JP2001525556A - 超小型マイクロプリズム再帰反射体およびその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ０．５°の観測角を囲む反射光の方向自由な円錐を形成する再帰反射性シート１０は、微小なメタルバック（metal backed）のキューブコーナー（立方体の角部）プリズム１４のアレイから形成され、その各プリズムの寸法Ｐは中心間で０．０００５〜０．００３インチ（０．０１２７〜０．０７６２ｍｍ）の範囲内にある。このプリズムアレイは、角度をもって交差する３組の溝２４、２６、２８を線引きして形成される光透過性プラスチックプリズムを、成形型で型成形して形成される。これらの溝は、中心間で０．０００５〜０．００３インチ（０．０１２７〜０．０７６２ｍｍ）の範囲の間隔で配置される。形成の前または後で、プリズムは金属などの反射性材料２６でコーティングされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は再帰反射材料および、特に、再帰反射性素子としてマイクロ・キュー
ブコーナー・プリズムを使用する再帰反射材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】

再帰反射性材料は各種の安全と装飾性の目的のために採用される。特に、これ
らの材料は、低照度での可視性が重要な夜間に有効である。完全再帰反射性材料
では、光線は、再帰反射軸に沿って実質的に平行光路で光源方向に反射される。
多くの用途では、完全再帰反射は必要でない。むしろ、必要なだけの光が観測者
の目に届き、しかも大きすぎて観測者の目の位置の反射光強度が過度に減少しな
いような、円錐形の発散光が再帰反射されることが必要である。照明のない道路
において、自動車のヘッドライトのみが照射光源である状況では、運転者の目に
対してそのような円錐ビームの発散を再帰反射する能力は、安全性から重要であ
る。

【０００３】 多くの種類の再帰反射性材料が各種の目的で存在する。これらの再帰反射性材
料は、ベストやベルトなどの衣服用の反射テープやパッチとして使用できる。ま
た、再帰反射バンドは、支柱、バレル、コーンカラー、高速道路信号、警告反射
体などに使用できる。再帰反射性材料は、ランダムな方向を有するミクロン単位
の直径の球面のアレイ、または密集したキューブコーナー（プリズム状）アレイ
から構成できる。

【０００４】 キューブコーナーまたはプリズム状再帰反射体は、１９７３年１月２３日付け
でＳｔａｍｍに交付された、米国特許第３，７１２，７０６号で述べられている
。一般に、プリズムは、金属板またはその他の適切な材料の平坦な表面上に、原
型のメス型を形成して製作される。キューブコーナーを形成するには、３系列の
平行等距離交差の６０°開き角のＶ形溝が平坦表面に彫られる。次に、この型を
成形型として使用して光透過性キューブコーナーアレイを形成して、再帰反射材
料シートに加工する。

【０００５】 溝角度が、７０°３１′４３．６″の場合、２つのキューブ面（二面角）の交
差部分で形成される角度は９０°となり、入射光は光源に逆反射される。自動車
用ヘッドライト反射器では、この二面角はわずかに変更され、入射光は、直角か
らずれて反射して、光源ではなく運転者に向かうようになっている。

【０００６】 好ましくは、自動車ヘッドライトからの再帰反射光は、運転者の目を囲むのに
十分な円錐形の幅で反射されるのがよい（この角度は観測角と呼ばれる）。

【０００７】 遠方位置では、光の円錐はわずか１°の２／１０だけを囲めば足りるが、その
距離が減少するにつれ、および／またはヘッドランプから運転者の目までの距離
が増加する（スポーツカーの運転者に対する大型トラックの運転者の場合のよう
に）につれ、円錐光は（５／１０）°または１°まで増加するのがよい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】

この大きい円錐面上の再帰反射光の強度を均一に保つために、多くの試みがな
されてきた。キューブコーナー・プリズムの二面角の変更はこの光の円錐を広げ
るが、星形形状パターン内では均一にならない。

【０００９】 キューブコーナー・プリズムの小さな有効口径による光の回折（米国特許第３
，７１２，７０６号）によって光は広がるが、一方ではホットスポットおよび円
錐角度が増加するにつれて強度の減少する暗領域が生じて不均一になる。

【００１０】 ゆるやかな拡散体として、材料の前面を梨地模様にするか、前面の表面処理塗
料や表面膜に散乱着色剤または光屈折粒子を混入する方法が試みられてきた。こ
の方法では、視野円錐以上の大きな角度に渡って光を拡散または方向を変えてし
まい、結果的に光の大部分が無効となる。

【００１１】 本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、強度が均一な円錐状の再帰
反射光が得られる再帰反射体およびその形成方法を提供することを目的とする。

【００１２】 回折拡散は最も効果的であるが、いくつかの欠点がある。中心間で０．００６
〜０．１２インチ（０．１５〜３．０５ｍｍ）の相対的に寸法の小さい、エアバ
ック（air backed）プリズムは、光を０．５°の円錐に回折するが、その光の形
態は均一でない。さらに、エアバックプリズムは、問題が多く、高価である。プ
リズムの反射面は他のすべての材料との接触を防ぐために、バッキング材料中に
空気セルを構成する必要がある。しかし、同一寸法プリズムを金属被膜する場合
は、回折はさらに減少し、角度０．５°にも達しないであろう。

【００１３】 キューブコーナー・プリズム形状が、中心間で０．００１〜０．００３インチ
（０．００２５〜０．０７６ｍｍ）の範囲、最も望ましいのは０．００２インチ
（０．０５１ｍｍ）のプリズム間隔で規定されており、結果的に金属被膜されて
いる場合は、光の再帰反射円錐は広がって０．５°の観測角を包含し、その領域
全体の強度は、二面角の変化に依らず、全く均一になる。この結果は、非常に小
さいプリズム（０．００１〜０．００３インチ）（０．００２５〜０．０７６ｍ
ｍ）では、回折効果が光を観測角幅一面に広げるかまたは発散して、母型の生成
または製品製作中に発生するプリズムの二面角の変化が、光分布の変化に少しし
か影響しないことが原因である、と言われている。回折により発生する６つの反
射ビームの重なり（１９９２年１２月１５日に交付された、米国特許第５，１７
１，６２４号参照）は、非常に小さい金属被膜プリズム中にさらに広く発散し、
二面角が変化し、６つのビームが離れる方向に移動するに従って、全体の光分布
の中央部分は、大きいプリズム（たとえば、０．００３インチ（０．００７６ｍ
ｍ）より大きい）比べて、より長く（より大きい二面角で）光を維持する。

【００１４】 極端な例は、相互に重なる広く発散したビームを反射する非常に小さい金属被
膜プリズムに対して、相互に重なる６つの平行ビームを反射する非常に大きいプ
リズムの場合である。実質的な二面角変化が、大きいプリズムから再帰反射され
たビームを完全に相互に分離して、反射ビームの中心に暗い領域を残すことにな
る。小さいプリズムの同一の二面角変化は、ビームの広がりを同一するが、回折
によって生じる発散のために、ビームのエッジが重なり、暗い領域は発生しない
。

【００１５】 この結果、二面角変化が再帰反射光分布内に暗領域を発生させないために、よ
り安全な製品を製作できることになる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

そこで、前記目的を達成するために、本願第１の発明の再帰反射性構造体は、
基板とその基板から共通の１頂点に延びる３つの小平面とを有する光透過性プリ
ズムアレイを備えている再帰反射性構造体であって、前記プリズムの基板が共通
の１平面内にあり、前記プリズムが、前記小平面に付着した反射性コーティング
を有して、０．０００５〜０．００３インチ（０．０１２７〜０．０７６２ｍｍ
）の範囲の中心間隔で配置されている。

【００１７】 本願第２の発明の再帰反射性構造体は、基板とその基板から共通の１頂点に延
びる３つの小平面とを有する光透過性小平面キューブコーナー・プリズムアレイ
を備えている再帰反射性構造体であって、前記プリズムの基板が共通の１平面内
にあり、前記プリズムが、前記小平面に付着した反射性コーティングを有して、
０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）の中心間隔で配置されている。

【００１８】 本願第３の発明の再帰反射性シートの形成方法は、成形型材料の本体内に３つ
の平行な溝のセットを形成することにより、それらの溝が角度をもって交差して
複数のプリズムペアを形成し、ペア内の各プリズムが基板と頂点で接する３つの
交差する側面とを有し、プリズムペア間の前記溝が０．０００５〜０．００３イ
ンチ（０．０１２７〜０．０７６２ｍｍ）の範囲の間隔で配置される成形型を形
成する工程と、その成形型内に前記シートを形成する工程と、前記成形型から前
記シートを取り外す工程と、その取り外す工程の前または後に、光反射材料で前
記側面をコーティングして、前記シートを、観測角０．５°を囲む均一で方向自
由な光の円錐を反射するように形成する工程とを備える。

【００１９】 本願第４の発明の再帰反射性シートの形成方法は、複数のプリズムペアを有し
、それらのプリズムペアが中心間で０．０００５〜０．００３インチ（０．０１
２７〜０．０７６２ｍｍ）の間隔で配置され、各プリズムが基板と頂点で接する
３つの交差する側面とを有する成形型を形成する工程と、その成形型内に前記シ
ートを形成する工程と、前記成形型から前記シートを取り外す工程と、その取り
外す工程の前または後に、光反射材料で前記側面をコーティングする工程とを備
える。

【００２０】 本願第５の発明の再帰反射性シートの形成方法は、成形型材料の本体内に３つ
の平行な溝のセットを形成することにより、それらの溝が０．０００５〜０．０
０３インチ（０．０１２７〜０．０７６２ｍｍ）の範囲の間隔で配置され、それ
らの溝が角度をもって交差して複数のプリズムペアを形成し、ペア内の各プリズ
ムが基板と頂点で接する３つの交差する側面とを有する成形型を形成する工程と
、その成形型内に前記シートを形成する工程と、前記成形型から前記シートを取
り外す工程と、その取り外す工程の前または後に、金属性の再帰反射材料で前記
側面をコーティングする工程とを備える。

【００２１】 本発明の再帰反射性構造体によれば、強度が均一な円錐状の再帰反射光が得ら
れ、また、本発明の再帰反射性シートの形成方法によれば、強度が均一な円錐状
の再帰反射光が得られる再帰反射性シートを形成できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】

本発明の好ましい実施形態の方法および装置の機能ならびに詳細を、図面にし
たがって具体的に説明する。図面では、同一参照符号は異なる図面においても同
一部品を示す。図面は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を明白に表すよ
うに強調されている。本発明の特定の実施形態は図で示しているが、本発明を限
定するものではない。本発明の主要な機能は、本発明の範囲を逸脱することなく
、種々の実施形態に利用できる。

【００２３】 図１の断面図に示すように、本発明の１つの実施形態は、再帰反射性構造体１
０である。一般に、再帰反射性構造体１０は、ベースフィルムまたは基板１２と
再帰反射性キューブコーナー・プリズムアレイとから構成される。

【００２４】 一般に、フィルム１２は、ポリマー（重合体）などのプラスチック材料からな
り、変形応力を取り除いた後は、実質上元の形に戻る弾性ポリマーが望ましい。
好ましくは、弾性ポリマーは可視光に対して光透過性で、ポリウレタン、ポリイ
ソブチレン、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デンなどのポリマーから構成される。代替方法として、ポリマーは、ポリ（エチ
レン−プロピレン）、ポリ（スチレン−ブタジエン）、ポリ（ビニルアセテート
−塩化ビニル）、ポリ（エチレン−ビニルアセテート）などのコポリマーまたは
ターポリマーでもよい。

【００２５】 プリズムアレイ１４は、再帰反射性キューブコーナー素子２０からなる。プリ
ズムアレイ１４は、窓つまり開口側面１６および３面をもつ小平面側面を有する
。また、プリズムアレイ１４のプリズム２０は、高い弾性率をもつポリマーのよ
うな光透過性プラスティックから構成される。ポリマーを、ウレタン、アクリル
酸エステル、セルロースエステル、エチレン不飽和ニトリル、硬質エポキシアル
リレート等を含む広範囲なポリマーから選択してもよい。その他のポリマーとし
ては、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリオレフィン、アクリルシラン、硬
質ポリエステルウレタンアクリレートを含んでもよい。好ましくは、プリズムア
レイ素子２０を、モノマー（単量体）またはオリゴマー（低重合体）を用いてプ
リズム成形型で型成形する。一般に、重合は紫外線照射により反応させる。

【００２６】 プリズムアレイ１４は、アレイのプラスティック材料を、ダイヤモンド工具で
罫線引きした金属またはプラスティック成形型（図示せず）を用いて鋳造または
成形して形成するのが望ましい。罫引は、３つの交差平面２４、２６、２８（図
２）で、６０°離して、（前に述べたように）開先角度７０°３１′４３．６″
の範囲内で延び、２つの開先面（二面角）の交差部分で形成される角度は９０°
になる。しかし、単一の成形型を再使用して、多数のプリズムアレイを型成形す
るために、この二面角はアレイごとにわずかに変化することに注意が必要である
。

【００２７】 次に、プリズム２０の小平面１８は反射コーティング２６を備えている。この
コーティングは、表面に金属膜を付着させて構成するのが望ましい。一般に、コ
ーティングは、スパッタリングまたは真空蒸着したアルミニウム、銀もしくは金
から構成される。

【００２８】 本発明によれば、隣接するプリズムの頂点間の中心間隔（つまりピッチ＝ｐ）
は０．０００５〜０．００３インチ（０．０１２７〜０．０７６ｍｍ）の範囲で
ある。この範囲は、０．００１〜０．００３インチ（０．０２５〜０．０７６ｍ
ｍ）の範囲が望ましく、最も望ましいのは０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）
である。

【００２９】 図１、２に示すプリズムアレイ１０は、数回の複製が可能で、継ぎ合せて図３
のようにアレイ１０をタイル状に並べることもできる。このタイルの形成前また
は後に、アレイの小平面を、図４のように接着剤４４でコーティングしたり、金
属板（図示せず）に接着したりできる。

【００３０】 このような超小型プリズムは、いくつかの欠点と多くの利点をもつ。主な欠点
は、罫引切削ダイヤモントが磨耗するために、大きな領域の中心プリズム上に０
．００２インチ（０．０５１ｍｍ）の罫線を引くのが困難なことである。また、
何度も往復運動が必要なために、罫引機の作動時間が長くなる。また、母型の切
削に要する時間のために、振動、温度および湿度変動が、より大きく影響を与え
る。したがって、小さい罫引領域と寄木またはタイル状複製とを使用して、大き
な領域の成形型を作成する必要がある。代替方法としては、米国特許第５，５５
８，７４０号（１９９６年９月２４日交付）に述べられている方法を使用して、
いくつかのプリズムアレイを、いくつかのドラム上に形成して、一体に継ぎ合わ
せることも可能である。

【００３１】 しかし、超小型プリズムの利点は多くまた重要であることが判明した。プリズ
ムを小型にすれば、応力も減少する。オリゴマーの重合によるプリズム形成中に
発生する応力は、各０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）プリズムが、従来技術
の０．００６インチ（０．１５ｍｍ）ピッチ寸法のプリズムより２７倍少ないオ
リゴマーを含むのと同程度に、減少する。基板１２の変形により生じる応力は、
９倍の数のセグメントに分割され、金属被膜プリズム表面を背面板に接着するの
に使用する接着剤４４を３倍薄くできる。また、非常に好ましい特徴は、接着剤
２６、表面膜１２および任意のコーティング（図示せず）を含む全体厚さＴ（図
４）を約０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）にまで減少できることである。こ
のような、プリズム数が増加し、それによるプリズム交差部分の数が増加した非
常に薄いプリズムアレイは、柔軟性が増す。さらに、増加したプリズム交差部分
（１インチ平方当り約５００，０００プリズム）に、幅で１インチの４０×１０ ^-6 〜６０×１０^-6倍（０．００１〜０．００１６ｍｍ）の微小梨地表面Ｆを追加
するか、または米国特許第５，５６５，１５１号（１９９６年１０月１５日交付
）におけるのと同様な梨地窓を追加すれば、非常に均一な高いＣａｐＹ（白色度
）プリズムアレイを作成できる。プリズムアレイを薄型加工することにより、非
常に薄いエッジ加工であるために、加圧水洗または磨耗によって各種の基板から
はがれると恐れが少なくなる。プリズムアレイを折れやすく作り、破損の際にプ
リズムごとに分離させて、再帰反射性領域の喪失を少なくできる。プリズム前面
や表面膜上にパターンを印刷したり、表面をコーティングすると、再帰反射光損
失を減少できる。これは、全体の有効再帰反射性領域は減少するが、パターンの
エッジがさらにプリズム効果を発揮するからである。

【００３２】 本発明の重要な特徴は、中心間距離で、０．００６インチ（０．１５ｍｍ）以
下に組合せた金属被膜プリズムを使用していることである。従来の既存技術によ
るエアバック・プリズムは内部反射によってプリズムの小平面で反射する。これ
は、光が高屈折率材料であるプラスティックまたはガラスから空気境界面に入射
し、その入射角度が一般に言われる臨海角度より大きい場合に、光が内部方向に
反射するものである。また、光の偏光は、３つの内部方向反射面の各々で９０°
回転する。

【００３３】 この位相変化は、偏光回転から発生し、単一開口（射出光を受光するプリズム
の基底部）を６つの小さい開口に分割する効果を有する。参考：Applied Optics
、35(22)、B. C. Park, T. B. Eom and M. S. Chung, 1996.8.1. 開口が小さく
なるほど、回折する光の発散は大きくなる。その結果、０．００６インチ（０．
１５ｍｍ）ピッチのエアバック・プリズムは、回折によって、かなり広い円錐角
度一面に光を広げる。

【００３４】 金属被膜プリズムは、プリズム反射面のそれぞれで鏡面反射し、光の偏光は１
８０°回転する。再帰反射性キューブコーナー・プリズムでは、光は３つの面か
ら連続して反射する。光のすべてが完全１８０°回転すると、その光に位相変化
が生じるが、エアバック・キューブコーナー・プリズムで発生する位相変化より
干渉が少ない。

【００３５】 プリズムを金属被膜する場合、偏光回転効果は発生せず、プリズムの基板は、
同等ピッチのエアバック・プリズムの開口の６倍の大きさの単一開口として作用
する。その結果、金属被膜プリズムでは、回折現象が著しく減少し、結果的に光
強度が中心または第１の最高点に集中する。

【００３６】 エアバック・プリズムと同一の回折散乱現象を発生するためには、金属被膜プ
リズムは、エアバック・プリズムの１／３よりも小さいことが必要である。中心
間距離０．００２５６インチ（０．６５ｍｍ）の金属被膜プリズムは、中心間距
離０．０００６インチ（０．１５ｍｍ）のエアバック・プリズムと同一範囲に、
光を回折散乱する。

【００３７】 プリズムピッチが小さくなるほど、反射する再帰反射光の回折拡大は大きくな
る。したがって、寸法が０．００６〜０．０１２インチ（０．１５〜０．３ｍｍ
）の範囲のエアバック・プリズムは十分に回折して、高速道路で必要な０．５°
観測角の性能を満足するのに十分な幅の光の再帰反射性円錐を散乱する。

【００３８】 しかし、メタルバックの同一寸法プリズムは、観測角０．５°でわずかに散乱
するだけである。逆に言えば、中心間距離０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）
オーダーのエアバック・マイクロプリズムは、光の回折が大きすぎて、０．５°
の要求に適合しない。しかし、本発明で開示するように、金属被膜すると、高速
道路のおける光の理想的パターンで反射する。

【００３９】 また、金属被膜された極小プリズム、つまり「マイクロ−マイクロ」プリズム
を使用して、エアバックの大寸法プリズムの欠点を避けることができる。欠点と
は、空気セルの層と厚さが増し、セルのシールを必要とし、プリズム高さによっ
て厚さが増し、大きいプリズムを保持するのに強固な基板を必要とすることであ
る。

【００４０】 〔標準試験方法を使用して得られた、再帰反射性シートの実験データ〕 次の用語は、本明細書で使用する場合に限り、次のような意味をもつ。

【００４１】 「入口角β」は、照射軸と再帰反射体軸間の角度である。

【００４２】 「観測角α」は、入射ビーム軸と観測（反射）ビーム軸間の角度である（再帰
反射では、照射軸と観測軸）。

【００４３】 「方向角」または「回転角ε」は、再帰反射において、試験品が再帰反射体軸
の回りで回転する場合の、その試験品の方向を示す角度である。

【００４４】 「方向自由」は、再帰反射光の強度が、方向角の範囲内で、方向によらず実質
的に一定であることを意味する。

【００４５】 図６、７、８、９は、各種のピッチ寸法プリズムアレイに対する再帰反射光の
強度パターンを示す写真である。図６は、メタルバックの６ミル（０．００６イ
ンチ）（０．１５ｍｍ）ピッチ寸法プリズムアレイに対するパターンを示し、図
７は、エアバックの同一ピッチ寸法プリズムに対する同等のパターンである。図
８と９は、それぞれ、２ミル（０．００２インチ）（０．０５１ｍｍ）ピッチ寸
法プリズムアレイに対する、メタルバック（図８）およびエアバックの強度パタ
ーンを示す。金属被膜２ミル（０．００２インチ）（０．０５１ｍｍ）ピッチ寸
法プリズムアレイ強度パターンは、エアバックの０．００６インチ（０．１５ｍ
ｍ）ピッチ寸法プリズムアレイ強度パターンよりわずかに大きく、金属被膜０．
００６インチ（０．１５ｍｍ）ピッチ寸法プリズムアレイ強度パターンより大幅
に大きい。金属被膜０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）ピッチアレイは、重要
な観測・方向・入口角で、特に再帰反射性性能に優れている。

【００４６】 図１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８の極図表は、二面
角が増分１．５′で変化する、観測角０．１０°におけるメタルバックプリズム
アレイの種々のピッチ寸法の輝度変化を表す。入口角はＸおよびＹ軸で示したも
のと同様であり、方向角は、１２時位置にある９０°外周上に時計方向に描かれ
ている。図１０、１１および１２は、０．００５５インチ（０．１４ｍｍ）ピッ
チ寸法プリズムアレイの極図表であり、図１３、１４および１５は、０．００５
５インチ（０．１４ｍｍ）ピッチ寸法プリズムアレイの極図表であり、さらに図
１６、１７および１８は、０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）ピッチ寸法プリ
ズムアレイの極図表である。

【００４７】 図１９、２０および２１の図表は、二面角が増分１．５′で変化する、観測角
３３°における金属被膜０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）ピッチ寸法プリズ
ムアレイの極図表である。

【００４８】 輝度が、０．００５５インチ（０．１４ｍｍ）ピッチ寸法プリズムアレイ図表
（図１０、１１および１２）の中心において、二面角変化によって変化すること
、また、輝度が、０．００２インチ（０．０１５ｍｍ）ピッチ寸法プリズムアレ
イ図表（図１６、１７、１８、１９、２０および２１）の中心において、二面角
変化によっても変化しないこと、に注意すべきである。より小型のプリズムの再
帰反射輝度は、二面角変化に対する感度がかなり低いが、これは光の回折拡大が
増加するためである。観測角０．３３°（図１３、１４および１５）では、０．
００５５インチ（０．０１４ｍｍ）ピッチ寸法プリズムアレイパターンの形状も
変化しているが、これはこの角度での測定が、回折されたビームの中心最高点の
エッジ近傍領域内にあるためである。大きいプリズムは二面角によってさらに大
きく変化する。

【００４９】 図２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、および、図２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃは、それぞれ
、メタルバック０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）プリズムアレイならびにメ
タルバック０．００６インチ（０．１５ｍｍ）プリズムアレイの理論的反射光強
度分布をコンピュータ作図したものである。各図Ａは、０〜３６０°の方向角に
対する観測角回折パターンを示し、各図Ｂは観測角に対する強度（カンデラ／ル
クス／ｍ²）を示し、さらに各図Ｃは、０〜３６０°の方向角εに対するＸおよ びＹ軸上の観測角αの３次元表面図表である。

【００５０】 これらの図表は、小型プリズムの回折パターンの均一性が大幅に改良されたこ
とを明瞭に示している。再帰反射光は、観測角１．０°以上でも非常に均一であ
る。

【００５１】 図２４は、１．５８の屈折率ｎを有するプリズムに波長５５０ｎｍの光が入射
した場合の、プリズムピッチＰに対するＳＩＡ（specific intensity per unit
area, 単位面積当りの比強度）を描いたものであり、プリズムピッチが非常に小
さくなることに伴う再帰反射光の損失率を示す。約０．０００２４インチ（６μ
）より小さいピッチ寸法では、再帰反射光値は非常に小さく、大部分の再帰反射
利用には不適当である。０．０００４８インチ（１２μ）のピッチ寸法では、グ
ラフィックス品質の再帰反射利用製品を製作できる。窓や階段での機械加工、質
感加工や印刷パターンなどの機能を考慮すると、白色度（ＣａｐＹ）を加えるた
めには、０．００１０インチ（２５μ）ピッチプリズムがグラフィックスに最適
である。

【００５２】 表１の数値表は、種々のピッチ寸法プリズムに対する、２〜２０°の観測角お
よび０〜１８０°の方向角における実際のＳＩＡ値を示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】 図２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄから、図３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ
は、メタルバックの種々のピッチ寸法プリズムに対する実際の再帰反射光分布を
示す。左上の各図Ａは、再帰反射光分布の２次元等角写真図表であり、その中の
方向角は図の周囲回りの円座標である。左下の各図Ｂは、ＸおよびＹ軸上の観測
角に対する再帰反射光分布の３次元図表である。右上の各図Ｃは、Ｘ軸上の観測
角に対する再帰反射光分布のｘおよびｙプロファイルを示す。右下の各図Ｄは、
理想的な拡散（散乱）体表面と比較した再帰反射光分布を示す。各図Ｄ内の点線
で描かれた大きい楕円は、余弦法則から計算された理想散乱表面の再帰反射光分
布を示し、散乱表面の説明に使用する。

【００５５】 プリズムピッチ寸法が光の波長に近い場合は、プリズム表面は、プラス／マイ
ナス２０°の範囲に渡って、理想拡散体に非常に近くなる。最も重要な場合、つ
まり０．１〜２．０°範囲では、０．０００２４インチ（６μ）のプリズムピッ
チが非常に平坦な再帰反射光分布を有し、その再帰反射光分布の大きさは、安全
またはグラフィックス利用には不十分であるが、すべての現実的な目的に対して
は散乱表面と考えることができる。

【００５６】 次の表２Ａ、２Ｂおよび図３２、３３、３４、３５は、ＤＡＤ（二面角偏差）
が、大きいピッチ寸法プリズムに比較して、小さいピッチ寸法プリズムの輝度に
は大きく影響しないことを示している。

【００５７】

【表２Ａ】

【００５８】

【表２Ｂ】

【００５９】 表は、それぞれ、メタルバックの０．００１７インチ（０．０４３ｍｍ）およ
び０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）のピッチ寸法プリズムに対するものであ
り、図３２、３３、３４および３５は、メタルバックの０．００１７インチ（０
．０４３ｍｍ）ピッチ寸法プリズムアレイに対するもので、−１．０４〜３．６
７′のＤＡＤ範囲でもサンプルの再帰反射輝度に実質的に変化を生じないことを
示している。大きなピッチ寸法プリズム（０．００６インチ）（０．１５ｍｍ）
の同一の二面角の偏差は、再帰反射輝度の非常に大きな変化（５０％近い）を生
じる可能性がある。

【００６０】 小型プリズムの利点は、重要な入口・方向・観測角、ならびに、製造ツール（
成形型）およびその成形型からの複製製品に存在するその他の製造加工許容範囲
のすべてにおいて、非常に均一な再帰反射輝度が得られることである。薄型プリ
ズムと組合せると、非常に高速度で製造可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による再帰反射性構造体の断面図である。

【図２】 プリズム側から見た図１の構造体の平面図である。

【図３】 寄せ木状に並べた本発明のプリズム・アレイ・タイルの数枚のシートの平面図
である。

【図４】 接着剤中に埋め込まれた図１のアレイを示す、図１の断面図である。

【図５】 プリズム交差部分に別の平坦部を作製した状態を示す図１の断面の一部の拡大
図である。

【図６】 メタルバックを有する６ミル（０．１５ｍｍ）ピッチのプリズムアレイの再帰
反射光の強度パターン写真である。

【図７】 エアバック６ミル（０．１５ｍｍ）ピッチのプリズムアレイの再帰反射光の強
度パターン写真である。

【図８】 メタルバックの２ミル（０．００２インチ）（０．０５１ｍｍ）ピッチのプリ
ズムアレイの再帰反射光の強度パターン写真である。

【図９】 エアバックの２ミル（０．００２インチ）（０．０５１ｍｍ）ピッチのプリズ
ムアレイの再帰反射光の強度パターン写真である。

【図１０】 メタルバックの０．００５５インチ（０．１４ｍｍ）プリズムアレイの観測角
０．１０°における、二面角が１．５′の増分で変化するときの、輝度の極図表
の一つである。

【図１１】 同様の他の極図表である。

【図１２】 同様のさらに他の極図表である。

【図１３】 メタルバックの０．００５５インチ（０．１４ｍｍ）プリズムアレイの観測角
０．３３°における、二面角が１．５′の増分で変化するときの、輝度の極図表
の一つである。

【図１４】 同様の他の極図表である。

【図１５】 同様のさらに他の極図表である。

【図１６】 メタルバックの０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）プリズムアレイの観測
角０．１０°における、二面角が１．５′の増分で変化するときの、輝度の極図
表の一つである。

【図１７】 同様の他の極図表である。

【図１８】 同様のさらに他の極図表である。

【図１９】 メタルバックの０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）プリズムアレイの観測角
０．３３°における、二面角が１．５′の増分で変化するときの、輝度の極図表
の一つである。

【図２０】 同様の他の極図表である。

【図２１】 同様のさらに他の極図表である。

【図２２】 （Ａ）は、メタルバックの０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）ピッチのプリ
ズムアレイにおけるコンピュータ作成の理論的回折パターン図、（Ｂ）は、同プ
リズムアレイにおける観測角に対する強度図表、（Ｃ）は、同プリズムアレイに
おけるコンピュータ作成の３次元表面図表である。

【図２３】 （Ａ）は、メタルバックの０．００６インチ（０．１５ｍｍ）ピッチのプリズ
ムアレイにおけるコンピュータ作成の理論的回折パターン図、（Ｂ）は、同プリ
ズムアレイにおける観測角に対する強度図表、（Ｃ）は、同プリズムアレイにお
けるコンピュータ作成の３次元表面図表である。

【図２４】 プリズムピッチ寸法に対する単位面積当りの比強度（ＳＩＡ）の図表である。

【図２５】 （Ａ）は、２ミル（０．０５１ｍｍ）ピッチのメタルバック・プリズムアレイ
からの再帰反射光分布図表の２次元等角写真、（Ｂ）は、同メタルバック・プリ
ズムアレイからの再帰反射光分布の３次元図表、（Ｃ）は、同メタルバック・プ
リズムアレイからの再帰反射光分布のＸ−Ｙプロファイル、（Ｄ）は、同メタル
バック・プリズムアレイと理想的拡散体表面とを比較した再帰反射光分布の極図
表である。

【図２６】 （Ａ）は、１ミル（０．０２５ｍｍ）ピッチのメタルバック・プリズム・アレ
イからの再帰反射光分布グラフの２次元等角写真、（Ｂ）は、同メタルバック・
プリズム・アレイからの再帰反射光分布の３次元図表、（Ｃ）は、同メタルバッ
ク・プリズム・アレイからの再帰反射光分布のＸ−Ｙプロファイル、（Ｄ）は、
同メタルバック・プリズム・アレイと理想的拡散体表面とを比較した再帰反射光
分布の極図表である。

【図２７】 （Ａ）は、０．５ミル（０．０１２７ｍｍ）ピッチのメタルバック・プリズム
・アレイからの再帰反射光分布グラフの２次元等角写真、（Ｂ）は、同メタルバ
ック・プリズム・アレイからの再帰反射光分布の３次元図表、（Ｃ）は、同メタ
ルバック・プリズム・アレイからの再帰反射光分布のＸ−Ｙプロファイル、（Ｄ
）は、同メタルバック・プリズム・アレイと理想的拡散体表面とを比較した再帰
反射光分布の極図表である。

【図２８】 （Ａ）は、０．２４ミル（０．００６１ｍｍ）ピッチのメタルバック・プリズ
ム・アレイからの再帰反射光分布グラフの２次元等角写真、（Ｂ）は、同メタル
バック・プリズム・アレイからの再帰反射光分布の３次元図表、（Ｃ）は、同メ
タルバック・プリズム・アレイからの再帰反射光分布のＸ−Ｙプロファイル、（
Ｄ）は、同メタルバック・プリズム・アレイと理想的拡散体表面とを比較した再
帰反射光分布の極図表である。

【図２９】 （Ａ）は、０．１ミル（０．００２５ｍｍ）ピッチのメタルバック・プリズム
・アレイからの再帰反射光分布グラフの２次元等角写真、（Ｂ）は、同メタルバ
ック・プリズム・アレイからの再帰反射光分布の３次元図表、（Ｃ）は、同メタ
ルバック・プリズム・アレイからの再帰反射光分布のＸ−Ｙプロファイル、（Ｄ
）は、同メタルバック・プリズム・アレイと理想的拡散体表面とを比較した再帰
反射光分布の極図表である。

【図３０】 （Ａ）は、２×５５０ｎｍピッチのメタルバック・プリズム・アレイからの再
帰反射光分布グラフの２次元等角写真、（Ｂ）は、同メタルバック・プリズム・
アレイからの再帰反射光分布の３次元図表、（Ｃ）は、同メタルバック・プリズ
ム・アレイからの再帰反射光分布のＸ−Ｙプロファイル、（Ｄ）は、同メタルバ
ック・プリズム・アレイと理想的拡散体表面とを比較した再帰反射光分布の極図
表である。

【図３１】 （Ａ）は、５５０ｎｍピッチのメタルバック・プリズム・アレイからの再帰反
射光分布グラフの２次元等角写真、（Ｂ）は、同メタルバック・プリズム・アレ
イからの再帰反射光分布の３次元図表、（Ｃ）は、同メタルバック・プリズム・
アレイからの再帰反射光分布のＸ−Ｙプロファイル、（Ｄ）は、同メタルバック
・プリズム・アレイと理想的拡散体表面とを比較した再帰反射光分布の極図表で
ある。

【図３２】 ３つのサンプルを平均して、−１．０４のＤＡＤを有する０．１０°の観測角
における、０．００１７インチ（０．０４３ｍｍ）ピッチの金属被膜プリズムア
レイからの再帰反射光強度の極図表である。

【図３３】 ＋１．５５のＤＡＤを有する、図３２と同様の極図表である。

【図３４】 ＋３．６７のＤＡＤを有する、図３２、３３と同様の極図表である。

【図３５】 ＋２．２８のＤＡＤを有する、図３２、３３、３４と同様の極図表である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ニルセン・ロバート・ビー アメリカ合衆国，コネチカット州 06089， ウィートーグ，アスペンウッド ドライブ 11 Ｆターム(参考） 2H042 EA04 EA05 EA14 EA15 4F213 AA44 AB14 AD03 AF01 AG01 AH76 WA02 WA53 WA73 WA86 WA87 WB01 WC01 【要約の続き】

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板とその基板から共通の１頂点に延びる３つの小平面とを
   有する光透過性プリズムアレイを備えている再帰反射性構造体であって、 前記プリズムの基板が共通の１平面内にあり、 前記プリズムが、前記小平面に付着した反射性コーティングを有して、０．０
   ００５〜０．００３インチ（０．０１２７〜０．０７６２ｍｍ）の範囲の中心間
   隔で配置されている再帰反射性構造体。
2. 【請求項２】 基板とその基板から共通の１頂点に延びる３つの小平面とを
   有する光透過性小平面キューブコーナー・プリズムアレイを備えている再帰反射
   性構造体であって、 前記プリズムの基板が共通の１平面内にあり、 前記プリズムが、前記小平面に付着した反射性コーティングを有して、０．０
   ０２インチ（０．０５１ｍｍ）の中心間隔で配置されている再帰反射性構造体。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記プリズムの基板間に平坦な表面が設けられ、光を反射する再帰反射性構造
   体。
4. 【請求項４】 請求項１において、 継ぎ合わせた複数のアレイを備えている再帰反射性構造体。
5. 【請求項５】 請求項１において、 前記プリズムが、キューブコーナー・プリズムである再帰反射性構造体。
6. 【請求項６】 請求項１において、 隣接するプリズムがプリズムペアを形成し、それらのプリズムペアの頂点の先
   端が相互に傾斜している再帰反射性構造体。
7. 【請求項７】 請求項１において、 前記プリズムが、自由な方向に向いている再帰反射性構造体。
8. 【請求項８】 請求項１において、 前記構造体からの再帰反射光が、観測角０．５°の均一で方向自由な円錐を囲
   む再帰反射性構造体。
9. 【請求項９】 再帰反射性シートを形成する方法であって、 成形型材料の本体内に３つの平行な溝のセットを形成することにより、それら
   の溝が角度をもって交差して複数のプリズムペアを形成し、ペア内の各プリズム
   が基板と頂点で接する３つの交差する側面とを有し、プリズムペア間の前記溝が
   ０．０００５〜０．００３インチ（０．０１２７〜０．０７６２ｍｍ）の範囲の
   間隔で配置される成形型を形成する工程と、 その成形型内に前記シートを形成する工程と、 前記成形型から前記シートを取り外す工程と、 その取り外す工程の前または後に、光反射材料で前記側面をコーティングして
   、前記シートを、観測角０．５°を囲む均一で方向自由な光の円錐を反射するよ
   うに形成する工程とを備えた再帰反射性シートの形成方法。
10. 【請求項１０】 請求項９の方法によって形成された再帰反射性シート。
11. 【請求項１１】 再帰反射性シートを形成する方法であって、 複数のプリズムペアを有し、それらのプリズムペアが中心間で０．０００５〜
    ０．００３インチ（０．０１２７〜０．０７６２ｍｍ）の間隔で配置され、各プ
    リズムが基板と頂点で接する３つの交差する側面とを有する成形型を形成する工
    程と、 その成形型内に前記シートを形成する工程と、 前記成形型から前記シートを取り外す工程と、 その取り外す工程の前または後に、光反射材料で前記側面をコーティングする
    工程とを備えた再帰反射性シートの形成方法。
12. 【請求項１２】 請求項１０において、 前記プリズムが、成形型材料の本体内で０．０００５〜０．００３インチ（０
    ．０１２７〜０．０７６２ｍｍ）の間隔で配置される３つの平行な溝のセットを
    形成することにより製作され、 それらの溝が、一定でない二面角で交差し、 形成したシートが、観測角０．５°を囲む均一で方向自由な光の円錐を再帰反
    射する、再帰反射性シートの形成方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１の方法によって形成された再帰反射性シート。
14. 【請求項１４】 再帰反射性シートを形成する方法であって、 成形型材料の本体内に３つの平行な溝のセットを形成することにより、それら
    の溝が０．０００５〜０．００３インチ（０．０１２７〜０．０７６２ｍｍ）の
    範囲の間隔で配置され、それらの溝が角度をもって交差して複数のプリズムペア
    を形成し、ペア内の各プリズムが基板と頂点で接する３つの交差する側面とを有
    する成形型を形成する工程と、 その成形型内に前記シートを形成する工程と、 前記成形型から前記シートを取り外す工程と、 その取り外す工程の前または後に、金属性の再帰反射材料で前記側面をコーテ
    ィングする工程とを備えた再帰反射性シートの形成方法。