CN1192253C - 三角锥形立体角逆向反射板 - Google Patents
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Abstract
提供新型构造的三角锥形立体角逆向反射板。该三角锥形立体角逆向反射板的特征在于以共用第1底面(假想面X-X’)上的一条底边(x),相互对峙地紧密充填形地配置在该底面上的三角锥形反射元件的底边(x)为一条边的倾斜面(c面)构成三角形状,共用以该三角锥形反射元件的顶点(H)为起点的一条棱线的其它两个面(a面,b面)构成四角形状,从顶点(H)到该第1底面(假想面X-X’)的高度(h’)实质上小于从顶点(H)到包括该三角锥形反射元件的其它倾斜面(a面,b面)的底边(z,w)的实质上水平的第2底面(Z-Z’)的高度(h)。
Description
技术领域
本发明涉及新型构造的三角锥形立体角逆向反射板。更具体地讲,本发明涉及紧密充填形地配置了新型构造的三角锥形反射型元件的三角锥形立体角逆向反射板。
再详细地讲,本发明涉及由三角锥形立体角逆向反射元件(以下,也称为三角锥形反射元件或者简单地称为元件)构成的三角锥形立体角逆向反射板,其中,该反射元件在道路标识、施工现场标识等标识类,汽车、摩托车等车辆的车牌类,衣料、救生用品等安全物资器材类,广告牌等标记,可见光,激光或者红外光反射型传感器类的反射板等中使用。
更详细地讲,本发明涉及三角锥形立体角逆向反射板的特征在于在共同的第1底面(假想面X-X’)上突出的三角锥形立体角逆向反射元件相互共用该第1底面(假想面X-X’)上的一条边,相对峙地紧密充填形地配置在该底面上,该第1底面(假想面X-X’)是包含该三角锥形反射元件共用的多条该底边(x,x,…)的共用的一个平面,相对峙的2个的三角锥形反射元件对于与包含该第1底面(假想面)上的共用底边(x,x,…)的该第1底面垂直的平面(Y-Y’,Y-Y’,…),实质上构成同一形状元件对,使得分别成为实质上对称地相对,该三角锥形反射元件由把该共用底边(x,x,…)作为一条边的实质上同一三角形的倾斜面(c1面,c2面)和与上述倾斜面(c1面,c2面)实质地直角交叉的实质上同一个四角形的两个倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)构成,其中,四角形的两个倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)以该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)为起点的上述三角形的倾斜面(c1面,c2面)的上部2条边分别作为一边,共用该三角锥形反射元件的一条棱线并且把其作为一条边,从该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)到包含该三角锥形反射元件的上述三角形的倾斜面(c1面,c2面)的底边(x,x,…)的该第1底面(假想面X-X’)的高度(h’)实质上小于从该三角形锥形反射元件的顶点(H1,H2)到包含该三角锥形反射元件的其它倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)的底边(z,w)的实际上水平的第2底面(Z-Z’)的高度(h)。
背景技术
现有的把入射的光朝向光源反射的逆向反射板已为人们所知,利用了其逆向反射性能的该板在如上述的应用领域中广泛地利用。其中,利用了三角锥形反射元件等的立体角型逆向反射元件的逆向原理的逆向反射板与现有的使用了微小玻璃珠的逆向反射板相比较,光的逆向反射效率格外出色,由于其出色的逆向反射性能其用途正在逐年扩大。
然而,众所周知的现有的三角锥形逆向反射元件从其反射原理出发,元件具有的光轴(通过位于与构成三角锥形立体角逆向反射元件的相互以90°的角度交叉的三个面等距离的该三角锥的顶点的轴)与入射光线构成的角度(以下把其称为入射角)在小角度的范围内表现出良好的逆向反射效率,但是伴随着入射角度加大逆向反射效率急剧降低(即入射角特性恶化)。
另外,三角锥形逆向反射板元件的反射原理是依据当光以某个特定的角度[临界角(αc)]以上,要从构成该三角锥形反射元件的透明媒介透射到空气中时,在其界面引起的内部全反射。该临界角(αc)根据构成三角锥形反射元件的透明媒介的折射率(n)以及空气的折射率(n’)表示如下。
sinαc=n’/n
这里,由于空气的折射率(n’)可以考虑为几乎等于1,是恒定值,因此透明媒介的折射率(n)的值越大则临界角(αc)越小,光在该透明媒介与空气的界面越易于全反射。一般在合成树脂中,由于其折射率大多为1.5左右,因此临界角(αc)成为42°左右的较大值。
在使用了这样的三角锥形反射元件的逆向反射板的表面以大入射角入射的光通过该三角锥形反射元件的内部到达该元件与空气的界面时,成为对于该界面以较小的角度到达,当该角度不满足上述临界角(αc)时,该光在该界面不进行全反射而透射到该元件的背面。因此使用三角锥形反射元件的逆向反射板一般存在入射角特性不良的缺点。
另一方面,由于三角锥形逆向反射元件能够在该元件的几乎整个表面上,沿着光的入射方向使光反射,因此不会像微小玻璃珠型反射元件那样由于球面象差等原因反射光向广角度发散。
但是,逆向反射光的这种狭窄的发散角度在使用方面,例如从汽车的前照灯发出的光被交通标识逆向反射时,将很容易地产生难以到达例如驾驶员的眼睛这样的位于离开其光轴位置的不理想状况。这样的不理想状况,特别是当汽车与交通标识的距离接近时,由于光线的入射轴与连接驾驶员和反射点的轴(观测轴)构成的角度(观测角)增大而越发增加(即观测角特性恶化)。
关于这样的立体角型逆向反射板,特别是三角锥形立体角逆向反射板,很早以来就提出了众多的方案,进行了各种改善的研究。
例如,Jungersen的美国专利第2481757号中,叙述了在薄板上设置各种形状的逆向反射板元件的逆向反射板以及这些板的制造方法。在上述美国专利中例示的三角锥形反射元件例示出使顶点位于底面三角形的中心的光轴不倾斜的三角锥形反射元件或者顶点的位置不是位于底面三角形的中心的倾斜三角锥形反射元件,记述了对于接近过来的汽车有效地使光反射。另外,作为三角锥形反射元件的大小,记载了作为元件的深度取为1/10英寸(2540μm)以内的情况。进而,在该美国专利的图15中,图示了光轴是本发明的最佳形态的沿着与负(-)方向相反的正(+)方向倾斜的三角锥形反射元件对,其光轴的倾斜角(θ)如果从图示的三角锥形反射元件的底面三角形的长边与短边的长度比求出,则推断为大约是6.5°。
但是,在上述Jungersen的美国专利中,没有具体地公开本发明所示的极小的三角锥形反射元件,另外,关于为了提供出色的观测角特性或者入射角特性,三角锥形反射元件需要具有何种尺寸以及光轴倾斜等也没有任何的记载。
另外,在本说明书中,所谓「光轴沿着为负(-)方向倾斜」,如后面详细叙述的那样,意味着当在共同的一平面(X-X’)上突出的三角锥形反射元件相互共用一条底边(x,x,…),而且对于与包含多条该逆向反射板元件的该共用底边(x,x,…)的共同平面(X-X’)垂直的平面(Y-Y’)构成实质上成为对称那样相对的元件对,当该元件的底面紧密充填形地配置在该共同的一平面(X-X’)上时,光轴沿着从该三角锥形反射元件的光轴与该共同的平面(X-X’)交点(Q)到与该平面(X-X’)垂直的平面(Y-Y’)的距离(q),从该元件的顶点(H1,H2)到该底面的垂线与该平面(X-X’)的交点(P)到该垂直的平面(Y-Y’)的距离(p)这两个距离的差(q-p)为负(-)的方向倾斜。另外,与此相反,光轴沿着(q-p)为正(+)的方向倾斜时,以后表示为「光轴沿着为正(+)的方向倾斜」。
另外,在Stamm的美国专利第3712706号中叙述了在薄板上把三角形的形状是正三角形的所谓正三角锥形立体角逆向反射元件排列成使得其底面在共同面上成为紧密充填形的逆向反射板。在该Stamm的美国专利中,把反射元件的反射面例如用铝等金属进行蒸镀处理使得进行镜面反射,改善伴随着入射角的增大逆向反射效率降低的问题或者以不满足内部全反射条件的角度入射的光通过元件的界面不进行逆向反射的上述不理想的状况。
但是,在上述Stamm的提案中,由于作为广角性的改善方法采样镜面反射原理,因此所得到的逆向反射板的外观变暗,在镜面层中采用的铝、银等金属在使用过程由于水或者空气的侵蚀易于氧化,易于产生容易使反射辉度降低等不理想状况。进而,完全没有记载关于通过光轴的倾斜改善广角性的方法。
另外,在Hoopman的欧洲专利第137736(B1)号中,叙述了在薄板上,底面三角形的形状是等腰三角形的倾斜三角锥形立体角逆向反射元件排列成使得其底面在共同面上成为紧密充填形的逆向反射板。该专利中记述的三角锥形立体角逆向反射元件的光轴的倾斜与本发明的最佳的三角锥形反射元件的光轴的倾斜方向相同,示出沿着负(-)方向倾斜,其倾斜角大约是7°~13°。
但是,如果根据基于本发明者们尝试的光跟踪法的反射辉度与光轴倾斜的关系,则如图7所示,随着光轴的倾斜角沿着负方向超过4度,反射辉度降低,特别是在光轴的倾斜沿着负方向超过6°的三角锥形反射元件中,其降低量特别显著。其理由考虑为是由于在光轴不倾斜的元件中,形成三角锥形反射元件的3个棱柱面a面,b面以及c面的面积全部相等,而与此不同,在光轴沿着负方向倾斜的元件中,随着其倾斜角的加大,a以及b面的面积与c面的面积相比较逐渐减小。
另外,在Szczech的美国专利第5138488号中,公开了同样在薄板上,作为底面三角形的形状是等腰三角形的倾斜三角锥形立体角逆向反射元件排列成其底面在共同面上成为紧密充填形的逆向反射板。在该美国专利中,该三角锥形反射元件的光轴沿着相互相对成为一对的两个三角锥形反射元件相互共用的边的方向倾斜,其倾斜角大约是2°~5°,元件的尺寸规定为25μm~100μm。
另外,在与上述美国专利相对应的欧洲专利第548280(B1)号中,记述了包含成对的两个元件的共用边而且垂直于共同平面的面至该元件顶点的距离不等于与元件光轴的共同平面的交点至上述垂直的面的距离,即,光轴倾斜的方向可以是正(+)或者负(-)的某一个,其倾斜角大约是2°~5°,而且元件的尺寸是25μm~100μm。
如上述那样,在Szczech的欧洲专利第548280(B1)号中,光轴的倾斜成为包括正(+)以及负(-)双方的大约2~5°的范围。然而,在该Szczech的发明范围的光轴的倾斜量中,不能够得到充分的广角性的改善,特别是入射角特性的改善。
以上所叙述的以往众所周知的Jungersen的美国专利第2481757号,Stamm的美国专利第3712706号,Hoopman的欧洲专利第1377362(B1)号,Szczech的美国专利第5138488号,欧洲专利第548280(B1)号等的三角锥形立体角逆向反射元件的每一个在构成光的入射以及反射的核心的大量的三角锥形反射元件的底面位于同一平面上这一点是相同的,由这样底面位于同一平面的三角锥形反射元件构成的逆向反射板每一个的入射角特性都不良,即,具有随着光线对于该三角锥形反射元件的入射角增大,逆向反射辉度将急剧减少的缺点。
一般作为三角锥形立体角逆向反射板中所希望的基本的光学特性,不仅是高辉度性,即,以从该板正面入射的光的反射辉度所代表反射辉度的高度(大小),而且还要求广角性,进而关于广角性,还要求观测角特性,入射角特性,旋转角特性这三种性能。
如上所述,由以往众所周知的三角锥形立体角逆向反射元件构成的逆向反射板每一个入射角特性都低而且不能够满足观测角特性,而与此不同,本发明者通过跟踪仿真,发现通过把从该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)到包括该三角锥形反射元件的三角形的倾斜面(c1面,c2面)的底边(x,x,…)的该第1底面(假想面X-X’)的高度(h’)取为实质上小于从该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)到包括该三角锥形反射元件的其它倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)的底边(z,w)的实际上水平的第2底面(Z-Z’)的高度(h),能够改善由这样的三角锥形反射元件构成的逆向反射板的入射角特性。
发明的公开
更详细地讲,本发明的三角锥形立体角逆向反射板特征在于在共同的第1底面(假想面X-X’)上突出的三角锥形立体角逆向反射元件相互共用该第1底面(假想面X-X’)上的一条边,相互对峙地紧密充填形地配置在该底面上,该第1底面(假想面)是包含该三角锥形反射元件共用的多条该底边(x,x,…)的共用的一个平面,相互对峙的两个的三角锥形反射元件对于与包括该第1底面(假想面X-X’)上的共用底边(x,x,…)的第1底面相垂直的平面(Y-Y’,Y-Y’,…),构成实质上相同形状的元件对使得分别成为实质上对称而相对,该三角锥形反射元件由把该共用底边(x,x,…)作为一条边的实质上同一形状的三角形的倾斜面(c1面,c2面)和与上述倾斜面(c1面,c2面)实质上直角交叉的实质上相同的四角形的两个倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)构成,其中,四角形的两个倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)以该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)为起点的上述三角形的倾斜面(c1面,c2面)的上述两条边分别作为一条边,共用该三角锥形反射元件的一条棱线并且将其作为一条边,从该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)到包括该三角锥形反射元件的上述三角形的倾斜面(c1面,c2面)的底边(x,x,…)的该第1底面(假想面X-X’)的高度(h’)实质上小于从该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)到包括该三角锥形反射元件的其它倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)的底边(x,x,…)的实质上水平的第2底面(Z-Z’)的高度(h)。
本发明更理想的三角锥形立体角逆向反射板的特征在于,在共同的第1底面(假想面X-X’)上突出的三角锥形立体角逆向反射元件相互共用该第1底面(假想面X-X’)上的一条底边,相互对峙地紧密充填形地配置在该第1底面上,该第1底面(假想面X-X’)是包括该三角锥形反射元件共用的多条该底边(x,x,…)的共同的一个平面,相互对峙的两个该三角锥形反射元件对于与包括该第1底面(假想面X-X’)上的共用底边(x,x,…)的该第1底面垂直的平面(Y-Y’,Y-Y’,…),实质上构成同一形状的元件对,使得实质上成为对称而相对,以该三角锥形反射元件的该共用底边(x,x,…)为一条边的倾斜面(c1面,c2面)分别构成实质上同一三角形,沿着该共用底边(x,x,…)配置,形成该三角锥形反射元件的其它两个倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)构成分别把以该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)为起点的上述三角锥形的倾斜面(c1面,c2面)的上部的两条边作为一条边,共用该三角锥形反射元件的一条棱线并且以其为一条边的实质上同一的四角形的倾斜面,包括通过该四角形的倾斜面(a1面,b1面)与其邻近的其它三角锥形反射元件的相对应的四角形倾斜面(a2面或b2面)交叉而形成的倾斜面(a1面,b1面)的底边(z,w)的第2底面(Z-Z’)实质上与上述第1底面(假想面X-X’)平行,实质上位于包括该三角锥形反射元件的底边(x,x,…)的第1底面(假想面X-X’)的下方,该光轴沿着从经由该三角锥形反射元件的顶点的光轴与该第2底面(Z-Z’)的交点(Q)到包括该元件对共用的底边(x,x,…)的垂直于该第1底面(X-X’)的面(Y-Y’)的距离(q),从该元件的顶点(H1,H2)到向第2底面(Z-Z’)下垂的垂线与该第2底面(Z-Z’)的交点(P)到包括该元件对共用的底边(x,x,…)的上述垂直的面(Y-Y’)的距离(p)这两个距离的差(q-p)为负(-)的方向,而且从该三角锥形反射元件的顶点向第2底面的垂线(H1-P)至少成为3°的角度倾斜。
以下参照附图更详细地说明本发明。
附图的简单说明
图1是现有技术的三角锥形立体角逆向反射元件的平面图。
图2是现有技术的三角锥形立体角逆向反射元件的剖面图。
图3是说明本发明的三角锥形立体角逆向反射元件的平面图。
图4是说明本发明的三角锥形立体角逆向反射元件的剖面图。
图5是放大地示出说明本发明的一对三角锥形反射元件的平面图。
图6是放大地示出说明本发明的一对三角锥形反射元件的剖面图。
图7是表示光轴倾斜角(θ)与根据光跟踪仿真求出的计算出的正面辉度的关系的曲线图。
图8是示出本发明的三角锥形立体角逆向反射板的一形态的构造的剖面图。
发明的详细叙述
在说明本发明之前,说明现有的众所周知的技术。
在图1和图2中,为了与本发明的三角锥形立体角逆向反射元件相对比,示出了基于现有技术的三角锥形立体角逆向反射元件的平面图和剖面图。图1中,在共同的一平面上突出的三角锥形立体角逆向反射元件相互具有共用一条底边(x,x,…),而且对于三角锥形反射元件,在该共同的一个平面(X-X’)上紧密充填形地配置该元件的底面,其中,上述三角锥形反射元件对于与包括多个该逆向反射板元件的该共用底边(x,x,…)的共同的平面(X-X’)垂直的平面(Y-Y’)实质上成为对称那样相对。
另外,图2中示出以图1所示的元件群的剖面线(L-L’)切断了的该三角锥形反射元件的剖面图。这些元件对所具有的光轴是相互沿着正反相对的方向倾斜的倾斜三角锥形立体角逆向反射板,该光轴沿着从该元件的顶点(H)向底面(X-X’)下垂的垂线与该底面(X-X’)的交点(P)到该元件对共用底边的距离(p),从光轴与该底面的交点(Q)到单元对共用底边的距离(q)这两个距离的差(q-p)为负(-)的方向,对于上述垂直的平面(Y-Y’)倾斜。
与此不同,图3和图4中示出说明本发明的三角锥形立体角逆向反射元件平面图和剖面图。在图3中,示出在共同的第1底面(假想面X-X’)上突出的三角锥形立体角逆向反射元件相互共用该第1底面(假想面X-X’)上的一条边,相互对峙地紧密充填形地配置在该底面上的状态。另外,图4中示出以图3所示的元件群的剖面线(L-L’)切断了的本发明的三角锥形反射元件的剖面图。如图3所示,本发明的三角锥形反射元件由把该共用的底边(x,x,…)作为一边的实质上同一三角形状的倾斜面(c1面,c2面)和与上述倾斜面(c1面,c2面)实质上直角交叉的实质上同一四角形状的两个倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)构成,其中,四角形状的两个倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)把以该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)为起点的上述三角形状的倾斜面(c1面,c2面)的上部两条边分别作为一边并且共用该三角锥形反射元件的一条棱线并且把其作为一条边。
本发明的三角锥形反射元件如图3所示,共用第1底面(假想面X-X’)上的一条底边(x,x,…),相互对峙地,实质上构成相互实质上分别成为对称那样相对的同一形状的元件对,以反复的图形紧密充填形地配置,而由于该第1底面(假想面X-X’)实质上位于作为共同平面的第2底面(Z-Z’)的上方,因此,该共用底边(x,x,…)不是在一条直线上构成某些连续的直线,而是成为隔开一定间隔断续的虚线形。另外,相邻的其它三角锥形反射元件对的群公用的多条底边(x,x,…)与构成上述多条底边(x,x,…)的虚线形的直线平行,形成具有相同重复间距的虚线形的平行直线群。
从而,本发明的三角锥形反射元件的该倾斜面(c1面,c2面)共用底边(x,x,…)而相互对峙,底边(x,x,…)如上述那样不是构成连续的直线,而是构成隔开一定间隔的虚线形状,另外,c1面虽然位于一个假想平面上,但是不是构成连续的平面,而是成为隔开一定距离以相同图形排列,分别独立的实质上等腰三角形状的列,c2面也相同。包括c1面的列的假想平面与包括c2面的列的假想平面相互交叉形成剖面V字形槽的同时,形成包括c1面以及c2面的共同底边(x,x,…)的虚线,相互对峙。
另外本说明书中的「实质上」的用语,是把极其微小的差别也包括在内的表现,例如所谓「实质上对称」以及「实质上同一形状」,是包括相对应的边以及/或者角完全相同,同时,其边或者角的大小相差极其微小,例如是其值的1%以下的情况的表现。
为了容易地理解本发明,图3中,把示为
的一对三角锥形反射元件的放大平面图示出为图5,另外把在图3中从以L-L’线所示的箭头方向的侧面图示出为图6。
如果说明图6,则本发明的一对三角锥形反射元件右侧的元件R1
(即在上述图3表示的元件)的c1面是用点H1-D-E包围的三角形的面,a1面是用点H1-F1-A-D包围的四角形状的面,另外b1面是用点H1-F1-B-E包围的四角形状的面,a1面与b1面实质上是同一形状,c1面,a1面以及b1面实质上相互直角交叉。另外,用面A-B-F1表示的右侧的三角锥形反射元件R1的底面构成作为共同面的第2底面(Z-Z’)的一部分。
图6中,用R2表示的左侧的三角锥形反射元件与在图3中
所表示的一对上述元件的左侧的三角锥形反射元件相当,其底面用A-B-F2表示,底面用A-B-F2表示的左侧的三角锥形反射元件R2是与底面用A-B-F1表示的右侧的反射元件R1实质上同一形状,位于二元件的c1面以及c2面的共用底边(D-E)(该底边位于图3的共用底边x上)的左右,左侧的元件R2成为右侧的元件R1以两者的共用底边(D-E)的中点(0)为中心在底面X-X’上旋转到180°左侧的形状。
从而,图5中左侧的元件R2用点H2-D-E表示的c2面,用点H2-F2-A-D表示的b2面以及用点H2-F2-B-E表示的a2面,实质上分别构成与右侧的元件R1的上述c1面,a1面以及b1面相同的形状,c2面,a2面以及b2面实质上也相互直角交叉。
因此,在作为来自图5的线L-L’方向的侧面图的图6中,用点B-E-H1-F1表示的右侧的元件R1的侧面图与用点B-E-H2-F2表示的左侧的元件R2的侧面图以实质上左右对称构成同一形状。
如图6所示,本发明的三角锥形反射元件(R1,R2)的顶点分别用H1以及H2表示,从顶点(H1,H2)到第1底面(假想面X-X’)的高度用h’表示。
另外,如从图5和图6所明确理解的那样,本发明的三角锥形反射元件R1以及R2的四角形状的斜面a1面,b1面以及a2面,b2面全部实质上是同一形状,元件R1的斜面a1面,b1面的底边F1-A以及F1-B,元件R2的斜面a2面,b2面的底边F2-B以及F2-A,分别位于作为共同底面的第2底面(Z-Z’)上。
从而,用h表示从包括顶点H1,H2的面到本发明的三角锥形反射元件R1以及R2的斜面a1面,b1面以及a2面,b2面分别与相邻的其它元素的相对应的斜面构成的谷部的深度(其谷部的底部是上述倾斜面a1面,b1面以及a2面,b2面的底边)。
进而,如从图5以及图6所明确的那样,表示本发明的三角锥形反射元件R1以及R2的相对峙的c1面和c2面的共用底边D-E位于共同第1底面(假想面X-X’)上,从该第1底面(假想面X-X’)到该元件R1以及R2的顶点H1以及H2的高度在图6中以h’表示。而且,该高度h’相当于从包括该元件的顶点H1,H2的面(假想面X-X’)到这些c1面和c2面构成的V字形的谷部的深度。
本发明的三角锥形反射元件(R1,R2,…)的特征在于c1面,c2面构成的谷部的深度(h’)比a1面,b1面以及a2面,b2面(以及与它们对应的面)构成的谷部的深度(h)小。
另外,在本发明三角锥形反射元件中,如图3以及图5所示,该元件R1以及R2的a1面,a2面的底边位于共同的线z上,另外,b1面,b2面的底边位于共同的线w上,而且c1面,c2面的底边位于共同的线x上。
本发明中,在把从本发明三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)到第1底面(假想面X-X’)的高度记为h’,另外,把从该顶点(H1,H2)到上述第2底面(Z-Z’)的高度记为h的情况下,h’/h的值在0.67~0.95的范围内,特别是h’/h的值在0.71~0.93范围内的三角锥形立体角逆向反射板是最佳的。
另外如图3~图6所示,本发明的多个该三角锥形反射元件如已经所说明的那样,多个该元件相对应的两个c面共用底边(x,x,…),相对峙地紧密充填形地配置在包括共用底边(x,x,…)的第1底面(假想面X-X’)上。
在本发明中,最佳的三角锥形立体角逆向反射板的特征如下。如果参照图3~图6进行说明,则在共同的第1底面(假想面X-X’)上突出的三角锥形立体角逆向反射元件相互共用该第1底面(假想面X-X’)上的一条边,相互对峙地紧密充填形地配置在该第1底面上,该第1底面(假想面X-X’)是包括该三角锥形反射元件共用的多条该底边(x,x,…)的共同的一个平面,相对峙的两个该三角锥形反射元件对于与包括该第1底面(假想面X-X’)上的共用底边(x,x,…)的该第1底面相垂直的平面(Y-Y’,Y-Y’,…),分别构成实质上对称而相对的实质上同一形状的元件对,以该三角锥形反射元件的该共用底边(x,x,…)为一条边的倾斜面(c1面,c2面)分别构成实质上同一三角形状,沿着该共用的底边(x,x,…)配置,形成该三角锥形反射元件的其它两个倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面),分别把以该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)为起点的上述三角形状的倾斜面(c1面,c2面)的上部两条边作为一边,共用该三角锥形反射元件的一条棱线并且把其作为一边,构成实质上同一四角形状的倾斜面,包括通过该四角形状的倾斜面(a1面,b1面)与其邻接的其它三角锥形反射元件相对应的四角形状的倾斜面(a2面,b2面)交叉所形成的该倾斜面(a1面,b1面)的底边(x,x,…)的第2底面(Z-Z’)实质上与上述第1底面(假想面X-X’)平行,实质上位于包括该三角锥形反射元件的底边(x,x,…)的第1底面(假想面X-X’)的下方,该光轴沿着从经过该三角锥形反射元件的顶点的光轴与该第2底面(Z-Z’)的交点(Q)到包括该元件对共用的底边(x,x,…)并且与该第1底面(X-X’)垂直的面(Y-Y’)的距离(q),从该元件的顶点(H1,H2)向第2底面(Z-Z’)下垂的垂线与该第2底面(Z-Z’)的交点(P)到包括该元件对共用的底边(x,x,…)的上述垂直的面(Y-Y’)的距离(p)这两个距离的差(q-p)为负(-)的方向,而且与从该三角锥形反射元件的顶点到向第2底面下垂的垂线(H1-P)至少构成3°的角度倾斜。
在本发明中,如果参照图6进行说明,例如,把通过三角锥形反射元件R1的顶点H1的光轴对于从顶点H1向上述第2底面(Z-Z’)的垂线(H1-P)[也可以考虑为垂直于第1底面(X-X’)的平面(Y-Y’)]的角度(θ)称为光轴倾斜角,最好沿着上述(q-p)为负(-)的方向把光轴倾斜角(θ)取为至少3°或者其以上。
在本发明中,理想的三角锥形立体角逆向反射板如下。该光轴沿着从三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)向第2底面(Z-Z’)下垂的垂线与该第2底面(Z-Z’)的交点(P)到包括该元件对共用底边(x,x,…)的上述垂直的面(Y-Y’)的距离(q),从该元件的光轴与该第2底面(Z-Z’)的交点(P)到包括该元件对共用底边(x,x,…)的上述垂直的面(Y-Y’)的距离(p)这两个距离的差(q-p)为负(-)的方向,而且与上述垂线(H1-P)构成4°~12°的角度倾斜,特别该光轴沿着是上述(q-p)为负的方向,而且与该垂线(H1-P)构成5°~10°的角度倾斜。
另外,在本发明中,理想的三角锥形立体角逆向反射板具有三角锥形反射元件。该从第2底面(Z-Z’)到该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)的距离(h)是50μm~400μm,特别是上述的距离(h)是60μm~200μm,更特殊的是70μm~100μm,其中,该第2底面(Z-Z’)包括通过在第1底面(假想面X-X’)上突出的,共用分别以多个三角锥形立体角逆向反射元件的顶点(H1,H2)作为起点的一条棱线并且把其作为一条边,实质上同一四角形状的倾斜面(a1面,b1面)与其邻接的其它三角锥形反射元件相对应的四角形状倾斜面(a2面或者b2面)相互交叉所形成的该倾斜面(a1面,b1面或者a2面,b2面)的多条底边(z,w)。
从本发明的三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)到第1底面(假想面X-X’)的高度(h’)由于如上述那样实质上小于从该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)到第2底面(Z-Z’)的高度(h),因此可以得到各种光学特性的改善。
该改善由于实质上h’小于h,因此与h’与h相等的现有技术的倾斜面的c1面相比较,由于可以减小c1面的面积,换言之,由于可以相对地加大a1面以及b1面的面积因此能够实现。特别是,对于a1面以及b1面以接近于垂直的角度入射的光,换言之在大入射角的情况下,由于增大a1面以及b1面的面积,因此入射角特性的改善十分显著。
进而,由上述a1面以及b1面的面积增大产生的光学特性的改善在使光轴倾斜的三角锥形反射元件,特别是在该三角锥形反射元件中沿着上述距离(p)与距离(q)的差(q-p)为负(-)的方向光轴倾斜的情况下特别显著。
在本发明中,在如上所述那样光轴沿着(q-p)为负(-)的方向倾斜的情况下,将特别地改善入射角特性。
在现有技术的三角锥形反射元件中,在光轴不倾斜的正规三角锥形反射元件中,构成元件的三个倾斜面(a1面,b1面,c1面;a2面,b2面,c2面)的形状完全相同的等腰三角形,当然面积也全部相同,而如上述那样,如果使其元件具有的光轴向(q-p)为负(-)那样倾斜,则两个倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)的面积与倾斜前的面积相比较减小,具有三面反射并且逆向反射的概率降低的缺点。
另一方面,为了使入射的光线用三个倾斜面反射有效地逆向反射,三个倾斜面的面积最好相等。但是,在现有技术的倾斜三角锥形反射元件中,伴随着倾斜角度的增大该两个倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)的面积由于与共用底边(x,x,…)的倾斜面(c1面,c2面)相比较减小,因此降低上述说明过的三面反射并且逆向反射的概率。因此,不仅降低从正面入射的光的逆向反射性能(正面反射辉度),而且还降低入射角增大时的逆向反射性能(入射角特性)。
如果光轴像(q-p)为负(-)那样倾斜,则三角锥形反射元件的倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)的面积与光轴倾斜前的面积相比较,在光轴倾斜角(θ)为-3°的情况下大约减少到90%,为-4°的情况下大约减少到87%,为-12°的情况下大约减少到65%,伴随着这样的面积减少,正面反射辉度和入射角特性降低。
伴随着该面积比例减少的正面辉度的降低,有可能通过三角锥形反射元件的几何光学的光跟踪计算机仿真确认。在图7中,示出把现有技术的三角锥形反射元件的高度(h)取为80μm,保持恒定,在使光轴倾斜角(θ)从0°变化到-14°时的把入射角取为0°,而且在把观测角取为0°所计算的正面辉度,可知与倾斜角(θ)增大的同时所计算的正面辉度减少。
与此不同,在本发明的三角锥形反射元件中,由于设计成使得从顶点(H1,H2)到第2底面(假想面Z-Z’)的高度(h)实质上大于到第1底面(X-X’)的高度(h’),因此与用现有技术形成的三角锥形反射元件的倾斜侧面相比较,能够加大两个倾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)的面积。
因此,本发明的三角锥形反射元件尤其能够改善通过使光轴倾斜角(θ)沿着(q-p)为负(-)的方向至少倾斜3°或者其以上而产生的由三角锥形反射元件的a面以及b面的减少引起的辉度降低的缺点。根据以上的理由,在本发明中,光轴最好沿着光轴倾斜角(θ)为-4°~-12°,特别是-5°~10°那样倾斜。另外,在沿着光学倾斜角(θ)为负(-)的方向超过12°的角度倾斜的三角锥形反射元件中,元件的变形过大,由于反射辉度很大地依赖于光从元件的哪个方向入射(旋转角),因此具有旋转角特性降低的倾向。
本发明的三角锥形反射元件中,在h’/h的值理想地处于0.67~0.95,更理想地处于0.71~0.93的范围内的情况下,可以得到最佳的光学特性。满足这样的h’/h值的三角锥形反射元件对的两个倾斜面(a1面,b1面以及a2面,b2面)的面积由于对于共用底边(x,x,…)的倾斜面(c1面,c2面)的面积具有大致相等的面积,因此能够增大三镜面反射而且逆向反射的光线。
本发明的三角锥形反射元件的三个倾斜面(a1面,b1面,c1面)从正面观看的面积的比例以及从入射轴方向观看的面积的比例由于都没有很大变化,因此本发明的三角锥形反射元件改善正面辉度特性和入射角特性。
另外,在h’/h值超过0.95的情况下,两个倾斜面(a1面,b1面以及a2面,b2面)的面积增大的比例不十分显著,另一方面,在小于0.67的情况下这两个倾斜面(a1面,b1面以及a2面,b2面)的面积的比例由于与共用底边的倾斜面(c1面,c2面)的面积相比较过大,因此基于与上述相同的理由难以得到光学特性的改善。
从本发明的三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)到第2底面(Z-Z’)的高度(h)可以推荐为最好是50μm~400μm,更理想的是60μm~200μm。在高度(h)小于50μm的情况下,由于元件的尺寸过小,因此通过根据元件的底面开口面积所确定的折射效果,逆向反射光的发散过大,具有正面辉度特性降低的倾向。另外,在高度(h)超过400μm的情况下,板的厚度过大,具有难以得到柔性的板的缺点。
本发明的三角锥形立体角逆向反射板一般使用把上述那样的三角锥形反射元件的形状反转了的凹形紧密无填形地配置在金属制的带上的立体角成型用金属模具,在该成型用金属模具中,加热按压后述那样的柔软而且光学的透明性、均匀性出色的适宜的树脂板,能够把该金属模具的形状在树脂板上反转、复制进行制造。
关于上述的立体角成型用金属模具的代表性的制造方法,例如详细地记述在上述的Stamm的美国专利第3712706号中,本发明也可以采用以该方法为基准的方法。
具体地讲,例如,在把表面平坦地研削了的基体材料上,使用前端角度66.4~53.7°左右的超硬质的刀片(例如金刚石刀片,碳化钨制刀片等),沿着两个方向(图3的z方向以及w方向),根据作为目的的三角锥形反射元件的形状,确定各个方向的重复间距以及槽的深度(h),以及相互的交叉角度,切削其槽的深度(h)相同而且剖面形状为V字形的平行槽,使用前端角度78.5~100.5°左右同样的超硬质刀片,通过所形成的z方向槽与w方向槽的交点,沿着第3方向(x方向),把这些两个方向的交叉角度(这里把锐角的一方称为「交叉角度」)的补角二等分,以重复间距(图3的线x的重复间距)切削V字形平行槽,做成紧密充填形地配置了凸形的微小三角锥的微棱柱母模。本发明中,这时,x方向槽的深度(h’)比z方向以及w方向槽的深度(h)浅。
在本发明的理想形态中,z方向以及w方向的重复间距是104~992μm,槽的深度(h)是50~400μm,相互的交叉角度是64.7~75.1°,而且x方向槽的深度(h’)是33~380μm左右的范围。
在这些x方向,z方向以及w方向的槽的切削时,一般,使得各个槽的剖面成为等腰三角形那样进行,而根据需要,也能够进行切削使得这些三方向的槽中至少一个方向的槽的剖面稍稍偏离等腰三角形。作为其具体的方法,能够例示出使用前端的形状左右非对称的刀片进行切削,或者把左右对称的刀片稍稍倾斜后切削等方法。通过这样使槽的剖面稍稍偏离等腰三角形,在所得到的三角锥形反射元件的三个倾斜面(a1面,b1面,c1面)或者(a2面,b2面,c2面)的每一个棱柱面角中至少一个棱柱面角上,从直角(90°)出发极其微小地提供角度偏差,由此,能够把来自三角锥形反射元件的反射光从完全逆向反射的方向适度地发散。
作为可以在上述微棱柱母模的制做中适宜使用的基体材料,最好是威氏硬度(JIS Z 2244)为350以上,特别是为380以上的金属材料,更具体地讲,例如可以举出非晶铜,电极沉淀镍,铝等,作为合金系列材料,例如可以举出铜-锌合金(黄铜),铜-锡-锌合金,镍-钴合金,镍-锌合金,铝合金等。
另外,作为上述基体材料,还能够使用合成树脂材料,从不易发生在切削加工时软化以致进行高精度的切削困难等不理想状态的理由出发,最好是其玻化点为150°以上,特别是200°以上而且洛氏硬度(JIS Z 2245)为70以上,特别是75以上的合成树脂构成的材料,具体地讲,例如可以举出聚乙烯对酞酸酯系列树脂,聚丁烯酞酸酯数值,聚碳酸酯系列树脂,聚甲烯酸甲酯系列树脂,聚酰亚胺系列树脂,多芳基系列树脂,聚醚硫酸酯系列树脂,聚醚亚胺树脂,三醋酸酯纤维系列树脂等。
上述那样的合成树脂构成的平板的制做,能够通过通常的树脂成型法,例如,挤压成型法,压延成型法,溶液浇铸法等进行,根据需要,还能够进行加热处理,拉伸处理等处理。在这样做成的平板的平面上,由于从通过上述方法制造的棱柱母模易于进行在制做电铸模具时的导电处理以及/或者电铸加工,因此能够实施预导电处理。作为预导电处理,可以举出蒸镀金,银,铜,铝,锌,铬,镍,硒等金属的真空蒸镀法,使用这些金属的阴极溅射法,使用铜或者镍的无电镀电解法等。另外,还可以在合成树脂上配合碳黑等导电性微粉末或者有机金属盐等,使平板自身具有导电性。
其次,在所得到的微棱柱母模的表面上实施电铸加工形成金属被膜。通过把该金属被膜从母模表面卸下,能够制成本发明的三角锥形立体角型逆向反射板的成型中所使用的金属制模具。
在金属制微棱柱母模的情况下,能够根据需要把其表面洗净以后,直接进行电铸加工,但是在合成树脂制微棱柱母模的情况下,在进行电铸加工之前,首先需要进行用于在母模的棱柱表面上提供导电性的导电处理。作为该导电处理,例如可以采用银镜处理,无电解电镀法处理,真空蒸镀处理,阴极溅射处理等。
作为上述的银镜处理,具体地讲,可以举出在把以上述的方法形成的母模的表面用碱洗剂等洗净去除掉其油成分等污物以后,使用硫酸等表面活性剂进行活化处理,接着使用硝酸银溶液快速地进行银镜化的方法。该银镜化可以采用使用了硝酸盐水溶液和还原剂(葡萄糖或者乙二醛)水溶液的双缸式喷枪的喷雾法,在硝酸银溶液和还原剂水溶液的混合溶液中浸渍的浸渍法等。另外,银镜被膜的厚度在满足电铸时的导电性的范围内最好薄一些,例如,可以例示出0.1μm以下的厚度。
在无电解电镀法处理中,使用铜或者镍等。在无电解镍电镀液中,作为镍的水可溶性金属盐可以使用硫酸镍或者氯化镍,把在其中作为络合剂加入了以柠檬酸或者苹果酸为主要成分的溶液,以及作为还原剂加入了亚磷酸钠,硼化氢纳,胺甲硅烷等的溶液用作为电镀液。
真空蒸镀法处理与银镜处理相同,可以如下进行,即,通过在进行了母模表面的洗净以后,放入到真空装置中,使金,银,铜,铝,锌,镍,铬,硒等金属加热汽化,析出到冷却的该母模表面形成导电被膜。另外,阴极溅射处理可以如下进行,即,通过在内部设置着能够装入平滑而且所希望的金属箔的阴极板和载置被处理材料的铝或者铁等金属制的阳极台的真空装置中,放入与真空蒸镀法处理相同处理了的母模并且放置在阳极台,把与真空蒸镀时使用的相同的金属箔安装在阴极上,进行电荷放电引起辉光放电,通过使由此发生的阳离子流冲击阴极的金属箔蒸发金属原子或者微粒子,使它们析出到该母模表面形成导电被膜。在这些方法中作为所形成的导电被膜的厚度,例如例示30μm的厚度。
在合成树脂制棱柱母模中,为了在电铸加工时形成平滑而且均匀的电铸层,需要遍及该母模的表面均匀地实施上述导电处理。在导电处理不均匀的情况下,有可能产生导电性差的部分的电铸层表面的平滑性降低,或者没有形成电铸层的缺损部分等不理想状况。
为了避免这样的不理想状况,例如,可以采用在即将进行银镜处理之前通过用酒精等溶液把处理面进行处理改善银镜液的可湿性的方法,而由于在本发明中所形成的合成树脂制棱柱母模的凹部是非常深的锐角,因此可湿性的改善很容易不充分。在蒸镀处理等中也容易产生基于该凹形的导电被膜的不理想状况。
为了使通过电铸加工得到的电铸层的表面均匀,经常采用活化处理。作为该活化处理,例如可以采用在10重量%鞣酸水溶液中浸渍的方法等。
在进行了银镜处理的合成树脂制的母模上进行了电铸加工的情况下,银层与电铸层一体化,能够容易地从合成树脂制的母模剥离,但是在用无电解电镀或者阴极溅射处理形成了镍等的导电被膜的情况下,由于合成树脂表面与该导电被膜的粘接良好,因此有时难以剥离电镀加工后的电铸层与合成树脂。这时,最好在电铸加工之前在导电被膜层上进行铬酸盐光泽处理等所谓的剥离处理。这种情况下,导电被膜层在剥离后残留在合成树脂层上。
在表面上形成了导电被膜层的合成树脂制棱柱母模在进行了这样的各种预处理以后,通过电铸加工在该导电被膜层上形成电铸层。另外,如上述那样根据需要,金属制棱柱母模在洗净了其表面以后,在该金属上直接形成电铸层。
电铸加工一般例如在硫酰胺酸镍60重量%的水溶液中,在40℃,电流条件10A/dm2左右的条件下进行。作为电铸加工的形成速度,例如,通过取为48小时/mm以下左右可以容易地得到均匀的电铸层,在其以上的形成速度下,容易引起表面的平滑性的欠缺或者在电铸层中产生缺损部分等不理想状况。
另外,在电铸加工中,以改善模具的表面磨损性为目的,还可以进行加入了钴等成分的镍钴合金电铸。通过以10~15重量%加入钴,能够使所得到的电铸层的威氏硬度Hv达到300~400,因此在使用所得到的电铸模具成形合成树脂,制造本发明的三角锥形立体角型逆向反射板时,能够改善该模具的耐久性。
这样从棱柱母模做成的第1代电铸模具进而作为在制做第2代的电铸模具时使用的电铸靠膜,能够反复使用。从而,能够从一个棱柱母模制做若干个电铸模具。
所做成的多个电铸模具在精密地切断了以后,能够按照用于形成基于合成树脂的微棱柱板的成形的最终模具大小组合接合使用。作为该接合的方法,可以采用使切断端面简单焊上的方法或者把组合的接合部分例如以电子束溶接,YAG激光溶接,碳酸气激光溶接等方法进行溶接的方法等。
组合了的电铸模具作为合成树脂成型用模具在合成树脂的成型中使用。作为该合成树脂成型的方法能够使用压缩成型或者注射模塑成型。
压缩成型能够如下进行,例如,把所形成的薄的镍电铸模具、预定厚度的合成树脂板以及作为补强剂材料的厚度为5mm左右的硅胶制板加热到预定的温度,插入到压缩成型压力机中以后,在成型压10~20%的压力下进行30秒预热以后,在180~250℃,10~30kg/cm2左右的条件下进行大约2分钟加热加压。然后,通过在加压的状态下冷却到室温释放压力,能够得到棱柱成型品。
进而,通过根据上述溶接法把用上述方法形成的厚度约0.5mm的薄电铸模具进行接合做成循环带模具,使该带模具设置在由加热滚筒和冷却滚筒构成的一对滚筒上进行旋转,在位于加热滚筒上的带模具中以带形的形状供给溶融了的合成树脂,以一个以上的硅制滚筒进行了加工成型以后,通过在冷却滚筒上冷却到玻化点温度以下,从带模具剥离,能够得到连续的带形的制品。
其次,参照作为其剖面图的图8说明本发明的三角锥形立体角逆向反射板的理想构造的一个形态。
图8中,(1)是紧密充填形地配置了本发明的三角锥形反射元件(R1,R2)的反射元件层,(2)是保持反射元件的保持体层,(10)是光的入射方向。一般反射元件层(1)以及保持体层(2)是一体的构造,当然也可以是叠层了各个层的构造。能够根据本发明的逆向反射板的使用目的以及使用环境设置表面保护层(4),向观测者传达信息或者用于板的染色的印刷层(5),用于防止水分侵入到反射元件层背面的实现封入密封构造的结合剂层(6),支撑结合剂层(6)的支撑体层(7),以及用于在其它构造体上粘贴该逆向反射板的粘接剂层(8)和剥离剂层(9)。
在表面保护层(4)上可以使用与在逆向反射元件层(1)中使用的相同的树脂,而在提高耐风性的目的下,还能够分别单独或者组合使用紫外线吸收剂,光稳定剂以及防氧化剂等。进而,还能够含有作为染色剂的各种有机颜料,无机颜料以及染料等。
印刷层(5)通常设置在表面保护层(4)与支撑体层(2)之间,或者设置在表面保护层(4)的上表面或反射元件层(1)的反射面上,通常通过照相凹版印刷,网板印刷以及喷墨印刷等的方法能够进行设置。
作为构成上述反射元件层(1)以及支撑体层(2)的材料,只要是能够满足作为本发明目的之一的柔软性的材料即可,并没有特别限定,而最好是具有光学的透明性,均匀性的材料。作为可以在本发明中使用的材料的例子,能够例示聚碳酸酯树脂,氯化烯树脂,丙烯酸树脂,环氧树脂,苯乙烯树脂,聚酯树脂,氟化乙烯树脂,聚乙烯树脂和聚丙烯树脂等烯树脂,纤维系列树脂以及氨基甲酸乙脂树脂等。
本发明的反射元件层(1)在加大满足内部全反射条件的临界角度的目的下,一般在立体角逆向反射元件背面设置空气层(3)。为了防止在使用条件下由于水分的侵入引起的临界角下降以及金属层的腐蚀等不理想状况,最好使用接合剂层(6)密封封入反射元件层(1)和支撑体层(7)。作为该密封封入的方法可以采用美国专利第3190178号,第4025159号,日本公开实用新型昭和50-28669号等示出的方法。作为在接合剂层(6)中使用的树脂,可以举出丙烯酸树脂,聚酯树脂,脂酸树脂,环氧树脂等,作为接合的方法,能够适宜地采用众所周知的热熔性树脂接合法,热硬化性树脂接合法,紫外线硬化性树脂接合法,电子线硬化性树脂接合法等。
本发明中使用的接合剂层(6)可以在支撑体层(7)的整个表面上涂敷,也可以在与逆向反射元件层的接合部分通过印刷法等方法选择性地设置。
作为构成支撑体层(7)的材料例,能够分别单独或者复合地使用构成逆向反射元件层的树脂或者一般的能够薄膜成型的树脂,纤维,布,不锈钢或者铝等金属箔或板。
把本发明的逆向反射板粘贴在金属板,木板,玻璃板,塑料板上所使用的粘接剂层(8)以及用于该粘接剂的剥离剂层(9)能够选择适宜的众所周知的材料。
实施例
以下,举出该实施例以及比较例进一步详细地说明本发明。
实施例1
在把表面平坦地研削了的50mm的方黄铜板上,沿着第1方向(图3的z方向)和第2方向(图3的w方向),使用前端角度61.98°的金刚石刀片,以重复的图形通过飞刀切削法切削剖面形状V字形的平面槽,使得z方向以及w方向的重复间距为203.89μm,槽的深度(h)为90μm,图5的用<A-F1-B表示的z线与w线的交叉角度为68.85°。
然后,沿着第3方向(x方向)使用前端角度86.53°的金刚石刀片,切削V字形平面槽,使得重复间距(图3的线x的重复间距)为180.33μm,槽的深度(h)为72μm,第1方向以及第2方向与第3方向的交叉角度为55.58°,形成在黄铜板上紧密充填形地配置了从三角锥形反射元件的第2底面(Z-Z’)到三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)的高度(h)为90μm的多个凸形的三角锥形立体角反射元件的母模。该三角锥形反射元件的光轴倾斜角(θ)是-8°。另外h’/h是72/90=0.80。
使用该黄铜制母模通过电铸法,做成材质为镍的,反转了形状的凹形的立体角成型用模具。使用该成型模具,把厚度230μm的聚碳酸酯树脂板(三菱工程塑料株式会社制「ュ-ピロンE2000」)在成型温度200℃,成型压力50kg/cm2的条件下压缩成型以后,在加压下在冷却到30℃以后取出树脂板,做成在表面上紧密充填形地配置了支撑体层的厚度大约150μm,h=90μm,h’=72μm,而且在构成三角锥的三面的棱柱面角上没有提供角度偏差的立体角的聚碳酸酯树脂制的三角锥形逆向反射板。
实施例2
在平坦地研削了表面的50mm的方黄铜板上,使用前端角度的第1方向(z方向)和第2方向(w方向)是61.90°,第3方向(x方向)是86.45°的金刚石刀片,以重复的图形通过飞刀切削法切削剖面形状V字形的槽,使得第1方向与第2方向的重复间距是203.89μm,切削槽的深度(h)是90μm,第1方向与第2方向的交叉角度是68.85°,另外第3方向的重复间距是180.33μm,切削槽的深度(h’)是72μm,形成在黄铜板上紧密充填形地配置了到三角锥形反射元件的假想面(Z-Z’)的高度(h)为90μm的多个凸形的三角锥形立体角的母模。该三角锥形反射元件的光轴倾斜角θ是-8°,构成三角锥的三个面的棱柱面角每一个都是89.917°。另外h’/h是72/89=0.80。
以下,与实施例1相同,做成材质为镍的凹形立体角成型用模具,使用该模具,在同样的成型条件下压缩成型与实施例1相同的聚碳酸酯树脂板,做成在其表面上紧密充填形地配置了支撑体层的厚度大约150μm,h=90μm,h’=72μm,而且在构成三角锥的三个面的棱柱面角上提供极微小的角度偏差的立体角的聚碳酸酯树脂制的三角锥形立体角逆向反射板。
比较例1
在平坦地研削了表面的50mm的方黄铜板上,使用前端角度的第1方向(z方向)和第2方向(w方向)是77.89°,第3方向(x方向)是54.53°的金刚石刀片,以重复的图形通过飞刀切削法切削剖面形状V字形的槽,使得第1方向与第2方向的重复间距是184.10μm,第3方向的重复间距是221.02μm,另外第1方向与第2方向的交叉角度是49.22°,形成在黄铜板上紧密充填形地配置了立体角逆向反射元件的高度(h)是90μm的多个凸形的三角锥形立体角的母模。该反射元件的光轴倾斜角是+8°,构成三角锥的三个面的棱柱面角每一个都是90°。
以与实施例1相同的方法,制做聚碳酸酯树脂制的三角锥形立体角逆向反射板。
比较例2
在平坦地研削了表面的50mm的方黄铜板上,使用前端角度的第1方向(z方向)和第2方向(w方向)是67.45°,第3方向(x方向)是86.45°的金刚石刀片,以重复的图形通过飞刀切削法切削剖面形状V字形的槽,使得第1方向与第2方向的重复间距是203.89μm,第3方向的重复间距是180.33μm,另外第1方向与第2方向的交叉角度是68.85°,形成在黄铜板上紧密充填形地配置了反射元件的高度(h)是90μm的多个凸形的三角锥形立体角的母模。该立体角逆向反射元件的光轴倾斜角θ是-3°,构成三角锥的三个面的棱柱面角每一个都是90°。
以与实施例1相同的方法制做聚碳酸酯树脂制的三角锥形立体角逆向反射板。
第1表中示出了在上述实施例1~2以及比较例1~2中制做的三角锥形立体角逆向反射板的逆向反射辉度的测定数据(辉度单位是cd/lx·m2)。实施例1以及实施例2的逆向反射板在广泛的范围内示出了很高的反射辉度,而比较例1的反射板特别是在入射角为5°~10°下的辉度变化增大,在比较例2的反射板中入射角30°下的辉度降低增大,从而,在每一个比较例中入射角的特性都很差。
第1表
入射角(度) | 观测角(度) | 实施例1 | 实施例2 | 比较例1 | 比较例2 |
5 | 0.2 | 806 | 852 | 663 | 930 |
0.33 | 410 | 566 | 334 | 397 | |
10 | 0.2 | 578 | 683 | 488 | 491 |
0.33 | 312 | 410 | 202 | 189 | |
30 | 0.2 | 423 | 445 | 193 | 203 |
0.33 | 247 | 272 | 78 | 64 |
Claims (10)
1.一种三角锥形立体角逆向反射板,其特征在于:
在共同第1底面(X-X’)上突出的三角锥形立体角逆向反射元件相互共用该第1底面(X-X’)上的一条底边,相互对峙地紧密充填形地配置在该第1底面上,该第1底面(X-X’)是包括该三角锥形反射元件共用的多条该底边(x,x,...)的共同的一个平面,相对峙的两个三角锥形反射元件对于与包括该第1底面(X-X’)上的共用底边(x,x,...)的该第1底面相垂直的平面(Y-Y’,Y-Y’,...),分别构成实质上对称而相对的实质上同一形状的元件对,该三角锥形反射元件由以该共用底边(x,x,...)为一条边的实质上同一三角形状的倾斜面(c1,c2)和与上述倾斜面(c1,c2)实质上直角交叉的四角形状的两个倾斜面(a1,b1;b2,b2)构成,其中,四角形状的两个倾斜面以该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)为起点的上述三角形的倾斜面(c1,c2)的上部两条边分别作为一边,共用该三角锥形反射元件的一条棱线并且将其作为一条边,从该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)到包括该三角锥形反射元件的上述三角形的倾斜面(c1,c2)的底边(x,x,...)的第1底面(X-X’)的高度(h’)实质上小于从该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)到包括该三角锥形反射元件的其它倾斜面(a1,b1;a2,b2)的底边(z,w)的实质上水平的第2底面(Z-Z’)的高度(h)。
2.一种三角锥形立体角逆向反射板,其特征在于:
在共同第1底面(X-X’)上突出的三角锥形立体角逆向反射元件相互共用该第1底面(X-X’)上的一条底边,相互对峙地紧密充填形地配置在该第1底面上,该第1底面(X-X’)是包括该三角锥形反射元件共用的多条底边(x,x,...)的共同的一个平面,相互对峙的两个该三角锥形反射元件对于与包括该第1底面(X-X’)上的共用底边(x,x,...)的第1底面相垂直的平面(Y-Y’,Y-Y’,...),分别构成实质上对称而相对的实质上同一形状的元件对,以该三角锥形反射元件的该共用底边(x,x,...)为一条边的倾斜面(c1,c2)分别构成实质上同一三角形状,沿着该共用底边(x,x,...)配置,形成该三角锥形反射元件的其它两个倾斜面(a1,b1;b2,b2)构成把以该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)为起点的上述三角形状的倾斜面(c1,c2)的上部两条边分别作为一条边,共用该三角锥形反射元件的一条棱线并且将其作为一条边的实质上同一四角形状的倾斜面,包括通过该四角形状的倾斜面(a1,b1)与相邻的其它三角锥形反射元件的相对应的四角形状倾斜面(a2,b2)交叉形成的该倾斜面(a1,b1)的底边(z,w)的第2底面(Z-Z’)实质上与上述第1底面(X-X’)平行,位于包括该三角锥形反射元件的底边(x,x,...)的第1底面(X-X’)的下方,该光轴沿着从经过三角锥形反射元件的顶点的光轴与该第2底面(Z-Z’)的交点(Q)到包括该元件对共用的底边(x,x,...)并且与该第1底面(X-X’)垂直的面(Y-Y‘)的距离(q),从该元件的顶点(H1,H2)到向第2底面(Z-Z’)下垂的垂线与该第2底面(Z-Z’)的交点(P)到包括该元件对共用的底边(x,x,...)的上述水平面(Y-Y’)的距离(p)这两个距离的差q-p为负(-)的方向,而且与从该三角锥形反射元件的顶点向第2底面下垂的垂线(H1-P)至少为3°的角度倾斜。
3.如权利要求1或2中所述的三角锥形立体角逆向反射板,其特征在于:
把从三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)到第1底面(X-X’)的高度记为h’,另外,把从该顶点(H1,H2)到上述第2底面(Z-Z’)的高度记为h时,h’/h的值处在0.67~0.95的范围。
4.如权利要求1或2中所述三角锥形立体角逆向反射板,其特征在于:
把从三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)到第1底面(X-X’)的高度记为h’,另外,把从该顶点(H1,H1)到上述第2底面(Z-Z’)的高度记为h时,h’/h的值处在0.71~0.93的范围。
5.如权利要求1或2中所述的三角锥形立体角逆向反射板,其特征在于:
该光轴沿着从三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)向第2底面(Z-Z’)下垂的垂线与该第2底面(Z-Z’)的交点(P)到包括该元件对共用的底边(x,x,...)的上述垂直的平面(Y-Y’)的距离的(p),从该三角锥形反射元件的光轴与该底面(Z-Z’)的交点(Q)到该垂直的平面(Y-Y’)的距离(q)这两个距离的差q-p为负(-)的方向,而且与从该三角锥形反射元件的顶点向第2底面下垂的垂线(H1-P)构成4°~15°的角度倾斜。
6.如权利要求1或2中所述的三角锥形立体角逆向反射板,其特征在于:
该光轴沿着从三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)向第2底面(Z-Z’)下垂的垂线与该第2底面(Z-Z’)的交点(P)到包括该元件对共用的底边(x,x,...)的上述垂直的平面(Y-Y’)的距离(p),从该三角锥形反射元件的光轴与该底面(Z-Z’)的交点(Q)到该垂直的平面(Y-Y’)的距离(q)这两个距离的差q-p为负(-)的方向,而且与从该三角锥形反射元件的顶点向第2底面下垂的垂线(H1-P)构成5°~12°的角度倾斜。
7.如权利要求1或2所述的三角锥形立体角逆向反射板,其特征在于:
从包括倾斜面(a1,b1或者a2,b2)的多条底边(z,w)的第2底面(Z-Z’)到该三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)的距离(h)是50μm~400μm,其中,该倾斜面(a1,b1或者a2,b2)通过共用以在共同的第1底面(X-X’)上突出的多个三角锥形立体角逆向反射元件的顶点(H1,H2)为起点的一条棱线,并且把其作为一条边的实质上同一四角形状的倾斜面(a1,b1)与邻接的其它三角锥形反射元件的相对应的四角形状的倾斜面(a2或者b2)交叉而形成。
8.如权利要求1或2中所述的三角锥形立体角逆向反射板,其特征在于:
从包括倾斜面(a1,b1或者a2,b2)的多条底边(z,w)的第2底面(Z-Z’)到三角锥形反射元件的顶点(H1,H2)的距离(h)是60μm~200μm,其中,该倾斜面(a1,b1或者a2,b2)通过共用以在共同的第1底面(X-X’)上突出的多条三角锥形立体角逆向反射元件的顶点(H1,H2)为起点的一条棱线,并且把其作为一条边实质上同一四角形状的倾斜面(a1,b1)与邻接的其它三角锥形反射元件的相对应的四角形状的倾斜面(a2或者b2)交叉而形成。
9.如权利要求1或2中所述的三角锥形立体角逆向反射板,其特征在于:
通过三角锥形立体角逆向反射元件的三个倾斜面(a1,b1,c1)或者(a2,b2,c2)相互交叉而形成的至少一个棱柱面角的大小在89.5°~90.5°的范围内。
10.如权利要求1或2中所述的三角锥形立体角逆向反射板,其特征在于:
通过三角锥形立体角逆向反射元件的三个倾斜面(a1,b1,c1)或者(a2,b2,c2)相互交叉而形成的至少一个棱柱面角的大小在89.7°~90.3°的范围内。
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