專利名稱：反光立體角制品的新穎加工技術及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有棱柱反光單元的反光立體角單元制品。
背景技術：
已有技術中有許多類型已知的反光單元。其中包括一種或多種幾何結構、通常稱為立體角的棱柱構造。利用反光立體角單元的反光片是眾所周知的。反光立體角單元是一種三面體結構，它具有彼此會交于一個角的三個近似地相互垂直的側面。由于全內反射或全內反射涂層，光線通常在立方面處得到反射。用直接加工制造方法制造反光立體角單元陣列有許多不足之處和許多局限性和限制。由于這些限制，有效孔徑率，適應性和制造方面的方便性都受到影響。以致它的總成本—性能比比起新穎制品和下面將要敘述的制造方法來說往往是比較高的。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供的是一種由一立體角單元陣列制成的立體角制品，其中的諸立體角單元至少由兩組彼此相交的直接加工的平形槽所形成。陣列中的至少一個結構的高度是經(jīng)調節(jié)過的或者說是與陣列中的別的結構不同，這一點將在下面加以敘述。本發(fā)明還提供制造這種立體角制品的種種方法。簡單地說來，這種方法是在基片上加工出一系列彼此相交的平行槽組，然后從該基片形成一代或多代復制品。
本發(fā)明的反光制品克服了已有技術反光立體角單元結構的結構上和光學上的局限性。本發(fā)明的新的多結構立體角陣列可以形成多種形狀的立體角并且可以制造出符合特定光學性能要求的立體角陣列。
附圖概述下述附圖有助于對本發(fā)明的描述，其中

圖1是本發(fā)明的具有直接加工的三組槽的反光立體角單元陣列的平面圖；圖2是沿圖1中“2—2”線的正截面圖；圖3是圖1和圖2所示之陣列的幾個有效孔徑的平面視圖；圖4是具有3°后角的本發(fā)明的直接加工的多槽組陣列；圖5沿圖4中“5—5”線的截面圖；圖6是圖4所示陣列中幾個有效孔徑的平面圖；圖7是本發(fā)明直接加工型反光立體角單元陣列的平面圖；圖8是沿圖7中的“8—8”線所取的截面圖；圖9是圖7和圖8所示陣列中幾個有效孔徑的平面視圖；圖10是本發(fā)明直接加工的斜的反光立體角單元陣列的平面視圖；圖11是圖10所示的陣列在零度入射角時的幾個有效孔徑的平面視圖；圖12是圖1，4，7所示陣列的有效孔徑率相對于入射角的關系曲線圖；圖13是圖7和圖10所示陣列的有效孔徑率相對于入射角的關系曲線圖；圖14是一截面圖，圖中示出了使用密封介質的情況；圖15是一截面圖，圖中示出了具有分隔面的反光立體角單元陣列；圖16是在直接加工的陣列中形成槽的工具的示意圖；圖17是本發(fā)明的具有幾個陣列小區(qū)的復合陣列的平面視圖；圖18是本發(fā)明具有可變槽距的直接加工陣列的平面視圖。
以上這些圖，除了圖12和13以外，都是理想化的視圖，它們都是不按比例畫出的，總的目的是用來說明本發(fā)明，然而本發(fā)明并不限于所圖示的范圍。
本發(fā)明的最佳實施方式本發(fā)明提供一種制造一立體角制品的方法，該方法包括以下步驟提供一由適宜于形成反光表面的材料制成的可加工的基片；通過在基片上直接加工出至少兩組平行的槽而形成多種包括諸立體角單元的幾何結構，直接加工形成至少一種具有光學和非光學部分的幾何結構的側表面。
本發(fā)明還提供一種加工立體角制品的方法，該方法包括如下的步驟提供一可直接加工的基片，其中先加工出多組槽以形成包括諸立體角單元的幾何結構，然后調節(jié)至少一種幾何結構的高度，調節(jié)的方法是在至少一組槽中再直接加工出至少一條槽來。
本發(fā)明還提供一種加工一立體角制品的方法，該方法包括以下的步驟提供一可直接加工的基片，在該基片上加工出多組槽以形成多種包括諸立體角單元的幾何結構，并且在基本上沿著部分重疊的路徑，在至少兩組槽的每一組槽中加工至少一條槽，但槽的深度有所不同以形成一最終的槽。
本發(fā)明還提供一種反光立體角制品。這種制品是在基片上加工出多種包括諸立體角單元的幾何結構的直接加工的基片的復制品，至少一種幾何結構的高度是經(jīng)調節(jié)的，調節(jié)的方法是在至少一組槽中再加工至少一條槽。
本發(fā)明還提供一種反光立體角制品，這種制品是在基片上加工出多種包括諸立體角單元的幾何結構的基片的復制品，在基片中每一幾何結構以至少兩組平行的最終槽的每一槽組中的至少一條槽為界，并且至少一種幾何結構包括一具有光學部分和非光學部分的側表面。
本發(fā)明還包括一種反光立體角單元復合片，該復合片具有多個包括諸反光立體角單元的幾何結構小區(qū)，每一小區(qū)由一直接加工的基片的復制品組成，在這直接加工的基片上加工有多組最初加工的槽以形成多種包括諸立體角單元的幾何結構。該復合基片包括至少一個具有諸高度經(jīng)調節(jié)過的幾何結構的小區(qū)，這些幾何結構包括通過在至少一組槽中直接加工出至少一條附加槽而形成了的諸立體角單元。
本發(fā)明還提供一反光立體角單元復合片，該復合片包括多個包括諸反光立體角單元的幾何結構小區(qū)。每一小區(qū)由一直接加工的基片的復制品組成，在該直接加工的基片上，多個立體角單元由來自多個槽組的多條槽為界。該復合片包括至少一個小區(qū)，該小區(qū)有至少一個既有光學部分又有非光學部分的幾何結構側表面。
反光立體角單元微立方體陣列是用包括模塊拼裝法(pinbundling)和直接加工法在內的不同技術制成的模子來制造的。用模塊拼裝法制成模子時，是把各小模塊拼裝在一起，各模塊的端部的形狀具有一反光立體角單元的特征。模塊拼裝技術的例子可參見美國專利3926402號(授予Heenar等人)及英國專利423464及441319號(授予Leray)。
直接加工技術也叫做刻槽法(ruling)，它包括切割基片的若干部分以形成以諸槽形成的圖形，各槽彼此相交以形成諸立體角單元。形成了槽的基片稱作母板，從其上可以復制出諸復制品。在有些情況下，諸母板直接用作反光制品，但是，復制品，包括幾代的復制品，通常用作反光制品。直接加工技術對制造具有小的微立方體陣列是一種非常好的技術。微立方體陣列特別有利于撓性較好的薄的復制陣列。微立方體陣列也有利于用連續(xù)工藝制造。使用直接加工方法制造大的陣列也比用別方法來得方便些。直接加工的例子可參見美國專利第4588258號(授予Hoopman)及美國專利3712706(授予Stamm)。該兩專利揭示了用具有兩相對切割表面的機械工具以一道或多道切割，切割出槽來以在基本上形成諸立體角光學表面。在美國專利4895428號中揭示了直接加工法的一個例子，在這個例子中只用了兩組槽。
圖1中示出了反光立體角單元陣列12的一個實施例。它是由可直接加工的基片13制成的。其上至少使用了三組槽，每組槽都包括多條平行而不重疊的槽。最好由等距間隔開的二級槽14、16組成的二級槽組排成非平行關系，而一級槽組由多條平行而等距間隔開的一級槽20組成。一級槽20位于二級槽的交點22的中間。在另一實施例中，槽間間隔是變化而不是均勻間隔的。在圖1所示的實施例中，形成了多個包括諸反光立體角單元的隆起的斷續(xù)的幾何結構。在此圖中兩槽組的槽的交點至少與第三槽組中的一條槽是不重合的。同時，兩槽組內的槽交點與第三槽組中的至少一條槽之間的間隔最好大于0.01毫米左右。所有這些幾何結構都與立體角單元24，26，30相似。圖1示出的是一多結構陣列，其中的立體角單元是由切割深度相同的一級和二級槽形成的。槽相交的夾角是60°。
圖2是沿圖1中的“2—2”線所取的剖視圖。圖2示出了立體角單元24，26，30的立方體頂點34，36，38的高度之間的差別。立方體頂點38相對于所有其他表面來說是直接加工基片的高點所在。此外，圖1和圖2的結構的形成產(chǎn)生了垂直表面41，此類垂直表面在這一類型的陣列的加工過程中造成了困難。在復制這些陣列時垂直表面使配對面之間造成互鎖，從而造成低的勞動效率材料的浪費和使制造費工費時而慢下來。
對這些陣列來說，它們的光學性能一般用實際起反光作用的表面積所占的百分比來表示，亦即有效面積或有效孔徑。有效孔徑率(percent active aperture)是傾斜量、折射率，和入射角的函數(shù)。圖1和圖2中的陣列具有91％左右的非常高的有效孔徑。圖3中示意性地示出了這種高有效孔徑的情況。圖3同時示出了在用了上述幾何形結構和制造方法而形成的多種有效孔徑尺寸。具體地說，不同尺寸的孔徑47，49，53互相混合安排得彼此非?？拷?，并且，它們對應于圖1中所示的不同類型的反光立體角單元24，26，30。在例如用于光電傳感器、交通管理器材、方向性反光器和反光商標或路標等要求入射角為零或低入射角時具有高的亮度的應用場合，陣列12是很有用的。
圖4示出了用多槽組所形成的陣列56，陣列中56的反光立體角單元24，76，77是以與結合圖1所描述的類似方法制造出來的。然而陣列56是通過用3°后角加工槽94，95，96中每一條后形成的。如圖5所示，此后角使表面62與圖2中的表面41相比垂直取向較緩和了些。表面62的這種垂直取向的減弱使加工比較方便而且使陣列56的復制過程也大有改進。
使用后角也會使這種陣列的有效孔徑率減小。如圖6所示，陣列56包括多個不同尺寸和形狀的孔徑47，79及83。和圖3中一樣，圖6中的孔徑也是彼此混合并彼此靠得非常近，從而可以在低入射角時提供相對較高的亮度。然而，雖然由于用了后角使損失了一些光學表面積，而此陣列56的最大有效孔徑率只降低到84％。后角可以再增加以進一步使加工和復制更方便些，但是，它也使最大有效孔徑率進一步降低。大的后角會降低陣列中的一些較高的結構，但是，所形成的三面體結構就不再是反光立體角單元。
圖7示出了反光立體角單元陣列88的另一實施例，它的制造方法類似于陣列12和56。也是用了多個一級和二級槽?？梢杂脵C械工具進行一道或多道切割來形成組成包括立體角單元光學表面的、具有幾何形狀的結構的側表面的槽的形狀。最終的槽形成所有幾何結構側表面且可以由一個或多個槽組成。直接加工陣列88基本上與陣列56的制造方法相同，所不同的一點是進一步調節(jié)了陣列中至少一種結構的高度。這可以用幾種可能的方法中的一種來實現(xiàn)。一個實施例包括加工多個槽組以產(chǎn)生包括立體角單元的多個幾何結構，同時加工至少兩組槽中的每組的至少一條槽，加工是沿著重疊或部分重疊的路線進行的，但槽的深度不同。另一個實施例包括通過直接加工基片中的至少兩組平行槽以制成多個包括諸立體角單元的幾何結構，這樣，使槽的加工形成的最終的槽具有至少一個既有光學部分也有非光學部分的幾何結構側表面。在這里，所謂“光學部分”指的是對某些入射角來說實際具有反光特性的表面。最好這些部分沿著一根平行于形成幾何結構側面的槽或諸槽的軸線的軸線相交。這可以通過這樣的方法來完成，一是使用一種新的機械工具只用兩組槽來形成最終的槽，或者簡單地使用兩組以上的槽來形成最終的槽，這將在下面加以敘述。
例如，原來在圖5中以及部分地在圖8中示出的一級槽94先在基片上形成，然后在接下來的加工步驟中，以重疊或部分重疊于一級槽路線或基本上平行于一級槽94的方式將一適當?shù)臋C械加工工具通過基片而割出一條槽96，槽96的深度足以降低立體角單元76(圖5)的高度，但此深度不會切掉此前形成的其他立體角單元例如立體角單元24和77的光學表面。在這包括下一槽組的一下道加工工序中，形成了一與槽94部分重疊的槽96。槽96可能只能通過在槽94的一側切割基片表面來形成。槽96的夾角可以具有任何值。但最好不要切割掉鄰近立體角單元的表面。這樣做的結果是形成最終槽97(參見圖8的側視圖)。它是沿著該槽形成幾何結構的最終表面的加工操作所形成的。沿著兩級槽組也可以在表面上另外再加上類似的加工操作。如圖8所示，在圖5中原來是“立體角單元76”的立體角單元而現(xiàn)在成了具有尖頂部101的新的形狀的立體角單元99的高度H1，比原立體角單元76的高底H2為低。最終槽97形成了至少一個幾何結構側面98，它既具有一個光學部分也有一個非光學部分，也就是說，它不是形成一個立體角的三個基本正交的表面之中的一個表面。
使用直接加工技術調節(jié)至少一個立體角單元的高度在加工上可以提供很多方便，同時還可以改進機械和光學性能。在復制過程中，有利于復制品從母陣列中分離開來。實際上復制較薄、高度較低的陣列時復制質量也可以大大提高?？偟恼f來，降低高度可以制成比上述結合圖1—6所述的陣列總體上更薄些的結構陣列88。這樣就能使制造加工和處理比較方便。此外，比已有技術的陣列的光學性能好的較薄的陣列對降低漸暈效應也是有利的，否則，由于光線必須走過一個很長的(例如，由于很高的高度造成)光路而產(chǎn)生的溝渠效應(channel effect)，這種漸暈效應將會減少相對于陣列諸光反光表面而言的通光量。
用上述新的切割方法調節(jié)高度的另一個優(yōu)點是增加所形成的陣列的有效孔徑率，特別是對使用非零度后角的陣列尤其是這樣。這些陣列可具有高達91％的有效孔徑。當然，如果用了后角，此值是要有所降低的，例如圖8所示。用了后角以后，陣列88的最大有效孔徑率是88％左右。增加后角將降低零度入射角的有效孔徑率，但采用上述新的切割方法可以維持至少約75％或比75％為高的有效孔徑。圖9示出了陣列88在零度入射角時的有效孔徑。陣列88的有效孔徑率由多個不同尺寸和不同形狀的孔徑47，79和1 06表示。這些孔徑對應于立體角單元24，77及99。陣列88有很多用途它特別適用于要求有高亮度及良好的機械適應性能的場合。
無垂直表面和深槽或幾何結構高的陣列能大大增強立方角單元母陣列的多代復制性。較短的結構使復制品和母陣列的分開比較容易而不會損傷光學表面。較短的結構也可以減少復制品和母陣列之間的機械互鎖。較短的的結構也可以避免在復制品和母陣列之間產(chǎn)生截留的氣泡而且可以在比較高的結構(材料相同)的溫度為低的溫度下進行加工，并可以用較高的速度進行加工。上述最高的結構可以包括立體角單元或其他幾何結構。當最高結構的高度至少減少到次最高結構的高度(next highest slructure)時，在加工過程中就可以獲得很多好處。當然所述多幾何形結構可以包括一種或多種不同的幾何形結構。
陣列12，56及88是包括具有垂直于基平面110的諸單獨的對稱軸線的非傾斜立方體的反光立體角單元陣列的一些例子。所述對稱軸線是中心軸線或光軸線，即由一立體角單元的諸面所形成的內角或三面體角的三等分線。但是在某些實際應用中，傾斜反光立體角單元的對稱軸線使之不垂直于基底平面是有利的。最后形成的傾斜的立體角單元混合而形成在不同入射角范圍內具有反光性能的陣列。圖10示出了一個傾斜的反光立體角單元陣列116，它包括多個立體角單元，每一單元由以夾角58.5°—58.5°—63°相交的諸條一級和二級槽形成。每條一級槽118和每條二級槽117，119都均勻地間隔開且具有3°后角。陣列116具有陣列88的所有優(yōu)點，但它在非零度入射角時還有峰值(最高的)亮度。這一點特別適用于諸如公路標志，在公路標志中非零度入射角的情況是很多的。其中的一級槽118在諸二級槽交點120之間的正中位置。
圖11示出了在零度入射角時陣列116的有效孔徑率。陣列116包括多個不同形狀和尺寸的有效孔徑122，125，129，它們對應于反光立體角單元131，133和137。圖11示出了0°入射角時有效孔徑率的降低。圖中用由陣列116的傾斜所產(chǎn)生的非有效區(qū)141的尺寸大小來表示這種減小。
圖12所示為折射率為1.59，入射角為0°±20°的非傾斜陣列的有效孔徑率與入射角的關系曲線。其中曲線151是已有技術如美國專利3712706(授予Stamm)中所示60°—60°—60°陣列的有效孔徑率。曲線153示出了圖1的60°—60°—60°不對稱陣列12的有效孔徑率。曲線155示出了圖7中所示的60°—60°—60°高度經(jīng)調節(jié)過的3°后角陣列88的有效孔徑率。曲線159示出了圖4中未作高度調節(jié)、3°后角陣列56的有效孔徑率。
圖12中的曲線153示出了具有最大有效孔徑率為91％左右的高亮度陣列，它是在一個由無后角的槽所形成的陣列中實現(xiàn)的。具有后角的陣列可以提高可加工性但也降低了有效孔徑率(如曲線159所示)。有效孔徑率的降低是由于用了具有后角的槽但未對陣列中的最高結構作高度調節(jié)而造成的。但是如曲線155所示，通過提供槽后角和降低陣列中的最高結構的高度可以提高亮度和易加工性。對于以上所述的諸陣列這種制造技術可以在15°到約20°入射角范圍內顯著提高其有效孔徑率。在具有寬范圍的后角包括0°后角的陣列還可以進一步加工以使降低陣列內最高結構的高度。
圖13也示出了折射率為1.5的陣列的有效孔徑率相對于入射角的關系曲線。其中曲線155示出了圖7中60°—60°—60°不對稱的3°后角陣列88的有效孔徑率。該陣列中包括一高度經(jīng)調節(jié)的槽組或一控制深度的切割槽組，它們都能產(chǎn)生具有至少一個光學部分和至少一個非光學部分的新的幾何結構側面。曲線163示出了一斜的陣列的有效孔徑率，它的反光立體角單元是由具有夾角58.5°—58.5°—63°的槽形成的，它們對應于圖10中所示的陣列116。如圖13所示，曲線163的特性基本上與曲線155的特性相同。所不同的是，它在非零度入射角時有一峰值亮度。曲線155和163當繞一位于基片平面內的軸線旋轉時，都具有不對稱的入射角性質。也可以用其他不同的傾斜量控制入射角的角度及其峰值有效孔徑率。
反光片的總的光線反射量可以從有效孔徑率和反射光強度的乘積來獲得。對于有些立方體幾何形狀，入射角及折射率的組合，光強度的明顯降低會造成相對較差的總的光線反射量。即使有效孔徑率相對較高也是如此。有一個例子是依靠反射光線的全內反射的反光立體角單元陣列。如果在立方體之其中一面上的全內反射臨界角度被超過，光線的強度就顯著降低。在這樣的情況下，在陣列的一部分上面加上金屬或其他反光涂層是有利的。例如，當諸表面上有一反光涂層時，具有和一密封介質相接觸的立方體表面的陣列的那一部分的反射性能就往往比較高。或者，不是陣列的一部分而是整個陣列。
如以上所述，直接加工的反光立體角制品往往設計成能容納一密封薄膜，該薄膜加在反光制品上以在反光單元鄰近處保持一低折射率材料，例如空氣，從而提高其性能。在已有技術的陣列中，此介質往往是與立體角單元直接接觸，因而降低總的反光量。然而，如圖14所示，一密封介質175可以設置在陣列的最高表面181上而和較低反光立體角單元例如24及99單元不接觸，因而也就不會降低它們的光學性能。最高的表面可以包括立體角單元，不反射光的棱錐體，截頭錐體、柱形體或其他結構。雖然由于加工公差或有意識的使其不相互垂直而造成的槽的位置的稍微不均勻性或立體角單元夾角的稍微不均勻性會產(chǎn)生高度的細微變化，但是這些變化與本發(fā)明中的所述的變化不同。當使用一密封介質時，所述最高表面的形狀例如可以做成圖15所示的表面191的形狀，使它既能保持住密封介質又可以提高反光片的透光度。反光片的透光度可以通過使用透明或部分透明的介質而加以提高。
最高結構的高度的降低對降低撓性剛度或抗撓剛度有很大的影響，特別是對使用密封介質的立體角單元片來說尤其是如此。即使立體角單元片的不太大的降低也會對抗撓剛度有較大的影響，因為抗撓剛度是與彎曲中的片的厚度的立方成比例的。例如，總的厚度如果降低20％，抗撓剛度就將下降約50％。
圖15是本發(fā)明的另一實施例的示意性側視圖。圖中示出了陣列200的一部分，它是與圖14中的陣列88相似的。但陣列200中包括有一個分隔面206。幾何結構218，219的側面210，213形成了分隔面的邊界邊緣221，223。該側面可以包括立體角單元光學面及立體角上的非光學面以及其他幾何結構。當從剖面上看，分隔面206可以有平的或曲面的部分。分隔面可以有利地利用來增加反光片的透光度或透明度。其中也包括利用如上所述的陣列結構的撓曲片。分隔面206可用一具有平的或曲面頭的工具來形成或者從母陣列的復制品中再經(jīng)加工去掉一些材料而形成。這種結構特別適用于內部照明的標志以及凸出于地面的人行道的標志。
適用于本發(fā)明的反光制品或反光片、板的材料最好是尺寸穩(wěn)定，使用耐久，耐受惡劣氣候及容易復制成所需結構的透明材料。合適的材料舉例來說包括玻璃；折射率為1.5左右的聚丙烯，諸如Rohmand Hass公司制造的PLEXIGLAS牌的樹脂；折射指數(shù)大約為1.59的聚碳酸酯；活性材料，例如美國專利4,576,850及4,582,885，4668558中所述的活性材料；含離子鍵的聚乙烯(polyethylene basedionomers)例如E.I.Dupont de Nemour & Co.，Inc.營銷的商標為Surlyn的那些材料；聚酯，聚氨基甲酸(乙)酯；醋酸-丁酸纖維素。其中，聚碳酸酯特別適合，因為它們比較結實，折射率也較高，它們對在較寬的入射角范圍內獲得較好的反光性能是有幫助的。這些材料還可以包括染料，著色劑，顏料，UV穩(wěn)定劑或其他添加劑。材料的透明性可以保證分隔面或其他形狀的表面能夠通過反光制品或反光片的那些部分傳送或透過光線。
在制品中有了截頭和/或分隔面并不會喪失制品的反光性能，而是使得整個制品成為部分透明。在某些要求部分透明材料的應用場合，制品的低折射率可以提高透過制品的光的范圍。在這些應用中，具有增加透光范圍的聚丙烯(折射率約1.5)是比較合適的。在全反光制品中，最好用高折射率的材料。在全反光制品中，往往用具有折射率1.59左右的聚碳酸酯等材料來提高該材料和空氣之間的折射率的差別從而提高反光性能。聚碳酸酯類材料受到歡迎還因為它們對溫度比較穩(wěn)定并且比較耐沖擊。
根據(jù)本發(fā)明的直接加工陣列是通過調節(jié)陣列中的至少一個結構的高度而形成的。如上所述，制造這種陣列的一種方法包括制造出多個包括立體角單元的幾何結構，其法是在基片或基板中直接加工至少兩組平行的槽，以使通過槽的加工形成至少一個既具有光學部分又具有非光學部分的幾何形結構。這種加工可以用一種新的加工工具來完成，該工具具有切割槽用的裝置，它可以同時切割出多個不同幾何形狀的結構表面在至少一最終的槽的一側上形成多側表面。這種工具的一個例子示于圖16，其中工具230包括具有一第一切割表面235，一第二切割表面237，一第三切割表面239。在此實施例中，第一切割表面235和第二切割表面237共同切割時其結構可以形成至少一個既具有光學部分又具有非光學部分的幾何形狀結構的側表面。
本發(fā)明的其他實施例包括制作一反光制品或反光制品的復制品，其中的反光圖案的形狀得到進一步改變。這些實施例包括至少在一組槽中的至少一個槽側角不同于產(chǎn)生與由槽側形成的諸單元的其他面相正交所必需的一個角。類似地至少一組槽可以包括至少兩個彼此互不相同的槽側角的一個重復圖案。通過成槽工具的形狀，或者通過其他方法，可以制造出這樣一些立體角單元，即其中至少有些立體角單元上的至少一個立體角單元光學面的至少一相當大的部分是弓形的。弓形面可以是凸面或凹面。原來是由一組槽中的一條槽所形成的此弓形面在平行于該槽的方向上是平的。弓形面可以是圓柱面，圓柱體的軸線平行于所述的槽或者在垂直于該槽的方向上可以有變化的曲率半徑。
復合傾斜是一種用來把具有不同取向的立體角單元小區(qū)結合起來的技術。這種方法被例如用于已有技術的陣列中以提供不論取向如何在高入射角時都可以有均勻的表觀的反光片制品。請參閱圖17。圖中的復合陣列244包括了幾個88陣列小區(qū)。復合陣列可以包括具有不同構形的已有技術的或高度經(jīng)調節(jié)的陣列或者具有一光學部分和一非光學部分的至少一個幾何結構側面的陣列的直接加工反光立體角單元陣列的相鄰區(qū)域。區(qū)域的尺寸大小應該根據(jù)具體應用的需要而定。例如，用于交通管理時可能需要足夠小的區(qū)域以便在預期最小的觀看距離上用肉眼不能夠加以分辨出來。這就提供了一個具有均勻表觀的復合陣列?；蛘撸谟米鳒锨酥净蚍较蚍瓷淦鲿r，可能需要具有足夠大的區(qū)域以便在所要求的最大觀看距離上用肉眼就能夠很容易分辨出來。
圖18中示出的陣列254與圖7中的陣列88是相似的，所不同的只是槽的間距。槽257、258、259都在同一槽組里。然而如陣列的這一部分所示，在陣列中的至少一個槽組內，槽的間距是有變化的以致第一槽257和一相鄰的第二槽258(L1)之間的間距與第二槽258和相鄰的第三槽257(L2)之間的間距是不同的。
通過調節(jié)切割的深度或者通過進行另外的調節(jié)槽的高度的開槽步驟來調節(jié)反光立體角單元陣列內的幾何結構的高度可以獲得很多優(yōu)點。這些優(yōu)點包括在不同的入射角上都可以獲得較大的有效孔徑率，陣列的結構可以較薄，陣列的加工、復制和處理都比較方便，陣列的光學性能的提高，陣列的透明度較高以及陣列的較好的抗彎曲性能。上述工藝過程可以用多種形狀的工具來加以完成。
應予理解的是，對熟悉本技術領域的人員來說，在本發(fā)明的精神實質的范圍內，對本發(fā)明作出種種修改和變化完全是可能的，也是顯而易見的。
權利要求
1.一種制造立體角制品的方法，包括以下步驟a)提供一種適于形成諸反光面的可加工基片；b)通過在基片上直接加工出至少兩組平行的最終槽形成多個包括諸立體角單元的幾何結構以使通過槽的加工能形成至少一個具有一光學部分和一非光學部分的幾何結構側面。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述幾何結構是由三組平行的槽形成的。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述諸光學和非光學部分是由一條包括一最終槽的單一的槽形成的。
4.如權利要求1所述的方法，其中，槽的加工用一種機械切割工具完成，該工具的結構可以在一槽的至少一側同時切割出多個側面。
5.如權利要求1所述的方法，其中，幾何結構的側面的諸光學和非光學部分是沿著部分重疊的路線由不同的槽形成的，所述不同的槽形成一復合的最終槽。
6.如權利要求1所述的方法，其中，幾何結構側面的光學和非光學部分沿著一根軸線相交，該軸線平行于形成幾何結構側表面的槽的軸線。
7.一種按權利要求1的方法制造的制品。
8.如權利要求7所述的制品，其中，幾何結構只包括相對于一水平基準平面的諸非垂直表面。
9.一種立體角制品，該制品是權利要求7所述制品的復制品。
10.如權利要求9所述的制品，其中，制品是反光的。
11.一種反光立體角制品，該制品是權利要求2所述制品的復制品。
12.一種加工一立體角制品的方法，該方法包括以下步驟a)提供一可直接加工的基片，其中加工了多個初始槽組以形成多個包含諸立體角單元的幾何結構；b)通過在至少一個槽組中再直接加工出至少一條槽以調節(jié)至少一幾何結構的高度。
13.一種反光立體角制品，該制品是按權利要求12所述方法加工的制品的三槽組實施例的復制品。
14.如權利要求12所述的方法，其中，至少一條另行增加的槽與一條由一初始槽組形成的一條槽的路線部分重疊。
15.如權利要求12所述的方法，其中，至少一條另外增加的槽基本上平行于由一初始槽組所形成的一條槽的路線。
16.一按照權利要求12的方法所制成的制品。
17.一種反光立體角制品，該制品是權利要求16所述制品的復制品。
18.如權利要求10或17所述的制品，其特征在于，至少一個槽組中的至少一條槽形成了幾何結構側面，該幾何結構側面形成一分隔面的邊界的邊沿。
19.如權利要求18所述的制品，其中該制品是部分透光的。
20.如權利要求10或17所述的制品，其結構適用于交通管理材料，車輛標志，光電傳感器，方向性反光器，內照明標志，服裝和商標、路標標記等。
21.如權利要求10或17所述的制品，其中，該制品是透明的。
22.如權利要求10或17所述的制品，其中，該制品的一部分是涂有反光層的。
23.如權利要求10或17所述的制品，該制品在零度入射角時具有至少兩個不同的有效孔徑。
24.如權利要求10或17所述的制品，該制品在零度入射角時具有至少兩個不同的有效孔徑形狀。
25.如權利要求10或17所述的制品，其特征在于，在近似于零度入射角時該制品的有效孔徑率大于80％。
26.如權利要求10或17所述的制品，其特征在于，在近似于零度入射角時該制品的有效孔徑率大于90％。
27.如權利要求10或17所述的制品，其特征在于，該在非零度入射角時制品的亮度最大。
28.如權利10或17所述的制品，其特征在于，當該制品繞位于該基片平面內的一軸線旋轉時具有不對稱的入射角性質。
29.如權利10或17所述的制品，其特征在于，該制品包括至少在一個槽組內的至少一個槽側角，該槽側角與會使諸槽側面所形成的單元的別的諸面產(chǎn)生一垂直相交情況的角是不同的。
30.如權利要求10或17所述的制品，其特征在于，至少一組槽包括至少以重復形式出現(xiàn)的、兩個彼此互不相同的槽側角。
31.如權利要求10或17所述的制品，其特征在于至少一些立方體角單元上的至少一個立方體面的大部分上是弓形的，從而可以改變反光圖形的形狀。
32.如權利要求10或31所述的制品，其特征在于，弓形面的形狀基本上是圓柱形的，以使該圓柱形的軸線近似地平行于形成弓形面邊界的槽。
33.一種加工具有改進性能的立體角制品的方法，該加工方法包括以下步驟a)提供一可直接加工的基材，在基材上加工出多組槽以形成多個包括諸立體角單元的幾何結構。b)沿著在基材內的部分重疊的路線但以不同的槽的深度在兩組槽中的第一組內加工至少一條槽以形成一最終槽。
34.一種反光立體角制品，該制品是按權利要求33所述的方法制造的制品的復制品。
35.如權利要求34所述的制品，其中，所述幾何結構是用三組平行槽形成的。
36.一種反光立體角制品，該制品是一直接加工基材的復制品，在該基材上加工出多個初始槽組以形成多個包括諸立體角單元的幾何結構，其中至少一幾何結構的高度是在至少一槽組中直接再加工出至少另一條槽后被加以調節(jié)了的。
37.如權利要求36所述的制品，其中的幾何結構是用三組平行槽形成的。
38.一種反光立體角制品，該制品是一直接加工過的基材的復制品，在此基材中，多個包括諸立體角單元的幾何結構中的每個幾何結構都以基材中至少兩組平行的最終槽的第一組的一條槽為邊界。
39.如權利要求38所述的制品，其特征在于幾何結構是用三組平行槽形成的。
40.如權利要求10，17，34，36或38中所述的制品，該制品具有至少兩種不同形狀的幾何結構。
41.如權利要求38所述的制品，其特征在于，幾何結構的側面的光學和非光學部分沿一條軸線相交，該軸線平行于形成諸幾何結構側面的槽的軸線。
42.如權利要求10，17，34，36或38中所述的制品，其特征在于，在接近零度入射角時的有效孔徑率大于70％。
43.如權利要求11，13，35或39中所述的制品，其特征在于，在兩個槽組內的槽的交點與第三槽組中的至少一條槽不重合。
44.如權利要求43中所述的制品，其特征在于，在兩槽組內諸槽的交點與第三槽組內的至少一條槽有一個間距，此間距大于0.01毫米。
45.如權利要求10，17，34，36或38中所述的制品，其特征在于至少兩個幾何結構在一共同的基準平面上方的高度不同。
46.如權利要求45所述的制品，其特征在于多個幾何結構為置于制品中的密封介質提供支承。
47.一種反光立體角單元復合，包括多個反光立體角單元小區(qū)，每一小區(qū)由一直接加工過的基材的復制品組成，在該基材中多個初始的槽組被加工以形成多個包括諸立體角單元的幾何結構，所述復合片包括的至少一個小區(qū)是具有高度經(jīng)調節(jié)過的、包括諸立體角單元在內的幾何結構，所述高度經(jīng)調節(jié)的幾何結構是通過在至少一個槽組內再直接加工出至少另外一條槽而形成的。
48.如權利要求47所述的反光基片，其特征在于，至少一條另外加上的槽是基本上平行于由一初始槽組所形成的槽的。
49.如權利要求47所述的復合陣列，其特征在于至少一條另行加上的槽的深度是與相應的初始槽的深度不同的。
50.如權利要求47所述的制品，其特征在于，當該制品繞位于該基材平面內的一軸線旋轉時，該制品具有對稱的入射角性質。
51.一種反光立體角單元復合片，它包括多個具有諸反光立體角單元的幾何結構小區(qū)，每一小區(qū)是一經(jīng)直接加工過的基材的復制品，多個立體角單元在基材內以多個槽組的多條槽為邊界，所述復合片包括至少一個小區(qū)，此小區(qū)至少有一具有一個光學部分和一個非光學部分的幾何結構側面。
52.如權利要求51所述的制品，當該制品繞位于基材平面內的一根軸線旋轉時，具有對稱的入射角性。
53.如權利要求10，17，34，36或38中所述的制品，其特征在于，至少一個槽組內的槽間距是變化的，這樣，在第一槽和相鄰第二槽之間的間距與第二槽和一相鄰第三槽之間的間距不等。
全文摘要
一種加工一基材以形成反光立體角單元陣列(12)的方法。該方法包括下列步驟在可直接加工的一基材中直接加工出多個槽組(14，16，20)以形成多個包括諸立體角單元(24，26，30)的幾何結構，以及沿著在基材中的同一路徑但槽的深度不同地加工出至少兩組槽，以形成一具有一光學部分和一非光學部分的幾何結構側面。
文檔編號B23D1/20GK1133637SQ9419385
公開日1996年10月16日 申請日期1994年10月20日 優(yōu)先權日1993年10月20日
發(fā)明者杰拉爾德·M·本森, 肯尼斯·L·史密斯 申請人:美國3M公司