三棱锥型立方角回射部件及其制造方法

专利名称：三棱锥型立方角回射部件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及能够优选用于交通标识、施工标识或车辆标记的回射部件，涉及入射 角特性、观测角特性、以及旋转角特性优异的回射部件及其制造方法。详细而言，涉及无论在何种方位设置回射部件均显示均勻的旋转角特性的回射部 件及其制造方法。更详细而言，涉及能够优选用于交通标识的回射片，涉及具有改善的入射角特性、 观测角特性、以及旋转角特性的回射片及其制造方法。
背景技术：
目前，关于提供具有优异的入射角特性、观测角特性、以及旋转角特性的回射片， 已有若干提案。例如，在Jungersen的美国专利第2310790号中，提出了具有倾斜光轴的回射部 件，并记载了对具有这样的倾斜的光轴的立方角回射部件的入射角特性进行了改善。此外，在Hoopman的欧洲专利第137736B1中，公开了具有同样倾斜的光轴的三棱 锥型立方角回射部件，显示了其光轴的倾斜方向为与Jungersen所公开的元件相反的方向 (负倾斜)。此外，显示了在光轴倾斜的方位和相对于其垂直的方位上改善了回射特性，然 而，在除此以外的方位上没有改善回射特性。此外，在Szczech的美国专利第5138488号中，公开了具有同样倾斜的光轴的三棱 锥型立方角回射部件。与Hoopman的发明相同，显示了在光轴倾斜的方位和相对于其垂直 的方位上改善了回射特性，然而，在此外的方位上没有改善回射特性。在上述3个发明的任意一个中，利用在光轴倾斜的方向上改善回射特性的光学原 理改善了入射角特性，然而，在除了光轴倾斜的方位和相对于其垂直的方位之外的方位上 没有改善回射特性。另外，对于观测角特性的改善，也有各种提案。在Appeldon的美国专利第4775219号中，尝试通过以重复的图案配置具有各种顶 角偏差的若干回射元件，使回射光束略微扩散，改善观测角特性。在Nestgarde的美国专利第5706132号中，公开了一种三棱锥型立方角回射片，该 三棱锥型立方角回射片使用将光轴的倾斜方向分为垂直相交的2个方向的三棱锥型立方 角元件组，即使将回射片设置在纵方向或横方向，均可得到相同的回射性能。然而，相互垂 直相交的元件组分别形成了独立的区域，显著地损害了回射片的外观。此外，已知有一种三棱锥型立方角回射元件的三个底边的长度不同的回射元件 (也称为不等边元件)。在Smith等美国专利第5拟6316号中，公开了一种三棱锥型立方角回射元件的三
3个底边的长度不同的不等边回射元件，所形成的元件均具有旋转对称形状。在三村(Mimura)等的日本专利公开公报第11-305017号公报中，也公开了一种三 棱锥型立方角回射元件的三个底边的长度不同的回射元件，其元件的底边的深度不同。然 而，该元件以及所形成的元件均具有旋转对称形状。在三村(Mimura)等的日本专利公开第2001-264525号中，也公开了一种三棱锥 型立方角元件，并有这样的记载。形成第1元件对组的元件对的共有的底边(A-B)不通过 其它两组的底边(B-C1、C1-A、以及B-C2、C2-A)的交点(Al，Bi)，一个元件的底面为五边形 (A-Al-Cl-Bl-B)，另一个元件的底面为三角形(A-C2-B)；由形成第1元件对组的元件对的 共有的底边(A-B)所确定的平面(Sc面)以与由两条底边(B1-C1、C1-A1以及B_C2、C2_A) 所确定的基准平面(S面)不同的深度形成。然而，该元件以及所形成的元件均具有旋转对 称形状。此外，也有人提出了一种利用薄板形成立方角型回射元件的方法，能够列举 出三村等的日本专利第331(^97号和日本专利第3356290号，Clink等的日本特表 第2000-504812号和Irwin等的日本特表第2002-507945号，Smith等的日本特表第 2002-509495号，日本特表第2002-508085号，Benson等的日本特表第2002-507944号， Smith的日本特表第2006-520019号和日本特表第2006-520711号，Smeenk等的日本特表 第2006-520712号等，均记载了旋转对称形状的元件。

发明内容
本发明要解决的问题在于，回射部件的入射角特性、观测角特性、以及旋转角特性 的改善。尤其要提供一种外观的均勻性优异且兼有特别优异的旋转角特性以及观测角特 性的回射部件。具体用途为提供一种能够用于交通标识、施工标识、商业标识、车牌、车辆反射带、 路边反射体、光学传感器的反射体、安全服装用品等的回射部件。此外，提供一种能够用于交通标识、施工标识、商业标识、车牌等的薄且柔软的回 射片，并且，由于该回射片具有优异的旋转角特性，因而能够在自由的方位裁切该回射片并 用于标识。以下，详细地说明用于解决本发明的问题的具体方法。本发明的三棱锥型立方角回射部件的特征在于，通过将共有一个底边(A-B)而成 对的三棱锥型立方角回射元件对组以最密填充状配置于由3个反射侧面(al，bl，cl以及 a2，b2，c2)的底边(A-B、B_C、C-A)确定的基准平面(S面)上而形成，在该三棱锥型立方 角回射部件中，该元件对的共有的底边(A-B)与其它两个底边(B-C、C-A)所成的2个夹角 (a =ZBAC, β =ZABC)不同，该三棱锥型立方角回射部件由该元件对相对于共有的底 边(A-B)以轴对称配置的第1元件对组和相对于连接该述元件对的底面的顶点(C1、C2)的 线段为轴对称的形状的第2元件对组构成。基准平面(S面)为由多个回射元件对组的3个底边组(A-B、B_C1、Cl-A或A_B、 B-C2、C2-A)确定的基准底面，回射元件的底面(ABC)位于该基准底面上。现有已知的三棱锥型立方角回射元件对是以共有的底边(A-B)的中点为中心的旋转对称。所以，形成对的2个反射元件的光轴相互向着旋转了 180度的方向成对。在具有 等腰三角形的底面的三棱锥型立方角回射元件(等腰元件)中，光轴的倾斜方向向垂直于 共有的底边(A-B)的方向倾斜，在三个底边的长度不相等的三棱锥型立方角回射元件(不 等边元件)中，不垂直于共有的底边(A-B)，然而在任一元件对中，光轴的倾斜的角度相同， 倾斜方向在180度相反的两个方向的方位上形成。基于立方角回射元件的回射理论，回射效率在光轴倾斜的方位上得到了改善。所 以，在旋转对称形的元件对中，光轴的倾斜的方位通常为旋转了 180度的方向，因而回射效 率仅在倾斜方位上得到了改善，而在其它方位的改善较小。另一方面，由于本发明的回射元件对成为轴对称的对，因而元件对所具有的两个 光轴的倾斜方位也成为对称形。由于光轴的方位不同的2种元件对组合形成，并在4个方 向的方位上形成光轴，因而能够在广泛的范围的方位实现回射性能的改善。能够用于本发明的三棱锥型立方角回射元件由2种反射元件对，即该元件对相对 于共有的底边(A-B)以轴对称配置的元件对组和与相对于该元件对的底面的顶点(C1、C2) 为轴对称的形状全等的其它元件对组构成，任一元件对均由不等边元件构成，形成轴对称 的元件对。优选在能够用于本发明的回射元件中，由从该反射元件的顶点(H)向底面(ABC) 所引的垂线的交点(P)、以及光轴和底面(ABC)的交点(Q)所确定的光轴的倾斜角(Θ = Z PHQ)，在设底面三角形(ABC)的顶部(C)和交点(P)所形成的线段(C-P)、与线段(P-Q) 所成的角(Z CPQ)为该光轴的方位角(θ a)时，该倾斜角(θ )为0. 5 25度，该方位角 (θ a)为5 85度或95 175度。在光轴的倾斜角(θ )不足0. 5度的元件中，相对于以非常小的入射角入射的光， 即来自于正面方向的入射光显示了优异的回射性能，然而在入射角较大时，回射性能显著 降低，因而不优选。在光轴的倾斜角(Θ)超过25度的元件中，相对于来自于正面方向的入射光回射 性能较差，而且，元件的三个回射面(al、bl、cl以及a2、b2、c2)的面积的差异过大，即使在 较大的入射角上，也难以得到满意的反射性能。S卩，为了得到满意的入射角性能，优选该倾斜角度(Θ)为0.5 25度。另外，优选光轴的方位角(ea)为5 85度或95 175度。由具有这样的角度 的方位角的元件构成的回射部件在所有的方位上均显示了均勻的回射性能。此外，本发明的光轴的方位角(θ a)对应于等腰元件中的光轴的倾斜方向为正或 负的概念。在现有已知的等腰元件中，正倾斜是指光轴向与共有的底边(A-B)相反的方向 倾斜，负倾斜是指向共有的底边(A-B)的方向倾斜。本发明的元件中，在方位角(ea)为-90 90度的元件中，光轴向与共有的底边 (A-B)相反的方向倾斜，在方位角(θ a)为90 270度的元件中，光轴向共有的底边(A-B) 的方向倾斜。另外，方位角为0度的元件为正倾斜的等腰元件，方位角为180度的元件为负 倾斜的等腰元件。此外，方位角(ea)也可以为-90度或+90度，然而在这样的元件组中，由于第1 和第2元件对组的光轴的方向一致，因而难以改善旋转角特性。由于本发明的回射部件中，由相对于共有的底边(A-B)轴对称地配置的元件组和与相对于连接该元件对的底面的顶部(C1、C2)的线段为轴对称的形状全等的其它元件组 形成，因此，如果形成第1元件组的一个元件的方位角(θ a)为5 85度或95 175度， 那么，形成对的另一个元件的光轴具有轴对称的方位角。另外，第2元件组同样具有与第1 组的光轴轴对称的方位角。所以，回射部件中所包含的4个元件的光轴在相互轴对称的4 个方向上分开。进一步优选本发明的回射元件的倾斜角度(Θ)为3 15度，方位角(9a)为 25 65度或115 155度。更优选本发明的回射元件的倾斜角度(θ )为3 15度，方位角(θ a)为40 50度或130 140度。本发明的回射元件的最优选的方式的倾斜角度(Θ)为4 8度，方位角(ea)为 43 47度或133 137度。具有这样的光轴的回射部件的4个光轴相互以大致90度的方 位角度配置，显示了优异的方位角特性。当在三角坐标中表示本发明的回射元件的3个内角α ( Z BAC)、β ( Z ABC)以 及χ ( Z ACB)除以180度后的值(α/180度、β/180度、x/180度)时，优选(α/180 度、β/180 度、χ/180 度)存在于由(0. 250,0. 275,0. 475), (0. 450,0. 475,0. 075)以及 (0. 050,0. 475,0. 475)包围的第 1 区域和由(0. 275,0. 250,0. 475)、(0. 475,0. 450,0. 075) 以及(0. 475,0. 050,0. 475)包围的第2区域的任一区域中。另外，优选本发明的反射元件的高度(h = HP)为20 4000μπι。如果高度不足 20 μ m,则衍射效果过大，回射光的发散变得过大，因而回射效率降低；在超过4000 μ m的元 件中，由于反射元件过大，因而难以得到柔软的片状的回射部件。另外，进一步优选本发明的反射元件的高度(h = HP)为60 150μπι。元件的高 度为150 μ m以内的回射部件能够形成为柔软且容易贴附于较小的曲面的薄片，因而尤其 优选。在本发明的优选的实施方式中，对于由反射侧面(al以及a2)的底边确定的共同 平面( 面)，由反射侧面(bl以及1^2)的底边确定的共同平面(Sb面)，由反射侧面(cl 以及c2)的底边确定的共同平面( 面)而言，优选使用从该反射元件对的顶点(H1、H2) 至共同平面( 面、Sb面、以及&面)的高度(ha、t!b以及he)中的至少一个高度不同的 反射元件。在反射元件的光轴未倾斜的所谓的正常反射元件中，三个反射侧面(al、bl、cl以 及a2、b2、d)的面积相等。但是，在具有倾斜的光轴的反射元件中，反射侧面的面积不相 等，因而回射效率降低。为了解决该问题，能够使从反射元件对的顶点(Hl、ffi)至共同平面 ( 面、Sb面以及&面)的高度(ha、t!b以及he)中的至少一个高度不同，从而使三个反射 侧面的面积相等。为了使反射侧面的面积相等，可以采用通过使小面积的反射侧面的底边变深，从 而使自顶点起的高度变大的方法。另外，也能够采用通过使大面积的反射侧面的底边变浅，从而使自顶点器的高度 变小的方法。任一方法均可形成从反射元件对的顶点(Hl、ffi)至共同平面( 面、Sb面以 及&面)的高度(ha、tib以及he)不同的元件。由于本发明回射元件优选的实施方式为三个底边的长度不同的所谓的不等边元件，因而，三个反射侧面的面积均不相等。所以，优选采用从该反射元件对的顶点(H1、H2) 至共同平面( 面、Sb面以及&面)的高度(ha、t!b以及he)中的任一个高度均不同的反 射元件。其中，优选的深度的比率，在设上述高度(ha、t!b以及he)中的最大高度为hmax， 最小高度为hmin的情况下，为1. 05 < hmax/hmin <1.9 (式 1)较好地改善了回射性能。进一步优选，在设上述高度(ha、t!b以及he)中的最大高度为hmax，最小高度为 hmin的情况下，hmax为由最短的底边确定的平面和顶点(H1、H2)的高度，hmin为由最长的 底边确定的平面和顶点(H1、H2)的高度，较好地改善了回射性能。此外，进一步改善如上所述的成为轴对称的对的本发明的反射元件的观测角特 性，在确保车辆的驾驶员的能见度，尤其是像巴士、拖车等大型车辆那样头灯和驾驶员的位 置相距较远的情况下的能见度的方面是很重要的。以下，说明改善成为上述轴对称的反射元件的观测角特性的方法。在改善了本发明的成为轴对称的反射元件的观测角的实施方式中，如果设形成该 回射元件的截面实质上由V形的沟槽(x、yl、以及y2)形成的棱镜顶角(Pab、Pbc、以及Pca) 成为90度的理论上的V沟槽角为Vx、Vyl、或Vy2，则期望至少一个方向的V沟槽角具有 士(0. 1 20)分、优选为士(0. 2 10)分的偏差(dVx、dVyl、或dVy2)。偏差(dVx、dVyl、或dVy2)，在棱镜顶角(Pab、Pbc,以及Pca)相对于90度为较大 的偏差或较小的偏差的任一方向上，均具有同样的效果。在具有无发散的理论上的形状的回射元件中，回射光全部返回光源，不到达驾驶 员的眼睛。另一方面，这样的具有微小的顶角偏差的反射元件，不使反射光向180度相反的 方向回射，而使其作为具有微小扩散的发散的光束而返回光源的方向。所以，由于在具有微小的顶角偏差的反射元件中，回射了具有微小扩散的发散的 光束，因此到达了位于离开光源的场所的驾驶员的眼睛。通常，理想的光束的扩散角度最大 也仅为2 3度。由于过多的扩散使规定的观测角上的回射光过多地降低，因而不优选。为了得到这样的光束的扩散，优选至少一个方向的V沟槽角具有士(0. 2 10)分 的偏差(dVx、dVyl、或dVy2)，为了得到均勻的光束的扩散，优选在3个方向的任一方向上均 赋予偏差。V沟槽角的偏差通过预先较小地形成用于切削元件的切削工具的角度而实现。或 者，通过使不具有偏差的切削工具相对于切削方向倾斜或旋转而能够赋予所期望的偏差。此外，为了得到均勻的光束的扩散，优选该V形沟槽(X、yl、W&y2)的至少一个 方向的V沟槽角由重复2种以上的偏差的图案形成。另外，优选在3个方向的任一方向上 均能够以重复的周期赋予偏差。另外，该V形的沟槽的至少一个方向的V沟槽角也可以具有左右不对称的V形的 沟槽形状。这样的左右不对称的V形的沟槽，可以只有一侧具有偏差，也可以两侧均具有偏差。对以上说明的V沟槽角赋予偏差的方法可以分别单独使用或组合使用。另外，作为向本发明的反射元件的顶角赋予偏差的其它的优选方式，构成该反射元件的V形的沟槽(171、以及72)的至少一个方向的沟槽的底部的轨迹能够作为不为直 线的非直线底边而形成。当设两端直线的长度为L时，优选距底边的直线的距离的非线性因子(YAB、 Y BC、y CA)为0. 0001L 0. 05L，其中，非线性因子由从连接该非直线底边的两端的两端直 线向该非直线底边所引的垂线和该非直线底边的交点、与两端直线的最大距离所规定。此外，优选该非直线底边的轨迹用选自圆弧、三角函数(正弦曲线、余弦曲线、正 切曲线)、反三角函数、椭圆函数、双曲线函数以及这些函数的复合函数的曲线表示。或者，该非直线底边的轨迹也可以用将直线组合后的折线的形状表示。为了得到均勻的光束的扩散，优选具有以上说明的非直线底边的回射侧面与邻接 的其它回射侧面所形成的棱镜顶角以各种各样的角度发生变化。为了使棱镜顶角连续地变 化，尤其优选曲线状的底边。另外，作为对本发明的反射元件的顶角赋予偏差的其它的优选方式，优选采用该V 形的沟槽(x、yl、W&y2)的至少一个V沟槽角的截面形状是不为直线的非直线截面的形 状的反射元件。当设两端直线的长度为G时，优选这样的反射元件的非线性因子(YAB、YBC、或 YCA)为0. 0001G 0.05G，其中，非线性因子由从连接该非直线截面的两端的两端直线向 该非直线截面所引的垂线和该非直线截面的交点、与两端直线的最大距离所规定。此外，该非直线截面可以用选自圆弧、三角函数(正弦曲线、余弦曲线、正切曲 线)、反三角函数、椭圆函数、双曲线函数以及这些函数的复合函数的曲线表示，该非直线截 面也可以用将直线组合后的折线表示。为了得到均勻的光束的扩散，优选具有以上说明的非直线截面的回射侧面与邻接 的其它回射侧面所形成的棱镜顶角以各种的角度发生变化。为了使棱镜顶角连续地变化， 尤其优选曲线状的截面。本发明的优选的实施方式中的三棱锥型立方角回射部件的特征在于，通过将共有 一个底边(A-B)而成对的三棱锥型立方角回射元件对组以最密填充状配置于由3个底边 (A-B、B-C1、C1-A&&A-B、B-C2、C2-A)确定的基准平面(S面)上而形成三棱锥型立方角回 射部件，形成三棱锥型立方角回射部件的元件对的共有底边(A-B)与其它两个底边(B-C、 C-A)所成的两个夹角(a =ZBAC, β =ZABC)不同，由该元件对相对于共有的底边(A-B) 以轴对称配置的第1元件对组和与相对于连接该元件对的底面的顶点(C1、C2)的线段为轴 对称的形状全等的第2元件对组形成立方角回射部件，在该立方角回射部件中，形成第1元 件对组的元件对的该共有的底边(A-B)不通过其它2组底边(B-C1、C1-A以及B_C2、C2_A) 的交点(Al、Bi)，一个元件的底面为五边形(A-Al-Cl-Bl-B)，另一个元件的底面为三角形 (A-C2-B)，形成第1元件对组的元件对的元件的高度(hl、M)不同，形成第2元件对组的元 件对与相对于第1元件对的底面的顶部(C1、C2)为轴对称的形状全等。基准平面(S面)为由多个回射元件组的3个底边组(A-B、B-C1、C1_A或A-B、B_C2、 C2-A)所确定的基准底面，回射元件的底面(ABC)位于该基准底面上。现有已知的三棱锥型立方角回射元件对是以共有的底边(A-B)的中点为中心的 旋转对称。所以，形成对的2个反射元件的光轴朝向相互旋转了 180度的方向成对。在具有 等腰三角形的底面的三棱锥型立方角回射元件(等腰元件)中，光轴的倾斜方向向垂直于共有的底边(A-B)的方向倾斜，在三个底边的长度不相等的三棱锥型立方角回射元件(不 等边元件)中不垂直于共有的底边(A-B)，但是，在任一个元件中，光轴的倾斜角度相同，以 倾斜方位相互成180度的方式倾斜。基于立方角回射元件的回射理论，回射效率在光轴倾斜的方位上得到了改善。所 以，在旋转对称形的元件对中，光轴的倾斜的方位通常为旋转了 180度的方向，因而回射效 率仅在各个元件的倾斜方位上得到了改善，而在其它方位的改善较小。另一方面，由于本发明的回射元件对成为轴对称的对，因而元件对所具有的两个 光轴的倾斜方位也成为轴对称。此外，如图5以及图6所示，由于将光轴的方位不同的2种 元件对组合而形成元件对组，在4个方向的方位上形成光轴，因而能够在广泛的方位实现 回射性能的改善。此外，在本发明中，形成第1元件对组的元件对的该共有的底边(A-B)不通过其它 2组底边(B-Cl、Cl-A以及B-C2、C2-A)的交点(Al、Bi)，以通过分离的位置(A、B)的方式 形成。线段(Al、Bi)和与线段(A、B)的距离(偏移量)，例如能够在元件对的底面的顶 部(C1、C2)的距离的士 O 20% )的范围内适当地选择。结果，从&面至顶点(H1、H2) 的高度不同，并且，相互面对的2个侧面(cl、c2)具有不同的形状，cl面大于c2面。由于形成这样的结构，因而在本发明中，除了改善旋转角特性之外，还能够改善 入射角特性，因而优选。此外，在本发明中，由形成第1元件对组的元件对的该共有的底边(A-B)确定的平 面( 面)，形成在与由2个底边(Bl-Cl、Cl-Al以及B-C2、C2-A)确定的基准平面(S面) 不同的深度。在立方角回射元件中，光轴的倾斜使得3个反射侧面(al、bl、cl或a2、b2、c2)的 面积的比率变化。在本发明中，为了改善反射效率和入射角特性，优选尽量使3个反射侧面的面积相等。在本发明中，当光轴的倾斜为正倾斜时，cl比al或bl小，因而hx大于hy，从而 能够使al、bl、cl的面积接近。为了改善反射效率和入射角特性，优选使hx/hy为1.05 1. 5，进而为1. 07 1. 4。在本发明中，当光轴的倾斜为负倾斜时，cl比al或bl大，因而hx小于hy，从而 能够使al、bl、cl的面积接近。为了改善反射效率和入射角特性，优选使hx/hy为0.67 0. 95、进而为 0. 71 0. 93。本发明的优选实施方式的三棱锥型立方角回射部件的特征在于，通过将共有一个 底边(A-B)而成对的立方角回射元件对组以最密填充状配置于由3个底边(A-B、B-C、以及 C-A)确定的基准平面(S面)上而形成立方角回射部件，形成该立方角回射部件的元件对的 共有的底边(A-B)与其它两个底边(B-C，C-A)所成的两个夹角(a = Z BAC, β = Z ABC) 不同，该立方角回射部件由该元件对相对于共有的底边(A-B)以轴对称配置的第1元件对 组和与相对于该元件对的底面的顶点(C1、U)为轴对称的形状全等的第2元件对组形成， 在上述的立方角回射部件中，形成第1元件对组和第2元件对组的元件的底面形成四边形 (A-D1-E1-B、A-D2-E2-B)，该底边(D1-E1、D2_E》与共有的底边(A-B)平行。
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基准平面(S面)为由多个回射元件组的3个底边组(A-B、B-C1、C1_A或A-B、B_C2、 C2-A)确定的基准底面，回射元件的底面(ABC)位于该基准底面上。现有已知的三棱锥型立方角回射元件对是以共有的底边(A-B)的中点为中心的 旋转对称。所以，形成对的2个反射元件的光轴相互向着旋转了 180度的方向成对。在具 有等腰三角形的底面的三棱锥型立方角回射元件(等腰元件)中，光轴的倾斜方向向垂直 于共有的底边(A-B)垂直的方向倾斜，在3个底边的长度不相等的三棱锥型立方角回射元 件(不等边元件)中，不垂直于共有的底边(A-B)，然而在任一元件中，光轴的倾斜的角度相 同，以倾斜方位相互成180度的方式倾斜。基于立方角回射元件的回射理论，回射效率在光轴倾斜的方位上得到了改善。所 以，在旋转对称形的元件对中，光轴的倾斜的方位通常为旋转了 180度的方向，因而回射效 率仅在各个元件的倾斜方位上得到了改善，而在其它方位的改善较小。另一方面，由于本发明的回射元件对成为轴对称的对，因而元件对所具有的两个 光轴的倾斜方位也成为对称形。此外，如图6所示，由于光轴的方位不同的2种元件对组合 形成，在4个方位上形成光轴，因而能够在广泛的方位实现回射性能的改善。能够用于本发明的三棱锥型立方角回射部件由2种回射元件对组，即该元件对 相对于共有的底边(A-B)以轴对称配置的元件对组和与相对于该元件对组的底面的顶部 (C1、C2)为轴对称的形状全等的其它元件对组构成，任一个元件对均由不等边元件构成，形 成轴对称的元件对。另外，本发明的回射部件，由共有一个底边的实质上对称的多个立方角回射元件 对组形成，如图6所示，该回射元件对组由截面的形状实质上为对称的V形且底部的轨迹 为直线的平行V形沟槽组(χ)和截面的形状实质上为对称的V形且底部的轨迹为曲线形 状的平行V形沟槽组(wl以及W)形成，形成该回射元件的底面的投影形状形成等腰梯形 (A-B-E1-D1、以及 A-B-E2-D2)。构成本发明的回射部件的回射元件对通过从两个方向切除截面形状为V形的沟 槽而形成。一个方向的V形的沟槽由截面的形状实质上为对称形且且底部的轨迹为直线的 平行V形沟槽组(χ)构成。此外，另一个方向的V形的沟槽由截面的形状实质上为对称形且底部的轨迹为曲 线形状的2种平行V形沟槽组(wl以及w2)形成，这2种平行V形沟槽组(wl以及w2)的 相位不同，但相互平行，具有相同的间隔，形成于同一方向。由这2个方向的V形的沟槽形成的立方角型回射元件的底面的投影形状形成梯形 (A-B-E1-D1、以及A-B-E2-M)，将该梯形的较长的底边作为共有的元件底边，形成相互面对 的实质上对称的元件对。在本发明中，曲线形状是指一定长度的直线以一定的角度连续地周期性地结合的 形状，结合部分可以不具有曲线部分而尖锐地弯曲，然而，通过一定的曲线部而结合有利于 用于形成本发明的回射部件的模具的加工。曲线部的具体的大小，能够列举半径为5 50 μ m的曲线。本发明的回射部件能够按照现有已知的方法，使用将回射元件翻转的凹形的成型 模具，以压缩成型、射出成型、射出压缩成型、以及浇注成型等方法形成。凹形的成型模具可以利用现有的快速加工、非回转加工、整形加工、划线加工、铣床加工、铣削加工、压力加工 等方法，利用形成V形的沟槽的方法制作凸形的模具之后，利用电铸法使其翻转而制作。虽 然形成V形沟槽组(wl以及w2)的曲线的弯曲部分形成了曲线形状且未形成反射侧面，然 而，利用其它的V形沟槽组(χ)将大部分区域切除，因而回射性能降低的不良情况较少。本发明中实质上对称的V形的沟槽为满足以下条件的V形的沟槽所具有的角度 精度能够使由该V形的沟槽形成的立方角回射元件的回射性能能够达到作为目的的回射 制品的回射的亮度。本发明中所用的立方角回射元件能够采用大倾斜角的光轴，因而能够具有优异的 入射角特性。在现有已知的回射元件中，随着光轴的倾斜增大，形成元件的三个反射侧面 (al面、bl面、cl面以及a2面、面、c2面)的面积的差异也变大，产生得回射效率降低的 问题。另一方面，在本发明的回射元件中，为了能够减小这种反射效率的降低，可以使光轴 的倾斜角度倾斜为正(+)3度以上。优选本发明的回射元件的光轴的倾斜角度倾斜为正(+)5 20度、进一步优选为 正(+)7 12度。与现有已知的三棱锥型立方角回射元件不同，即使光轴以这样的大角度 倾斜，形成元件的三个反射侧面(al面、bl面、cl面以及a2面、b2面、c2面)的面积的差 异也较小，因此能够将回射效率降低的不良影响抑制到最小限度。另外，当设形成该回射元件的等腰梯形的底面的两个梯形底边(A-B、Dl-El以及 A-B、D2-E2)的距离为r、其它斜边(A_D1、B_E1以及A_E2、B_D2)的延长线的交点(Cl以及 C2)和底边(A-B)的距离为s时，优选距离r和距离s的比率(R)R = r/s (式 2)为0.4 0.95。通过将该比率(R)调整为0. 4 0. 95，优选调整为0. 5 0. 9，从 而能够减小形成元件的三个反射侧面(al面、bl面、cl面以及a2面、面、c2面)的面积
的差异。这样，具有以梯形底边(Dl-El、D2-E2)切除现有已知的三棱锥型立方角回射元件 的顶点(Cl以及C2)部分后的、梯形状的本发明的立方角回射元件的回射效率相对于切除 前的三棱锥型立方角回射元件的回射效率变化不大。本发明的形成三棱锥型立方角回射部件的方法的特征在于，通过将共有一个底边 (A-B)而成对的三棱锥型立方角回射元件对组以最密填充状配置于由3个底边(A-B、B-C、 以及C-A)确定的基准平面(S面)上而形成三棱锥型立方角回射部件，该元件对的共有的 底边(A-B)和其它2个底边(B-C、C-A)所成的2个夹角(a =Z BAC、β =Z ABC)不同， 所述三棱锥型立方角回射部件由所述三棱锥型立方角回射元件对形成，所述三棱锥型立方 角回射元件对由该元件对相对于共有的底边(A-B)以轴对称配置的第1元件对组和与相对 于连接该元件对的底面的顶部(C1、C2)的线段为轴对称的形状全等的第2元件对组构成， 由截面的形状实质上为对称形的V形且底部的轨迹为直线的平行沟槽组(χ)和截面的形状 实质上为对称形的V形且底部的轨迹为曲线形状的平行沟槽组(yl以及W)形成该三棱锥 型立方角回射部件。基准平面(S面)为由多个回射元件对组的3个底边组(A-B、B-Cl、Cl-A或A_B、 B-C2、C2-A)确定的基准底面，回射元件的底面(ABC)位于该基准底面上。现有已知的三棱锥型立方角回射元件对为以共有的底边(A-B)的中点为中心的
11旋转对称。所以，形成对的2个反射元件的光轴相互向着旋转了 180度的方向成对。在具有 等腰三角形的底面的三棱锥型立方角回射元件(等腰元件)中，光轴的倾斜方向向垂直于 共有的底边(A-B)的方向倾斜，在三个底边的长度不相等的三棱锥型立方角回射元件(不 等边元件)中，不垂直于共有的底边(A-B)，然而在任一元件对中，光轴的倾斜的角度相同， 以倾斜方向相互成180的方式形成。基于立方角回射元件的回射理论，回射效率在光轴倾斜的方位上得到了改善。所 以，在旋转对称形的元件对中，光轴的倾斜的方位通常为旋转了 180度的方向，因而回射效 率仅在各个元件的倾斜方位上得到了改善，而在其它方向上的改善较小。能够用于本发明的三棱锥型立方角回射元件由2种反射元件对，即该元件对相对 于共有的底边(A-B)以轴对称配置的元件对组和与相对于该元件对的底面的顶点(C1、C2) 为轴对称的形状全等的其它元件对组构成，任一元件对均由不等边元件构成，形成轴对称 的元件对。在本发明的形成回射元件的方法中，优选直线的平行沟槽组(X)和曲线形状的平 行沟槽组(yl以及y2)的深度不同。在反射元件的光轴不倾斜的不等边反射元件中，三个反射侧面(al、bl、cl以及 a2、b2、c2)的面积比接近1。然而，由于在具有倾斜的光轴的反射元件中，反射侧面的面积 不相等，因而回射效率降低。为了解决该一问题，以三个反射侧面的面积相等的方式，在光轴的倾斜为正倾斜 时，使直线的平行沟槽组(X)比曲线形状的平行沟槽组(yl以及y2)深，在光轴的倾斜为负 倾斜时，使该平行沟槽组(χ)比曲线形状的平行沟槽组(yl以及y2)浅，能够使3个反射侧 面(al、bl、cl以及a2、b2、c2)的面积比接近1，能够改善反射效率和入射角特性。在本发明中，能够进一步将yl和y2的沟槽的深度形成得不同，当设x、yl、y2的最 大深度为hmax，最小深度为hmin时，优选深度的比率为1. 05 < hmax/hmin < 1. 9，有利于 改善回射效率以及入射角特性。在本发明的形成回射部件的方法中，优选该直线的平行沟槽组(χ)为V形且底部 的沟槽宽度(w)为5 100 μ m。在本发明的形成回射元件的方法中，由截面的形状实质上为对称形的V形且底边 的轨迹为直线的平行沟槽组(X)和截面的形状实质上为对称的V形且底部的轨迹为曲线形 状的平行沟槽组(yl以及O形成由三棱锥型立方角回射元件对组形成的回射部件，然而， 在弯曲的时候，为了不对沟槽组的形状产生影响地回旋工具，优选设置底部的沟槽宽度。在本发明中，优选该底部的沟槽宽度为5 100 μ m,进而为5 50m。若不足5 μ m， 则加工工具难以回旋；若大于100 μ m，则回射效率低下，因而不优选。本发明的方法为三棱锥型立方角回射元件的形成方法，其特征在于，在三个底边 的长度不同且共有一个底边的旋转对称形的三棱锥型立方角回射元件对中，至少每隔一列 配置元件对列A和元件对列B，该元件对列A通过该元件对的两个底边共有邻接的其它元件 对的底边且另一个底边排列在同一直线上而形成，该元件对列B相对于该元件对列A的直 线排列的底边以轴对称的形状形成。本发明所期望得到的三棱锥型立方角回射元件的特征在于，通过将共有一个底边 (A-B)而成对的三棱锥型立方角回射元件对组以最密填充状配置于由三个底边(A-B、B_C、以及C-A)确定的基准平面(S面)上而形成，在该三棱锥型立方角回射部件中，该元件对的 共有的底边(A-B)和其它2个底边(B-C、C-A)所成的2个夹角(α = Z BAC、β =Z ABC) 不同，该三棱锥型立方角回射部件由该元件对相对于共有的底边(A-B)以轴对称配置的第 1元件对组和与相对于该元件对的底面的顶部(C1、U)为轴对称的形状全等的第2元件对 组构成。基准平面(S面)为由多个回射元件对组的3个底边组(A-B、B-Cl、Cl-A或A_B、 B-C2、C2-A)确定的基准底面，回射元件的底面(ABC)位于该基准底面上。由于本发明的回射元件对成为轴对称的对，因而元件对所具有的两个光轴的倾斜 方向也成为对称形。由于光轴的方向不同的2种元件对组合形成，并在4个方向的方位上 形成光轴，因而能够在广泛的范围内实现回射性能的改善。能够用于本发明的三棱锥型立方角回射元件由2种反射元件对，即该元件对相对 于共有的底边(A-B)以轴对称配置的元件对组和与相对于该元件对的底面的顶点(C1、C2) 为轴对称的形状全等的其它元件对组构成，任一元件对均由不等边元件构成，形成轴对称 的元件对。本发明的方法为用于形成这样的三棱锥型立方角回射元件的方法。本发明的方法是形成回射元件对以作为轴对称的对的方法，其特征在于，通过左 右旋转在端部形成有元件对列A组的薄板PA，以作为薄板PB，从而形成相对于该元件对列A 的直线排列的底边以轴对称的形状形成的元件对列B，至少每隔一列交替地配置该薄板PA 禾口 PB0在本发明中，优选该薄板的厚度为50 10000 μ m的表面为平滑的平板。若平板的 厚度不足50 μ m，则所形成的三棱锥型立方角回射元件的开口尺寸过小，因而衍射效果导致 回射的光束过于扩散，产生回射的辉度降低的不良情况，另外，当平板的厚度超过10000 μ m 时，一般难以形成薄型且柔软的棱镜型回射片。另外，所使用的平板的厚度不必一定，也可 以组合使用厚度不同的2种或2种以上的平板。在本发明中，优选该薄板的材质为金属类薄板、塑料类薄板、陶瓷类薄板、或玻璃 类薄板。在本发明中，当该薄板的材质使用金属类薄板时，优选选择黄铜、镍、镍-磷合金、 铜、磷青铜、无氧铜等铜合金、不锈钢、或铝等的能够正确地维持公差的尺寸稳定的材料。尤 其在加工性方面，优选镍-磷合金、磷青铜、无氧铜等铜合金、不锈钢。在本发明中，当该薄板的材质使用塑料类薄板时，为了改善薄板因切削V沟槽时 的强度不足而导致翘曲的问题，优选特定的材质的薄板，具体而言，优选使用由洛氏硬度 (JIS Z2245)70以上、进一步优选为75以上的合成树脂形成的薄板。此外，在具有上述硬度的同时，为了不易产生切削加工时软化而难以高精度加工 的不良情况，优选软化点为150°C以上、尤其是200°C以上的热可塑性或热硬化性合成树 脂。这样的合成树脂，例如能够列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯类树脂、聚对苯二甲酸 丁二醇酯类树脂、聚碳酸酯类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯类树脂、聚酰亚胺类树脂、聚芳酯类 树脂、聚醚砜类树脂、聚醚酰亚胺类树脂、以及纤维素三醋酸酯类树脂。其中，考虑取材的方 便性和加工性等方面，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯类树脂、以及聚碳酸酯类树脂。在本发明中，当该薄板的材质使用陶瓷类薄板时，优选机械强度大、耐热、热膨胀 小等热特性优异的材质，优选选自氧化铝、氮化硅、滑石、锆石、水晶、蓝宝石、光学玻璃、或 石英玻璃。在本发明中，优选在重叠薄板之后，在端部聚集面上实施比三棱锥型立方角元件 的高度厚的金属电镀层，在该金属电镀层上形成来自三个方向的平行V沟槽组，这样，在形 成V沟槽组时，薄板不翘曲，不偏离。在本发明中，优选金属电镀层为铜、镍、或镍-磷合金，这样在形成V沟槽组时，不 易发生变形、翘曲或热膨胀。


图1是现有技术的三棱锥型立方角回射元件对。图2是现有技术的三棱锥型立方角回射元件组。图3是现有技术的三棱锥型立方角回射元件组。图4是本发明的多方向性元件对。图5是本发明的多方向性元件组。图6是本发明的多方向性元件组。图7是本发明的多方向性元件组。图8是本发明的多方向性元件对。图9是本发明的多方向性元件组。图10是本发明的多方向性元件组。图11是本发明的多方向性元件组的制作方法的示意图。图12是规定本发明的回射元件的形状的区域图。图13是本发明的多方向性元件对。图14是本发明的多方向性元件组。图15是本发明的多方向性元件组。图16是本发明的多方向性元件对。图17是本发明的多方向性元件组。图18是本发明的多方向性元件组。图19是本发明的多方向性元件对。图20是本发明的多方向性元件组。图21是本发明的多方向性元件组。图22是本发明的多方向性元件组的底边的轨迹。图23是本发明的多方向性元件对。图M是本发明的多方向性元件对的立体图。图25是本发明的多方向性元件组。图沈是本发明的多方向性元件对的立体图。图27是本发明的多方向性元件对的立体图。图观是本发明的多方向性元件对的立体图。
图四是本发明的多方向性元件对的立体图。图30是本发明的回射元件对。图31是本发明的回射元件组。图32是本发明的回射元件组。图33是本发明的回射元件对。图34是本发明的回射元件组。图35是本发明的回射元件组。图36是本发明的回射元件对。图37是本发明的回射元件组。图38是本发明的回射元件组。图39是为了得到图2的元件组的、V形沟槽的底部的轨迹。图40是为了得到图6的元件组的、V形沟槽的底部的轨迹。图41是本发明的多方向性元件对。图42是本发明的多方向性元件组。图43是为了得到图42的元件组的、V形沟槽的底部的轨迹。图44是用于形成本发明的回射元件的加工机械。图45是用于形成本发明的回射元件的加工工具。图46是用于形成本发明的回射元件的加工工具的安装方法。图47是本发明的三棱锥型立方角回射元件的形成方法。图48是本发明所使用的薄板。图49是本发明所使用的薄板。图50是表示实施例以及比较例的光学模拟结果的图。图51是表示实施例以及比较例的光学模拟结果的图。图52是表示实施例以及比较例的光学模拟结果的图。图53是表示实施例以及比较例的光学模拟结果的图。图M是表示实施例以及比较例的光学模拟结果的图。图55是表示实施例以及比较例的光学模拟结果的图。图56是表示实施例以及比较例的光学模拟结果的图。图57是表示实施例以及比较例的光学模拟结果的图。图58是表示实施例以及比较例的光学模拟结果的图。
具体实施例方式以下，引用附图，说明本发明的多方向性回射部件的优选实施方式。图1显示了现有技术的不等边元件对的平面图(A)和截面图(B)。形成不等边元 件对的两个元件具有相对于共有的底边(A-B)的中点(0)为旋转对称的形状。在这样的不 等边元件对中，光轴的方位角不为0度或180度的两个方向的光轴以朝向相互180度相反 的方向的方式配置。图2显示了与图1所示的不等边元件对邻接的其它不等边元件对。任意一个元件 对的光轴均向相同的方向倾斜。
图3是图1及图2所示的现有技术的不等边元件对的集合图，所有的元件对均由 旋转对称形的元件对形成，任一元件对的光轴也均向相同的方向倾斜。这样的元件组，在光 轴倾斜的方向上改善了回射性能，但在其它方向，尤其是相对于光轴的倾斜方向为45度的 方向上，未改善回射性能。这样的问题，在现有已知的反射元件的负倾斜元件中较为显著。图4是本发明的回射元件对。本发明的元件对由第1元件对(Al)和具有轴对称 的形状的第2元件对m形成。任一元件对均是底面形状为不等边三角形的不等边元件， 成为相对于共有的底边(A-B)为轴对称的形状的对。另外，任一底边(A-B、B-C、以及C-A) 均位于基准平面(S面)之上。图4的元件的光轴的方位角(θ a)为5 85度、优选为25 65度、进一步优选 为40 50度、更优选为43 47度，向从共有的底边(A-B)离开的方向倾斜。另外，光轴 的倾斜角度(θ )为0. 5 25度、优选为3 15度、进一步优选为4 8度。图5显示了图4所示的本发明的两个元件对共有底边而配置的状况。如图5所 示，4个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图6显示了图4及图5所示的本发明的回射元件对的集合图。如图6所示，4个光 轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图7显示了本发明的回射元件组。在图7中，元件的排列，每隔2列成对。在本发 明中，由于能够减少弯曲点，因而优选这种的排列。图8是形成本发明的反射元件对的一个元件对中的光轴的倾斜角(θ )和方位角 (0a)的关系的示意图。光轴的倾斜角(Θ)由Z HPQ表示，光轴的方位角(ea)能够由底 面三角形(ABC)的顶部(C)和交点(P)所形成的线段(CP)和线段(PQ)所成的角(,CPQ)表不。其中，本发明的光轴的方位角(θ a)对应于等腰元件的光轴的倾斜方向为正或负 的概念。在现有已知的等腰元件中，正倾斜意味着光轴向与共有的底边(A-B)相反的方向 倾斜，负倾斜意味着向着共有的底边(A-B)的方向倾斜。在本发明的元件中，在方位角(θ a)为-90 90度的元件中，光轴向与共有的底 边(A-B)相反的方向倾斜；在方位角(ea)为90 270度的元件中，光轴向共有的底边 (A-B)的方向倾斜。此外，方位角为0度的元件为正倾斜的等腰元件，方位角为180度的元 件为负倾斜的等腰元件。在图8中说明该关系。在本发明的元件中，当设底边(A-B)和交点P的距离为p， 底边(A-B)和交点Q的距离为q时，在方位角(θ a)为-90 90度的元件中，(q-p)为正， 在方位角(θ a)为90 270度的元件中，(q-p)为负。图9显示了本发明的其它方式的回射元件对。图9中的本发明的元件对也由第1 元件对(Al)和具有轴对称的形状的第2元件对m形成，任一元件对均是底面形状为不 等边三角形的不等边元件，成为相对于共有的底边(A-B)为轴对称的形状的对。图9中的元件的光轴的方位角(θ a)为95 175度、优选为115 155度、进一 步优选为130 140度、更优选为133 137度的角度，向共有的底边(A-B)的方向倾斜。 另外，光轴的倾斜角(θ )为0. 5 25度、优选为3 15度、进一步优选为4 8度。图10显示了图9所示的本发明的两个元件对共有底边而配置的状况。如图10所 示，4个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。
图11显示了图9及图10所示的本发明的回射元件对的集合图。如图11所示，4 个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图12显示了，当在三角坐标中表示本发明的反射元件的3个内角a(ZBAC)、 β ( Z ABC)、χ ( Z ACB)除以 180 度的值(α /180 度，β /180 度，χ/180 度)时，(α /180 度，β/180 度，χ/180 度)存在于由(0.250,0. 275，0.475)、(0. 450，0. 475，0. 075)、以及 (0. 050,0. 475,0. 475)包围的第 1 区域和由(0. 275,0. 250,0. 475)、(0. 475,0. 450,0. 075)、 以及(0. 475,0. 050,0. 475)包围的第2区域的任一区域中。图13显示了本发明的优选的回射元件对的一个方式。本发明的元件对由第1元 件对(Al)和具有轴对称的形状的第2元件对m形成，任一个元件对均是底面形状为不 等边三角形的不等边元件，成为相对于共有的底边(A-B)为轴对称的形状的对。另外，如截 面图(Bi)所示，元件对的2根光轴向相对于底面(A-B)的方向相互离开的方向倾斜。在图13所示的第1元件对(Al)和第2元件对(A2)中，反射侧面(cl、c2)的底 边(A-B)位于共同平面( 面)上，反射侧面(al、a2)的底边(A_C1、A_C2)以及反射侧面 (bl,b2)的底边(D1-BUD2-B2)位于共同平面(Sab面)上。另外，共同平面( 面)位于比共同平面(Sab面)更深的位置，高度(he)大于高 度(ha、t!b)，因而反射侧面(cl)的面积增大。图14显示了图13所示的本发明的两个元件对共有底边而配置的状况。如图13 所示，4个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图15显示了图13及图14所示的本发明的回射元件对的集合图。如图6所示，4 个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图16显示了本发明的其它方式的回射元件对。本发明的元件对由第1元件对(Al) 和具有轴对称的形状的第2元件对m形成。任一元件对均是底面形状为不等边三角形 的不等边元件，成为相对于共有的底边(A-B)为轴对称的形状的对。另外，如截面图(Bi) 所示，元件对的2根光轴向相对于底面(A-B)的方向相互靠近的方向倾斜。在图16所示的第1元件对(Al)和第2元件对(A2)中，反射侧面(cl、c2)的底 边(A-B)位于共同平面( 面)上，反射侧面(al、a2)的底边(A_C1、A_C2)以及反射侧面 (bl,b2)的底边(D1-BUD2-B2)位于共同平面(Sab面)上。另外，共同平面( 面)位于比共同平面(Sab面)更浅的位置，高度(he)小于高 度(ha、t!b)，因而反射侧面(cl)的面积减小。图17显示了图18所示的本发明的两个元件对共有底边而配置的状况。如图17 所示，4个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图18显示了图16及图17所示的本发明的回射元件对的集合图。如图18所示，4 个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图19显示了本发明的其它优选方式的回射元件对。本发明的元件对由第1元件 对(Al)和具有轴对称的形状的第2元件对m形成，任一元件对均是底面形状为不等边 三角形的不等边元件，成为相对于共有的底边(A-B)为轴对称的形状的对。另外，如截面图 (Bi)所示，元件对的2根光轴向相对于底面(A-B)的方向相互离开的方向倾斜。在图19所示的第1元件对(Al)和第2元件对(A2)中，反射侧面(cl、c2)的底边 (A-B)位于共同平面(Sc面)上，反射侧面(al、a2)的底边(A_C1、A_C2)位于共同平面( 面)上，反射侧面(bl、l32)的底边(D1-B1、D2-B》位于共同平面(Sab面)上。而且，共同平面( 面)、共同平面( 面)、以及共同平面(Sb面)的高度均不同。 所以，高度(he)、高度Gib)、以及高度(ha)均不相等。以三个反射侧面的面积(aUbUcl, 以及a2、b2、c2)实质上相等的方式选择这样的高度(he)、高度Gib)、以及高度(ha)。这样 的三个共同平面( 面、Sb面、面)的深度均不同的不等边元件的反射侧面的面积(al、 bl、cl，以及a2、b2、c2)实质上相等，回射效率优异。图20显示了图19所示的本发明的两个元件对共有底边而配置的状况。如图19 所示，4个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图21显示了图19及图20所示的本发明的回射元件对的集合图。如图21所示，4 个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向，因此，相对于任一方位均 显示了均勻的回射性能，旋转角特性优异。图22显示了，在图6所示的回射元件对的集合图中，形成回射元件的V形的沟槽 的轨迹实质上由V形的沟槽(171、以及72)形成。V形的χ沟槽相互平行，形成等间隔的 直线组，yl以及12沟槽由弯曲的线组构成，相互等间隔地配置。图23是形成本发明的轴对称的对的元件对的一个元件的立体示意图。底面(ABC) 由三个底边(A-B，B-C, C-A)构成，共有的底边和其它2个底边(A-B，B-C)所成的夹角(α = ZBAC, β =ZABC)不同。设从反射元件的顶点(H)向底面(ABC)所引的垂线和底面的 交点为(P)、与光轴的交点为(Q)，则能够用Z CPQ表示光轴的方位角(ΘΒ)0在图23所示的反射元件中，三个反射侧面(ABH、BCH、以及CAH)具有立方角状，该 立方角状具有实质上相互垂直的棱镜顶角。图M显示了本发明的改善了观测角特性的反射元件的形态。在图M中，反射侧面(ABH')相对于形成垂直的理论上的反射侧面(ABH)以稍微 不同的角度形成，与其它的反射侧面之间的交角相对于垂直具有微小的顶角偏差。在图23 中，针对一个面赋予了偏差，但优选针对其它2个面也赋予偏差。为了形成图M所示的具有顶角偏差的反射元件，如果设形成反射元件的截面实 质上由V形的沟槽(x、yl、以及y2)形成的棱镜顶角(Pab、Pbc、以及Pca)为90度的理论上 的V沟槽角为Vx、Vyl、或Vy2，则希望至少一个方向上的V沟槽角具有士(0. 1 20)分、 优选为士(0. 2 10)分的偏差(dVx、dVyl、或dVy2)。图25显示了，在形成图M所示的具有顶角偏差的反射元件的方法中，以重复2种 以上的偏差的图案形成该V形的沟槽(x、yl、W&y2)的至少一个方向的V沟槽角。在图 25中，以V形的沟槽的V沟槽角为3个角度(Vxa、Vxb、以及Vxc)的方式按照重复的周期形 成χ沟槽。另外，在yl沟槽中，也以3个角度(Vyla、Vylb、以及Vylc)按照重复的周期形 成；在y2沟槽中，也以3个角度(Vyh、Vy2b、以及Vy2c)按照重复的周期形成。图沈显示了本发明的改善了观测角特性的反射元件的其它方式。在图沈中，构成该反射元件的V形的沟槽(χ、yl、以及y2)的至少一个方向的沟 槽的底部的轨迹作为不是直线的非直线底边而形成。当设两端直线的长度为L时，优选距底边的直线的距离的非线性因子(YAB、 YBC、或YCA(图中未显示))为0. 0001L 0.05L，其中，非线性因子由从连接该非直线底 边的两端的两端直线向该非直线底边所引的垂线和该非直线底边的交点、与两端直线的最大距离所确定。此外，优选该非直线底边的轨迹用选自圆弧、三角函数(正弦曲线、余弦曲线、正 切曲线)、反三角函数、椭圆函数、双曲线函数以及这些函数的复合函数的曲线表示。或者，如图27所示，该非直线底边的轨迹也可以用将直线组合的折线的形状表示。图28显示了本发明的改善了观测角特性的反射元件的其它方式。在图观中，显示了该V形的沟槽(x、yl、以及y2)的至少一个V沟槽角的截面形状 为不是直线的非直线截面的形状的反射元件。图观所示的反射元件的反射侧面(ABH)不 形成平面，具有弯曲的面。当设两端直线的长度为G时，优选这样的反射元件的非线性因子(YAB、YBC、或 Y CA(图中未显示))为0. 0001G 0. 05G，其中，非线性因子由从连接该非直线截面的两端 的两端直线向该非直线截面所引的垂线和该非直线截面的交点、与两端直线的最大距离所 确定。此外，优选该非直线截面用选自圆弧、三角函数(正弦曲线、余弦曲线、正切曲 线)、反三角函数、椭圆函数、双曲线函数以及这些函数的复合函数的曲线表示。或者，如图四所示，该非直线截面也可以用将直线组合的折线表示。在这样的反 射元件中，反射侧面不形成一个平面，作为多面体(ABB' C、以及A' B' H')形成。图30显示了本发明的回射元件对。形成第1元件对组的元件对的该共有的底边 (A-B)不通过其它2组底边(B-Cl、Cl-A以及B-C2、C2-A)的交点(Al、Bi)，一个元件的底 面为五边形(A-Al-Cl-Bl-B)，另一个元件的底面为三角形(A-C2-B)，形成第1元件对组的 元件对的元件的高度(hi、h2)不同，形成第2元件对组的元件对与相对于第1元件对的底 面的顶部(C1、C2)为轴对称的形状全等。在本发明中，为了改善入射角特性，优选线段(A1、B1)和线段(A、B)的距离(偏移 量)为元件对的底面的顶部On、C2)的距离的士0 20%)。图31显示了图30所示的本发明的两个元件对共有底边而配置的状况。如图30 所示，4个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图32显示了图30及图31所示的本发明的回射元件对的集合图。如图32所示，4 个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图33显示了本发明的回射元件对。在图33中，显示了本发明的光轴的倾斜为正 倾斜的元件。图33是图30中，在&面的深度比S面更深低地形成线段(A、B)的形态，Cl、 c2的面积变大，3个反射侧面(al、bl、cl)的面积比比图四所示的3个反射侧面(al、bl、 cl)的面积比更接近1，改善了回射元件的反射效率以及入射角特性，因而优选。如图33所示，当回射元件的光轴的倾斜为正倾斜时，通过使hx大于hy，从而能够 使al、bl、cl的面积接近，使hx/hy为1.05 1.5，进而为1. 07 1. 4，改善了反射效率和 入射角特性，因而优选。图34显示了图33所示的本发明的两个元件对共有底边而配置的状况。如图33 所示，4个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图35显示了图33及图34所示的本发明的回射元件对的集合图。如图35所示，4 个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。
图36显示了本发明的回射部件，其特征在于，形成回射元件的底面的投影形状为 梯形(A-B-E1-D1、以及 A-B-E2-D2)。图36所示的回射元件，通过利用V形的沟槽切除图4所示的现有已知的三棱锥型 立方角回射元件的一个底面的顶点(C1、C2)而形成。底面的顶点(C1、C2)位于形成本发明 的等腰梯形的底面的两个底边(A-D1，B-E1以及A-E2，B-D》的延长线的交点上。当设图36所示的形成回射元件的等腰梯形形状的底面的两个梯形底边(A-B和 E1-D1，或A-B和E2-D2)的距离为r，其它斜边(A-DU B-El以及A_E2、B_D2)的延长线的 交点(Cl以及C2)和底边(A-B)的距离为s时，优选距离r和距离s的比率(R)为0. 4 0. 95，R = r/s(式 2)通过将该比率(R)调整为0. 4 0. 95，优选调整为0. 5 0. 9，能够减小形成元件 的三个反射侧面(al面、bl面、cl面，以及a2面、1^2面、c2面)的面积的差异，能够改善回 射效率和入射角特性，因而优选。图37显示了图35所示的本发明的两个元件对共有底边而配置的状况。图38显示了图36及图37所示的本发明的回射元件对的集合图。如图38所示，4 个光轴配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图39显示了图2所示的构成现有已知的不等边元件对组的、截面为V形的沟槽组 的底部的轨迹。该沟槽组由3个方向的平行沟槽组(17、以及2)构成，3个方向的这些沟 槽组为交叉于一点的直线组。图4示意了本发明的回射元件对。本发明的元件对由第1元件对(Al)以及具有轴 对称的形状的第2元件对m形成。任一元件对均由底面形状为不等边三角形的不等边 元件构成，成为相对于共有的底边(A-B)为轴对称的形状的对。另外，任一底边(A-B、B-C、 C-A)均位于基准平面(S面)之上。图6显示了图4所示的本发明的回射元件对的集合图。如图6所示，4个光轴配置 在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图40显示了构成图6所示的本发明的不等边元件对组的、截面为V形的沟槽组的 底部的轨迹。该沟槽组由1个方向的平行沟槽组(χ)和截面形状实质上为对称形的V形且 底部的轨迹为曲线形状的平行沟槽组(yl以及y2)形成，该3个方向的沟槽组交叉于一点。在图40中，截面形状实质上为对称的V形且底部轨迹为曲线形状的平行沟槽组 (yl以及y2)，在与截面形状实质上为对称的V形且底部的轨迹为直线的平行沟槽组(χ)相 交的位置上弯曲。图41示意了本发明的回射元件对。本发明的元件对由第1元件对(Al)和具有轴 对称的形状的第2元件对m形成。任一元件对均由底面形状为不等边三角形的不等边 元件构成，成为相对于共有的底边(A-B)为轴对称的形状的对。另外，任一底边(A-B、B-C、 C-A)均位于基准平面(S面)上，直线的平行沟槽组(χ)的沟槽宽度(w)为曲线形状的平行 沟槽组(yl以及y2)的底部的沟槽宽度。图42显示了图41所示的本发明的回射元件对的集合图。如图42所示，4个光轴 配置在相互不同的方向上，该方位表示相互轴对称的方向。图43显示了图42所示的构成本发明的不等边元件对组的、截面为V形的沟槽组
20的底部的轨迹。该沟槽组由1个方向的平行沟槽组(X)和2个方向的曲线形状的平行沟槽 组(yl以及O形成，曲线形状的平行沟槽组(yl以及y2)以具有重复底部的沟槽宽度(w) 的方式形成。在本发明中，优选该底部的沟槽宽度为5 100 μ m、进而为15 50 μ m。如果不 足5μπι，则加工工具难以回旋；如果大于100 μ m，则回射效率低下，因而不优选。能够用加工工具的形状调整间隔，具体而言，通过在V形的加工工具的前端设置 平坦的部分，转移该形状，从而形成间隔。间隔的大小能够由该平坦的部分的宽度进行调 整
ο用于形成构成本发明的回射元件的三棱锥型立方角回射元件对组的加工机械， 最优选被称为划线(ruling)法或整形(shaper)法的加工方法，即，一边将具有V形的前端 形状的金刚石工具压在加工素材上一边切除。如图44所示，用于形成本发明的三棱锥型立方角回射元件对组的整形机设置有 加工工具以及加工基材，通过5个方向(Mx轴、My轴、Mz轴、Mb轴、Mc轴)的控制而进行加工。将加工基材固定于旋转台上，通过沿着Mx轴或My轴移动加工工具，从而形成V形 的沟槽。这时，通过控制Mz轴的位置，能够改变V形的沟槽的深度。此外，为了制作本发明的V形的沟槽，通过稍微旋转Mc轴，从而能够改变具有V形 的前端形状的加工工具的投影形状，使V形的沟槽的角度在一个V形的沟槽中连续地变化。在整形加工中，为了形成所期望的深度的V形的沟槽，有必要进行多次的沟槽加 工以得到规定的深度，一次的加工深度，例如为1 lOym。在该加工中，通过沿着Mx轴以 及My轴移动，不仅可以描绘直线，而且可以描绘任意的轨迹，形成V形的沟槽。由此形成了 本发明的回射元件对中的构成任一方向的V形的沟槽的底部具有不为直线的轨迹的非直 线底部的回射元件。作为本发明的回射元件的加工工具，可以使用金刚石、蓝宝石、各种切削合金，其 中，金刚石的耐磨损性尤其优异，在加工中将V形的沟槽的角度保持一定，因而优选。此外， 为了使磨损不导致V形的沟槽的角度发生变化，也可以使用2个加工工具，分开进行以到规 定的深度的预切削为目的深度的最终加工。在现有已知的所谓的被称为快速切削的加工方法中，也能够实施V形的沟槽加工 法，通过使金刚石工具的安装角度变化，从而能够使工具的投影形状变化，并使V形的沟槽 的角度细微地变化。快速切削法的优点在于，通过一次切削就能够形成所期望的沟槽的深 度。然而，快速切削法适于描绘直线的轨迹，不适于精度良好地形成任意的非直线的轨迹。 另外，不能在加工中使工具的安装角度变化，从而在一个V形的沟槽中使V形的沟槽的角度 变化。在图45(a)中，显示了用于形成本发明的三棱锥型立方角回射元件的金刚石工 具示例。在工具的前端安装有如放大图45(b)所示的具有V形的前端形状的金刚石，该金 刚石的投影形状反映了 V形的沟槽的形状和角度。而且，在图46的(a) (d)中，说明了 能否通过使该金刚石设置角度发生种种变化而使V形的前端的投影形状发生变化，使所形 成的V形的沟槽如何变化。在图46(a)中，利用标准的安装方法，在对称的位置上相对于加工基准面垂直地安装对称的V形的金刚石。该加工工具能够因上述的3个方向的加工轴而在3个方向上旋转。图46(b)显示了，以加工工具的前端为中心，通过沿着Mx轴的旋转使工具稍微倾 斜，从而能够使V形沟槽的角度变狭小。这样的变化通常通过变更工具在垂直方向(Mc轴) 上的安装角度而实现。此外，图46(c)显示了，以加工工具的前端为中心，通过沿着Mx轴的旋转(角度 η)而使工具稍微回旋并改变投影形状，能够使ν形沟槽的角度稍微变狭小。这样的角度的 变更能够通过在ν形的沟槽的加工中使Mc轴回旋而进行，利用这样的方法形成的ν形沟槽 的截面形状不具有固定的角度。图46(c)所示的这样的切削工具的回旋角(η)和切削工具的前端的投影角度 (与两侧的单侧沟槽角的和一致，也称为两侧沟槽角OG'))的关系，能够用式3表示。2G' = 2tan_1 (tanG. cos η)(式 3)此外，在式3中，G表示不进行回旋的加工工具的前端的单侧沟槽角，η表示图 46(c)所示的工具的回旋角，G'表示旋转的工具的投影单侧沟槽角。在本发明中，优选在底部的沟槽宽度(W)上使工具回旋。图47是本发明的三棱锥型立方角回射元件的形成方法的说明图。图47(1)显示了一列薄板，图47(2)显示了将多个薄板重叠的情况。图47(3)显 示了在多个重叠的薄板上形成V沟槽的情况。虽然能够在多个重叠的薄板上直接形成V沟 槽，但在本发明中，优选在重叠薄板之后，在端部聚集面上形成比三棱锥型立方角元件的高 度厚的金属电镀层，在该金属电镀层上形成来自3个方向的平行沟槽组。在该阶段，元件对 排列均为A组。图47 (4)显示了左右旋转在端部形成有元件对排列A组的薄板ΡΑ，能够得到薄板 PB的情况。图47 (5)为重复图47 (4)的工序，每隔一片重叠排列薄板PA和薄板PB的情况。图48是所有的薄板PA的图。图49是每隔一片使薄板PA左右旋转的图，是排列为薄板ΡΑ、薄板ΡΒ、薄板PAd^ 板ΡΒ、……的图。图7是每隔两片使薄板PA左右旋转的图，是排列为薄板ΡΑ、薄板ΡΑ、薄板ΡΒ、薄板 ΡΒ、薄板ΡΑ、薄板ΡΑ、……的图。以下，利用实施例，更加具体地说明本发明的细节。通过3维光学模拟的计算，求出以实施例为主的本说明书所记载的回射性能。该 光学模拟利用蒙特卡罗光线追踪法，通过计算求出光在三维空间内的行动。光源为白色平 行光，将回射部件的大小设定为100mm2，进行计算。入射角(β)为5°、15°、30°，旋转角 (O为0° 345°，每15°实施计算，利用设置在距回射元件IOm的位置上的评价面的照 度分布的合计值进行数值化，按照以下的基准判定旋转角特性。◎ : β =30°时的各旋转角的数字的变动系数为20以上〇β =30°时的各旋转角的数字的变动系数为10以上不足20X =30°时的各旋转角的数字的变动系数为不足10此外，求出对入射角为5°时的各旋转角的评价面的照度分布的合计值进行合计后的数值(TV)，通过实施例和比较例进行了比较。(实施例1)利用3D CAD，对图4 6所示的形状的、图4(A2)中的ZClAB为66. 659°、ZC1BA 为54. 918°、元件高度为81. 066 μ m、光轴倾斜角θ为6°、θ a为70°的三棱锥型立方角 回射元件对组进行作图，使用该图实施光学模拟。(实施例2)利用3D CAD，对图4 6所示的形状的、图4(A2)中的ZClAB为69. 586°、ZC1BA 为50. 033°、元件高度为78. 776 μ m、光轴倾斜角θ为9°、θ a为70°的三棱锥型立方角 回射元件对组进行作图，使用该图实施光学模拟。(实施例3)利用3D CAD，对图13 15所示的形状的、图13(A2)中的Z ClAB为66. 659°、 Z ClBA 为 54. 918°、光轴倾斜角 θ 为 6°、ea 为 70°、ha 为 81. 066 μ m、hc 为 91. 066 μ m 的三棱锥型立方角回射元件对组进行作图，使用该图实施光学模拟。其中，这时的hmax/ hmin 为 1. 123。(实施例4)利用3D CAD，对图19 21所示的形状的、图19(A2)中的Z ClAB为66.659°、 Z ClBASM. 918°、光轴倾斜角 θ 为 6°、Qa 为 70°、ha 为 96. 066 μ m、hb 为 81. 066 μ m、 he为91. 066 μ m的三棱锥型立方角回射元件对组进行作图，使用该图实施光学模拟。其中， 这时的 hmax/hmin 为 1. 185。(实施例5)利用3D CAD，对在图 30 32所示的、图 30(A2)中的 Z ClAB 为 66. 659°、ZC1BA 为讨.918°、元件高度为81. 066 μ m、光轴倾斜角θ为9°、9a为70°的三棱锥型立方角 回射元件对组的形状中，AB方向的V形沟槽向C2侧移动10 μ m而设置的三棱锥型立方角回 射元件对组进行作图，使用该图实施光学模拟。这时的偏移量为Cl和C2的距离的3%。(实施例6)利用30 0々0，对在图33 ；35所示的、图33仏2)中的2(认8为66.659°、ZC1BA 为讨.918°、元件高度为81. 066 μ m、光轴倾斜角θ为9°、9a为70°的三棱锥型立方 角回射元件对组的形状中，AB方向的V形沟槽向C2侧移动10 μ m且AB方向的V形沟槽的 深度为91. 066 μ m、其他的V形沟槽的深度为81. 066 μ m的三棱锥型立方角回射元件对组 进行作图，使用该图实施光学模拟。这时的偏移量为Cl和C2的距离的3%，hmax/hmin为 1. 123。(实施例7)利用3D CAD，对在图 36 38所示的、图 36(A2)中的 Z ClAB 为 66. 659°、ZC1BA 为54. 918°、元件高度为81. 066 μ m、光轴倾斜角θ为6°、θ a为70°的三棱锥型立方角 回射元件对组的形状中，以比率(R)为0. 7的方式规定V形沟槽的间距的三棱锥型立方角 回射元件对组进行作图，使用该图实施光学模拟。(比较例1)利用3D CAD，对图1 3所示的形状的、ZC1AB、ZC1BA均为56. 594°、元件高度 为ιοομπκ光轴倾斜角θ为6°、ea为180°的三棱锥型立方角回射元件对组进行作图，使用该图实施光学模拟。(比较例2)利用3D CAD，对图 1 3所示的形状的、Z ClAB 为 66. 659°、Z ClBA 为 918°、 元件高度为81. 066 μ m、光轴倾斜角θ为6°、9a为70°的三棱锥型立方角回射元件对组 进行作图，使用该图实施光学模拟。实施例以及比较例的光学模拟结果如图50 58所示。此外，旋转角特性评价结果和与TV如表1所示。(表1)
权利要求
1.一种三棱锥型立方角回射元件的形成方法，其特征在于，在三个底边的长度不同且共有一个底边的旋转对称形的三棱锥型立方角回射元件对 中，至少每隔一列配置元件对列A和元件对列B，所述元件对列A通过所述元件对的两个底 边共有邻接的其它元件对的底边且另一个底边在同一直线上排列而形成，所述元件对列B 相对于所述元件对列A的直线排列的底边以轴对称的形状形成。
2.如权利要求1所述的三棱锥型立方角回射元件的形成方法，其特征在于，在将多个由2个平行的四边形主平面和4个端面形成的同一形状的薄板重叠的一个端 面聚集面上，使来自3个方向的平行V沟槽组相互交叉于一点，所述三个方向的平行V沟槽 组的一个方向的平行V沟槽组的底部的轨迹与所述端面的端部一致，从而形成薄板PA，在所述薄板PA的端部形成有元件对列A组，所述元件对列A组通过三个底边的长度不 同且共有一个底边的旋转对称形的三棱锥型立方角元件对的两个底边共有邻接的其它元 件对的底边，且另一个底边与薄板的端部一致的同一直线上排列而形成，通过左右旋转所述薄板PA以作为薄板PB，从而形成相对于该元件对列A的直线排列的 的底边以轴对称的形状形成的元件对列B，至少每隔1列交替地配置所述薄板PA和PB。
3.如权利要求1或2的任一项所述的三棱锥型立方角回射元件的形成方法，其特征在于，所述薄板的厚度为50 10000 μ m。
4.如权利要求1 3的任一项所述的三棱锥型立方角回射元件的形成方法，其特征在于，所述薄板的材质为金属类薄板、塑料类薄板、陶瓷类薄板、或玻璃类薄板。
5.如权利要求1 4的任一项所述的三棱锥型立方角回射元件的形成方法，其特征在于，金属类薄板选自黄铜、镍、铜、磷青铜、无氧铜等铜合金、不锈钢、或铝等。
6.如权利要求1 4的任一项所述的三棱锥型立方角回射元件的形成方法，其特征在于，塑料类薄板选自聚对苯二甲酸乙二醇酯系树脂、聚甲基丙烯酸甲酯系树脂、或聚碳酸 酯系树脂。
7.如权利要求1 4的任一项所述的三棱锥型立方角回射元件的形成方法，其特征在于，陶瓷类薄板选自氧化铝、氮化硅、滑石、锆石、水晶、蓝宝石、光学玻璃、或石英玻璃。
8.如权利要求1 7的任一项所述的三棱锥型立方角回射元件的形成方法，其特征在于，在重叠多个薄板之后，在端部聚集面上实施比三棱锥型立方角元件的高度厚的金属电 镀层，在该金属电镀层上形成来自三个方向的平行V沟槽组。
9.如权利要求8所述的三棱锥型立方角回射元件的形成方法，其特征在于， 形成的金属电镀层为铜、镍、或镍-磷合金。
全文摘要
一种三棱锥型立方角回射部件及其制造方法，其特征在于，在将共有一个底边(A-B)而成对的三棱锥型立方角回射元件对组以最密填充状配置于由三个底边确定的基准平面上而形成三棱锥型立方角回射部件，在该三棱锥型立方角回射部件中，该元件对的共有的底边与其它2个底边所成的2个夹角不同，该三棱锥型立方角回射部件由元件对相对于共有的底边以轴对称配置的第1元件对组和与相对于连接该元件对的底面的顶点的线段为轴对称的形状全等的第2元件对组构成。
文档编号B60R13/10GK102073083SQ20101052506
公开日2011年5月25日 申请日期2007年8月22日 优先权日2006年8月22日
发明者三村育夫, 林智博, 雨宫圭司 申请人:日本电石工业株式会社