[發明專利]一種動態顯示防偽技術微透鏡陣列的優化方法

有效

• 申請號: 201910382828.0
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110133767B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 黃鵬;何傳王;董小春;范斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;G02B3/02;G02B27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種動態顯示防偽技術微透鏡陣列的優化方法。該方法基于光線追跡理論，對微透鏡陣列單元進行二次曲面優化，通過分析從焦點處發出的光線經過動態顯示光學系統后的發散角，對其進行優化從而得到最小的發散角。此時光線可以看作平行出射，被人眼接收后，可以成最清晰的像。

技術領域

本發明涉及一種動態顯示防偽技術微透鏡陣列的優化方法。該方法基于幾何光學光線追跡理論，采用二次非球面對用于動態顯示防偽技術的微透鏡陣列進行了優化。

背景技術

微結構動態顯示技術最早是從莫爾紋顯示技術演變發展而形成的一種裸眼可視動態顯示技術。莫爾紋是18世界法國研究人員莫爾首先發現的一種光學現象。莫爾紋是一種線性光學的物理現象。當兩個有著周期結構的圖形層互相重疊時，例如光柵，點陣列，線陣列等，就會產生放大的莫爾紋。在過去的幾十年里，莫爾紋的相關理論已經被廣泛地研究，并產生了一系列有效的研究方法。在莫爾紋被發現之后，一種基于微透鏡陣列和微圖形陣列的動態圖形顯示方法也被提出。由于這種動態圖形具有獨特的顯示效果，并且不需要任何輔助觀察裝置，此種顯示方法逐漸被運用于防偽行業。隨后，可視化的立體圖形的動態效果進一步豐富和發展，滿足了各種產品的需求。然而由于動態顯示光學系統簡單，可優化參數太少，為了滿足人們對動態顯示清晰度的要求，往往需要在一層微透鏡陣列的前提現對系統作部分優化，從而得到顯示效果最好的最符合系統要求的微透鏡陣列，因此，我們發明了一種動態顯示防偽技術微透鏡陣列的優化方法。

在實際處理光學系統成像問題(光學設計)時，最直接的方法是把折射定律準確地應用于每一個折射面，追跡具有代表性的光線通過光學系統的準確路徑。其方法一般有兩種：一種是光學圖解法；一種是計算法。后者由于計算機的發展、普及已普遍應用，有專門的應用程序并配以立體顯示，可以說完全替代了前者，已成為當今光學設計的主要工具和方法。因此，在本發明中，光線追跡理論將被用于分析動態顯示光學系統的各種參數。

由于動態顯示光學系統中的可優化參數較少，我們利用二次非球面對微透鏡陣列單元進行優化，結合光線追跡理論，在不同的非球面系數的條件下，計算出了最佳的光線發散角，此即為最佳的動態顯示光學系統。

發明內容

在現有的技術中，微透鏡陣列雖然已被廣泛提出用于動態顯示技術中，但是，動態顯示的清晰度、視角范圍等因素卻未被深層次的考慮。從而動態顯示即使能達到期望的動態效果，卻存在不夠清晰等問題。本發明的目的在于提出一種動態顯示防偽技術微透鏡陣列的優化方法，并基于此方法對動態顯示系統進行優化。該方法基于幾何光學光線追跡理論，利用二次非球面代替球面對微透鏡陣列單元進行了優化。最終得到了較小的發散角，從而人眼可以接收到最清晰的動態圖形。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：一種動態顯示防偽技術微透鏡陣列的優化方法，該方法包括如下步驟：

步驟(1)、針對動態顯示光學系統，動態顯示光學系統包括一層二次非球面微透鏡陣列和一層微圖形陣列；微透鏡陣列和微圖形陣列之間用一層PET薄膜作為載體；

步驟(2)、選用的PET薄膜的厚度等于或接近微透鏡陣列的設計焦距；

步驟(3)、分析二次非球面微透鏡陣列對光線的作用，不考慮PET薄膜，軸上光線直接經過透鏡后出射，用U’來表示出射光線與光軸的夾角；

步驟(4)、考慮PET薄膜和二次非球面微透鏡陣列對光線的作用，結合步驟(3)可以得到入射角和物距的轉換關系，此時可以得到微透鏡陣列物方焦面上的點發出的任意一條光線經動態顯示光學系統后與光軸的夾角U’；

步驟(5)、對于微圖形陣列上的某一點來說，其發出的所有光線經過透鏡后的出射光會有一個夾角，稱其為發散角α，其可以表示為所有出射光線中與光軸夾角最大和最小的差值，即：

α＝Max(U'_ij)-Min(U'_ij),(i＝1,2,3…,n)