CN1265214C - 三角锥形的立体角反光片 - Google Patents
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Abstract
一种结构新颖的三角锥形的立体角反光片,这种反光片的结构可以其中安排一对三角锥形的立体角反光元件,呈最紧密堆积状态,该对反光元件通过几乎垂直地相交的三个侧面分隔开。这对反光元件的面对的侧面共享一个基面,底面是一个共用的面,该共用的面包括这对反光元件的一侧的侧面之基面,和这对反光元件的另一侧的侧面之基面,这对反光元件具有形状彼此不同的面对的侧面,并且从底面直到元件的顶点的高度是互不相同的。
Description
技术领域
本发明涉及具有新颖结构的三角锥形的立体角反光片。具体来说,本发明涉及其中的具有新颖结构的三角锥形的反光元件安排成紧密堆积状态的一种立体角反光片。
更加具体地说,本发明涉及一种由三角锥形的立体角反光元件(下面称之为三角锥形的反光元件,或只称之为元件)组成的立体角反光片,用于包括汽车和摩托车的牌照板在内的符号、服装和救生衣的安全材料、符号板的标记、以及可见光、激光、和红外射线的反射式传感器的反光器。
还要更加具体地说,本发明涉及一种三角锥形的立体角反光片,其中的一对三角锥形的立体角反光元件安排成紧密堆积状态以伸向共用的底平面S-S′上的一侧,这一对三角锥形的立体角反光元件由几乎相互垂直相交的三个侧面,如面a1、b1、c1;面a2、b2、c2;.........被分块,因为具有基本上对称横截面的V形槽是相互相交的;这对三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面,如面c1和c2是通过共用一个基面x而配合成对的,底面S-S′是一个共用的平面,它包括一侧的侧面,如面a1和a2的基面z和z以及另一侧的侧面,如面b1和b2的基面y和y,共用的基面x的三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面,如面c1和c2具有相互不同的形状,并且从共用的底面S-S′直到顶点的高度彼此不同。
还要更加具体地说,本发明涉及一种三角锥形的立体角反光片,其中一对三角锥形的立体角反光元件由几乎相互垂直相交的三个侧面如面a1、b1、c1;面a2、b2、c2;...被分块,因为具有基本上对称横截面的V形槽是相互相交的;这对三角锥形的立体角反光元件在基本上相同的但方向彼此相差180度的不同的光轴和一个垂直线之间形成一个角θ(下面还称之为光轴的倾角)。
背景技术
向一个光源反射入射光的反光片至今已是众所周知的,利用其反光特性的反光片广泛地用在上述领域。特别是,利用立体角反光元件的反光理论的立体角反光片,例如三角锥形的立体角反光元件,比在反光中利用微型玻璃珠的常规的反光片优越得多,并且由于立体角反光片的优秀的反光性能使它的应用目标年复一年地在拓宽。
然而,虽然在垂直于板的平面的一个轴(穿过三角锥形的立体角反光元件的顶点的轴线距三个面等距分开,所说的这三个面构成一个三角锥形的立体角反光元件并且相交成90度的角)和入射光之间形成一个角度(下面称这个角为入射角)时常规公知的三角锥形反光元件表现出优秀的反光性,但这个反光性随着入射角的增加迅速变坏(即,入射角性能变差)
然而,进入三角锥形的立体角反光元件的光面对的角度小于满足内部全反射条件的临界角αc,这个临界角由构成三角锥形的反光元件的透明介质的折射率和没有完全在元件的界面上反射而穿透进入元件后面的空气的折射率之间的比值确定。因此,使用三角锥形反光元件的反光片总是有入射角性能变差的缺点。
然而,因为三角锥形的反光元件能够在元件的几乎整个表面沿光的入射方向反射光,所以反射光不会大角度发散,这是因为它的球面象差不同于微型玻璃珠反光元件的球面象差的缘故。
然而,反射光的小的分散角度在实践中却容易引起麻烦,当从一辆汽车的前灯发出的光在一个交通符号上反光时,反光几乎不能达到例如在距入射光的轴线远的位置的驾驶员处。尤其是当汽车和交通信号之间的距离减小时,上述的麻烦就会更加频繁地发生,因为在光线的入射轴和连接驾驶员和反射点的轴线(观察轴)之间形成的角度(观察角)在不断增加的缘故(即,观察角性质变差)。
对于上述立体角反光片,尤其是对于三角锥形的立体角反光片的入射角性能或观察角性能,到目前为止已经提出过许多建议,并且已经完成了各种改进和研究。
例如,Jungersen的美国专利第2481757号就公开了一种反光片及其制造方法,这种反光片是通过在一个薄板上各种形状的反光片构成的。然而,据所描述的,在上述美国专利中公开的三角锥形的反光元件是一个其中的顶点位于一个基础三角形的中心并且光轴不倾斜的三角锥形的反光元件,和一个其中的顶点不在基础三角形中心的三角锥形的反光元件,从而可以向一个适宜的汽车有效地反射光。
进而,据所描述的,三角锥形的反光元件的尺寸,即元件的深度,是1/10英寸(2540微米)或更小。进而,在这个美国专利的图15中表示出一个三角锥形的反光元件,它的光轴在正的方向“+”倾斜,对此后面再作描述。光轴的这个倾斜的角度θ估计为6.5°,这个角度是从所示的三角锥形的反光元件的基础三角形的长边和短边之间的比获得的。
然而,上述的Jungersen的美国专利没有公开在这个发明的附图中表示的极小的三角锥形的反光元件,或者说这个美国专利没有公开一个三角锥形的反光元件为了表现出优秀的观察角度性能和入射角性能所必须有的尺寸或光轴倾角。
进而,Stamm的美国专利第3712706公开了一种反光片,其中在一个薄板上安排了一个所谓的等边的三角锥形的反光元件,这个反光元件的基础三角形是等边三角形,因此使它们的底面在一个公共的平面上成为紧密堆积状态。Stamm的美国专利解决了一系列问题:反光性变差、小于内部全反射条件的角度的光穿过元件之间的界面进入因此不能由在反光元件的反射表面上的真空淀积的金属(如铝)反光、镜面反射入射光、和增加入射角。
然而,因为在一个反射侧面上设置反光镜层以改进在上述的Stamm建议中的大角度性能,所以容易产生所得到的反光片的外观变暗、或者用于反光镜层的金属(如铝或银)由于水或空气的进入而发生氧化因而反射率经常降低之类的问题。况且,全然没有描述按照光轴的倾角改善大角度性能的措施。
然而,Hoopman的欧洲专利第137736B号描述了一种反光片,其中在一个薄板上安排一对倾斜的三角锥形的立体角反光元件,它的基础三角形是一个等腰三角形,这两个元件彼此旋转相差180度,并且它们的底面安排有一个共用的平面内呈紧密堆积状态。上述专利中描述的三角锥形的立体角反光元件的光轴在这个说明书中描述的负方向“-”倾斜,并且表示出:倾角范围在7度和13度之间。
进而,还有Szczech的美国专利第5138488号公开了一种反光片,其中在一个薄板上安排倾斜的三角锥形的立体角反光元件,它们的每个底面都是一个等腰三角形,因此使它们的底面在一个共用的平面上呈紧密堆积状态。在这个美国专利中,三角锥形的立体角反光元件的光轴沿由两个三角锥形的立体角反光元件共用的一个侧面的方向发生倾斜,所说的两个三角锥形的立体角反光元件是通过相互面对(即下面要提到的正“+”和负“-”方向成对设置,并且倾角约为2度到5度,并且规定:每个元件的尺寸范围在25微米和100微米之间。
然而,在和上述专利对应的欧洲专利第548280B1号的情况下,据所描述的,光轴是倾斜的,从而使包括成对的元件的一个共用的侧面在内并且垂直于一个共用的平面的一个面和一个元件的顶点之间的距离p不等于一个元件的光轴与这个共用的面相交的一个点和垂直面之间的距离q,并且光轴的倾角范围在约为2度和5度之间,一个元件的从这个共用平面直到一个元件的顶点的高度范围在25和100微米之间。
如以上所述,在Szczech的欧洲专利第548280B1号的情况下,一个光轴的倾角范围在+2度和+5度之间(含+2度和+5度在内),以及在-2度和-5度之间(含-2度和-5度在内)。但在上述的Szczech的美国专利和欧洲专利的实施例的情况下,所公开的三角锥形的立体角反光元件的光轴倾角只有-8.2度、-9.2度.和-4.3度,其元件高度h只有87.5微米。
Jungersen的美国专利第2481757号、Stamm的美国专利第3712706号、Hoopman的欧洲专利第137736B1号、Szczech的美国专利第5138488号和欧洲专利第548280B1号的共同点是用作光的入射和反射的芯部的三角锥形的反光元件的底面都在同一个面上,相互面对的一对元件分别具有相似的形状,并且元件的高度彼此相等。由三角锥形的反光元件构成的每个反光片的入射角性能很差,所说的三角锥形的反光元件的底面存在在这个相同的面上,即每个反光片的缺点是:当向三角锥形的反光元件入射的光的入射角增加时,反射光的亮度迅速下降。
作为改进观察角度性能的一种尝试,Appeldorn等人的日本专利公开出版物No.143502/1988(US4,775,219)的正式公告公开了一种尝试:为了通过用金刚石刀具或类似物从三个方向切割一个平板的表面并且形成相交在一点的V形槽制造一个三角锥形的立体角棱镜模具,通过从垂直于平直的板的方向略微倾斜V形槽的对称面、并使切割角略微偏离正常值、并且切割V形槽,从而形成多个三角锥形的反光元件组,并且对于按照元件组由模具形成的立体角反光片的反射光要提供一点发散性。这样获得的一对反光元件具有大体相似的形状,并且具有大体上相同高度的元件共享一个底部,并且形成一个其中的元件相互转动相差180度的形状。
通过Appeldorn等人建议的方法得到的反光片可能是它的入射角性能和观察角度性能在某种程度上都得到改善的反光片。然而,需要极其复杂的操作和极高的精度与技能。
况且,包括一个非对称的反光元件对的反光元件组件也是公知的,在这个非对称的反光元件对中三个方向的V形槽不相交在一个点上。
例如,Gubela的国际专利出版物公告No.94/14091(WO94/14091)公开了一种独特的反光体和它的形成方法,用于通过减小这个反光体的非反光表面来提供反射光的大角度特性。这个反光体是通过设置一个六角棱锥并且对称地安排两个等边三角锥D1-C1-H1及D2-C2-E2构成的;所说的六角棱锥的底面对于当如图5和6所示的两个方向的V形槽彼此相交成60度角时形成的一个菱形底面的中心部分来说是一个等边六角形A0-D1-E1-B0-E2-D2;所说的两个等边三角锥的底是等边三角形,所说的两个等边三角锥的高度彼此相等。在中央六角棱锥的六个侧面中,三个侧面,如面d1、d2.d3,和面e1、e2、e3每隔一个侧面就形成两组在每个延伸的面上垂直相交的反光棱锥的侧面。
因此,在Gubela公告中描述的反光体的情况下,另一个方向的V形槽D1-E1和D2-E2不穿过由四个V形槽A0-C1,B0-C2,和A0-C2,B0-C1形成的一个菱形A0-C1-B0-C2的顶点,并且距另一个方向的V形槽的顶点H0的偏移值等于这个菱形的长对角线的长度的25%(即,在图5和6中,由虚线表示的在C1-C1、E1-E1、B0-H0、E2-E2、和C2-C2之间的间隔彼此相等,并且是在C1-C1和C2-C2之间的间隔的1/4。借此,在菱形中形成一对等边的三角锥和一个六角棱锥,这两个三角锥具有相同的高度并且是对称的,这个六角棱锥的底面是一个等边三角形A0-D1-E1-B0-E2-D2。然而,在这个公告中没有对由这个发明规定的反光元件组件作出任何描述和建议。
况且,对于从Gubela公告中描述的六角棱锥的底面方向的反光,必然发生的情况是,从第一个入射面反射的光只在每隔一个面的上述面上发生重复反射。如果第二个或第三个反射面是一个除上述面以外的面,则光不会发生反光,而是要穿过这个面或者发散。因此,期望对于改进由于反射光的分散产生的观察角度性能有某种效果。然而,对于入射角性能的改进是全然没有希望的,入射角性能必然变得极差。
然而,国际专利出版物公告第WO95/11470号(美国专利说明书第5600484号)、国际专利出版物公告第WO95/11463号(美国专利说明书第5721640号)、国际专利出版物公告第WO95/11465号(美国专利说明书第5557836号和第5564870号)公开了一种由一个反光元件组件构成的反光体,反光元件组件由不对称的V形槽封闭,这个不对称的V形槽的一个侧壁的角度几乎垂直于或接近于一个基础底面,并且还公开了这种反光体的制造方法,以改进反光性能和大角度性能。
如在上述的国际专利出版物公告中公开的,对于Benson等人的反光体进行切割,以使另一个方向的倾斜的V形槽不穿过由两个方向的倾斜的V形槽形成的菱形基础形状之间的相交点,这些菱形基础形状可以由各种各样的反光元件构成,其中包括没有任何反光性的元件,为此可以改变两个方向的V形槽的交角、深度、V形槽角、槽的数目、V形槽倾角的度数,并且可以改变另一个方向的V形槽的偏移位置、槽的数目、深度、V形槽角、和V形槽倾角的度数。
然而,据所表示的,因为Benson等人的反光体是一个非对称的V形槽,其中的V形槽的侧面是倾斜的,几乎垂直于基础底面;其基础是由两个方向的V形槽形成的菱形的中部形状穿过如图2所示的左右不对称的形状,并且由所说的这个中部形状形成的反射侧面在图2中包括面a2和b2。然而,按照现有技术的中部形状是由如图1所示的对称的V形槽形成的,要形成的反射侧面是一对所说的面,如面a1和b1,和面a2和b2。
对于这些反光元件组件,在V形槽两侧相互面对的反光元件的光轴是朝同一个方向取向的,这是因为这个组件的形状决定的。例如,即使对于光轴倾斜的反光元件,光轴的倾斜也在同一个方向。因此,可以期望按照由于反光元件类型的变化引起的反射光的发散现象对于观察角度性能略加改进。从入射角性能的观点出发,这种反光元件组件有极高的方向性,借此可以期望在光轴倾斜方向具有优秀的入射角性能。然而,这种组件在其它方向的入射角性能不可避免地是很差的。
一般来说,下面是三角锥形的立体角反光片所要求的基本光学特性:高的亮度特性,如由从这个板的前部入射的光的反射光亮度表示的反射亮度幅度;和大的角度性能。然而,对于大的角度性能,要求有三种性能:观察角度性能、入射角性能、和旋转角性能。
如以上所述,任何反光片都包括常规公知的三角锥形的立体角反光元件,这种反光片有一个很低的入射角性能,并且没有令人满意的观察角度性能。然而,本发明的发明人等人意外地发现,有可能改善一种反光片的入射角性能,这种反光片由一个后三角锥形的反光元件构成,其中具有基本上对称横截面的V形槽相交,并且借此,安排由三个侧面,如面a1、b1、和c1;面a2、b2、c2;......被分块的一对三角锥形的立体角反光元件,以使所说的这对三角锥形的立体角反光元件在一个共用的底面S-S′上向一侧伸出呈紧密堆积状态,这对三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面,如面c1和c2共享一个底X并且安排成对,底面S-S′是一个共用的面,这个共用的面包括一侧的侧面,如面a1和a2的基面z和z和另一侧的侧面,如面b1和b2的基面y和y,这对三角锥形的立体角反光元件具有形状彼此不同的面对的侧面,如面c1和c2,从这个基面的底面S-S′直到顶点的高度彼此不同。
在描述本发明之前,下面先要描述常规的公知技术。
图7和8表示用于说明按照现有技术的三角锥形的立体角反光元件的一个顶视图和一个剖面图,以便比较常规的三角锥形的立体角反光元件和本发明的三角锥形的立体角反光元件。
在图7中,从反光元件的底面和共享基面x、x、......,上凸出的三角锥形立体角反光元件组安排在一个共用的底面S-S′上呈紧密堆积状态,成为相互面对的元件对,从而使这些元件相对于和共用的底面S-S′垂直的一个平面Lx-Lx′几乎是对称的,所说的共用的底面S-S′包括由这些元件共享的基面x、x、......,并且元件的高度彼此相等。
然而,图8表示图7中所示的三角锥形的立体角反光元件组中的一对反光元件。这对三角锥形的立体角反光元件的光轴H1-Q1和H2-Q2沿相互相反的方向自垂直平面Lx-Lx′倾斜,使得下述垂线与底面S...S’的交点P1和P2直至由这对元件共用的基面x,x...的距离p1和p2和光轴与底面的交点Q1和Q2直至由这对元件共享的基面x、x、...的距离q1和q2之间的差为正值“+”;所说的垂线从这对元件的顶点H1和H2延伸到一个底面S-S′。这些元件相互面对,通过共用一个基面x成为彼此转动180度的光学相似形状,并且两个三角锥形的反光元件的高度h1和h2彼此相等。
发明内容
下面通过适当参照附图更加具体地描述本发明。
图9和10表示用于说明本发明的三角锥形的立体角反光元件的操作方式的顶视图和剖面图。
图9表示本发明的一个三角锥形的立体角反光元件,其中安排一对三角锥形的立体角反光元件,呈紧密堆积状态,这对三角锥形的立体角反光元件通过几乎垂直地相互相交的三个侧面,如面a1、b1、c1;面a2、b2、c2;...被分块,因为具有基本上对称的横截面的V形槽是彼此相交的,从而使这对三角锥形的立体角反光元件在一个共用的底面S-S′上伸向一侧,这对三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面,如面c1和c2共享一个基面x并且配合成对,底面S-S′是一个共用的面,这个共用的面包括这对三角锥形的立体角反光元件的一侧的侧面,如面a1的a2的基面z和z,和这对三角锥形的立体角反光元件的另一侧的侧面,如面b1的b2的基面y和y,这对三角锥形的立体角反光元件具有形状彼此不同的面对的侧面,如面c1和c2,并且从基面S-S′直到顶点的高度hx1和hx2是互不相同的。
图10表示一个三角锥形的立体角反光片,其中当假定:从底面Sx-Sx′直到三角锥形的立体角反光元件的顶点H1的高度是hx1,所说的底面Sx-Sx′包括由一对三角锥形的立体角反光元件R1和R2的面对的侧面,如面c1和c2共享的基面x、x、...,并且,从共用的底面S-S′直到顶点H1的高度是hyz1,所说的底面S-S′包括两个三角锥形的立体角反光元件的一侧的侧面,如面a1和a2的基面z和z和这个元件的另一侧的侧面,如面b1和b2的基面y和y,那么hx1大于hyz1,并且从底面Sx-Sx′直到顶点H1的高度hx1大于从底面Sx-Sx′直到顶点H2的高度hx2。在这种情况下,形成基面x的一个V形槽要使高度比hx1/hyz1保持在范围1.05到1.5,hx1变得大于hyz1,并且上述的V形槽要比形成另一个基面y和z的V形槽深。
还有,图11和12表示一对三角锥形的立体角反光元件,它们是从图9和10的三角锥形的立体角反光元件组中选出来的。
图11和12表示一对三角锥形的立体角反光元件,其中这对三角锥形的立体角反光元件具有大体上光学上相似的形状,这对三角锥形的立体角反光元件由几乎垂直相互相交的三个侧面,如面a1、b1、c1;面a2、b2、c2;...分开,这是因为具有基本上对称的横截面的V形槽相交的缘故,因此在基本上相同的但方向彼此相差180度的光轴和一个垂线之间形成一个角度θ。
图11和12所示的这对三角锥形的立体角反光元件具体来说具有下述特征:
<1>在图11和12所示的方式的情况下,共用的底面S-S′和底面Sx-Sx′没有保持在同一水平,而是底面Sx-Sx′比底面S-S′更深些,其中所说的底面S-S′包括两个所说反光元件R1和R2的面a1和a2的基面z、z...以及面b1和b2的基面y、y...,并且所说的底面Sx-Sx′包括由两个反光元件的面对的面c1和c2共享的基面x、x...。
<2>两个反光元件R1和R2的面对的面c1和c2的面积彼此不同,对于一个V形槽的位置x提供一个偏差,以使面c1的面积大于面c2的面积。
而且,图11和12中所示的方式表示一对三角锥形的立体角反光元件R1和R2,其中这对三角锥形的立体角反光元件R1和R2的光轴具有基本上相同的但方向彼此相差180度的倾角θ,并且三角锥形的立体角反光元件的一侧元件R1的光轴t1沿距离q1和距离p1之间的差q1-p1为正“+”的方向倾斜;所说的距离q1是从这个光轴t1和共用底面S-S′的交点Q1一直到一个平面Lx-Lx′的距离,所说的平面Lx-Lx′包括由这个元件对共享的基面x并且垂直于共用的底面S-S′;所说的距离p1是从元件的顶点H1延伸到共用的底面S-S′的一个垂线和底面S-S′的交点P1一直到垂直平面Lx-Lx′的距离。然而,对于高度和元件R1不同的另一侧的元件R2,它的光轴t2沿距离q2和距离p2之间的差q2-p2为正“+”的方向倾斜;所说的距离q2是从这个光轴t2和共用底面S-S′的交点Q2一直到一个平面Lx-Lx′的距离,所说的平面Lx-Lx′包括由这个元件对共享的基面x并且垂直于共用的底面S-S′;所说的距离p2是从元件的顶点H2延伸到共用的底面S-S′的一个垂线和底面S-S′的交点P2一直到垂直平面Lx-Lx′的距离。这些元件的光轴具有基本上相同的倾角θ,但方向彼此相差180度。
图13-15表示本发明的另一种方式的三角锥形的立体角反光元件。
图13和15表示一个三角锥形的立体角反光片,其中一对三角锥形的立体角反光元件由几乎垂直相互相交的3个侧面,如面a1、b1、c1;面a2、b2、c2;...分开,这是因为具有基本上对称的横截面的V形槽相互相交的缘故,这对三角锥形的立体角反光元件具有面对的侧面,如面c1和c2,所说的侧面,如面c1和c2的形状彼此不同,并且它们的从共用的底面S-S′一直到顶点H1和H2的高度也是彼此不同;所说的底面S-S′包括一对反光元件的一侧的面,如面a1的a2的基面z和z和另一侧的侧面,如面b1和b2的基面y和y。
图15表示一对三角锥形的立体角反光元件R1和R2,其中当假定:从底面Sx-Sx′直到三角锥形的立体角反光元件的顶点H1的高度是hx1,所说的底面Sx-Sx′包括由一对三角锥形的立体角反光元件R1和R2的面对的侧面,如面c1和c2共享的基面x、x、...,并且,从底面S-S′直到两个三角锥形的立体角反光元件的顶点H1的高度是hyz1,所说的底面S-S′包括一侧的侧面,如面a1和a2的基面z和z和另一侧的侧面,如面b1和b2的基面y和y,那么hx1小于hyz1,并且从共用的底面Sx-Sx′直到顶点H1的高度hx1大于从底面Sx-Sx′直到另一个顶点H2的高度hx2。在这种情况下,形成的每个三角锥形的立体角反光元件要保持高度比hx1/hyz1在范围0.67到0.95,hx1小于hyz1,形成基面x的一个V形槽要比形成另一个基面y和z的V形槽浅。
图14表示一个三角锥形的立体角反光片,其中一对三角锥形的立体角反光元件由几乎垂直相互相交的三个侧面,如面a1、b1、c1;面a2、b2、c2;...分开,这是因为具有基本上对称的横截面的V形槽相互相交的缘故,因此这对三角锥形的立体角反光元件在基本上相同的但方向彼此相差180度的光轴和一个垂线之间形成一个角度θ。
在这种情况下,形成一对三角锥形的立体角反光元件R1和R2的面对的面,如面c1和c2的共用的基面x,从而使所说的共用的基面x穿过分开的位置A2和B2,而不会穿过由另外的两个基面y和z形成的菱形底面A0-C1-B0-C2的一组对应的交点A0和B0,可以在两个反光元件R1和R2的另外的对应交点C1和C2之间的距离的±2%到±20%的范围内正确选择线段A0-B0和线段A2-B2之间的距离(偏差值)。结果,从底面Sx-Sx′直到顶点H1和H2的高度hx1和hx2是彼此不同的,况且两个面对的侧面C1:J1-J2-K2-K1-H1和另一个侧面C2:J2-H2-K2具有相互不同的形状,并且反光元件R1的面c1变得大于另一个反光元件R2的面c2然而,本发明的一对三角锥形的立体角反光元件具有基本上相同的但方向彼此相差180度的光轴倾角θ,并且允许;这对三角锥形的立体角反光元件的一侧元件R1的光轴t1沿距离q1和距离p1之间的差q1-p1为负“-”的方向倾斜;所说的距离q1是从这个光轴t1和共用底面S-S′的交点Q1一直到一个平面Lx-Lx′的距离,所说的平面Lx-Lx′包括由这个元件对共享的基面x并且垂直于共用的底面S-S′;所说的距离p1是从元件的顶点H1延伸到共用的底面S-S′的一个垂线和共用的底面S-S′的交点P1一直到垂直平面Lx-Lx′的距离(下面,称这种方式为负倾角-三角锥形的立体角反光元件)。然而,对于高度和元件R1不同的另一侧的元件R2,它的光轴t2沿距离q2和距离p2之间的差q2-p2为负“-”的方向倾斜;所说的距离q2是从这个光轴t2和共用底面S-S′的交点Q2一直到一个平面Lx-Lx′的距离,所说的平面Lx-Lx′包括由这个元件对共享的基面x并且垂直于共用的底面S-S′;所说的距离p2是从元件的顶点H2延伸到共用的底面S-S′的一个垂线和底面S-S′的交点P2一直到垂直平面Lx-Lx′的距离。这些元件具有基本上相同的光轴倾角θ,但方向彼此相差180度。
然而,图16-18表示本发明的另一种方式的一对三角锥形的立体角反光元件。
图16-18表示一个三角锥形的立体角反光片,其中一对三角锥形的立体角反光元件由几乎垂直相交的三个侧面,如面a1、b1、c1;面a2、b2、c2;...分开,这是因为具有基本上对称的横截面的V形槽相互相交的缘故,这对三角锥形的立体角反光元件具有面对的侧面,如面c1和c2,所说的侧面,如面c1和c2的形状彼此不同,并且它们的从一对三角锥形的立体角反光元件R1和R2的共用的底面S-S′一直到反光元件的顶点H1和H2的高度hx1和hx2也是彼此不同。
图18表示一对三角锥形的立体角反光元件R1和R2,其中当假定:从底面Sx-Sx′直到两个三角锥形的立体角反光元件的顶点H1的高度是hx1,所说的底面Sx-Sx′由一对三角锥形的立体角反光元件R1和R2的面对的侧面,如面c1和c2共享,并且,从一个共用的底面S-S′直到两个三角锥形的立体角反光元件的顶点H1的高度是hyz1,所说的底面S-S′包括一侧的侧面,如面a1和a2的基面z和z和另一侧的侧面,如面b1和b2的基面y和y,那么hx1等于hyz1,并且从共用的底面Sx-Sx′直到顶点H1的高度hx1大于从底面Sx-Sx′直到另一个顶点H2的高度hx2。
图17表示一个三角锥形的立体角反光片,其中一对三角锥形的立体角反光元件由几乎垂直相互相交的三个侧面,如面a1、b1、c1;面a2、b2、c2;...分开,这是因为具有基本上对称的横截面的V形槽相交的缘故,因此这对三角锥形的立体角反光元件在基本上相同的但方向彼此相差180度的光轴和一个垂线之间形成一个角度θ。
在图16-18这种方式的情况下,形成两个三角锥形的立体角反光元件的两个面对的面,如面c1和c2的共用的基面x,从而使所说的共用的基面x从由另外的两个基面y和z形成的菱形底面A0-C1-B0-C2的一组对应的交点A0和B0穿过位置A2和B2,而不会穿过交点A0和B0。因此,可以在两个另外的对应交点C1和C2之间的距离的±2%到±20%的范围内正确选择线段A0-B0和线段A2-B2之间的距离(偏差值)。结果,从两个元件R1和R2的共用的底面S-S′直到顶点H1和H2两个元件的高度是彼此不同的,况且两个面对的侧面c1:A2-B2-H1和另一个侧面c2:A2-H2-B2具有相互不同的形状和面积。
在图17所示的这对元件的情况下,形成一些V形槽,这些V形槽形成这两个元件的面对的面的共用的基面x和其它的基面y和z,从而使高度hx1和hyz1彼此相等。因而,元件R1的另一个侧面a1和b1是通过形成另一个元件R2的侧面a2和b2的V形槽y和z切开的,并且可以形成对于反光没有贡献的侧面A0-A2-H1和B0-B2-H1。
然而,图18所示的这对三角锥形的立体角反光元件具有基本上相同的但方向彼此相差180度的光轴倾角θ,并且进而,这对三角锥形的立体角反光元件的一侧元件R1的光轴t1沿距离q1和距离p1之间的差q1-p1为正“+”的方向倾斜;所说的距离q1是从这个光轴t1和共用底面S-S′的交点Q1一直到一个平面Lx-Lx′的距离,所说的平面Lx-Lx′包括由这个元件对共享的基面x并且垂直于共用的底面S-S′;所说的距离p1是从元件的顶点H1延伸到底面S-S′的一个垂线和底面S-S′的交点P1一直到垂直平面Lx-Lx′的距离。然而,对于高度和元件R1不同的另一侧的元件R2,它的光轴t2沿距离q2和距离p2之间的差q2-p2为正“+”的方向倾斜;所说的距离q2是从这个光轴t2和共用底面S-S′的交点Q2一直到一个平面Lx-Lx′的距离,所说的平面Lx-Lx′包括由这个元件对共享的基面x并且垂直于共用的底面S-S′;所说的距离p2是从元件的顶点H2延伸到共用的底面S-S′的一个垂线和底面S-S′的交点P2一直到垂直平面Lx-Lx′的距离。虽然这些元件的光轴的倾角方向彼此相差180度,但这些元件具有基本上相同的光轴倾角θ。
然而,图19示出了一个本发明另一模式的三角锥形的立体角反光片。
然而,图19表示一个三角锥形的立体角反光片,其中安排一对三角锥形的立体角反光元件呈紧密堆积状态,以便能够在一个共用的底面S-S′上伸向一侧,所说的这对三角锥形的立体角反光元件图14表示一个三角锥形的立体角反光片,其中一对三角锥形的立体角反光元件由几乎垂直相交的三个侧面,如面a1、b1、c1;面a2、b2、c2;...被分块,这是因为具有基本上对称的横截面的V形槽相交的缘故,因此这对三角锥形的立体角反光元件共享一个基面x,共用的底面S-S′是一个共用的面,这个共用的面包括这对三角锥形的立体角反光元件的一侧的侧面,如面a1的a2的基面z和z,和这对三角锥形的立体角反光元件的另一侧的侧面,如面b1的b2的基面y和y,这对三角锥形的立体角反光元件共享具有形状彼此不同的面对的侧面,如面c1和c2的基面x,并且从共用的底面S-S′直到顶点的高度hx1和hx2是互不相同的。
在图19中,形成V形槽的基面x、x、x...,以使它们不和穿过由另外两个基面y和z形成的一个菱形底面的一组相应的交点的线x0、x0、x0...对齐,而是穿过分开的位置,并且将在V形槽的线x0和基面x之间的距离(偏差值安排在线x0、x0、x0...的左边和右边,每隔一个V形槽x、x、x...一个x0、x0、x0...。结果,在左边和右边形成相同数目的元件,这个元件具有直到顶点的大的高度,并且可以形成在左边和右边的光学性质一致的一种三角锥形的立体角反光片。
在形成本发明的一组三角锥形的立体角反光元件的一个方向的V形槽x、x、x...之间的间距是和通过两组基面y和y,z和z在另外两个方向形成的菱形底面A0-C1-B0-C2的一组相应的交点c1,c2之间的距离一致的。通过对于V形槽x、x、x...之间的间距提供一点偏差,有可能提供要产生的一个偏差值{例如,对于一个V形槽的基面x的线段A0,B0和线段A2,B2之间的距离。然而,当V形槽x、x、x...的切割重复进行时,这个偏差值缓慢地成比例地增加到V形槽的数目。结果,有可能缓慢地改变三角锥形的立体角反光元件R1和R2的非对称性。
一般来说,当光线穿过一个极小的孔时,按照衍射效应光线要发散散开,其强度反比于孔的面积。这种光的发散对于和光源(前灯)位置分开的观察者(驾驶员)来说可以改善反射光的可视性(改善观察角度性能)。对于一个三角锥形的立体角反光元件,透过光线的小孔指的是被三个侧面,如面a1、b1、和c1;或a2、b2、c2封闭的另一个面(元件的底面),并且这个面的面积正比于元件的高度而变。当元件的高度变小时,小孔的面积亦减小。因此,当衍射效应增加时,反射光的发散也随之增加。按照基于符合光跟踪方法的计算机模拟的计算,当元件的高度变为50微米或更小时,反射光的发散增加。然而,过小的元件尺寸将要降低在光入射的前方的反光强度。
对于本发明的一对三角锥形的立体角反光元件,从底面Sx-Sx′直到两个元件R1和R2的高度hx1和hx2是彼此不同的。因此,左和右元件可能具有彼此不同的小孔面积,高度小的元件按照衍射效应可以获得反射光的发散。于是,改善了观察角度性能。但对于高度大的这个元件,衍射效应并不过分大,仍可维持反光强度。因此,有可能获得整体来看在观察角度性能和反射强度这两个方面都很优秀的一种三角锥形的立体角反光片。
而且,按照本发明的三角锥形的立体角反光片,如图9-10以及图13-15所示,有可能获得其中面对的左和右元件具有彼此不同高度的一种三角锥形的立体角反光片。因此有可能获得其中的从左边和右边入射的光线的反光特性彼此不同的新型三角锥形的立体角反光片。在图9和10中右侧安排的一组大高度的元件的每个光轴向右倾斜,因此在右侧方向表现出优秀的反光特性,在图9和10中左侧安排的一组小高度的元件的每个光轴向倾斜,因此在右侧方向和左侧方向都表现出优秀的观察角度性能。
本发明的一对三角锥形的立体角反光元件的光轴t1沿距离q1和距离p1之间的差q1-p1为正“+”的方向或负的方向倾斜;所说的距离q1是从这个光轴t1和共用底面S-S′的交点Q1一直到一个平面Lx-Lx′的距离,所说的平面Lx-Lx′包括由这个元件对共享的基面x并且垂直于共用的底面S-S′;所说的距离p1是从元件的顶点H1延伸到底面S-S′的一个垂线和底面S-S′的交点P1一直到垂直平面Lx-Lx′的距离;从而,在光轴t1和垂线之间形成的角度θ0.5度到12度,优选的为0.6度到10度,更加优选的为0.6度到1.5度。结果,因为光轴是倾斜的,所以即使对于大的入射角,反光亮度也不易变差。
如图9-12所示,当假定:从一个底面Sx-Sx′直到两个三角锥形的立体角反光元件的顶点H1的高度是hx1,所说的底面Sx-Sx′包括由本发明的每对三角锥形的立体角反光元件R1和R2的面对的侧面,如面c1和c2共享的基面x、x、x...,并且,从一个共用的底面S-S′直到顶点H1的高度是hyz1,所说的底面S-S′包括一侧的侧面,如面a1和a2的基面z和z和另一侧的侧面,如面b1和b2的基面y和y,那么就可以获得光学特性的各种改进,这是因为形成了hx1明显大于hyz1的三角锥形的反光元件,因而hx1/hyz1保持在范围1.05到1.5或优选的为1.07到1.4的缘故。
可以实现这些改进的原因是hx1明显大于hyz1,因此和其中的hx1等于hyz1的现有技术的面对的面(图11中的面c1和c2相比,有可能增加面c1的面积,尤其是,以几乎垂直于面c1的角度入射的光,换言之,对于一个大的入射角,因为面c1的面积增加了,所以入射角性能得到明显的改进。
而且,对于一个三角锥形的立体角反光元件,尤其是当元件的光轴沿距离p和q之间的差q-p为正的方向倾斜时,按照面c1的面积的增加得到的光学特性的改进最为明显。
当倾斜具有一个不倾斜的光轴的正常的三角锥形的立体角反光元件因而上述的q-p为正时,出现的缺点是:具有共用的基面x的侧面c1和c2的面积变得小于具有不倾斜的光轴的元件的面c1和c2的面积,并且光线发生三面反射和反光的几率减小了。然而,对于在三个面对的侧面(图14中的面c1和c2)上进行反射并有效地发生反光的入射光线,这三个侧面的面积最好彼此相等。然而,对于hx1和hyz1彼此相等的一个三角锥形的立体角反光元件,因为具有一个共用的基面的侧面c1和c2的面积当倾角增加时变得小于另外两个面a1和b1,a2和b2的面积,所以减小了上述的光线在三个面上发生反射和反光的几率。因此,不仅前方的入射光的反光性能(前方反射亮度)降低了,而且当入射角增加时的反光性能(进入倾度)也降低了。
然而,在本发明中,和上述情况相反,当光轴倾斜因而q-p变负时,入射角性能得以改善。但倾斜一个元件的光轴使得q-p变负时将出现如下缺点:具有共用的基面x的侧面c1和c2的面积变得比倾斜之前的这些侧面的面积大得多,因此光线在三个面上反射和反光的几率减低了。
形成本发明的具有负倾角的一对三角锥形的立体角反光元件,使得当假定:从一个底面Sx-Sx′直到两个三角锥形的立体角反光元件的顶点H1的高度是hx1,所说的底面Sx-Sx′包括由三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面,如面c1和c2共享的基面x、x、x...,并且,从一个共用的底面S-S′直到顶点H1的高度是hyz1,所说的底面S-S′包括一侧的侧面,如面a1和a2的基面z和z和另一侧的侧面,如面b1和b2的基面y和y,那么,hx1明显小于hyz1,比例hx1/hyz1保持在范围0.67到0.95,或优选的为0.71到0.93。因而,可以获得各种光学特性的改进。
可以实现这些改进的原因是hx1明显小于hyz1,因此和其中的hx1等于hyz1的现有技术的侧面c1相比,有可能减小面c1的面积。
而且,对于本发明,优选的立体角反光片具有这样的三角锥形的立体角反光元件,其中从底面Sx-Sx′直到三角锥形的立体角反光元件的顶点H1和H2的距离hx1和hx2的范围在30和400微米之间,更加优选的是在50和200微米之间,特别优选的是在60和100微米之间,所说的共用的底面Sx-Sx′包括伸出底面Sx-Sx′的三角锥形的立体角反光元件的基面x、x、...。
当上述反光元件的任何一个高度hx1和hyz1小于30微米时,反射光的发散过大,这是由反光元件的一个小孔面积决定的衍射效应引起的,从而使反光性能变差。但并不推荐任何一个高度hx1和hyz1超过400微米的情况,这是因为板的厚度过大、不可能获得柔性板的缘故。
而且,在一对三角锥形的立体角反光元件R1和R2的三个反射侧面之间形成的角度(棱锥的顶角;a1-b1面顶角,b1-c1面顶角,和c1-a1面顶角,或a2-b2面顶角,b2-c2面顶角,和c2-a2面顶角)大体上是相互垂直的。然而,这些角不总是准确地相互垂直的。优选的作法是,使棱锥的顶角和直角有一个极小的角度偏差,以改善观察角度性能。通过使棱锥的顶角有一个极微小的角度偏差,有可能使从所得的三角锥形的立体角反光元件反光的光正确的发散,并且改善观察角度性能。
作为提供角度偏差的一种方法,即切割形成三角锥形的立体角反光元件的三个方向的V形槽x、y、和z,有可能通过左右对称地提供至少一个方向的V形槽的角度距形成直角的棱锥的角度的极小偏差的方式对这个槽进行切割。通过使用左右对称的切割工具,可以实现提供偏差的方法。
作为提供角度偏差另一种方法,即切割形成三角锥形的立体角反光元件的三个方向的V形槽x、y、和z,有可能通过左右不对称地提供至少一个方向的V形槽的角度距形成直角的棱锥的角度的极小偏差的方式对这个槽进行切割。通过使用左右不对称的切割工具或略微有一点倾斜的工具,可以实现提供偏差的方法。
于是,通过提供一个V形槽的角度距形成直角的棱锥的顶角的极小偏差,有可能对于一个棱锥的顶角a1-b1面顶角,b1-c1面顶角,和c1-a1面顶角,或a2-b2面顶角,b2-c2面顶角,和c2-a2面顶角提供距一个直角(90.000度)的极小的角度偏差。借此,有可能使从一个三角锥形的立体角反光元件反射的光距完全的反光方向有一个正确的发散。一个V形槽的角度偏差最好使至少一个棱锥的顶角距90.000度有一个极小的偏差,这个角度偏差的范围为±(0.01度到0.4度),优选的范围是±(0.001度到0.2度)。
制造本发明的三角锥形的立体角反光片的通用方法可以是:形成下凹形状的所说的板,其形状和上述的三角锥形的立体角反光元件的形状相反,使用在一个金属带上设置的呈紧密堆积状态立体角模注的模具,在所说的模具上加热并且加压其光学透明性和均匀性都很优秀的柔性的合适的树脂板,向树脂板反向传递模具的形状。
例如在Stamm的美国专利第3712706号中详细地公开了立体角模具的典型制造方法,本发明也可以使用符合上述方法的方法。
具体来说,例如,使用尖角约为73.4度到81.0度的硬质刀具(例如金刚石刀具或碳化钨刀具)来形成微棱锥的基体,从而可确定每个方向的重复间距、槽深度(例如,hx1和hyz1,以及hx2和hyz2、和对应于最终要形成的三角锥形的立体角反光元件的形状相互相交的角度;切割V形的平行槽,使槽的深度hx1和hyz1,以及hx2和hyz2相互相等,槽的横截面在一个经光滑研磨的基本部件上基本上是对称的;然后以一个重复的间距(在图9和11中的线x的重复间距)在第三方向(x方向)切割V形的平行槽,以便在y方向和z方向之间等分相交角的补角(在这种情况下,称锐角为“相交角“),同时又不通过在y方向和z方向形成的槽的交点;在本发明的情况下,允许将x方向槽的深度hx1和hx2的值设定为y和z方向槽的深度hyz1和hyz2。然而,优选的作法是,将x方向槽的深度hx1和hx2的值设定为小于或大于y和z方向槽的深度。
在本发明的优选方式的情况下,在y和z方向的重复间距范围在100和810微米之间,槽的深度hyz1和hyz2范围在50和400微米之间,相交角范围在43度和45度之间,x方向的槽的深度hx1和hx2范围在75和600微米之间。
优选的作法是,用作微棱锥的基体的基本部件的金属的维氏硬度(JIS Z 2244)为350或更大,特别优选的是,维氏硬度为380或更大。具体来说,可以列出以下金属:非晶形铜、电沉积镍、和铝。作为合金基的材料,可以列出下列材料:铜锌合金(黄铜)、铜锡锌合金、镍钴合金、镍锌合金、和铝合金。
然而,上述的基本材料还可以使用合成树脂。进而,作为基本材料,优选地使用玻璃转化温度等于或大于150℃、特别优选的是等于或大于200℃、并且维氏硬度(JIS Z 2245)等于或大于70、特别优选的是等于或大于75的合成树脂,这是因为不容易发生这样的树脂在切割中软化因此树脂难以切割的问题。具体来说,可以使用下列材料之一:聚乙烯-对苯二甲酸酯基树脂、聚丁烯-邻苯二甲酸酯基树脂、聚碳酸酯基树脂、聚甲基-异丁烯酸酯基树脂、聚酰亚氨基树脂、聚丙烯酸酯基树脂、聚醚砜基树脂、聚醚-酰亚胺基树脂、和纤维素-三乙酸酯基树脂。
然后,通过电成型基体的表面,在获得的微棱锥基体上形成一个金属膜。从基体的表面上除去这个金属膜,就有可能制造出一个金属模具,用于形成本发明的三角锥形的反射板。
例如,在包含按重量计60%的硫酸的温度约为40℃的水溶液中通入约为10安培/分米2的电流,一般来说就可以完成电成型操作。将电成型层的成型速率设定为例如0.02毫米/小时或更小,就能够很容易地获得一个均匀的电成型层。对于成型速率大于0.02毫米/小时的成型速率,容易发生的问题是表面平滑性受损,在电成型层中会产生有缺陷的部分。
因此,可以重复使用从棱锥基体制造的第一代电成型模具,以此作为用来制造第二代电成型模具的一个电成型主体。因而,有可能从一个棱锥基体制造多个电成型模具。
精确地切割多个电成型模具,然后利用这些电成型模具,为此将这些电成型模具按照最终的模具尺寸组合并接合起来,用于模注由合成树脂制成的微棱锥板。这个接合方法可以使用简单的拼接切割端的方法,或者使用焊接组合的接合部的方法,例如通过电子束焊接、YAG激光焊机、或二氧化碳气体激光焊接。
一个组合的电成型模具可以当作合成树脂模具用来模注合成树脂。合成树脂模注方法可以利用压注方法或喷注方法。
压注方法可以通过插入一个成型的薄壁镍电成型模具实现,其中:合成树脂板有一个预定的厚度,在预定的温度下加热在压注机内用作缓冲部件的厚度约为5毫米的硅橡胶板,在10%到20%模注压力的压力下预热它们30秒钟,然后在180℃到250℃的温度下并在10到30千克/厘米2的压力下加热并加压约2分钟。在此之后,将它们冷却到室温并且释放压力,从而获得一个模注的棱锥。
然而,例如,可以获得一个连续的板状产品,为此要:接合通过上述方法形成的厚度约为5毫米的薄壁电成型模具以产生一个环带模具,在一对辊轮上调节并转动这个环带模具,这对辊轮包括一个加热辊和一个冷却辊,向位于板形的加热辊上的环带模具提供熔化的合成树脂,通过一个或多个硅辊轮加压并模注这个板,然后在一个冷却辊上冷却这个模注的板到转化温度或更低的温度,从环带模具上除去模注的板。
下面,参照表示这种实施方式的剖面图的图20描述本发明的立体角反光片的优选结构的实施方式。
在图20和21中,符号1指的是一个表面保护层,2是一个印刷层,3是用于夹持反光元件的一个夹持体层,4是反光元件层,5是一个支撑层和一个反光元件层,6是一个空气层,7是一个粘结剂层,8是一个支撑层,9是一个粘结层,10是一个分隔材料层,11是入射光,12是一个镜像反射层。
在图20中,符号4指的是一个反光元件层,在反光元件层4上安排本发明的三角锥形的反光元件R1和R2呈紧密堆积状态,3代表用于夹持反光元件的一个夹持体层,11指的是光入射方向。反光元件层4和夹持体层3一般统一成一体5。然而,也允许将层4和3相互叠置起来。还可能按照反光片的目的和使用环境在本发明的反光片上形成以下各层:表面保护层1、用于向观察者交换信息或为反光片着色的一个印刷层2、用于实现一个密封结构以防止湿气进入反光元件层的背面的一个粘结剂层7、用于支撑粘结剂层7的支撑层8、以及用于粘结反光片到其它结构的一个粘结层9和一个松脱衬层10。
一般来说可以通过照相凹版印刷、丝网印刷、或喷墨打印将印刷层2固定在表面保护层1和夹持体层3之间、或固定到表面保护层1之上、或固定到反光元件层4的反射面(侧面)上。
可以使用任何一种材料来构成反光元件层4和夹持体层3,只要这种材料满足柔性要求就成,这是本发明的一个目的。然而,最好使用具有透光性和光的均匀性的材料。作为本发明可以使用的材料,可以列出下述材料:聚碳酸酯树脂、氯乙烯树脂、(甲基)丙烯酸酯树脂、环氧树脂、苯乙烯树脂、聚酯树脂、氟树脂、烯烃树脂(如聚乙烯树脂或聚丙烯树脂)、纤维素基树脂、和尿聚氨酯树脂。然而,为了改善耐气候特性,可以使用紫外吸收剂、光稳定剂、和抗毒剂,或者单独地使用它们,或者组合地使用它们。进而,在这些材料中还可以包含:各种有机颜料、无机颜料、荧光颜料、染料、和荧光染料作为着色剂。
表面保护层1可以使用和反光元件层4所用的相同的树脂。然而,为了改善耐气候特性,可以使用紫外吸收剂、光稳定剂、和抗毒剂,或者单独地使用它们,或者组合地使用它们。然而,在树脂中还可以包含:各种有机颜料、无机颜料、荧光颜料、染料、和荧光染料作为着色剂。
对于本发明的反光元件层,通用的作法是在立体角反光元件的背面设置一个空气层6,以便增加满足内部全反射的临界角。为了防止出现诸如由于在使用条件下和金属腐蚀情况下湿气渗入引起的临界角减小之类的问题,优选的作法是通过粘结剂层7密封反光元件层4和支撑层8。
密封方法可以使用以下公开的方法之一:美国专利第3190178号、第4025159号、日本实用新型公开出版物第28669/1975号。粘结剂层7可以使用以下树脂之一:(甲基)丙烯酸酯树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、和环氧树脂。接合方法可以正确使用以下公知的方法之一:热融合树脂接合方法、热固树脂接合方法、紫外固化树脂接合方法、和电子束固化树脂接合方法。
可以在支撑层8的整个表面上施加本发明使用的粘结剂层7,或者通过例如印刷方法有选择地将这个粘结剂层7固定到与反光元件层接合的一个接合点上。
作为构成支撑层8的材料,可以使用构成反光元件层的树脂、可在膜、纤维、布中成形的通用树脂、以及不锈钢或铝的金属箔或金属板,或者单独地使用它们,或者组合地使用它们。
对于粘结层9,可以正确地使用一种公知的材料,粘结层9用于固定本发明的反光片到一个金属板、木板、玻璃板、或塑料板和用于粘结层的分隔材料层10上。上述的粘结可以使用压敏粘结剂、热敏粘结剂、和交联粘结剂。压敏粘结剂可以使用以下的粘结剂之一:聚丙烯酸酯粘结剂之一,它是通过使丙烯酸丁酯、丙烯酸二-乙基己酯、丙烯酸异辛酯、或丙烯酸壬酯与丙烯酸或乙酸乙烯酯共聚合获得的;硅树脂基粘结剂;和橡胶基粘结剂。
下面参照图21描述本发明的立体角反光片的另一种优选结构的实施方式,图21表示这种实施方式的一个剖面图。
在图21中,将一个金属镜反射层12固定到一个反光元件4的表面,而且,使粘结层9和分隔材料层10直接与金属镜反射层12接触并叠置。这种方式的立体角反光片不需要空气层,因为它是按照平面镜反射理论对光进行反光的,因此不需要粘结剂层或支撑层。
本发明的三角锥形的立体角反光片允许借助于真空沉积、化学涂敷、或溅射在反光元件4的表面上形成由金属制成的金属镜反射层12,所说的金属例如有铝、铜、银、或镍。在形成金属镜反射层12的方法当中,使用铝的真空沉积方法是优选的,因为有可能降低真空沉积的温度,因而在真空沉积步骤中使反光元件的热变形最小,而且使金属镜反射层12的色调亮度最大。
一种用于铝的金属镜反射层12的连续真空沉积系统包括一个真空容器、一个退绕机、一个卷绕机、和一个加热器;所说的真空容器能够保持约为7×10-4-9×10-4毫米汞高的真空度;所说的退绕机用于退绕棱锥原始板,所说的原始板由两层构成,例如在真空容器中固定的一个基片板5和在基片板表面上光的入射侧叠置的一个表面保护层1;所说的卷绕机用于卷绕真空沉积的棱锥的原始板;所说的加热器能够在一个石墨坩锅中通过一个电加热器熔化铝。把按重量计纯度为99.99%或更大的纯铝粉末放入一个石墨坩锅中,并且在350到360伏交流电压、115-120安培电流、和30-70米/分钟的处理速率下熔化所说的铝粉末,并且通过铝原子的真空沉积在反光元件的表面上形成金属镜反射层12,其厚度例如为800到2000埃。
附图简介
下面,按照实施例更加具体地描述本发明。
图1表示在现有技术的三角锥形的立体角反光元件中一个中间形状的顶视图和侧视图,这个中间形状的基本形状是菱形,是通过两个方向的V形槽形成的;
图2表示在所引用的实例(美国专利第5600484号)所示的三角锥形的立体角反光元件中的一个中间形状的顶视图和侧视图,这个中间形状的基本形状是菱形,是通过两个方向的V形槽形成的;
图3表示现有技术的一个三角锥形的反光元件的顶视图和侧视图;
图4表示在所引用的实例(美国专利第5600484号)所述的三角锥形的立体角反光元件的顶视图和侧视图;
图5现有技术的三角锥形的反光元件对的顶视图;
图6是图5中的元件的一个剖面图;
图7是现有技术的三角锥形的反光元件组的顶视图;
图8是图7中元件组的剖面图;
图9是本发明的具有正的倾角的三角锥形的反光元件组的顶视图;
图10是图9中的三角锥形的反光元件组的剖面图;
图11是图9中的三角锥形的反光元件组的顶视图;
图12是图11中的元件组的剖面图;
图13是本发明的具有负的倾角的三角锥形的反光元件组的顶视图;
图14是图13中的三角锥形的反光元件对的顶视图;
图15是图14中的元件组的剖面图;
图16是本发明的另一种方式的具有正的倾角的三角锥形的反光元件组的顶视图;
图17是图16中的三角锥形的反光元件对的顶视图;
图18是图17中的元件组的剖面图;
图19是本发明的下一种方式的具有正的倾角的棱锥装配面的顶视图;
图20是本发明的三角锥形的立体角反光片的剖面图;
图21是本发明的三角锥形的立体角反光片的另一个优选结构的剖面图;
图22是一个曲线图,表示本发明的实施例和比较例形成的三角锥形的反光片的反光系数和入射角之间的关系;和
图23是一个曲线图,表示本发明的实施例和比较例形成的三角锥形的反光片的反光系数和观察角之间的关系。
具体实施例
<实施例1>
在一个100毫米的方形黄铜板上切出多组V形的平行槽,槽的y和z方向的断面形状是对称的,对于所说黄铜板的表面通过使用尖角为71.52度的金刚石刀具按照快速切削方法以重复的图案进行平滑的切削,使得在y和z方向的V形槽之间的重复间距为210.88微米,V形槽的深度为100微米,在y和z方向的V形槽之间的相交角为58.76度。
在此之后,通过使用尖角为68.53度的金刚石刀具以重复的图案切削x方向的V形平行槽,x方向的V形槽的x方向的剖面形状是对称的,使得在y和z方向的V形槽之间的重复间距为214.92微米,V形槽的深度为115微米,并且距连接平行于一条线的y和z方向的V形槽之间的两个交点的这条线的偏差值为11微米,从而形成一个基体,其中的多个凸起的三角锥形的立体角反光元件组在一个黄铜板上安排成紧密堆积状态。
至于这样形成的一对三角锥形的反光元件,从一个顶点H1到底面Sx-Sx′的高度hx1是115微米,从一个顶点H2到底面Sx-Sx′的高度hx2是100微米,从一个顶点H1到底面S-S′的高度hyz1是100微米,从一个顶点H2到底面S-S′的高度hyz2是85微米。而且,三角锥形的反光元件的光轴倾角θ分别等于+1度,构成反光元件的三个侧面的棱锥角分别等于90度。
通过使用上述的黄铜基体和浓度为55%的镍-氨基磺酸酯溶液,用电成型方法制作由镍制成的一个反向的下凹的直角模具。使用上述模具,在模注温度为200℃、模注压力为50公斤/厘米2的条件下,加压模注厚度为200微米的聚碳酸酯树脂板(Mitsubishi工程塑料公司制造的“Iupilon Sheet H3000″),然后在加压状态下冷却到30℃,然后将其取出,形成一个聚碳酸酯树脂的三角锥形的立体角反光片,在它的表面上安排多个三角锥形的立体角反光元件,呈紧密堆积状态。
<实施例2>
和实施例1的情况类似,按照快速切削方法以重复的图案切出多组V形的平行槽,槽的y和z方向的断面形状是对称的,使得在y和z方向的V形槽之间的重复间距为164.18微米,V形槽的深度为80微米,在y和z方向的V形槽之间的相交角为50.68度。
在此之后,通过使用尖角为64.66度的金刚石刀具以重复的图案切削x方向的V形平行槽,x方向的V形槽的x方向的剖面形状是对称的,使得在y和z方向的V形槽之间的重复间距为191.84微米,V形槽的深度为92微米,并且距连接平行于一条线的y和z方向的V形槽之间的两个交点的这条线的偏差值为10微米,从而形成一个基体,其中的多个凸起的三角锥形的立体角反光元件组在一个黄铜板上安排成紧密堆积状态。
至于这样形成的一对三角锥形的反光元件,从一个顶点H1到底面Sx-Sx′的高度hx1是92微米,从一个顶点H2到底面Sx-Sx′的高度hx2是80微米,从一个顶点H1到底面S-S′的高度hyz1是80微米,从一个顶点H2到底面S-S′的高度hyz2是68微米。而且,三角锥形的反光元件的光轴倾角θ分别等于+8度,构成反光元件的三个侧面的棱锥角分别等于90度。
而且,按照和实施例1相同的方法,形成一个聚碳酸酯树脂的三角锥形的立体角反光片,在它的上边安排多个三角锥形的立体角反光元件,呈紧密堆积状态,这些元件的支撑层的厚度约为150微米。
<实施例3>
和实施例1的情况类似,按照快速切削方法以重复的图案切出多组V形的平行槽,槽的y和z方向的断面形状是对称的,使得在y和z方向的V形槽之间的重复间距为218.2微米,V形槽的深度为110微米,在y和z方向的V形槽之间的相交角为64.66度。
在此之后,通过使用尖角为78.53度的金刚石刀具以重复的图案切削x方向的V形平行槽,x方向的V形槽的x方向的剖面形状是对称的,使得在y和z方向的V形槽之间的重复间距为204.08微米,V形槽的深度为100微米,并且距连接平行于一条线的y和z方向的V形槽之间的两个交点的这条线的偏差值为10微米,从而形成一个基体,其中的多个凸起的三角锥形的立体角反光元件组在一个黄铜板上安排成紧密堆积状态。
至于这样形成的一对三角锥形的反光元件,从一个顶点H1到底面Sx-Sx′的高度hx1是92微米,从一个顶点H2到底面Sx-Sx′的高度hx2是80微米,从一个顶点H1到底面S-S′的高度hyz1是100微米,从一个顶点H2到底面S-S′的高度hyz2是90微米。而且,三角锥形的反光元件的光轴倾角θ分别等于-8度,构成反光元件的三个侧面的棱锥角分别等于90度。
而且,按照和实施例1相同的方法,形成一个聚碳酸酯树脂的三角锥形的立体角反光片,在它的上边安排多个三角锥形的立体角反光元件,呈紧密堆积状态,这些元件的支撑层的厚度约为150微米。
<比较例1>
和实施例1的情况类似,按照快速切削方法以重复的图案切出多组V形的平行槽,槽的y和z方向的断面形状是对称的,使得在y和z方向的V形槽之间的重复间距为210.88微米,V形槽的深度为100微米,在y和z方向的V形槽之间的相交角为58.76度。在此之后,通过使用尖角为68.53度的金刚石刀具以重复的图案切削x方向的V形平行槽组,x方向的V形槽的重复间距为214.92微米,V形槽的深度为100微米,从而形成一个基体,其中的多个凸起的三角锥形的立体角反光元件组在一个黄铜板上安排在封闭的状态。
至于这样形成的一对三角锥形的反光元件,从顶点H1和H2到底面Sx-Sx′的高度hx1和hx2是100微米,从顶点H1和H2到底面S-S′的高度hyz1和hyz2也是100微米。而且,三角锥形的反光元件的光轴倾角θ分别等于+1度,构成反光元件的三个侧面的棱锥角分别等于90度。
而且,按照和实施例1相同的方法,形成一个聚碳酸酯树脂的三角锥形的立体角反光片,在它的上边安排多个三角锥形的立体角反光元件,呈紧密堆积状态,这些元件的支撑层的厚度约为150微米。
<比较例2>
和实施例1的情况类似,按照快速切削方法以重复的图案切出多组V形的平行槽,槽的y和z方向的断面形状是对称的,使得在y和z方向的V形槽之间的重复间距为218.2微米,V形槽的深度为100微米,在y和z方向的V形槽之间的相交角为64.66度。在此之后,通过使用尖角为78.53度的金刚石刀具以重复的图案切削x方向的V形平行槽组,x方向的V形槽的重复间距为204.08微米,V形槽的深度为100微米,从而形成一个基体,其中的多个凸起的三角锥形的立体角反光元件组在一个黄铜板上安排在紧密堆积状态。
至于这样形成的一对三角锥形的反光元件,从顶点H1和H2到底面Sx-Sx′的高度hx1和hx2是100微米,从顶点H1和H2到底面S-S′的高度hyz1和hyz2也是100微米。而且,三角锥形的反光元件的光轴倾角θ分别等于-4度,构成反光元件的三个侧面的棱锥角分别等于90度。
而且,按照和实施例1相同的方法,形成一个聚碳酸酯树脂的三角锥形的立体角反光片,在它的上边安排多个三角锥形的立体角反光元件,呈紧密堆积状态,这些元件的支撑层的厚度约为150微米。
表1表示出对于上述实施例1-3和比较例1-2形成的三角锥形的立体角反光片的反光系数获得的值(反光的单位是cd/lx/m2).
反光系数是按照在JIS Z8714-1995中规定的“反光体光学特性测量方法”所定义的测量方法测量的,测量中设定了观察角和入射角的下述组合:0.2度/5度、0.2度/15度、0.2度/15度、0.2度/30度、0.33度/5度、和1.0度/5度。
为了考察对于实施例1-3以及比较例1-2形成的三角锥形的立体角反光片的入射角性能,保持观察角为一个恒定值0.2度不变,并且改变入射角为5度、15度、30度、和40度,从而就可以测量样品的反光系数。图22表示入射角和在此入射角下的反光系数之间的关系,x轴代表入射角,y轴代表在每个入射角下的反光系数。
而且,为了考察对于实施例1-3以及比较例1-2形成的三角锥形的立体角反光片的观察角度性能,保持入射角为一个恒定值5度不变,并且改变观察角为0.2度、0.33度、1.0度,从而就可以测量样品的反光系数。图23表示观察角和在此观察角下的反光系数之间的关系,x轴代表观察角,y轴代表在每个入射角下的反光系数,y轴是一个对数坐标轴。
如在表1和图22及23中所示,对于实施例1-3形成的本发明的三角锥形的立体角反光片,在大的入射角,特别是在40度的入射角,反光系数得到明显的改善,而且在大的观察角,反光系数也得到了明显的改善。对于比较例1或2形成的现有技术的三角锥形的立体角反光片,在入射角为40度时,或者观察角为1.0度时,亮度明显下降。
表1 (单位是cd/lx/m2)
观察角度 | 入射角 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例1 | 比较例2 |
0.2度 | 5度 | 1182 | 1085 | 1176 | 1026 | 1086 |
0.2度 | 15度 | 1104 | 1082 | 927 | 1003 | 883 |
0.2度 | 30度 | 951 | 864 | 879 | 894 | 771 |
0.2度 | 40度 | 457 | 384 | 387 | 124 | 210 |
0.33度 | 5度 | 453 | 391 | 417 | 364 | 310 |
1.0度 | 5度 | 129 | 167 | 210 | 92 | 88 |
Claims (17)
1.一种三角锥形的立体角反光片,其中以紧密堆积的状况安排一对三角锥形的立体角反光元件,这对三角锥形的立体角反光元件通过几乎垂直地相交的三个侧面(面a1、b1、c1;面a2、b2、c2;…)被分块,因为具有基本上对称的横截面的V形槽是彼此相交的,从而使这对三角锥形的立体角反光元件在一第一共用的底面(S-S′)上伸向一侧,这对三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面(面c1和c2)通过共享一个基面(x)配合成对,第一共用的底面(S-S′)是一个共用的面,这个共用的面包括这对三角锥形的立体角反光元件的一侧的侧面(面a1的a2)的基面(z和z),和这对三角锥形的立体角反光元件的另一侧的侧面(面b1的b2)的基面(y和y),这对共享基面(x)的三角锥形的立体角反光元件具有形状彼此不同的面对的侧面(面c1和c2),并且从第一共用的底面(S-S′)直到元件的顶点的高度是互不相同的。
2.如权利要求1的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:一对三角锥形的立体角反光元件具有大体上光学上相似的形状,这对三角锥形的立体角反光元件由几乎垂直相交的三个侧面(面a1、b1、c1;面a2、b2、c2;…)被分块,这是因为具有基本上对称的横截面的V形槽相交的缘故,因此这对三角锥形的立体角反光元件在基本上相同的但方向彼此相差180度的光轴和一个垂线之间形成一个角度(θ)。
3.如权利要求1或2的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:当假定:从一第二共用底面(Sx-Sx′)直到三角锥形的立体角反光元件的第一顶点(H1)的高度是hx1,所说的第二共用底面(Sx-Sx′)包括由每对三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面(面c1和c2)共享的基面(基面x、基面y、基面z),并且,从一第一共用的底面(S-S′)直到第一顶点(H1)的高度是hyz1,所说的第一共用的底面(S-S′)包括一侧的侧面(面a1和a2)的基面(z和z)和另一侧的侧面(面b1和b2)的基面(y和y),那么包含的一个三角锥形的直角反光元件的hx1基本上等于hyz1。
4.如权利要求1或2的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:当假定:从一第二共用底面(Sx-Sx′)直到三角锥形的立体角反光元件的第一顶点(H1)的高度是hx1,所说的第二共用底面(Sx-Sx′)包括由每对三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面(面c1和c2)共享的基面(基面x、基面y、基面z),并且,从一第一共用的底面(S-S′)直到第一顶点(H1)的高度是hyz1,所说的第一共用的底面(S-S′)包括一侧的侧面(面a1和a2)的基面(z和z)和另一侧的侧面(面b1和b2)的基面(y和y),那么包含的一个三角锥形的立体角反光元件的hx1明显不同于hyz1。
5.如权利要求1或2所述的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:当假定:从一第二共用底面(Sx-Sx′)直到三角锥形的立体角反光元件的第一顶点(H1)的高度是hx1,所说的第二共用底面(Sx-Sx′)包括由每对三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面(面c1和c2)共享的基面(基面x、基面y、基面z),并且,从一第一共用的底面(S-S′)直到第一顶点(H1)的高度是hyz1,所说的第一共用的底面(S-S′)包括一侧的侧面(面a1和a2)的基面(z和z)和另一侧的侧面(面b1和b2)的基面(y和y),那么包含的一个三角锥形的立体角反光元件的hx1明显大于hyz1。
6.如权利要求1或2所述的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:当假定:从一第二共用底面(Sx-Sx′)直到三角锥形的立体角反光元件的第一顶点(H1)的高度是hx1,所说的第二共用底面(Sx-Sx′)包括由每对三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面(面c1和c2)共享的基面(基面x、基面y、基面z),并且,从一第一共用的底面(S-S′)直到第一顶点(H1)的高度是hyz1,所说的第一共用的底面(S-S′)包括一侧的侧面(面a1和a2)的基面(z和z)和另一侧的侧面(面b1和b2)的基面(y和y),那么包含的一个三角锥形的立体角反光元件的hx1大于hyz1,使得hx1/hyz1保持在范围1.05到1.5内。
7.如权利要求1或2所述的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:当假定:从一第二共用底面(Sx-Sx′)直到三角锥形的立体角反光元件的第一顶点(H1)的高度是hx1,所说的第二共用底面(Sx-Sx′)包括由每对三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面(面c1和c2)共享的基面(基面x、基面y、基面z),并且,从一第一共用的底面(S-S′)直到第一顶点(H1)的高度是hyz1,所说的第一共用的底面(S-S′)包括一侧的侧面(面a1和a2)的基面(z和z)和另一侧的侧面(面b1和b2)的基面(y和y),那么包含的一个三角锥形的立体角反光元件的hx1大于hyz1,使得hx1/hyz1保持在范围1.07到1.4内。
8.如权利要求1或2所述的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:当假定:从一第二共用底面(Sx-Sx′)直到三角锥形的立体角反光元件的第一顶点(H1)的高度是hx1,所说的第二共用底面(Sx-Sx′)包括由每对三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面(面c1和c2)共享的基面(基面x、基面y、基面z),并且,从一第一共用的底面(S-S′)直到第一顶点(H1)的高度是hyz1,所说的第一共用的底面(S-S′)包括一侧的侧面(面a1和a2)的基面(z和z)和另一侧的侧面(面b1和b2)的基面(y和y),那么包含的一个三角锥形的立体角反光元件的hx1明显小于hyz1。
9.如权利要求1或2的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:当假定:从一第二共用底面(Sx-Sx′)直到三角锥形的立体角反光元件的第一顶点(H1)的高度是hx1,所说的第二共用底面(Sx-Sx′)包括由每对三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面(面c1和c2)共享的基面(基面x、基面y、基面z),并且,从一第一共用的底面(S-S′)直到第一顶点(H1)的高度是hyz1,所说的第一共用的底面(S-S′)包括一侧的侧面(面a1和a2)的基面(z和z)和另一侧的侧面(面b1和b2)的基面(y和y),那么包含的一个三角锥形的立体角反光元件的hx1小于hyz1,使得hx1/hyz1保持在范围0.67到0.95内。
10.如权利要求1或2所述的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:当假定:从一第二共用底面(Sx-Sx′)直到三角锥形的立体角反光元件的第一顶点(H1)的高度是hx1,所说的第二共用底面(Sx-Sx′)包括由每对三角锥形的立体角反光元件的面对的侧面(面c1和c2)共享的基面(基面x、基面y、基面z),并且,从一第一共用的底面(S-S′)直到第一顶点(H1)的高度是hyz1,所说的第一共用的底面(S-S′)包括一侧的侧面(面a1和a2)的基面(z和z)和另一侧的侧面(面b1和b2)的基面(y和y),那么包含的一个三角锥形的立体角反光元件的hx1小于hyz1,从而hx1/hyz1保持在范围0.71到0.93内。
11.如权利要求1或2所述的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:当假定:一对三角锥形的反光元件的面对的侧面(面c1和c2)通过共享一个基面(x)配对,从一第一共用的底面(S-S′)直到一个三角锥形的立体角反光元件的第一顶点(H1)的高度是hyz1,所说的第一共用的底面(S-S′)包括这对三角锥形的反光元件的一侧的侧面(面a1和a2)的基面(z和z)和另一侧的侧面(面b1和b2)的基面(y和y),并且从另一个三角锥形的反光元件的第一共用的底面(S-S′)直到第二顶点(H2)的高度是hyz2,hyz1/hyz2的范围在1.05和2.0之间,含1.05和2.0二者在内。
12.如权利要求11的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:hyz1/hyz2的范围在1.07和1.8之间,含1.07和1.8二者在内。
13.如权利要求1或2所述的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:包括一对三角锥形的立体角反光元件,这对三角锥形的反光元件由几乎垂直相交的三个侧面(面a1、b1、c1;面a2、b2、c2;…)被分块,这是因为具有基本上对称的横截面的V形槽相交的缘故,其中这对三角锥形的立体角反光元件在基本上相同的但方向彼此相差180度的光轴和一个垂线之间形成角度(θ),这对元件的一个光轴(t1)沿距离(q1)和距离(p1)之间的差(q1-p1)为正(+)或为负(-)的方向倾斜;所说的距离(q1)是从这个光轴(t1)和第一共用的底面(S-S′)的交点(Q1)一直到一个平面(Lx-Lx′)的距离,所说的平面(Lx-Lx′)包括由这个元件对共享的基面(x)并且垂直于第一共用的底面(S-S′);所说的距离(p1)是从元件的第一顶点(H1)延伸到第一共用的底面(S-S′)的一个垂线和第一共用的底面(S-S′)的交点(P1)一直到垂直平面(Lx-Lx′)的距离,从而使光轴(t1)和垂线之间形成的角度(θ)为0.5度到12度。
14.如权利要求1或2所述的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:在所包括的三角锥形的反光元件中,在光轴(t1)和穿过元件的顶点(H1和H2)的垂线之间形成的角度(θ)在正(+)方向或负(-)方向倾斜,使得角度(θ)的范围为0.6度和10度之间,含0.6度和10度两者在内。
15.如权利要求1或2的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:在所包括的三角锥形的反光元件中,在光轴(t1)和穿过元件的顶点(H1和H2)的垂线之间形成的角度(θ)在正(+)方向或负(-)方向倾斜,使得角度(θ)的范围为0.6度和1.5度之间,含0.6度和1.5度两者在内。
16.如权利要求1或2所述的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:在每对三角锥形的反光元件的侧面(a1、b1、c1)形成有镜面反射层。
17.如权利要求16所述的三角锥形的立体角反光片,其特征在于:该镜面反射层是由铝,铜,银或镍制成。
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