[發明專利]具有浮動合成圖像的片材

有效

• 申請號: 200780010478.0
• 申請日: 2007-04-02
• 公開（公告）號: CN101410733A
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發明（設計）人: 道格拉斯·S·鄧恩;羅伯特·L·W·史密森;羅伯特·T·克拉莎;邁克爾·W·多爾扎爾
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: G02B5/128
• 分類號: G02B5/128
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳 源;張天舒

技術領域

本發明涉及片材，該片材提供一個或多個合成圖像，觀察者感覺合成圖 像相對于片材懸浮在空中，并且對合成圖像的觀察隨著視角的變化而改 變。

背景技術

具有圖形圖像或其他標記的片材已被廣泛使用，尤其是用于鑒別物品 或文檔的標簽。例如，在美國專利No.3,154,872、3,801,183、4,082,426 和4,099,838中所述的那些片材已被用作車牌的驗證貼紙以及駕駛執照、 政府文件、磁帶盒、撲克牌、飲料罐等的安全膜。其他用途包括在諸如警 車、消防車或其他緊急用途車輛上用作識別目的的圖形應用，以及在廣告 和促銷展示上作為特色標簽以增強品牌效果。

美國專利No.4,200,875(Galanos)公開了另一種形式的成像片材。 Galanos公開了一種對特別的“外露透鏡型高增益逆反射片材”的使用， 其中激光通過掩模或圖案對片材進行激光照射而形成圖像。該片材包含部 分嵌入粘結劑層內、部分暴露在粘結劑層上的多個透明玻璃微球，并且多 個微球中的每個微球的嵌入表面上涂覆有金屬反射層。粘結劑層含有炭 黑，據說炭黑可在片材成像時使入射到片材上的雜散光線最小化。嵌入粘 結劑層的微透鏡的聚焦作用使激光束的能量進一步集中。

當且僅當從和激光射向片材的相同角度觀看片材時，可以看到在 Galanos的逆反射片材中形成的圖像。也就是說，這意味著只有在非常有 限的觀看角度里才能看見圖像。由于這一原因及其他原因，還有改進這類 片材某些特性的需要。

早在1908年，Gabriel?Lippman就發明了在具有一個或多個感光層的 透鏡介質中生成場景的真實三維圖像的方法。該方法被稱為集成攝影術， 1984年在圣地亞哥(San?Diego)舉行的國際光學工程學會(SPIE)會議 上，De?Montebello發表的“三維數據的處理和顯示II(Processing?and Displav?of?Three-Dimensional?Data?II)”也對該方法進行了描述。在 Lippman的方法中，通過透鏡(或“小透鏡”)陣列使照相底片曝光，因 此陣列中的每個小透鏡將把從該小透鏡所占據片材的觀看點觀看到的、被 復制的場景的微縮圖像傳輸到照相底片的感光層上。照相底片顯影之后， 通過小透鏡陣列觀看底片上的合成圖像的觀察者會看到所拍攝場景的三維 再現。圖像可以是黑白或彩色的，這取決于所用的感光材料。

因為在底片曝光過程中由小透鏡形成的圖像只讓每個微縮圖像翻轉一 次，所以生成的三維再現是幻視像。也就是說，圖像的感知深度是翻轉 的，因此使得物體看起來像是“內側朝外”。這是一個重大缺點，因為要 糾正圖像，必須進行二次光學翻轉。這些方法是非常復雜的，涉及用一部 相機、或多部相機或多鏡頭相機進行多次曝光，用以記錄同一個物體的多 個視圖，并且需要極其準確地對準多個圖像以提供單個三維圖像。此外， 任何依賴于傳統相機的方法均要求在相機前存在實物。這進一步表明，該 方法不適合生成虛擬物體(指在效果上存在而事實上不存在的物體)的三 維圖像。集成攝影術的另一個缺點是，為了形成可以看到的真實圖像，必 須從觀看側照明合成圖像。

發明內容

本發明提供了一種微透鏡片材，其具有看起來懸浮在片材上方或下方 的合成圖像。為方便起見，這些懸浮的圖像被稱為浮動圖像，它們可以位 于片材上方或下方(無論是二維圖像還是三維圖像)，或者可以是呈現在 片材上方、片材平面內和片材下方的三維圖像。圖像可以是黑白或彩色 的，并且看起來可以隨著觀察者移動。觀察者可用肉眼觀看到浮動圖像。

微透鏡片材的浮動圖像可以在微透鏡材料層內形成，而不需要相鄰的 材料層。對微透鏡的形狀和在其上形成微透鏡的材料層的厚度進行選擇， 以使得入射到陣列的準直光束聚焦到片材的層內區域。入射到微透鏡片材 上的入射光的能量通過各個微透鏡聚焦到片材內的區域。聚焦的能量使該 層改性以提供圖像，其尺寸、形狀和取決于光線和微透鏡之間的相互作用 的外觀。例如，光線可以在層內因為光降解、碳化或其他對片材的殘損而 形成的損傷部分處形成與每個微透鏡相關的圖像。

本發明具有上述合成圖像的片材可用于多種應用，例如安全性文檔、 護照、身份證、金融交易卡(例如信用卡)、車牌或其他物品中的安全防 篡改圖像。