回射结构的制作方法

专利名称：回射结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种回射结构。
背景技术：
回射材料被用于各种不同的安全和装饰目的。具体地说，在夜间在低照明条件下 的能见度很重要的时候，这些材料是有用的。采用完美的回射材料，光线本质上沿着回射轴 线在实质上平行的路径中向起始光源反射。 许多类型的回射材料为各种不同的目的而存在。这些回射材料可以用作用于诸如 背心和带子之类的衣物的反射带和反射片。另外，回射材料可以用于邮筒、桶状物、圆锥体 隔离墩、公路标记、警告反射镜，等等。回射材料可以由随机取向的微米直径球体阵列或紧 密堆积的立体角(棱镜)阵列组成。

发明内容
本发明提供一种包括为数众多的立体角棱镜的回射结构或碎片，其中实质上所有 的棱镜都包括窗口一侧和棱面一侧。该结构可以进一步包括在棱面一侧的反射涂层和在窗 口一侧吸收可见光同时允许有预定的波长的光线通过被立体角棱镜回射的涂层。在一个实 施方案中，预定的波长包括长波长的光线。在特定的实施方案中，该结构有小于大约6.35 毫米的长度。 依照本发明实施方案提供一些回射结构，这些结构可以包括碎片、小薄片、线材、 纤维、片材、多面体回射体，等等。三面直角棱镜结构能利用完整的有正方形或三角形侧面 的表面和/或无覆盖的或实心的立体角棱镜。 所述的回射结构可以进一步包括在反射涂层上的不光滑的涂层。在其它的实施方 案中，所述结构可以包括安排在立体角棱镜和窗口一侧的涂层之间的基体。在所述涂层上 可以提供蠹眼结构以改善通过回射结构的光线传输。 在进一步的实施方案中，所述的回射结构是第一回射结构。第二回射结构可以附 着到第一回射结构上形成沿着至少两个方向(例如，相反的方向)回射有预定的波长的光 线的双面结构。基体可以安排在立体角棱镜和在第一回射结构和第二回射结构的窗口一侧 的涂层之间。 另外，提供一种识别物体的方法，该方法包括使回射结构附着到物体的表面上。所
3述回射结构可以被配置成回射有预定波长的光线。该方法可以包括使有预定波长的光线对准所述回射结构和探测回射光线。 所述回射结构可以被进一步配置成吸收可见光。在进一步的实施方案中，所述的回射结构被配置成沿着至少两个方向回射预定波长的光线。 在另一个实施方案中，提供一种包括第一组为数众多的有被配置成回射光线的袒露表面的回射体的回射结构。在所述的表面上可以提供一个被配置成既反射预定的波长或波长范围的光线又允许预定的波长或波长范围的光线通过的涂层。在其它的实施方案中，该结构可以包括第二组为数众多的有为了回射光线而配置的袒露表面的回射体和一个配置在第二组为数众多的袒露表面的各个表面上反射第一预定的波长或波长范围的光线同时允许第二预定的波长或波长范围的光线通过的涂层。 第一组和第二组为数众多的有无覆盖的三面直角棱镜的回射体可以被配置成沿着至少两个方向回射光线。第一组和第二组为数众多的无覆盖的三面直角棱镜可以是按照背靠背的关系安排的，以便沿着相反的方向回射光线。所述涂层可以被配置成反射短波长或长波长的光线同时反射中波长的光线。 在其它的实施方案中，提供一种回射结构，该回射结构包括第一组为数众多的立体角棱镜，其中实质上所有的棱镜每个都包括窗口一侧和棱面一侧。在棱面一侧可以提供一个为反射第一预定的波长或波长范围的光线同时允许第二预定的波长或波长范围的光线通过而配置的涂层。该结构可以进一步包括第二组为数众多的立体角棱镜，其中实质上所有的棱镜每个都包括窗口一侧和棱面一侧。在棱面一侧可以提供一个为反射第一预定的波长或波长范围的光线同时允许第二预定的波长或波长范围的光线通过而配置的涂层。在一个实施方案中，该涂层被配置成反射短波长和长波长的光线同时允许中波长的光线通过。 在特定的实施方案中，第一和第二组为数众多的立体角棱镜被配置成沿着至少两
个方向回射光线而且是按照背靠背的关系安排的以便沿着相反的方向回射光线。 在进一步的实施方案中，提供一种回射结构，该结构包括为数众多的立体角棱镜，
其中实质上所有的棱镜每个都包括窗口一侧和棱面一侧。这些棱镜可以用对特殊的狭窄频
段或宽频段波长实质上透明的材料制成，而且可以在棱面一侧提供一个为反射预定的波长
或波长范围的光线而配置的光学涂层。在窗口一侧可以提供一个能吸收某个预定的波长范
围的光线同时允许第二预定的波长范围的光线通过的涂层。 依照本发明的其它的实施方案，提供一种为沿着相反的方向回射光线配置的无覆
盖的双面回射结构。该结构可以用片材制成或者可以借助注塑成型、压縮成型、微铸塑、微
注塑成型和/或热成型工艺制成。在特定的实施方案中，所述片材包括金属和/或聚合物。
在其它的实施方案中，所述片材借助连续冲模工艺形成无覆盖的回射结构。 在特定的实施方案中，三面直角棱镜结构可以包括五个、七个或十三个面。三面直
角棱镜结构可以用对可见光实质上透明的材料制成而且可以在至少一个面上包括一个为
反射第一预定的波长或波长范围的光线同时允许第二预定的波长或波长范围的光线通过
而配置的涂层。在进一步的实施方案中，该结构是易碎的。在该结构的一个或多个表面上
可以提供Aztec保护结构。该结构能被制成小薄片或线材的形状。 在其它的实施方案中，提供一种在结构的第一面上包括为数众多的无覆盖的表面的回射结构。该结构的第二面可能实质上是平面，而且该结构可以用实质上透明的或能够透射预定的波长或波长范围的光线的材料制成。在无覆盖的表面上可以提供为反射某个预定的波长或波长范围的光线同时允许第二预定的波长或波长范围的光线从那里通过配置的第一涂层。在第一涂层上可以提供为反射第一预定的波长或波长范围的光线同时允许第二预定的波长或波长范围的光线从那里通过配置的第二涂层。在特定的实施方案中，第一涂层被配置成反射短波长或长波长的光线，而第二涂层被配置成反射长波长或短波长的光线同时允许中波长的光线从那里通过。 在其它的实施方案中，提供一种包括为数众多的无覆盖的有方形侧面的立体角棱镜的为沿着至少两个方向中回射光线配置的回射线材。在一个实施方案中，棱镜有在其面上的镜面涂层或反射涂层。棱镜可以有配置在它上面反射某个预定的波长或波长范围的光线(例如，短波长或长波长或这两种波长的光线)的涂层。所述线材可以被封装在实质上空心的管子或包层之中。在其它的实施方案中，所述线材包括弯折点或断裂点。
在进一步的实施方案中，提供一种一面完整的正方形的无覆盖的立体角棱镜线材。在一个实施方案中，两个无覆盖的表面是借助模具在其中形成的。所述线材可以被封装在实质上空心的或实心的管子或包层之中。所述线材可以在所述的管子或包层里面拧成螺旋状，以实现从各种不同的角度回射。所述的管子或包层可以充满液晶材料而且所述的管子或包层的内表面可以包括透明的氧化铟锡涂层。在一个实施方案中，所述线材能用金属丝制成。在立体角棱镜表面上可以提供镜面涂层或反射涂层。 在进一步的实施方案中，提供一种包括八个切掉顶端的实心立体角棱镜的八面体回射体。所述棱镜可以先成形，然后被折叠成八面体回射体。在棱镜的棱面上可以提供镜面涂层或反射涂层。在特定的实施方案中，所述的回射体包括金属或聚合物并且是借助连续冲模工艺、加热成型工艺、分级铸塑工艺、压塑、压注和/或微注塑成型工艺成形的。在所述棱镜的棱面上可以安排为反射第一预定的波长或波长范围的光线同时允许第二预定的波长或波长范围的光线从那里通过而配置的涂层。在成形时可以在所述棱镜的棱面上提供高度差定位器以便提供背衬空气的八面体回射体。所述回射体可以被封装在空心或实心的结构里面。 在其它的实施方案中，提供一种包括完全无覆盖的棱镜表面的八面体回射体。在所述表面上可以提供镜面涂层或反射涂层。该回射体可以被封装在空心或实心的结构里面。


本发明的上述的和其它的目的、特征和优势从下面参照附图举例说明的本发明的各种不同的实施方案的更具体的描述将变得明显，在这些附图中相似的参考字符在不同的视图中处处表示相同的部份。这些附图不必依比例绘制，而是把重点放在举例说明本发明的原则上。
图1是依照本发明提供的回射结构的剖视图。
图2是表现光线穿过图1所示棱镜的窗口面上的涂层传输的曲线图。
图3是依照本发明的另一个实施方案提供的回射结构的剖视图。
图4是依照本发明的进一步的实施方案提供的回射结构的剖视图。
图5是依照本发明的又一个实施方案提供的回射结构的剖视图。 图6是依照本发明的一个实施方案提供的双面回射结构的剖视图。 图7是依照本发明的另一个实施方案提供的双面回射结构的剖视图。 图8是依照本发明的一个实施方案提供的回射结构的剖视图。 图9是依照本发明的另一个实施方案提供的回射结构的剖视图。 图10是依照本发明的另一个实施方案提供的回射结构的剖视图。 图11是依照本发明的进一步的实施方案提供的双面回射结构的剖视图。 图12是依照本发明的又一个实施方案提供的双面回射结构的剖视图。 图13是依照本发明的一个实施方案提供的回射结构的剖视图。 图14是依照本发明的另一个实施方案提供的双面回射结构的剖视图。 图15是依照本发明的又一个实施方案提供的双面回射结构的剖视图。 图16是现有技术的完整的或有方形侧面的立体角棱镜的顶视图。 图17是表现优于有三角形侧面的立体角棱镜和锥形立体角棱镜的有方形侧面的
立体角棱镜在有效孔径方面的增加的曲线图。 图18是能折叠成回射小薄片的片材的平面图。 图19是依照本发明的一个实施方案提供的回射小薄片的顶视图。 图20是能折叠成回射小薄片的片材的平面图。 图21是依照本发明的另一个实施方案提供的回射小薄片的顶视图。 图22是能折叠成回射小薄片的片材的平面图。 图23是依照本发明的又一个实施方案提供的回射小薄片的顶视图。 图24是依照本发明的一个实施方案提供的有两个反射涂层的回射小薄片的剖视图。 图25是已被模塑或铸塑成易碎段的回射小薄片的平面图。 图26是在其特定的棱面上包括Aztec安全结构的小薄片的平面图。 图27是依照本发明的一个实施方案提供的线材的平面图。 图28是被配置成沿着它的长度在相反的方向回射光线的包括双面的有完整方形 侧面的立体角棱镜区段的线材的顶视图。 图29类似于图28的实施方案，但是包括弯折点或断裂点。 图30举例说明图28的线材被封装在管子或包层中。 图31举例说明图29的线材被封装管子或包层之中。 图32是依照本发明的一个实施方案用来形成一侧有方形侧面的立体角棱镜线材 的模具的透视图。 图33是依照本发明的一个实施方案在金属一侧包括有方形侧面的立体角棱镜表 面的金属丝的透视图。 图34是依照本发明的另一个实施方案在金属一侧包括有方形侧面的立体角棱镜 表面的金属丝的透视图。 图35是图34所示线材封装在管子或包层中的透视图。 图36举例说明依照本发明的一个实施方案用来形成完整的有方形侧面的回射线 材、纤维和小薄片的现有技术模具的一部分。
图37是用来形成本发明的回射结构的模具的一个实施方案的透视图。 图38是用来形成本发明的回射结构的模具的另一个实施方案的透视图。 图39是用来形成本发明的回射结构的模具的又一个实施方案的透视图。 图40举例说明依照本发明的另一个实施方案用来形成完整的有方形侧面的回射
线材、纤维和小薄片的现有技术模具的一部分。 图41举例说明依照本发明的进一步的实施方案用来形成完整的有方形侧面的回
射线材、纤维和小薄片的现有技术模具的一部分。 图42是现有技术的有三角形侧面的回射体的透视图。 图43是能折叠成八面体回射体的有三角形截头立体角棱镜的片材的平面图。 图44是依照本发明的一个实施方案提供的八面体回射体的透视图。 图45是图44所示八面体的部份分解透视图。 图46是依照本发明的一个实施方案将图45的八面体回射体封装在结构中的透视 图。 图47是依照本发明的另一个实施方案将图45的八面体回射体封装在结构中的透 视图。 图48是依照本发明的一个实施方案提供的无覆盖的有完整方形侧面的八面体回 射体的透视图。 图49是图48的八面体回射体封装在结构中的透视图。 图50是图48的八面体回射体封装在结构的另一个实施方案中的透视图。 图51是图48的八面体回射体封装在结构的进一步的实施方案中的透视图。
具体实施例方式
本发明的各种不同实施方案的描述如下。 图1是回射结构10的一个可称为小薄片或碎片的实施方案。结构10是被设计成 吸收某个预定波长的光线(例如，中波长的光线)和回射某个预定波长的光线(例如，长波 长或短波长的光线)。 结构IO可以包括立体角棱镜12，例如，在通过引证在此将其全部教导并入的于 1972年8月15日授权给Rowland的美国专利第3， 684， 348号所揭示的。用来制作回射片 材的方法是在通过引证在此将其全部教导并入的于1972年9月5日授权给Rowland的美 国专利第号3， 689， 346中揭示的。在其它的实施方案中，结构10可以包括塑料和/或玻璃 珠或"猫眼"回射元素。 棱镜12可以用对预定范围中的某个波长(也可能是对某个波长范围)实质上透 明的材料制成。在特定的实施方案中，棱镜12可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳 酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(P匪A)或其它适当的材料。在棱镜12的棱面16上可以提供用来 回射光线的镜面涂层或反射涂层14。在特定的实施方案中，涂层14可以包括铝、金，等等。
在棱镜12的窗口面20上可以提供用来吸收可见光同时允许预定波长的光 线通过的涂层18。在特定的实施方案中，涂层18包括大约O. 00508毫米(0.0002英 寸)厚的基于丙烯酸的材料。涂层18可以通过将下列组分按重量计混合在一起制成 2.38 % QUAKER 6G157 ;3.71 % QUAKER GR199 ;0.32 % QUAKER GBE186(从Quaker ColorofQuakertown, Pennsylvania购买)；23. 53% PARAL0ID B48N(从Rohmand Haas Company of Philadelphia, Pennsylvania购买);以及70. 06%醋酸乙酯。 在特定的实施方案中，结构10可以有小于大约6.35毫米(0.25英寸)的长度22、 大约0. 127毫米(0. 005英寸)的厚度24和大约0. 152毫米(0. 006英寸)的节距26。结 构10可以有任何几何形状，例如，六角形、正方形和矩形、圆形，等等，取决于应用。
由此产生的结构10可以如同在将其全部教导通过引证在此并入的2003年12月 9日申请的美国专利申请第10/731， 416号和2004年9月2日公开的美国专利申请公开第 20040169928号所揭示的那样散布在有粘接剂涂层的薄膜上，混合到粘接剂、聚合物、油漆、 涂料之类的东西之中。每个结构10回射光源30产生的第一波长的光线28同时吸收另一 个波长的光线32。 图2是举例说明图1所示涂层18的性能特性的曲线图。该曲线图表现光线通过 涂层18的单程传输。人们能看到，可见光的光透射相对地很少，而允许大多数预定的光线 通过涂层18。 图3类似于图1的实施方案，包括安排在涂层18和棱镜12之间的基体34。该基 体可以用对预定波长的光线实质上透明的材料制成。在特定的实施方案中，棱镜12可以包 括氨基甲酸乙酯型或丙烯酸型丙烯酸酯，而基体34可以包括PET。 图4类似于图1的实施方案而且包括在反射涂层14上的黑色的不光滑的或其它 适当的涂层36以便消除可见光不通过棱镜12从那里反射时出现的"闪闪发光"的外观。
图5类似于图4的实施方案而且包括安排在涂层18和棱镜12之间的基体34。
图6举例说明一种双面结构10，其中粘接剂38用来把图1的结构按照背靠背的关 系粘接在一起，以便沿着至少两个方向(例如，相反的方向)回射预定波长的光线。
图7类似于图6的实施方案并且进一步包括在棱镜12和涂层18之间的基体34。
在任何实施方案中，都可以在涂层18上提供既透射某个预定波长范围的光线又 能散射第二预定波长的光线的蠹眼结构。蠹眼结构将改善长波长光线的传输但是在中波长 到短波长的光线中外观显得不光滑或像毛毡一样。在通过引证在此将其全部教导并入的于 2002年3月12日授权给Nilsen等人的美国专利第6，356，389号中更详细地解释蠹眼结 构。 在本文揭示的任何实施方案的特定的应用中，为数众多的结构IO可以与油漆或 液体混合，然后涂到物体表面上。物体(例如，6)可以为了库存管理目的被跟踪。
图8是回射结构10的一个可称为小薄片或碎片的实施方案。在其它的实施方案 中，结构10能用来形成线材或纤维。结构110是为允许第一预定波长的光线(例如，可见 光之类的中波长光线112)通过和回射光源116产生的不同于第一预定波长的第二预定波 长的光线(例如，长波长的光线114)而设计的。 结构110能包括无覆盖的立体角棱镜118，例如，在通过引证在此将其全部教导并 入的于2000年1月20日申请的美国专利申请第09/488， 129号中揭示的那些。棱镜118 可以用对可见光实质上透明的材料制成。在特定的实施方案中，棱镜118可以用聚碳酸酯、 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其它适当的热固性或热塑性材料制成。棱镜118可以在对可 见光也是实质上透明的基体120上形成。在特定的实施方案中，基体120可以包括与棱镜 118相同的材料，或可以包括聚酯、聚氨酯型丙烯酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或其它适当的材料。在其它的实施方案中，棱镜118和基体120可以在一个步骤中形成，以便形成 整体式结构。实质上透明的粘接剂122能用来使结构110附着到基体、衣服制品等物品上， 其颜色将透过结构IO露出。 在棱镜118的棱面126上可以提供一个允许中波长的光线112通过但是反射较 长波长的光线114并因此引起较长波长的光线114的回射的涂层124。在特定的实施方 案中，涂层124是多层涂层，其涂料能从Precision Optical Systems, Inc. of Norwood, Massachusetts购买。该涂层可以与介电层、金属层和介电层与金属层的组合(例如，用来 使在不同的波长下透射和反射的光线数量成比例的涂层) 一起制作。可以调整涂层的数目 和涂层的厚度以提供预期的光线反射范围和光线透射范围。各层的厚度通常在纳米范围， 小于光线的波长。层数可以从1到100以上。在进一步的实施方案中，在涂层124上可以
提供对中波长和长波长的光线透明的或实质上透明的填充材料以保护该涂层。
图9举例说明与图8类似的结构110，但是棱镜包括传统的立体角棱镜128，例 如，在此通过引证将其全部教导并入的于1972年8月15日授权给Rowland的美国专利第 3， 684， 348号所揭示的立体角棱镜。用来制作回射片材的方法是在通过引证在此将其全部 教导并入的于1972年9月5日授权给Rowland的美国专利第3， 689， 346号中揭示的。在 其它的实施方案中，结构110可以包括塑料和/或玻璃的珠子、"猫眼"回射元素和/或完整 的立体角棱镜，例如，在此通过引证将其全部教导并入的1934年4月17日授权给Stimson 的美国专利第1， 955， 105号所揭示的那些。 棱镜128可以用对中波长和长波长的光线实质上透明的材料(例如，聚对苯二甲 酸乙二醇酯(PET)，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或其它适当的材料)制成。在棱镜128的 棱面126上可以提供一个允许光线112通过同时反射并因此引起光线114回射的涂层124。 粘接剂122可以安排在涂层124上用来使结构110附着到基体上。在棱镜128的窗口面 130上可以提供一个用来吸收可见光同时允许预定波长范围的光线通过的涂层。
图10举例说明包括在棱面126上有光学涂层132的立体角棱镜128的结构110。 涂层132可以包括用来回射光线的镜面涂层或反射涂层。在特定的实施方案中，涂层132 可以包括铝、金，等等。棱镜128可以用对一个波长范围的光线114和/或第二波长范围的 光线112实质上透明的材料制成。 在棱镜128的窗口面130上可以提供一个用来吸收可见光同时允许预定波长范围 的光线通过的涂层。在特定的实施方案中，该涂层包括前面针对涂层118描述的基于丙烯 酸的材料。 图11举例说明一种双面回射结构110，该结构包括按照背靠背的关系安排的在棱 面126上有涂层124的立体角棱镜128，以致预定波长的光线114是沿着至少两个方向(例 如，相反的方向)回射的。实质上透明的粘接剂122可以用来把棱镜128粘接在一起。这 些结构110可以先混合到透射短波长到长波长的涂料或树脂中，然后涂到物体、衣服之类 的东西上。 图12举例说明一种双面回射结构110，该结构包括按照背靠背的关系安排的无覆 盖的立体角棱镜118，以致预定波长范围的光线114是沿着相反的方向回射的。棱镜118可 以在对第二预定波长的光线实质上透明的基体134的两个面上形成。此外，结构110可以 混合到透射光线的树脂中。
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图13举例说明与图8的实施方案类似的回射结构110。在这个实施方案中，棱 面126上的涂层136被配置成回射由预定波长的光源140产生的某个预定波长的光线138 同时允许可见光112从那里通过。在一个实施方案中，涂层136是由Precision Optical Systemslnc.设计的而且是为反射有预定的波长或波长范围的短波长光线而设计的。
图14是包括安排在基体134两面的袒露棱镜18的双面回射结构110。在棱镜118 上提供一个引起某个预定波长的光线138沿着相反的方向回射同时允许第二预定波长的 光线112通过的涂层136。图15是与图11的实施方案类似的双面回射结构110。在这个 实施方案中，在棱镜118上提供一个引起某种预定的光线138回射同时允许第二预定的光 线112通过的涂层136。 在此揭示的任何一个实施方案所产生结构都可以散布在有粘接剂涂层的薄膜上， 混合到粘接剂、聚合物、油漆、涂料之类液体之中。在任何一个实施方案中，都可以在窗口面 130上提供蠹眼结构。 在本文揭示的任何一个实施方案的特定的应用中，为数众多的结构110可以混合 到油漆或液体之中然后涂到看得见的物体的表面上。该物体(举例来说，可以是货物或送 货容器)可以被跟踪以便于库存管理。 图16是传统的完整的或有方形侧面的立体角棱镜的顶视图，该棱镜由于有相互 垂直的棱面142能用来回射光线。图17表现有方形侧面的立体角棱镜在有效孔径方面超 过有三角形侧面的立体角棱镜和锥形立体角棱镜。 图18是片材144的平面图，该片材可以包括，举例来说，能使用连续冲模工艺折叠 成双面无覆盖的回射小薄片或碎片146 (图19)的抛光的金属或聚合物。图19的实施方案 包括至少五个反射面而且沿着相反的方向回射光线。片材144的厚度可以改变取决于预期 的应用和片材材料的强度。多样的小薄片146可以作为粉末使用或被混合到树脂、油漆、涂 料之中。 热塑性聚合物片材(例如，聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯共聚物(C0C) 或其它适当的聚合物)可以使用热成型工艺制成立体角棱镜结构。热塑性聚合物也可以使 用适当的压塑、压注或注塑微成型工艺模塑成预期的立体角棱镜形状。微成型技术可以用 一粒热塑性塑料粒料生产多达500个小薄片。除此之外，热固性聚合物(例如，可用紫外线 固化的丙烯酸型丙烯酸酯和氨基甲酸乙酯型丙烯酸酯)可以使用分级微铸塑工艺铸塑成 预期的立体角棱镜形状。 图20和图21类似于图18和图19的实施方案，但是由此产生的小薄片146包括 至少七个反射面。图22和图23类似于图18和图19的实施方案，但是由此产生的小薄片 146至少包括十三个反射面。 在任何一个实施方案中，可以在用对某个预定波长范围的光线实质上透明的树脂
制成的小薄片146的反射棱面上提供对第二预定波长范围的光线实质上透明的某预定波
长的反射涂层。这种尺寸或更大的小薄片146能平放并且起回射粉末的作用。这种小薄片
146乱七八糟地和正面向上地回射某预定波长范围的光线。此外，可以在小薄片146的一个
面上涂一层实质上透明的粘接剂，以便把它粘到某个制品、物体、衣服等东西上。 在其它的实施方案中，对第二预定波长范围的光线实质上透明的某预定波长范围
的反射涂层可以涂在小薄片146的两个面上，配置成实质上呈现黑色或彩色。这种尺寸或更大的小薄片146能平放并且起黑色回射粉末的作用。这种小薄片146乱七八糟地和正面 向上地回射某预定波长范围的光线。在进一步的实施方案中，黑色或彩色的粘接剂可以涂 在一个面上，以便把小薄片146粘到制品、物体、衣服等东西上。 图24是小薄片146的剖视图，其中本体部分148是用能够透射预定波长的光线的 黑色或彩色材料制成的。完全无覆盖的立体角棱镜是在该材料的一侧模塑成形的或形成 的，留下一个平面表面。在其它的实施方案中，本体部分148可以用一种在特定的波长下透 射光线的包含不同的材料(例如，着色剂、染料，等等)的不透明的或彩色的材料制成。在 这个实施方案中，第一层150是在小薄片146的第一面上提供的并且是用能反射某个预定 波长的光线的材料制成的。第二层152是在第一层150上提供的，它能透射某些预定波长 的光线。因此，两种预定波长的光线都是从小薄片146的顶端回射的。对准小薄片146的 底部的该预定波长的光线也被膜层150回射。在其它的实施方案中，为了实现无光泽表面， 可以在表面154上提供蠹眼结构。 图25是被模塑或铸塑成可断成数段的金属或聚合物材料的有完整的方形侧面的 双面立体角棱镜小薄片146的平面图。这些区段可以在作为非常薄的易断裂边界的横断线 的形成或成形期间通过在该横断线上打孔变成有易断裂边界的。小薄片146可以通过热成 型或压塑制成所述片材。模具可以有使它有可能断裂成若干区段的薄区段。在一个实施方 案中，棱镜有介于大约0. 101和0. 203毫米(0. 004和0. 008英寸)之间边长147。
图26是在诸棱面中的表面A上有Dr. James Cowan研发的Aztec安全结构的小薄 片46的平面图。Aztec光共振结构是在通过引证在此将其并入全部教导的Cowan， James J.在"Aztec Surface-ReliefVolume Diffractive Structure",Journal of the Optical Society ofAmerica A，7(8) :1529-1544(1990)中描述的。Aztec图像仅仅在某些特定波长 (例如，紫外波段的可见光)能看得见，但是在其它的波长是看不见的。这提供了一种检验 制品真实性的方法。 图27是被制成纤维或线材156形式的可以涂上一层反射涂层的双面的有方形侧 面的立体角棱镜结构的平面图。反射涂层被设计成使它能回射预定波长的光线。线材156 也可以被封装在实质上透明的管子或包层中。管子或包层可以是热塑性的，对预期的回射 波长是透明的，而且能适合使用直角挤塑模头工艺。在其它的实施方案中，包层可以是适合 使用直角挤塑模头工艺的热固性材料。在此揭示的任何线材都可以有变化多样的带涂层的 立体角棱镜结构，以便产生随机或规则的亮度或色码、二进制码，等等。线材上的密码可以 用超球面扫描仪或其它类似的解码装置读出。安全线材的实施方案可以被编织到通货或文 件中防止伪造。复印机无法复制复印文件中的色彩或结构。该线材可以被制成聚合物纤维 分散在造纸期间使用的纸浆纤维中形成防假冒的纸。这种纤维也可以放在前巻纸筒上的图 案中以形成水印。 图28是包括双面无覆盖的有完整方形侧面的立体角棱镜部分的能按相反的方向 沿着线材长度回射光线的线材156的顶视图。图29与图28的实施方案类似，但是包括弯 折点或断裂点158。在本文揭示的任何实施方案中线材156都可以是用金属或聚合物成形 工艺制成的。 图30和31举例说明图28和图29所示的线材156被封装在管子或包层160中。 线材156可以被涂上一层为透射和/或反射预定波长的光线设计的涂层。立体角棱镜结构156的薄壁可以包括一些扭转区域以便提供背衬空气的回射线材。在一个实施方案中，包层 160包括热塑性材料，对预期的回射波长是透明的，而且适合使用直角挤塑模头工艺制作。 在进一步的实施方案中，包层160可以包括适于使用直角流动模头工艺的热固性材料。
图32、33、34和35举例说明用来在抛光铝丝外面形成单面的有完整方形侧面的立 体角棱镜线材的方法和相关的工具。成品立体角棱镜线材可以在外加包层的时候被扭转， 以实现从各个角度回射。反射涂层可以用来增强来自立体角棱镜的棱面的反射。当铝线被 管子内部的透明的氧化铟锡(ITO)传导性涂层封装在透明的管子中并且该管子中充满能 随着横跨铝丝和ITO涂层的电位差变化改变折射指数的液晶(LC)的时候形成可变的回射 线材。在一个折射指数下该立体角棱镜有优良的宽入射角性能。在第二折射指数下该立体 角棱镜有优良的窄入射角性能。 图32举例说明可以包括直径为大约0. 076毫米(0. 003英寸)的铝丝或抛光的片 材的金属丝162被放在模具164上，该模具可以包括形成连接链的区域166。这些连接把已 形成的结构连接在一起，以允许有效地连续涂布能用来实现高水平回射率的反射涂层。图 33举例说明已经在模具64上被迫形成两个相反的袒露立体角棱镜的金属丝162。图34与 图33类似，但是金属丝162有大约0. 153毫米(0. 006英寸)的直径。图28举例说明封装 金属丝162起保护作用和改善改善光线入射角的管子或包层160。包层160可以是空心的 或实心的，而且是实质上透明的。 图36举例说明能用来制造在此描述的有完整的方形侧面的回射线材、纤维和小 薄片的现有技术模具170的一部分168。图37是可以用来形成本发明的实施方案的可以用 金属制成的模具172的透视图。模具172中用虚构的线勾画出轮廓的部分可以包括连接链 166。微成型技术能用来形成本发明的实施方案。在线材、纤维或小薄片按分步重复工艺在 模具172中形成之后，该结构可以涂上一层镜面涂层或反射涂层，例如，反射某个预定波长 范围的光线并且透射另一个预定波长范围的光线的金属和涂层。 图38是能用来制作在此描述的完整的有方形侧面的回射线材、纤维和小薄片的 可以用金属或陶瓷(包括玻璃)制成的模具174的另一个实施方案的透视图。模具174可 以包括一个可以被聚合物填满的模腔176和一个能在立体角棱镜结构固化时与该立体角 棱镜结构形成叠层结构的可脱粘的顶膜。在特定的实施方案中，连接部分166可以在模具 174中提供。图39是与图38所示模具174相反的模具178的透视图。
图40和41展示可以用来制造这项发明教导的形式的有完整的方形侧面的回射薄 片的工具的大小和形状。该薄片可以在毗连的小薄片之间有可断裂的接合部。在特定的实 施方案中，该接合部是这样的，以致该薄片在分离成能通过混合进入涂料、油漆、树脂、聚合 物、织物、纸张、胶粘剂、粘合剂之类的东西的分开的小薄片之前可以通过涂布工艺循环。
图42是现有技术有三角形侧面的回射体的透视图。本发明的八面体回射体可以 用实心的或无覆盖的切掉顶端的立体角棱镜制作。在此讨论的反射涂层概念能用于八面体 回射体。 图43是能折叠成在图44和图45中举例说明的八面体回射体182的包括八个有 三角形侧面的立体角棱镜部分的结构180的平面图。立体角棱镜部分可以由，举例来说，棱 面上有反射涂层的金属或聚合物制成。 薄壁立体角棱镜回射八面体182可以被通过使金属或聚合物成形来制作。抛光的薄金属片(例如，抛光的铝片)可以使用连续冲模工艺加工成立体角棱镜薄片。热塑性聚合 物(例如，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯共聚物或其它的适当材料)的片材可以使用 热成型工艺加工成立体角棱镜结构。热塑性聚合物也可以使用适当的压塑、压注或注塑微 成型工艺制成所需要的立体角棱镜形状。微成型技术可以用来用一粒热塑性塑料粒料生产 多达500个八面体。除此之外，热固性聚合物(例如，可用紫外线固化的丙烯酸型丙烯酸酯 和氨基甲酸乙酯型丙烯酸酯)可以使用分级微铸塑工艺铸塑成所需要的立体角棱镜形状。
在形成图43所示的立体角棱镜图案之后，该结构被折叠成八面体182并且可以 用粘接剂固定。立体角棱镜也可以作为实心的立体角棱镜模塑成形，然后被折叠成八面体 182。立体角棱镜的棱面表面可以涂上一层在预定的光线波长范围中反射和透射的涂层，八 面体82可以混合到涂层、油漆、树脂、聚合物、织物、纸张、粘接剂、粘合剂之类的东西中。
在其它的实施方案中，八面体可以是通过在立体角棱镜的棱面上提供在此通过引 证将其全部教导并入的于2004年4月23日申请的美国专利申请第10/830， 701号和于2004 年12月9日公开的美国专利申请公开第20040246599号所揭示的隆起或高度差定位器形 成的。当立体角棱镜被折叠成八面体的时候，在棱镜棱面之间提供气室从而形成背衬空气 的结构。 图46举例说明已经被封装在能用来保护八面体和改善光线入射角的空心或实心 透明结构184中的八面体182。在特定的实施方案中，角186可以被倒圆，以除去锋利的尖 点。在其它的实施方案中，在结构184的外表面上可以提供蠹眼结构，以减少表面的可见光 光泽。在进一步的实施方案中，结构184可以用对某个预定波长范围的光线不透明而对第 二或第三个预定波长范围的光线透明的材料制成。图47与图46的实施方案类似，但是在 结构184的顶端和底部包括一个变平的部分188。 图48是包括其上可以包括镜面涂层或反射涂层的表面191的无覆盖的有完整方 形侧面的八面体回射体190的透视图。图49、50和51举例说明被分别封装在结构192、 194、 196中的八面体回射体190。结构192、 194和196保护回射体190并且增加其有效面积。
在任何一个实施方案中，涂层都可以用来产生彩色外观。本申请的小薄片、碎片或 纤维可以是任何形状的，例如，正方形的、三角形的、六角形的、矩形的、圆形的，等等。形状 可以选择，为的是适合应用。小薄片可以个别地用来给物体作标记，或者可以混合到油漆、 涂层、树脂、聚合物、粘合剂、粘接剂、浆糊等东西之中形成能用喷涂、油漆、丝网印刷、凹版 印刷式涂布、胶印等手段涂到任何表面上的介质。所述表面可以是织物、金属、玻璃、陶瓷、 石头、水泥、聚合物，等等。 回射光线性能的任何组合都可以通过把有不同立体角棱镜特征的小薄片混合或 制造在一块小薄片上有不止一种立体角棱镜结构设计的小薄片产生。 小薄片的一侧可以配置某种特定立体角棱镜筛分结构或立体角棱镜结构的组合， 而小薄片的另一侧可以配置第二立体角棱镜筛分结构或立体角棱镜筛分结构的组合。
—般地说，任何物体都可以有立体角棱镜结构遮盖物。该遮盖物可以呈织物、涂 层、片材、浆糊、胶带等形式。这些立体角棱镜结构可以是可调的，为的是产生变入射角性 能。这些立体角棱镜结构可以被安排成按照任何颜色安排产生多样的颜色。在其它的实施 方案中，这些立体角棱镜结构在预定的波长下可能是看不见的。 本申请的薄膜、线材或小薄片可以配置成在薄膜、线材或小薄片的一侧有Aztec结构并且在薄膜、线材或小薄片的另一侧有诸如无覆盖的立体角棱镜结构之类微小光学结 构。微小光学结构可以包括无覆盖的立体角棱镜、光栅、蠹眼结构、透镜阵列、透镜式棱镜或 透镜，等等。任何折射或反射光线的微小光学结构都能使用。 线材或小薄片可以配置成在线材或小薄片的一个区段上有立体角棱镜结构并且 在线材或小薄片另一侧的另一个区段上有诸如Aztec结构之类的另一种微小光学结构。任 何折射或反射光线的微小光学结构都能使用。 尽管已经参照其各种不同的实施方案予以具体地展示和描述了这项发明，但是熟 悉这项技术的人将会理解在形式和细节方面各种不同的改变可以在不脱离权利要求书所 囊括的本发明的范围的情况下完成。
1权利要求
一种回射结构，包括第一组为数众多的回射体，具有窗口面和棱面表面；以及位于所述窗口面上的涂层，该涂层被配置为吸收可见光；以及位于所述棱面表面上的涂层，该涂层被配置为反射光线。
2. 根据权利要求l的回射结构，其中所述回射结构被形成为小薄片、碎片或线材的形状。
3. 根据权利要求1的回射结构，进一步包括 第二组为数众多的回射体，具有窗口面和棱面表面；以及在第二组为数众多的回射体的窗口面上的涂层，该涂层被配置为吸收可见光； 位于所述棱面表面上的涂层，该涂层被配置用于反射光线，其中第一组为数众多的回射体和第二组为数众多的回射体被布置在相同基体的相反 侧，使得第一组为数众多的回射体和第二组为数众多的回射体被配置为在至少两个方向回 射光线。
4. 一种回射结构，包括第一组为数众多的回射体，具有窗口面和棱面表面；以及位于所述棱面表面上的涂层，该涂层被配置为反射第一预定的波长或波长范围的光线 同时允许第二预定的波长或波长范围的光线通过。
5. 根据权利要求4的结构，进一步包括 第二组为数众多的回射体，具有窗口面和棱面表面；以及位于所述棱面表面上的涂层，该涂层被配置为反射第一预定的波长或波长范围的光线 同时允许第二预定的波长或波长范围的光线通过，其中第一组为数众多的回射体和第二组为数众多的回射体被布置在相同基体的相反 侧，以使得第一组为数众多的回射体和第二组为数众多的回射体被配置为在至少两个方向 回射光线。
6. 根据权利要求5的结构，其中第一组为数众多的回射体和第二组为数众多的回射体 利用基本透明的粘接剂粘接在一起，并且按背靠背的关系布置以使得在相反的方向回射光 线。
7. 根据权利要求5的结构，其中所述回射结构被形成为小薄片、碎片或线材的形状。
8. —种识别物体的方法，该方法包括将回射结构附着到所述物体的表面，所述回射结构被配置成回射预定的波长的光线；把具有预定的波长的光线引向所述回射结构；以及探测回射的光线。
9. 根据权利要求8的方法，其中所述回射结构的窗口面上的涂层被配置为吸收可见光。
全文摘要
依照本发明的实施方案提供一些回射结构，这些结构可以包括碎片、小薄片、线材、纤维、片材、八面体回射体，等等。这些结构能利用完整的或切去顶端的袒露表面和/或实心立体角棱镜。在所述表面上可以提供为反射第一预定的波长或波长范围的光线同时允许第二预定的波长或波长范围的光线通过而配置的涂层。在其它的实施方案中，镜面涂层或反射涂层可以在无覆盖的表面或立体角棱镜的棱面上提供。
文档编号G02B5/124GK101726777SQ20091022487
公开日2010年6月9日 申请日期2005年5月12日 优先权日2004年5月12日
发明者帕特瑞克·W·穆莱恩, 罗伯特·B·奈尔森 申请人:瑞弗莱克塞特公司;技术解决与发明有限公司