專利名稱：對(duì)生產(chǎn)透鏡陣列的方法的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于設(shè)計(jì)和制造透鏡陣列的改進(jìn)的方法，并且涉及由此生產(chǎn)的透鏡陣列。
背景技術(shù)：
透鏡陣列允許產(chǎn)生多種不同類型的光學(xué)效果。例如，聚焦在其焦平面處的多個(gè)底圖元素上的透鏡陣列可以產(chǎn)生看起來是三維的整體圖像，這種圖像隨著視角的變化而移動(dòng)、改變放大率或者變形，或者這種圖像具有在這種透鏡陣列的平面之外的視在深度?？梢酝ㄟ^將兩個(gè)或更多圖像在透鏡之下(例如在多個(gè)圓柱形透鏡下的條紋中)進(jìn)行交織來實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的效果，這樣使得觀看者隨視角變化而看到不同的圖像。此類視覺效果在多種應(yīng)用 (包括顯示器、促銷材料、收藏品)中、并且作為安全文件中的光學(xué)可變裝置是有用的。透鏡陣列一般是由透明聚合物材料制成的，以便產(chǎn)生一個(gè)材料薄片，在此被稱為透鏡薄片。形成這個(gè)陣列的這些小透鏡的圖案是壓紋或以其他方式形成在薄片的一側(cè)上， 并且薄片的另一側(cè)被形成為一個(gè)平整的、總體上光滑的表面。這些圖像元素被施加或置于這個(gè)平整的表面上、并且可以例如通過印刷或者通過激光標(biāo)記工藝來形成。這種薄片材料通常是作為一個(gè)單層而制造的，但是也可以使用多層方法。圖像元素可以包括多個(gè)印刷點(diǎn)。在一種工藝中，在印刷之前，將代表所希望的在這個(gè)平整表面上的最終印刷物的一個(gè)連續(xù)的圖像轉(zhuǎn)化為一種半色調(diào)圖像。印刷之后，這種半色調(diào)圖像將顯現(xiàn)為這個(gè)平整表面上的多個(gè)印刷點(diǎn)。透鏡薄片的厚度(通常被稱為量規(guī)厚度)已經(jīng)常規(guī)地是由這些小透鏡的焦距所確定的，這樣使得入射的光線基本上聚焦在薄片的平整表面處。選擇這種設(shè)計(jì)來利用所謂的采樣效應(yīng)。采樣效應(yīng)確保了印刷在透鏡焦距處的一個(gè)點(diǎn)將在一個(gè)特定視角處作為跨過一個(gè)圓柱體透鏡的一條線而顯現(xiàn)給觀察者，并且看起來像是對(duì)于一個(gè)非圓柱形透鏡填充了整個(gè)透鏡區(qū)域。因此，觀察者在一個(gè)特定的視角處無法區(qū)分一個(gè)單一透鏡內(nèi)部的兩個(gè)相鄰的點(diǎn)。在某些情況下，可以根據(jù)對(duì)最終產(chǎn)品的需要以及薄片材料制造工藝的計(jì)量限度來預(yù)先選擇這些小透鏡的材料厚度和透鏡頻度(或間距)。然后，基于額外的參數(shù)(如所用聚合物材料的折射率和阿貝數(shù))來確定這些透鏡的曲率半徑，以便將入射的光線基本上聚焦到薄片的平整面上。本領(lǐng)域最近的趨勢(shì)一直是在于生產(chǎn)更薄的透鏡薄片以便降低制造成本，與此同時(shí)拓寬光學(xué)效果物件的潛在應(yīng)用。然而，更薄的透鏡薄片總體上要求更高的透鏡頻度，以便產(chǎn)生聚焦圖像。例如，在聚酯中以85微米的量規(guī)厚度生產(chǎn)的材料將要求大約每厘米2M個(gè)小透鏡的透鏡頻度。在這些高頻度的微透鏡陣列上印刷光學(xué)效果成像是特別具有挑戰(zhàn)性的， 并且嚴(yán)重地限制了可以實(shí)現(xiàn)的效果的類型以及可以使用的壓制和預(yù)壓方法的類型。此外， 因?yàn)楸仨毷褂梅浅８呔€數(shù)的絲網(wǎng)而經(jīng)常造成高的廢料率，并且使非常精確的顏色對(duì)顏色的對(duì)位變得至關(guān)重要。這些問題已經(jīng)意味著使用非常高頻度的透鏡薄片材料至此已經(jīng)受到了限制。
在美國專利號(hào)6，833，960中描述了克服上述問題的一種嘗試。在印刷機(jī)中，在使用可固化樹脂的一種基片上將多個(gè)透鏡形成為多個(gè)半球。在這種方法中，不可能使基片上的這些透鏡形成在它們的焦點(diǎn)上。因此，這些透鏡基本上是離焦的，并且這使得采樣效應(yīng)無效。由這種方法產(chǎn)生的圖像因此基本上是模糊的。在美國專利號(hào)6，989，931中描述了另一種方法，它包括一種復(fù)合圖像，這種圖像包含透過一個(gè)透鏡屏幕從一個(gè)第一角度可見的多條印刷條紋，而置于這個(gè)透鏡屏幕后面一個(gè)距離處的一個(gè)物體或圖像在一個(gè)第二角度透過多個(gè)透明的條紋是可見的。在一個(gè)實(shí)施方案中，考慮了一種比其焦距更薄的透鏡材料。然而，具有這種性質(zhì)的一個(gè)隨意的離焦設(shè)計(jì)對(duì)于復(fù)用透鏡成像或者復(fù)雜的莫爾效應(yīng)是不適用的，因?yàn)樗赡墚a(chǎn)生嚴(yán)重的模糊和損失圖像對(duì)比度。相應(yīng)地，對(duì)于一種在不引入實(shí)質(zhì)性的模糊或其他會(huì)令人反感的圖像偽影的情況下減小透鏡陣列的量規(guī)厚度的方法存在著需要。在某些情況下，可能令人希望的是以一個(gè)特定的量規(guī)厚度來制造透鏡薄片。如果是這種情況，那么可能希望的是降低透鏡頻度，即增加每個(gè)小透鏡的寬度，以便鑒于有待使用的印刷工藝(或用于形成圖像元素的其他工藝)的限制而保證圖像質(zhì)量。因此令人希望的是提供一種透鏡陣列以及一種方法，該方法允許在不引入實(shí)質(zhì)性的模糊或其他令人反感的圖像偽影的情況下使用更低的透鏡頻度。已經(jīng)包括在本說明書中的對(duì)文獻(xiàn)、作用、材料、裝置、物件等等的任何討論都是僅用于為本發(fā)明提供一個(gè)背景。這不得被認(rèn)為是承認(rèn)這些材料中的任何或全部形成了現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)的一部分、或者作為它在本申請(qǐng)的各項(xiàng)權(quán)利要求的優(yōu)先權(quán)日之前就存在于澳大利亞的與本發(fā)明相關(guān)的領(lǐng)域中的公共常識(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于在目標(biāo)平面中將多個(gè)圖像元素成像的透鏡陣列，該透鏡陣列包括形成在一種透明或半透明材料一側(cè)的之中或之上的多個(gè)小透鏡，而這些圖像元素置于相反側(cè)上，該透鏡陣列具有與從每個(gè)小透鏡的頂點(diǎn)到該目標(biāo)平面的距離相對(duì)應(yīng)的一個(gè)量規(guī)厚度，其中每個(gè)小透鏡具有一組透鏡參數(shù)，該量規(guī)厚度和/或至少一個(gè)透鏡參數(shù)被優(yōu)化為使得每個(gè)小透鏡在該目標(biāo)平面中具有一個(gè)焦點(diǎn)尺寸，該焦點(diǎn)尺寸要么與這些圖像元素在該目標(biāo)平面中的尺寸基本相等要么與這些圖像元素的尺寸相差預(yù)先確定的量值。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，在此提供了一種制造用于在目標(biāo)平面中將多個(gè)圖像元素成像的透鏡陣列的方法，該透鏡陣列包括多個(gè)小透鏡，該透鏡陣列具有與從每個(gè)小透鏡的頂點(diǎn)到該目標(biāo)平面的距離相對(duì)應(yīng)的一個(gè)量規(guī)厚度，該方法包括以下步驟確定一個(gè)標(biāo)度參數(shù)，該參數(shù)代表在該目標(biāo)平面的至少一部分中這些圖像元素的尺寸；對(duì)于每個(gè)小透鏡，使用該標(biāo)度參數(shù)來優(yōu)化該量規(guī)厚度和/或一組透鏡參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)；并且以所述量規(guī)厚度以及所述透鏡參數(shù)在一種透明或半透明材料一側(cè)之內(nèi)或之上形成該透鏡陣列，其中這些圖像元素被置于該透明或半透明材料的相反側(cè)上；
由此，使得這些小透鏡在該目標(biāo)平面中具有一個(gè)焦點(diǎn)尺寸，該焦點(diǎn)尺寸要么與這些圖像元素在該目標(biāo)平面中的尺寸基本相等要么與這些圖像元素的尺寸相差一個(gè)預(yù)先確定的量值。這組透鏡參數(shù)可以包括透鏡寬度、折射率、弛垂(sag)高度、曲率半徑、圓錐參數(shù)以及阿貝數(shù)?？梢愿淖冞@些參數(shù)的一部分或全部以便在目標(biāo)平面中獲得具有所希望的特征的一個(gè)焦點(diǎn)尺寸。優(yōu)選地，每個(gè)小透鏡具有圓錐曲線的截面。這些小透鏡可以是圓柱形的或者具有一個(gè)部分球形或非球形的截面。每個(gè)小透鏡優(yōu)選地是在該透鏡陣列的平面中旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。 在一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)小透鏡可以是一個(gè)狹長(zhǎng)的微柱透鏡，它具有沿其長(zhǎng)度基本上均勻的截面。定義焦點(diǎn)尺寸H如在此所使用的，術(shù)語“焦點(diǎn)尺寸”是指在一個(gè)特定視角下通過一個(gè)透鏡折射的光線與一個(gè)目標(biāo)平面相交的這些點(diǎn)的幾何分布的尺度，通常是一個(gè)有效直徑或?qū)挾?。這種焦點(diǎn)尺寸可以是從理論計(jì)算、光線追蹤模擬、或從實(shí)際測(cè)量來推斷出的。諸位發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用如ZEMAX的軟件進(jìn)行光線追蹤模擬與對(duì)根據(jù)在此描述的方法所設(shè)計(jì)的透鏡的直接測(cè)量值非常匹配。光線追蹤模擬可以進(jìn)行調(diào)整以便將實(shí)際中入射光線并非精確平行的情況考慮在內(nèi)。焦距f在本說明書中，當(dāng)參照透鏡陣列中的微透鏡來使用時(shí)，焦距是指從微透鏡的最高點(diǎn)到聚焦位置的距離，該聚焦位置是通過當(dāng)準(zhǔn)直光從陣列的透鏡側(cè)入射時(shí)確定功率密度分布的最大值的位置而給出的(參見T.Miyashita，“Standardization for microlenses and microlens arrays" (2007)Japanese Journal of Applied Physics 46,ρ 5391)。量規(guī)厚度t量規(guī)厚度是從在一種透明或半透明材料的一側(cè)上的一個(gè)小透鏡的頂點(diǎn)到該半透明材料的相反側(cè)上的表面的距離，在該相反側(cè)的表面上配備有基本上與目標(biāo)平面重合的圖像元素。透鏡頻度和間距透鏡陣列的透鏡頻度是在跨過該透鏡陣列表面的一個(gè)給定距離上的小透鏡的數(shù)目。間距是從一個(gè)小透鏡的頂點(diǎn)到相鄰的小透鏡的頂點(diǎn)的距離。在一個(gè)均勻的透鏡陣列中， 間距與透鏡頻度成反比關(guān)系。透鏡寬度W微透鏡陣列中的小透鏡的寬度是從該小透鏡的一個(gè)邊緣到該小透鏡的相反邊緣的距離。在具有半球形或半圓柱形小透鏡的透鏡陣列中，該寬度將等于小透鏡的直徑。曲率半徑R小透鏡的曲率半徑是從透鏡表面上的一個(gè)點(diǎn)到該透鏡表面的法線與垂直地穿過小透鏡頂點(diǎn)延伸的線(透鏡軸線)相交的一個(gè)點(diǎn)的距離。弛垂高度s小透鏡的弛垂高度(sag height)或表面弛垂s是從頂點(diǎn)到一個(gè)該軸線與從小透鏡的邊緣穿過軸線垂直延伸的最短直線相交的點(diǎn)之間的距離。折射率η—種介質(zhì)的折射率η是光在真空中的速度與光在該介質(zhì)中的速度之比。透鏡的折射率η確定了光線達(dá)到透鏡表面將被折射的量，根據(jù)斯涅耳定律n^Sin(a ) = n*Sin( θ )，其中α是入射光線與透鏡表面的入射點(diǎn)處的法線的夾角，θ是折射光線與入射點(diǎn)處的法線的夾角，并且H1是空氣的折射率(Ii1可以近似地取1)。圓錐常數(shù)P圓錐常數(shù)P是描述圓錐曲線的一個(gè)量，并且用在幾何光學(xué)中以指定圓形的(P = 1)、橢圓形的(0<ρ< 1或Ρ> 1)、拋物線的(P = 0)、以及雙曲線的(Ρ<0)透鏡。某些參考文獻(xiàn)用字母K來代表圓錐常數(shù)。K通過下式與P相聯(lián)系K = P-I。瓣張角透鏡的瓣張角是由該透鏡形成的整個(gè)視角。阿貝數(shù)一種透明或半透明材料的阿貝數(shù)是對(duì)材料色散(折射率隨波長(zhǎng)的變化)的度量。 對(duì)透鏡的阿貝數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇可以幫助使色差最小化。安全文件如在此所使用的，術(shù)語“安全文件”包括所有種類的有價(jià)值文件和標(biāo)記以及身份文件，包括但不限于以下貨幣物件如紙幣和硬幣、信用卡、支票、護(hù)照、身份證、證券和股票證書、駕駛執(zhí)照、所有權(quán)證書、旅行文件如飛機(jī)和火車票、門禁卡和門票、出生、死亡及結(jié)婚證書、以及學(xué)業(yè)成績(jī)單。透明窗口和半窗口如在此所使用的，術(shù)語“窗口，，是指在安全文件中與基本上施加印刷的不透明的區(qū)域相比的一個(gè)透明或半透明的區(qū)域。這種窗口可以是完全透明的，這樣使得它允許光的透射基本上不受影響，或者它可以是部分透明或半透明的，從而部分地允許光的透射但不允許通過窗口區(qū)域清晰地看到物體。一個(gè)窗口區(qū)域可以是在一種聚合物安全文件中通過在形成窗口區(qū)域的范圍內(nèi)去掉至少一個(gè)不透光層而形成的，這種安全文件具有至少一層透明聚合物材料以及施加到透明聚合物基片的至少一側(cè)上的一個(gè)或多個(gè)的不透光層。如果將不透光層施加到透明基片的兩側(cè)上，那么可以通過在窗口區(qū)域中去掉透明基片兩側(cè)的不透光層而形成一個(gè)完全透明的窗口。一個(gè)部分透明或半透明的區(qū)域(以下稱之為“半窗口”)可以在一種兩側(cè)都具有不透光層的聚合物安全文件中通過在窗口區(qū)域中僅去掉安全文件一側(cè)的不透光層而形成，這樣使得“半窗口 ”不是完全透明的而是允許一部分光穿過但不允許通過半窗口來清晰地觀看物體?？商娲?，有可能從一種基本不透明的材料(如紙張或纖維材料)來形成基片，其中一個(gè)透明塑料材料插入物被插入到紙張或纖維基片中的一個(gè)切除部或凹陷中以便形成一個(gè)透明窗口或一個(gè)半透明的半窗口區(qū)域。不透光層
可以將一個(gè)或多個(gè)不透光層施加到一個(gè)透明基片上以增加安全文件的不透明度。 不透光層為使得Lt < Lci,其中Ltl是入射到文件上的光的量，而Lt是透射通過文件的光的量。不透光層可以包括多種不透光涂層中的任何一種或多種。例如，不透光涂層可以包括分散在一種熱活化的、可交聯(lián)的聚合物材料結(jié)合劑或載體之內(nèi)的顏料，如二氧化鈦?？商娲兀梢詫⒁环N透明的塑料材料基片夾在紙張材料或者其他部分地或基本上不透明的材料的多個(gè)不透光層之間，后續(xù)地可以向其上印刷或以其他方式施加指示物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，透鏡陣列的量規(guī)厚度可以是相對(duì)于這些圖像元素的尺寸以及透鏡參數(shù)組來進(jìn)行優(yōu)化的。在另一個(gè)實(shí)施方案中，透鏡參數(shù)可以是相對(duì)于這些圖像元素的尺寸以及量規(guī)厚度來進(jìn)行優(yōu)化的。通過選擇透鏡參數(shù)使得焦點(diǎn)尺寸與圖像元素的尺寸相關(guān)，可以減小透鏡陣列的厚度、或者透鏡頻度，而基本上不會(huì)犧牲圖像質(zhì)量。這是因?yàn)?，通過小透鏡折射并達(dá)到目標(biāo)平面的大部分光線將仍然與在所希望的一個(gè)或多個(gè)視角下由一個(gè)圖像元素覆蓋的區(qū)域相交， 并且這就允許保證采樣效應(yīng)。透鏡陣列的厚度可以被減小以提供更薄的透鏡薄片，但其仍會(huì)帶來高質(zhì)量的圖像效果?？商娲兀梢栽诒ＷC厚度的同時(shí)將這些小透鏡加寬，以便允許在每個(gè)小透鏡之下包括更多的印刷，因此改善了圖像質(zhì)量和/或允許產(chǎn)生更復(fù)雜的視覺效果。優(yōu)選地，透鏡陣列的厚度小于所有這些小透鏡的焦距。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，焦點(diǎn)尺寸與圖像元素尺寸相差的預(yù)先確定的量值小于圖像元素尺寸的一個(gè)估算的差異值。這個(gè)估算的差異值可以是這些圖像元素尺寸的標(biāo)準(zhǔn)偏差、平均絕對(duì)偏差或者四分位間距(interquartile range)。如果焦點(diǎn)尺寸大于圖像元素的尺寸，那么這在允許一種甚至更薄的透鏡薄片的同時(shí)基本上維持所希望的圖像質(zhì)量， 因?yàn)榭傮w而言，將只有折射光線的一小部分功率密度分布處于該光斑的邊緣處。如果焦點(diǎn)尺寸略小，那么可以使在產(chǎn)生圖像效果的圖像部件之間的過渡更加平滑。在實(shí)踐中，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一個(gè)預(yù)先確定的根據(jù)變化而定的高達(dá)20%的量值可以在產(chǎn)生高質(zhì)量的成像的同時(shí)仍然將大多數(shù)情況下所印刷的圖像元素尺寸的變化考慮在內(nèi)。 然而，如果要求更高的精確度，這個(gè)差異值可以通過上述任何方法由所印刷的圖像元素的實(shí)際尺寸分布來估算。這些圖像元素可以采取點(diǎn)、線或其他形狀的形式?？梢园丛S多方式(包括激光標(biāo)記)將這些圖像元素施加到該透明或半透明材料的相反側(cè)上的目標(biāo)平面中的一個(gè)表面上。 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，圖像元素是印刷在目標(biāo)平面的所述表面上。本發(fā)明的方法可以包括以下步驟將多個(gè)印刷點(diǎn)施加到在一個(gè)前表面上形成有多個(gè)小透鏡的透明或半透明材料的一個(gè)后表面上，以便形成一種光學(xué)可變的裝置或物件?？商娲兀梢詫⒍鄠€(gè)印刷點(diǎn)施加到一個(gè)(例如纖維或聚合物材料的)基片上，并且將該基片附連到該透明或半透明材料的后表面上。這些小透鏡可以在一種透明或半透明的可輻射固化的材料中由壓紋工藝形成。這種透明或半透明的可輻射固化的材料可以在壓紋之后進(jìn)行固化，但是優(yōu)選地基本上同時(shí)地進(jìn)行壓紋和固化。基片優(yōu)選地是從一種透明或半透明的聚合物材料形成的，其中基片與可輻射固化的材料的結(jié)合厚度對(duì)應(yīng)于透鏡陣列的量規(guī)厚度。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，這個(gè)基片是一種柔性的、類似薄片的結(jié)構(gòu)，并且基片和可輻射固化的材料形成了安全文件 (如紙幣、信用卡等等)的一部分。這個(gè)基片優(yōu)選地具有與這些小透鏡基本上相同的折射率。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，透鏡參數(shù)組對(duì)于每個(gè)小透鏡是相同的。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，當(dāng)在小透鏡的瓣張角內(nèi)的至少兩個(gè)方向上進(jìn)行平均以后，焦點(diǎn)尺寸是基本上等于這些圖像元素的尺寸，或者與這些圖像元素的尺寸相差一個(gè)預(yù)先確定的量值。焦點(diǎn)尺寸在其上進(jìn)行平均的這些方向優(yōu)選地包括在軸(on-axis)方向、以及瓣張角邊緣附近的一個(gè)離軸(off-axis)方向。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了設(shè)計(jì)一個(gè)用于在目標(biāo)平面中將多個(gè)圖像元素成像的透鏡陣列的方法，該透鏡陣列包括多個(gè)小透鏡并且具有與從每個(gè)小透鏡的頂點(diǎn)到該目標(biāo)平面的距離相對(duì)應(yīng)的一個(gè)量規(guī)厚度，該方法包括以下步驟估算一個(gè)標(biāo)度參數(shù)，該參數(shù)代表在該目標(biāo)平面中這些圖像元素的尺寸，為每個(gè)小透鏡選擇一組透鏡參數(shù)，并且使用該標(biāo)度參數(shù)來設(shè)計(jì)該透鏡陣列以便優(yōu)化該量規(guī)厚度和/或每個(gè)小透鏡的透鏡參數(shù)組的至少一個(gè)透鏡參數(shù)，其中每個(gè)小透鏡在該目標(biāo)平面中具有一個(gè)焦點(diǎn)尺寸，該焦點(diǎn)尺寸要么與這些圖像元素在該目標(biāo)平面中的尺寸基本相等要么與這些圖像元素的尺寸相差一個(gè)預(yù)先確定的量值。優(yōu)選地，包括這些小透鏡的一個(gè)透鏡陣列的厚度小于所有這些小透鏡的焦距。透鏡參數(shù)組對(duì)于每個(gè)小透鏡可以是相同的?？商娲?，在透鏡陣列的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中的這些小透鏡可以具有與在透鏡陣列的其余部分的小透鏡不同的透鏡參數(shù)。優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括以下步驟在該目標(biāo)平面的至少一部分中測(cè)量這些圖像元素的尺寸，其中該標(biāo)度參數(shù)是從這些圖像元素的所測(cè)量的尺寸來估算的。這種測(cè)量可以使用一個(gè)光密度計(jì)來進(jìn)行，或者可替代地可以通過直接測(cè)量圖像元素的尺寸來進(jìn)行。優(yōu)選地，這些圖像元素是一個(gè)準(zhǔn)直模板的一部分。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，這些圖像元素是印刷線或點(diǎn)。測(cè)量這些印刷線或點(diǎn)的尺寸允許透鏡設(shè)計(jì)符合印刷的實(shí)際特征，這些特征依賴于印刷裝置、油墨和其他材料的種類、以及所使用的預(yù)壓設(shè)備。標(biāo)度參數(shù)可以通過計(jì)算這些圖像元素尺寸的平均值或最大值來估算?？商娲兀?它可以使用一種魯棒的估算值來估算，優(yōu)選地是M-估算值、或者圖像元素尺寸的中位數(shù)、 上四分位數(shù)或四分位間平均值之一。在本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面中，在此提供了一種制造光學(xué)可變裝置的方法，該方法包括以下步驟提供一個(gè)基片；將多個(gè)圖像元素施加到該基片上，所述圖像元素是位于一個(gè)目標(biāo)平面中；確定一個(gè)標(biāo)度參數(shù)，該參數(shù)代表這些圖像元素的尺寸；并且在該基片上的一種透明或半透明材料中形成多個(gè)小透鏡；其中，每個(gè)小透鏡具有一組透鏡參數(shù)，這組參數(shù)被確定為使這些小透鏡在該目標(biāo)平面中具有一個(gè)焦點(diǎn)尺寸，該焦點(diǎn)尺寸要么與這些圖像元素在該目標(biāo)平面中的尺寸基本相等要么與這些圖像元素的尺寸相差一個(gè)預(yù)先確定的量值。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，該標(biāo)度參數(shù)是通過測(cè)量這些圖像元素的尺寸而確定的。優(yōu)選地，該基片是從一種透明或半透明的薄片材料形成的，其中該基片的一側(cè)上的一個(gè)第一表面上形成有多個(gè)小透鏡，而這些圖像元素施加到該基片的相反側(cè)上的一個(gè)第二表面上。這些小透鏡可以在該透明或半透明薄片材料自身上形成?？商娲兀@些小透鏡可以在一個(gè)透明或半透明層中形成，例如通過對(duì)一種可輻射固化的透明或半透明樹脂進(jìn)行壓紋，該層被施加到可以是透明、半透明或不透明的一個(gè)基片上。這些圖像元素可以由任何方便的工藝形成，包括印刷或激光標(biāo)記。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，這些圖像元素是印刷點(diǎn)。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，在此提供了一種光學(xué)可變的裝置，該裝置包括一個(gè)基片和形成在該基片之中或之上的多個(gè)小透鏡、以及位于該基片的一個(gè)目標(biāo)平面之中或之上的多個(gè)圖像元素，其中每個(gè)小透鏡具有一組透鏡參數(shù)，這組參數(shù)被確定為使這些小透鏡在該目標(biāo)平面中具有一個(gè)焦點(diǎn)尺寸，該焦點(diǎn)尺寸要么與這些圖像元素的尺寸基本相等要么與這些圖像元素的尺寸相差一個(gè)預(yù)先確定的量值。優(yōu)選地，這些小透鏡是一個(gè)具有量規(guī)厚度的透鏡陣列的一部分，該量規(guī)厚度小于每個(gè)小透鏡的焦距。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種光學(xué)可變的裝置，該裝置包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的一個(gè)透鏡陣列。由上述方法制造的光學(xué)可變裝置可以應(yīng)用于大范圍的物件，盡管本發(fā)明特別應(yīng)用于安全文件領(lǐng)域，并且更具體地是應(yīng)用于由柔性的、類似薄片的基片形成的安全文件和物件，如紙幣等等。這種光學(xué)可變裝置可以形成在安全文件的一個(gè)窗口或半窗口區(qū)域中。


現(xiàn)在將僅以非限制性舉例的方式參照附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，在附圖中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)中穿過透鏡陣列的一個(gè)截面；圖2示出了本發(fā)明的透鏡陣列的一個(gè)實(shí)施方案；圖3示出了本發(fā)明的透鏡陣列的一個(gè)替代性實(shí)施方案；圖4至圖6描繪了根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方案的三個(gè)小透鏡的在軸和離軸焦點(diǎn)尺寸；圖7示出了兩種不同印刷工藝的輸入和輸出點(diǎn)形狀；圖8分別示出了現(xiàn)有技術(shù)的小透鏡和根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的小透鏡的功率密度分布；圖9示出了折射通過根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的小透鏡的入射光線；圖10描繪了一個(gè)小透鏡的幾何結(jié)構(gòu)；圖11 (a)至圖11 (d)展示了穿過一個(gè)結(jié)合有一個(gè)透鏡陣列和多個(gè)圖像元素的物件的示意性截面圖、以及形成該物件的多個(gè)中間步驟；圖12(a)至圖12(c)示出了穿過一個(gè)類似于圖11(d)的物件的示意性截面圖，該物件由一種修改過的方法制成；圖13(a)至圖13(d)展示了穿過結(jié)合有一個(gè)透鏡陣列和多個(gè)圖像元素的一個(gè)替代性物件的示意性截面圖、以及形成該物件的多個(gè)中間步驟；圖14和圖15是框圖，示出了用于生產(chǎn)圖11至圖13的物件的一種透鏡陣列制造方法的兩個(gè)不同實(shí)施方案；圖16是一個(gè)透鏡裝置實(shí)例的一組交織的印刷圖像元素；并且圖17展示了當(dāng)處于瓣張角邊緣處或附近的一個(gè)角度在軸(a)和離軸(b)觀看時(shí)沿圖16的裝置的圖像元素的寬度的這些點(diǎn)的(模擬的)相對(duì)亮度。
具體實(shí)施例方式首先參見圖1，在此展示了現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的一個(gè)透鏡陣列20，它具有一個(gè)量規(guī)厚度t，其中具有寬度W以及基本上球形輪廓的小透鏡22將入射光線28a和28b對(duì)應(yīng)地聚焦到黑點(diǎn)26a和白點(diǎn)26b上。這些點(diǎn)已經(jīng)被印刷在下表面M上。厚度t基本上等于這些小透鏡的焦距，并且于是焦點(diǎn)尺寸30為最小值?，F(xiàn)有技術(shù)的小透鏡的焦點(diǎn)尺寸30小于在下表面M處的印刷分辨率。例如，常規(guī)的透鏡偏置平版印刷法印刷出大約25微米的平均半色調(diào)點(diǎn)尺寸。適當(dāng)設(shè)計(jì)的、寬度為2M 微米的透鏡鏡片將把光準(zhǔn)直到軸線上大約五微米的一個(gè)焦點(diǎn)尺寸上，這基本上小于印刷點(diǎn) 26a,26b的尺寸?，F(xiàn)在參見圖2，在此示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的一個(gè)透鏡陣列120。 入射光線U8a、128b對(duì)應(yīng)地朝向點(diǎn)^a、26b而折射。透鏡陣列120具有厚度t，，該厚度小于t，并且這些小透鏡122具有寬度W。小透鏡122以如下方式設(shè)計(jì)為使得焦點(diǎn)尺寸130a、 130b在范圍上是基本上等于點(diǎn)^5aJ6b。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，只要焦點(diǎn)尺寸不比所印刷的半色調(diào)點(diǎn)的平均寬度超出20%以上，圖像的質(zhì)量就不會(huì)受損。我們還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)單地生產(chǎn)一種隨意的、非聚焦的設(shè)計(jì)使圖像質(zhì)量嚴(yán)重地退化，這造成令人反感的模糊的圖像。焦點(diǎn)尺寸也可以是略小于這個(gè)平均寬度的，優(yōu)選小于的程度不超過20%。圖3描繪了一種替代性的透鏡陣列設(shè)計(jì)，其中透鏡陣列220與現(xiàn)有技術(shù)透鏡陣列 20的處于相同的厚度t，但是這些小透鏡222的寬度W已經(jīng)增大。與此同時(shí)，其他透鏡參數(shù)已經(jīng)改變，這樣使得入射光線2^a、228b被折射并到達(dá)目標(biāo)平面224以便與點(diǎn)^a、26b相交，這樣焦點(diǎn)尺寸230a、230b再次在范圍上基本等于點(diǎn)^aJ6b。例如，可以使透鏡的曲率半徑變大，如在圖3中所示，有可能的是同時(shí)地改變其他的透鏡參數(shù)如折射率、圓錐參數(shù)或阿貝數(shù)，以便獲得最優(yōu)的圖像質(zhì)量。圖4展示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案而設(shè)計(jì)的一種廣角小透鏡105的光線軌跡的截面?zhèn)纫晥D。在表面101處折射的多條光線102到達(dá)目標(biāo)平面104并且產(chǎn)生了焦點(diǎn)尺寸 103A、103B。在這個(gè)實(shí)施方案中，在軸點(diǎn)103A和離軸點(diǎn)10 的焦點(diǎn)尺寸在小透鏡的整個(gè)視角(這個(gè)角度也被稱為瓣張角)上已經(jīng)被同等地加權(quán)。圖5展示了一種替代性的廣角小透鏡101的光線軌跡的截面?zhèn)纫晥D，其中在瓣張角中，焦點(diǎn)寬度基本上等于所印刷的這些半色調(diào)點(diǎn)109A的平均寬度。圖6中示出了另一個(gè)廣角小透鏡的光線軌跡的截面?zhèn)纫晥D，其中所印刷的半色調(diào)點(diǎn)109A仍是更大的，從而允許材料厚度進(jìn)一步減小或者允許透鏡頻度更粗略、或兩者并舉。
在圖7中，點(diǎn)的頂部行110代表處于一種印刷準(zhǔn)直版式中的、寬度已知的多個(gè)數(shù)字像素109B，它們被輸出到一個(gè)印刷板上。行111展示了印刷行110的印刷結(jié)果，其中顯著的點(diǎn)增益產(chǎn)生平均點(diǎn)寬度109C。行112展示了印刷行110使用另一種印刷方法的印刷結(jié)果， 其中其點(diǎn)增益甚至大于行111的點(diǎn)增益，從而產(chǎn)生平均點(diǎn)寬度109D。在這個(gè)圖示中，可以對(duì)行111中的印刷點(diǎn)應(yīng)用與行112中印刷點(diǎn)不同的透鏡設(shè)計(jì)，其中對(duì)于行111優(yōu)化的透鏡設(shè)計(jì)可以與圖5的相似，而為行112優(yōu)化的透鏡設(shè)計(jì)可以與圖6的更相似?，F(xiàn)在參見圖8，在此示出了由根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的小透鏡成像的一個(gè)印刷半色調(diào)點(diǎn)109C的投影視圖。圖8(a)示出了功率密度分布255的輪廓250，如果目標(biāo)平面位于陣列的焦平面252處，這會(huì)造成產(chǎn)生光斑256(圖9)。與此相反，目標(biāo)平面沈2中的光斑266大于點(diǎn)109C，但是具有功率密度分布沈0、沈5，這樣使得大部分入射光仍然到達(dá)點(diǎn) 109C以便保留采樣效應(yīng)。為了將一個(gè)連續(xù)的色調(diào)圖像印刷到紙張或合成材料(如塑料)上，需要將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)半色調(diào)圖像。本領(lǐng)域中已知多種方法用于進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此類方法通過使用不同尺寸的二元點(diǎn)(所謂的調(diào)幅(AM)方法)、或具有相同尺寸和不同頻度的點(diǎn)(所謂的調(diào)頻(FM)方法)來展現(xiàn)連續(xù)的色調(diào)。還可以使用這兩種方法的不同組合(稱為混合法)。為了本發(fā)明的目的，可以使用這些方法中的任何一種。然而，F(xiàn)M方法(在其不同形式中包括但不限于 抖動(dòng)、誤差擴(kuò)散、或者任意或隨機(jī)的屏蔽)是優(yōu)選的方法，因?yàn)檫@些點(diǎn)在尺寸上總體保持不變。所印刷的半色調(diào)點(diǎn)的特征測(cè)量可以使用多種已知的方法來完成。例如，可以通過印刷一個(gè)壓制準(zhǔn)直模板來確定平均點(diǎn)尺寸，該模板由給定尺寸的多個(gè)點(diǎn)的樣本組成并且具有不同的密度，其中每個(gè)樣本典型地代表從百分之一到百分之九十九的一個(gè)密度值。后續(xù)地將這個(gè)模板成像到膠片或板上，并且將其印刷到一個(gè)光學(xué)效果基片的平滑側(cè)上。然后，用一個(gè)光密度計(jì)或類似的工具來掃描印刷結(jié)果，以便確定印刷點(diǎn)的尺寸?？商娲?，可以直接測(cè)量平均點(diǎn)尺寸，例如使用裝配有一個(gè)顯示測(cè)量值增量的十字線板的顯微鏡。在直接的方法中，可以在每個(gè)色調(diào)值范圍內(nèi)測(cè)量、記錄這些點(diǎn)的一個(gè)樣本，并將它們的尺寸取平均值。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些點(diǎn)的測(cè)量值在大約20%的色調(diào)值處提供了最佳結(jié)果。在某些實(shí)例中，由于變化的壓制條件等等，獲得上述測(cè)量值也許是不可能或不可行的。如果是這種情況，那么可以從先前的經(jīng)驗(yàn)或以其他方式估算一個(gè)平均期望點(diǎn)尺寸。參見圖10，我們現(xiàn)在描述一種對(duì)用在本發(fā)明中的小透鏡的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的方法。 出于這個(gè)非限定性實(shí)例的目的，我們將小透鏡300選取為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的、非球形的透鏡。這種方法依賴于使用幾何光學(xué)進(jìn)行的、相對(duì)簡(jiǎn)單的理論計(jì)算，并且忽略了透鏡周邊的邊緣效應(yīng)。 技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到許多其他的方法是有可能的，包括使用更復(fù)雜的物理模型、光線追蹤模擬等等。在圖10(a)中，處于一個(gè)具有全寬H和半寬h的印刷點(diǎn)305形式的一個(gè)圖像元素位于離(x，y)坐標(biāo)系原點(diǎn)一個(gè)未知距離t(量規(guī)厚度)的一個(gè)目標(biāo)平面中，該圖像元素對(duì)應(yīng)于透鏡300的最高點(diǎn)310。透鏡300具有弛垂高度s和半寬W、以及折射率η (圖中未示出)。 一種優(yōu)化的透鏡設(shè)計(jì)將使得平行于χ軸入射的入射光線320在透鏡300的邊緣315處到達(dá)并且在一個(gè)角度β處折射從而與點(diǎn)305的頂部相交。因此我們希望找到一個(gè)針對(duì)透鏡參數(shù)和半寬h的t的表達(dá)式，半寬h是代表點(diǎn)305尺寸的一個(gè)標(biāo)度參數(shù)。透鏡特征函數(shù)y(x)的方程由下式給出
權(quán)利要求
1.一種用于在目標(biāo)平面中將多個(gè)圖像元素成像的透鏡陣列，該透鏡陣列包括形成在一種透明或半透明材料的一側(cè)的之中或之上的多個(gè)小透鏡，而這些圖像元素被置于相反側(cè)上，該透鏡陣列具有與從每個(gè)小透鏡的頂點(diǎn)到該目標(biāo)平面的距離相對(duì)應(yīng)的一個(gè)量規(guī)厚度， 其中每個(gè)小透鏡具有一組透鏡參數(shù)，該量規(guī)厚度和/或至少一個(gè)透鏡參數(shù)被優(yōu)化為使得每個(gè)小透鏡在該目標(biāo)平面中具有一個(gè)焦點(diǎn)尺寸，該焦點(diǎn)尺寸要么與這些圖像元素在該目標(biāo)平面中的尺寸基本相等要么與這些圖像元素的尺寸相差一個(gè)預(yù)先確定的量值。
2.一種制造用于在目標(biāo)平面中將多個(gè)圖像元素成像的透鏡陣列的方法，該透鏡陣列包括多個(gè)小透鏡，該透鏡陣列具有與從每個(gè)小透鏡的頂點(diǎn)到該目標(biāo)平面的距離相對(duì)應(yīng)的一個(gè)量規(guī)厚度，該方法包括以下步驟確定一個(gè)標(biāo)度參數(shù)，該標(biāo)度參數(shù)代表在該目標(biāo)平面的至少一部分中這些圖像元素的尺寸，對(duì)于每個(gè)小透鏡使用該標(biāo)度參數(shù)來優(yōu)化該量規(guī)厚度和/或一組透鏡參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)，并且以所述量規(guī)厚度以及所述透鏡參數(shù)在一種透明或半透明材料的一側(cè)的之中或之上形成該透鏡陣列，而使這些圖像元素被置于該透明或半透明材料的相反側(cè)，由此，使得這些小透鏡在該目標(biāo)平面中具有一個(gè)焦點(diǎn)尺寸，該焦點(diǎn)尺寸要么與這些圖像元素的尺寸基本相等要么與這些圖像元素的尺寸相差一個(gè)預(yù)先確定的量值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的透鏡陣列或方法，其中這些小透鏡的透鏡參數(shù)組包括以下兩項(xiàng)或更多項(xiàng)透鏡寬度、折射率、弛垂高度、曲率半徑、圓錐參數(shù)以及阿貝數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中該透鏡陣列的量規(guī)厚度是相對(duì)于這些圖像元素的尺寸以及該透鏡參數(shù)組來進(jìn)行優(yōu)化的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中這些透鏡參數(shù)是相對(duì)于這些圖像元素的尺寸和該量規(guī)厚度來進(jìn)行優(yōu)化的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的透鏡陣列或方法，其中該透鏡陣列的量規(guī)厚度小于所有這些小透鏡的焦距。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中該焦點(diǎn)尺寸相差的預(yù)先確定的量值是小于這些圖像元素尺寸的一個(gè)估算的差異值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的透鏡陣列或方法，其中該估算的差異值是這些圖像元素尺寸的標(biāo)準(zhǔn)偏差、中位絕對(duì)偏差或四分位數(shù)間距。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中該焦點(diǎn)尺寸與這些圖像元素的尺寸相差的預(yù)先確定的量值是不大于這些圖像元素尺寸的20%。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中這些圖像元素采取了多個(gè)點(diǎn)或多條線的形式。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中這些圖像元素是通過印刷而施加到該透明或半透明材料的相反側(cè)上的一個(gè)表面上。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中這些圖像元素是通過激光標(biāo)記而施加到該透明或半透明材料的相反側(cè)上的一個(gè)表面上。
13.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中該透鏡陣列包括透明或半透明聚合物材料的一個(gè)基片，該基片具有一個(gè)第一或前表面以及一個(gè)第二或后表面，這些小透鏡形成在該第一或前表面之上或之中，而這些圖像元素施加到該第二或后表面上。
14.根據(jù)附屬于權(quán)利要求11的權(quán)利要求13所述的透鏡陣列或方法，其中將多個(gè)印刷點(diǎn)在該目標(biāo)平面中印刷在該基片的第二或后表面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的透鏡陣列或方法，其中將多個(gè)印刷點(diǎn)印刷在一個(gè)基片上， 并且將該基片附連到該透鏡陣列的一種透明或半透明的材料上。
16.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中這些小透鏡是通過一種壓紋工藝形成在一種透明或半透明的可輻射固化的材料中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的透鏡陣列或方法，其中將該可輻射固化的材料施加到由一種透明或半透明材料形成的基片上，并且該基片以及可輻射固化材料的結(jié)合厚度與該透鏡陣列的量規(guī)厚度相對(duì)應(yīng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的透鏡陣列或方法，其中該基片以及這些小透鏡具有基本上相同的折射率。
19.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中該透鏡參數(shù)組對(duì)每個(gè)小透鏡是相同的。
20.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中在該透鏡陣列的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中的這些小透鏡具有與該透鏡陣列的另一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中的這些小透鏡不同的透鏡參數(shù)。
21.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中當(dāng)在該小透鏡的瓣張角之內(nèi)的兩個(gè)或更多個(gè)方向上進(jìn)行平均以后，該焦點(diǎn)尺寸要么是基本等于這些圖像元素的尺寸要么與這些圖像元素的尺寸相差一個(gè)預(yù)先確定的量值。
22.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中每個(gè)小透鏡具有的截面為圓錐截面。
23.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中每個(gè)小透鏡在該透鏡陣列的平面中是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。
24.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列或方法，其中每個(gè)小透鏡是一個(gè)沿其長(zhǎng)度具有基本均勻的截面的、狹長(zhǎng)的微柱透鏡。
25.一種設(shè)計(jì)用于在目標(biāo)平面中將多個(gè)圖像元素成像的透鏡陣列的方法，該透鏡陣列包括多個(gè)小透鏡并且具有與從每個(gè)小透鏡的頂點(diǎn)到該目標(biāo)平面的距離相對(duì)應(yīng)的一個(gè)量規(guī)厚度，該方法包括以下步驟估算一個(gè)標(biāo)度參數(shù)，該標(biāo)度參數(shù)代表在該目標(biāo)平面中這些圖像元素的尺寸，為每個(gè)小透鏡選擇一組透鏡參數(shù)，并且使用該標(biāo)度參數(shù)來設(shè)計(jì)該透鏡陣列以便優(yōu)化該量規(guī)厚度和/或每個(gè)小透鏡的透鏡參數(shù)組中的至少一個(gè)透鏡參數(shù)，其中每個(gè)小透鏡在該目標(biāo)平面中具有一個(gè)焦點(diǎn)尺寸，該焦點(diǎn)尺寸要么與這些圖像元素在該目標(biāo)平面中的尺寸基本相等要么與這些圖像元素的尺寸相差一個(gè)預(yù)先確定的量值。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中該透鏡參數(shù)組包括折射率、弛垂高度、透鏡寬度、曲率半徑、圓錐參數(shù)以及阿貝數(shù)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或權(quán)利要求沈所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在該目標(biāo)平面的至少一部分中測(cè)量這些圖像元素的尺寸，其中該標(biāo)度參數(shù)是從所測(cè)量的這些圖像元素的尺寸來估算的。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中該測(cè)量是使用一個(gè)光密度計(jì)來進(jìn)行的。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中該測(cè)量是通過直接測(cè)量這些圖像元素的尺寸來進(jìn)行的。
30.根據(jù)權(quán)利要求27至四中任一項(xiàng)所述的方法，其中這些圖像元素是一個(gè)準(zhǔn)直模板的一部分。
31.根據(jù)權(quán)利要求27至四中任一項(xiàng)所述的方法，其中該標(biāo)度參數(shù)是通過計(jì)算這些圖像元素尺寸的平均值或最大值而估算的。
32.根據(jù)權(quán)利要求27至30中任一項(xiàng)所述的方法，其中該標(biāo)度參數(shù)是使用一個(gè)魯棒的估算值來估算的。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中該魯棒的估算值是M-估算值。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中該魯棒的估算值是這些圖像元素尺寸的中位數(shù)、上四分位數(shù)或四分位間距平均值之一。
35.一種制造光學(xué)可變裝置的方法，該方法包括以下步驟提供一個(gè)基片；將多個(gè)圖像元素施加到該基片上，所述圖像元素被位于一個(gè)目標(biāo)平面中；確定一個(gè)標(biāo)度參數(shù)，該參數(shù)代表這些圖像元素的尺寸；并且在該基片上的一種透明或半透明材料中形成多個(gè)小透鏡；其中，每個(gè)小透鏡具有一組透鏡參數(shù)，該參數(shù)組被確定為使這些小透鏡在該目標(biāo)平面中具有一個(gè)焦點(diǎn)尺寸，該焦點(diǎn)尺寸要么與這些圖像元素在該目標(biāo)平面中的尺寸基本相等要么與這些圖像元素的尺寸相差一個(gè)預(yù)先確定的量值。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中該標(biāo)度參數(shù)是通過直接測(cè)量這些圖像元素的尺寸來確定的。
37.一種光學(xué)可變裝置，包括一個(gè)基片和形成在該基片之中或之上的多個(gè)小透鏡、以及位于該基片之中或之上的一個(gè)目標(biāo)平面中的多個(gè)圖像元素，其中每個(gè)小透鏡具有一組透鏡參數(shù)，該參數(shù)組被確定為使這些小透鏡在該目標(biāo)平面中具有的一個(gè)焦點(diǎn)尺寸，該焦點(diǎn)尺寸要么與這些圖像元素的尺寸基本相等要么與這些圖像元素的尺寸相差一個(gè)預(yù)先確定的量值。
38.根據(jù)權(quán)利要求35至37中任一項(xiàng)所述的方法或裝置，其中這些小透鏡是一個(gè)透鏡陣列的一部分，該透鏡陣列具有小于每個(gè)小透鏡的焦距的一個(gè)量規(guī)厚度。
39.一種光學(xué)可變裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1至M中任一項(xiàng)所述的透鏡陣列。
40.一種安全文件，包括根據(jù)權(quán)利要求35至37中任一項(xiàng)所述的光學(xué)可變裝置。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的安全文件，其中該光學(xué)可變裝置是形成在該安全文件的一個(gè)窗口或半窗口區(qū)域之中。
全文摘要
在此提供了用于對(duì)在一個(gè)目標(biāo)平面中的多個(gè)圖像元素成像的一種透鏡陣列，以及一種制造透鏡陣列的方法。這種透鏡陣列包括在一種透明或半透明材料的一側(cè)的之中或之上形成的多個(gè)小透鏡，而這些圖像元素被置于相反側(cè)上，并且該透鏡陣列具有與從每個(gè)小透鏡的頂點(diǎn)到該目標(biāo)平面的距離相對(duì)應(yīng)的量規(guī)厚度。每個(gè)小透鏡具有一組透鏡參數(shù)。這種量規(guī)厚度和/或至少一個(gè)透鏡參數(shù)被優(yōu)化為使得每個(gè)小透鏡在目標(biāo)平面中具有一個(gè)焦點(diǎn)尺寸，該焦點(diǎn)尺寸要么與這些圖像元素基本相等、要么與這些圖像元素的尺寸相差一個(gè)預(yù)先確定的量值。
文檔編號(hào)G02B3/00GK102405434SQ201080017553
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者喬納森·A·莫恩, 戴維·E·羅伯茨 申請(qǐng)人:證券票據(jù)國際私人有限公司