具有浮动合成图像的片材制造技术

具有浮动合成图像的片材。本发明专利技术描述了用于形成微透镜片材的技术，所述微透镜片材具有看起来相对于所述片材的所述平面浮动的合成图像。在一个实例中，一种方法包括在具有微透镜表面的片材内形成一个或多个图像，其中所述图像中的至少一者是部分完整的图像，并且其中所述图像中的每一个与所述微透镜中的不同者相关，其中所述微透镜具有折射表面，所述折射表面将光透射到所述片材内的位置，以由所述片材内形成的所述图像产生多个合成图像，使得所述合成图像中的每一个看起来相对于所述片材的所述平面浮动，并且其中形成所述一个或多个图像包括形成所述一个或多个图像以使得所述合成图像中的每一个与不同视角范围相关。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及片材，该片材提供一个或多个合成图像，观察者感觉合成图像相对于片材悬浮在空中，并且对合成图像的观察随着视角的变化而改变。
技术介绍
具有图形图像或其他标记的片材已被广泛使用，尤其是用于鉴别制品或文档的标 签。例如，在美国专利 No. 3，154，872、No. 3，801，183、No. 4，082，426 和 No. 4，099，838 中所述的那些片材已被用作车牌的验证贴纸以及驾照、政府文件、磁带、扑克牌、饮料罐等的安全膜。其他用途包括在诸如警车、消防车或其他紧急用途车辆上用作识别目的的图形应用，以及在广告和促销展示上作为特色标签以增强品牌效果。美国专利No. 4，200，875 (Galanos)公开了另一种形式的成像片材。Galanos公开了特别的“外露透镜型高增益逆反射片材”的用途，其中激光通过掩模或图案照射片材形成图像。该片材包含部分嵌入粘结剂层内和部分暴露在粘结剂层上的多个透明玻璃微球，并且多个微球中的每个微球的嵌入表面上涂覆有金属反射层。粘结剂层含有炭黑，据说炭黑在片材成像时使射入其上的任何杂散光线最小化。嵌入粘结剂层的微透镜的聚焦效应使激光束的能量进一步集中。当且仅当从和激光射向片材的相同角度观看片材时,可以看到在Galanos的逆反射片材中形成的图像。换句话说，这意味着只有在非常有限的观测角内才能看见图像。由于这一原因及其他原因，还有改进这类片材某些特性的需要。早在1908年，Gabriel Lippman就专利技术了在具有一个或多个感光层的透镜介质中生成场景的真实三维图像的方法。这种被称为集成摄影术的方法在以下文献中有所描述De Montebello, “Processing and Display of Three-Dimensional Data II，，inProceedings of SPIE, San Diego, 1984 (De Montebello,“三维数据的处理和显不 II”,美国国际光学工程学会会刊，1984年)。在Lippman的方法中，通过透镜(或“小透镜”)阵列对照相底片曝光，以使得阵列中的每个小透镜将被复制场景的微缩图像透射至照相底片的感光层，就像从被该小透镜占据的片材点的视角所观察到的那样。照相底片显影之后，通过小透镜阵列观看底片上的合成图像的观察者会看到所拍摄场景的三维再现。图像可以是黑白或彩色的，这取决于所用的感光材料。因为在底片曝光过程中由小透镜形成的图像只让每个微缩图像翻转一次，所以生成的三维再现是幻视像。也就是说，图像的感知深度是翻转的，因此使得物体看起来像是“内侧朝外”。这是一个重大缺点，因为要纠正图像，必须进行二次光学翻转。这些方法是非常复杂的，涉及用一部相机、或多部相机或多镜头相机进行多次曝光，用以记录同一个物体的多个视图，并且需要极其准确地对准多个图像以提供单个三维图像。此外，任何依赖于传统相机的方法均要求在相机前存在实物。这进一步表明，该方法不适合生成虚拟物体(指在效果上存在而事实上不存在的物体)的三维图像。集成摄影术的另一个缺点是，为了形成可以看到的真实图像，必须从观看侧照明合成图像。
技术实现思路
本专利技术提供了一种微透镜片材，其具有看起来悬浮在片材上方或下方的一个或多个合成图像。这些悬浮的合成图象简称为浮动图象，它们看起来位于片材上方或下方(可以是二维图象或三维图象)，或者可以看上去是显现在片材上方、平面上和下方的三维图象。浮动图像也可以看起来从一高度或深度向另一高度或深度连续变化。浮动图像可以是黑白或彩色的，并且可以看起来随观察者移动而变化。观察者可用肉眼观看到浮动图像。术语“浮动图像”也用作术语“虚像”的同义词。用辐射源(如通过光学组件)照射片材，可以在片材内形成浮动图像。入射到微透镜片材上的入射光的能量通过各个微透镜聚焦到片材内的区域。聚焦的能量使该层改性以 提供多个单独的图像，其尺寸、形状和外观取决于光线和微透镜之间的相互作用。例如，光线形成与片材内每个微透镜相关的单独的图像。微透镜具有折射表面，该表面将光传输到片材内的位置上，以由单独的图像生成一个或多个合成图像。微透镜片材的浮动图像可包括由微透镜片材内形成的图像呈现(即从该图像观察)的多个合成图像。每个合成图像都可以与不同视角范围相关，使得可以从片材的不同视角观察合成图像。在一些实施例中，片材内形成的图像可以呈现不同的合成图像，并且这些不同的合成图像可具有不同的视角范围。在该例中，位于相对于片材的不同视角处的两位观察者可以从片材上看到不同的合成图像。在另一个实施例中，可以形成在多个视角范围内相同的合成图像。在一些情况下，视角范围可以重叠，以形成更大的连续视角范围。因此，可以从比本来的视角范围大得多的视角范围观察合成图像。本专利技术的具有上述合成图像的片材可用于多种应用，例如安全性文档、护照、身份证、金融交易卡(例如信用卡)、车牌或其他制品中的安全防篡改图像。该片材也可以用于商业应用，诸如汽车应用。在一个实施例中，一种方法包括用能量束照射具有微透镜表面的片材以在片材内形成多个图像，其中能量束的中心偏离片材的面法线，其中在片材内形成的至少一个图像是部分完整的图像，并且其中该图像与片材的不同微透镜相关，其中微透镜具有折射表面，该折射表面将光线透射到片材内的位置处，用在片材内形成的图像产生看起来相对于片材的表面浮动的一个或多个合成图像。在另一个实施例中，片材包含具有微透镜表面的材料层，微透镜在片材内形成多个图像，其中至少一个在片材内形成的图像是部分完整的图像，并且其中图像与片材的不同微透镜相关，其中微透镜具有折射表面，折射表面将光线透射到片材内的位置处，用在片材内形成的图像产生看起来相对于片材的表面浮动的一个或多个合成图像。在又一个实施例中，系统包括六轴机械臂和控制器,其中六轴机械臂装有用来对基底成像的光学组合件，并且提供六个自由度的运动，控制器用来控制六轴机械臂，以通过光学组合件将福射源相对于基底定位。在又一个实施例中，系统包括振镜扫描器、光学组件和控制器，其中，振镜扫描器包括由振镜控制的多个反射镜，振镜控制辐射源以产生对基底成像的能量束；光学组件具有用于聚焦能量束的物镜；控制器用于控制振镜，以将能量束相对于光学组件定位。在另一个实施例中，用于对片材成像以产生合成图像的光学组合件包括光纤电缆和多个光学物镜，光纤电缆用于传输激光束，光学物镜用于将激光束导向处于多个不同角度的多个焦点，其中多个焦点位于一个位置。在附图和下文的说明中示出了本专利技术的一个或多个实施例的细节。本专利技术的其他性能、目的和优点将从该描述和附图，以及从权利要求书中变得更加明显。附图说明本文中将参考附图描述本专利技术，其中 图I是“外露透镜”型微透镜片材的放大剖视图；图2是“嵌入透镜”型微透镜片材的放大剖视图；图3是包含平凸基片的微透镜片材的放大剖视图；图4是入射到由微球体构成的微透镜片材上的发散能量的示意图；图5是微透镜片材一部分的平面图，该图描述了在相邻各个微球体的材料层中记录的样本图像，并进一步示出所记录的图像从合成图像的完全复制变为部分复制；图6是根据本专利技术实施的、具有由铝膜制成的辐射敏感材料层之微透镜片材的光学显微图，其已经被成像以提供看起来浮现在片材上方的合成图像；图7是根据本专利技术实施的、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：用能量束照射具有微透镜表面的片材以在所述片材内形成多个图像，由此产生看起来浮动的多个合成图像，其中所述能量束的中心偏离所述片材的面法线，其中所述合成图像中的每一个在相对于所述片材表面的不同视角范围内可见，其中在所述片材内形成的所述图像中的至少一者为部分完整的图像，并且其中所述图像与所述片材的不同微透镜相关，其中形成所述图像以产生所述多个合成图像包括相对于所述合成图像中的每一个基本上同时形成所述图像；并且其中基本上同时形成所述图像包括用通过组合件的所述能量束照射所述片材以同时形成所述多个合成图像，其中所述组合件包括多个光学物镜，并且其中所述合成图像中的每一个与所述多个光学物镜中的不同者相关；并且其中所述光学物镜中的每一个的焦点与所述多个光学物镜中的至少另一者的焦点重叠，其中所述微透镜具有折射表面，所述折射表面将光线透射到所述片材内的位置，以由所述片材内形成的所述图像产生一个或多个合成图像，所述合成图像看起来相对于所述片材的表面浮动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：萨姆尔·D·赫伯特，查尔斯·J·斯图迪内四世，罗伯特·L·W·史密森，罗伯特·T·克拉沙，吴平凡，道格拉斯·S·邓恩，迈克尔·W·多莱扎尔，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：