一面第二平面沿着具有第一端点和第二端点的边沿相邻，其中，顶点、第一端点和第一基点共平面，并形成了从第一基点到顶点的连续边沿。具有第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜的第二面可包括第二面第一平面和第二面第二平面。具有第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜的第三面可包括第三面第一平面和第三面第二平面。
该方法还包括在第一模具内形成第二模具，其中，第二模具包含负棱镜阵列样式。然后在第二模具内形成逆反射片，并从第二模具把片移走。
本发明具有很多优点，包括提供比单或双方向立体直角棱镜片分布更广更均匀的逆反射分布。本发明对于卡车显著性增强标记是有用的。
图1示出了逆反射结构中的立体直角逆反射单元的透视图；图2示出了沿着图1中的2-2线所取的立体直角逆反射单元的侧面的侧视图；图3示出了具有如图1和图2所示的立体直角单元阵列的逆反射片的平面图；图4示出了沿着图3的4-4线所取的剖视图；图5是棱镜片的透视图，图示出用于评价棱镜片的性能的技术术语的定义；图6示出了实线曲线和点线曲线，实线曲线是由节距为0.089m(m0.0035英寸)的规则立体直角给出的光分布的X方向分布，点线曲线代表由节距为0.152mm(0.006英寸)的立体直角给出X方向分布；
图7对两个分别由具有-3度倾斜和+3度倾斜的节距为0.089mm(0.0035英寸)的立体直角产生的X方向分布进行比较；图8示出了根据本发明的原理构造的微棱镜单元的优选实施例的剖视图；图9示出了图8中的微棱镜单元的俯视图；图10示出了据本发明的原理构造的微棱镜单元的另一个优选实施例的剖视图；图11示出了图10中的微棱镜单元的俯视图；图12示出了两个X方向分布，其中，实线曲线代表由节距为0.135mm(0.0053英寸)的立体直角给出的沿着X方向的亮度，该立体直角在每个面上具有两个表面，点线曲线是节距为0.089mm(0.0035英寸)的规则立体直角的X方向分布；图13示出了在一组凹槽内具有多个平面的逆反射片的平面图；图14示出了在两组凹槽内具有多个平面的逆反射片的平面图；图15示出了在三组凹槽内具有多个平面的逆反射片的平面图；图16示出在三组凹槽内具有多个平面，并每隔5个V形凹槽隔开的逆反射片的平面图；图17示出了位于根据图13中公开的阵列构造的具有多个平面的背面有气孔的逆反射片的远场逆反射光输出样式；图18示出了位于根据图14中公开的阵列构造的具有多个平面的背面有气孔的逆反射片的远场逆反射光输出样式；
图19示出了位于根据图15中公开的阵列构造的具有多个平面的背面有气孔的逆反射片的远场逆反射光输出样式；图20示出了位于根据图16中公开的阵列构造的具有多个平面的背面有气孔的逆反射片的远场逆反射光输出样式；图21示出了位于根据图13中公开的阵列构造的具有多个平面的金属化逆反射片的远场的逆反射光输出样式；图22示出了位于根据图14中公开的阵列构造的具有多个平面的金属化逆反射片的远场逆反射光输出样式；图23示出了位于根据图15中公开的阵列构造的具有多个平面的金属化逆反射片的远场逆反射光输出样式；图24示出了位于根据图16中公开的阵列构造的具有多个平面的金属化逆反射片的远场逆反射光输出样式；发明详述根据下列如附图所示的本发明的优选实施例的更具体的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将会清晰，在附图中，相同的参考字符指示不同视图中的相同组成部分。附图不是一定要限定比例，相反，重点在于说明本发明的原理。可以理解，本发明的具体实施例利用图解来示出，不作为本发明的限制。不偏离本发明的范围，本发明的基本特征可被在各种实施例中采用。除非特别指出，否则所有的百分比和组分是以重量计算。
图1中示出了在逆反射制品中有用的立体直角逆反射单元的透视图，图2中示出了侧视图。如图所示，单元10具有会于顶点18的三个相互垂直的侧面12、14、16。侧面12、14、16的各底边20是直的并位于一个平面内，即单元10的底平面22内。单元10还具有中心轴或说光轴24，该轴把由侧面12、14、16所定义的内角三等分，并相对于和底平面22垂直的直线26倾斜。当入射到单元的底平面22上的光被三个侧面中的一个面内反射到第二面，然后反射到第三面，并随后穿过底面向着光源反射回去的时候发生了逆反射。
在逆反射制品中，如图1和图2所示的立体直角单元通常和作为成对棱镜的一部分的至少一个其他立体直角单元一起使用，并且通常是和这种单元的阵列一起使用。图3中用平面图示出了其他立体直角单元，例如它们可能以单元阵列出现，图3示出了有代表性的逆反射制品28a的背面。例如，通过被形成为单个集成片材料的一部分，或在底平面22上被连接到薄膜36上，多个单元被接合在一起。
图4以剖视图示出了图3所示的逆反射制品的一部分，并示出了例如是用聚合物薄膜材料构成的薄膜36，薄膜36把单元39a和39b连接在一起。因为逆反射单元10的各底边20是直的并且共平面，所以由相交的多组凹槽限定出这样的单元阵列。参考图3，单元10由三个V形凹槽30、32、34限定出，每个V形凹槽是三组凹槽的一个组成部分，三组凹槽以相交方式横断阵列，形成成对棱镜单元。成对棱镜对37a、37b具有高度(h)尺寸和长度(1)尺寸。在一个具有-3度倾斜的优选实施例中，高度尺寸的范围是在大约0.0508和1.27毫米(0.002和0.05英寸)之间。长度尺寸的范围是在大约0.0508和1.27毫米(0.002和0.05英寸)之间。节距p，或凹槽之间的距离的范围可以是在大约0.0457和1.143mm(0.0018和0.045英寸)之间。
如图4所示，来自光源(L)的光线(R)入射到薄膜36上并穿过薄膜36，到达逆反射单元10，并在逆反射单元10内反射并穿过薄膜36返回。成对逆反射单元10具有和直线26平行的中心线38。所示的配对具有从中心线38的负倾斜，如光轴24和直线26之间的角度α所示。光轴24沿着向着光源L的方向偏离中心线38。反之，对于正倾斜的配对，光轴沿着向着光源L的方向和中心线会聚。在一个实施例中，倾斜可从-1度变化到-15度。在另一个实施例中，倾斜可以是零。在一个优选实施例中，倾斜为-3度。在另一个实施例中，棱镜在大约1到15度之间正倾斜。
相配棱镜在各棱镜之间可以具有间隙(s)。在一个实施例中，间隙的长度在大约0.0005和0.102毫米(0.00002和0.004英寸)之间。在一个或多个边沿上的立方之间的间隙(s)的目的是增强片的镜面反射。间隙可以是平坦的或是特定的光学形状。在亮度因素上的提高可能是实质性的。为了进一步增强从这个表面上的镜面反射，这个表面可以被腐蚀、研磨、磨光、喷砂、用激光写、压模，或任何其他类型的产生非均匀表面的材料去除或形变处理。经过抛光的平坦表面可以使铝金属化的零件的亮度值加倍而在逆反射的亮度值上只有10％的损失。抛光给平坦表面增加了纹理。可以在主工艺中生成该间隙，也可以在主工艺的附属的后续工艺中生成。
一般是通过在金属板或其他适当材料的平坦表面上形成底版来制造棱镜。为了形成规则的立体直角，分开60度的三个系列的平行等距离相交V形凹槽被刻在该平板上。当凹槽角度是70度31分43.6秒时，由两个立方面相交形成的角度(二面角)是90度，入射光线被反射回光源。然后用凹的复制模具把所需的立体直角阵列处理成刚性的平坦塑料表面。对于汽车头灯反射器，二面角被改变，以使入射光被非正交地向着司机而不是光源反射。
在1972年8月15日授予Rowland的美国专利3,684,348中可以找到关于立体直角微棱镜的结构和操作的进一步的细节，该专利的教导在此通过引证而全文合并于本文。在1972年9月5日授予Rowland的美国专利3,689,346中还公开了用于制造逆反射片的方法，该专利的教导在此通过引证而全文合并于本文。所公开的方法是用于在协同配置的模具内形成立体直角微棱镜。棱镜被连接到那里所使用的片上以提供一种复合结构，其中，立体直角结构从片的一个表面上突起。用于形成片的优选材料可以是任何透明的聚合物材料。最经常使用的是聚碳酸酯、聚酯，、聚氯乙烯和聚亚安酯。
总的来说，本发明的逆反射片可以根据1997年7月15授予Martin的美国专利5,648,145或1973年1月23日授予Stamm的美国专利3,712,706构造，两个专利的教导均在此通过引证而全文合并于本文。更具体地说，Martin公开了“背后有气孔”的逆反射片，其中，微棱镜单元被布置成使得要被反射的光入射进由各个面限定出的内部空间，并且入射光线的逆反射是通过光从单元的面到面的全内反射而发生。基本上倾斜偏离了单元的逆反射轴(它把由单元的各个面限定出的内部空间三等分)的入射光以小于其临界角的角度射到面上，从而穿过该面而不是被反射。
为了评价棱镜片的性能，由于立体直角对的边沿20所致的衍射效应就应该被考虑，如图5所示，其中，在逆反射制品28a上只示出了一对立体直角39a和39b。箭头15x代表逆反射平面28a内的坐标方向X，箭头15y代表另一个坐标方向Y。点直线26是和棱镜片28a垂直的参考线，短划线26i连接棱镜片中心和光源，它定义了入射轴。实线26o从棱镜片的中心延伸到探测器或人眼，该线被称作观察轴。圆27表示横截面(平面)，它和入射轴26i垂直。在横截面平面27中，箭头23x代表坐标方向x，箭头23y代表另一坐标方向Y’。入射角25i是入射轴26i和参考轴26之间的夹角。观察角25o是观察轴26o和入射轴26i之间的夹角。包含入射轴26i和观察轴26o的平面可被定向到不同方向，并具有定义出方向角25e的相交线23e，方向角25e从X轴向直线23e来度量。
如图5所示，当沿着入射轴26i的平行光束以一定入射角，例如5度，照射到逆反射片28a上时，从逆反射片28a出发的被反射的光主要是返回到了入射光束的相反方向。大多数光线沿着恰好和入射光线相反的方向行进，某些光线离开该方向并分散到一个几度立体角的狭窄锥形区内(通常该立体角从-2度到2度)。所以在横截面27上存在光分布，这个分布一般被描述成观察角、方向角和入射角的函数。当从逆反射片28a到横截面27的距离增大时光分布发生变化。当该距离接近无穷大时它变得稳定。获得节距范围为从0.051到0.127mm(0.002到0.05英寸)的棱镜片的稳定的光分布的合理距离是大约15.24米(50英尺)。光分布随角度的变化也被称作远场衍射样式。衍射因为图5中的每个立体直角的边沿20所致而发生。一旦通过理论计算产生了光分布，就可以从它取得光度数据，并且这些光度数据可以和实验室中以特定观察角、方向角和入射角测量到的光度数据进行相关。
立体直角(或棱镜片)的两个因素或规格能主要地影响它们的性能。一个因素是棱镜片上的单个立体直角的尺寸，它用立体直角的节距来描述。对于一个棱镜片，三个方向上可以有三种不同的节距。它们中的每一个代表在对应方向上的切入间隙。对于规则的棱镜材料，在这三个方向中的任意两个之间形成了60度角。这样，一个节距通常被选作主节距，代表大多数情况下的立体直角尺寸。在图3中节距被示为成对棱镜37a、37b的尺寸(h)。立体直角节距较小，范围是从大约0.025到0.25毫米(0.001到0.01英寸)。在一个优选实施例中，节距的范围是大约0.088到0.114毫米(0.0035到0.0045英寸)之间。
图6示出了两条表示光分布的X方向分布的曲线，它们是通过用白光照射节距为0.089和0.152mm(0.0035和0.006英寸)的两个棱镜片产生的。出于评价立体直角设计的目的，在理论上产生了X分布。在-0.2度到+0.2度之间的观察角时，节距为0.089mm(0.0035英寸)的棱镜片(实线)比节距离为寸0.152mm(0.006英)的棱镜片的亮度低，在从-0.5到-0.2度和从+0.2度到+0.5度的观察角，前者比后者亮度高。
可以影响性能的第二个因素是三面直角棱镜的光轴的方向，该光轴用倾斜角描述。需要两个角度来定义光轴。一个角度被定义为光轴和被命名为X方向的主节距方向(或棱镜片铸造过程中的机器方向)之间形成的角度。该角度被称作倾斜角。第二个角度被定义为包含光轴和实际节距方向的平面相对于X方向旋转出的角度。在很多三面直角棱镜或棱镜材料的设计案例中，第二个角度被选择为零，以便使用倾斜角来描述其光学方向就足够了。该倾斜角通常被分类为正倾斜和负倾斜。
图7示出了光分布的两个X分布，在理论上它们分别是由具有-3度倾斜和+3度倾斜的两块节距为0.089mm(0.0035英寸)的片在白光照射下产生的。-3度倾斜度片(实线曲线)在0.33度的观察角时比+3度倾斜的片(点线曲线)具有更低的中心亮度，在0.5度的观察角时比+3度倾斜的片(点线曲线)具有更高的亮度。
图8以剖视图示出了根据本发明的原理构造的成对棱镜单元41a、41b，而图9示出了图8的棱镜单元的俯视图。一般来说，在棱镜阵列中，棱镜单元41a、41b中的至少一个包括至少一个其上具有两个或更多平面的侧面。以这种方式构造棱镜或阵列的好处是因变更的侧面的逆反射所致，光输出样式被改变得例如以所需方式更广泛更均匀地分布。光输出因有效孔径形状44a、44b的变化，以及每个侧面的角度平面的变化而被改变。实际上，两种不同性能的棱镜被在彼此的顶部被连接在一起，形成了以更大的均匀性来最佳地逆反射光的每个单元41a、41b。
每个棱镜单元41a、41b包括形成了底孔44a、44b的周长的底边20a和20b。在一个优选实施例中，至少一个棱镜的至少一个侧面，例如，棱镜单元41a包括第一面第一平面40a和第一面第二平面42a，它们形成了中边48a。
在另一个实施方案中，棱镜单元41a的两个或更多个侧面可以包括第二面第一平面和第二面第二平面。这些面可被称作第二面第一平面40b、第二面第二平面42b、第三面第一平面40c和第三面第二平面42c。如图8和图9所示，棱镜单元41a的每个侧面可包括第一平面40a、40b、40c和第二平面42a、42b、42c。在匹配对中，棱镜单元41b包括三个第一平面、三个第二平面和中边48b。如图所示，棱镜单元41a、41b的第一平面和第二平面分别沿着边沿48a和48b相邻，这可被认为是中孔。
从棱镜的外部观察，图8和图9的第一平面和第二平面形成了凹陷形状。在一个优选实施例中，第一表面的角度α2的角度测量的范围是大约34度到74度之间，优选为大约57.591度。第二表面的角度β2的角度测量的范围是大约34度到74度之间，优选为大约57.858度。
如图8所示，hb是中面48和底平面44之间的高度，ht是顶点18a到中面48的高度。ht和hb之间的比例和所发明的棱镜的结构相关。例如，比例为1表示ht等于hb，提供了对折的面，比例为10提供了一种结构，其中，第二平面是主要部分，第一平面仅仅是条窄带。总的来说，ht和hb的比例的范围可以从零到无穷大，零和无穷大是两个极端情况。ht和hb优选的比例的范围是在大约0.1到100之间。
图10和11示出了类似于棱镜41a、41b构造的相配棱镜单元43a、43b。但是，在这个实施例中，从外部观察，第一平面和第二平面形成了突起形状。在这个实施例中，第一平面的角度α2的角度测量的范围可以是大约34度到74度之间，优选为大约57.858度。第二表面的角度β2的角度测量的范围可以是大约34度到74度之间，优选为大约57.591度。
图8和图10的棱镜可以沿正方向或负方向倾斜(歪斜)。根据延伸到理论上的最高点49a、49b的第一平面40a和40b可以测量倾斜，从理论上的最高点49a、49b可以按如图4中所公开的来计算倾斜。
已经做好了评价程序来预测如图10和图11所示的棱镜片的性能。设计规范如下其节距为0.135mm(0.0053英寸)；每个面具有两个形成突起形状的平面。有三个相同的面角α2和三个相同的角度β2。角度α2比作为54度44分8.2秒的规则棱镜角的角度β2大六分。
图12示出了代表由上面的节距为135mm(0.0053英寸)，在每个面上具有两个表面的棱镜片所给出的光分布的X分布的实线曲线。在图2中示出点线曲线作为参考，它也是光分布的X分布，但是光分布是由具有规则的立体直角的节距为0.089mm(0.0035英寸)的无倾斜逆反射片给出的。每个面上具有两个表面的立体直角在观察角为0.33、0.50和1.0度时比节距为0.089mm(0.0035英寸)的规则逆反射片具有更高的亮度。
本发明的多平面棱镜可以通过修改1996年4月30日授予Rowland的美国专利5,512,219中公开的工艺来形成，该专利的内容在此通过引证而全文合并于本文。Rowland等公开了一种形成可重复使用的用于加工具有棱镜单元阵列的可辐射固化塑料材料微结构矩阵模具的方法。形成具有带有正棱镜单元阵列的镶面侧和底侧的浮雕模具。聚合化合物被浇铸在浮雕模具的镶面侧上以形成包含逆反射棱镜单元负阵列的聚合模具。逆反射片在逆反射棱镜单元负阵列中形成，随后被从模具中移走。
优选地。在本发明中，浮雕模具或第一模具通过在如图3所示度模具材料体内形成多个凹槽30、32、34来形成。凹槽30、32、34以一定角度相交，构成形成为棱镜对的棱镜阵列，该阵列中具有至少一个包括第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜，例如，如图8和图9所示。三个平坦面可通过在面部分上以第二角度二次切割该面来形成。第一模具的棱镜还可以包括第二面第一平面和第二面第二平面以及第三面第一平面和第三面第二平面。
第二模具或铸模(未示出)在第一模具内形成，它是第一模具的负棱镜阵列样式。这样，第一模具的顶点和第二模具的顶点对应。逆反射片在逆反射棱镜单元的负阵列中形成，随后被从模具中移走。
实例图13、14、15和16示出了包括各种从具有多平面的微棱镜形成的样式的逆反射片28b、28c、28d、28e的不同实例。这些微棱镜包括如下所述的突起的多平面，其中，面之间的夹角是大约179.73度(180度-16分/62度)。当然，为了获得所需的逆反射光样式，也可以根据本发明的原理构造其他的样式。
典型的立体直角棱镜以中心第一最大值和六个按圆周放射状延伸分布的次级最大值能量分散模式来逆反射光，如1992年12月15日授予Walter的美国专利5,171,624的图4中所示出和公开的，该专利的教导在此通过引证而全文合并于本文。
图17、18、19和20示出了分别根据图13、14、15和16构造的具有多平面的背面具有气孔的聚酯逆反射片的远场逆反射光输出样式。
每个片被优选地用镜面反射涂层在棱镜镶面的至少一部分上涂敷以提高逆反射性能并便于制造薄的产品。最终的片可以被称作金属化逆反射片。涂层可以是铝、银、金或提供类似的所需性质的类似物。图21、22、23和24示出了分别根据图13、14、15和16构造的具有多平面的金属化的聚酯逆反射片的远场的逆反射光输出样式。
实例1图13的逆反射片28b示出了邻近V形凹槽34的棱镜面的多平面。注意，关于背面有气孔的片的图17和关于金属化片的图21显示出光基本上会聚在一个轴线上。
实例2图14的逆反射片28c示出了邻近彼此成60度的V形凹槽30和32的棱镜面的多平面。关于背面有气孔的片的图18和关于金属化片的图22显示出光基本上会聚在两个轴线上，并和x样式形状类似。
实例3图15示出了逆反射片28d，逆反射片28d具有邻近每个V形凹槽30、32和34的多平面棱镜面，即类似于棱镜单元41a、41b和43a、43b。分别是针对于背后有气孔的片和金属化的片的图19和图23中所示光输出样式基本上会聚在3个轴上。
实例4图16的逆反射片28e示出了邻近某些V形凹槽30、32和34的棱镜面的多平面。在这个实施例中，每隔5个V形凹槽相邻的多平面是多面平坦的。分别是针对于背后有气孔的片和金属化的片的图20和图24中所示光输出样式基本上会聚。这些样式比图19和图23中所示的样式公开了更多的压缩样式，因为片28e具有更少的多平面来分散光。压缩量可根据在镶面上具有第二面的棱镜的量变化。具有多平面的棱镜的数量越多，返回的光的发散锥形区越大。
等同物虽然以及参考本发明的优选实施例具体地示出和描述了本发明，但是，本领域熟练技术人员将会理解，不偏离本发明的如所附权利要求所描述的范围和精神，可以作出形式和细节上的各种变化。
权利要求
1.一种逆反射片，包括形成为棱镜对的透明棱镜阵列，每个棱镜包括一个底孔和会于一个顶点的三个相交侧面，每个侧面具有形成了底孔的周长的一部分的底边，并且每个侧面的所述底边和相邻侧面的底边相交，形成了基点，其中，阵列中的至少一个棱镜的第一面包括至少第一面第一平面和第一面第二平面，第一面第一平面和第一面第二平面沿着具有第一端点和第二端点的边沿相邻，其中，顶点、第一端点和第一基点共平面，并形成了从第一基点到顶点的连续边沿。
2.如权利要求1所述的片，其中，具有第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜的第二面包括第二面第一平面和第二面第二平面。
3.如权利要求2所述的片，其中，具有第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜的第三面包括第三面第一平面和第三面第二平面。
4.如权利要求1所述的片，其中，从棱镜的外部观察，第一面第一平面和第一面第二平面形成突起的形状。
5.如权利要求1所述的片，其中，从棱镜的内部观察，第一面第一平面和第一面第二平面形成凹陷的形状。
6.如权利要求1所述的片，还包括位于侧面的至少一部分上的金属化层。
7.如权利要求1所述的片，其中，侧面背面有气孔。
8.如权利要求1所述的片，其中，棱镜的至少一条底边具有大约0.0508到1.27毫米(0.002到0.05英寸)之间的长度。
9.如权利要求1所述的片，其中，棱镜阵列负倾斜。
10.如权利要求9所述的片，其中，棱镜阵列在大约-1度和-15度之间倾斜。
11.如权利要求1所述的片，其中，棱镜阵列正倾斜。
12.如权利要求11所述的片，其中，棱镜阵列在大约1度和15度之间正倾斜。
13.一种在逆反射片中使用的棱镜，包括包括一个底孔和会于一个顶点的三个相交侧面，每个侧面具有形成了底孔的周长的一部分的底边，并且每个侧面的所述底边和相邻侧面的底边相交，形成了基点，其中，第一面包括第一面第一平面和第一面第二平面，第一面第一平面和第一面第二平面沿着具有第一端点和第二端点的边沿相邻，其中，顶点、第一端点和第一基点共平面，并形成了从第一基点到顶点的连续边沿。
14.如权利要求13所述的棱镜，其中，具有第一面第一平面第一面第二平面的棱镜的第二面包括第二面第一平面和第二面第二平面。
15.如权利要求14所述的棱镜，其中，具有第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜的第三面包括第三面第一平面和第三面第二平面。
16.如权利要求13所述的棱镜，其中，从棱镜的外部观察，第一平面和第二平面形成突起的形状。
17.如权利要求13所述的棱镜，其中，从棱镜的外部观察，第一平面和第二平面形成凹陷的形状。
18.如权利要求13所述的棱镜，还包括位于侧面的至少一部分上的金属化层。
19.如权利要求13所述的棱镜，其中，侧面背面有气孔。
20.如权利要求13所述的棱镜，其中，棱镜的至少一条底边具有大约0.0508到1.27毫米(0.002到0.05英寸)之间的长度。
21.如权利要求13所述的棱镜，其中，棱镜负倾斜。
22.如权利要求21所述的棱镜，其中，棱镜在大约-1度和-15度之间倾斜。
23.如权利要求13所述的棱镜，其中，棱镜正倾斜。
24.如权利要求23所述的棱镜，其中，棱镜在大约1度和15度之间正倾斜。
25.一种用于铸造逆反射棱镜的模具，包括在模具材料体内的多个凹槽，凹槽以一定角度相交，构成形成为棱镜对的棱镜阵列，每个棱镜包括一个底孔和三个会于一个顶点的相交侧面，每个侧面包括构成底孔的周长的一部分的底边，每个侧面的所述底边和相邻侧面的底边相交形成了基点，其中，阵列中的至少一个棱镜的第一面包括第一面第一平面和第一面第二平面，第一面第一平面和第一面第二平面沿着具有第一端点和第二端点的边沿相邻，其中，顶点、第一端点和第一基点共平面，并形成了从第一基点到顶点的连续边沿。
26.如权利要求25所述的模具，其中，具有第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜的第二面包括第二面第一平面和第二面第二平面。
27.如权利要求26所述的模具，其中，具有第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜的第三面可包括第三面第一平面和第三面第二平面。
28.如权利要求25所述的模具，其中，棱镜的至少一条底边具有大约0.0508到1.27毫米(0.002到0.05英寸)之间的长度。
29.一种形成逆反射片的方法，包括步骤a)通过在模具材料体内形成多个凹槽来形成第一模具，凹槽以一定角度相交，构成形成为棱镜对的棱镜阵列，每个棱镜包括一个底孔和三个会于一个顶点的相交侧面，每个侧面包括构成底孔的周长的一部分的底边，每个侧面的所述底边和相邻侧面的底边相交形成了基点，其中，阵列中的至少一个棱镜的第一面包括第一面第一平面和第一面第二平面，第一面第一平面和第一面第二平面沿着具有第一端点和第二端点的边沿相邻，其中，顶点、第一端点和第一基点共平面，并形成了从第一基点到顶点的连续边沿；b)在第一模具内形成第二模具，第二模具包含负棱镜阵列样式；c)在所述第二模具内形成所述片；和d)从第二模具中把所述片移走。
30.如权利要求29所述的方法，其中，具有第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜的第二面包括第二面第一平面和第二面第二平面。
31.如权利要求30所述的方法，其中，具有第一面第一平面和第一面第二平面的棱镜的第三面可包括第三面第一平面和第三面第二平面。
32.如权利要求29所述的方法，其中，棱镜的至少一条底边具有大约0.0508到1.27毫米(0.002到0.05英寸)之间的长度。
全文摘要
一种逆反射结构，包括具有形成了棱镜对的透明棱镜阵列的逆反射片。每个棱镜包括一个底孔和三个会于一个顶点的相交侧面。每个侧面均包括形成了底孔周长的一部分的底边。每个侧面的底边和相邻侧面的底边相交，形成基点，阵列中的至少一个棱镜的第一面包括第一面第一平面和第一面第二平面。第一面第一平面和第一面第二平面沿着具有第一端点和第二端点的边沿相邻，其中，顶点、第一端点和第一基点共平面，并形成了从第一基点到顶点的连续边沿。
文档编号G02B5/124GK1537242SQ02807357
公开日2004年10月13日 申请日期2002年3月27日 优先权日2001年3月28日
发明者逯小靖, J 高尔, 加里·J·高尔, A 加考布, 戴维·A·加考布, 米尼尔, 埃里奇·米尼尔 申请人:瑞弗莱克塞特公司