专利名称：立体角制品原始模具及其制造方法
发明的领域本发明涉及立体角回射材料。尤其，本发明涉及一种适用于制造适于回射以相对较大的入射角入射在薄片上的光的回射立体角薄片的立体角制品原始(master)模具及其制造方法。
背景回射材料具有改变入射到材料上的光的方向，使其返回光源的性能。这一优良性能使得回射薄片广泛应用在各种制品上。回射薄片往往使用在平坦且刚性的制品上，例如路标和路障上；然而，常常需要将该薄片使用在不规则或者柔性的表面上。例如，可将回射薄片粘附在载重卡车的侧面，这就要求薄片越过起皱且凸起的铆钉，或者，可将薄片粘附至诸如公路工人的安全背心或者其它此类安全服之类的柔性基层上。在基面不规则或者柔性的情况下，希望该回射薄片具有在不损失回射性能的情况下适应基面的能力。
现有两种普通类型的回射薄片微球基薄片和立体角薄片。有时被称作为“珠状”薄片的微球基薄片在本技术领域中是众所周知的，它采用大量微球，一般这些微球至少局部嵌入粘合剂层并伴随镜面反射或者漫反射材料(例如，色素微粒、金属小片或者蒸气涂层等)以回射入射光。在美国专利3,190,178(McKenzie)、4,025,159(McGrath)以及5,066,098(Kult)中揭示了此类回射器的实例。
基本立体角回射薄片对于回射技术领域中的那些普通技术人员而言是熟知的。该薄片包括大致平坦的底面和包括多个与底面相对的立体角元件的结构化表面。各立体角元件包括三个大致相互垂直的光学表面，这三个光学表面相交于一单一基准点或者顶点。入射在薄片基平面上的光在薄片的底面上折射，穿过该薄片传播，从三个垂直的立体角光学表面的各个表面反射，并再向光源回射。对称轴，也称为光轴，是通过立体角顶点延伸并和立体角元件的三个光学表面形成等角度的轴线。立体角元件对大致沿着光轴入射在元件基底上的光的响应方面典型地呈现最高光学效率。由立体角回射器回射的光的量随着入射角显著地偏离光轴而下降。
回射薄片的生产商们设计出对以特定入射角入射在薄片上的光的响应呈现其尖峰性能的回射薄片。术语“入射角”用于指入射在薄片上的光的入射角度，从垂直于薄片底面的一条轴线进行测量。参见例如，美国材料测试学会(ASTM)编号E808-93b，用于描述回射的标准方法。典型地，将用于标牌的回射薄片设计成在相对较小的入射角上(例如近似垂直于薄片底面)呈现其最佳光学效率。参见例如，Hoopman的美国专利4,588,258号。其它的应用，例如路面标志或者障碍标志，需要被设计成在相对较大的入射角上呈现其最大光学效率的回射薄片。例如，White的4,349,598号美国专利(‘598专利)揭示了一种回射薄片设计，其中立体角元件包括两个被设置成与立体角薄片基底成45度角的相互垂直的矩形表面，以及两个垂直于矩形表面的平行的三角形表面以形成两个光学相对的立体角元件。Nelson等人的4,895,428号美国专利(‘428专利)和其4,938,563号美国专利(‘563专利)揭示了一种回射薄片，其中立体角元件包括两个接近于垂直的四边形表面和接近垂直于四边形表面的一个三角形表面以形成一立体角。该立体角元件还包括一非垂直的三角形表面。
回射立体角元件的制造一般是通过使用由不同技术、包括那些被称为销钉捆扎(pin bundling)及直接机加工技术所制得的模具来实现的。采用销钉捆扎所制造的模具是通过将各个销钉组装在一起来制造的，各个销钉具有一端部，该端部的形状具有立体角回射元件的特征。Howell的美国专利3,632,695号和Heenan等人的美国专利3,926,402号揭示了销钉捆扎的实例。直接机加工技术，通常也称为划线(ruling)，包括切除部分基块以形成一种沟槽图案，即诸沟槽相交以形成包含着立体角元件的诸结构。将该沟槽化基块典型地用作为一种原始模具，从该模具可形成一系列模具型腔(impression)，即复制模(replica)。在某些情况下，该原始模具本身可用作为一种回射制品。然而，更普通的是，使用原始模具或者使用该原始模具的复制模在一聚合基块内形成回射薄片或者回射制品。
直接机加工技术是制造用于小微立体阵列的原始模具的有效方法。小微立体阵列尤其有利于生产具有更高柔性的较薄的回射薄片。微立体阵列还更有助于进行连续的制造工序。使用直接机加工方法而不是销钉捆扎或者其它技术来执行较大的立体角阵列的制造工序也相对较容易。Hoopman的美国专利4,588,258号中揭示了直接机加工的一个实例。
如上所述，使用直接机加工技术可形成‘598专利、‘428专利以及‘563专利中的适用于形成立体角薄片的原始模具。然而，在这些专利中所揭示的立体角几何形状需要两种不同的机加工工具来制造一种原始模具。这降低了原始模具制造工序的效率。此外，根据这些专利所制造的原始模具含有大致垂直于原始模具的底面延伸的诸表面。这种垂直表面对原始模具的精确复制模的制造工艺会有不利影响。
发明概述本发明提供一种适用于制造包括回射薄片的回射制品的原始模具及其制造方法。有利的是，本发明的原始模具可通过使用已知的直接机加工技术由一实心且完整的基块制成。另外，本发明的方法允许使用一单一的切割工具来制造适用于形成适于回射大入射角的光的回射薄片的原始模具。这些特点缩短了根据本发明制造制品所用的时间并降低了成本。
简单地讲、根据该方法，提供了一种适于用作为原始模具的一可机加工基块。在该基块的加工面内形成包括至少两条、较佳地为多条平行沟槽的第一沟槽组。该第一沟槽组中的各条沟槽在沟槽一侧上限定第一光学表面并在沟槽相对侧上限定第一非光学表面。该第一光学表面较佳地以与垂直于基块的基平面的一矢量成0到20度之间的角度进行设置。在基块内形成包括至少两条、较佳地为多条平行沟槽的第二沟槽组，以使该第二沟槽组与第一沟槽组相交。较佳地，第二沟槽组中的各条沟槽在一侧上限定第二光学表面并在沟槽相对侧上限定第二非光学表面。该第二光学表面还较佳地以与垂直于基块的基平面的一矢量成0到20度之间的角度进行设置。
根据本发明，第二沟槽组与第一沟槽组以一交角β相交，以使第二沟槽组中各条沟槽的光学表面与第一沟槽组中各条沟槽的光学表面相交，而在相交的光学表面之间限定一垂直二面角。从而，相交沟槽的光学表面形成了立体角元件的三个相互垂直的光学表面中的两个表面。
从基块的加工面形成相互垂直的第三光学表面。根据本发明的一实施例，第一和第二光学表面与基块基底大致垂直，并且顶面与该基底平行。根据本发明的其它实施例，第一和第二光学表面以底面为基准成70到90度之间的角度进行设置，并且顶面与底面成一斜角进行设置。
在本发明的一较佳实施例中，采用诸如使用金刚石机加工工具之类的精密机加工技术在基块内形成诸沟槽组。一沟槽组中相邻沟槽之间的距离较佳地在大约10微米到大约700微米之间变化。诸沟槽的深度较佳地介于大约10微米到700微米之间。
因此，根据本发明的方法所制造的原始模具包括具有一底面和一结构化表面的基块，该结构化表面包括一个立体角元件阵列的复制阳模。通过使用例如传统的电镀工艺可生产该结构化表面的复制阴模。然后，该复制阴模用作为一种用于形成呈连续薄片状形式或分散件形式的回射立体角制品的模具。
附图简介
图1是本发明适用的一种基块的立体图2是图1所示基块的侧视图；图3是第一机加工操作后的图1所示基块的立体图；图4是沿平面4-4剖切的图3所示基块的剖视图；图5是第二机加工操作后的该基块的俯视图；图6是沿平面6-6剖切的图5所示基块的剖视图；图7是沿平面7-7剖切的图5所示基块的剖视图；图8是沿平面8-8剖切的图5所示基块的剖视图；图9是本发明一替换实施例的一种原始模具的俯视图；图10是沿平面10-10剖切的图9所示原始模具的剖视图；图11是本发明另一替换实施例的一种原始模具的俯视图；图12是沿平面12-12剖切的图11所示原始模具的剖视图；图13是沿平面13-13剖切的图11所示原始模具的剖视图；图14是沿平面14-14剖切的图11所示原始模具的剖视图。
这些理想化且失比例的视图仅用于说明本发明，并没有限制作用。
图示实施例的详述在随后的图示实施例的详述中，参照了构成其一部分的附图，图中以图示的方式示出了本发明的特定实施例。要理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可采用其它实施例，并可进行结构上的变化。
本发明提供适于形成回射制品的模具及其形成方法。尤其，本发明提供适用于形成适于回射以相对较大的入射角入射在薄片上的光的该回射薄片的原始模具。在共同等待及共同转让的、与本申请同时提交的题为“高度倾斜的回射立体角制品”的专利申请中进一步详细地揭示了这种薄片的实例，该申请在此援引作参考参照图1-8将描述本发明一种典型的原始模具及其制造方法。参阅图1-2，图中示出了适用于形成用于制造回射制品的一原始模具的一基块10的一部分。该基块10包括一底面12和与该底面12相对的一加工面14。该基块10较佳地为一单个(例如整体式)基块，然而，在制造回射立体角模具技术领域中的任何一名普通技术人员要意识到的是，该基块10还可被制成为由一适当的定位装置固定而成的销钉组件。基块10的厚度(从底面12测量到加工面14)对于本发明而言并不关键，但较理想的是，该基块10的厚度是将要形成在该基块10内的沟槽深度的至少两倍。另外，虽然基块10如图10所示具有大致平坦的表面，但要意识到的是，该基块10可被形成在诸如柱面之类的曲面上。
基块10较佳地由一种适用于高精度机加工操作的材料制成。这种材料应当能进行平整的机加工而形成最小的毛刺；应当呈现低延展性和低颗粒性；应当在沟槽形成之后仍保持尺寸精度。可采用诸如可机加工的塑料或者金属之类的多种材料。适当的塑料包括热塑性塑料或者热固性材料，例如丙烯酸类(acrylics)。适当的金属包括铝、黄铜、镍和铜。
参阅图3-4，图中示出了最初的机加工步骤。根据本发明的一种方法，在基块10的加工面内形成第一沟槽组16。较佳地，通过使用诸如金刚石机加工工具之类的精密机加工工具来形成该第一沟槽组16。在如图3-4所示的实施例中，通过使用一种其夹角相对于垂直于基块10的底面12的一条轴线不对称的切割工具来形成第一沟槽组16，该夹角接近于25.36度。然而，要意识到的是，本发明设想使用多种切割工具以及工件几何形状。还要意识到的是，本发明并不受精密机加工制造技术的限制。本发明设想了其它已知适用于形成光学质量表面的制造技术。替换制造技术包括例如同样可用于本发明的划线、铣削、快速切削以及磨削技术。
第一沟槽组16包括至少两条、较佳地为多条大致相同且平行的沟槽18，这些沟槽穿过基块10的加工面14延伸。当在这里使用时，术语“沟槽组”是指位于基块10的加工面14上所有的平行沟槽。请参阅图4，第一沟槽组16中的各条沟槽18较佳地在沟槽的一侧上限定一光学表面20，而在该沟槽的相对侧上限定一非光学表面22。光学表面20与非光学表面22相交于槽底21。在如图3-4所示的实施例中，光学表面20大致垂直于基块10的底面12，而非光学表面22设置在第一后角φ1上，该后角相对垂直于底面12的轴线等于25.36度。各槽底21设置在基块10中的深度最好相等。图4示出了其中形成有三条沟槽的一种基块。实际上，一种典型基块的宽度可接近于10厘米，并且其中可形成有成百上千甚至成千上万条沟槽。
当在这里使用时，术语“光学表面”是指在最终的模具结构中形成立体角元件的一反射面的表面。如上所述，一立体角元件是由互相相交于一公共点(例如该立体角顶点)上的三个大致相互垂直的光学表面的相交所限定而成的。这些光学表面应该是大致上光学平滑，为说明起见，光学平滑的意思是指一光学表面以伴有最小的散射或者漫射的方式来反射入射在该表面上的光。
当在这里使用时，术语“非光学表面”是指不会形成立体角元件的一反射面的表面。许多立体角元件阵列的设计不利用非光学表面(例如参见美国专利4,588,258号)。然而，非光学表面对于某些适于回射大入射角光的立体角阵列设计而言是必要元件。(例如参见美国专利4,895,428号)。
术语“后角”是指介于其中设有一表面的平面与基块10的底面12的法向矢量之间的角。设置在垂直于底面12的平面内的诸表面、诸如图3-4中所示的诸光学表面20形成零度后角。相反，诸非光学表面22与垂直于底面12的矢量形成一后角。虽然图3-4中所示的诸光学表面20不包含非零后角，但较佳的是在某些情况下形成具有非零后角的诸光学表面20，如下所述。
在完成在基块10的加工面14内机加工第一沟槽组16的步骤之后，加工面14如图3-4所示。该加工面14包括含有一系列平行通道或者沟槽18的第一沟槽组16。这些沟槽限定一系列相应的由一光学表面20、一顶面26和一非光学表面22所限定的结构24 。第一沟槽组16中的诸相邻沟槽相隔间距D0。从理论上讲，间距D0不存在上限，但实际上，间距D0的上限与薄片材料的厚度有关。目前精密机加工技术能够制造间距D0为0.010毫米之小的沟槽。间距D0的较佳范围为0.026毫米到0.260毫米之间。该间距适应传统机加工裕量(tolerances)中的一柔性回射薄片产品。间距D0可固定不变以使诸沟槽均匀间隔，或者该间距D0可变化。另外，槽底21较佳地设置在近似等于相邻沟槽之间的间距D0的深度上。
图5-8简要地示出了在进行完制造技术中的第二机加工操作之后本发明的模具。在基块10的加工面14内形成第二沟槽组30。该第二沟槽组30包括至少两条、较佳地为多条平行沟槽，这些沟槽穿过基块10的加工面14延伸。第二沟槽组30中的各条沟槽32较佳地在沟槽的一侧上限定一光学表面34，而在该沟槽的相对侧上限定一非光学表面36，该光学表面与非光学表面相交于槽底38(参阅图7)。如上所述，本发明的一个进步之处在于，第二沟槽组30可通过使用与形成第一沟槽组16所使用的工具相同的切割工具来形成。因此，光学表面34大致垂直于基块10的底面12，而非光学表面36设置在一后角φ2上，该后角相对底面12等于25.36度。
重要地是，第二沟槽组30被做成为该第二沟槽组30的诸光学表面34与由第一沟槽组16所形成的光学表面20相交以限定介于两个表面之间的垂直二面角。在最终的模具结构中，这两个表面形成三个立体角元件光学表面中的两个面。光学表面20与34被设置成基本垂直于底面12，第二沟槽组30形成在与第一沟槽组16的90°交角(β)上。
第二沟槽组30的形成产生出包括一个立体角元件40的阵列的一结构化表面(参阅图5)。各立体角元件40包括与部分光学表面20相对应的、并基本垂直于底面12设置的第一四边形光学表面42(参阅图7)；与部分光学表面34相对应、并同样基本垂直于底面12设置的第二四边形光学表面44(参阅图7)；以及与部分加工面14相对应、平行于底面12且基本垂直于第一光学表面42与第二光学表面44设置的第三四边形光学表面46。另外，各立体角元件40还包括与部分非光学表面22相对应的第一非光学表面50(参阅图5)和与部分非光学表面36相对应的第二非光学表面52(参阅图5和图6)，这两个非光学表面沿边缘51相交。
三个互相垂直的光学表面42、44、46相交于顶点54(参阅图8)以限定一立体角元件40。各立体角元件40的对称轴线60位于与各沟槽组以接近于45°进行设置的一平面内。另外，各立体角元件的对称轴线与基块10的底面12以接近于35.26°进行设置。此外，在各立体角元件40中，包含着底面12的法向矢量与对称轴线60的平面以45°角与槽底21及槽底38相交。要理解的是，立体角元件40可包含如美国专利4,775,219号中所揭示的距离垂直度较小的偏差。
在如图5-8所示的实施例中，第一非光学表面50形成25.36度的第一后角φ1，而第二非光学表面52形成25.36度的第二后角φ2。为通过仅使用一种机加工工具结构而提高制造效率，后角φ1和φ2是相等的。然而，要意识到的是，这些角度可互不相等。第一非光学表面50与第二非光学表面52沿着一边缘51相交。该边缘51设置在垂直于底面12并与第一沟槽组16中的诸沟槽以及第二沟槽组30中的诸沟槽形成接近45°角的平面内。边缘51以底面12的法向轴线为基准成接近于35.26°的角σ(参阅图8)。
当在这里使用时，术语“后角”是指介于其中设有立体角元件40的一个表面的平面与基块10的底面12的法向矢量之间的角。设置在垂直于底面12的一平面内的诸表面、诸如图1-4中所示的诸光学表面44、46形成零度后角。相反，诸非光学表面50、52分别形成后角φ1和φ2，各后角接近于25.36度。虽然后角φ1和φ2的值并不是本发明的关键所在，但可考虑制造需要以及利用几何光学原理来确定这些后角的较佳范围。
垂直于基块10的底面12延伸的诸表面对于制造回射薄片的工艺是不利的。尤其是，垂直于底面12的表面在模制加工过程中会使应力集中。该应力会使立体角元件物理变形，从而引起相应的光畸变。另外，垂直于底面12的表面增加了卸下结构化表面14的复制模的难度。因此，从制造角度来看，较理想的是分别形成具有非零后角φ1和φ2的表面50、52，以便在制造回射薄片的加工过程中防止应力集中。
然而，光学因素对后角φ1和φ2的较佳范围设定了上限。尤其是，边缘51较佳地以角σ设置，以使位于大致平行于边缘51的平面内的、以预定入射角ε入射在底面12上的光线在基块10的表面上被折射，并以等同于角σ的角度穿过基块10传播。利用几何光学原理，角σ可从下列等式得出σ=sin-1(sin(ε)/n)式中，n是基块材料的折射率，ε是入射在薄片底面12上的光的入射角(即入射角)。然后，通过下列等式可计算出后角φ1和φ2，从而得出以角σ设置的边缘51φ1=φ2=cos-1cosσsinβ]]>通过实例，假定该模具被用于形成由一种折射率为1.5的材料制成的、被设计成使入射到底面12上的光线限制在入射角ε为60°，角σ=35.26°，并且角φ1和φ2=25.36°的回射薄片。回射技术领域中的任何一位普通技术人员要意识到的是，较佳的角φ1和φ2的值是入射角(针对该入射角设计薄片)和材料折射率(薄片由该材料制成)的函数。通常，后角φ1和φ2的较佳范围在5°到45°之间。更佳的范围在20°到30°之间。
因此，根据本发明的一个实施例，通过在一适当的基块中机加工两组沟槽组可制造一种适用于形成回射薄片的原始模具。该第一沟槽组16较佳地包括多条平行沟槽18，各沟槽限定设置在垂直于基块10的底面12延伸的一平面内的一光学表面20以及设置在与垂直于基块10的底面12的一平面一起构成一25.36°的后角φ1的一平面内的一非光学表面22。第二沟槽组30较佳地包括多条平行沟槽32，各沟槽限定设置在垂直于基块底面12延伸的一平面内的一光学表面34和设置在与垂直于基块10的底面12的一平面一起构成一25.36°的后角φ2的一平面内的一非光学表面36。有利的是，第一沟槽组16与第二沟槽组30可由同一种的机加工工具加工而成。
图9-10中示出了本发明模具的另一实施例，它提供了一种具有一结构化表面的原始模具，该结构化表面包含设置在共基准面上方处于不同高度上的立体角元件。图9-10中所示实施例的模具可通过首先进行图1-8所示步骤、然后进行刨削操作以降低某些立体角元件的高度来进行制造。另外，刨削操作可在图1-8所示步骤之前进行。按图9-10形成作为一模具的复制模的回射制品在支撑垫层方面发现有特殊的效用。该垫层由较高的立体角元件支撑，减小了在垫层与剩余的立体角元件之间形成光耦合的可能性。
根据本发明另一实施例，可改变一沟槽组内相邻沟槽间的距离以形成大小不同的立体角元件。相邻沟槽较佳地相隔10到700微米之间，更佳地为26到260微米之间。变化的沟槽间距可结合多种立体高度一起使用或者分别使用。
图11-14示出了根据本发明的原理制造的模具的另一实施例。图11-14所示模具包括具有一底面112和包含一个立体角元件140的阵列的一结构化表面的一基块110。各立体角元件140包括被设置得与底面112的法向矢量成后角α1(图12)的第一四边形光学表面142和同样被设置得与底面112的法向矢量成后角α2(图13)的第二四边形光学表面144。第三四边形光学表面146被设置成与底面12成一斜角。各立体角元件140还包括第一四边形非光学表面150和第二四边形非光学表面152，它们沿边缘151相交。图11-14所示实施例的模具在形成模具的精确复制模的制造工艺方面发现有特殊效用。已确定的是，垂直于底面延伸的诸表面对结构化表面的精确复制模的制造工艺不利。提供光学表面142和144的后角是为了保证没有任何的结构化表面部分垂直于底面112延伸。
制造图11-14所示的模具只需在参照图1-9所述的工序中作较少的变动。提供包括一底面112和一加工面114的基块110。在基块110的加工面114中形成包括多条平行沟槽的第一沟槽组116。然后在基块110的加工面114中形成第二沟槽组130。如上所述，第二沟槽组130和第一沟槽组116必须相交于夹角β，这在第一沟槽组116的光学表面120与第二沟槽组130的光学表面134之间形成一垂直二面角。该所需的交角β是立体角元件所形成的光学表面后角α1和α2的函数，并且必须计算出来以确保光学表面142、144基本垂直。在α1=α2的实施例中，β可由下列公式进行计算β=Cos-1(Tan2(α))请注意，对于图3-8所示实施例来说，后角α1=α2=0°，交角β=90°。较佳地，后角α1、α2在0°到20°之间，更佳地在3°到10°之间。因此，交角β的较佳范围从90°到82°。
形成第二沟槽组130产生了多个具有第一光学表面142和大致垂直于第一光学表面142的第二光学表面144的结构。然而，在机加工过程中的此点上，该结构的第三光学表面分别不垂直于第一和第二光学表面142和144。因此，必须进行第三机加工工序，以便在相互垂直于光学表面142和144的平面内形成第三光学表面146。第三光学表面146所处的角度可为光学表面142和144所形成的后角α1、α2以及基角β的函数，由下列公式得出σ2=tan-1[tanαsin(β/2)]]]>较佳地，在形成第一沟槽组116和第二沟槽组130之后执行形成第三光学表面146的机加工工序，然而，也可在形成诸沟槽组之前执行此项工序。在一较佳实施例中，第三光学表面146是通过在形成诸沟槽组116和130之后机加工去除部分模具加工面所形成的。较佳地，机加工操作将模具以与诸沟槽组116和130成近似45°角横放，从而在对角线上进行切割。本技术领域中的任何一名普通技术人员要意识到的是，必须精确地执行该项操作，以避免损坏相邻立体角元件的光学表面。在某些实施例中，可能有必要调节立体角元件的高度，以减小损坏相邻立体角元件的可能性。
根据本发明原理所制造的原始模具包括一个立体角阵列阳模。因此，该阵列适用于生产用于制造回射制品的模具的原始模具。该原始模具的结构化表面可用、例如本技术领域中的那些熟练技术人员所知的传统的电镀技术来复制，以形成具有立体角阵列的一个复制阴模。然后，通过传统的模制工艺可制造回射制品。
现已参照本发明的几个实施例描述了本发明。上述详细的描述和实例仅仅是为了便于清楚地理解本发明而给出的。不应理解为不必要的限制。对本技术领域中的那些熟练技术人员而言一目了然的是，在不脱离本发明范围的情况下，在诸实施例中可进行许多修改。因此，本发明的范围并不受此所描述的精确的细节和结构限制，而是由权利要求的语句所描述的、以及那些结构的等效物所限定。
权利要求
1．一种制造立体角原始模具的方法，包括下列步骤提供一可机加工基块，所述基块具有设置在一基平面内的一底面和与所述底面相对的一加工面；在所述加工面内形成第一沟槽组，所述第一沟槽组包括至少两条平行沟槽，各沟槽限定第一光学表面和第一非光学表面；在所述加工面内形成第二沟槽组，所述第二沟槽组包括至少两条平行沟槽，各沟槽限定第二光学表面和第二非光学表面，所述第二沟槽组与所述第一沟槽组以基角β相交，以使所述第二光学表面与所述第一光学表面以垂直二面角相交；以及在所述加工面上形成第三光学表面，以使所述第三光学表面与第一光学表面以及第二光学表面以直角相交，从而形成一立体角元件。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第一沟槽组的步骤包括用一不对称工具机加工所述加工面。
3．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第一沟槽组的步骤包括形成以与垂直于所述底面延伸的一矢量成0度到20度之间的一角度设置的所述第一光学表面。
4．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第一沟槽组的步骤包括形成以与垂直于所述底面延伸的一矢量成5度到45度之间的一角度设置的所述第一非光学表面。
5．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第一沟槽组的步骤包括在第一沟槽组中相邻沟槽之间形成10到700微米之间的距离的步骤。
6．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第一沟槽组的步骤包括在沟槽组中相邻沟槽之间形成26到260微米范围内的距离的步骤。
7．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第一沟槽组的步骤包括变化第一沟槽组中相邻沟槽之间的距离的步骤。
8．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第二沟槽组的步骤包括用一不对称工具机加工所述加工面。
9．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第二沟槽组的步骤包括形成以与垂直于所述底面延伸的一矢量成0度到20度之间的一角度设置的所述第二光学表面。
10．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第二沟槽组的步骤包括形成以与垂直于所述底面延伸的一矢量成5度到45度之间的一角度设置的所述第二非光学表面。
11．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第二沟槽组的步骤包括在第二沟槽组中相邻沟槽之间形成10到700微米之间的距离的步骤。
12．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第二沟槽组的步骤包括在第二沟槽组中相邻沟槽之间形成26到260微米范围内的距离的步骤。
13．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第一沟槽组的步骤包括变化第一沟槽组中相邻沟槽之间的距离的步骤。
14．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第二沟槽组的步骤包括以82度到90度之间的基角β机加工所述第二沟槽组的步骤。
15．如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第二沟槽组的步骤包括以88度到90度之间的基角β机加工所述第二沟槽组的步骤。
16．如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述加工面上形成第三光学表面的步骤包括形成一大致平行于所述底面的一光学表面的步骤。
17．如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述加工面上形成第三光学表面的步骤包括对部分加工面进行机加工，以便以所述底面为基准成0度到20度之间的斜角设置第三光学表面的步骤。
18．如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述加工面上形成第三光学表面的步骤包括对部分加工面进行机加工，以便以所述底面为基准成3度到10度之间的斜角设置第三光学表面的步骤。
19．一种根据权利要求1所制造的原始模具。
20．如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤在一种适用作为模具的材料中形成所述立体角元件的复制模。
21．一种适用于制造回射薄片的原始模具，所述原始模具包括具有设置在基矢量中的一底面和与所述底面相对的一结构化表面的一基块，所述结构化表面包括一个立体角元件阵列，其中至少一个立体角元件包括第一四边形光学表面；与所述第一四边形光学表面以垂直二面角相交的第二四边形光学表面；与所述第一四边形光学表面以垂直二面角相交并与所述第二四边形光学表面以垂直二面角相交以形成一立体角顶点的第三四边形光学表面；以垂直于所述基平面延伸的一矢量为基准成一后角设置的第一四边形非光学表面；以及以垂直于所述基平面延伸的一矢量为基准成一后角设置的第二四边形非光学表面。
全文摘要
本发明提供一种适用于制造回射薄片的原始模具。该原始模具包括由两个相交沟槽组(116,130)所形成的一个立体角元件(140)的阵列。该立体角元件包括一四边形基底、三个互相相交于一点以限定一立体角顶点的四边形光学表面(142,144,146)以及两个非光学表面(150,152)。本发明还提供一种用于制造适用于制造回射薄片的原始模具的方法。在适当的基块的加工面内形成包含多条平行沟槽的第一沟槽组(116)。该第一沟槽组(116)中的各条沟槽形成第一光学表面(142)和第一非光学表面(150)。第一沟槽组中的相邻沟槽相隔一段足以在两者之间限定由位于一侧上的第一光学表面(142)、一顶面(146)和与第一光学表面相对的第一非光学表面(150)所限定的结构的距离。然后在基块内形成包含多条平行沟槽的第二沟槽组(130)。该第二沟槽组中的各条沟槽形成第二光学表面(144)和第二非光学表面(152)。第二沟槽组与第一沟槽组以一交角相交,以使第一光学表面(142)与第二光学表面(144)相交,而在两个表面之间限定一垂直二面角。第二沟槽组(130)的形成产生处多个结构(140),各个结构包括两个相互垂直的光学表面(142,144)、一顶面(146)以及两个非光学表面(150,152)。从各结构的顶面形成第三光学表面(146),以使该第三光学表面(146)在第一光学表面(142)和第二光学表面(144)之间限定一垂直二面角,从而形成一立体角元件(140)。
文档编号G02B5/12GK1235573SQ97199339
公开日1999年11月17日 申请日期1997年1月28日 优先权日1996年11月1日
发明者K·L·史密斯 申请人:美国3M公司