具有显示悬浮的合成图像的微透镜薄片制造技术

本发明专利技术涉及具有合成图像的微透镜薄片，该合成图像显示悬浮在所述薄片的上方或下方，或显示悬浮在两处。合成图像可以是两维的或三维的。本发明专利技术还涉及上述成像薄片的制备取方法，其中包括对紧贴微透镜的辐射敏感材料层进行辐照。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能产生一个或多个合成图像的薄片，观察者可在相对于该薄片的空间看到悬浮的上述合成图像，该图像的视图随观察角的不同而变化。
技术介绍
具有图形图像或其他标识的薄片材料应用广泛，特别是用作鉴别物品或文书真伪的标签。例如，在美国专利No.3,154,872、3,801,183、4,082,426和4,099,838提到的那些薄片已经用作车辆牌照的确认标签，并作为驾驶执照、官方文书、盒式磁带、扑克牌、饮料包装箱等的防伪膜使用。其他用途包括在广告和宣传展示中用于标识警车、消防车或其他应急车辆的图形，并可用作建立品牌知名度的独特标签。在美国专利No.4,200,875(Galanos)中提出了另一种形式的成像薄片。Galanos提出使用特殊的“高增益的外露透镜型逆射薄片”，在该薄片中，图像是通过将激光穿过一掩模或图案辐射到薄片上形成的。上述薄片包括许多局部嵌入粘合剂层、局部暴露在粘合剂层上的许多透明玻璃微组成。在每个微球的嵌入表面上都涂有金属反射层。上述粘合剂层含有炭黑——据称在成像时能将射引薄片上的杂散光减至最少。通过嵌入粘合剂层的微透镜的聚焦效应，能进一步集中激光束的能量。在Galanos的反光薄片中形成的图像，能而且只能从激光照射薄片的角度上观察薄片时才能看到。换句话说，只有在非常有限的观察角内才能看到图像。由于以上和其他原因，需要改进上述薄片的某些性能。早在1908年，Gabriel Lippman专利技术出一种在具有一个或多个光敏层的双凸透镜介质中产生真实的三维景象图像的方法。该方法被称为整体摄影技术，在1984年圣地亚哥的SPIE会议录中，由De Montebello撰写的“三维数据的处理与显示II”文中也有记述。在Lippman的方法中，摄影底片通过在一个透镜阵列曝光，使其中每一个透镜都透射出重显景象的一个缩小图像，就像从该透镜占据在薄片上的一点透视到摄影底片上的光敏层上看到的一样。当摄影底片显影后，通过透镜阵列观看底片上的合成图像的观察者能看到拍摄到的景象的三维照片。该照片可以是黑白色或彩色的，取决于使用的光敏材料。在底片曝光期间，因为通过透镜形成的每一个图像只进行了一次缩小图像的倒置，所以产生的三维画面是幻视像。即观察到的图像深度凹凸反置，使实物看起来像“里面翻到外面”。这是一个主要缺点，因为要校正图像，需要实现两次光学倒置。校正方法非常复杂，它涉及一个照相机的多次曝光，或使用多个照相机，或使用多个透镜的相机，以纪录同一个物体的许多视图，这多个视图必需极其准确地重合，从而得到一个三维图像。而且，使用传统相机的任何方法都需要实物出现在相机前。这进一步使上述方法不适用于摄制虚物(指在效果上存在，但实际上不存在的物体)的三维图像。整体摄影技术的另一个缺点是必须从观察的一侧对合成图像照明，才能形成可以观察到的实像。专利技术概述本专利技术提供一种微透镜薄片，其合成图像显示悬浮在该薄片的上方或下方。为方便起见，这些悬浮的图像被称为浮像，它们可以位于薄片的上方或下方(可以两维也可以是三维图像)，或可以在薄片的上方、下方和薄片平面上出现三维图像。这些图像是黑白色或彩色的，并能随观测者观察角的变化而移动。不象一些全息照相薄片，本专利技术的已成像薄片不能用来创建一个其自身的复制品。而且，观察者用肉眼就可看到悬浮的图像。本专利技术的薄片具有上文所述的合成图像，并具有多种用途，例如在护照、身份证、钞票、游行许可证、信用卡、产品识别格式和广告宣传中用作确认其真实性的防伪安全图像；产生悬浮或沉陷或悬浮和沉陷的商标图像的品牌宣传图像；在诸如警车、消防车或其他应急车辆的徽章上作为图形使用的识别图形图像；在诸如公共电话亭、夜间牌示、车辆的仪表盘显示上作为图形使用的告知图形图像；服装和流行饰品上的装饰物；逆反射安全服和装备；在诸如名片、挂牌、艺术品、鞋子和瓶装产品上通过使用合成图像来提高装饰性。本专利技术进一步提供一种能制成含有上述合成图像的成像薄片的新方法。在一个实施方案中，只形成一个合成图像。也有一些实施方案，其中形成两个或多个合成图像，且该合成图像出现在薄片的上方和下方。其他实施方案是由传统的印制图像和本专利技术所述的合成图像组合而成的。附图简述在此参考一些附图来对本专利技术进行说明。其中附图说明图1是“外露式透镜”微透镜薄片的放大截面图；图2是“嵌入式透镜”微透镜薄片的放大截面图；图3是包括平凸基片的微透镜薄片的放大截面图；图4是将发散能量投射到由微球构成的微透镜薄片的图示；图5是微透镜薄片一部分的平面图，该图显示在紧贴一个个微球的材料层中纪录的样品图像，并进一步显示所记录的从合成图像的完全复制到部分复制的图像系列；图6是使用由铝片制成的辐射敏感材料层的微透镜薄片的光学显微镜照片，依据本专利技术，其成像后会显示悬浮于薄片上方的合成图像；图7是使用由铝片制成的辐射敏感材料层的微透镜薄片的光学显微镜照片，依据本专利技术，其成像后会显示悬浮于薄片下方的合成图像；图8是显示悬浮于微透镜薄片上方的合成图像的形成几何光学示图；图9是当在反射光中观察薄片时，本专利技术所述的薄片上方显示悬浮的合成图像的薄片示意图；图10是当在透射光中观察薄片时，本专利技术所述的薄片上方显示悬浮的合成图像的薄片示意图；图11是当观察时，显示悬浮于微透镜薄片下方的合成图像的形成几何光学示图；图12是当在反射光中观察薄片时，本专利技术所述的薄片下方显示悬浮的合成图像的薄片示意图；图13是当在透射光中观察薄片时，本专利技术所述的薄片下方显示悬浮的合成图像的薄片示意图；图14是使用光学装置产生发散能量以形成本专利技术所述合成图像的图示；图15是使用第二种光学装置产生发散能量以形成本专利技术所述合成图像的图示；图16是使用第三种光学装置产生发散能量以形成本专利技术所述合成图像的图示。较佳实施方案的说明本专利技术所述的微透镜薄片通过许多微透镜产生的单个图像而形成悬浮于该薄片的上方、薄片平面上、和/或下方的合成图像。为了对本专利技术进行详细说明，将在下文第I部分中介绍微透镜薄片，接下来在第II部分中介绍这种薄片的一些材料层(较好是辐射敏感材料层)，在第III部分中介绍辐射源，并在第IV部分中介绍成像过程。本说明书还提供了几个实施例，进一步解释本专利技术的多种实施方案。I.微透镜薄片能形成本专利技术所述图像的微透镜薄片是由一层或多个单层的微透镜组成，在紧贴这层或多层微透镜的一面铺置一层材料(最好是辐射敏感材料或涂层如下文所述)。例如，图1为“外露式透镜”类型的微透镜薄片10，它含有局部嵌入粘合剂层14的一单层透明微球12，该粘合剂层14通常为聚合物材料。上述微球既能透过用来使材料层成像的波长的辐射光，又能透过观察合成图像波长的光线。在每个微球的背面都铺置一层材料层16，并在图示的实施方案中，材料层16通常只与每一个微球12的部分表面相接触。这种类型的薄片在美国专利No.2,326,634中有更详细的说明，目前可使用由3M公司制造的名为Scotchlite 8910系列的反光织物。图2为另一种合适的微透镜薄片类型。这种微透镜薄片20是“嵌入式透镜”类型的薄片，其中微球透镜22嵌入通常用聚合物材料制成的透明防护涂层24中。在微球后面透明间隔层28背面铺置一层材料层26，该间隔层26通常也是聚合物材料。这种类型的薄片在美国专利No.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄片，它包括：ａ．至少一层微透镜，该层具有第一和第二面；ｂ．在紧贴微透镜层第一面的位置上设置一层材料；ｃ．在与许多微透镜中的每个微透镜相邻的所述材料上形成至少部分完整的图像，该图像与材料形成对照；ｄ．合成 图像，由各个单独图像提供，所述图像用肉眼观察时显示悬浮在所述薄片的上方或下方，或者上下方均有。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JM弗罗扎克，RT克拉萨，SP马基，RM奥斯格德三世，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]