[发明专利]一种动态显示防伪技术微透镜阵列的优化方法

说明书

本发明公开了一种动态显示防伪技术微透镜阵列的优化方法。该方法基于光线追迹理论，对微透镜阵列单元进行二次曲面优化，通过分析从焦点处发出的光线经过动态显示光学系统后的发散角，对其进行优化从而得到最小的发散角。此时光线可以看作平行出射，被人眼接收后，可以成最清晰的像。

技术领域

本发明涉及一种动态显示防伪技术微透镜阵列的优化方法。该方法基于几何光学光线追迹理论，采用二次非球面对用于动态显示防伪技术的微透镜阵列进行了优化。

背景技术

微结构动态显示技术最早是从莫尔纹显示技术演变发展而形成的一种裸眼可视动态显示技术。莫尔纹是18世界法国研究人员莫尔首先发现的一种光学现象。莫尔纹是一种线性光学的物理现象。当两个有着周期结构的图形层互相重叠时，例如光栅，点阵列，线阵列等，就会产生放大的莫尔纹。在过去的几十年里，莫尔纹的相关理论已经被广泛地研究，并产生了一系列有效的研究方法。在莫尔纹被发现之后，一种基于微透镜阵列和微图形阵列的动态图形显示方法也被提出。由于这种动态图形具有独特的显示效果，并且不需要任何辅助观察装置，此种显示方法逐渐被运用于防伪行业。随后，可视化的立体图形的动态效果进一步丰富和发展，满足了各种产品的需求。然而由于动态显示光学系统简单，可优化参数太少，为了满足人们对动态显示清晰度的要求，往往需要在一层微透镜阵列的前提现对系统作部分优化，从而得到显示效果最好的最符合系统要求的微透镜阵列，因此，我们发明了一种动态显示防伪技术微透镜阵列的优化方法。

在实际处理光学系统成像问题(光学设计)时，最直接的方法是把折射定律准确地应用于每一个折射面，追迹具有代表性的光线通过光学系统的准确路径。其方法一般有两种：一种是光学图解法；一种是计算法。后者由于计算机的发展、普及已普遍应用，有专门的应用程序并配以立体显示，可以说完全替代了前者，已成为当今光学设计的主要工具和方法。因此，在本发明中，光线追迹理论将被用于分析动态显示光学系统的各种参数。

由于动态显示光学系统中的可优化参数较少，我们利用二次非球面对微透镜阵列单元进行优化，结合光线追迹理论，在不同的非球面系数的条件下，计算出了最佳的光线发散角，此即为最佳的动态显示光学系统。

发明内容

在现有的技术中，微透镜阵列虽然已被广泛提出用于动态显示技术中，但是，动态显示的清晰度、视角范围等因素却未被深层次的考虑。从而动态显示即使能达到期望的动态效果，却存在不够清晰等问题。本发明的目的在于提出一种动态显示防伪技术微透镜阵列的优化方法，并基于此方法对动态显示系统进行优化。该方法基于几何光学光线追迹理论，利用二次非球面代替球面对微透镜阵列单元进行了优化。最终得到了较小的发散角，从而人眼可以接收到最清晰的动态图形。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种动态显示防伪技术微透镜阵列的优化方法，该方法包括如下步骤：

步骤(1)、针对动态显示光学系统，动态显示光学系统包括一层二次非球面微透镜阵列和一层微图形阵列；微透镜阵列和微图形阵列之间用一层PET薄膜作为载体；

步骤(2)、选用的PET薄膜的厚度等于或接近微透镜阵列的设计焦距；

步骤(3)、分析二次非球面微透镜阵列对光线的作用，不考虑PET薄膜，轴上光线直接经过透镜后出射，用U’来表示出射光线与光轴的夹角；

步骤(4)、考虑PET薄膜和二次非球面微透镜阵列对光线的作用，结合步骤(3)可以得到入射角和物距的转换关系，此时可以得到微透镜阵列物方焦面上的点发出的任意一条光线经动态显示光学系统后与光轴的夹角U’；

步骤(5)、对于微图形阵列上的某一点来说，其发出的所有光线经过透镜后的出射光会有一个夹角，称其为发散角α，其可以表示为所有出射光线中与光轴夹角最大和最小的差值，即：

α＝Max(U'_ij)-Min(U'_ij),(i＝1,2,3…,n)