三角錐形立體角逆向反射板的製作方法
2023-06-07 15:24:46 1
專利名稱:三角錐形立體角逆向反射板的製作方法
技術領域:
本發明涉及新型構造的三角錐形立體角逆向反射板。更具體地講,本發明涉及緊密充填形地配置了新型構造的三角錐形反射型元件的三角錐形立體角逆向反射板。
再詳細地講,本發明涉及由三角錐形立體角逆向反射元件(以下,也稱為三角錐形反射元件或者簡單地稱為元件)構成的三角錐形立體角逆向反射板,其中,該反射元件在道路標識、施工現場標識等標識類,汽車、摩託車等車輛的車牌類,衣料、救生用品等安全物資器材類,廣告牌等標記,可見光,雷射或者紅外光反射型傳感器類的反射板等中使用。
更詳細地講,本發明涉及三角錐形立體角逆向反射板的特徵在於在共同的第1底面(假想面X-X』)上突出的三角錐形立體角逆向反射元件相互共用該第1底面(假想面X-X』)上的一條邊,相對峙地緊密充填形地配置在該底面上,該第1底面(假想面X-X』)是包含該三角錐形反射元件共用的多條該底邊(x,x,…)的共用的一個平面,相對峙的2個的三角錐形反射元件對於與包含該第1底面(假想面)上的共用底邊(x,x,…)的該第1底面垂直的平面(Y-Y』,Y-Y』,…), 實質上構成同一形狀元件對,使得分別成為實質上對稱地相對,該三角錐形反射元件由把該共用底邊(x,x,…)作為一條邊的實質上同一三角形的傾斜面(c1面,c2面)和與上述傾斜面(c1面,c2面)實質地直角交叉的實質上同一個四角形的兩個傾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)構成,其中,四角形的兩個傾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)以該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)為起點的上述三角形的傾斜面(c1面,c2面)的上部2條邊分別作為一邊,共用該三角錐形反射元件的一條稜線並且把其作為一條邊,從該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)到包含該三角錐形反射元件的上述三角形的傾斜面(c1面,c2面)的底邊(x,x,…)的該第1底面(假想面X-X』)的高度(h』)實質上小於從該三角形錐形反射元件的頂點(H1,H2)到包含該三角錐形反射元件的其它傾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)的底邊(z,w)的實際上水平的第2底面(Z-Z』)的高度(h)。
然而,眾所周知的現有的三角錐形逆向反射元件從其反射原理出發,元件具有的光軸(通過位於與構成三角錐形立體角逆向反射元件的相互以90°的角度交叉的三個面等距離的該三角錐的頂點的軸)與入射光線構成的角度(以下把其稱為入射角)在小角度的範圍內表現出良好的逆向反射效率,但是伴隨著入射角度加大逆向反射效率急劇降低(即入射角特性惡化)。
另外,三角錐形逆向反射板元件的反射原理是依據當光以某個特定的角度[臨界角(αc)]以上,要從構成該三角錐形反射元件的透明媒介透射到空氣中時,在其界面引起的內部全反射。該臨界角(αc)根據構成三角錐形反射元件的透明媒介的折射率(n)以及空氣的折射率(n』)表示如下。
sinαc=n』/n這裡,由於空氣的折射率(n』)可以考慮為幾乎等於1,是恆定值,因此透明媒介的折射率(n)的值越大則臨界角(αc)越小,光在該透明媒介與空氣的界面越易於全反射。一般在合成樹脂中,由於其折射率大多為1.5左右,因此臨界角(αc)成為42°左右的較大值。
在使用了這樣的三角錐形反射元件的逆向反射板的表面以大入射角入射的光通過該三角錐形反射元件的內部到達該元件與空氣的界面時,成為對於該界面以較小的角度到達,當該角度不滿足上述臨界角(αc)時,該光在該界面不進行全反射而透射到該元件的背面。因此使用三角錐形反射元件的逆向反射板一般存在入射角特性不良的缺點。
另一方面,由於三角錐形逆向反射元件能夠在該元件的幾乎整個表面上,沿著光的入射方向使光反射,因此不會像微小玻璃珠型反射元件那樣由於球面象差等原因反射光向廣角度發散。
但是,逆向反射光的這種狹窄的發散角度在使用方面,例如從汽車的前照燈發出的光被交通標識逆向反射時,將很容易地產生難以到達例如駕駛員的眼睛這樣的位於離開其光軸位置的不理想狀況。這樣的不理想狀況,特別是當汽車與交通標識的距離接近時,由於光線的入射軸與連接駕駛員和反射點的軸(觀測軸)構成的角度(觀測角)增大而越發增加(即觀測角特性惡化)。
關於這樣的立體角型逆向反射板,特別是三角錐形立體角逆向反射板,很早以來就提出了眾多的方案,進行了各種改善的研究。
例如,Jungersen的美國專利第2481757號中,敘述了在薄板上設置各種形狀的逆向反射板元件的逆向反射板以及這些板的製造方法。在上述美國專利中例示的三角錐形反射元件例示出使頂點位於底面三角形的中心的光軸不傾斜的三角錐形反射元件或者頂點的位置不是位於底面三角形的中心的傾斜三角錐形反射元件,記述了對於接近過來的汽車有效地使光反射。另外,作為三角錐形反射元件的大小,記載了作為元件的深度取為1/10英寸(2540μm)以內的情況。進而,在該美國專利的
圖15中,圖示了光軸是本發明的最佳形態的沿著與負(-)方向相反的正(+)方向傾斜的三角錐形反射元件對,其光軸的傾斜角(θ)如果從圖示的三角錐形反射元件的底面三角形的長邊與短邊的長度比求出,則推斷為大約是6.5°。
但是,在上述Jungersen的美國專利中,沒有具體地公開本發明所示的極小的三角錐形反射元件,另外,關於為了提供出色的觀測角特性或者入射角特性,三角錐形反射元件需要具有何種尺寸以及光軸傾斜等也沒有任何的記載。
另外,在本說明書中,所謂「光軸沿著為負(-)方向傾斜」,如後面詳細敘述的那樣,意味著當在共同的一平面(X-X』)上突出的三角錐形反射元件相互共用一條底邊(x,x,…),而且對於與包含多條該逆向反射板元件的該共用底邊(x,x,…)的共同平面(X-X』)垂直的平面(Y-Y』)構成實質上成為對稱那樣相對的元件對,當該元件的底面緊密充填形地配置在該共同的一平面(X-X』)上時,光軸沿著從該三角錐形反射元件的光軸與該共同的平面(X-X』)交點(Q)到與該平面(X-X』)垂直的平面(Y-Y』)的距離(q),從該元件的頂點(H1,H2)到該底面的垂線與該平面(X-X』)的交點(P)到該垂直的平面(Y-Y』)的距離(p)這兩個距離的差(q-p)為負(-)的方向傾斜。另外,與此相反,光軸沿著(q-p)為正(+)的方向傾斜時,以後表示為「光軸沿著為正(+)的方向傾斜」。
另外,在Stamm的美國專利第3712706號中敘述了在薄板上把三角形的形狀是正三角形的所謂正三角錐形立體角逆向反射元件排列成使得其底面在共同面上成為緊密充填形的逆向反射板。在該Stamm的美國專利中,把反射元件的反射面例如用鋁等金屬進行蒸鍍處理使得進行鏡面反射,改善伴隨著入射角的增大逆向反射效率降低的問題或者以不滿足內部全反射條件的角度入射的光通過元件的界面不進行逆向反射的上述不理想的狀況。
但是,在上述Stamm的提案中,由於作為廣角性的改善方法採樣鏡面反射原理,因此所得到的逆向反射板的外觀變暗,在鏡面層中採用的鋁、銀等金屬在使用過程由於水或者空氣的侵蝕易於氧化,易於產生容易使反射輝度降低等不理想狀況。進而,完全沒有記載關於通過光軸的傾斜改善廣角性的方法。
另外,在Hoopman的歐洲專利第137736(B1)號中,敘述了在薄板上,底面三角形的形狀是等腰三角形的傾斜三角錐形立體角逆向反射元件排列成使得其底面在共同面上成為緊密充填形的逆向反射板。該專利中記述的三角錐形立體角逆向反射元件的光軸的傾斜與本發明的最佳的三角錐形反射元件的光軸的傾斜方向相同,示出沿著負(-)方向傾斜,其傾斜角大約是7°~13°。
但是,如果根據基於本發明者們嘗試的光跟蹤法的反射輝度與光軸傾斜的關係,則如圖7所示,隨著光軸的傾斜角沿著負方向超過4度,反射輝度降低,特別是在光軸的傾斜沿著負方向超過6°的三角錐形反射元件中,其降低量特別顯著。其理由考慮為是由於在光軸不傾斜的元件中,形成三角錐形反射元件的3個稜柱面a面,b面以及c面的面積全部相等,而與此不同,在光軸沿著負方向傾斜的元件中,隨著其傾斜角的加大,a以及b面的面積與c面的面積相比較逐漸減小。
另外,在Szczech的美國專利第5138488號中,公開了同樣在薄板上,作為底面三角形的形狀是等腰三角形的傾斜三角錐形立體角逆向反射元件排列成其底面在共同面上成為緊密充填形的逆向反射板。在該美國專利中,該三角錐形反射元件的光軸沿著相互相對成為一對的兩個三角錐形反射元件相互共用的邊的方向傾斜,其傾斜角大約是2°~5°,元件的尺寸規定為25μm~100μm。
另外,在與上述美國專利相對應的歐洲專利第548280(B1)號中,記述了包含成對的兩個元件的共用邊而且垂直於共同平面的面至該元件頂點的距離不等於與元件光軸的共同平面的交點至上述垂直的面的距離,即,光軸傾斜的方向可以是正(+)或者負(-)的某一個,其傾斜角大約是2°~5°,而且元件的尺寸是25μm~100μm。
如上述那樣,在Szczech的歐洲專利第548280(B1)號中,光軸的傾斜成為包括正(+)以及負(-)雙方的大約2~5°的範圍。然而,在該Szczech的發明範圍的光軸的傾斜量中,不能夠得到充分的廣角性的改善,特別是入射角特性的改善。
以上所敘述的以往眾所周知的Jungersen的美國專利第2481757號,Stamm的美國專利第3712706號,Hoopman的歐洲專利第1377362(B1)號,Szczech的美國專利第5138488號,歐洲專利第548280(B1)號等的三角錐形立體角逆向反射元件的每一個在構成光的入射以及反射的核心的大量的三角錐形反射元件的底面位於同一平面上這一點是相同的,由這樣底面位於同一平面的三角錐形反射元件構成的逆向反射板每一個的入射角特性都不良,即,具有隨著光線對於該三角錐形反射元件的入射角增大,逆向反射輝度將急劇減少的缺點。
一般作為三角錐形立體角逆向反射板中所希望的基本的光學特性,不僅是高輝度性,即,以從該板正面入射的光的反射輝度所代表反射輝度的高度(大小),而且還要求廣角性,進而關於廣角性,還要求觀測角特性,入射角特性,旋轉角特性這三種性能。
如上所述,由以往眾所周知的三角錐形立體角逆向反射元件構成的逆向反射板每一個入射角特性都低而且不能夠滿足觀測角特性,而與此不同,本發明者通過跟蹤彷真,發現通過把從該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)到包括該三角錐形反射元件的三角形的傾斜面(c1面,c2面)的底邊(x,x,…)的該第1底面(假想面X-X』)的高度(h』)取為實質上小於從該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)到包括該三角錐形反射元件的其它傾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)的底邊(z,w)的實際上水平的第2底面(Z-Z』)的高度(h),能夠改善由這樣的三角錐形反射元件構成的逆向反射板的入射角特性。
本發明更理想的三角錐形立體角逆向反射板的特徵在於,在共同的第1底面(假想面X-X』)上突出的三角錐形立體角逆向反射元件相互共用該第1底面(假想面X-X』)上的一條底邊,相互對峙地緊密充填形地配置在該第1底面上,該第1底面(假想面X-X』)是包括該三角錐形反射元件共用的多條該底邊(x,x,…)的共同的一個平面,相互對峙的兩個該三角錐形反射元件對於與包括該第1底面(假想面X-X』)上的共用底邊(x,x,…)的該第1底面垂直的平面(Y-Y』,Y-Y』,…),實質上構成同一形狀的元件對,使得實質上成為對稱而相對,以該三角錐形反射元件的該共用底邊(x,x,…)為一條邊的傾斜面(c1面,c2面)分別構成實質上同一三角形,沿著該共用底邊(x,x,…)配置,形成該三角錐形反射元件的其它兩個傾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)構成分別把以該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)為起點的上述三角錐形的傾斜面(c1面,c2面)的上部的兩條邊作為一條邊,共用該三角錐形反射元件的一條稜線並且以其為一條邊的實質上同一的四角形的傾斜面,包括通過該四角形的傾斜面(a1面,b1面)與其鄰近的其它三角錐形反射元件的相對應的四角形傾斜面(a2面或b2面)交叉而形成的傾斜面(a1面,b1面)的底邊(z,w)的第2底面(Z-Z』)實質上與上述第1底面(假想面X-X』)平行,實質上位於包括該三角錐形反射元件的底邊(x,x,…)的第1底面(假想面X-X』)的下方,該光軸沿著從經由該三角錐形反射元件的頂點的光軸與該第2底面(Z-Z』)的交點(Q)到包括該元件對共用的底邊(x,x,…)的垂直於該第1底面(X-X』)的面(Y-Y』)的距離(q),從該元件的頂點(H1,H2)到向第2底面(Z-Z』)下垂的垂線與該第2底面(Z-Z』)的交點(P)到包括該元件對共用的底邊(x,x,…)的上述垂直的面(Y-Y』)的距離(p)這兩個距離的差(q-p)為負(-)的方向,而且從該三角錐形反射元件的頂點向第2底面的垂線(H1-P)至少成為3°的角度傾斜。
以下參照附圖更詳細地說明本發明。
圖2是現有技術的三角錐形立體角逆向反射元件的剖面圖。
圖3是說明本發明的三角錐形立體角逆向反射元件的平面圖。
圖4是說明本發明的三角錐形立體角逆向反射元件的剖面圖。
圖5是放大地示出說明本發明的一對三角錐形反射元件的平面圖。
圖6是放大地示出說明本發明的一對三角錐形反射元件的剖面圖。
圖7是表示光軸傾斜角(θ)與根據光跟蹤仿真求出的計算出的正面輝度的關係的曲線圖。
圖8是示出本發明的三角錐形立體角逆向反射板的一形態的構造的剖面圖。
發明的詳細敘述在說明本發明之前,說明現有的眾所周知的技術。
在圖1和圖2中,為了與本發明的三角錐形立體角逆向反射元件相對比,示出了基於現有技術的三角錐形立體角逆向反射元件的平面圖和剖面圖。圖1中,在共同的一平面上突出的三角錐形立體角逆向反射元件相互具有共用一條底邊(x,x,…),而且對於三角錐形反射元件,在該共同的一個平面(X-X』)上緊密充填形地配置該元件的底面,其中,上述三角錐形反射元件對於與包括多個該逆向反射板元件的該共用底邊(x,x,…)的共同的平面(X-X』)垂直的平面(Y-Y』)實質上成為對稱那樣相對。
另外,圖2中示出以圖1所示的元件群的剖面線(L-L』)切斷了的該三角錐形反射元件的剖面圖。這些元件對所具有的光軸是相互沿著正反相對的方向傾斜的傾斜三角錐形立體角逆向反射板,該光軸沿著從該元件的頂點(H)向底面(X-X』)下垂的垂線與該底面(X-X』)的交點(P)到該元件對共用底邊的距離(p),從光軸與該底面的交點(Q)到單元對共用底邊的距離(q)這兩個距離的差(q-p)為負(-)的方向,對於上述垂直的平面(Y-Y』)傾斜。
與此不同,圖3和圖4中示出說明本發明的三角錐形立體角逆向反射元件平面圖和剖面圖。在圖3中,示出在共同的第1底面(假想面X-X』)上突出的三角錐形立體角逆向反射元件相互共用該第1底面(假想面X-X』)上的一條邊,相互對峙地緊密充填形地配置在該底面上的狀態。另外,圖4中示出以圖3所示的元件群的剖面線(L-L』)切斷了的本發明的三角錐形反射元件的剖面圖。如圖3所示,本發明的三角錐形反射元件由把該共用的底邊(x,x,…)作為一邊的實質上同一三角形狀的傾斜面(c1面,c2面)和與上述傾斜面(c1面,c2面)實質上直角交叉的實質上同一四角形狀的兩個傾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)構成,其中,四角形狀的兩個傾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)把以該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)為起點的上述三角形狀的傾斜面(c1面,c2面)的上部兩條邊分別作為一邊並且共用該三角錐形反射元件的一條稜線並且把其作為一條邊。
本發明的三角錐形反射元件如圖3所示,共用第1底面(假想面X-X』)上的一條底邊(x,x,…),相互對峙地,實質上構成相互實質上分別成為對稱那樣相對的同一形狀的元件對,以反覆的圖形緊密充填形地配置,而由於該第1底面(假想面X-X』)實質上位於作為共同平面的第2底面(Z-Z』)的上方,因此,該共用底邊(x,x,…)不是在一條直線上構成某些連續的直線,而是成為隔開一定間隔斷續的虛線形。另外,相鄰的其它三角錐形反射元件對的群公用的多條底邊(x,x,…)與構成上述多條底邊(x,x,…)的虛線形的直線平行,形成具有相同重複間距的虛線形的平行直線群。
從而,本發明的三角錐形反射元件的該傾斜面(c1面,c2面)共用底邊(x,x,…)而相互對峙,底邊(x,x,…)如上述那樣不是構成連續的直線,而是構成隔開一定間隔的虛線形狀,另外,c1面雖然位於一個假想平面上,但是不是構成連續的平面,而是成為隔開一定距離以相同圖形排列,分別獨立的實質上等腰三角形狀的列,c2面也相同。包括c1面的列的假想平面與包括c2面的列的假想平面相互交叉形成剖面V字形槽的同時,形成包括c1面以及c2面的共同底邊(x,x,…)的虛線,相互對峙。
另外本說明書中的「實質上」的用語,是把極其微小的差別也包括在內的表現,例如所謂「實質上對稱」以及「實質上同一形狀」,是包括相對應的邊以及/或者角完全相同,同時,其邊或者角的大小相差極其微小,例如是其值的1%以下的情況的表現。
為了容易地理解本發明,圖3中,把示為 以及 的一對三角錐形反射元件的放大平面圖示出為圖5,另外把在圖3中從以L-L』線所示的箭頭方向的側面圖示出為圖6。
如果說明圖6,則本發明的一對三角錐形反射元件右側的元件R1 (即在上述圖3表示的元件)的c1面是用點H1-D-E包圍的三角形的面,a1面是用點H1-F1-A-D包圍的四角形狀的面,另外b1面是用點H1-F1-B-E包圍的四角形狀的面,a1面與b1面實質上是同一形狀,c1面,a1面以及b1面實質上相互直角交叉。另外,用面A-B-F1表示的右側的三角錐形反射元件R1的底面構成作為共同面的第2底面(Z-Z』)的一部分。
圖6中,用R2表示的左側的三角錐形反射元件與在圖3中 所表示的一對上述元件的左側的三角錐形反射元件相當,其底面用A-B-F2表示,底面用A-B-F2表示的左側的三角錐形反射元件R2是與底面用A-B-F1表示的右側的反射元件R1實質上同一形狀,位於二元件的c1面以及c2面的共用底邊(D-E)(該底邊位於圖3的共用底邊x上)的左右,左側的元件R2成為右側的元件R1以兩者的共用底邊(D-E)的中點(O)為中心在底面X-X』上旋轉到180°左側的形狀。
從而,圖5中左側的元件R2用點H2-D-E表示的c2面,用點H2-F2-A-D表示的b2面以及用點H2-F2-B-E表示的a2面,實質上分別構成與右側的元件R1的上述c1面,a1面以及b1面相同的形狀,c2面,a2面以及b2面實質上也相互直角交叉。
因此,在作為來自圖5的線L-L』方向的側面圖的圖6中,用點B-E-H1-F1表示的右側的元件R1的側面圖與用點B-E-H2-F2表示的左側的元件R2的側面圖以實質上左右對稱構成同一形狀。
如圖6所示,本發明的三角錐形反射元件(R1,R2)的頂點分別用H1以及H2表示,從頂點(H1,H2)到第1底面(假想面X-X』)的高度用h』表示。
另外,如從圖5和圖6所明確理解的那樣,本發明的三角錐形反射元件R1以及R2的四角形狀的斜面a1面,b1面以及a2面,b2面全部實質上是同一形狀,元件R1的斜面a1面,b1面的底邊F1-A以及F1-B,元件R2的斜面a2面,b2面的底邊F2-B以及F2-A,分別位於作為共同底面的第2底面(Z-Z』)上。
從而,用h表示從包括頂點H1,H2的面到本發明的三角錐形反射元件R1以及R2的斜面a1面,b1面以及a2面,b2面分別與相鄰的其它元素的相對應的斜面構成的谷部的深度(其谷部的底部是上述傾斜面a1面,b1面以及a2面,b2面的底邊)。
進而,如從圖5以及圖6所明確的那樣,表示本發明的三角錐形反射元件R1以及R2的相對峙的c1面和c2面的共用底邊D-E位於共同第1底面(假想面X-X』)上,從該第1底面(假想面X-X』)到該元件R1以及R2的頂點H1以及H2的高度在圖6中以h』表示。而且,該高度h』相當於從包括該元件的頂點H1,H2的面(假想面X-X』)到這些c1面和c2面構成的V字形的谷部的深度。
本發明的三角錐形反射元件(R1,R2,…)的特徵在於c1面,c2面構成的谷部的深度(h』)比a1面,b1面以及a2面,b2面(以及與它們對應的面)構成的谷部的深度(h)小。
另外,在本發明三角錐形反射元件中,如圖3以及圖5所示,該元件R1以及R2的a1面,a2面的底邊位於共同的線z上,另外,b1面,b2面的底邊位於共同的線w上,而且c1面,c2面的底邊位於共同的線x上。
本發明中,在把從本發明三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)到第1底面(假想面X-X』)的高度記為h』,另外,把從該頂點(H1,H2)到上述第2底面(Z-Z』)的高度記為h的情況下,h』/h的值在0.67~0.95的範圍內,特別是h』/h的值在0.71~0.93範圍內的三角錐形立體角逆向反射板是最佳的。
另外如圖3~圖6所示,本發明的多個該三角錐形反射元件如已經所說明的那樣,多個該元件相對應的兩個c面共用底邊(x,x,…),相對峙地緊密充填形地配置在包括共用底邊(x,x,…)的第1底面(假想面X-X』)上。
在本發明中,最佳的三角錐形立體角逆向反射板的特徵如下。如果參照圖3~圖6進行說明,則在共同的第1底面(假想面X-X』)上突出的三角錐形立體角逆向反射元件相互共用該第1底面(假想面X-X』)上的一條邊,相互對峙地緊密充填形地配置在該第1底面上,該第1底面(假想面X-X』)是包括該三角錐形反射元件共用的多條該底邊(x,x,…)的共同的一個平面,相對峙的兩個該三角錐形反射元件對於與包括該第1底面(假想面X-X』)上的共用底邊(x,x,…)的該第1底面相垂直的平面(Y-Y』,Y-Y』,…),分別構成實質上對稱而相對的實質上同一形狀的元件對,以該三角錐形反射元件的該共用底邊(x,x,…)為一條邊的傾斜面(c1面,c2面)分別構成實質上同一三角形狀,沿著該共用的底邊(x,x,…)配置,形成該三角錐形反射元件的其它兩個傾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面),分別把以該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)為起點的上述三角形狀的傾斜面(c1面,c2面)的上部兩條邊作為一邊,共用該三角錐形反射元件的一條稜線並且把其作為一邊,構成實質上同一四角形狀的傾斜面,包括通過該四角形狀的傾斜面(a1面,b1面)與其鄰接的其它三角錐形反射元件相對應的四角形狀的傾斜面(a2面,b2面)交叉所形成的該傾斜面(a1面,b1面)的底邊(x,x,…)的第2底面(Z-Z』)實質上與上述第1底面(假想面X-X』)平行,實質上位於包括該三角錐形反射元件的底邊(x,x,…)的第1底面(假想面X-X』)的下方,該光軸沿著從經過該三角錐形反射元件的頂點的光軸與該第2底面(Z-Z』)的交點(Q)到包括該元件對共用的底邊(x,x,…)並且與該第1底面(X-X』)垂直的面(Y-Y』)的距離(q),從該元件的頂點(H1,H2)向第2底面(Z-Z』)下垂的垂線與該第2底面(Z-Z』)的交點(P)到包括該元件對共用的底邊(x,x,…)的上述垂直的面(Y-Y』)的距離(p)這兩個距離的差(q-p)為負(-)的方向,而且與從該三角錐形反射元件的頂點到向第2底面下垂的垂線(H1-P)至少構成3°的角度傾斜。
在本發明中,如果參照圖6進行說明,例如,把通過三角錐形反射元件R1的頂點H1的光軸對於從頂點H1向上述第2底面(Z-Z』)的垂線(H1-P)[也可以考慮為垂直於第1底面(X-X』)的平面(Y-Y』)]的角度(θ)稱為光軸傾斜角,最好沿著上述(q-p)為負(-)的方向把光軸傾斜角(θ)取為至少3°或者其以上。
在本發明中,理想的三角錐形立體角逆向反射板如下。該光軸沿著從三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)向第2底面(Z-Z』)下垂的垂線與該第2底面(Z-Z』)的交點(P)到包括該元件對共用底邊(x,x,…)的上述垂直的面(Y-Y』)的距離(q),從該元件的光軸與該第2底面(Z-Z』)的交點(P)到包括該元件對共用底邊(x,x,…)的上述垂直的面(Y-Y』)的距離(p)這兩個距離的差(q-p)為負(-)的方向,而且與上述垂線(H1-P)構成4°~12°的角度傾斜,特別該光軸沿著是上述(q-p)為負的方向,而且與該垂線(H1-P)構成5°~10°的角度傾斜。
另外,在本發明中,理想的三角錐形立體角逆向反射板具有三角錐形反射元件。該從第2底面(Z-Z』)到該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)的距離(h)是50μm~400μm,特別是上述的距離(h)是60μm~200μm,更特殊的是70μm~100μm,其中,該第2底面(Z-Z』)包括通過在第1底面(假想面X-X』)上突出的,共用分別以多個三角錐形立體角逆向反射元件的頂點(H1,H2)作為起點的一條稜線並且把其作為一條邊,實質上同一四角形狀的傾斜面(a1面,b1面)與其鄰接的其它三角錐形反射元件相對應的四角形狀傾斜面(a2面或者b2面)相互交叉所形成的該傾斜面(a1面,b1面或者a2面,b2面)的多條底邊(z,w)。
從本發明的三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)到第1底面(假想面X-X』)的高度(h』)由於如上述那樣實質上小於從該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)到第2底面(Z-Z』)的高度(h),因此可以得到各種光學特性的改善。
該改善由於實質上h』小於h,因此與h』與h相等的現有技術的傾斜面的c1面相比較,由於可以減小c1面的面積,換言之,由於可以相對地加大a1面以及b1面的面積因此能夠實現。特別是,對於a1面以及b1面以接近於垂直的角度入射的光,換言之在大入射角的情況下,由於增大a1面以及b1面的面積,因此入射角特性的改善十分顯著。
進而,由上述a1面以及b1面的面積增大產生的光學特性的改善在使光軸傾斜的三角錐形反射元件,特別是在該三角錐形反射元件中沿著上述距離(p)與距離(q)的差(q-p)為負(-)的方向光軸傾斜的情況下特別顯著。
在本發明中,在如上所述那樣光軸沿著(q-p)為負(-)的方向傾斜的情況下,將特別地改善入射角特性。
在現有技術的三角錐形反射元件中,在光軸不傾斜的正規三角錐形反射元件中,構成元件的三個傾斜面(a1面,b1面,c1面;a2面,b2面,c2面)的形狀完全相同的等腰三角形,當然面積也全部相同,而如上述那樣,如果使其元件具有的光軸向(q-p)為負(-)那樣傾斜,則兩個傾斜面(a1面,b1面; a2面,b2面)的面積與傾斜前的面積相比較減小,具有三面反射並且逆向反射的概率降低的缺點。
另一方面,為了使入射的光線用三個傾斜面反射有效地逆向反射,三個傾斜面的面積最好相等。但是,在現有技術的傾斜三角錐形反射元件中,伴隨著傾斜角度的增大該兩個傾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)的面積由於與共用底邊(x,x,…)的傾斜面(c1面,c2面)相比較減小,因此降低上述說明過的三面反射並且逆向反射的概率。因此,不僅降低從正面入射的光的逆向反射性能(正面反射輝度),而且還降低入射角增大時的逆向反射性能(入射角特性)。
如果光軸像(q-p)為負(-)那樣傾斜,則三角錐形反射元件的傾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)的面積與光軸傾斜前的面積相比較,在光軸傾斜角(θ)為-3°的情況下大約減少到90%,為-4°的情況下大約減少到87%,為-12°的情況下大約減少到65%,伴隨著這樣的面積減少,正面反射輝度和入射角特性降低。
伴隨著該面積比例減少的正面輝度的降低,有可能通過三角錐形反射元件的幾何光學的光跟蹤計算機仿真確認。在圖7中,示出把現有技術的三角錐形反射元件的高度(h)取為80μm,保持恆定,在使光軸傾斜角(θ)從0°變化到-14°時的把入射角取為0°,而且在把觀測角取為0°所計算的正面輝度,可知與傾斜角(θ)增大的同時所計算的正面輝度減少。
與此不同,在本發明的三角錐形反射元件中,由於設計成使得從頂點(H1,H2)到第2底面(假想面Z-Z』)的高度(h)實質上大於到第1底面(X-X』)的高度(h』),因此與用現有技術形成的三角錐形反射元件的傾斜側面相比較,能夠加大兩個傾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)的面積。
因此,本發明的三角錐形反射元件尤其能夠改善通過使光軸傾斜角(θ)沿著(q-p)為負(-)的方向至少傾斜3°或者其以上而產生的由三角錐形反射元件的a面以及b面的減少引起的輝度降低的缺點。根據以上的理由,在本發明中,光軸最好沿著光軸傾斜角(θ)為-4°~-12°,特別是-5°~10°那樣傾斜。另外,在沿著光學傾斜角(θ)為負(-)的方向超過12°的角度傾斜的三角錐形反射元件中,元件的變形過大,由於反射輝度很大地依賴於光從元件的哪個方向入射(旋轉角),因此具有旋轉角特性降低的傾向。
本發明的三角錐形反射元件中,在h』/h的值理想地處於0.67~0.95,更理想地處於0.71~0.93的範圍內的情況下,可以得到最佳的光學特性。滿足這樣的h』/h值的三角錐形反射元件對的兩個傾斜面(a1面,b1面以及a2面,b2面)的面積由於對於共用底邊(x,x,…)的傾斜面(c1面,c2面)的面積具有大致相等的面積,因此能夠增大三鏡面反射而且逆向反射的光線。
本發明的三角錐形反射元件的三個傾斜面(a1面,b1面,c1面)從正面觀看的面積的比例以及從入射軸方向觀看的面積的比例由於都沒有很大變化,因此本發明的三角錐形反射元件改善正面輝度特性和入射角特性。
另外,在h』/h值超過0.95的情況下,兩個傾斜面(a1面,b1面以及a2面,b2面)的面積增大的比例不十分顯著,另一方面,在小於0.67的情況下這兩個傾斜面(a1面,b1面以及a2面,b2面)的面積的比例由於與共用底邊的傾斜面(c1面,c2面)的面積相比較過大,因此基於與上述相同的理由難以得到光學特性的改善。
從本發明的三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)到第2底面(Z-Z』)的高度(h)可以推薦為最好是50μm~400μm,更理想的是60μm~200μm。在高度(h)小於50μm的情況下,由於元件的尺寸過小,因此通過根據元件的底面開口面積所確定的折射效果,逆向反射光的發散過大,具有正面輝度特性降低的傾向。另外,在高度(h)超過400μm的情況下,板的厚度過大,具有難以得到柔性的板的缺點。
本發明的三角錐形立體角逆向反射板一般使用把上述那樣的三角錐形反射元件的形狀反轉了的凹形緊密充填形地配置在金屬制的帶上的立體角成型用金屬模具,在該成型用金屬模具中,加熱按壓後述那樣的柔軟而且光學的透明性、均勻性出色的適宜的樹脂板,能夠把該金屬模具的形狀在樹脂板上反轉、複製進行製造。
關於上述的立體角成型用金屬模具的代表性的製造方法,例如詳細地記述在上述的Stamm的美國專利第3712706號中,本發明也可以採用以該方法為基準的方法。
具體地講,例如,在把表面平坦地研削了的基體材料上,使用前端角度66.4~53.7°左右的超硬質的刀片(例如金剛石刀片,碳化鎢制刀片等),沿著兩個方向(圖3的z方向以及w方向),根據作為目的的三角錐形反射元件的形狀,確定各個方向的重複間距以及槽的深度(h),以及相互的交叉角度,切削其槽的深度(h)相同而且剖面形狀為V字形的平行槽,使用前端角度78.5~100.5°左右同樣的超硬質刀片,通過所形成的z方向槽與w方向槽的交點,沿著第3方向(x方向),把這些兩個方向的交叉角度(這裡把銳角的一方稱為「交叉角度」)的補角二等分,以重複間距(圖3的線x的重複間距)切削V字形平行槽,做成緊密充填形地配置了凸形的微小三角錐的微稜柱母模。本發明中,這時,x方向槽的深度(h』)比z方向以及w方向槽的深度(h)淺。
在本發明的理想形態中,z方向以及w方向的重複間距是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左右的範圍。
在這些x方向,z方向以及w方向的槽的切削時,一般,使得各個槽的剖面成為等腰三角形那樣進行,而根據需要,也能夠進行切削使得這些三方向的槽中至少一個方向的槽的剖面稍稍偏離等腰三角形。作為其具體的方法,能夠例示出使用前端的形狀左右非對稱的刀片進行切削,或者把左右對稱的刀片稍稍傾斜後切削等方法。通過這樣使槽的剖面稍稍偏離等腰三角形,在所得到的三角錐形反射元件的三個傾斜面(a1面,b1面,c1面)或者(a2面,b2面,c2面)的每一個稜柱面角中至少一個稜柱面角上,從直角(90°)出發極其微小地提供角度偏差,由此,能夠把來自三角錐形反射元件的反射光從完全逆向反射的方向適度地發散。
作為可以在上述微稜柱母模的製做中適宜使用的基體材料,最好是威氏硬度(JISZ2244)為350以上,特別是為380以上的金屬材料,更具體地講,例如可以舉出非晶銅,電極沉澱鎳,鋁等,作為合金系列材料,例如可以舉出銅-鋅合金(黃銅),銅-錫-鋅合金,鎳-鈷合金,鎳-鋅合金,鋁合金等。
另外,作為上述基體材料,還能夠使用合成樹脂材料,從不易發生在切削加工時軟化以致進行高精度的切削困難等不理想狀態的理由出發,最好是其玻化點為150°以上,特別是200°以上而且洛氏硬度(JISZ2245)為70以上,特別是75以上的合成樹脂構成的材料,具體地講,例如可以舉出聚乙烯對酞酸酯系列樹脂,聚丁烯酞酸酯數值,聚碳酸酯系列樹脂,聚甲烯酸甲酯系列樹脂,聚醯亞胺系列樹脂,多芳基系列樹脂,聚醚硫酸酯系列樹脂,聚醚亞胺樹脂,三醋酸酯纖維繫列樹脂等。
上述那樣的合成樹脂構成的平板的製做,能夠通過通常的樹脂成型法,例如,擠壓成型法,壓延成型法,溶液澆鑄法等進行,根據需要,還能夠進行加熱處理,拉伸處理等處理。在這樣做成的平板的平面上,由於從通過上述方法製造的稜柱母模易於進行在製做電鑄模具時的導電處理以及/或者電鑄加工,因此能夠實施預導電處理。作為預導電處理,可以舉出蒸鍍金,銀,銅,鋁,鋅,鉻,鎳,硒等金屬的真空蒸鍍法,使用這些金屬的陰極濺射法,使用銅或者鎳的無電鍍電解法等。另外,還可以在合成樹脂上配合碳黑等導電性微粉末或者有機金屬鹽等,使平板自身具有導電性。
其次,在所得到的微稜柱母模的表面上實施電鑄加工形成金屬被膜。通過把該金屬被膜從母模表面卸下,能夠製成本發明的三角錐形立體角型逆向反射板的成型中所使用的金屬制模具。
在金屬制微稜柱母模的情況下,能夠根據需要把其表面洗淨以後,直接進行電鑄加工,但是在合成樹脂制微稜柱母模的情況下,在進行電鑄加工之前,首先需要進行用於在母模的稜柱表面上提供導電性的導電處理。作為該導電處理,例如可以採用銀鏡處理,無電解電鍍法處理,真空蒸鍍處理,陰極濺射處理等。
作為上述的銀鏡處理,具體地講,可以舉出在把以上述的方法形成的母模的表面用鹼洗劑等洗淨去除掉其油成分等汙物以後,使用硫酸等表面活性劑進行活化處理,接著使用硝酸銀溶液快速地進行銀鏡化的方法。該銀鏡化可以採用使用了硝酸鹽水溶液和還原劑(葡萄糖或者乙二醛)水溶液的雙缸式噴槍的噴霧法,在硝酸銀溶液和還原劑水溶液的混合溶液中浸漬的浸漬法等。另外,銀鏡被膜的厚度在滿足電鑄時的導電性的範圍內最好薄一些,例如,可以例示出0.1μm以下的厚度。
在無電解電鍍法處理中,使用銅或者鎳等。在無電解鎳電鍍液中,作為鎳的水可溶性金屬鹽可以使用硫酸鎳或者氯化鎳,把在其中作為絡合劑加入了以檸檬酸或者蘋果酸為主要成分的溶液,以及作為還原劑加入了亞磷酸鈉,硼化氫納,胺甲矽烷等的溶液用作為電鍍液。
真空蒸鍍法處理與銀鏡處理相同,可以如下進行,即,通過在進行了母模表面的洗淨以後,放入到真空裝置中,使金,銀,銅,鋁,鋅,鎳,鉻,硒等金屬加熱汽化,析出到冷卻的該母模表面形成導電被膜。另外,陰極濺射處理可以如下進行,即,通過在內部設置著能夠裝入平滑而且所希望的金屬箔的陰極板和載置被處理材料的鋁或者鐵等金屬制的陽極臺的真空裝置中,放入與真空蒸鍍法處理相同處理了的母模並且放置在陽極臺,把與真空蒸鍍時使用的相同的金屬箔安裝在陰極上,進行電荷放電引起輝光放電,通過使由此發生的陽離子流衝擊陰極的金屬箔蒸發金屬原子或者微粒子,使它們析出到該母模表面形成導電被膜。在這些方法中作為所形成的導電被膜的厚度,例如例示30μm的厚度。
在合成樹脂制稜柱母模中,為了在電鑄加工時形成平滑而且均勻的電鑄層,需要遍及該母模的表面均勻地實施上述導電處理。在導電處理不均勻的情況下,有可能產生導電性差的部分的電鑄層表面的平滑性降低,或者沒有形成電鑄層的缺損部分等不理想狀況。
為了避免這樣的不理想狀況,例如,可以採用在即將進行銀鏡處理之前通過用酒精等溶液把處理面進行處理改善銀鏡液的可溼性的方法,而由於在本發明中所形成的合成樹脂制稜柱母模的凹部是非常深的銳角,因此可溼性的改善很容易不充分。在蒸鍍處理等中也容易產生基於該凹形的導電被膜的不理想狀況。
為了使通過電鑄加工得到的電鑄層的表面均勻,經常採用活化處理。作為該活化處理,例如可以採用在10重量%鞣酸水溶液中浸漬的方法等。
在進行了銀鏡處理的合成樹脂制的母模上進行了電鑄加工的情況下,銀層與電鑄層一體化,能夠容易地從合成樹脂制的母模剝離,但是在用無電解電鍍或者陰極濺射處理形成了鎳等的導電被膜的情況下,由於合成樹脂表面與該導電被膜的粘接良好,因此有時難以剝離電鍍加工後的電鑄層與合成樹脂。這時,最好在電鑄加工之前在導電被膜層上進行鉻酸鹽光澤處理等所謂的剝離處理。這種情況下,導電被膜層在剝離後殘留在合成樹脂層上。
在表面上形成了導電被膜層的合成樹脂制稜柱母模在進行了這樣的各種預處理以後,通過電鑄加工在該導電被膜層上形成電鑄層。另外,如上述那樣根據需要,金屬制稜柱母模在洗淨了其表面以後,在該金屬上直接形成電鑄層。
電鑄加工一般例如在硫醯胺酸鎳60重量%的水溶液中,在40℃,電流條件10A/dm2左右的條件下進行。作為電鑄加工的形成速度,例如,通過取為48小時/mm以下左右可以容易地得到均勻的電鑄層,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電鑄層中產生缺損部分等不理想狀況。
另外,在電鑄加工中,以改善模具的表面磨損性為目的,還可以進行加入了鈷等成分的鎳鈷合金電鑄。通過以10~15重量%加入鈷,能夠使所得到的電鑄層的威氏硬度Hv達到300~400,因此在使用所得到的電鑄模具成形合成樹脂,製造本發明的三角錐形立體角型逆向反射板時,能夠改善該模具的耐久性。
這樣從稜柱母模做成的第1代電鑄模具進而作為在製做第2代的電鑄模具時使用的電鑄靠膜,能夠反覆使用。從而,能夠從一個稜柱母模製做若干個電鑄模具。
所做成的多個電鑄模具在精密地切斷了以後,能夠按照用於形成基於合成樹脂的微稜柱板的成形的最終模具大小組合接合使用。作為該接合的方法,可以採用使切斷端面簡單焊上的方法或者把組合的接合部分例如以電子束溶接,YAG雷射溶接,碳酸氣雷射溶接等方法進行溶接的方法等。
組合了的電鑄模具作為合成樹脂成型用模具在合成樹脂的成型中使用。作為該合成樹脂成型的方法能夠使用壓縮成型或者注射模塑成型。
壓縮成型能夠如下進行,例如,把所形成的薄的鎳電鑄模具、預定厚度的合成樹脂板以及作為補強劑材料的厚度為5mm左右的矽膠製板加熱到預定的溫度,插入到壓縮成型壓力機中以後,在成型壓10~20%的壓力下進行30秒預熱以後,在180~250℃,10~30kg/cm2左右的條件下進行大約2分鐘加熱加壓。然後,通過在加壓的狀態下冷卻到室溫釋放壓力,能夠得到稜柱成型品。
進而,通過根據上述溶接法把用上述方法形成的厚度約0.5mm的薄電鑄模具進行接合做成循環帶模具,使該帶模具設置在由加熱滾筒和冷卻滾筒構成的一對滾筒上進行旋轉,在位於加熱滾筒上的帶模具中以帶形的形狀供給溶融了的合成樹脂,以一個以上的矽制滾筒進行了加工成型以後,通過在冷卻滾筒上冷卻到玻化點溫度以下,從帶模具剝離,能夠得到連續的帶形的製品。
其次,參照作為其剖面圖的圖8說明本發明的三角錐形立體角逆向反射板的理想構造的一個形態。
圖8中,(1)是緊密充填形地配置了本發明的三角錐形反射元件(R1,R2)的反射元件層,(2)是保持反射元件的保持體層,(10)是光的入射方向。一般反射元件層(1)以及保持體層(2)是一體的構造,當然也可以是疊層了各個層的構造。能夠根據本發明的逆向反射板的使用目的以及使用環境設置表面保護層(4),向觀測者傳達信息或者用於板的染色的印刷層(5),用於防止水分侵入到反射元件層背面的實現封入密封構造的結合劑層(6),支撐結合劑層(6)的支撐體層(7),以及用於在其它構造體上粘貼該逆向反射板的粘接劑層(8)和剝離劑層(9)。
在表面保護層(4)上可以使用與在逆向反射元件層(1)中使用的相同的樹脂,而在提高耐風性的目的下,還能夠分別單獨或者組合使用紫外線吸收劑,光穩定劑以及防氧化劑等。進而,還能夠含有作為染色劑的各種有機顏料,無機顏料以及染料等。
印刷層(5)通常設置在表面保護層(4)與支撐體層(2)之間,或者設置在表面保護層(4)的上表面或反射元件層(1)的反射面上,通常通過照相凹版印刷,網板印刷以及噴墨印刷等的方法能夠進行設置。
作為構成上述反射元件層(1)以及支撐體層(2)的材料,只要是能夠滿足作為本發明目的之一的柔軟性的材料即可,並沒有特別限定,而最好是具有光學的透明性,均勻性的材料。作為可以在本發明中使用的材料的例子,能夠例示聚碳酸酯樹脂,氯化烯樹脂,丙烯酸樹脂,環氧樹脂,苯乙烯樹脂,聚酯樹脂,氟化乙烯樹脂,聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂等烯樹脂,纖維繫列樹脂以及氨基甲酸乙脂樹脂等。
本發明的反射元件層(1)在加大滿足內部全反射條件的臨界角度的目的下,一般在立體角逆向反射元件背面設置空氣層(3)。為了防止在使用條件下由於水分的侵入引起的臨界角下降以及金屬層的腐蝕等不理想狀況,最好使用接合劑層(6)密封封入反射元件層(1)和支撐體層(7)。作為該密封封入的方法可以採用美國專利第3190178號,第4025159號,日本公開實用新型昭和50-28669號等示出的方法。作為在接合劑層(6)中使用的樹脂,可以舉出丙烯酸樹脂,聚酯樹脂,脂酸樹脂,環氧樹脂等,作為接合的方法,能夠適宜地採用眾所周知的熱熔性樹脂接合法,熱硬化性樹脂接合法,紫外線硬化性樹脂接合法,電子線硬化性樹脂接合法等。
本發明中使用的接合劑層(6)可以在支撐體層(7)的整個表面上塗敷,也可以在與逆向反射元件層的接合部分通過印刷法等方法選擇性地設置。
作為構成支撐體層(7)的材料例,能夠分別單獨或者複合地使用構成逆向反射元件層的樹脂或者一般的能夠薄膜成型的樹脂,纖維,布,不鏽鋼或者鋁等金屬箔或板。
把本發明的逆向反射板粘貼在金屬板,木板,玻璃板,塑料板上所使用的粘接劑層(8)以及用於該粘接劑的剝離劑層(9)能夠選擇適宜的眾所周知的材料。
實施例以下,舉出該實施例以及比較例進一步詳細地說明本發明。
實施例1在把表面平坦地研削了的50mm的方黃銅板上,沿著第1方向(圖3的z方向)和第2方向(圖3的w方向),使用前端角度61.98°的金剛石刀片,以重複的圖形通過飛刀切削法切削剖面形狀V字形的平面槽,使得z方向以及w方向的重複間距為203.89μm,槽的深度(h)為90μm,圖5的用<A-F1-B表示的z線與w線的交叉角度為68.85°。
然後,沿著第3方向(x方向)使用前端角度86.53°的金剛石刀片,切削V字形平面槽,使得重複間距(圖3的線x的重複間距)為180.33μm,槽的深度(h)為72μm,第1方向以及第2方向與第3方向的交叉角度為55.58°,形成在黃銅板上緊密充填形地配置了從三角錐形反射元件的第2底面(Z-Z』)到三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)的高度(h)為90μm的多個凸形的三角錐形立體角反射元件的母模。該三角錐形反射元件的光軸傾斜角(θ)是-8°。另外h』/h是72/90=0.80。
使用該黃銅製母模通過電鑄法,做成材質為鎳的,反轉了形狀的凹形的立體角成型用模具。使用該成型模具,把厚度230μm的聚碳酸酯樹脂板(三菱工程塑料株式會社制「ュ-ピロンE2000」)在成型溫度200℃,成型壓力50kg/cm2的條件下壓縮成型以後,在加壓下在冷卻到30℃以後取出樹脂板,做成在表面上緊密充填形地配置了支撐體層的厚度大約150μm,h=90μm,h』=72μm,而且在構成三角錐的三面的稜柱面角上沒有提供角度偏差的立體角的聚碳酸酯樹脂制的三角錐形逆向反射板。
實施例2在平坦地研削了表面的50mm的方黃銅板上,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°的金剛石刀片,以重複的圖形通過飛刀切削法切削剖面形狀V字形的槽,使得第1方向與第2方向的重複間距是203.89μm,切削槽的深度(h)是90μm,第1方向與第2方向的交叉角度是68.85°,另外第3方向的重複間距是180. 33μm,切削槽的深度(h』)是72μm,形成在黃銅板上緊密充填形地配置了到三角錐形反射元件的假想面(Z-Z』)的高度(h)為90μm的多個凸形的三角錐形立體角的母模。該三角錐形反射元件的光軸傾斜角θ是-8°,構成三角錐的三個面的稜柱面角每一個都是89.917°。另外h』/h是72/89=0.80。
以下,與實施例1相同,做成材質為鎳的凹形立體角成型用模具,使用該模具,在同樣的成型條件下壓縮成型與實施例1相同的聚碳酸酯樹脂板,做成在其表面上緊密充填形地配置了支撐體層的厚度大約150μm,h=90μm,h』=72μm,而且在構成三角錐的三個面的稜柱面角上提供極微小的角度偏差的立體角的聚碳酸酯樹脂制的三角錐形立體角逆向反射板。
比較例1在平坦地研削了表面的50mm的方黃銅板上,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°的金剛石刀片,以重複的圖形通過飛刀切削法切削剖面形狀V字形的槽,使得第1方向與第2方向的重複間距是184.10μm,第3方向的重複間距是221.02μm,另外第1方向與第2方向的交叉角度是49.22°,形成在黃銅板上緊密充填形地配置了立體角逆向反射元件的高度(h)是90μm的多個凸形的三角錐形立體角的母模.該反射元件的光軸傾斜角是+8°,構成三角錐的三個面的稜柱面角每一個都是90°。
以與實施例1相同的方法,製做聚碳酸酯樹脂制的三角錐形立體角逆向反射板。
比較例2在平坦地研削了表面的50mm的方黃銅板上,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°的金剛石刀片,以重複的圖形通過飛刀切削法切削剖面形狀V字形的槽,使得第1方向與第2方向的重複間距是203.89μm,第3方向的重複間距是180.33μm,另外第1方向與第2方向的交叉角度是68.85°,形成在黃銅板上緊密充填形地配置了反射元件的高度(h)是90μm的多個凸形的三角錐形立體角的母模。該立體角逆向反射元件的光軸傾斜角θ是-3°,構成三角錐的三個面的稜柱面角每一個都是90°。
以與實施例1相同的方法製做聚碳酸酯樹脂制的三角錐形立體角逆向反射板。
第1表中示出了在上述實施例1~2以及比較例1~2中製做的三角錐形立體角逆向反射板的逆向反射輝度的測定數據(輝度單位是cd/1h·m2)。實施例1以及實施例2的逆向反射板在廣泛的範圍內示出了很高的反射輝度,而比較例1的反射板特別是在入射角為5°~10°下的輝度變化增大,在比較例2的反射板中入射角30°下的輝度降低增大,從而,在每一個比較例中入射角的特性都很差。
第1表
權利要求
1.一種三角錐形立體角逆向反射板,其特徵在於在共同第1底面(假想面X-X』)上突出的三角錐形立體角逆向反射元件相互共用該第1底面(假想面X-X』)上的一條底邊,相互對峙地緊密充填形地配置在該第1底面上,該第1底面(假想面X-X』)是包括該三角錐形反射元件共用的多條該底邊(x,x,…)的共同的一個平面,相對峙的兩個三角錐形反射元件對於與包括該第1底面(假想面X-X』)上的共用底邊(x,x,…)的該第1底面相垂直的平面(Y-Y』,Y-Y』,…),分別構成實質上對稱而相對的實質上同一形狀的元件對,該三角錐形反射元件由以該共用底邊(x,x,…)為一條邊的實質上同一三角形狀的傾斜面(c1面,c2面)和與上述傾斜面(c1面,c2面)實質上直角交叉的四角形狀的兩個傾斜面(a1面,b1面;b2面,b2面)構成,其中,四角形狀的兩個傾斜面以該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)為起點的上述三角形的傾斜面(c1面,c2面)的上部兩條邊分別作為一邊,共用該三角錐形反射元件的一條稜線並且將其作為一條邊,從該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)到包括該三角錐形反射元件的上述三角形的傾斜面(c1面,c2面)的底邊(x,x,…)的第1底面(假想面X-X』)的高度(h』)實質上小於從該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)到包括該三角錐形反射元件的其它傾斜面(a1面,b1面;a2面,b2面)的底邊(z,w)的實質上水平的第2底面(Z-Z』)的高度(h)。
2.一種三角錐形立體角逆向反射板,其特徵在於在共同第1底面(假想面X-X』)上突出的三角錐形立體角逆向反射元件相互共用該第1底面(假想面X-X』)上的一條底邊,相互對峙地緊密充填形地配置在該第1底面上,該第1底面(假想面X-X』)是包括該三角錐形反射元件共用的多條底邊(x,x,…)的共同的一個平面,相互對峙的兩個該三角錐形反射元件對於與包括該第1底面(假想面X-X』)上的共用底邊(x,x,…)的第1底面相垂直的平面(Y-Y』,Y-Y』,…),分別構成實質上對稱而相對的實質上同一形狀的元件對,以該三角錐形反射元件的該共用底邊(x,x,…)為一條邊的傾斜面(c1面,c2面)分別構成實質上同一三角形狀,沿著該共用底邊(x,x,…)配置,形成該三角錐形反射元件的其它兩個傾斜面(a1面,b1面;b2面,b2面)構成把以該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)為起點的上述三角形狀的傾斜面(c1面,c2面)的上部兩條邊分別作為一條邊,共用該三角錐形反射元件的一條稜線並且將其作為一條邊的實質上同一四角形狀的傾斜面,包括通過該四角形狀的傾斜面(a1面,b1面)與相鄰的其它三角錐形反射元件的相對應的四角形狀傾斜面(a2面,b2面)交叉形成的該傾斜面(a1面,b1面)的底邊(z,w)的第2底面(Z-Z』)實質上與上述第1底面(假想面X-X』)平行,位於包括該三角錐形反射元件的底邊(x,x,…)的第1底面(假想面X-X』)的下方,該光軸沿著從經過三角錐形反射元件的頂點的光軸與該第2底面(Z-Z』)的交點(Q)到包括該元件對共用的底邊(x,x,…)並且與該第1底面(X-X』)垂直的面(Y-Y『)的距離(q),從該元件的頂點(H1,H2)到向第2底面(Z-Z』)下垂的垂線與該第2底面(Z-Z』)的交點(P)到包括該元件對共用的底邊(x,x,…)的上述水平面(Y-Y』)的距離(p)這兩個距離的差(q-p)為負(-)的方向,而且與從該三角錐形反射元件的頂點向第2底面下垂的垂線(H1-P)至少為3°的角度傾斜。
3.如權利要求1或2中所述的三角錐形立體角逆向反射板,其特徵在於把從三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)到第1底面(假想面X-X』)的高度記為h』,另外,把從該頂點(H1,H2)到上述第2底面(Z-Z』)的高度記為h時,h』/h的值處在0.67~0.95的範圍。
4.如權利要求1或2中所述三角錐形立體角逆向反射板,其特徵在於把從三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)到第1底面(假想面X-X』)的高度記為h』,另外,把從該頂點(H1,H1)到上述第2底面(Z-Z』)的高度記為h時,h』/h的值處在0.71~0.93的範圍。
5.如權利要求1~4的任一項中所述的三角錐形立體角逆向反射板,其特徵在於該光軸沿著從三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)向第2底面(Z-Z』)下垂的垂線與該第2底面(Z-Z』)的交點(P)到包括該元件對共用的底邊(x,x,…)的上述垂直的平面(Y-Y』)的距離的(p),從該三角錐形反射元件的光軸與該底面(Z-Z』)的交點(Q)到該垂直的平面(Y-Y』)的距離(q)這兩個距離的差(q-p)為負(-)的方向,而且與從該三角錐形反射元件的頂點向第2底面下垂的垂線(H1-P)構成4°~15°的角度傾斜。
6.如權利要求1~4的任一項中所述的三角錐形立體角逆向反射板,其特徵在於該光軸沿著從三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)向第2底面(Z-Z』)下垂的垂線與該第2底面(Z-Z』)的交點(P)到包括該元件對共用的底邊(x,x,…)的上述垂直的平面(Y-Y』)的距離(p),從該三角錐形反射元件的光軸與該底面(Z-Z』)的交點(Q)到該垂直的平面(Y-Y』)的距離(q)這兩個距離的差(q-p)為負(-)的方向,而且與從該三角錐形反射元件的頂點向第2底面下垂的垂線(H1-P)構成5°~12°的角度傾斜。
7.如權利要求1~6的任一項中所述的三角錐形立體角逆向反射板,其特徵在於從包括傾斜面(a1面,b1面或者a2面,b2面)的多條底邊(z,w)的第2底面(Z-Z』)到該三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)的距離(h)是50μm~400μm,其中,該傾斜面(a1面,b1面或者a2面,b2面)通過共用以在共同的第1底面(假想面X-X』)上突出的多個三角錐形立體角逆向反射元件的頂點(H1,H2)為起點的一條稜線,並且把其作為一條邊的實質上同一四角形狀的傾斜面(a1面,b1面)與鄰接的其它三角錐形反射元件的相對應的四角形狀的傾斜面(a2面或者b2面)交叉而形成。
8.如權利要求1~7的任一項中所述的三角錐形立體角逆向反射板,其特徵在於從包括傾斜面(a1面,b1面或者a2面,b2面)的多條底邊(z,w)的第2底面(Z-Z』)到三角錐形反射元件的頂點(H1,H2)的距離(h)是60μm~200μm,其中,該傾斜面(a1面,b1面或者a2面,b2面)通過共用以在共同的第1底面(假想面X-X』)上突出的多條三角錐形立體角逆向反射元件的頂點(H1,H2)為起點的一條稜線,並且把其作為一條邊實質上同一四角形狀的傾斜面(a1面,b1面)與鄰接的其它三角錐形反射元件的相對應的四角形狀的傾斜面(a2面或者b2面)交叉而形成。
9.如權利要求1~8的任一項中所述的三角錐形立體角逆向反射板,其特徵在於通過三角錐形立體角逆向反射元件的三個傾斜面(a1面,b1面,c1面)或者(a2面,b2面,c2面)相互交叉而形成的至少一個稜柱面角的大小在89.5°~90.5°的範圍內。
10.如權利要求1~8的任一項中所述的三角錐形立體角逆向反射板,其特徵在於通過三角錐形立體角逆向反射元件的三個傾斜面(a1面,b1面,c1面)或者(a2面,b2面,c2面)相互交叉而形成的至少一個稜柱面角的大小在89.7°~90.3°的範圍內。
全文摘要
提供新型構造的三角錐形立體角逆向反射板。該三角錐形立體角逆向反射板的特徵在於以共用第1底面(假想面X-X』)上的一條底邊(x),相互對峙地緊密充填形地配置在該底面上的三角錐形反射元件的底邊(x)為一條邊的傾斜面(c面)構成三角形狀,共用以該三角錐形反射元件的頂點(H)為起點的一條稜線的其它兩個面(a面,b面)構成四角形狀,從頂點(H)到該第1底面(假想面X-X』)的高度(h』)實質上小於從頂點(H)到包括該三角錐形反射元件的其它傾斜面(a面,b面)的底邊(z,w)的實質上水平的第2底面(Z-Z』)的高度(h)。
文檔編號G09F13/16GK1338059SQ99816375
公開日2002年2月27日 申請日期1999年2月26日 優先權日1997年11月17日
發明者三村育夫, 安達惠二 申請人:日本電石工業株式會社