制備可畸變的光學(xué)元件陣列的方法
【專利說明】制備可畸變的光學(xué)元件陣列的方法
[0001 ]本申請是于2007年7月5日提交的名稱為“制備可畸變的光學(xué)元件陣列的方法”的中國專利申請200780027091.6的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]使用反向反光膜將光從光源點反射到觀察點。例如，在公路安全應(yīng)用中(如公路標(biāo)志、路面標(biāo)志)，車頭燈的光線被反射到汽車駕駛者的眼睛中。當(dāng)光線被反射到觀察點時，任何給定的旋轉(zhuǎn)角ε的發(fā)散角α的變化范圍是0-3度。
[0003]任何給定情形下的發(fā)散角α和旋轉(zhuǎn)角ε的值取決于光源(如車頭燈)的幾何形狀、觀察者(如駕駛者)和光源/觀察者(如汽車)與反向反光膜之間的距離。例如，大卡車的右車頭燈和駕駛者在距路標(biāo)大約40米時，其發(fā)散角α大約為3度，當(dāng)汽車的左車頭燈和駕駛者在距路標(biāo)大約600米時，其發(fā)散角大約為0.05度。汽車左右車頭燈的旋轉(zhuǎn)角ε的值不同，其也取決于車頭燈的幾何形狀及汽車和駕駛者與路標(biāo)之間的距離。
[0004]理論上，路標(biāo)使用的反向反光膜可以產(chǎn)生足夠強度的反射光，而且反射光的旋轉(zhuǎn)角ε范圍寬，發(fā)散角α的范圍合適。例如，非市區(qū)反向反射公路標(biāo)志以角度大約為1度的發(fā)散角來反向反射光，其相當(dāng)于大卡車的駕駛者在距路標(biāo)大約120米時，返回到駕駛者的右車頭燈光的發(fā)散角的值。此外，如果路標(biāo)上的反向反射膜是隨機取向，則在旋轉(zhuǎn)角ε的每個值都需要反向反射率。
[0005]為了增加反向反射材料的平均幾何發(fā)散，應(yīng)該在反向反射元件中有意地引進畸變。例如，使用微型立方體，可以引進畸變，這可以使二面角稍微偏離90度。在過去的，US3712706、US4775219、US4938563、US6015214、US2003/007815A1 描述過這些畸變。US6871966剛開了一種引進畸變的方法，其在加工后通過主體基片的控制加工或主體基片的復(fù)制基片的控制加工產(chǎn)生幾何形狀。(此專利歸屬于本發(fā)明的受讓人并且其全部公開內(nèi)容通過參考合并于此)。具體地，在非元件承載面(如承載形成元件的面的對立面)的局部區(qū)域加工基片，使其足以改變元件承載面的對立面的光學(xué)元件的幾何形狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種引進有畸變反向反射元件陣列的方法，其中可以控制加工基片的元件承載面。在權(quán)利要求中全部描述和具體指出了本發(fā)明的這些和其他特征。下面描述和附圖詳細(xì)陳述了本發(fā)明的特定圖示說明的實施例，該特定圖示說明實施例是象征性的，在本發(fā)明原理內(nèi)還可以使用多種不同的方法。
【附圖說明】
[0007]圖1根據(jù)本發(fā)明是具有畸變反向反射元件陣列的反向反射膜的側(cè)視圖。
[0008]圖2是有畸變反向反射元件陣列的表面視圖。
[0009]圖3是反向反射元件的特寫圖。
[0010]圖4是無畸變反向反射元件陣列的表面視圖。[0011 ]圖5是一種制備反向反射膜的方法的示意圖。
[0012]圖6是在基片上執(zhí)行控制加工的示意圖。
[0013]圖7是當(dāng)在基片上附加其電鑄復(fù)制品時，在基片上執(zhí)行控制加工的示意圖。
[0014]圖8是示出控制加工的局部區(qū)域和周圍受影響位置的示意圖。
【具體實施方式】
參考附圖，最先參考圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明顯示反向反射膜10。反向反射膜10包括純凈的樹脂膜材料12(如聚丙烯酸脂、聚碳酸酯、乙烯樹脂等)，該樹脂膜材料12具有前表面14和后表面16，以在前表面14和后表面16上形成有畸變反向反射元件20陣列18。圖示說明的反向發(fā)射元件20是立方角元件，更具體地，是微型立方體。另外參考圖3可以更好的看出，每個反向反射元件20包括三個互相垂直的面22，三個面在頂24點相交，三個面中的每兩個面在邊26相交形成三個二面角。然而，其他反向反射元件也是可能的，本發(fā)明可以考慮。此外，元件20不必是反向反射性的，其可以是任何類型的光學(xué)元件(包括微型光學(xué)元件)，其中在光學(xué)元件內(nèi)有意引進畸變以便改進光學(xué)性能。
[0015]當(dāng)討論陣列18和/或反向反射元件20的光學(xué)性能時，使用模擬陣列IV作為比較的基礎(chǔ)會有所幫助。如圖4中所示的模擬陣列IV具有與陣列18相同的模式，并且具有與先前有畸變的反向反射元件20完全相同的反向反射元件20 \例如，在所圖示說明的立方角元件實施例中，每個模擬陣列W的反向反射元件2(^可以包括三個二面角，其中每個二面角為90度或接近90度。模擬無畸變陣列18'具有確定的全部光學(xué)性能，包括平均幾何發(fā)散和總反向反射率。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，反向反射元件20中的畸變足夠大，以使陣列18具有比無畸變陣列18'(如0-0.5度)大的平均幾何發(fā)散(如大至少0.2度、至少0.5度、至少1度、和/或大至少0.1度)。此外或可選地，當(dāng)與無畸變陣列18'進行比較時，陣列18可以使總反向反射率維持為至少90 %、至少94%和/或至少98 %。反向反射元件20的平滑度和/或邊緣銳度基本與無畸變元件20'相同。
[0017]參考圖5，示意性顯示一種制備反向發(fā)射膜10的方法。在此方法中，加工空白基片100以產(chǎn)生主體基片110，該主體基片110具有承載形成元件120的表面116。形成元件120可以與反向反射元件20同性或異性，無論是同性還是異性，形成元件120具有與無畸變元件20'所需的幾何形狀相同的幾何形狀。在所圖示說明的實施例中，主體基片110包括凸形元件 120。
[0018]然后使用主體基片110產(chǎn)生(如通過電鑄形成)一個或多于一個原版基片110。每個復(fù)制的基片110具有承載形成元件120的表面116，其與主體基片110的形成元件120異性。一個或多于一個原版基片110可以被組裝在組裝基片210上?？梢允褂媒M裝基片210產(chǎn)生(如通過電鑄形成)二級復(fù)制基片110，每個二級復(fù)制的基片110具有承載形成元件120的表面116，其與組裝基片210的形成元件120異性。二級復(fù)制的基片110可以一起被組裝在二級組裝基片210上?？梢允褂枚壗M裝基片210產(chǎn)生(如通過電鑄形成)三級復(fù)制基片110，并且復(fù)制序列可以以相同的方式持續(xù)下去直到廣生M10復(fù)制基片。加工廣生的M10復(fù)制的基片具有承載形成元件M20的陣列表面M16，其與反向反射元件20異性。然后可以使用加工產(chǎn)生的M10在塑料膜材料12的表面16上形成(如通過模壓加工、澆鑄、壓縮模制等)反向反射元件20，以產(chǎn)生反向反射膜10。
[0019]如圖6示意性顯示，在主體基片110、復(fù)制基片110、和/或組裝基片210的第一表面210的至少一個局部區(qū)域130/230上執(zhí)行控制加工。在一個或多于一個復(fù)制/聚類步驟階段，可以執(zhí)行控制加工步驟。在執(zhí)行控制加工步驟之前，模擬陣列18'中的有畸變元件20'的幾何形狀、執(zhí)行控制加工步驟之后，在加工的基片110/210上形成元件120/220、和復(fù)制加工的基片所得到的基片110/210上形成元件120/220與陣列18中有畸變的反向反射元件20—致。
[0020]可以在主體基片110、復(fù)制基片110、或組裝基片210上執(zhí)行控制加工。
[0021]基片110/210可以由金屬或塑料制成。例如，在所圖示說明的實施例中，基片110/210可以由電鑄的鎳制成。因為要加工元件承載表面116/216(與對立面相對)，所以本發(fā)明可以調(diào)整不同的基片厚度，即使那些大于10毫米的基片。也就是說，基片110/210的厚度范圍可以是0.01-2.0毫米和/或2.0-10.0毫米。主體基片110可以比其他基片厚(如大約厚10.0毫米)。
[0022]加工基片表面116/216的目的是此表面局部區(qū)域上增加、移除、或修改材料，或簡化其上施加的局部壓力、溫度、或其他干擾。加工的程度需足以使材料所承受的壓力發(fā)生變化，以引起一個或多于一個二面角的輕微變化。優(yōu)選，在陣列表面116/216上的加工程度足夠小，以不損壞表面的平滑度、和/或形成元件120/220的邊緣銳度、和/或與其相鄰的元件120/220。如圖7所示，當(dāng)在其上仍然附加電鑄復(fù)制品110/210時，可以在基片110/210的表面116/216上執(zhí)行加工。
[0023]通過不同方法可以完成對陣列表面116/216的加工，包括對第二表面施加能量、應(yīng)用化學(xué)藥品、或施加壓力。例如，可以施加能量，如電能或聚焦的熱量，諸如通過紅外線激光器。當(dāng)施加壓力時，壓力可以在材料質(zhì)量不變的情況下使材料移動而使其產(chǎn)生局部膨脹。還可以使用粒子碰撞(如，非常輕的噴砂)。
[0024]如圖8中示意性顯示，當(dāng)在基片區(qū)域的第一表面的局部區(qū)域130/230執(zhí)行控制加工時，同時也在包括和圍繞局部區(qū)域130/230的受影響位置140/240中執(zhí)行控制加工。位置140/240上的形成元件120/220的變化通常不一致，并且其變化取決于與局部區(qū)域130/230之間的距離。例如，在所圖示說明的立方角示例中，接近局部區(qū)域130/230的形成元件120/220，其二面角變化比遠(yuǎn)離局部區(qū)域130/230的形成元件120/220的二面角變化大。
[0025]如上所指出的，可以在至少一個局部區(qū)域130/230上執(zhí)行控制加工。通常，在基片110/210的幾個局部區(qū)域130/230上執(zhí)行控制加工步驟。基片表面116/216上的這些局部區(qū)域130/230和/或相互之間可以是以預(yù)定的模式或半隨機模式(如分布是統(tǒng)計控制的，但不是具體詳細(xì)控制)。此外或可選地，每個局部區(qū)域130/230上的控制程度可以相同或不同。
[0026]應(yīng)該明白本發(fā)明提供一種產(chǎn)生有畸變光學(xué)元件20的陣列18的方法。盡管參考特定優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行顯示和描述，但是很顯然本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員基于對說明書的閱讀和理解，可以對本發(fā)明進行等效和顯而易見的變動和修改。本發(fā)明包括所有此類變動和修改，而且本發(fā)明的范圍僅受權(quán)利要求限制。
[0027]光學(xué)元件是具有一個或多于一個光相互作用面的元件。
[0028]陣列是大量光學(xué)元件的排列。
[0029]微型光學(xué)元件是尺寸小于等于1毫米的光學(xué)元件。
[0030]立方角元件是包括相互交叉面(如三個交叉面)的元件，相互交叉面具有二面角，每個二面角的角度大約是預(yù)定值(如90度)。
[0031]微型立方體是角立方體元件，其總立方體面積少于1平方毫米?？偟牧⒎襟w面積是立方體形狀包圍的面積，該立方體形狀由立方角元件周邊在主要折射光線方向的投影限定。
[0032]反向反射是優(yōu)選反射光線接近沿與入射光線相反的方向返回的反射，在多個不同的入射光線方向保持這種性質(zhì)。反向反射器是產(chǎn)生反向反射的表面或裝置。
[0033]反向反射元件是產(chǎn)生反向反射的光學(xué)元件。
[0034]反向反射材料是具有反向反射元件連續(xù)層的材料。反向反射膜是預(yù)組裝為薄膜的反向反射材料。