一种3D成像光学薄膜制造技术

本发明专利技术公开了一种3D成像光学薄膜，包括：透明间隔层，透明间隔层具有相对的两个表面；设置于透明间隔层一个表面的微反射聚焦单元阵列层，微反射聚焦单元阵列层包括若干呈不对称排布的微反射聚焦单元；设置于透明间隔层相对微反射聚焦单元阵列层的另一个表面的微图文单元阵列层，微图文单元阵列层包括若干微图文单元；微反射聚焦单元阵列层与微图文单元阵列层相适配，从而使3D成像光学薄膜在被自微图文单元一侧观察时有且只有能形成一个悬浮于透明间隔层的悬浮影像，所述3D成像光学薄膜形成的悬浮影像为单通道图案或多通道图案。当左右或者前后倾斜该成像薄膜时，不会有其它的第二个放大微图文单元的影像进入观察区域。该薄膜独特的视觉体验，并且在正面垂直情况下就可以清晰观测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学薄膜
，尤其涉及一种3D成像光学薄膜。
技术介绍
各种三维成像技术在信息、显示、医疗、军事等领域受到越来越多的关注。利用微透镜技术实现三维成像，具有非常的潜力和前景。它是由G.Lippman于1908年提出的集成摄影术发展而来。一组具有三维场景不同透视关系的二维单元图像被一个透镜阵列和图像采集记录，无需特殊的观察眼镜和照明，就可以在显示微透镜阵列的前方直接观察到原始场景的三维图像。随着微透镜阵列制造工艺的发展和高分辨率印刷和图像传感器的普及，集成成像技术吸引了越来越多的关注，集成成像和显示技术的各项性能，比如景深，视角和分辨率等，也得到了较大的提升。近年来，在集成成像光学薄膜开发方面，有两类引人注目的进展：第一类是个性化三维动态空间成像签注，如美国3M公司的DouglasDunn等在(Personalized,Three-DimensionalFloatingImagesforIDDocuments)文章中及后续的(Three-DimensionalFloatingImagesasOvertSecurityFeatures.SPIE-IS&T/Vol.607560750G-10)文章中提出使用大数值孔径的透镜(NA>0.3)使激光束汇聚在微透镜阵列前或后表面，该汇聚点通过微透镜阵列收集记录在微透镜阵列下的激光记录材料上，改变激光束聚焦点与微透镜阵列之间的相对位置形成图形，最终形成三维动态空间成像的特殊视觉效果，从微透镜阵列侧观察样品。该方法需要利用微透镜成像，对衬底材料烧蚀，因此分辨率较低。第二类是基于莫尔成像技术，它利用微透镜阵列的聚焦作用将微图案高效率地放大,实现具有一定景深并呈现奇特动态效果的图案，美国专利文献US7333268B2、中国专利文献201080035671.1公开了一种应用于钞票等有价证券开窗安全线的微透镜阵列安全元件，它的基本结构为:在透明基层的上表面设置周期型微透镜阵列，在透明基层的下表面设置对应的周期型微图案阵列，微图案阵列位于微透镜阵列的焦平面或其附近，微图案阵列与微透镜阵列排列大致相同，通过微透镜阵列对微图案阵列的莫尔放大成像；由透射聚焦单元组成的光学成像薄膜，其厚度一般大于微透镜曲率半径的三倍。因此，为了减少薄膜厚度，必须采用小口径的微透镜单元。例如，钞票纸安全线厚度必须小于50微米，因此微透镜单元的直径也必须小于50微米。较小的微透镜单元限制了微图案的尺寸，限制了微图案的设计空间。为了克服上述局限，中国专利文献CN104118236A、CN201310229569.0、CN201410327932.7提出了一种微反射聚焦元件阵列光学防伪元件及有价物品。它们采用周期型微反射聚焦元件阵列，它能将薄膜厚度减少至微反射聚焦元件的曲率半径以下，仍然获得了周期型的放大的微图文单元。当左右或者前后倾斜该成像薄膜时，会有其它的多个放大微图文单元的影像进入观察区域。中国专利文献ZL201010180251.4提出了一种光学防伪元件及使用该防伪元件的产品。它基于透射式工作模式，透射式微透镜阵列层内的各透射式微透镜的中心坐标在微透镜阵列层内随机分布，微透镜阵列层内的微透镜与微图文层内的微图文一一对应设置。该专利中提及的结构有三项缺陷：一、由于采用的是透射式微透镜阵列，微聚焦单元层、透明间隔层和微图文单元层的总厚度将大于微聚焦元件的口径；二是没有限定位于基材第一表面的微透镜阵列与微图文阵列的位置坐标关系，从科学原理上讲,在很多情况下，这一结构将不会产生莫尔图像。三是元件使用时，人们从微透镜单元层一侧观察到放大的微图文影像，当表面微透镜阵列被水等透明外物覆盖时，聚焦微透镜将不再发挥作用，在实际使用中有很大的不便。在很多情形下，人们希望获得具有立体悬浮效果、唯一的影像。因此，提出新的方案，提供更独特的3D视觉效果，不受观察视角的影响，将更能吸引人们的眼球，使人们获得一种视觉的震撼效果，并且便于观测，增强器件的耐候性十分有必要。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种3D成像光学薄膜以解决上述技术问题中的至少一种。一种3D成像光学薄膜，包括：透明间隔层，所述透明间隔层具有相对的两个表面；设置于所述透明间隔层一个表面的微反射聚焦单元阵列层，所述微反射聚焦单元阵列层包括若干呈不对称排布的微反射聚焦单元；设置于所述透明间隔层相对所述微反射聚焦单元阵列层的另一个表面的微图文单元阵列层，所述微图文单元阵列层包括若干微图文单元；所述微反射聚焦单元阵列层与所述微图文单元阵列层相适配，从而使所述3D成像光学薄膜在被自所述微图文单元一侧观察时有且只有能形成一个悬浮于所述透明间隔层的悬浮影像，所述3D成像光学薄膜形成的悬浮影像为单通道图案或多通道图案。优选地，所述微图文单元的位置坐标能由对应的所述微反射聚焦单元的位置坐标经过变换获得。优选地，所述的变换包括坐标缩放变换或坐标旋转变换中的一种或组合。优选地，所述微图文单元的位置坐标与所述微反射聚焦单元的位置坐标的变换函数有且只有一个不动点。优选地，所述微反射聚焦单元阵列层、透明间隔层和微图文单元阵列层的总厚度在所述微反射聚焦单元曲率半径的二分之一至三倍之间。优选地，所述微反射聚焦单元阵列层还包括微聚焦单元和反射层，所述反射层设置于所述微聚焦单元阵列背向所述透明间隔层的表面。优选地，所述反射层包括单层介质层、多层介质层、金属反射层中的至少一种，或金属反射层与介质层组成的多层结构。优选地，所述3D成像光学薄膜形成的悬浮影像由所述若干放大的微图文单元组成。优选地，所述微图文单元包括微印刷图案、填充颜料、染料的表面微浮雕微图案、线条结构微图案、印刷图案中的一种或几种组合。优选地，所述微图文单元与所述微反射聚焦单元的焦平面的距离小于或等于所述聚焦微反射聚焦单元焦距的20％。优选地，所述微反射聚焦单元的直径大于20微米且小于1000微米。优选地，所述微反射聚焦单元的焦距为10微米至2000微米。优选地，所述3D成像光学薄膜的总厚度小于5000微米。优选地，所述微反射聚焦单元的所占的总面积在所在的第一表面总面积的60％以上。优选地，所述微反射聚焦元件单元为折射反射单元，所述折射反射单元包括柱面反射镜、球面反射镜或非球面反射镜中的一种或几种。优选地，所述透明间隔层的一个表面除去微反射聚焦单元阵列层的部分和/或所述透明间隔层的另一个表面除去微图文单元阵列层的部分设置有全息防伪单元、菲涅耳浮雕结构单元、光变单元、亚波长微结构单元、动感光变单元、印刷图案、介质层、金属层、涂覆有油墨、荧光、磁性、磷性、选择吸收或是具有微纳结构中的一种或几种组合。优选地，至少一个的所述微图文单元的外部设置有保护层。优选地，当围绕平行于所述透明间隔层的两个表面的轴转动该3D成像光学薄膜时，所述3D成像光学薄膜不会出现其他悬浮影像。本专利技术的有益效果：(一)利用随机或非周期排布的微反射聚焦单元，通过将位于透明间隔层第一表面的微反射聚焦单元与位于透明间隔层第二表面的微图文单元相适配，在观察区域内形成一个悬浮的、仅且有一个放大的微图文单元影像，而非传统的周期排布的多个放大微图文影像。当左右或者前后倾斜该成像薄膜时，不会有其它的第二个放大微图文单元的影像进入观本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D成像光学薄膜，其特征在于，包括：透明间隔层，所述透明间隔层具有相对的两个表面；设置于所述透明间隔层一个表面的微反射聚焦单元阵列层，所述微反射聚焦单元阵列层包括若干呈不对称排布的微反射聚焦单元；设置于所述透明间隔层相对所述微反射聚焦单元阵列层的另一个表面的微图文单元阵列层，所述微图文单元阵列层包括若干微图文单元；所述微反射聚焦单元阵列层与所述微图文单元阵列层相适配，从而使所述3D成像光学薄膜在被自所述微图文单元一侧观察时有且只有能形成一个悬浮于所述透明间隔层的悬浮影像，所述3D成像光学薄膜形成的悬浮影像为单通道图案或多通道图案。

【技术特征摘要】
1.一种3D成像光学薄膜，其特征在于，包括：透明间隔层，所述透明间隔层具有相对的两个表面；设置于所述透明间隔层一个表面的微反射聚焦单元阵列层，所述微反射聚焦单元阵列层包括若干呈不对称排布的微反射聚焦单元；设置于所述透明间隔层相对所述微反射聚焦单元阵列层的另一个表面的微图文单元阵列层，所述微图文单元阵列层包括若干微图文单元；所述微反射聚焦单元阵列层与所述微图文单元阵列层相适配，从而使所述3D成像光学薄膜在被自所述微图文单元一侧观察时有且只有能形成一个悬浮于所述透明间隔层的悬浮影像，所述3D成像光学薄膜形成的悬浮影像为单通道图案或多通道图案。2.根据权利要求1所述的3D成像光学薄膜，其特征在于，所述微图文单元的位置坐标能由对应的所述微反射聚焦单元的位置坐标经过变换获得。3.根据权利要求2所述的3D成像光学薄膜，其特征在于，所述的变换包括坐标缩放变换或坐标旋转变换中的一种或组合。4.根据权利要求2所述的3D成像光学薄膜，其特征在于，所述微图文单元的位置坐标与所述微反射聚焦单元的位置坐标的变换函数有且只有一个不动点。5.根据权利要求1所述的3D成像光学薄膜，其特征在于，所述微反射聚焦单元阵列层、透明间隔层和微图文单元阵列层的总厚度在所述微反射聚焦单元曲率半径的二分之一至三倍之间。6.根据权利要求1所述的3D成像光学薄膜，其特征在于，所述微反射聚焦单元阵列层还包括微聚焦单元和反射层，所述反射层设置于所述微聚焦单元阵列背向所述透明间隔层的表面。7.根据权利要求6所述的3D成像光学薄膜，其特征在于，所述反射层包括单层介质层、多层介质层、金属反射层中的至少一种，或金属反射层与介质层组成的多层结构。8.根据权利要求1所述的3D成像光学薄膜，其特征在于，所述3D成像光学薄膜形成的悬浮影像由所述若干放大的微图文单元组成。9.根据权利要求1所述的3D成像光学薄膜，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，
申请(专利权)人：昇印光电昆山股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32