專利名稱：用于柱鏡印刷的印刷微透鏡的制作方法
技術領域：
本教導大體涉及柱鏡印刷(lenticular printing)技術，并且更特別地，涉及用于柱鏡設備的材料和方法。
背景技術：
柱鏡印刷是這樣的印刷技術，其中柱鏡鏡片(lenticular lens sheet)被用來產生具有在從不同角度觀看圖像時改變或產生運動幻覺的能力的圖像。特別地，該技術被用來模擬從一個圖像到另一個圖像的變換、運動剪輯或大量的場景。柱鏡鏡片利用放大鏡的陣列來創(chuàng)建，這些放大鏡放大下方圖像的不同部分。柱鏡印刷能夠用在廣告、市場營銷、兒童讀物、新穎物品、安全證件和其他媒介中。為了實現柱鏡印刷效果，兩個或更多個圖像被分成等寬或相似寬度的窄的圖像條紋。從多個圖像所創(chuàng)建的圖像條紋被組合并交錯成單個圖像，使得例如第一圖像的第一條紋被首先布置，然后是第二圖像的第一條紋，再然后是第一圖像的第二條紋，等等。交錯的圖像被直接印刷到透鏡鏡片的背側，即通過單步驟過程進行，或者交錯的圖像被印刷到基底，然后被層壓到透鏡鏡片，即通過雙步驟過程進行，使得陣列的各個透鏡設置在交錯的條紋上。光從每個條紋反射，并沿不同的方向折射穿過透鏡，但是來自給定圖像的所有條紋的光以同一方向折射。產生的效果是一個完整的圖像、或原始圖像的所有圖像條紋的組合、從某一角度是可見的，而且另一個完整的圖像、或另一個原始圖像的所有圖像條紋的組合、從不同的角度是可見的。通過對每個透鏡使用更多或更少的條紋以及通過改變透鏡的寬度和高度，能夠實現不同的效果。然而，當在單步驟過程中直接印刷交錯圖像時或者當在雙步驟過程中用使透鏡鏡片與交錯圖像層壓時，由于各個透鏡必須與交錯圖像的細小條紋精確地對準，便出現了問題。對準問題導致“重像”或差的成像。因此，需要克服現有技術的這些和其他問題，并提供用于柱鏡設備的更易控制的精確配準的材料和方法。

發(fā)明內容
根據多種實施例，本教導包括一種形成柱鏡設備的方法。在所述方法中，多組交錯條紋能夠沉積在基底上，以利用成像設備形成交錯的復合圖像。每組交錯條紋均可包括第一條紋和第二條紋，使得多個第一條紋對應于第一圖像，并且多個第二條紋對應于第二圖像。為了形成柱鏡設備，可以利用成像設備沉積多個半圓柱形外凸部，以在交錯的復合圖像上形成柱鏡鏡片。每個半圓柱形外凸部能夠與交錯的復合圖像的相應的一組交錯條紋對準。根據多種實施例，本教導還包括一種形成柱鏡設備的方法。所述設備能夠通過首先在間隔件材料上沉積多組交錯條紋以利用成像設備形成交錯復合圖像而形成。每組交錯條紋可以包括第一條紋和第二條紋，使得多個第一條紋對應于第一圖像，并且多個第二條紋對應于第二圖像。然后，可以利用成像設備在間隔件材料的與交錯復合圖像相反的表面上沉積多個半圓柱形外凸部，使得每個半圓柱形凸部與交錯復合圖像的相應的一組交錯條紋對準。根據多種實施例，本教導還包括柱鏡設備。該柱鏡設備可以包括設置在基底上的交錯復合圖像，其中交錯復合圖像可以包括多組交錯條紋，其中每組交錯條紋均包括第一條紋和第二條紋，使得多個第一條紋對應于第一圖像，并且多個第二條紋對應于第二圖像。 透明的間隔件材料可以設置在交錯復合圖像上；并且透明的柱鏡結構可以設置在透明的間隔件材料上。透明的柱鏡結構可以包括多個半圓柱形凸部，所述半圓柱形凸部由從透明聚合物、調色劑材料、固體墨、UV可固化材料及其組合構成的組中所選擇的材料形成，并且每個半圓柱形凸部以從顏色與顏色配準轉化而來的配準方式與相應的一組交錯條紋對準。一種形成柱鏡設備的方法，包括提供間隔件材料；在所述間隔件材料上沉積多組交錯條紋，以利用成像設備形成交錯復合圖像；其中每組交錯條紋包括第一條紋和第二條紋，使得多個第一條紋對應于第一圖像，并且多個第二條紋對應于第二圖像；以及利用所述成像設備在所述間隔件材料的與所述交錯復合圖像相反的表面上沉積多個半圓柱形凸部，其中每個半圓柱形外部與所述交錯復合圖像的相應一組交錯條紋對準。根據本公開的形成柱鏡設備的方法，其中，所述成像設備包括噴墨打印機或靜電復印機。根據本公開的形成柱鏡設備的方法，其中，所述間隔件材料具有從大約0. 05mm到大約3mm的范圍的厚度Ts。根據本公開的形成柱鏡設備的方法，其中，所述間隔件材料由從有機玻璃、熱塑料及其混合物構成的組中選擇的材料制成。根據本公開的形成柱鏡設備的方法，其中，所述多個半圓柱形凸部由從透明聚合物、調色劑材料、固體墨、UV可固化材料及其組合構成的組中所選擇的透明材料來沉積。根據本公開的形成柱鏡設備的方法，其中，所述多個半圓柱形凸部具有從大約 IOlpi到大約3001pi的范圍的透鏡間距，以及每個半圓柱形凸部的中心部分與下面的間隔件材料之間的范圍從大約0. 005mm到大約Imm的厚度I；。根據本公開的形成柱鏡設備的方法，還包括在沉積所述多組交錯條紋之后或在沉積所述多個半圓柱形凸部之后的固定過程，其中所述固定過程包括熔合過程、固化過程、加厚過程、硬化過程、干燥過程及其組合。根據本公開的形成柱鏡設備的方法，其中，所述固定過程還包括使用熱、壓力、照射或化學物質中的一種或多種。根據本公開的形成柱鏡設備的方法，還包括將基底附接到所形成的交錯復合圖像，其中所述基底是不透明的。一種柱鏡設備，包括沉積在基底上的交錯復合圖像，其中所述交錯復合圖像包括多組交錯條紋，其中每組交錯條紋包括第一條紋和第二條紋，使得多個第一條紋對應于第一圖像且多個第二條紋對應于第二圖像；設置在所述交錯復合圖像上的透明間隔件材料；以及設置在所述透明間隔件材料上的透明柱鏡結構，其中，所述透明柱鏡結構包括多個半圓柱形凸部，所述多個半圓柱形凸部由從透明聚合物、調色劑材料、固體墨、UV可固化材料及其組合構成的組中選擇的材料形成，并且其中每個半圓柱形凸部以從顏色到顏色配準轉化而來的配準方式與相應的一組交錯條紋對準。應當理解，上面的一般說明和下面的詳細描述都僅僅是示例性和說明性的，并且如所聲明的，并不限于本教導。


結合在本說明書中并構成其一部分的附圖示出了本教導的若干實施例，并且連同說明書一起用來解釋本教導的原理。圖1A-1C描繪了根據本教導的多種實施例的形成柱鏡設備的示例性方法。圖2描繪了根據本教導的多種實施例的示例性柱鏡系統(tǒng)。圖3A-3C描繪了根據本教導的多種實施例的形成柱鏡設備的另一種示例性方法。應當注意，圖中的一些細節(jié)已經被簡化，并且被繪制成有助于理解實施例，而非保持嚴格的結構精度、細節(jié)和比例。
具體實施例方式現在將詳細參照本教導的實施例，在附圖中示出了其示例。在任何可能的情況下， 在通篇附圖中，將使用相同的附圖標記來指代相同或相似的部分。在下面的描述中，將參照構成說明書的一部分的附圖，并且在附圖中通過示例的方式示出了可實施本教導的特定示例性實施例。對這些實施例進行了足夠詳細的描述，以使本領域普通技術人員能夠實施本教導，并且應當理解，其他實施例也可以被使用，并且可以在不偏離本教導范圍的情況下進行修改。因此，下面的描述僅僅是示例性的。示例性的實施例提供了用于柱鏡印刷設備的材料和方法，其中柱鏡鏡片和交錯復合圖像能夠通過同一成像設備或同一打印引擎來形成，以提供兩者之間的精確配準。相反， 傳統(tǒng)的柱鏡鏡片一般通過塑料片材在熱和壓力下的模制、擠出或壓印來預制造。交錯的圖像然后被直接印刷到傳統(tǒng)的柱鏡鏡片，或者印刷到基底，然后被層壓到柱鏡鏡片。成像過程可以通過成像設備來執(zhí)行，成像設備例如為包括掃描儀、打印機、復印機、傳真機和/或其他用于成像操作的設備的多功能成像設備。在實施例中，成像設備的打印機可以是噴墨打印機或諸如激光打印機的靜電復印機，并且成像過程可以包括噴墨打印過程或靜電復印打印過程。圖1A-1C描繪了根據本教導的多種實施例的形成柱鏡設備的示例性方法。在圖IA中，交錯復合圖像120可以沉積或印刷在證件或基底110上，并且可以包括兩個或更多個交錯的原始圖像。如示例性示出地，交錯復合圖像120可以包括例如第一原始圖像124和第二原始圖像128的多組條紋。第一原始圖像124的條紋和第二原始圖像128的條紋可以交錯，使得來自相應的原始圖像124、128的條紋相交替。特別地，復合圖像120中的第一條紋可以是來自第一原始圖像1 的條紋，然后是來自第二原始圖像1 的條紋，再然后是來自第一原始圖像124的另一條紋，等等。在實施例中，第一原始圖像IM和第二原始圖像1 的條紋的數量可以根據原始圖像的尺寸、交錯復合圖像120的期望長度、條紋的期望寬度、各個柱鏡的尺寸以及其他因素而變化?；?10可以例如是不透明或透明的基底?；?10可以是柔性的或剛性的，并且能夠用作用于交錯復合圖像120的背支撐。基底110可以包括但不限于顯示屏、紙張、塑料薄膜、壁紙、硬紙板、包裝卷等。在圖IB中，柱鏡鏡片130能夠沉積或印刷在交錯復合圖像120上。交錯復合圖像 120通過柱鏡鏡片130是可見的。柱鏡鏡片130可以例如包括上表面和平面的下表面131。平面的下表面131可以形成在交錯復合圖像120上，而上表面可以包括多個半圓柱形(或弧形的細長狀)的凸部 134，用作多個柱鏡或“微透鏡(lenticules) ”。在實施例中，半圓柱形凸部134可以布置成陣列，并且可以彼此平行，如圖IC所示。在實施例中，具有一系列半圓柱形凸部134的柱鏡鏡片130可以替代性地具有例如對于柱狀透鏡成像最佳的非球面形的橫截面形式。在實施例中，如圖IB所示，柱鏡鏡片130的形狀可以由透鏡間距P、透鏡半徑R以及柱鏡鏡片130的每個半圓柱形凸部134的中心部分與平面的下表面131之間的厚度T確定。例如，柱鏡鏡片130可以具有從大約0. Olmm到大約4mm、或者從大約0. 05mm到大約3mm、 或者從大約Imm到大約2. 5mm的范圍的厚度T。柱鏡鏡片130可以具有從大約51pi (每英寸的行數)到大約4001pi、或者從大約IOlpi (每英寸的行數)到大約3001pi、或者從大約 501pi (每英寸的行數)到大約2501pi的范圍的透鏡間距P。柱鏡鏡片130可以具有從大約0. Olmm到大約3mm、或者從大約0. 03mm到大約2mm、或者從大約0. 05mm到大約1. 5mm的范圍的透鏡半徑R。用作柱鏡的半圓柱形凸部134可以具有等于柱鏡鏡片130的厚度的焦距，盡管柱鏡的焦距可以基于其他因素。柱鏡鏡片130可以由透明材料形成。透明材料可以包括但不限于透明聚合物，如乙二醇改性-聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、聚氯乙烯(PVC)或聚丙烯酸樹脂，調色劑樹脂材料(熱塑料)、固體墨、UV可固化材料(例如，UV可固化墨)，或者本領域已知的其他透明材料。如圖IB所示，柱鏡鏡片130的用作柱鏡的各個半圓柱形凸部134可以與原始圖像IM和128的相應的一組交錯條紋適當且精確地對準，使得柱鏡能夠將入射光聚焦在交錯復合圖像120的某些細長條紋上，以使觀察者能夠根據視角看到復合圖像的某些細長條紋。在實施例中，柱鏡鏡片130與交錯復合圖像120之間的精確對準能夠通過使用同一成像設備或相同的打印引擎獲得，使得每個半圓柱形凸部134與原始圖像IM和128的相應的一組交錯條紋能夠例如以從顏色到顏色配準轉化而來的配準方式對準。顏色到顏色配準對于本領域普通人員是已知的。例如，交錯復合圖像120的印刷可以被認作是第一顏色的印刷，并且柱鏡鏡片130的印刷可以被認作是同一打印引擎中第二顏色的印刷。顏色到顏色配準因此可以被轉化成柱鏡鏡片印刷與交錯復合圖像印刷之間的配準。在實施例中，在沉積或印刷過程之后，可以在沉積的透明材料上執(zhí)行固定過程。固定過程可以例如包括熔合、固化、加厚、硬化和/或干燥過程，這取決于所使用的材料。在一些情況下，在形成柱鏡鏡片130和/或交錯復合圖像120時，在固定過程期間可以使用熱、 壓力、照射(例如，UV光)和/或化學物質。例如，清晰的調色劑材料可以在靜電印刷引擎中以點和/或線被印刷。印刷的點和/或線可以累積并且可以被熔合，以提供浮雕輪廓，該浮雕輪廓被成形為柱鏡鏡片130的上表面中的半圓柱形凸部134，從而提供如圖IB所示的期望光學屬性。在另一示例中，能夠通過噴射清晰的“墨”點和/或線到交錯復合圖像120上來打印固體墨。噴射的清晰墨的累積點和/或線的天然浮雕結構能夠被成形為如圖IB所示的上表面中的半圓柱形凸部134，從而提供期望的光學屬性。在另外的示例中，UV可固化墨可噴射到交錯復合圖像120上，以形成半固態(tài)的半圓柱形凸部，接下來是用來固定凸部的UV固化過程。在實施例中，當使用UV可固化材料時， 基底110可以是非聚合物質，并且UV固化半圓柱形凸部可以提供包括例如抗擦傷的理想性能。UV固化過程可以使用UV光，該UV光基于形成如圖IB所示的半圓柱形凸部134的UV 膠所需的UV交聯(lián)量以選定的強度被應用選定的時間段。在實施例中，透明材料的沉積(或印刷)步驟和固定步驟可以重復，以提供柱鏡鏡片130的適當厚度T。在實施例中，交錯復合圖像120和柱鏡鏡片130可以利用相同或不同的材料以及相同或不同的過程(包括例如干式印刷過程或噴墨打印過程)形成。通過這種方式，柱鏡鏡片130能夠沉積在交錯復合圖像120上方，其中柱鏡鏡片 130與交錯復合圖像120之間具有期望的配準，這與將交錯復合圖像直接沉積或層壓到柱鏡鏡片的下表面上的傳統(tǒng)方法不同。圖2描繪了根據本教導的各種實施例的柱鏡系統(tǒng)200的橫截面。柱鏡系統(tǒng)200 包括復合圖像平面220，復合圖像平面220包括兩個示例性圖像——圖像A 224和圖像B 228——的條紋，這兩個圖像可以如此處所描述的那樣印刷在基底上。柱鏡系統(tǒng)200可以包括布置在圖像A和B的條紋上的柱鏡鏡片230。柱鏡鏡片230可以具有一系列的柱鏡234， 每個柱鏡234均具有半圓柱形。各個柱鏡234可以具有等于柱鏡鏡片230的厚度的焦距， 盡管柱鏡的焦距可以基于其他因素。如所示例性示出的，圖2的透鏡的焦點平面位于復合圖像220上。取決于視角，柱鏡系統(tǒng)200能夠顯示不同的圖像。例如，柱鏡系統(tǒng)200的視角可以是在其中觀察者能夠看到下面的圖像的角度范圍。另外，柱鏡系統(tǒng)200的視角可以由光線能夠離開相應的柱鏡234的最大角度來確定。如圖2所示，圖像A和B能夠各自在柱鏡鏡片230上方在不同的視角看到。特別地，圖像A 2M能夠在第一視角284處被看到而圖像 B 228能夠在第二視角288處被看到。例如，當觀察者位于視角284或觀8時，觀察者能夠看到圖像A或B的各個條紋的放大版，這看起來是組合形成完整的圖像。應當注意，如圖2 中所描繪的圖像定位和視角僅僅是示例性的，并且可以根據諸如材料、厚度、曲率和其他因素的因素而改變。交錯復合圖像的復雜程度隨著更多的原始圖像被包括而增加。在交錯復合圖像中存在兩個原始圖像的情況下，原始圖像可以具有相同的尺寸，并且可以彼此相關或不相關。在交錯復合圖像中存在多個原始圖像的情況下，圖像之間的連續(xù)性或相關性可以是期望的，以例如提供當通過柱鏡鏡片觀察時的動畫狀效果。每個柱鏡234可以覆蓋原始圖像(如圖像A和B)的一組條紋并與其精確地對準。 從每個條紋反射的光可以以微微不同的方向折射，但使得來自相應的下面圖像的所有條紋的光都以同一方向折射。例如，對應于圖像A的所有條紋是從第一視角284可以看得見的， 并且對應于圖像B的所有條紋是從第二視角288可以看見的。換言之，完整的圖像A 224 能夠由位于第一視角觀4處的觀察者看到，并且完整的圖像B 2 能夠由位于第二視角觀8 處的觀察者看到。圖3A-3C描繪了根據本教導的多種實施例的用于形成柱鏡設備的另一示例性方法。在圖3A中，可以設置間隔件材料340。間隔件材料340可以是透明的，并且可以包括例如有機玻璃或熱塑料(包括PVC、聚酯等)的材料。間隔件材料340可以具有從大約0. Olmm到大約4mm、或者從大約0. 05mm到大約3mm、或者從大約Imm到大約2. 5mm的范圍的厚度Ts。間隔件材料340可以由與用于圖1-2的柱鏡鏡片130、230的材料相同或不同的材料形成。在實施例中，由于間隔件沒有通過印刷過程制成為柱鏡結構(見332)，所以任何低成本的透明材料都能夠用作間隔件材料340。在圖;3B中，交錯復合圖像320能夠沉積或印刷在間隔件材料340的表面上，并且柱鏡結構332能夠沉積或印刷在間隔件材料340的相反表面上。柱鏡結構332可以具有用作柱鏡的多個半圓柱形凸部334，這與圖IB和圖2所描繪的類似。在實施例中，交錯復合圖像320和柱鏡結構332能夠同時地或順次地沉積或印刷， 并且能夠在相同的打印引擎或在每個半圓柱形凸部334(即，柱鏡)與原始圖像3M和3 的相應條紋之間具有精確配準的構造內印刷。如此處所公開的，這種精確配準可以是通過使用相同的打印引擎從顏色到顏色配準轉化而來的配準。在實施例中，柱鏡結構332可以具有從大約0. OOlmm到大約2mm、或者從大約0. 005mm到大約1mm、或者從大約0. 005mm到大約0. 5mm的范圍的每個半圓柱形凸部334的中心部分與間隔件材料340之間的厚度1\。在實施例中，間隔件材料340與柱鏡結構332的組合可以形成柱鏡(見334)的焦點平面。在實施例中，間隔件材料340與柱鏡結構332的組合可以具有與如圖1-2中的柱鏡鏡片130和230相同的尺寸和功能。例如，柱鏡結構332的半圓柱形凸部334可以具有從IOlpi (每英寸的行數)到大約3001pi的范圍的透鏡間距。在實施例中，在交錯復合圖像320或柱鏡結構332的沉積或印刷過程之后，取決于對于交錯復合圖像320或柱鏡結構332所選擇的材料，可以例如與熱、壓力、照射或化學物質中的一種或多種相結合地執(zhí)行包括熔合過程、固化過程、加厚過程、硬化過程和/或干燥過程的固定過程。在圖3C中，背基底310可以被附接到圖:3B中的設備300B的交錯圖像側，例如，與圖3B中的設備300B的交錯圖像側層壓。在實施例中，背基底310可以與圖1A-1B中描繪的基底110相同或不同。由于交錯復合圖像與柱鏡的精確配準已經實現，所以背基底310 的附接能夠離線地進行。在實施例中，由于透明的間隔件材料340的使用，能夠使用較少量的材料以便形成柱鏡鏡片。在實施例中，圖1-3所示的柱鏡設備和系統(tǒng)能夠用于觀察任何類型的圖像，所述圖像例如代表立體三維圖像、動畫、或者不同圖像或顯示信息的選集。盡管闡述本公開的寬廣范圍的數字范圍和參數是近似值，但在具體示例中闡述的數值是盡可能精確地給出的。然而，任何數值都固有地含有某些誤差，這些誤差是由其相應的測試測量中存在的標準偏差必然導致的。另外，此處公開的所有范圍都應當理解為包括任何和所有包含在其中的子范圍。盡管已經關于一個或多個實施方式示出了本教導，但可以在不偏離所附的權利要求的精神和范圍的情況下對所示的示例進行改變和/或改動。此外，盡管關于多個實施方式中的僅僅一個公開了本教導的特定特征，但這種特征可以與其他實施方式的一個或多個其他特征相結合，如對于任何給定或特定的功能是期望的和有利的。另外，在詳細的說明書和權利要求中使用了術語“包含”、“具有”、“帶有”或其變型的情況下，這些術語以與術語 “包括”類似的方式意在為包括性的。另外，在此處的論述和權利要求中，術語“大約”意指所列的值可以稍微改變，只要這種改變不會導致過程或結構與所示實施例的不符合即可。最后，“示例性”意指描述用作示例，而非暗示其是理想的。根據在此所公開的本教導的說明書和實踐的考慮，本教導的其他實施例對于本領域普通技術人員將是顯而易見的。說明書和示例意在僅僅認作示例，本教導的真實范圍和精神由權利要求指定。
權利要求
1.一種形成柱鏡設備的方法，包括在基底上沉積多組交錯條紋，以利用成像設備形成交錯復合圖像；其中每組交錯條紋包括第一條紋和第二條紋，使得多個第一條紋對應于第一圖像，并且多個第二條紋對應于第二圖像；以及利用所述成像設備沉積多個半圓柱形凸部，以在所述交錯復合圖像上形成柱鏡鏡片， 其中每個半圓柱形凸部與所述交錯復合圖像的相應一組交錯條紋對準。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述成像設備包括噴墨打印機或靜電復印機。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述柱鏡鏡片由從聚合物、調色劑材料、固體墨、 UV可固化材料及其組合構成的組中選擇的透明材料形成。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述柱鏡鏡片具有從大約0.05mm到大約3mm的范圍的厚度T。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述多個半圓柱形凸部具有從大約IOlpi到大約 3001pi的范圍的透鏡間距。
6.根據權利要求1所述的方法，還包括在沉積所述多組交錯條紋之后或在沉積所述多個半圓柱形凸部之后的固定過程，其中所述固定過程包括熔合過程、固化過程、加厚過程、 硬化過程、干燥過程及其組合。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述固定過程還使用熱、壓力、照射或化學物質中的一種或多種。
8.根據權利要求6所述的方法，還包括重復沉積所述多個半圓柱形凸部的步驟和所述固定過程的步驟，以提供所述柱鏡鏡片的厚度。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，所述基底是不透明的基底。
10.一種根據權利要求1所述的方法形成的柱鏡設備，其中，每個半圓柱形凸部以從顏色到顏色配準轉化而來的配準方式與相應的一組交錯條紋對準。
全文摘要
一種用于柱鏡印刷的印刷微透鏡。示例性實施例提供用于柱鏡印刷設備的材料和方法，其中柱鏡鏡片和交錯復合圖像能夠利用成像設備形成，以提供從顏色到顏色配準轉化的精確配準。
文檔編號B41J2/01GK102565891SQ201110319100
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權日2010年10月6日
發(fā)明者B·徐, C-H·劉 申請人:施樂公司