用于制备显示虚像的光学元件的方法技术

虚像（ＶＩ）装置显示看起来位于所述装置的平面之上或之下的图像。制造ＶＩ显示装置的方法包括基于物体计算初始ＶＩ通量图案并且随后基于所述初始ＶＩ通量图案制造具有ＶＩ阵列图案的基底。然后可将多个透镜施用到ＶＩ阵列图案上。所述ＶＩ基底可为静态的或动态的并且可显示灰度信息。在所述ＶＩ基底的制造中，光掩模可用作中间元件或可用作所述ＶＩ基底本身。产生初始ＶＩ通量图案的方法包括将由所述物体上的不同点产生的光线虚拟地映绘至图像平面以及ｉｉ）将来自所述不同点的所述光线加和。所述光线可通过透镜阵列进行映绘。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学装置以及制备这种装置的方法，所述光学装置使用基底并且提供 观察者可感知的悬浮在相对于基底的空间中的一个或多个合成图像，其中合成图像的透视 随视角而变化。
技术介绍
具有图形图像或其他标记的片材已得到广泛使用，尤其是用于鉴别物品或文档的 标签。例如，诸如描述于美国专利3，154,872,3,801, 183、4，082，426和4，099，838中的那 些之类的片材已被用作车牌的验证标贴以及驾驶执照、政府公文、音乐介质、扑克牌、饮料 容器等的安全膜。其它用途包括在诸如警车、消防车或其它应急车辆上用作识别目的的图 形应用、在广告和促销展示上作为独特标签来提供品牌增强的图形应用。公开于美国专利4，200，875中的另一种形式的成像片材公开了部分嵌入在粘结 剂层中且部分暴露在粘结剂层上的多个透明玻璃微球的使用，同时多个微球中的每一个的 嵌入表面上涂布有金属反射层。借助掩模或图案并通过片材的激光照射来形成图像。当且 仅当从和激光射向片材的相同角度观看片材时，才能看到图像。因此，只有在非常有限的观 察角度内才能看到图像。制备在较宽观察角度内起作用的浮动图像片材的另一种方法公开于美国专利 6，观8，842中，其中微透镜片材(通常为嵌入在粘结剂层中的密集堆积的微球阵列)覆在 光敏材料层上面。通过脉冲激光每次将图像的一个点写到光敏层上，来将图像写入片材中。 此方法为耗时且昂贵的。另外，浮动图像的颜色取决于光敏材料或围绕光敏层的材料的颜 色，且因此在制造片材时被设定，而不是在产生图像时被设定。因此，一直需要提高制造展示浮动图像的光学片材的速度并且降低成本，而同时 需要保持宽观察角度并且增加在浮动图像中使用颜色的灵活性。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例涉及一种制造用于显示物体的虚像显示装置的方法。所述方 法包括基于所述物体计算初始虚像通量图案并且随后基于初始虚像通量图案制造具有虚 像阵列图案的基底。然后可将多个透镜施用到所述虚像阵列图案上。在一些实施例中，所述计算初始虚像通量包括将由物体上的不同源面片产生的光 线虚拟地映绘至图像平面以及将来自物体中不同源面片的位于图像平面的不同位置处的 光线加和以形成初始虚像通量图案。本专利技术的另一个实施例涉及一种制备虚像元件的方法。所述方法包括形成虚像基 底；以及随后在形成所述虚像基底之后将多个透镜设置在所述虚像基底附近。本专利技术的另一个实施例涉及制备中间虚像掩模的方法，所述中间虚像掩模用于制 备描绘物体的虚像装置。所述方法包括基于物体确定初始虚像通量图案以及图案化具有源 自初始图像阵列图案的中间虚像图案的掩模。本专利技术的另一个实施例涉及一种控制计算机以产生对应于物体的初始虚像通量 图案的数据集的方法。所述方法包括i)将由物体上的不同源面片产生的光线虚拟地映绘 至图像平面以及ii)将来自物体中的位于图像平面的不同位置处的不同源面片的光线加 和以形成初始虚像阵列图案。本专利技术的另一个实施例涉及一种显示物体的方法。所述方法包括利用虚拟物体计 算虚像图案以及控制设置在透镜阵列后面的动态虚像基底以显示虚像图案。所述虚像图案 与所述透镜阵列的透镜对准，以便将虚拟物体的虚像提供给观察者。本专利技术的另一个实施例涉及一种确定VI图案的方法。所述方法包括虚拟地映绘 来自虚拟物体的穿过透镜阵列的光线。本专利技术的另一个实施例涉及一种虚像显示装置，所述虚像显示装置包括透镜阵列 和设置在透镜阵列后面的静态虚像基底。所述虚像基底设有与所述透镜阵列的透镜对准的 虚像图案。所述虚像图案包含灰度信息。本专利技术的另一个实施例涉及一种光学掩模装置，所述光学掩模装置具有带基底的 光学掩模并且其上具有图案。所述图案设置成使得当将透镜阵列施用至掩模时，物体的虚 像对观察者可见。本专利技术的另一个实施例涉及一种光学掩模装置，所述光学掩模装置具有带基底的 光学掩模并且其上具有图案。所述图案设置为包含用于制造虚像基底的信息的中间虚像图案。本专利技术的另一个实施例涉及一种虚像显示装置，所述虚像显示装置具有透镜阵列 和设置在所述透镜阵列后面的非动态虚像基底。所述虚像基底设有与所述透镜阵列的透镜 对准的虚像图案，所述虚像图案包括具有第一颜色的第一像素和具有不同于第一颜色的第 二颜色的第二像素，其中所述虚像显示装置能够显示具有第一和第二颜色的虚像。本专利技术的上述
技术实现思路
并不旨在描述本专利技术的每一个图示实施例或每种实施方 式。以下附图和具体实施方式将更具体地举例说明这些实施例。附图说明考虑到以下结合附图的本专利技术各种实施例的具体实施方式，可以更完整地理解本 专利技术，在附图中图IA和IB示意性地示出了制造显示浮动和下沉图像的光学片材的现有技术方 法；图2示出了根据本专利技术的原理制备虚像装置的方法的概要形式中的步骤；图3示意性地示出了例如可用于根据本专利技术的原理计算初始虚像图案的概要计 算机系统；图4A和4B示意性地示出了在根据本专利技术的原理来确定虚像通量图案的算法的实 施例中使用的光线映绘模型；图5A-5E示出了描述用于根据本专利技术的原理来确定虚像通量图案的算法的实施 例的流程图；图6示出了根据本专利技术的原理利用光掩模制造虚像装置的步骤；图7示出了可用于根据本专利技术的原理制造VI装置的图案化母模的实施例；图8A-8C示意性地示出了根据本专利技术的原理以光刻法制造VI基底的方法步骤；图9示意性地示出了根据本专利技术的原理的VI装置的实施例；图10示意性地示出了根据本专利技术的原理的具有动态基底的VI装置的实施例；以 及图11示意性地示出了穿过根据本专利技术的原理的显示彩色虚像的VI基底的横截虽然本专利技术可修改为各种修改形式和替代形式，但其细节已通过举例的方式在附 图中示出并且将会作详细描述。然而应当理解，目的并不是将本专利技术局限于所描述的具体 实施例。相反，目的在于涵盖落入到所附权利要求书所限定的本专利技术的精神和范围内的所 有修改形式、等同形式和替代形式。具体实施例方式本专利技术涉及显示浮动图像的光学装置并且涉及制造所述光学装置的方法。所述光 学装置包括位于表面上的图案，所述图案当耦接至透镜阵列时显示看起来位于该表面平面 之外的图像。此图像称为“虚像”。虚像可具有看起来浮动于表面平面之上或表面平面之下 的部分。看起来位于所述装置的所述平面之下的图像部分也可称为下沉。虚像可为一维物 体、二维物体或三维物体。一些虚像可具有位于表面平面之上以及之下的部分。虚像的另 一个通常公认的名称为“积分图像”。虚像可用于多种应用中，例如，护照、身份徽章、活动通行证、认同卡、产品识别格 式、以及用于识别和鉴别的广告促销中的安全防篡改图像，提供浮动或下沉或者既浮动又 下沉的品牌图像的品牌增强图像，在诸如警车、消防车或其它应急车辆用徽章之类的图形 应用中的识别表示图像；在诸如亭子、夜间标记和汽车仪表盘显示屏之类的图形应用中的 信息表示图像；以及通过在诸如名片、吊牌、艺术品、鞋类和瓶装产品之类的产品上使用合 成图像来提高新颖性。虚像产品应用的上述列表并非意图为穷举性的。制备显示虚像的光学装置的现有方法已依赖于使用激光来将图像信息直接写到 由微透镜阵列覆盖的光敏层中。该形式的图像是利用掩模或通过相对片材材料来回移动激 光产生的。相比之下，根据本专利技术，包含虚像图案的基底是在不存在透镜阵列的情况下单独 制备的，并且随后将本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种制造用于显示物体的虚像显示装置的方法，包括：基于所述物体，计算初始虚像通量图案；以及基于所述初始虚像通量图案，制造具有虚像阵列图案的基底。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布拉因·J·盖茨，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US