回射結構的製作方法

2023-08-05 20:40:01

專利名稱：回射結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種回射結構。
背景技術：
回射材料被用於各種不同的安全和裝飾目的。具體地說，在夜間在低照明條件下 的能見度很重要的時候，這些材料是有用的。採用完美的回射材料，光線本質上沿著回射軸 線在實質上平行的路徑中向起始光源反射。 許多類型的回射材料為各種不同的目的而存在。這些回射材料可以用作用於諸如 背心和帶子之類的衣物的反射帶和反射片。另外，回射材料可以用於郵筒、桶狀物、圓錐體 隔離墩、公路標記、警告反射鏡，等等。回射材料可以由隨機取向的微米直徑球體陣列或緊 密堆積的立體角(稜鏡)陣列組成。

發明內容
本發明提供一種包括為數眾多的立體角稜鏡的回射結構或碎片，其中實質上所有 的稜鏡都包括窗口一側和稜面一側。該結構可以進一步包括在稜面一側的反射塗層和在窗 口一側吸收可見光同時允許有預定的波長的光線通過被立體角稜鏡回射的塗層。在一個實 施方案中，預定的波長包括長波長的光線。在特定的實施方案中，該結構有小於大約6.35 毫米的長度。 依照本發明實施方案提供一些回射結構，這些結構可以包括碎片、小薄片、線材、 纖維、片材、多面體回射體，等等。三面直角稜鏡結構能利用完整的有正方形或三角形側面 的表面和/或無覆蓋的或實心的立體角稜鏡。 所述的回射結構可以進一步包括在反射塗層上的不光滑的塗層。在其它的實施方 案中，所述結構可以包括安排在立體角稜鏡和窗口一側的塗層之間的基體。在所述塗層上 可以提供蠹眼結構以改善通過回射結構的光線傳輸。 在進一步的實施方案中，所述的回射結構是第一回射結構。第二回射結構可以附 著到第一回射結構上形成沿著至少兩個方向(例如，相反的方向)回射有預定的波長的光 線的雙面結構。基體可以安排在立體角稜鏡和在第一回射結構和第二回射結構的窗口一側 的塗層之間。 另外，提供一種識別物體的方法，該方法包括使回射結構附著到物體的表面上。所
3述回射結構可以被配置成回射有預定波長的光線。該方法可以包括使有預定波長的光線對準所述回射結構和探測回射光線。 所述回射結構可以被進一步配置成吸收可見光。在進一步的實施方案中，所述的回射結構被配置成沿著至少兩個方向回射預定波長的光線。 在另一個實施方案中，提供一種包括第一組為數眾多的有被配置成回射光線的袒露表面的回射體的回射結構。在所述的表面上可以提供一個被配置成既反射預定的波長或波長範圍的光線又允許預定的波長或波長範圍的光線通過的塗層。在其它的實施方案中，該結構可以包括第二組為數眾多的有為了回射光線而配置的袒露表面的回射體和一個配置在第二組為數眾多的袒露表面的各個表面上反射第一預定的波長或波長範圍的光線同時允許第二預定的波長或波長範圍的光線通過的塗層。 第一組和第二組為數眾多的有無覆蓋的三面直角稜鏡的回射體可以被配置成沿著至少兩個方向回射光線。第一組和第二組為數眾多的無覆蓋的三面直角稜鏡可以是按照背靠背的關係安排的，以便沿著相反的方向回射光線。所述塗層可以被配置成反射短波長或長波長的光線同時反射中波長的光線。 在其它的實施方案中，提供一種回射結構，該回射結構包括第一組為數眾多的立體角稜鏡，其中實質上所有的稜鏡每個都包括窗口一側和稜面一側。在稜面一側可以提供一個為反射第一預定的波長或波長範圍的光線同時允許第二預定的波長或波長範圍的光線通過而配置的塗層。該結構可以進一步包括第二組為數眾多的立體角稜鏡，其中實質上所有的稜鏡每個都包括窗口一側和稜面一側。在稜面一側可以提供一個為反射第一預定的波長或波長範圍的光線同時允許第二預定的波長或波長範圍的光線通過而配置的塗層。在一個實施方案中，該塗層被配置成反射短波長和長波長的光線同時允許中波長的光線通過。 在特定的實施方案中，第一和第二組為數眾多的立體角稜鏡被配置成沿著至少兩
個方向回射光線而且是按照背靠背的關係安排的以便沿著相反的方向回射光線。 在進一步的實施方案中，提供一種回射結構，該結構包括為數眾多的立體角稜鏡，
其中實質上所有的稜鏡每個都包括窗口一側和稜面一側。這些稜鏡可以用對特殊的狹窄頻
段或寬頻段波長實質上透明的材料製成，而且可以在稜面一側提供一個為反射預定的波長
或波長範圍的光線而配置的光學塗層。在窗口一側可以提供一個能吸收某個預定的波長範
圍的光線同時允許第二預定的波長範圍的光線通過的塗層。 依照本發明的其它的實施方案，提供一種為沿著相反的方向回射光線配置的無覆
蓋的雙面回射結構。該結構可以用片材製成或者可以藉助注塑成型、壓縮成型、微鑄塑、微
注塑成型和/或熱成型工藝製成。在特定的實施方案中，所述片材包括金屬和/或聚合物。
在其它的實施方案中，所述片材藉助連續衝模工藝形成無覆蓋的回射結構。 在特定的實施方案中，三面直角稜鏡結構可以包括五個、七個或十三個面。三面直
角稜鏡結構可以用對可見光實質上透明的材料製成而且可以在至少一個面上包括一個為
反射第一預定的波長或波長範圍的光線同時允許第二預定的波長或波長範圍的光線通過
而配置的塗層。在進一步的實施方案中，該結構是易碎的。在該結構的一個或多個表面上
可以提供Aztec保護結構。該結構能被製成小薄片或線材的形狀。 在其它的實施方案中，提供一種在結構的第一面上包括為數眾多的無覆蓋的表面的回射結構。該結構的第二面可能實質上是平面，而且該結構可以用實質上透明的或能夠透射預定的波長或波長範圍的光線的材料製成。在無覆蓋的表面上可以提供為反射某個預定的波長或波長範圍的光線同時允許第二預定的波長或波長範圍的光線從那裡通過配置的第一塗層。在第一塗層上可以提供為反射第一預定的波長或波長範圍的光線同時允許第二預定的波長或波長範圍的光線從那裡通過配置的第二塗層。在特定的實施方案中，第一塗層被配置成反射短波長或長波長的光線，而第二塗層被配置成反射長波長或短波長的光線同時允許中波長的光線從那裡通過。 在其它的實施方案中，提供一種包括為數眾多的無覆蓋的有方形側面的立體角稜鏡的為沿著至少兩個方向中回射光線配置的回射線材。在一個實施方案中，稜鏡有在其面上的鏡面塗層或反射塗層。稜鏡可以有配置在它上面反射某個預定的波長或波長範圍的光線(例如，短波長或長波長或這兩種波長的光線)的塗層。所述線材可以被封裝在實質上空心的管子或包層之中。在其它的實施方案中，所述線材包括彎折點或斷裂點。
在進一步的實施方案中，提供一種一面完整的正方形的無覆蓋的立體角稜鏡線材。在一個實施方案中，兩個無覆蓋的表面是藉助模具在其中形成的。所述線材可以被封裝在實質上空心的或實心的管子或包層之中。所述線材可以在所述的管子或包層裡面擰成螺旋狀，以實現從各種不同的角度回射。所述的管子或包層可以充滿液晶材料而且所述的管子或包層的內表面可以包括透明的氧化銦錫塗層。在一個實施方案中，所述線材能用金屬絲製成。在立體角稜鏡表面上可以提供鏡面塗層或反射塗層。 在進一步的實施方案中，提供一種包括八個切掉頂端的實心立體角稜鏡的八面體回射體。所述稜鏡可以先成形，然後被摺疊成八面體回射體。在稜鏡的稜面上可以提供鏡面塗層或反射塗層。在特定的實施方案中，所述的回射體包括金屬或聚合物並且是藉助連續衝模工藝、加熱成型工藝、分級鑄塑工藝、壓塑、壓注和/或微注塑成型工藝成形的。在所述稜鏡的稜面上可以安排為反射第一預定的波長或波長範圍的光線同時允許第二預定的波長或波長範圍的光線從那裡通過而配置的塗層。在成形時可以在所述稜鏡的稜面上提供高度差定位器以便提供背襯空氣的八面體回射體。所述回射體可以被封裝在空心或實心的結構裡面。 在其它的實施方案中，提供一種包括完全無覆蓋的稜鏡表面的八面體回射體。在所述表面上可以提供鏡面塗層或反射塗層。該回射體可以被封裝在空心或實心的結構裡面。


本發明的上述的和其它的目的、特徵和優勢從下面參照附圖舉例說明的本發明的各種不同的實施方案的更具體的描述將變得明顯，在這些附圖中相似的參考字符在不同的視圖中處處表示相同的部份。這些附圖不必依比例繪製，而是把重點放在舉例說明本發明的原則上。
圖1是依照本發明提供的回射結構的剖視圖。
圖2是表現光線穿過圖1所示稜鏡的窗口面上的塗層傳輸的曲線圖。
圖3是依照本發明的另一個實施方案提供的回射結構的剖視圖。
圖4是依照本發明的進一步的實施方案提供的回射結構的剖視圖。
圖5是依照本發明的又一個實施方案提供的回射結構的剖視圖。 圖6是依照本發明的一個實施方案提供的雙面回射結構的剖視圖。 圖7是依照本發明的另一個實施方案提供的雙面回射結構的剖視圖。 圖8是依照本發明的一個實施方案提供的回射結構的剖視圖。 圖9是依照本發明的另一個實施方案提供的回射結構的剖視圖。 圖10是依照本發明的另一個實施方案提供的回射結構的剖視圖。 圖11是依照本發明的進一步的實施方案提供的雙面回射結構的剖視圖。 圖12是依照本發明的又一個實施方案提供的雙面回射結構的剖視圖。 圖13是依照本發明的一個實施方案提供的回射結構的剖視圖。 圖14是依照本發明的另一個實施方案提供的雙面回射結構的剖視圖。 圖15是依照本發明的又一個實施方案提供的雙面回射結構的剖視圖。 圖16是現有技術的完整的或有方形側面的立體角稜鏡的頂視圖。 圖17是表現優於有三角形側面的立體角稜鏡和錐形立體角稜鏡的有方形側面的
立體角稜鏡在有效孔徑方面的增加的曲線圖。 圖18是能摺疊成回射小薄片的片材的平面圖。 圖19是依照本發明的一個實施方案提供的回射小薄片的頂視圖。 圖20是能摺疊成回射小薄片的片材的平面圖。 圖21是依照本發明的另一個實施方案提供的回射小薄片的頂視圖。 圖22是能摺疊成回射小薄片的片材的平面圖。 圖23是依照本發明的又一個實施方案提供的回射小薄片的頂視圖。 圖24是依照本發明的一個實施方案提供的有兩個反射塗層的回射小薄片的剖視圖。 圖25是已被模塑或鑄塑成易碎段的回射小薄片的平面圖。 圖26是在其特定的稜面上包括Aztec安全結構的小薄片的平面圖。 圖27是依照本發明的一個實施方案提供的線材的平面圖。 圖28是被配置成沿著它的長度在相反的方向回射光線的包括雙面的有完整方形 側面的立體角稜鏡區段的線材的頂視圖。 圖29類似於圖28的實施方案，但是包括彎折點或斷裂點。 圖30舉例說明圖28的線材被封裝在管子或包層中。 圖31舉例說明圖29的線材被封裝管子或包層之中。 圖32是依照本發明的一個實施方案用來形成一側有方形側面的立體角稜鏡線材 的模具的透視圖。 圖33是依照本發明的一個實施方案在金屬一側包括有方形側面的立體角稜鏡表 面的金屬絲的透視圖。 圖34是依照本發明的另一個實施方案在金屬一側包括有方形側面的立體角稜鏡 表面的金屬絲的透視圖。 圖35是圖34所示線材封裝在管子或包層中的透視圖。 圖36舉例說明依照本發明的一個實施方案用來形成完整的有方形側面的回射線 材、纖維和小薄片的現有技術模具的一部分。
圖37是用來形成本發明的回射結構的模具的一個實施方案的透視圖。 圖38是用來形成本發明的回射結構的模具的另一個實施方案的透視圖。 圖39是用來形成本發明的回射結構的模具的又一個實施方案的透視圖。 圖40舉例說明依照本發明的另一個實施方案用來形成完整的有方形側面的回射
線材、纖維和小薄片的現有技術模具的一部分。 圖41舉例說明依照本發明的進一步的實施方案用來形成完整的有方形側面的回
射線材、纖維和小薄片的現有技術模具的一部分。 圖42是現有技術的有三角形側面的回射體的透視圖。 圖43是能摺疊成八面體回射體的有三角形截頭立體角稜鏡的片材的平面圖。 圖44是依照本發明的一個實施方案提供的八面體回射體的透視圖。 圖45是圖44所示八面體的部份分解透視圖。 圖46是依照本發明的一個實施方案將圖45的八面體回射體封裝在結構中的透視 圖。 圖47是依照本發明的另一個實施方案將圖45的八面體回射體封裝在結構中的透 視圖。 圖48是依照本發明的一個實施方案提供的無覆蓋的有完整方形側面的八面體回 射體的透視圖。 圖49是圖48的八面體回射體封裝在結構中的透視圖。 圖50是圖48的八面體回射體封裝在結構的另一個實施方案中的透視圖。 圖51是圖48的八面體回射體封裝在結構的進一步的實施方案中的透視圖。
具體實施例方式
本發明的各種不同實施方案的描述如下。 圖1是回射結構10的一個可稱為小薄片或碎片的實施方案。結構10是被設計成 吸收某個預定波長的光線(例如，中波長的光線)和回射某個預定波長的光線(例如，長波 長或短波長的光線)。 結構IO可以包括立體角稜鏡12，例如，在通過引證在此將其全部教導併入的於 1972年8月15日授權給Rowland的美國專利第3， 684， 348號所揭示的。用來製作回射片 材的方法是在通過引證在此將其全部教導併入的於1972年9月5日授權給Rowland的美 國專利第號3， 689， 346中揭示的。在其它的實施方案中，結構10可以包括塑料和/或玻璃 珠或"貓眼"回射元素。 稜鏡12可以用對預定範圍中的某個波長(也可能是對某個波長範圍)實質上透 明的材料製成。在特定的實施方案中，稜鏡12可以包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳 酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(P匪A)或其它適當的材料。在稜鏡12的稜面16上可以提供用來 回射光線的鏡面塗層或反射塗層14。在特定的實施方案中，塗層14可以包括鋁、金，等等。
在稜鏡12的窗口面20上可以提供用來吸收可見光同時允許預定波長的光 線通過的塗層18。在特定的實施方案中，塗層18包括大約O. 00508毫米(0.0002英 寸)厚的基於丙烯酸的材料。塗層18可以通過將下列組分按重量計混合在一起製成 2.38 % QUAKER 6G157 ;3.71 % QUAKER GR199 ;0.32 % QUAKER GBE186(從Quaker ColorofQuakertown, Pennsylvania購買)；23. 53% PARAL0ID B48N(從Rohmand Haas Company of Philadelphia, Pennsylvania購買);以及70. 06%醋酸乙酯。 在特定的實施方案中，結構10可以有小於大約6.35毫米(0.25英寸)的長度22、 大約0. 127毫米(0. 005英寸)的厚度24和大約0. 152毫米(0. 006英寸)的節距26。結 構10可以有任何幾何形狀，例如，六角形、正方形和矩形、圓形，等等，取決於應用。
由此產生的結構10可以如同在將其全部教導通過引證在此併入的2003年12月 9日申請的美國專利申請第10/731， 416號和2004年9月2日公開的美國專利申請公開第 20040169928號所揭示的那樣散布在有粘接劑塗層的薄膜上，混合到粘接劑、聚合物、油漆、 塗料之類的東西之中。每個結構10回射光源30產生的第一波長的光線28同時吸收另一 個波長的光線32。 圖2是舉例說明圖1所示塗層18的性能特性的曲線圖。該曲線圖表現光線通過 塗層18的單程傳輸。人們能看到，可見光的光透射相對地很少，而允許大多數預定的光線 通過塗層18。 圖3類似於圖1的實施方案，包括安排在塗層18和稜鏡12之間的基體34。該基 體可以用對預定波長的光線實質上透明的材料製成。在特定的實施方案中，稜鏡12可以包 括氨基甲酸乙酯型或丙烯酸型丙烯酸酯，而基體34可以包括PET。 圖4類似於圖1的實施方案而且包括在反射塗層14上的黑色的不光滑的或其它 適當的塗層36以便消除可見光不通過稜鏡12從那裡反射時出現的"閃閃發光"的外觀。
圖5類似於圖4的實施方案而且包括安排在塗層18和稜鏡12之間的基體34。
圖6舉例說明一種雙面結構10，其中粘接劑38用來把圖1的結構按照背靠背的關 系粘接在一起，以便沿著至少兩個方向(例如，相反的方向)回射預定波長的光線。
圖7類似於圖6的實施方案並且進一步包括在稜鏡12和塗層18之間的基體34。
在任何實施方案中，都可以在塗層18上提供既透射某個預定波長範圍的光線又 能散射第二預定波長的光線的蠹眼結構。蠹眼結構將改善長波長光線的傳輸但是在中波長 到短波長的光線中外觀顯得不光滑或像毛氈一樣。在通過引證在此將其全部教導併入的於 2002年3月12日授權給Nilsen等人的美國專利第6，356，389號中更詳細地解釋蠹眼結 構。 在本文揭示的任何實施方案的特定的應用中，為數眾多的結構IO可以與油漆或 液體混合，然後塗到物體表面上。物體(例如，6)可以為了庫存管理目的被跟蹤。
圖8是回射結構10的一個可稱為小薄片或碎片的實施方案。在其它的實施方案 中，結構10能用來形成線材或纖維。結構110是為允許第一預定波長的光線(例如，可見 光之類的中波長光線112)通過和回射光源116產生的不同於第一預定波長的第二預定波 長的光線(例如，長波長的光線114)而設計的。 結構110能包括無覆蓋的立體角稜鏡118，例如，在通過引證在此將其全部教導並 入的於2000年1月20日申請的美國專利申請第09/488， 129號中揭示的那些。稜鏡118 可以用對可見光實質上透明的材料製成。在特定的實施方案中，稜鏡118可以用聚碳酸酯、 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其它適當的熱固性或熱塑性材料製成。稜鏡118可以在對可 見光也是實質上透明的基體120上形成。在特定的實施方案中，基體120可以包括與稜鏡 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)或其它適當的材料。在其它的實施方案中，稜鏡118和基體120可以在一個步驟中形成，以便形成 整體式結構。實質上透明的粘接劑122能用來使結構110附著到基體、衣服製品等物品上， 其顏色將透過結構IO露出。 在稜鏡118的稜面126上可以提供一個允許中波長的光線112通過但是反射較 長波長的光線114並因此引起較長波長的光線114的回射的塗層124。在特定的實施方 案中，塗層124是多層塗層，其塗料能從Precision Optical Systems, Inc. of Norwood, Massachusetts購買。該塗層可以與介電層、金屬層和介電層與金屬層的組合(例如，用來 使在不同的波長下透射和反射的光線數量成比例的塗層) 一起製作。可以調整塗層的數目 和塗層的厚度以提供預期的光線反射範圍和光線透射範圍。各層的厚度通常在納米範圍， 小於光線的波長。層數可以從1到100以上。在進一步的實施方案中，在塗層124上可以
提供對中波長和長波長的光線透明的或實質上透明的填充材料以保護該塗層。
圖9舉例說明與圖8類似的結構110，但是稜鏡包括傳統的立體角稜鏡128，例 如，在此通過引證將其全部教導併入的於1972年8月15日授權給Rowland的美國專利第 3， 684， 348號所揭示的立體角稜鏡。用來製作回射片材的方法是在通過引證在此將其全部 教導併入的於1972年9月5日授權給Rowland的美國專利第3， 689， 346號中揭示的。在 其它的實施方案中，結構110可以包括塑料和/或玻璃的珠子、"貓眼"回射元素和/或完整 的立體角稜鏡，例如，在此通過引證將其全部教導併入的1934年4月17日授權給Stimson 的美國專利第1， 955， 105號所揭示的那些。 稜鏡128可以用對中波長和長波長的光線實質上透明的材料(例如，聚對苯二甲 酸乙二醇酯(PET)，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或其它適當的材料)製成。在稜鏡128的 稜面126上可以提供一個允許光線112通過同時反射並因此引起光線114回射的塗層124。 粘接劑122可以安排在塗層124上用來使結構110附著到基體上。在稜鏡128的窗口面 130上可以提供一個用來吸收可見光同時允許預定波長範圍的光線通過的塗層。
圖10舉例說明包括在稜面126上有光學塗層132的立體角稜鏡128的結構110。 塗層132可以包括用來回射光線的鏡面塗層或反射塗層。在特定的實施方案中，塗層132 可以包括鋁、金，等等。稜鏡128可以用對一個波長範圍的光線114和/或第二波長範圍的 光線112實質上透明的材料製成。 在稜鏡128的窗口面130上可以提供一個用來吸收可見光同時允許預定波長範圍 的光線通過的塗層。在特定的實施方案中，該塗層包括前面針對塗層118描述的基於丙烯 酸的材料。 圖11舉例說明一種雙面回射結構110，該結構包括按照背靠背的關係安排的在稜 面126上有塗層124的立體角稜鏡128，以致預定波長的光線114是沿著至少兩個方向(例 如，相反的方向)回射的。實質上透明的粘接劑122可以用來把稜鏡128粘接在一起。這 些結構110可以先混合到透射短波長到長波長的塗料或樹脂中，然後塗到物體、衣服之類 的東西上。 圖12舉例說明一種雙面回射結構110，該結構包括按照背靠背的關係安排的無覆 蓋的立體角稜鏡118，以致預定波長範圍的光線114是沿著相反的方向回射的。稜鏡118可 以在對第二預定波長的光線實質上透明的基體134的兩個面上形成。此外，結構110可以 混合到透射光線的樹脂中。
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圖13舉例說明與圖8的實施方案類似的回射結構110。在這個實施方案中，稜 面126上的塗層136被配置成回射由預定波長的光源140產生的某個預定波長的光線138 同時允許可見光112從那裡通過。在一個實施方案中，塗層136是由Precision Optical Systemslnc.設計的而且是為反射有預定的波長或波長範圍的短波長光線而設計的。
圖14是包括安排在基體134兩面的袒露稜鏡18的雙面回射結構110。在稜鏡118 上提供一個引起某個預定波長的光線138沿著相反的方向回射同時允許第二預定波長的 光線112通過的塗層136。圖15是與圖11的實施方案類似的雙面回射結構110。在這個 實施方案中，在稜鏡118上提供一個引起某種預定的光線138回射同時允許第二預定的光 線112通過的塗層136。 在此揭示的任何一個實施方案所產生結構都可以散布在有粘接劑塗層的薄膜上， 混合到粘接劑、聚合物、油漆、塗料之類液體之中。在任何一個實施方案中，都可以在窗口面 130上提供蠹眼結構。 在本文揭示的任何一個實施方案的特定的應用中，為數眾多的結構110可以混合 到油漆或液體之中然後塗到看得見的物體的表面上。該物體(舉例來說，可以是貨物或送 貨容器)可以被跟蹤以便於庫存管理。 圖16是傳統的完整的或有方形側面的立體角稜鏡的頂視圖，該稜鏡由於有相互 垂直的稜面142能用來回射光線。圖17表現有方形側面的立體角稜鏡在有效孔徑方面超 過有三角形側面的立體角稜鏡和錐形立體角稜鏡。 圖18是片材144的平面圖，該片材可以包括，舉例來說，能使用連續衝模工藝摺疊 成雙面無覆蓋的回射小薄片或碎片146 (圖19)的拋光的金屬或聚合物。圖19的實施方案 包括至少五個反射面而且沿著相反的方向回射光線。片材144的厚度可以改變取決於預期 的應用和片材材料的強度。多樣的小薄片146可以作為粉末使用或被混合到樹脂、油漆、塗 料之中。 熱塑性聚合物片材(例如，聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯、環烯共聚物(C0C) 或其它適當的聚合物)可以使用熱成型工藝製成立體角稜鏡結構。熱塑性聚合物也可以使 用適當的壓塑、壓注或注塑微成型工藝模塑成預期的立體角稜鏡形狀。微成型技術可以用 一粒熱塑性塑料粒料生產多達500個小薄片。除此之外，熱固性聚合物(例如，可用紫外線 固化的丙烯酸型丙烯酸酯和氨基甲酸乙酯型丙烯酸酯)可以使用分級微鑄塑工藝鑄塑成 預期的立體角稜鏡形狀。 圖20和圖21類似於圖18和圖19的實施方案，但是由此產生的小薄片146包括 至少七個反射面。圖22和圖23類似於圖18和圖19的實施方案，但是由此產生的小薄片 146至少包括十三個反射面。 在任何一個實施方案中，可以在用對某個預定波長範圍的光線實質上透明的樹脂
製成的小薄片146的反射稜面上提供對第二預定波長範圍的光線實質上透明的某預定波
長的反射塗層。這種尺寸或更大的小薄片146能平放並且起回射粉末的作用。這種小薄片
146亂七八糟地和正面向上地回射某預定波長範圍的光線。此外，可以在小薄片146的一個
面上塗一層實質上透明的粘接劑，以便把它粘到某個製品、物體、衣服等東西上。 在其它的實施方案中，對第二預定波長範圍的光線實質上透明的某預定波長範圍
的反射塗層可以塗在小薄片146的兩個面上，配置成實質上呈現黑色或彩色。這種尺寸或更大的小薄片146能平放並且起黑色回射粉末的作用。這種小薄片146亂七八糟地和正面 向上地回射某預定波長範圍的光線。在進一步的實施方案中，黑色或彩色的粘接劑可以塗 在一個面上，以便把小薄片146粘到製品、物體、衣服等東西上。 圖24是小薄片146的剖視圖，其中本體部分148是用能夠透射預定波長的光線的 黑色或彩色材料製成的。完全無覆蓋的立體角稜鏡是在該材料的一側模塑成形的或形成 的，留下一個平面表面。在其它的實施方案中，本體部分148可以用一種在特定的波長下透 射光線的包含不同的材料(例如，著色劑、染料，等等)的不透明的或彩色的材料製成。在 這個實施方案中，第一層150是在小薄片146的第一面上提供的並且是用能反射某個預定 波長的光線的材料製成的。第二層152是在第一層150上提供的，它能透射某些預定波長 的光線。因此，兩種預定波長的光線都是從小薄片146的頂端回射的。對準小薄片146的 底部的該預定波長的光線也被膜層150回射。在其它的實施方案中，為了實現無光澤表面， 可以在表面154上提供蠹眼結構。 圖25是被模塑或鑄塑成可斷成數段的金屬或聚合物材料的有完整的方形側面的 雙面立體角稜鏡小薄片146的平面圖。這些區段可以在作為非常薄的易斷裂邊界的橫斷線 的形成或成形期間通過在該橫斷線上打孔變成有易斷裂邊界的。小薄片146可以通過熱成 型或壓塑製成所述片材。模具可以有使它有可能斷裂成若干區段的薄區段。在一個實施方 案中，稜鏡有介於大約0. 101和0. 203毫米(0. 004和0. 008英寸)之間邊長147。
圖26是在諸稜面中的表面A上有Dr. James Cowan研發的Aztec安全結構的小薄 片46的平面圖。Aztec光共振結構是在通過引證在此將其併入全部教導的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圖像僅僅在某些特定波長 (例如，紫外波段的可見光)能看得見，但是在其它的波長是看不見的。這提供了一種檢驗 製品真實性的方法。 圖27是被製成纖維或線材156形式的可以塗上一層反射塗層的雙面的有方形側 面的立體角稜鏡結構的平面圖。反射塗層被設計成使它能回射預定波長的光線。線材156 也可以被封裝在實質上透明的管子或包層中。管子或包層可以是熱塑性的，對預期的回射 波長是透明的，而且能適合使用直角擠塑模頭工藝。在其它的實施方案中，包層可以是適合 使用直角擠塑模頭工藝的熱固性材料。在此揭示的任何線材都可以有變化多樣的帶塗層的 立體角稜鏡結構，以便產生隨機或規則的亮度或色碼、二進位碼，等等。線材上的密碼可以 用超球面掃描儀或其它類似的解碼裝置讀出。安全線材的實施方案可以被編織到通貨或文 件中防止偽造。複印機無法複製複印文件中的色彩或結構。該線材可以被製成聚合物纖維 分散在造紙期間使用的紙漿纖維中形成防假冒的紙。這種纖維也可以放在前巻紙筒上的圖 案中以形成水印。 圖28是包括雙面無覆蓋的有完整方形側面的立體角稜鏡部分的能按相反的方向 沿著線材長度回射光線的線材156的頂視圖。圖29與圖28的實施方案類似，但是包括彎 折點或斷裂點158。在本文揭示的任何實施方案中線材156都可以是用金屬或聚合物成形 工藝製成的。 圖30和31舉例說明圖28和圖29所示的線材156被封裝在管子或包層160中。 線材156可以被塗上一層為透射和/或反射預定波長的光線設計的塗層。立體角稜鏡結構156的薄壁可以包括一些扭轉區域以便提供背襯空氣的回射線材。在一個實施方案中，包層 160包括熱塑性材料，對預期的回射波長是透明的，而且適合使用直角擠塑模頭工藝製作。 在進一步的實施方案中，包層160可以包括適於使用直角流動模頭工藝的熱固性材料。
圖32、33、34和35舉例說明用來在拋光鋁絲外面形成單面的有完整方形側面的立 體角稜鏡線材的方法和相關的工具。成品立體角稜鏡線材可以在外加包層的時候被扭轉， 以實現從各個角度回射。反射塗層可以用來增強來自立體角稜鏡的稜面的反射。當鋁線被 管子內部的透明的氧化銦錫(ITO)傳導性塗層封裝在透明的管子中並且該管子中充滿能 隨著橫跨鋁絲和ITO塗層的電位差變化改變折射指數的液晶(LC)的時候形成可變的回射 線材。在一個折射指數下該立體角稜鏡有優良的寬入射角性能。在第二折射指數下該立體 角稜鏡有優良的窄入射角性能。 圖32舉例說明可以包括直徑為大約0. 076毫米(0. 003英寸)的鋁絲或拋光的片 材的金屬絲162被放在模具164上，該模具可以包括形成連接鏈的區域166。這些連接把已 形成的結構連接在一起，以允許有效地連續塗布能用來實現高水平回射率的反射塗層。圖 33舉例說明已經在模具64上被迫形成兩個相反的袒露立體角稜鏡的金屬絲162。圖34與 圖33類似，但是金屬絲162有大約0. 153毫米(0. 006英寸)的直徑。圖28舉例說明封裝 金屬絲162起保護作用和改善改善光線入射角的管子或包層160。包層160可以是空心的 或實心的，而且是實質上透明的。 圖36舉例說明能用來製造在此描述的有完整的方形側面的回射線材、纖維和小 薄片的現有技術模具170的一部分168。圖37是可以用來形成本發明的實施方案的可以用 金屬製成的模具172的透視圖。模具172中用虛構的線勾畫出輪廓的部分可以包括連接鏈 166。微成型技術能用來形成本發明的實施方案。在線材、纖維或小薄片按分步重複工藝在 模具172中形成之後，該結構可以塗上一層鏡面塗層或反射塗層，例如，反射某個預定波長 範圍的光線並且透射另一個預定波長範圍的光線的金屬和塗層。 圖38是能用來製作在此描述的完整的有方形側面的回射線材、纖維和小薄片的 可以用金屬或陶瓷(包括玻璃)製成的模具174的另一個實施方案的透視圖。模具174可 以包括一個可以被聚合物填滿的模腔176和一個能在立體角稜鏡結構固化時與該立體角 稜鏡結構形成疊層結構的可脫粘的頂膜。在特定的實施方案中，連接部分166可以在模具 174中提供。圖39是與圖38所示模具174相反的模具178的透視圖。
圖40和41展示可以用來製造這項發明教導的形式的有完整的方形側面的回射薄 片的工具的大小和形狀。該薄片可以在毗連的小薄片之間有可斷裂的接合部。在特定的實 施方案中，該接合部是這樣的，以致該薄片在分離成能通過混合進入塗料、油漆、樹脂、聚合 物、織物、紙張、膠粘劑、粘合劑之類的東西的分開的小薄片之前可以通過塗布工藝循環。
圖42是現有技術有三角形側面的回射體的透視圖。本發明的八面體回射體可以 用實心的或無覆蓋的切掉頂端的立體角稜鏡製作。在此討論的反射塗層概念能用於八面體 回射體。 圖43是能摺疊成在圖44和圖45中舉例說明的八面體回射體182的包括八個有 三角形側面的立體角稜鏡部分的結構180的平面圖。立體角稜鏡部分可以由，舉例來說，稜 面上有反射塗層的金屬或聚合物製成。 薄壁立體角稜鏡回射八面體182可以被通過使金屬或聚合物成形來製作。拋光的薄金屬片(例如，拋光的鋁片)可以使用連續衝模工藝加工成立體角稜鏡薄片。熱塑性聚合 物(例如，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、環烯共聚物或其它的適當材料)的片材可以使用 熱成型工藝加工成立體角稜鏡結構。熱塑性聚合物也可以使用適當的壓塑、壓注或注塑微 成型工藝製成所需要的立體角稜鏡形狀。微成型技術可以用來用一粒熱塑性塑料粒料生產 多達500個八面體。除此之外，熱固性聚合物(例如，可用紫外線固化的丙烯酸型丙烯酸酯 和氨基甲酸乙酯型丙烯酸酯)可以使用分級微鑄塑工藝鑄塑成所需要的立體角稜鏡形狀。
在形成圖43所示的立體角稜鏡圖案之後，該結構被摺疊成八面體182並且可以 用粘接劑固定。立體角稜鏡也可以作為實心的立體角稜鏡模塑成形，然後被摺疊成八面體 182。立體角稜鏡的稜面表面可以塗上一層在預定的光線波長範圍中反射和透射的塗層，八 面體82可以混合到塗層、油漆、樹脂、聚合物、織物、紙張、粘接劑、粘合劑之類的東西中。
在其它的實施方案中，八面體可以是通過在立體角稜鏡的稜面上提供在此通過引 證將其全部教導併入的於2004年4月23日申請的美國專利申請第10/830， 701號和於2004 年12月9日公開的美國專利申請公開第20040246599號所揭示的隆起或高度差定位器形 成的。當立體角稜鏡被摺疊成八面體的時候，在稜鏡稜面之間提供氣室從而形成背襯空氣 的結構。 圖46舉例說明已經被封裝在能用來保護八面體和改善光線入射角的空心或實心 透明結構184中的八面體182。在特定的實施方案中，角186可以被倒圓，以除去鋒利的尖 點。在其它的實施方案中，在結構184的外表面上可以提供蠹眼結構，以減少表面的可見光 光澤。在進一步的實施方案中，結構184可以用對某個預定波長範圍的光線不透明而對第 二或第三個預定波長範圍的光線透明的材料製成。圖47與圖46的實施方案類似，但是在 結構184的頂端和底部包括一個變平的部分188。 圖48是包括其上可以包括鏡面塗層或反射塗層的表面191的無覆蓋的有完整方 形側面的八面體回射體190的透視圖。圖49、50和51舉例說明被分別封裝在結構192、 194、 196中的八面體回射體190。結構192、 194和196保護回射體190並且增加其有效面積。
在任何一個實施方案中，塗層都可以用來產生彩色外觀。本申請的小薄片、碎片或 纖維可以是任何形狀的，例如，正方形的、三角形的、六角形的、矩形的、圓形的，等等。形狀 可以選擇，為的是適合應用。小薄片可以個別地用來給物體作標記，或者可以混合到油漆、 塗層、樹脂、聚合物、粘合劑、粘接劑、漿糊等東西之中形成能用噴塗、油漆、絲網印刷、凹版 印刷式塗布、膠印等手段塗到任何表面上的介質。所述表面可以是織物、金屬、玻璃、陶瓷、 石頭、水泥、聚合物，等等。 回射光線性能的任何組合都可以通過把有不同立體角稜鏡特徵的小薄片混合或 製造在一塊小薄片上有不止一種立體角稜鏡結構設計的小薄片產生。 小薄片的一側可以配置某種特定立體角稜鏡篩分結構或立體角稜鏡結構的組合， 而小薄片的另一側可以配置第二立體角稜鏡篩分結構或立體角稜鏡篩分結構的組合。
—般地說，任何物體都可以有立體角稜鏡結構遮蓋物。該遮蓋物可以呈織物、塗 層、片材、漿糊、膠帶等形式。這些立體角稜鏡結構可以是可調的，為的是產生變入射角性 能。這些立體角稜鏡結構可以被安排成按照任何顏色安排產生多樣的顏色。在其它的實施 方案中，這些立體角稜鏡結構在預定的波長下可能是看不見的。 本申請的薄膜、線材或小薄片可以配置成在薄膜、線材或小薄片的一側有Aztec結構並且在薄膜、線材或小薄片的另一側有諸如無覆蓋的立體角稜鏡結構之類微小光學結 構。微小光學結構可以包括無覆蓋的立體角稜鏡、光柵、蠹眼結構、透鏡陣列、透鏡式稜鏡或 透鏡，等等。任何折射或反射光線的微小光學結構都能使用。 線材或小薄片可以配置成在線材或小薄片的一個區段上有立體角稜鏡結構並且 在線材或小薄片另一側的另一個區段上有諸如Aztec結構之類的另一種微小光學結構。任 何折射或反射光線的微小光學結構都能使用。 儘管已經參照其各種不同的實施方案予以具體地展示和描述了這項發明，但是熟 悉這項技術的人將會理解在形式和細節方面各種不同的改變可以在不脫離權利要求書所 囊括的本發明的範圍的情況下完成。
1權利要求
一種回射結構，包括第一組為數眾多的回射體，具有窗口面和稜面表面；以及位於所述窗口面上的塗層，該塗層被配置為吸收可見光；以及位於所述稜面表面上的塗層，該塗層被配置為反射光線。
2. 根據權利要求l的回射結構，其中所述回射結構被形成為小薄片、碎片或線材的形狀。
3. 根據權利要求1的回射結構，進一步包括 第二組為數眾多的回射體，具有窗口面和稜面表面；以及在第二組為數眾多的回射體的窗口面上的塗層，該塗層被配置為吸收可見光； 位於所述稜面表面上的塗層，該塗層被配置用於反射光線，其中第一組為數眾多的回射體和第二組為數眾多的回射體被布置在相同基體的相反 側，使得第一組為數眾多的回射體和第二組為數眾多的回射體被配置為在至少兩個方向回 射光線。
4. 一種回射結構，包括第一組為數眾多的回射體，具有窗口面和稜面表面；以及位於所述稜面表面上的塗層，該塗層被配置為反射第一預定的波長或波長範圍的光線 同時允許第二預定的波長或波長範圍的光線通過。
5. 根據權利要求4的結構，進一步包括 第二組為數眾多的回射體，具有窗口面和稜面表面；以及位於所述稜面表面上的塗層，該塗層被配置為反射第一預定的波長或波長範圍的光線 同時允許第二預定的波長或波長範圍的光線通過，其中第一組為數眾多的回射體和第二組為數眾多的回射體被布置在相同基體的相反 側，以使得第一組為數眾多的回射體和第二組為數眾多的回射體被配置為在至少兩個方向 回射光線。
6. 根據權利要求5的結構，其中第一組為數眾多的回射體和第二組為數眾多的回射體 利用基本透明的粘接劑粘接在一起，並且按背靠背的關係布置以使得在相反的方向回射光 線。
7. 根據權利要求5的結構，其中所述回射結構被形成為小薄片、碎片或線材的形狀。
8. —種識別物體的方法，該方法包括將回射結構附著到所述物體的表面，所述回射結構被配置成回射預定的波長的光線；把具有預定的波長的光線引向所述回射結構；以及探測回射的光線。
9. 根據權利要求8的方法，其中所述回射結構的窗口面上的塗層被配置為吸收可見光。
全文摘要
依照本發明的實施方案提供一些回射結構，這些結構可以包括碎片、小薄片、線材、纖維、片材、八面體回射體，等等。這些結構能利用完整的或切去頂端的袒露表面和/或實心立體角稜鏡。在所述表面上可以提供為反射第一預定的波長或波長範圍的光線同時允許第二預定的波長或波長範圍的光線通過而配置的塗層。在其它的實施方案中，鏡面塗層或反射塗層可以在無覆蓋的表面或立體角稜鏡的稜面上提供。
文檔編號G02B5/124GK101726777SQ20091022487
公開日2010年6月9日 申請日期2005年5月12日 優先權日2004年5月12日
發明者帕特瑞克·W·穆萊恩, 羅伯特·B·奈爾森 申請人:瑞弗萊克塞特公司;技術解決與發明有限公司