[發明專利]實現3D浮動圖像的制品及其制造方法

有效

• 申請號: 201210059844.4
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102692660A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 蓋玉健;滕超;楊帆;黃寧勇;楊向明;喻志剛;鄒偉
• 申請（專利權）人: 3M中國有限公司
• 主分類號: G02B5/128
• 分類號: G02B5/128;G02B27/22;G02B3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 陳平

技術領域

本發明涉及3D成像，更具體地，涉及一種能夠用于實現3D浮動圖像的制品和制造方法。

背景技術

激光3D浮動圖像是由3M開發的一項獨特技術。它是利用輻射能量在具有微透鏡陣列的膜結構中記錄立體浮動圖案的一種技術。

目前，該項技術使用得較多的兩種材料是：通過微復制工藝制作的微透鏡陣列薄膜，以及包含玻璃微球的反光膜(以3M公司的Scotchlite^TM產品系列和Confirm^TM產品系列為典型代表)。這些材料中的微透鏡陣列和玻璃微球是3D成像的關鍵光學部件。通過微復制工藝形成的微透鏡陣列可用于通過物質轉移工藝制作彩色浮動圖像。用于制作浮動圖像的反光膜材料通常至少包含一層玻璃微球以及一層通過真空蒸鍍工藝制作的金屬、金屬氧化物、或金屬硫化物等材料層，該材料層一般具有反光作用。

例如，專利US6,288,842B1描述了一種“暴露透鏡”型的微透鏡薄片，其包括了部分嵌入粘合層(一般是聚合物材料)的單層透明微球體，對于用于在材料層中成像的幅射波長和用于觀察合成圖像的光波長兩者，這些微球體都是透明的。而且，材料層沉積在各個微球體的后表面，且典型地只與各個微球體的一部分表面接觸。在美國專利US2,326,634中更詳細地描述了這類薄片，其代表性產品是3M公司的Scotchlite8910系列反射結構。

專利US6,288,842B1描述的另一種合適的微透鏡薄片是“嵌入式透鏡”型薄片，其中，微球體透鏡被嵌入在透明的保護外涂層中，該涂層典型地為聚合物材料。而材料層則被沉積在微球體后面的透明襯墊層的背后，其中該透明襯墊層也由聚合物材料組成。在美國專利US3,801,183中詳細描述了這類薄片，其代表性產品是3M的Scotchlite3870系列高強度等級反光薄片。

在這些材料上制作3D浮動圖案的工藝具體是：把入射的激光能量引導到光散射體上，以將光源中存在的任意的非均勻性均勻化。然后，由光準直器捕獲這些散射光和使之準直，并把把均勻分布的光引導至發散透鏡。之后，從發散透鏡起，光線向微透鏡薄片發散。到達微透鏡薄片的光能量由各個個體的微透鏡聚焦到輻射靈敏涂層上，該輻射靈敏涂層可以是真空蒸鍍的Al，ZnS，Ag₅₀Zn₅₀，Cr/Na₃AlF₆/Al等材料層。該聚焦能量能更改該輻射靈敏涂層以提供圖像，該圖像的尺寸，形狀和外觀取決于光線和輻射靈敏涂層之間的互相作用。在該工藝中，處于聚焦位置的Al或ZnS等材料被破壞。因為不能起反光作用，或因為更易被光線透過，因而這些被破壞的部分可以通過反射光線和透射光線來觀察。

利用現有的材料和工藝，激光3D浮動圖像技術已經在護照防偽等諸多領域得到了成功的應用。然而，研究人員仍然在尋求使用其他材料和工藝來實現激光3D浮動圖像。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠實現3D浮動圖像的制品及其制造方法，該制品能夠實現在自然光線下觀察和識別的3D浮動圖像。

具體地，根據本發明的一個方面，提供了一種制品，所述制品包括：聚合物層；以及微透鏡陣列層，其中所述聚合物層被設置在所述微透鏡陣列層下面且與所述微透鏡陣列層接觸，且所述微透鏡陣列層包括多個能夠將預定的輻射光束聚焦在所述聚合物層中以將相應的聚合物部分碳化的微透鏡；其中所述聚合物層中分布有通過用所述預定的輻射光束在聚焦位置處將所述聚合物層的相應部分碳化而形成的碳化部分。

根據本發明的另一個方面，提供了一種制造如上所述的制品的方法，所述方法包括：提供微透鏡陣列層；將聚合物層以與所述微透鏡陣列層接觸的方式設置在所述微透鏡陣列層下面；用預定的輻射光束照射微透鏡，以使該輻射光束聚焦在所述聚合物層中，由此碳化處于該輻射光束的聚焦位置處的聚合物部分而形成碳化部分。

由于采用聚合物作為圖像的載體，因此本發明提出的制品結構較為簡單。在采用玻璃或陶瓷微球的結構中，本發明可以采用兩種成分兩層結構；在采用微復制的透鏡膜結構中，本發明可以采用單一成分和單層結構。

在根據本發明的制品中，碳化部分與聚合物層產生顏色上的反差而呈現圖案，該圖案在自然光下可以呈現出肉眼可見的3D浮動圖像

不同于現有的技術，該新型材料所形成的3D浮動圖像不能通過回歸反射光來觀察，但是可以在不借助輔助光源的普通環境光線中進行觀察和識別，其觀察范圍大，且具有優良的分辨率和對比度。該3D浮動圖像可應用于防偽標簽，品牌標識，裝飾貼膜等領域。