[发明专利]悬浮成像光学薄膜

说明书

本公开提供了一种悬浮成像光学薄膜，该悬浮成像光学薄膜包括：聚合物，包括相背对的第一表面和第二表面；微透镜结构，形成在所述第一表面上且包括若干微聚焦单元；容纳结构，形成在所述第二表面且容纳有若干图文结构，所述图文结构通过所述微透镜结构成像，且所述微透镜结构和所述容纳结构成一体结构；其中，所述微聚焦单元与所述图文结构相适配，从而使所述悬浮成像光学薄膜在被自所述图文结构一侧或者从微聚焦单元一侧观察时，呈现有且只有一个悬浮于所述悬浮成像光学薄膜的悬浮影像。在观察区域内形成一个悬浮的、仅且有一个放大的图文结构影像。

技术领域

本发明涉及悬浮成像光学薄膜技术领域，尤其涉及一种悬浮成像光学薄膜。

背景技术

各种三维成像技术在信息、显示、医疗、军事等领域受到越来越多的关注。利用微透镜技术实现三维成像，具有非常的潜力和前景。它是由G.Lippman于1908年提出的集成摄影术发展而来。一组具有三维场景不同透视关系的二维单元图像被一个透镜阵列和图像采集记录，无需特殊的观察眼镜和照明，就可以在显示微透镜阵列的前方直接观察到原始场景的三维图像。随着微透镜阵列制造工艺的发展和高分辨率印刷和图像传感器的普及，集成成像技术吸引了越来越多的关注，集成成像和显示技术的各项性能，比如景深，视角和分辨率等，也得到了较大的提升。

近年来，在集成成像悬浮成像光学薄膜开发方面，有两类引人注目的进展：第一类是个性化三维动态空间成像签注，如美国3M公司的Douglas Dunn等在(Personalized,Three-Dimensional Floating Images for ID Documents)文章中及后续的(Three-Dimensional Floating Images as Overt Security Features.SPIE-IST/Vol.607560750G-10)文章中提出使用大数值孔径的透镜(NA0.3)使激光束汇聚在微透镜阵列前或后表面，该汇聚点通过微透镜阵列收集记录在微透镜阵列下的激光记录材料上，改变激光束聚焦点与微透镜阵列之间的相对位置形成图形，最终形成三维动态空间成像的特殊视觉效果，从微透镜阵列侧观察样品。该方法需要利用微透镜成像，对衬底材料烧蚀，因此分辨率较低。第二类是基于莫尔成像技术，它利用微透镜阵列的聚焦作用将微图案高效率地放大,实现具有一定景深并呈现奇特动态效果的图案，美国专利文献US7333268B2、中国专利文献201080035671.1公开了一种应用于钞票等有价证券开窗安全线的微透镜阵列安全元件，它的基本结构为:在透明基层的上表面设置周期型微透镜阵列，在透明基层的下表面设置对应的周期型微图案阵列，微图案阵列位于微透镜阵列的焦平面或其附近，微图案阵列与微透镜阵列排列大致相同，通过微透镜阵列对微图案阵列的莫尔放大成像；由透射聚焦单元组成的光学成像薄膜，其厚度一般大于微透镜曲率半径的三倍。因此，为了减少薄膜厚度，必须采用小口径的微透镜单元。例如，钞票纸安全线厚度必须小于50微米，因此微透镜单元的直径也必须小于50微米。较小的微透镜单元限制了微图案的尺寸，限制了微图案的设计空间。

为了克服上述局限，中国专利文献CN104118236A、CN201310229569.0、CN201410327932.7提出了一种微聚焦元件阵列光学防伪元件及有价物品。它们采用周期型微聚焦元件阵列，它能将薄膜厚度减少至微聚焦元件的曲率半径以下，仍然获得了周期型的放大的图文结构。当左右或者前后倾斜该成像薄膜时，会有其它的多个放大图文结构的影像进入观察区域。中国专利文献ZL201010180251.4提出了一种光学防伪元件及使用该防伪元件的产品。它基于透射式工作模式，透射式微透镜阵列层内的各透射式微透镜的中心坐标在微透镜阵列层内随机分布，微透镜阵列层内的微透镜与微图文层内的微图文一一对应设置。该专利中提及的结构有三项缺陷：一、由于采用的是透射式微透镜阵列，微聚焦单元层、透明间隔层和图文结构层的总厚度将大于微聚焦元件的口径；二是没有限定位于基材第一表面的微透镜阵列与微图文阵列的位置坐标关系，从科学原理上讲,在很多情况下，这一结构将不会产生莫尔图像。三是元件使用时，人们从微透镜单元层一侧观察到放大的微图文影像，当表面微透镜阵列被水等透明外物覆盖时，聚焦微透镜将不再发挥作用，在实际使用中有很大的不便。