CN1284173A - 具有两个光学表面和变化回射率的回射器 - Google Patents

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Abstract

回射物体利用包括多个光重定向结构的第一表面和包括回射区和分离区的第二表面提供变化的回射。最好相对于第二表面上的回射区和分离区排列第一表面上的光重定向结构,从而将入射到光重定向结构上的大部分光重叠在第二表面的区域上。以某些角度,最好将基本上所有光都重叠在回射区或分离区,导致从回射区的回射变化。此外,回射物体的两个光学表面提供入射光的变化回射,其中可以在回射或不回射、不同颜色回射、不同亮度回射等等之间变化。换句话说,当从稳定光源受到入射光时,在回射物体和光源之间的相对移动导致回射变化。当回射物体提供变化的回射时,变化或变更将趋于提高回射物体所在的对象或人的可见度。

Description

具有两个光学表面和变化回射率的回射器
发明领域
本发明涉及具有两个光学表面的回射物体(retroreflective article)的领域。
发明背景
长久以来，夜间对物体和人的能见度一直是一个问题，这对于诸如卡车和汽车之类车辆的驾驶者更是如此。增加它们夜间能见度的方法可以是有源(active)或者无源的(passive)。有源系统通过提供稳定光源、闪烁光源或者稳定和闪烁光源的组合来提供能见度(conspicuity)。虽然有源系统提供能见度，但是它们必须供有能量，一般是电能，来提供所需的光。能源不是总能获得的，或者可能已经耗尽，从而光源不工作。结果，有源系统对于提供长期能见度的用途十分有限。
无源系统的例子包括漫反射器、镜面反射器和/或回射器。回射器可将大量入射光返回到光源(诸如，汽车或卡车的前灯)，否则将反射到其他地方。回射器一般由小球构成(bead)(例如参见授予McGrath的美国专利号4，025，159；授予Bailey等人的美国专利号4，983，436；和授予Kult等人的美国专利号5，066，098)或者它们可包括立方角构件(cube corner element)(例如参见授予Coderre的美国专利号5，272，562和授予Smith等人的美国专利号5，450，235)。通过多个回射器，返回光量可使回射物体呈现出来，实际上当将从光源射在回射器上的至少一部分光返回到光源时，仿佛它具有自己的光源。虽然回射器返回大量光，但是入射光一般来自稳定光源(诸如前灯)。稳定入射光一般提供从回射器稳定返回的光，即，返回光的强度没有明显的变化。
研究者对于提高回射物体的能见度跨出了一大步。例如，Shusta等人在PCT公开号WO97/41465和97/41464(美国专利申请08/640，326和08/640，383)中描述了一种曝光时闪烁的回射物体。荧光染料还用来提高能见度－例如参见美国专利号5，387，458和专利号3，830，682。美国专利号4，72，134描述的回射标记，具有回射率(retroeflectivity)变化的区域以提高标记的能见度。
发明概述
本发明提供另一种提高回射物体的能见度的方法。根据本发明，提供一种回射物体，它运用包括多个光重定向(redirecting)结构的第一表面和包括回射区和分离区的第二表面，具有变化的回射率。最好相对于第二表面上的回射区和分离区排列第一表面上的光重定向结构，从而把入射在光重定向结构上的很大一部分光重叠在第二表面的区域上。在有些角度，最好几乎将所有的光重叠在回射区或分离区上，导致改变回射物体的回射。
同时，回射物体的两个光学表面提供变化的入射光的回射，其中例如可以在回射或不回射、不同颜色的回射、不同亮度等级的回射等等之间变化。换句话说，当从稳定光源受到入射光时，回射物体和光源之间的相对移动导致回射的变化。当回射物体提供变化的回射时，变化(variation)或改变(change)趋于提高回射物体的能见度。
在一个方面，本发明提供一种回射物体，它包括：第一表面，包括多个光重定向结构；与所述第一表面相对的第二表面，所述第二表面包括将光向所述第一表面回射的多个回射区；和在所述第二表面上的多个分离区，每个所述分离区都位于所述回射区之间；其中将以给定角度入射到回射物体第一表面上多个光重定向结构上的很大一部分光重叠在回射物体的第二表面上。
在另一个方面，本发明提供一种回射物体，它包括：包括多个光重定向结构的第一表面，每个光重定向结构包括一对小表面，其中含有位于小表面平面中的两个小表面，每个小表面对中的小表面平面沿着交叉线相交，其中每个小表面对的交叉线一般与第一轴对准；包括多个回射区的第二表面，每个回射区具有将光回射至第一表面的多个回射结构，其中回射区包括一般与第一轴对准的圆柱；和在第二表面上的多个分离区，每个分离区位于所述回射区之间；其中把以给定角度入射到回射物体第一表面上的每个小表面对上的至少一部分光重叠在回射物体的第二表面上。
在另一个方面，本发明提供的一种回射物体，它包括：具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的主体；在主体的第二表面上的多个回射区，所述回射区包括多个回射结构，其中将回射区排成一般与第一轴对准的圆柱；在主体第二表面上的多个分离区，每个分离区位于回射区之间；位于第一和第二表面之间的光学窗口，所述光学窗口把光透射到主体中；和位于主体第一表面上的多个光重定向结构，其中将从光学窗口以给定角入射到多个光重定向结构上的很大一部分光重叠在回射物体的第二表面上。
在另一个方面，本发明提供一种制造回射物体的方法，其做法是：提供包括多个光重定向结构的第一表面和与第一表面的相对第二表面；由光学透射介质将第二表面与第二表面分开；将光可处理粘合剂溶液设置在第二表面上；将多个回射小球设置在最靠近第二表面的地方，多个回射小球中的每个小球至少部分浸在粘合剂溶液中；通过将光能导向通过第一表面以将选择的粘合剂溶液区域固化在第二表面上，在第二表面上形成回射区，其中所选区域中的粘合剂溶液固化得足以保留大部分回射小球；和从第二表面上未固化的粘合剂溶液中去除回射小球，以在回射区之间形成分离区；其中将以给定角度入射在回射物体第一表面上多个光重定向结构上的很大一部分光重叠在回射物体的第二表面上。
在另一个方面，本发明还提供包括根据本发明的回射物体的服装。
下面，结合本发明的示例实施例，将更加完整地描述根据本发明的物体和方法的这些和其它特征和优点。
附图说明
图1是根据本发明的一个回射物体的透视图。
图1A是示出立方角构件对代表性光线的平移影响(translational effect)的示意图。
图2是根据本发明的另一个回射物体的透视图。
图3是沿着线3-3截取的图2的回射物体的剖面图。
图4是根据本发明的另一个回射物体的剖面图。
图5a-5c是根据本发明的另一个回射物体的剖面图。
图5aa-5cc是示出在不同条件下图5a-5c的回射物体的外观的示意图。
图6是根据本发明的另一个回射物体的透视图。
图7是图6的回射物体的侧视图。
图8是沿着图6中的轴412截取的图6和7的回射物体的示图。
图9是根据本发明的另一个回射物体的透视图。
图10是根据本发明的另一个回射物体的透视图。
图11是根据本发明的另一个回射物体的剖面图。
图12是根据本发明的回射物体的光学性能的图解表示。
图12A是通过根据本发明的回射物体的第一表面重定向光的示意图。
图13是根据本发明的另一个回射物体的剖面图。
图14是根据本发明的另一个回射物体的剖面图。
图15是根据本发明的另一个回射物体的剖面图。
图16是在制造期间图15的回射物体的剖面图。
图17是图15的回射物体的第一表面的平面图。
图18示出包括根据本发明的回射物体的服装。
本发明示例实施例的详细描述
根据本发明的回射物体能够提供这里所述的效果，因为它们包括带有光重定向结构的第一表面，它实际上将以第一角度入射到第一表面的第一区域上的大部分光重叠在第二表面的第二区域上，其中第二区域小于第一区域。换句话说，光重定向结构把以第一角度入射到第一区域上的光重叠在第二表面上更小的第二区域上。由于第二表面包括提供至少两种不同光学效应(例如，回射和吸收)的区域，所以光的重叠(没有聚焦)导致物体根据入射光的引进角(approach angle)提供不同的光学效应。
较佳的是，对于以一些不连续角接近根据本发明的回射物体的第一表面的所有光，实际上将所有光重叠在回射区或者分离区，以获得从回射物体回射的强度或亮度的最大变化。为此，较佳的是第二区域不大于回射区或分离区，其中由在前表面上的光重定向结构将光重叠在上述第二区域上。然而，可以理解，不是在根据本发明的所有回射物体中都要求这些限制。
从根据本发明的回射物体回射的调制或变化本质可取多种不同形式。以一种形式，变化可导致回射或没有反射，即，开/关回射，或者它可取在两个或多个不同颜色之间变化的回射形式。在另一个方面，可以是回射光的亮度或强度变化。在又一个变化中，在某些条件下，回射物体可呈现两种或多种不同或类型的闪烁回射，例如，开/关和不同颜色的回射。在再一种变化中，回射物体可呈现明显的移动，因为回射物体的连续部分回射入射光或者回射物体可具有不同入射角或观测角的回射部分。
特别是关于根据本发明的回射物体中的第一和第二表面之间的距离，未按比例绘制用于示出根据本发明的回射物体原理的示图。一般，在根据本发明的回射物体中，第一和第二表面之间的距离将大于在第一和第二表面上的结构的尺寸。
虽然在回射期间由根据本发明的物体回射的几乎所有光稍作位移(displace)或平移(例如参见下面有关图1A的描述)，当描述本发明的回射物体和物体对光的效应时，为了简化说明，一般忽略这些位移。
此外，虽然将根据本发明的回射物体描述成具有第一和第二表面，但是应理解，可将第一和/或第二表面本身埋入一个或多个物体的主体，即，第一和/或第二表面可以不暴露于用于提供本发明回射物体的一个或多个物体的外部。此外，可以单个、总体形式提供第一和第二表面，或者运用两个或多主体提供它们。
此外，对于相对于垂直于第一表面的轴线以较小角度进入物体的第一表面的光，根据本发明的回射物体起到更好的作用。以离法线较大的角进入的光可能在第一表面大量反射，从而大大减少了通过表面的光透射。此外，即使是透射过第一表面的高角度光，也可能以在用于回射区中的回射构件或结构的工作范围外的角度，进入物体第二表面上的回射区，从而导致有限的回射或者没有回射。
虽然一般将第一表面上的光重定向结构和回射物体第二表面上的回射区和分离区描述成具有规则形状和重复的下述模式，但是应理解它们可呈现不规则形状和/或不重复的模式。以不规则形状和/或非重复模式在第一表面上提供光重定向结构和/或在第二表面上提供回射区和分离区的回射物体，仍能较佳地呈现出调制回射。在一些例子中，回射可呈现闪烁回射，其中回射物体的不同部分根据回射光的引进角，在不同时刻并以不同强度回射光。
本发明的回射物体以两个相对光学表面提供变化的回射，一个表面包括光重定向结构，相对的表面包括回射区和分离区。
图1示出回射物体10，它包括第一表面20和位于第一表面20对面的第二表面30。来自光源42的光40入射在回射物体10的第一表面20上。
第二表面30包括多个回射区32，将回射区32设计成将从第一表面20入射在其上的光向回射物体10的第一表面20回射。在较佳实施例中，回射区32呈圆柱形而且一般与轴12对准，虽然应理解可结合本发明使用具有其它形状的回射区。
如图1所示，将分离区34设置在回射物体10上每对邻近回射区32之间。与回射区32相同，分离区34一般最好呈圆柱形，而且一般与轴12对准，虽然应理解还可结合本发明一起使用具有其它形状的分离区。
基本上与较佳地对准圆柱形特征的轴横向地测得本发明回射物体上的各特征(即，光重定向结构、回射区和分离区)的宽度。
分离区34可提供多种光学效应。例如，分离区34可以发射(transmit)入射光，可以吸收入射光，它们可以是镜面反射、漫反射或回射。此外，分离区可呈现两个或多个不同的光学特性，例如，它们可包括吸收和透射部分或者其它组合。
如果至少一部分分离区34是回射的，那么较佳的是它们呈现回射，即，在一些方面，与由回射区32呈现的回射不同。与从回射区32回射的光相比，回射差异的一个例子是从分离区34回射的光的亮度或强度有变化。与从回射区32回射的光的颜色相比，回射差异的另一个例子是从分离区34回射的光的颜色有变化。与分离区34相比，另一个差异是回射区32中回射结构的入射角或观测角。
回射物体10的第一表面20包括光重定向结构(图1未示出)，它较佳地重定向进入回射物体10的光，从而将以给定入射角通过第一表面20的大部分(最好基本上全部)光以第二角度重定向到第二表面30。最好，相对于由第一表面20限定的法线，测定入射角和其中重定向光的角度。一般，虽然在少量个别情况，它们可以是相等的(例如，在平坦的折射表面上的正入射光在方向不变的情况下通过)，但是第一和第二角度应该不同。
光重定向结构操作时通过反射、折射、衍射或这些效果的两者以上组合，重定向光。适当光重定向结构的例子包括(但不局限于)折射棱镜表面、菲涅耳棱镜、衍射光栅、全息图，等等。较佳的是，光重定向结构不呈现例如如同曲面(诸如透镜、凸镜或凹镜、菲涅耳透镜，等等)一样的光聚度。不呈现基本光聚度的适当光重定向结构的例子包括基本上是平面的折射棱镜表面、具有基本平行子表面(sub-facet)的菲涅耳棱镜、具有恒定间距(pitch)的衍射光栅，等等。如结合本发明一起使用，因此，术语“光重定向结构”可理解为只包括基本上不呈现光聚度的结构。
由于与重定向到第二表面30的光路相比，回射光路有平移，所以缺乏任何基本光聚度是很重要的。如图1A所示，作为回射过程的一部分，进入立方角构件32’的光40’平移过立方角构件32’。结果，返回光42’沿某一路径传播，其中当光40’接近立方角构件32’时，将该路径偏离光40’跟随的路径稍做平移或位移。结果，将回射光42’返回到回射物体第一表面上的不同位置。如果在第一表面上的光重定向结构是除了小平面之外的其它表面，那么沿着不与进入回射物体第一表面的光平行的路径重定向光。
图2和3示出回射物体110，它包括第一表面120和第二表面130，其中第一表面120包括以小表面(facet)对122a和122b的形式(一般，称为小表面122)的光重定向结构。一般，小表面122是平面的，并位于沿着线126交叉的平面中。每对小表面122沿着线128与邻近小表面对122相交。小表面122所在的平面最好与轴112平行，结果交叉线126和128最好与轴112平行。或者，交叉线126和128可以稍微弯曲。
第二表面130包括回射区132和分离区134。回射区132最好包括以圆柱排列的多个回射结构136，其中一般将圆柱与轴112对准。最好是，如图2和3所示的回射结构136是立方角构件，虽然回射区132可以包括其它回射结构，诸如回射小球或球、圆锥形回射构件和能够回射光的任何其它构件。
在回射物体110中的分离区134最好是透射或吸收的，使从第一表面120入射到分离区134上的光或者退出物体110或者被吸收。透射或吸收分离区134的结果是，当在光源和回射器之间有相对移动时，对于入射到第一表面120上的光，回射物体110对于只在小表面122将入射光折射到回射区132时观测回射物体110的第一表面120的观测者(未图示)呈现回射闪光。
虽然如上所述的回射物体(以及下面所述的)包括基本上对称的光重定向折射小表面，即，相对于法线并沿着小表面的长度对称，当应理解，结合本发明可采用不对称小表面。不对称光重定向小表面一般改变入射光指向回射物体第二表面上的回射区或分离区的角度。
图4示出在根据本发明的回射物体第一表面上的光定向结构的另一个实施例。这里所示的回射物体210包括第一表面220和第二表面230。第一表面220最好包括以折射小表面对222a和222b(一般称为222)的形式的多个光定向结构。回射物体210的第二表面230包括回射区232以及分离区234。
图4中的各种光射线的路径示出小表面的折射特性。射线240a通过一个小表面222进入回射物体210，并向一个回射区232折射。射线240a从回射区232向小表面222回射，通过它进入回射物体210，在那里它沿着一般与当进入回射物体210时射线240a传播的路径平行的路径退出物体210。
射线250a通过一个小表面222进入回射物体210，并向一个回射区232折射。于是，向小表面222回射射线250a，通过它进入回射物体210，在那里它沿着一般与当进入回射物体210时射线250a传播的路径平行的路径退出物体210。
射线260a通过一个小表面222进入回射物体210，并向一个回射区232折射。于是，将射线260a向小表面222回射，通过它进入回射物体210，在那里它沿着一般与当进入回射物体210时射线260a传播的路径平行的路径退出物体210。
射线270a通过一个小表面222进入回射物体210，在那里将它向一个回射区232折射。于是，向小表面222回射射线270a，通过它进入回射物体210，在那里它沿着一般与当进入回射物体210时射线270a传播的路径平行的路径退出物体210。
所有射线240a、250a、260a和270a相互平行，而且沿着它的法线入射到物体210上。应理解，根据入射到小表面222a和222b上的光射线240a、250a、260a和270a的路径的描述和图示，由小表面将沿着法线入射到回射物体210第一表面220上的其它小表面上的其它光向第二表面230上回射区232之一折射。结果，将沿着法线入射到物体210第一表面220的折射结构上的大部分光折射到回射区232之一。更佳的是，将沿着法线入射到物体210的第一表面220的折射结构上的基本上所有的光折射到回射区232之一。
图4还示出一个引进角α，其中以该引进角α将通过小表面222的基本上所有的光折射到或重叠在回射物体210的分离区234之一上。射线240b通过一个小表面222进入回射物体210，并向分离区234之一折射。射线250b通过一个小表面222进入回射物体210，并向分离区234之一折射。射线260b通过小表面222之一进入回射物体210，在这里将它向分离区234之一折射。射线270b通过一个小表面222进入回射物体210，并向分离区234之一折射。
在较佳回射物体210中，将沿着角度α入射到物体210第一表面220的折射结构上的大部分光折射到或重叠到分离区234之一。更佳的是，将以角度α入射到物体210第一表面220的折射结构上的基本上所有的光折射到或重叠在分离区234之一。
射线240b、250b、260b和270b相互平行，而且相对于法线280以角度α进入回射物体210的第一表面220。与上述回射射线240a、250a、260a和270a不同，不从分离区234回射射线240b、250b、260b和270b。在分离区234，一般从物体210透射或吸收射线240b、250b、260b和270b中的每根射线。结果，以角度α观看回射物体210第一表面220的观察者没有观察到反射光。
图4还示出将回射例如以与回射物体210的法线290角度β进入回射物体210的光。射线240c、250c、260c和270c相互平行，而且相对于法线290以角度β进入回射物体210的第一表面220。在较佳回射物体210中，将沿着角度β入射到物体210第一表面220的折射结构上的大部分光折射到或重叠在回射区232之一上。更佳的是，将以角度β入射到物体210第一表面220的折射结构上的基本上所有的光折射到或重叠在回射区232之一上。与上述回射射线240a、250a、260a和270a相同，从回射区232之一回射射线240c、250c、260c和270c。
在进入回射物体210的两组回射射线的回射之间的差异在于，从通过回射物体210(相对于法线290)偏离小表面222的回射区232回射以角度β进入回射物体210的射线240c、250c、260c和270c，其中射线240c、250c、260c和270c通过上述小表面222进入物体210。回射射线240a、250a、260a和270a的回射区232直接位于小表面222的对面，其中射线240a、250a、260a和270a通过上述小表面222沿着法线280进入物体210。
为了本发明起见，将射线240a、250a、260a和270a称为“零阶”回射射线，即，从直接位于小表面222对面的回射区232回射的射线，其中射线通过小表面222进入物体210。将射线240c、250c、260c和270c称为“第一阶”回射射线，即，从直接位于小表面222对面的回射区232偏移一个区域(one)的回射区232回射的射线，其中射线通过上述小表面进入物体210。可见，如果角度β的绝对值较大，或如果在第一和第二表面220和230之间的距离更大，那么最终折射射线240c、250c、260c和270c以达到从直接位于小表面222对面的回射区232偏移两个区域的回射区232，其中射线通过小表面进入物体210。这里将这种回射射线称为“第二阶”回射射线。当然，该原理可延伸到第三、第四、第五、第六和更大阶的回射。然而，这种更大阶回射可能受到位于回射区232中的回射结构回射能力的限制。
如图4所示的三组射线还示出根据本发明从至少一些回射物体回射的闪光特性。当光扫过在一角度范围内(相对于法线)横移的回射物体时，在一些角度下可以较佳地只将光折射或重叠在回射区232或分离区234上，如图4中的射线组所示。
如果分离区234是透射或吸收性的，那么回射物体210将呈现开/关闪光回射。如果分离区234代替用不同的亮度、颜色等回射，那么回射物体210将呈现不同种类的回射。
图4的回射物体210还在第一表面220上的结构(即，小表面222)和第二表面230上的回射区232和分离区234之间呈现另一种关系，即，回射物体210在两个表面上的结构之间呈现等间距(equal pitch)。用在两个表面220和230中的每个表面上的不同结构的宽度表示该间距。每对小表面222a和222b表示在第一表面220上的一个折射光重定向结构，其宽度w1限定前表面220上光重定向结构的间距。w2限定第二表面230的间距，它包括回射区232之一的宽度与分离区234之一的宽度的组合。在第一表面220的间距等于1第二表面230的间距的情况下，当光以某一角度范围横扫过第一表面220时，回射物体210一般呈现开/关回射闪光，这是因为基本上所有的入射光都将被折射或重叠在第二二表面230上的回射区232或分离区234上(因为在该实施例中分离区234是透射性的)。
回射物体210的另一种变化是，移动第一和第二表面220和230上的结构之间的空间关系将导致回射物体210回射光的角度发生变化。在如图4所示的实施例中，将回射区232的中心与每对小表面222的交叉线226对准，即，每个回射区232的中心与交叉线226在回射物体210上的同一法线交叉。应理解，虽然在第一和第二表面220和230之间的间距可以是相等的，但是可以上下移动第二表面230上的结构模式，而且这种变化将影响入射光被回射或透射通过回射物体210的角度。
图4对于示出根据如上所述本发明的回射物体中的光重叠十分有用。由折射小表面222将射线束240a-250a和260a-270a重叠在回射物体210第二表面230上的一个回射区232上。以类似的方法，折射小表面还将由射线束240b-250b和260b-270b表示的光重叠在回射物体210第二表面230上的分离区234之一上。最后，还将射线束240c-250c和260c-270c重叠在回射物体210第二表面230上的回射区232之一上。折射小表面提供的重叠一般导致减少重叠射线束所占有的横截面。例如，射线束240a-250a和260a-270a在第一表面220上占有更宽的区域(参见图4)，而且还相互重叠，从而它们在第二表面230上占有更窄的区域，即，一个回射区232(它比折射小表面更窄，其中射线束240a-250a和260a-270a通过上述小表面进入回射物体210)。
图5a-5c和5aa一5cc示出回射物体310在第一表面320和第二表面330之间的间距差的影响，其中w1’不等于w2’(参见图5a)。图5a/5aa示出对正入射光的影响，而图5b/5bb和5c/5cc分别示出对以偏离法线的角度ε和φ入射的光的影响。
在物体310的示出部分范围内，第一表面320包括以形成六个小表面对324a-324f的小表面322形式的光重定向结构，同时第二表面330只包括与分离区334a-334e交错的五个回射区332a-332e(为便于讨论，假设分离区吸收入射到其上的基本上所有的光)。沿着法线，将在所示物体310的顶部和底部上的回射区332a和332e分别与小表面对324a和324f对准，而插入的回射区332b-332d不与第一侧320上插入的小表面对324b-324e对准。
由小表面对324限定第一表面320上光重定向结构的间距，并在图5a中用w1’表示。由回射区332之一和分离区334之一的宽度限定第二表面的间距，并在图5a中用w2’表示。对于呈现间距失配率w1’∶w2’比图5a-5c所示的更接近于1的物体，存在更大量的小表面对324以及邻近回射区和分离区332/334对，在它们之间，第一表面320上的小表面对324沿着法线314与第二表面330上的回射区332对准。为了简单起见，图5a-5c中只示出6∶5的间距失配，以解释该原理同样适用于在第一和第二表面320/330之间小得多的间距失配，即，比例接近于1(例如，小表面对与邻近回射区和分离区对的比例为1001∶1000)的情况，以及在第一表面上的小表面对数小于邻近回射区和分离区对数的情况。然而，无论如何，应理解下面所述的效果也适用于根据本发明的原理构成的微型结构回射物体的大区域。
对于如图5a所示的正入射线，将入射到最上面小表面对324a上的基本上所有的光折射到回射区332a，并将入射到底部小表面对324f上的基本上所有的光折射到底部回射区332f。结果，回射入射到两个小表面对324a和324f的基本上所有的正入射光。只把一部分入射到小表面对324b和324e的正入射光折射到回射区332b和332d(分别)，而且至少部分由于上面参照图1A所述的平移效应，导致只把一部分光回射到同一个小表面。结果，只回射一部分入射到小表面对324b和324e的正入射光。基本上不将入射到两个中间小表面对324c和324d的任何正入射光折射到回射区332。结果，基本上不回射入射到小表面对324c和324d的任何正入射光。
图5aa-5cc示意示出由在这里所述的不同情况下观测回射物体310的第一表面320的观测者进行的间距失配的影响。对于基本上回射所有入射光的那些小表面对324，把相应图5aa-5cc中的相应小表面对324示为白色(即，无阴影)。对于回射一部分入射光(即，具有中间亮度)的那些小表面对324，把图5aa-5cc的相应部分画为交叉阴影线。对于基本上不回射入射光的那些小表面对324，把图5aa-5cc中的相应小表面对324示为纯黑色(solid black)。
如图5aa所示，对于正入射光沿着法线314观测回射物体310的第一表面320的观测者的视觉效果是在与小表面对324a和324f的位置相对应的物体310的顶部和底部出现两个回射的亮带。移向物体310的中心，将在回射的两个亮带旁边出现中间亮度的两个带，同时较低亮度的区域与小表面对324b和324e相对应。在回射物体310的中心处(与小表面对324c和324d相对应)，观测者将没有观测到任何返回光，即，物体310的区域将呈现暗色。
图5b示出回射物体310对以相对于回射物体310的法线以角度ε入射到第一表面320上的光的影响。只将一部分入射到小表面对324a、324d和324f的光折射到回射区332a、332c和332e(分别)。结果，只回射一部分以角度ε入射到小表面对324a、324d和324f的光。基本上不将入射到小表面对324b和324c的任何光折射到回射区332。结果，基本上不回射以角度ε入射到小表面对324b和324c的任何光。基本上将以角度ε入射到小表面对324e的所有光折射到回射区332d。结果，回射以角度ε入射到小表面对324e的基本上所有的光。
如图5bb所示，对于以相对于法线成角度ε观测回射物体310的第一表面320的观测者的视觉影响是出现与小表面对324e的位置相对应的单个回射亮带。与小表面对324a、324d和324f相对应的区域，相对于从小表面对324e全回射光呈现为中间亮度带。小表面对324b和324c基本上不返回以角度ε入射到物体310的任何光，结果，对于以该角度观测物体310的观测者而言，物体310的区域呈现暗色。
图5c示出回射物体310对以相对于回射物体310的法线成角度φ入射到第一表面320上的光的影响，其中φ的绝对值大于图5b所示的角度ε的绝对值。基本上将以角度φ入射到小表面对324d上的所有光折射到回射区332c。结果，基本上回射以该角度入射到小表面对324d上的所有光。只将一部分以角度φ入射到小表面对324c和324e的光折射到回射区332b和332d(分别)。结果，只回射一部分以角度φ入射到小表面对324c和324e的光。基本上不把以角度φ入射到小表面对324a、324b和324f的光折射到回射区332。结果，基本上不回射以角度φ入射到小表面对324a、324b和324f的光。
如图5cc所示，对于以相对于法线成角度φ观测回射物体310的第一表面320的观测者，视觉作用是出现与小表面对324d的位置相对应的单个回射亮带。与小表面对324c和324e相对应的区域将出现相对于从小表面对324d全回射光的中间亮度带。小表面对324a、324b和324f将基本上不返回以角度φ入射到物体310上的任何光，结果物体310的那些区域对于以该角度观测物体310的观测者呈现暗色。
对图5a-5c和5aa-5cc中以不同角度入射的光的影响所作的分析示出，将入射角(以绝对值)从法线增加到角度ε然后到角度φ的作用，导致与图5a中小表面对324f相对应的较低亮度带向上移到图5b中的小表面对324e，最后移到图5c中的小表面对324d。该相对移动对于一些应用十分有用，在这些应用中，亮度区域似乎相对于例如在移过回物体310的车辆中的司机移动，因为这种移动导致车辆灯光的入射角以及观测者(即，司机)相对于回射物体310的法线移动。
提供对以大范围角度(包括正入射光以及以角度ε和φ进入的光)进入回射物体310的光呈加射性的区域340(见图5aa-5cc)是十分有用的。回射区340可对从小表面对324回射的光提供参照帧(a frame of reference)。运用该参照帧将有助于观测者辨清从回射物体310的小表面对回射的位移区域。
在提供小表面(诸如，小表面222a/222b或322a/322b)作为在根据本发明的回射物体的第一表面上的光重定向结构的情况下，一般选择在小表面之间形成的夹角，来提供所需折射，该折射将是用于制造回射物体210和310的一种材料或多种材料的折射率以及在回射物体的第一表面和第二表面之间的距离的函数。
虽然上面把回射物体310中的分离区334描述成是吸收性的，但是应理解分离区还可以具有其它光学特性。例如，在分离区334是透射性的情况下，与那些小表面对324相对应的将全部或一部分入射光折射到分离区334的区域可能呈现暗色，或者相对于基本上把所有入射光折射到回射区332之一的小表面324的亮度减小。另外，透射区域允许观测最接近回射物体310的第二表面330表面或图象。
另外，可由不同颜色回射带分开从回射区332通过小表面对324返回的回射带，其中分离区334包括与回射区332不同颜色的回射结构，或者提供来自回射区332中回射结构的光学效应的一些其它变化。
图6-8示出根据本发明的回射物体的另一个实施例。回射物体410包括第一表面420和第二表面430。虽然上述本发明的各实施例包括在它们的第一表面上的折射光重定向结构，但是本发明的该实施例包括在第一表面420和第二表面430上的反射光重定向结构，它包括回射区432和分离区434。光通过光学窗口414进入回射物体410，其中所述光学窗口最好是基本上透射性的。较佳的是，第一和第二表面420和430一般是平面的。较佳的还有，第一和第二表面420和430一般相互平行。此外，较佳的是，后表面415基本上在第一和第二表面420和430之间延伸。
回射区432最好以柱形排列，其中的柱一般与轴412对准。位于回射区432中的较佳回射结构(未图示)是立方角构件，虽然应理解，回射区432可以包括诸如回射小球或球、圆锥回射构件和其它回射构件的其它回射结构。
图7示出通过光学窗口414进入回射物体410的两根光射线440和460的路径。射线460通过光学窗口414进入回射物体410，在那里将它向第一表面420反射。从第一表面420，将射线460向第二表面430上的回射区432之一反射。结果，将射线460向第一表面420回射。在第一表面420处，将射线460向光学窗口414反射，在那里它退出回射物体410。
射线440通过光学窗口414进入回射物体410，在那里将它向第一表面420上的小表面422之一折射。从第一表面420，将射线440向第二表面430上的分离区434之一反射。在较佳实施例中，从分离区434将射线440镜面反射(例如，通过全内部反射或通过反射材料)到回射物体410的后表面415。
在回射物体410中，后表面415最好是回射的，即，它回射入射到它上面的光。结果，从后表面415将射线440向后回射到分离区434，在那里将它镜面反射到第一表面420。在第一表面420处，将射线440向光学窗口414反射，在那里它在一般沿着与它进入回射物体410的路径平行的路径上退出回射物体。
在该实施例中，较佳的是从第二表面430上的回射区432回射的光以与从上述回射物体的回射区回射的光相同的方法，可与从回射物体410的后表面415回射的光区分开来(对于观测者而言)。回射差异的一个例子是与从回射区432回射的光相比，从后表面415回射的光的亮度或强度有变化。回射差异的另一个例子是与从回射区432回射的光的颜色相比，从后表面415回射的光的颜色有变化。
虽然没有示出，但是应理解，如果以可与回射区432的回射特性区分开来的的方法回射回射物体410的分离区434，那么可以获得相同的效果。
在另一种变化中，回射物体410中的分离区434可以是透射性或吸收性的，从而从第一表面420入射到分离区434的光通过第二表面430退出物体410，或者被吸收。透射或吸收性分离区434的结果是，对于通过窗口414进入物体410的光，只有当反射性的第一表面420将入射光反射到回射区432时，回射物体410才向沿着或靠近入射光的路径观测回射物体410的窗口414的观测者呈现回射(未示出)。
最佳如图8所示，第一表面420最好包括以跨过回射物体410的宽度排列的多个反射小表面422的形式的光定向结构。较佳的是，小表面422将以第一角度入射到其上的大部分光(更佳的是基本上是全部)以第二角度重定向到第二表面430。最好例如相对于轴412测量第一和第二角度。如上所述，光定向结构基本上不对从它们反射的光呈现光聚焦能力，这与诸如曲面(诸如凹镜或凸镜)不同。
回射物体410特别适于用作路面标志，即，适于设置在路面上来标记车道、人行道等等的物体。然而，应理解，与如图6-8所示相类似的回射物体还可找到其它应用。
图9示出根据本发明的回射物体的另一种变化。在回射物体510中，在第一表面520上的光定向结构包括折射小表面对522a和522b(一般，称为小表面522)，它们位于沿着交叉线526交叉的平面内。第二表面530最好包括回射区和分离区，它们位于一般与轴512对准的交替柱中。如上所述的折射结构还最好与轴512对准，但是在回射物体510中，折射结构，例如小表面522，一般与第二轴521对准，而第二轴不与第一轴512对准。
通过相对于第二表面530的回射区和分离区对第一表面“离轴”上的光定向结构定向所提供的光学效应是，回射物体510呈现对给定角度的光呈回射的区域和不回射(或者以上述可区分方法回射)的区域。差异归因于根据第一表面520上折射结构和第二表面530上回射区和分离区之间的关系，将光重定向到回射区或分离区。
图10示出根据本发明的回射物体的另一种变化，其中回射物体610包括不相互平行的第一和第二表面620和630。以不平行排列定向第一和第二表面620和630的光学作用是，从回射物体610的第一表面620回射的模式呈现为更加有效。如果在第一和第二表面620和630上的间距是相等的，那么当将第一和第二表面620和630定向为相互平行并以适当距离分开(假定，不将入射到分离区的光返回到位于入射光的路径上或附近的观测者)时，观测到的光将回复到开/关回射闪光。运用一个或两个分开物体可在第一和第二表面之间完成不平行定向。如果表面620和630位于一个物体上，例如一张纸(sheet)上，然后从平面状态偏转(deflection)纸可能造成回射模式的变化。该变化对于例如对准结构、温度感测、压力感测和偏转可能指示一些物理特性变化的其它场合是十分有用的。
图11示出根据本发明的另一个回射物体710，其中回射区732和分离区734的相对宽度可对回射物体710的光学性能产生影响。上述回射物体的回射区和分离区的宽度基本相等，即各占有大约一半宽度w2，它限定了回射物体第二表面的间距。然而在回射物体710中，回射区732的宽度wrr大于分离区734的宽度ws，即回射区732占有比分离区734多的第二表面。为便于讨论，回射结构的宽度w1，即，在图11中的小表面对724基本上等于一组回射区732和邻近分离区734的宽度w2。
图11包括第一组射线740a、740b、740c和740d(统称为“射线740”)，所有这些射线都沿着法线780进入回射物体710第一表面720。将所有射线740折射到回射物体710的第二表面730上的一个回射区732。结果，把所有射线740回射到基本上同一路径上，而射线沿着该路径进入物体710。沿着该引进角，回射物体710的光学性能与上述多个回射物体的光学性能相类似。
图11中还示出第二组射线750a、750b、750c和750d(统称为“射线750”)，并以相对于回射物体710的法线780成角度θ进入回射物体710的第一表面720。射线750都以同一角度进入回射物体710，但是它们不都折射到回射区732或分离区734。而是，射线750a和750c都被折射到回射区732，如图11所示，而射线750b和750d都被折射到分离区734，并透射出回射物体710。结果，只回射以角度θ入射到回射物体710上的一半光，且透射另一半光。
图12示出与分离区相比，改变由回射区占有的第二表面的百分比所起的作用。为便于比较，假设吸收、透射或者影响折射到一个分离区的光，从而它不返回到位于路径上或附近的观测者，其中光沿着所述路径入射到回射物体上。图12中的水平轴代表入射光的各引进角，垂直轴表示返回光的强度。
图12中的线760表示回射物体的光学性能，其中回射区的宽度基本上等于分离区，而且回射物体第一表面上的折射结构的间距基本上等于第二表面上回射区和分离区的间距。用线760表示沿着入射光的路径返回的光(即回射)的强度，并且当入射光的引进角变化时，从最大值变化到零。
图12中的破折线770表示回射物体710的光学性能，其中回射区的宽度是分离区的三倍。在引进角的范围内，从物体710回射的入射光的强度的结果从最大值(例如与图11中的射线740相对应)变化到最小值(例如与图11中射线750相对应)。结果，当入射光和相关观测者以变化的角度接近回射物体710时(例如，司机不沿着它的法线接近回射物体710)，回射物体710不呈现闪烁的开和关。取而代之，当引进角在如图12所示的角度范围内变化时，回射物体710呈现强度或亮度的跳动或变化。
图11和12还可用来讨论根据本发明的回射物体的另一个特征，即改变回射物体的闪烁率的能力。在根据本发明的两个回射物体之间所有其它变量都相等的情况下，在第一和第二表面之间具有较大空间的回射物体呈现较高闪烁率。通过较高闪烁率，我们指从“较厚”回射物体返回的光的强度将在给定的引进角范围内更频繁地达到最大值。参照图12，对于更厚的回射物体，在线760或770中的峰值将离得更近。为此，将回射物体的厚度限定为第一表面和第二表面之间的距离，并用于由单个主体围绕的回射物体以及其中将第一和第二表面设置在分开主体上的回射物体。
图12A示出对于在第一和第二表面之间具有更大空间的回射物体提高闪烁率的增加的一种解释，其中回射物体具有第一表面720’和多个以小表面722’的形式表示的光重定向结构。当小表面722’重定向入射到它们上的光束时，可见，重定向光束的中心在节点730’、732’和734’处交叉和重叠，而且例如所有节点730’都位于一般与第一表面720’平行的线中。节点730’之间的空间与节点732’和节点734’之间的空间相同。由于节点734’远离第一表面720’，所以使得引导通过上节点734’的光被引导通过下节点734’所需的角度变化小于使得光在任一邻近节点对730’或732’之间移动所需的角度变化。在邻近节点之间移动重定向光所需的引进角的更小变化提高了上述的闪烁率。
图13所示的回射物体810示出根据本发明回射物体的另一个特征。回射物体810最好用作角度相依的透射薄膜或薄片并包括保含折射结构824(示为小表面对822a和822b)的第一表面820，以及离第一表面820距离d1的第二表面830。第二表面830包括回射区832和分离区834，在该实施例中它们最好是透射性的。
回射物体810还包括第三表面840，它包括在第二表面830离第一表面820的相对侧上的折射结构844(示为小表面对842a和842b)。第三表面840最好离第二表面830的距离d2，其中d1和d2的绝对值最好基本相等。
把进入与回射物体810的法线880平行的第一表面820的射线850a、850b、850c和850d(统称为射线850)折射到回射它们的回射区832之一。
射线860a、860b、860c和860d以相对于回射物体810的法线880角度σ进入回射物体810的第一表面820。把射线860a、860b、860c和860折射到分离区834之一，在此把它们透射到回射物体810的第三表面840。
在回射物体810的第三表面840上的折射光定向结构844最好校正由在回射物体810的第一表面820上的折射结构824引起的折射。结果，透射过分离区834的射线860a、860b、860c和860d以相对于法线880的等于但与角度σ相对的角度τ退出物体810的第三表面840，其中射线沿着角σ进入回射物体810。
在第二表面830与第一表面820相对侧上包含校正的第三表面840的光学效应是，对于透射通过物体810的光，沿着光的引进角位于回射物体810的第一表面820的一侧的观测者能够观测到位于回射物体810第三表面840左边的物体或图象(如图13所示)。对于在物体810左侧上的图象(如图13所示)，具有大约如在回射物体810第三表面840上的折射结构844的间距那样大或更大的特征是十分有利的。
图14示出根据本发明的回射物体910的另一个实施例，其中第一表面920包括多个光重定向结构。将光重定向结构以三个小表面组(922a、922b和922c)设置。小表面922a包括多个基本呈平面的子小表面922a’，它们都以相对法线912以相同角度形成(在一些方面与菲涅耳透镜相类似)。小表面922b最好设为基本平坦的表面。小表面922c包括多个基本呈平面的子小表面922c’，它们都以相对法线912以相同角度形成。较佳的是，可以子小表面922a’与轴912形成的角度相同但以轴912相对的角度形成子小表面922c’。较佳的是，子小表面922a’和/或922c’高于衍射效应为主的尺寸(above the size)。
重要的是，由小表面922a和922c形成或提供的光重定向结构不提供任何实际量的光聚度，因为在小表面922a中的子小表面922a’相互平行。在小表面922c中的子小表面922c’最好也相互平行。结果，将以相同角度(相对与法线912)入射到每个小表面922a-922c的基本上所有的光重叠在回射物体910的第二表面930上。较佳的是，小表面922a-922c将以相同角度进入物体910的第一表面920的所有光重叠在小于由第一表面920上的小表面922a-922c占有的区域的第二表面930的一个区域上。因为后表面930的回射区934中的回射结构的平移效应，所以缺乏任何实质光聚度是很重要的。
在回射物体910中所示的根据本发明的回射物体的另一个特征是第二表面930可以包括呈现两个以上不同光学特性的区域。如图所示，回射物体910包括三个不同回射区934a、934b和934c(统称为回射区934)。不同回射区934最好呈现不同光学特性，诸如不同颜色、不同强度，等等。较佳的是(但不是必需)，在跨第二表面930的重复阵列中提供回射区934。应理解，可以提供多于三个不同回射区934，而且第二表面930还可包括呈透射性、吸收性或反射性(镜面或漫反射)的区域。
当光重定向结构将光重叠在其上的区域响应于引进角的变化而移动时，光将射到(strike)第二表面930上的不同回射区934，从而根据其上重叠光的回射区或区域934的光学特性提供不同光学效应。
应理解，根据本发明的回射物体可以采取薄片、薄膜和具有硬度(除非与薄片或薄膜相关)的主体的形式。
通过运用由多种不同方法形成的模具复制，可以制造根据本发明的回射物体，上述方法包括一般被称为销钉捆扎(pin bundling)和直接机制方法。通过将各销钉组装在一起，造成运用销钉制造的模具，每个销钉具有以回射物体所需的特征成型的端部分。例如，在美国专利号3，926，402中(授予Heenan等人)和英国专利号423，464和441，319(授予Leray)中，描述销钉捆扎的例子。直接机制技术(有时被称为刻线(ruling))包括切下基片部分以产生相交以形成回射结构的凹槽模式。在美国专利号3，712，706(Stamm)、4，349，598(White)、4。588，258(Hoopman)、4，895，428(Nelson等人)和4，938，563(Helson等人)中描述了这种刻线、成型和研磨(milling)技术的例子。虽然一般根据直接机制形成的模具制造这里所述的本发明的回射物体，但是应理解，可使用任何其它适当的方法。
由于回射物体对第一和第二表面之间的间距与相对定位的变化的敏感度，所以描述制造根据本发明的回射物体1010(见图15)的一种方法。回射物体1010包括第一表面1020，它包含如上所述的折射光定向结构1024。回射物体1010的第二表面1030包括多个回射区1032和分离区1034。
每个回射区1032包括位于粘合剂(binder)1042中的多个回射小球1040，粘合剂1042被粘合在回射物体1010的适当位置上。还可由衬垫涂料(spacercoat)1046和反射材料1048部分封装小球1040，如熟悉本技术领域的人员已知的那样。较佳的是，通过利用光能(例如，紫外线)可以固化(cure)粘合剂1042，如已知的那样。结果，在下述处理过程中，运用光能，以适当间距形成回射区。现在描述制造回射物体1010的一种方法。
将在适当的主体1012(诸如薄片或薄膜)中形成包括折射光重定向结构1024的第一表面1020，其中相对表面1014最好是平滑的，即平面的。然后可以在它的全表面上将相对表面1030涂覆回射小球1040和粘合剂溶液1044(见图16)的混合物。再将具有固化粘合剂溶液所需的适当波长的光能射向第一表面1020，从而通过主体1012将光能折射到在已完成的回射物体1010上的回射区1032(参见图15)。在光能入射到粘合剂溶液1044上的那些区域中，将回射小球1040保留在已固化的粘合剂1042中。在光不入射到粘合剂溶液1044上的那些区域中，在回射区1032固化之后，可以去除小球1040和粘合剂溶液。通过任何适当的方法，都可以完成任何衬垫涂料和反射材料的应用。
本方法的一个显著优点在于，可以控制用于固化粘合剂1042的光能的角度，从而对于上述光入射角，相对于光定向结构1024在回射物体1010的第一表面1020上的位置，精确地形成回射区1032和分离区1034。结果是可采用以不同角度的曝光在回射物体1010中产生所需的回射特性。
除了以不同角度曝光之外，在曝光之前屏蔽第一表面1020以不同角度在回射光中产生可视图象是很有利的。例如，泡可能呈现从回射物体1010的底部移向它的顶部，如图17所示。以相对于物体1010的法线的第一角度呈现入射光，所述第一角度对应于制造期间曝光回射物体1010的第一角度。泡1050a将在从回射物体1010回射的光中显现。当入射光沿着法线进入物体1010时，可从泡1050b的图象回射光(虽然不从第一泡1050a回射光)。当光的引进角继续改变时，从接近物体1010顶部的泡1050c的第三图象回射光(灯泡1050a和1050b不可见)。换句话说，将在以不同角度进入物体1010的光中显现每个灯泡1050，其中不同角度一般与在制造期间曝光物体1010的角度相对应。根据上述描述，本原理的多种变化是显而易见的。
可以宠结构或微结构形式(或者两者结合)提供根据本发明的回射物体，而且一般以任何形式显示上述回射特性。根据有意向的应用或物体的用途，可通过多种不同材料并以任何适当的尺寸提供宏结构物体。微结构物体一般包括小型光学构件，诸如立方角、小表面等等，其大小做成在回射物体第一表面上的折射结构的间距和在回射物体第二表面上的回射区和分离区的间距大约是0.03英寸(0.75毫米)或更小，虽然在一些情况下，较佳的是提供第一和第二表面上特征的间距大约是0.01英寸(0.25毫米)或更小的回射物体，而且更佳的是，大约为0.005英寸(0.13毫米)或更小的回射物体。在一些情况下，运用薄微结构薄片插入上述结构中更加有利。例如，如美国专利号4，906，070(Cobb，Jr.)中所述，薄的微型结构薄片最好是柔软的。
根据本发明的回射物体的适当材料可以变化，虽然一般用透明材料(它的尺寸稳定、耐用、抗寒耐热并易于以所需结构复制)制造物体。适当材料的例子包括其折射率大约为1.49的玻璃、丙烯酸(例如，由Rohm&Hass Company制造的PLEXIGLASS牌树脂)、折射率大约为1.59的聚碳酸脂、基于聚乙烯的离聚物(例如，E.I.DuPont de Nemours and CoInc.的SURLYN牌)、聚酯、聚氨基甲酸脂和醋酸丁酸纤维素。其它例子包括反应材料，诸如在美国专利号4，576，850、4，582，885和4，668，558中所述。
可根据美国专利5，450，235的原理构成本发明的回射物体，其中立方角构件由高分子聚合物构成，而重叠主体层由更软更低分子聚合物构成。这种结构还允许本发明的物体可用于如下所述的衣服物体上。
由于硬度、温度稳定性和相对较高的折射率(大约1.59)，可使用聚碳酸脂，一般用于改进当运用第二表面反射器时在较大入射角范围内的回射性能。较高折射率提供更大折射率差以提高构成表面上的全内反射。在例如运用分离区或切去顶端区域将光透射过回射物体的一些情况下，理想的是运用具有更低折射率的材料来提高光透射过物体的范围。例如，在注重透射的情况下，丙烯酸(其折射率大约为1.49)可提供较佳的特性组合。用于形成回射物体的材料还可包括UV稳定剂或其它添加剂，以提高它们抗寒耐热的能力、耐用性、硬度或任何其它所需特性。
需要时，根据本发明的回射物体可包括必要的反射涂层以增强它们的反射特性。这种涂层可包括金属或介电堆。
在把颜色用于根据本发明的回射物体的情况下，可使用任何一种或多种适当的染色剂。这里用术语“染色剂”是指任何染料、着色剂、色素等等，用于影响在从根据本发明的回射物体发出的光的可见颜色变化。
运用机械方法(诸如缝纫)，根据本发明的回射物体可用于多种基片。然而，在一些应用中，理想的是运用黏合剂(诸如，压敏黏合剂、热敏黏合剂或紫外线辐射活化黏合剂)将物体固定在基片上。支撑回射物体的基片可位于衣服物体的外表面上，当将衣服正常地穿在身上时，允许显示回射物体。例如，基片可以是织物、编织或非针织织物，包括棉花、羊毛、尼龙、烯烃、聚酯、纤维素、人造丝、尿烷、乙烯基、丙烯酸、橡胶、弹性纤维等等，或者它可由皮革或纸做成。
图18示出以细长薄片或条的形式显示回射物体92的安全背心(safetyvest)。造路工人和警察经常穿安全背心，来提高他们对来临的驾车人的可见度。虽然为了本说明选择安全背心，但是可以多种形式提供包括根据本发明的回射物体的衣服物体。如这里的术语所示，“衣服物体(article of clothing)”是指其大小和形状适于人穿着或携带的衣服。可显示本发明的回射物体的衣服物体的其它例子包括衬衣、运动衫、夹克(例如消防员的短上衣)、大衣、裤子、鞋子、袜子、手套、腰带、帽子、西装、一片外衣、提包、背包，等等。
例子
提供下列例子来示出根据本发明的一个回射物体。然而，认识到虽然该例子是用于该目的，但是不能以不适当地限制本发明的范围的方法来解释特定材料和形状，以及其它条件和细节。
用具有折射率1.59的0.125英寸(3.18毫米)聚碳酸脂薄片材料构成闪光回射物体。在其中形成结构表面之后测得的聚碳酸脂薄片材料的厚度为0.115英寸(2.83毫米)。
在适当压力和温度条件下，将薄片的第一表面形成为小表面对，例如与在图2中的表面120中所示的相类似。由每对小表面形成的夹角是160.7度，而且以0.028英寸(0.71毫米)的间距形成小表面。
与在第一表面中形成小表面的同时，将薄片的相对第二表面形成为由分离区分开的立方角柱，例如图2中的表面130所示。立方角柱的宽度为0.014英寸(0.36毫米)，而且分离区(同样以柱形成)的宽度与立方角构件柱的宽度相同。结果，第二表面的间距还是0.028英寸(0.71毫米)，即等于薄片第一表面上光定向折射小表面的间距。
当所得回射物体相对于光源和观测者移动时，它呈现开和关闪光。重叠光在第二表面上的回射区和分离区之间移动以获得闪光效果。
包括这里所引述的专利、专利文件和公开文本作为参考资料，如同分别包括以作参考。对于熟悉本技术领域的人员而言，对本发明的各种变更和变化都是显而易见的，且不偏离本发明的范围，而且应理解，不能将本发明不适当地限制在这里所述的实施例中。

Claims (10)

1．一种回射物体，其特征在于，包括：
第一表面，包括多个光重定向结构；
与所述第一表面相对的第二表面，所述第二表面包括向所述第一表面回射光的多个回射区；和
在所述第二表面上的多个分离区，每个所述分离区都位于所述回射区之间；
其中将以给定角度入射到所述回射物体第一表面上的所述多个光重定向结构上的大部分光重叠在所述回射物体的第二表面上。
2．如权利要求1所述的回射物体，其特征在于，所述回射区和分离区以交错的柱排列在所述第二表面上，所述柱一般与第一轴对准并具有横过所述第一轴的宽度。
3．如权利要求1-2中任一权利要求所述的回射物体，其特征在于，以重复模式在第二表面上提供所述回射区和分离区。
4．如权利要求1-3中任一权利要求所述的回射物体，其特征在于，所述多个回射区中的每个区域的宽度基本上等于所述多个分离区中每个区域的宽度。
5．如权利要求1-4中任一权利要求所述的回射物体，其特征在于，所述多个回射区中的每个区域包括多个回射结构，其中从所述第一表面入射到所述分离区的大部分光通过所述分离区透射。
6．如权利要求1-4中任一权利要求所述的回射物体，其特征在于，吸收入射到所述分离区上的大部分光。
7．如权利要求1-6中任一权利要求所述的回射物体，其特征在于，所述多个回射区中的每个区域包括多个第一回射结构，而且所述多个分离区中的每个区域包括多个第二回射构件，其中所述第一和第二回射构件的至少一种光学特性是不同的。
8．如权利要求1-7中任一权利要求所述的回射物体，其特征在于，将所述多个光重定向结构排列成一般与所述第一轴对准的柱。
9．如权利要求1-8中任一权利要求所述的回射物体，其特征在于，所述多个光重定向结构中的每个结构都包括基本上平坦的小表面。
10．如权利要求10所述的回射物体，其特征在于，所述多个光重定向结构包括多个小表面对，所述小表面对中的每一对都包括位于小表面平面中的两个小表面，每个小表面对中的所述小表面平面沿一条交叉线相交，其中所述小表面对的交叉线一般与所述第一轴对准，而且所述第一和第二表面一般是平面的。
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TW (1) TW416009B (zh)
WO (1) WO1999040461A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101952747B (zh) * 2007-12-21 2012-09-05 金显植 回射器件

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6325515B1 (en) * 2000-03-21 2001-12-04 3M Innovative Properties Company Cube corner retroreflective article with enhanced pigmentation
US20070006493A1 (en) * 2003-05-12 2007-01-11 Arnold Eberwein Illuminated license plate for vehicles and vehicle provided with the same
US20070031641A1 (en) * 2003-09-05 2007-02-08 3M Innovative Properties Company License plate for back illumination and method for making same
US7370981B2 (en) * 2003-12-24 2008-05-13 Avery Dennison Corporation Cube corner retroreflector with limited range
EP1584518B1 (en) * 2004-04-07 2007-10-17 3M Innovative Properties Company License plate assembly comprising light source and backlit license plate
GB2433637A (en) * 2005-12-21 2007-06-27 3M Innovative Properties Co Semi-transparent retroreflective material
GB0602105D0 (en) * 2006-02-02 2006-03-15 3M Innovative Properties Co License plate assembly
US7482969B2 (en) * 2006-06-14 2009-01-27 Board Of Trustees Of The University Of Illinois Material movement sensing techniques
US20080101759A1 (en) * 2006-10-26 2008-05-01 K Laser Technology, Inc. Prism matrix with random phase structures
CN101852876B (zh) * 2009-04-02 2012-06-13 财团法人工业技术研究院 复合型光学膜片以及面光源模块
IN2014DN06615A (zh) * 2012-02-06 2015-05-22 Avery Dennison Corp
US20160011346A1 (en) 2014-07-14 2016-01-14 Sergiy Vasylyev High incidence angle retroreflective sheeting
JP6899379B2 (ja) 2015-09-11 2021-07-07 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー イオン性コポリマーコアを含む耐久性のある再帰反射素子
CN109154769B (zh) * 2016-03-11 2021-12-21 米拉维兹公司 用于逆反射显示系统优化的定制化反射轮廓特征
WO2019046403A1 (en) * 2017-08-29 2019-03-07 Avery Dennison Corporation RETROREFLECTIVE SHEET FOR A PROJECTOR-BASED DISPLAY SYSTEM
US10145993B1 (en) * 2017-10-06 2018-12-04 Lighthouse & Beacon, Inc. Retroreflectors providing information encoded in reflected non-visible laser while retaining visible light safety properties
US10794021B1 (en) * 2020-06-03 2020-10-06 Mark Joseph O'Neill Retroreflective traffic stripe
US11124932B1 (en) * 2021-04-30 2021-09-21 Mark Joseph O'Neill Retroreflective traffic stripe for both dry and wet weather conditions
DE102022110004A1 (de) 2022-04-26 2023-10-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fortbewegungsmittel und Anordnung zur Unterhaltung eines Insassen eines Fortbewegungsmittels

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US752429A (en) 1904-02-16 Prismatic illuminating structure
GB190908324A (en) 1908-10-14 1909-09-30 Otis Angelo Mygatt Improved Glassware.
US1128979A (en) 1912-06-01 1915-02-16 Walter Hess Stereoscopic picture.
US1475430A (en) 1922-02-27 1923-11-27 Curwen John Spedding Advertising device or toy
US1792731A (en) 1929-08-07 1931-02-17 Richard M Craig Display apparatus
US1987357A (en) 1932-01-08 1935-01-08 William V Bergen Reflector
GB423464A (en) 1932-12-31 1935-02-01 Gustave Leray Improvements in light reflectors
GB441319A (en) 1933-12-21 1936-01-16 Gustave Leray Improvements in or relating to light reflectors
US2268351A (en) 1938-08-25 1941-12-30 Tanaka Nawokich Means for presenting pictures in apparent three dimensions
US2432896A (en) 1945-03-12 1947-12-16 Hotchner Fred Retroreflective animation display
US2951419A (en) 1953-06-11 1960-09-06 Jerome H Lemelson Reflective display device
US3085473A (en) 1957-07-10 1963-04-16 Saint Gobain Sheets, bricks, blocks or similar articles made of transparent material, especially glass
US3085474A (en) 1957-07-10 1963-04-16 Saint Gobain Articles made of a transparent material such as glass sheets, bricks or blocks, and having variable transparency or coloration
US4208090A (en) 1967-03-24 1980-06-17 Amerace Corporation Reflector structure
US3712706A (en) 1971-01-04 1973-01-23 American Cyanamid Co Retroreflective surface
GB1422780A (en) 1972-04-14 1976-01-28 Ass Eng Ltd Retro-reflectors
US3830682A (en) 1972-11-06 1974-08-20 Rowland Dev Corp Retroreflecting signs and the like with novel day-night coloration
US3926402A (en) 1973-04-24 1975-12-16 Amerace Corp Pin having nonaligned cube axis and pin axis and bundle of such pins
US3975083A (en) 1974-07-24 1976-08-17 Reflexite Corporation Wide angle retroreflector assembly and method of making same
US3966301A (en) 1974-12-19 1976-06-29 Qantix Corporation Transparent screen having intermittent portions for reducing reflection from ambient light
US4012115A (en) 1975-07-10 1977-03-15 Qantix Corporation Sawtooth shaped front screen
US4025159A (en) 1976-02-17 1977-05-24 Minnesota Mining And Manufacturing Company Cellular retroreflective sheeting
US4349598A (en) 1976-12-01 1982-09-14 Minnesota Mining And Manufacturing Company High incidence angle retroreflective material
US4582885A (en) 1978-07-20 1986-04-15 Minnesota Mining And Manufacturing Company Shaped plastic articles having replicated microstructure surfaces
US4576850A (en) 1978-07-20 1986-03-18 Minnesota Mining And Manufacturing Company Shaped plastic articles having replicated microstructure surfaces
US4668558A (en) 1978-07-20 1987-05-26 Minnesota Mining And Manufacturing Company Shaped plastic articles having replicated microstructure surfaces
US4634220A (en) 1983-02-07 1987-01-06 Minnesota Mining And Manufacturing Company Directionally imaged sheeting
US4645301A (en) 1983-02-07 1987-02-24 Minnesota Mining And Manufacturing Company Transparent sheet containing authenticating image and method of making same
US4542449A (en) 1983-08-29 1985-09-17 Canadian Patents & Development Limited Lighting panel with opposed 45° corrugations
US4588258A (en) 1983-09-12 1986-05-13 Minnesota Mining And Manufacturing Company Cube-corner retroreflective articles having wide angularity in multiple viewing planes
US4650283A (en) 1984-08-03 1987-03-17 Minnesota Mining And Manufacturing Company Directionally imaged retroreflective sheeting
US4691993A (en) 1985-05-13 1987-09-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company Transparent sheets containing directional images and method for forming the same
US4708920A (en) 1985-09-16 1987-11-24 Minnesota Mining And Manufacturing Company Microlens sheet containing directional half-tone images and method for making the same
CA1267173A (en) 1985-09-23 1990-03-27 Thomas I. Bradshaw Sheet containing contour-dependent directional image and method for forming the same
CA1279783C (en) 1985-11-21 1991-02-05 Minnesota Mining And Manufacturing Company Totally internally reflecting thin, flexible film
US4938563A (en) 1986-11-21 1990-07-03 Minnesota Mining And Manufacturing Company High efficiency cube corner retroflective material
US4726134A (en) 1986-11-21 1988-02-23 Minnesota Mining And Manufacturing Company Roadway sign
US4983436A (en) 1987-04-15 1991-01-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company Retroreflective sheeting with backing film
GB8720923D0 (en) 1987-09-05 1987-10-14 Emi Plc Thorn Optical image rotators
US4895428A (en) 1988-07-26 1990-01-23 Minnesota Mining And Manufacturing Company High efficiency retroreflective material
US5122902A (en) 1989-03-31 1992-06-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Retroreflective articles having light-transmissive surfaces
JPH0796689B2 (ja) 1989-06-20 1995-10-18 日本鋼管株式会社 非焼成ペレットの製造方法
US5050327A (en) 1989-11-17 1991-09-24 Minnesota Mining And Manufacturing Company Retroreflective sign having improved legibility
US5254390B1 (en) 1990-11-15 1999-05-18 Minnesota Mining & Mfg Plano-convex base sheet for retroreflective articles
ZA918849B (en) 1990-12-06 1992-08-26 Minnesota Mining & Mfg Articles exhibiting durable fluorescence
US5237449A (en) 1991-01-29 1993-08-17 Nelson Optics Company, Inc. Biased lenticular sign system
US5272562A (en) 1993-02-05 1993-12-21 Minnesota Mining And Manufacturing Company Cube-corner retroreflective articles
US5450235A (en) 1993-10-20 1995-09-12 Minnesota Mining And Manufacturing Company Flexible cube-corner retroreflective sheeting
US5471348A (en) 1994-05-13 1995-11-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Directed reflection optical device
US5814355A (en) 1996-04-30 1998-09-29 Minnesota Mining And Manufacturing Company Mold for producing glittering cube-corner retroreflective sheeting
US5840405A (en) 1996-04-30 1998-11-24 Minnesota Mining And Manufacturing Company Glittering cube-corner retroreflective sheeting
US6045230A (en) 1998-02-05 2000-04-04 3M Innovative Properties Company Modulating retroreflective article

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101952747B (zh) * 2007-12-21 2012-09-05 金显植 回射器件

Also Published As

Publication number Publication date
CA2318428A1 (en) 1999-08-12
DE69814926T2 (de) 2004-03-11
EP1053491A1 (en) 2000-11-22
JP2002502984A (ja) 2002-01-29
CN1135407C (zh) 2004-01-21
WO1999040461A1 (en) 1999-08-12
EP1053491B1 (en) 2003-05-21
KR100506560B1 (ko) 2005-08-08
TW416009B (en) 2000-12-21
US6282026B1 (en) 2001-08-28
AU7824498A (en) 1999-08-23
DE69814926D1 (de) 2003-06-26
KR20010040724A (ko) 2001-05-15

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