[发明专利]用于制备显示虚像的光学元件的方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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6,288,842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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明的上述发明内容并不旨在描述本发明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