产生类似闪烁的光学效果的光学设备制造技术

提供了一种产生类似闪烁的光学效果的光学设备。创新的设备采用被定向性地固化的图像图标。具体地，所述光学设备由如下构成：至少一个图像图标布置，其由一个或多个固化的着色材料形成；以及至少一个可选地嵌入的聚焦元件布置，其被定位以形成（多个）图像图标布置的至少一部分的一个或多个合成图像。以相对于所述光学设备的表面的一个或多个角度使用被引导通过所述聚焦元件而朝向（多个）图像图标布置的准直光来固化（多个）着色材料中的一些或全部以形成被定向性地固化的图像图标。被定向性地固化的图像图标的（多个）合成图像在（多个）固化角度下是可见的，并且因此随着所述设备的观看角度移动通过（多个）固化角度而在视觉上显现以及消失或者开启以及关闭。创新的光学设备可以被与激光雕刻结合地使用，允许在至少一个实施例中进行通过光学设备的高级激光雕刻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求2014年3月27日提交的美国临时专利申请序列号61/971,240的优先权，该美国临时专利申请被通过引用而在其整体上合并于此。
本专利技术一般地涉及产生类似闪烁的光学效果的光学设备，并且更特别地涉及采用被定向性地固化的图像图标的光学设备。
技术介绍
投影合成图像的微光学膜材料一般包括：微尺寸图像图标布置；聚焦元件（例如微透镜、微反射器）布置；以及可选地，光透射聚合物衬底。图像图标布置和聚焦元件布置被配置为如下这样：当使用聚焦元件布置观看图像图标布置时，一个或多个合成图像被投影。所投影的图像可以示出许多种不同的光学效果。这些微光学膜材料可以被用作为用于鉴定纸币、安全文档和产品的安全性设备。对于纸币和安全文档而言，这些材料被典型地以条带、片块或线的形式使用，并且可以被部分地嵌入在纸币或文档内，或被应用于其表面。对于护照或其它标识（ID）文档而言，这些材料可以被用作为完整的迭层或被镶嵌在其表面中。对于产品包装而言，这些材料被典型地以标签、印章或带的形式使用并且被应用于产品包装的表面。微光学膜材料的示例被描述并且示出于美国专利No.7,733,268和No.7,468,842中。这些引文皆描述用以形成图像图标的微结构方法，其中单独地或组合地由微结构中的空位或由实心区域来形成图像图标。空位可选地被利用如下来填充或涂敷：与周围的或下方的材料相比具有不同的折射率的材料、染制的材料、金属或着色材料。这样的方法具有几乎不受限制的空间分辨率的益处。制造这些微光学膜材料的示例性方法是：在被抵靠基膜（诸如75规厚（gage）的粘接提升的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜）浇筑的辐射固化的液体聚合物中形成图标作为空位，然后关于图标以正确的对准或偏斜在基膜的相对面上由辐射固化的聚合物来形成透镜，然后通过抵靠膜表面进行类似凹版印刷的刮刀涂布来利用亚微米颗粒着色的上色材料填充图标空位，通过合适的手段（例如溶剂移除、辐射固化或化学反应）固化填充，并且最终应用可以是清澈的或染制的或着色的可选密封层，或者合并隐秘安全性材料。在此，用于固化填充的手段是非定向性的，并且被直接应用于图像图标层并且不通过透镜。这样的被非定向性地固化的图标的合成图像在宽范围的角度上是可见的。图标空位可以包括多个图标填充材料。例如，在US7,468,842的49栏36-63行中，图标空位被利用第一图标填充材料进行底部填充，并且可选地被稳定化（例如，通过辐射固化）。然后可选地利用第二图标填充材料填充图标空位。在该示例中，通过非定向性的技术（诸如被直接应用于图标填充材料并且不通过透镜的非定向性的固化）来对图标填充材料进行稳定化。从美国专利No.7,738,175得知微光学膜材料的另一示例。该引文公开了产生类似闪烁的光学效果的合成微光学系统。该系统产生由图像图标的阵列或图案和聚焦元件的阵列形成的平面内图像。在此，平面内图像被定义为如下的图像：其具有在视觉上实质上位于衬底（平面内图像被承载在该衬底上或被承载在该衬底中）的平面中的某种视觉边界、图案或结构。该系统还产生至少一个平面外合成图像，（多个）平面外合成图像进行操作以调制或控制平面内合成图像的外观的范围。在一个实施例中，平面外合成图像用来控制平面内图像的视场，并且因此用来调制或控制平面内图像的外观的范围。在此，取决于系统的观看角度，平面内图像的外观在视觉上显现以及消失或者开启以及关闭。通过本专利技术的方式，已经发现的是，使用准直光通过透镜层定向性地固化这些膜材料的图像图标层极大地增加由这些材料展示的光学效果的范围。
技术实现思路
本专利技术因此提供一种产生类似闪烁的光学效果的光学设备，其中，所述光学设备包括：至少一个图像图标布置，其由一个或多个固化的着色材料形成；以及至少一个可选地嵌入的聚焦元件布置，其被定位为形成（多个）图像图标布置的至少一部分的一个或多个合成图像，其中，以相对于光学设备的表面的一个或多个角度（在下文中，“（多个）固化角度”）使用被引导通过聚焦元件的准直光来固化（多个）着色材料中的一些或全部以形成被定向性地固化的图像图标，其中，随着所述设备的观看角度移动通过（多个）固化角度，被定向性地固化的图像图标的（多个）合成图像在（多个）固化角度下是可见的并且因此在视觉上显现并且消失或者开启并且关闭。如在此所使用的术语“着色材料”意图表示能够对图像图标以及通过准直光可固化的创新的设备的（多个）合成图像赋予色彩的任何材料。在一个想见的实施例中，着色材料是可固化的色料分散物（即可固化的介质或载体中的色料颗粒）。如以下将更详细地解释的那样，当设备被关于实质上与设备的平面平行的轴倾斜时，由创新的光学设备投影的（多个）合成图像可以展现许多独特的视觉效果。例如，（多个）合成图像可以示出正交视差移动（OPM）（即，当设备被倾斜时，图像在显现为与由正常视差所预期的方向垂直的倾斜方向上移动）。与产生类似闪烁的光学效果的上面描述的现有技术微光学系统不同，由本专利技术投影的（多个）图像不一定是在视觉上实质上位于设备的平面中的图像，而是还可以显现为停留在视觉上比设备的厚度更深的空间平面上或者可以显现为停留在设备的表面之上一定距离处的空间平面上。（多个）图像也可以随着设备被旋转通过给定的角度（例如90度）而显现为从设备之上的位置振荡到设备之下的位置（或者反之亦然），然后随着设备被按相同的量进一步旋转而返回其初始位置。可以在创新的光学设备的表面上或表面内以柱状物的形式或者以空位或凹陷的形式制成使用一个或多个固化的着色材料准备的创新的设备的图像图标。可以由（多个）着色材料形成柱状物，或者可以利用（多个）着色材料涂敷或是部分地或完全地填充柱状物周围的区域或者空位或凹陷。图标的尺寸、形式和形状不受限制。实际上，想见如下的实施例：其中两种或更多种类型的图像图标（例如微米尺寸和纳米尺寸的图像图标）在创新的设备内的图像图标的一个布置或层内彼此配准。在一个示例性实施例中，由一个固化的着色材料形成（多个）图像图标布置中的每个图像图标，以给定的角度使用准直光固化所述着色材料。在该实施例中，（多个）合成图像在固化角度下是可见的。换言之，随着设备的观看角度移动通过固化角度，所投影的（多个）合成图像闪烁或开启并且关闭。可以通过利用准直光固化每个材料或通过利用准直光固化一个材料并且利用另一用于固化的手段（例如非定向性的辐射固化、化学反应）固化另一材料来准备由两个或更多个着色材料形成的图像图标。由被定向性地固化的着色材料形成的合成图像将在（多个）固化角度下是可见的，而由被非定向性地固化的着色材料形成的合成图像将在宽范围的角度上是可见的。注意的是，在本专利技术的实践中使用的（多个）图像图标布置可以还包括现有技术图像图标，现有技术图像图标是在它们的整体上由被非定向性地固化的着色材料形成的。在一个这样的示例性实施例中，由每一个具有不同的色彩的两个固化的着色材料形成（多个）图像图标布置中的每个图像图标。每个着色材料是以与用于固化其它着色材料的角度不同的通过聚焦元件的角度使用准直光来固化的。在该示例性实施例中光学设备将投影在第一固化角度下可见的第一色彩的（多个）合成图像以及在第二固化角度下可见的第二色彩的（多个）合成图像。可以通过如下来产生该示例性实施例：使用准直光从一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生类似闪烁的光学效果的光学设备，其中，所述光学设备包括：至少一个图像图标布置，其由一个或多个固化的着色材料形成；以及至少一个可选地嵌入的聚焦元件布置，其被定位以形成所述至少一个图像图标布置的至少一部分的一个或多个合成图像，其中，以相对于所述光学设备的表面的一个或多个角度使用被引导通过所述聚焦元件的准直光来固化所述一个或多个着色材料中的一些或全部以形成被定向性地固化的图像图标，其中，随着所述设备的观看角度移动通过这些角度，所述被定向性地固化的图像图标的所述一个或多个合成图像在所述一个或多个准直光固化角度下是可见的并且因此在视觉上显现以及消失或者开启以及关闭。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.27 US 61/9712401.一种产生类似闪烁的光学效果的光学设备，其中，所述光学设备包括：至少一个图像图标布置，其由一个或多个固化的着色材料形成；以及至少一个可选地嵌入的聚焦元件布置，其被定位以形成所述至少一个图像图标布置的至少一部分的一个或多个合成图像，其中，以相对于所述光学设备的表面的一个或多个角度使用被引导通过所述聚焦元件的准直光来固化所述一个或多个着色材料中的一些或全部以形成被定向性地固化的图像图标，其中，随着所述设备的观看角度移动通过这些角度，所述被定向性地固化的图像图标的所述一个或多个合成图像在所述一个或多个准直光固化角度下是可见的并且因此在视觉上显现以及消失或者开启以及关闭。2.如权利要求1所述的光学设备，其中，所述图像图标被选择自在所述光学设备的表面上或表面内的柱状物、在所述光学设备的表面上或表面内的空位或凹陷或它们的组合的群组。3.如权利要求1所述的光学设备，其中，微米尺寸和纳米尺寸的图像图标在所述设备内的图像图标的一个布置或层内彼此配准。4.如权利要求1所述的光学设备，其中，由一个固化的着色材料形成所述至少一个图像图标布置中的每个图像图标，以给定的角度使用准直光固化所述着色材料。5.如权利要求1所述的光学设备，其中，由两个固化的着色材料形成所述至少一个图像图标布置中的每个图像图标，所述两个固化的着色材料的每个具有不同的色彩并且所述两个固化的着色材料的每个被以不同的角度使用准直光进行固化。6.一种用于生产如权利要求5所述的光学设备的方法，其包括：从一个角度使用准直光固化上色的着色材料，从所述设备清洗掉未被固化的着色材料，并且然后添加第二上色的着色材料并且以不同的角度对其进行固化。7.如权利要求1所述的光学设备，其中，由一个固化的荧光着色材料并且由一个固化的非荧光着色材料来形成所...

【专利技术属性】
技术研发人员：SM凯普，JD戈斯内尔，GR乔丹，SK帕尔姆，
申请(专利权)人：光学物理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US