波纹放大装置的制作方法

专利名称：波纹放大装置的制作方法
波纹放大装置本发明涉及波纹放大装置，诸如安全装置，例如用在安全票证及其他有价物品(诸如钞票、支票、护照、身份证、真品证书、印花税票及其他用于保值或证明个人身份的票证)上。本发明还涉及用于用在包装或类似物上的光学装置。波纹放大(moir6magnification)多年以来一直被用作安全 装置的基础。在W0-A-94/27254和EP-A-1695121中描述了多个实施例。在这样的装置中，一个规则的微聚焦元件(micro-focusing elements)阵列(其限定了ー个焦平面)被设置在一个相应的图像元件阵列(其位于ー个与所述聚焦元件的焦平面基本对准的平面内)的上方。所述图像元件阵列的节距(pitch)或周期(periodicity)被选择成与所述聚焦元件的节距或周期相差一个小因子，且这个失配(mismatch)意味着生成了所述图像元件的放大版本。放大因子取决于周期或节距之间的差。微透镜阵列与微图像阵列之间的节距失配也可以通过如下方式方便地产生相对于所述微透镜阵列转动所述微图像阵列或反之，以使得所述微透镜阵列与所述微图像阵列之间具有转动失准。所述转动失准或小的节距失配导致眼睛在每个相邻透镜中观察到该图像的ー个不同部分，从而得到放大的图像。如果眼睛继而相对于所述透镜/图像阵列移动，则观察到该图像的ー个不同部分，从而产生该图像处于ー个不同位置的印象。如果眼睛以平滑方式移动，则观察到一系列图像，从而产生该图像相对于该表面移动的印象。在节距失配是由转动失准引起的情形中，放大图像的阵列相对于该微图像阵列转动，从而视差效应(其导致放大图像的表观移动)也转动，这被已知为偏斜视差(skew parallax)。节距失配和转动失准对在波纹放大器中观察到的放大图像的放大和转动的影响在IOP Publishing Limited出版的“ The Moir6Magnif ier”，M.Hut ley, R Hunt, R F Stevens and P Savander, Pure Appl. Opt. 3 (1994) 133-142 中进行了描述。移动和取向改变的性质可以根据波纹理论来解释,波纹理论在Kluiver AcdemicPublishers 出版的由 I. Amidror 所著的“ The theory of Moir6phenomenon”，ISBN0-7923-5949-6中进行了详细的讨论。两个周期性结构的波纹效应可以通过研究这两个结构的频率矢量来解释/预测。频率矢量的取向代表了周期的方向，且长度代表了频率(即，I/周期)。该矢量用其笛卡尔坐标(U，V)表达，其中U和V是该频率的水平分量和竖直分量。所涉及的原理在W0-A-2005/106601中进行了更详细的讨论。通常,所述聚焦元件包括微透镜(microlenses)或微镜(micromirrors),且所述图像元件由简单的图标或类似物限定。在波纹放大装置中提供多个图像也是已知的。例如，W0-A-94/27254示出了在将装置倾斜时的ー个图像切换效果。W0-A-2005/106601中描述了当装置倾斜时如何使两个放大图像集以不同速率移动。W0-A-2009/139396中描述了另一个实施例。然而，已知装置的ー个问题在于，非常难以达到多颜色效果(其中两个或更多个图像以不同顔色得到)。这主要是因为难以印刷两个互相配准但为不同顔色的微图像阵列，因为常规上这要求分立的印程。根据本发明的第一方面，ー种波纹放大装置包括透明基底，所述透明基底承载有i)第一表面上的规则的微聚焦元件阵列，所述聚焦元件限定了ー个焦平面；ii)相应的第一微图像元件阵列，为第一顔色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内；以及iii)相应的第二微图像元件阵列，为与所述第一顔色不同的第二顔色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内，所述第二微图像元件阵列横向偏离所述第一微图像元件阵列，其中所述微聚焦元件的节距、所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得所述微聚焦元件阵列与所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列中的每个阵列协作，以因波纹效应而生成每个阵列的微图像元件各自的放大版本，
且使得在第一微图像阵列的放大版本与第二微图像阵列的放大版本之间感知到非零宽度的中断地帯，所述中断地帯不呈现任ー微图像阵列的放大版本。通过将不同顔色的微图像元件布置在两个不同的横向偏离的阵列中，以及通过布置成使得在所述阵列的这两个放大版本之间感知到中断地帯，由这两个顔色之间的横向未配准(mis-register) +/-2引起的光学干扰效应可以被控制且减少到可接受的水平或完全消除。这样，该装置提供了一种多颜色外观，其给出強烈的、立即可辨认的视觉效果。因此，该装置尤其适合用作安全装置(例如，用于证明物品的真实性)，因为该视觉效果非常显目艮、容易描述且易于与伪造品区分开。该装置还提供了增强的装饰性品质。可以用多种方式来生成所述中断地帯。应注意，取决于所述中断地带是如何生成的，所述横向偏离的微元件阵列自身可以或可以不彼此局部交叠。然而，在一个优选的第一实施方式中，所述第一微图像元件阵列与所述第二微图像元件阵列在横向上被ー个非零宽度的边界区域间隔开，所述边界区域没有微图像元件，由此使观察者感知到中断地帯。有利地，所述无微图像元件的边界区域的宽度大于任ー微图像元件阵列在横穿所述边界区域的方向上的最大重复距离。在特别优选的情形中，其中待解决具有易于被裸眼看到的尺度的配准误差2 (例如，大于约75微米至100微米)，所述无微图像元件的边界区域的宽度大于所述第一微图像元件阵列相对于所述第二微图像元件阵列的配准误差2。有利地，所述边界区域的宽度是配准误差的几倍大。最优选地，所述无微图像元件的边界区域被设计为具有基本满足如下表达式的宽度2 A (“设计宽度”)
P A-Z)7-^ =む 0.8
(2A+E)在所述装置在微图像元件阵列的两侧包括两个这样的边界区域的实施例中，这个标准确保了所述边界区域对观察者表现为基本对称或至少彼此相似。在配准误差比人眼易于分辨的(例如2彡约50微米到100微米)更小的情况下，所述无微图像元件的边界区域的设计宽度2 A优选地大于或等于约0. 5 2。例如，确保所述边界区域的宽度近似于配准误差的值(例如2 A ^ 2)，可以在视觉上更有利。配准误差I与形成微图像元件的制造エ艺(例如印刷)关联。通常，2是对该エ艺的平均最大配准误差(其可以通过经验确定或可以是已知的)的量度。在优选的实施例中，所述无微图像元件的边界地带的宽度在25微米与3000微米之间，这个范围的下限优选地是50微米，更优选地是100微米，这个范围的上限优选地是1500微米，更优选地是1000微米，再优选地是300微米，最优选地是150微米。所述无微图像元件的边界区域可以是空旷的，但在ー些优选的实施例中承载有中断层，所述中断层优选地采取均匀的或有图案的印刷或覆层的形式。特别有利的是，所述中断层被布置在所述基底与所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列中的至少ー个阵列之间。如果期望，贝1J所述中断层可以设置有隐蔽安全特征(covert securityfeature),优选地是用于在低倍(low power)放大下观察的图形。在另ー个优选的实施方式中，可以替代地通过对微聚焦元件阵列的修整来形成所述中断地帯。在这个情形中，对于如何布置微图像阵列没有限制，它们可以局部彼此交叠。优选地，所述规则的微聚焦元件阵列包括规则的第一微聚焦元件阵列和第二微聚焦元件阵列，所述第一微聚焦元件阵列和所述第二微聚焦元件阵列在横向上被非零宽度的边界区域彼此间隔开，所述边界区域没有起作用的微聚焦元件，所述边界区域对准所述第一微图像元件阵列与所述第二微图像元件阵列之间的过渡部(transition),由此使所述中断地带被 观察者感知到。这可以作为对在微图像元件阵列之间设置边界区域的替代或补充。优选地，所述无微聚焦元件的边界区域的宽度大于个体微聚焦元件的最大尺度。作为替代或补充，所述无微聚焦元件的边界区域的宽度大于任ー微聚焦元件阵列的最大节距。在一个特别优选的实施例中，所述无微聚焦元件的边界区域的宽度Ar大于所述第一微图像元件阵列相对于所述第二微图像元件阵列的配准误差2。有利地，所述无微聚焦元件的边界地带的宽度Ar是根据如下表达式计算的Ar ^ 2(2+ 8 )其中5是所述微聚焦元件阵列相对于所述第一微图像阵列和所述第二微图像阵列的配准误差。在一些特别优选的实施例中，所述无微聚焦元件的边界区域的宽度在25微米与3000微米之间，这个范围的下限优选地是50微米，更优选地是100微米，这个范围的上限优选地是1500微米，更优选地是1000微米，再优选地是300微米，最优选地是150微米。所述微聚焦元件阵列内的边界区域可以用多种方法形成。在一个优选的实施方式中，所述无微聚焦元件的边界区域包括形成在这个区域内的微聚焦元件上的ー层材料，该材料具有与所述微聚焦元件的折射率基本相同的折射率，以使得所述边界区域内的微聚焦元件不起作用。替代地，所述无微聚焦元件的边界区域可以包括没有微聚焦元件的区域。所述中断地帯(从而所述微图像和/或微聚焦元件阵列中的边界区域)可以是直的(例如矩形的)，但这不是必要的。优选地，所述中断地带是直线状的(rectilinear)、曲线状的(curvilinear)、正弦状的(sinusodial)、方波状的(square-wave)或阶梯状的(stepped)., “互锁”地带配置(其中两个阵列沿着一个轴线保持接触但沿着另ー个轴线不保持接触)是可行的，因为通常可以在与制造过程行进方向垂直的方向上精确地维持配准。重要的是，相邻阵列之间的边界区域至少沿着一个轴线存在，该轴线通常平行于制造过程中基底行进的方向。所述第一微图像元件阵列的放大图像和第二微图像阵列的放大图像可以被配置为位于同一图像平面内(即，在该装置的表面的后方或前方的相同“深度”处)。然而，在一些优选的实施例中，所述阵列之间的节距失配被选择为使得所述第一微图像阵列的放大版本表现为处在所述第二微图像阵列的放大版本的上方或下方。通过提供与现有阵列之一或两者对准的“背景”或“前景”图像，可以进一歩改善该装置的视觉效果。因此，在一个优选的实施例中，该装置还包括第三微图像元件阵列，所述第三微图像元件阵列位干与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内，所述第三微图像元件阵列至少局部与所述第一微图像元件阵列和/或所述第二微图像元件阵列交叠，其中所述微聚焦元件的节距、所述第三微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得所述微聚焦元件阵列与所述第三微图像元件阵列协作，以因波纹效应而生成所述第三阵列的微图像元件各自的放大版本，且其中所述第三阵列的节距与所述微聚焦元件阵列的节距之间的节距失配不同于所述第一阵列的节距与所述微聚焦元件阵列的节距之间的节距失配，并且/或者不同于所述第二阵列的节距与所述微聚焦元件阵列的节距之间的节距失配，以使得所述第三微图 像元件阵列的放大版本被感知为处在从所述第一阵列和/或所述第二阵列得到的图像平 面上方或下方的图像平面内。所述第三阵列可以为不同于所述第一阵列和/或所述第二阵列的顔色，且可以在ー个分立的作业中形成，因为对第三阵列和与它交叠的阵列的配准没有任何要求。所述装置可以只包括上述两个横向偏离的阵列(加上任何交叠的阵列)。然而，在一些优选的实施例中，该装置延伸超越了这两个已描述的阵列，在这两个已描述的阵列的ー侧或两侧有ー个或更多阵列。因此，优选地，所述装置还包括另ー微图像元件阵列，所述另ー微图像元件阵列位干与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内，所述另ー微图像元件阵列横向偏离所述第一阵列和所述第二阵列，其中所述微聚焦元件的节距、所述另ー微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得所述微聚焦元件阵列与所述另ー微图像元件阵列协作，以因波纹效应而生成所述阵列的微图像元件各自的放大版本，且使得在所述第一微图像阵列或所述第二微图像阵列的放大版本与所述另ー微图像元件阵列的放大版本之间感知到另ー非零宽度的中断地帯，所述中断地帯不呈现任一微图像阵列的放大版本。在一些特别优选的实施例中，所述阵列可以沿着所述装置交替，S卩，所述“另一”阵列与所述第一阵列或所述第二阵列相同(至少在颜色上)。例如，在一个特别优选的实施方案中，所述装置包括ー个第一阵列(称为“R”)和第二有色阵列(称为“B”)的重复/交替的图案，且具有可选的公共背景顔色(称为“G”)，该公共背景顔色由与R和G都交叠的“第三”微图像阵列形成。在制造过程中，前两个有色阵列/面板将在一次机器通行(machine pass)中交替地印刷在辐板(web)上，以给出横向的R、B、R、B、R、B交替，而可选的第三背景颜色G在第三机器通行中施加。所述R、B、R、B交替将传递到所述安全装置自身上，在一个实施例中该装置可以仅呈现R和B面板(通常如果作为补片提供)或R、B、R，且或许是部分B颜色图案或反之(如果以条或线格式提供)。在这个实施例中，所述“另一”阵列与所述第一或第二阵列之一相同，形成“R”重复之ー或“B”重复之一。然而，也可行的是添加另ー个(“另一”)在横向上间隔开的顔色，例如，如果所述第一顔色是红色且所述第二顔色是蓝色，则所述第三顔色可以是黄色，从而在制造过程(例如辐板印刷)中可以有三个打印头，它们在一次机器通行中印刷ー个横向交替的R、B、Y、R、B、Y、R……微图像面板(其中任一或全部可以设置有前述可选的背景G)。因此，如果所述另ー阵列具有与所述第一阵列或所述第二阵列相同的顔色，则它可以被铺设在同一对应作业中。如果所述另ー阵列具有不同的顔色，则它将被铺设在ー个分立的作业中(但优选地仍在同一机器通行中)。在该装置包括一系列交替的阵列的情况下(如在上述两 个实施例中)，每个阵列(除了那些在该系列两端的阵列以外)优选地由一个边界区域与两侧的阵列间隔开，即，每个阵列与两个边界区域相邻。任一微图像元件阵列可以通常包括图标(icons),诸如符号(symbols)、几何图形(geometric figures)、字母数字混编符(alphanumeric characters)及类似物，且最优选的是提供信息。替代地，所述阵列中的一个或多个阵列的微图像元件限定了一个对应的普通的、通常基本均匀的背景，优选地是线图案，例如平行(直)线、简单的几何图形，或复杂的线结构诸如扭索图案(guilloche patterns)。在一些优选的实施例中，所述微图像元件是使用任何合适的印刷工艺印刷在所述基底上的，所述印刷工艺是诸如凹版印刷(gravure)、湿或干平版印刷(Iithographicprinting)、筛网印刷(screen printing)、凹周隹印刷(intaglio printing)和柔版印刷(f Iexo printing)。然而，所述微图像元件阵列中的一个或多个阵列也可以作为格栅结构、凹陷或其他浮■图案(relief patterns)形成在所述基底上。也可以使用W0-A-2005/106601中描述的抗反射结构。优选地通过凸印入基底表面、铸造固化(cast-curing)或类似方法形成微聚焦元件，诸如微透镜或凹面镜。优选地，所述微聚焦元件包括微透镜，诸如球面小透镜(lenslets)、柱面小透镜、平凸小透镜、双凸小透镜、菲涅尔小透镜和菲涅尔波带板。有利地，每个微透镜的直径在I微米到100微米的范围内，优选地是I微米到50微米，更优选地是10微米到30微米。通过本发明生成的波纹放大装置可以是ニ维(2D)或ー维(ID)结构。使用球面透镜的2D波纹放大结构在EP-A-1695121和W0-A-94/27254中进行了更详细的描述。在2D波纹放大器中，微图像在所有方向上被放大。在ID波纹放大结构中，球面微透镜或微镜被替换成重复布置的柱面微透镜或微镜。这样的结果是微图像元件仅在ー个轴线上经历波纹放大，沿着该轴线所述镜在曲率或凹凸上呈现周期性变化。因此，微图像沿着放大轴线被强烈压缩或縮小，而沿着与放大轴线正交的轴线的微图像元件的尺寸或尺度与它们表现给观察者的基本相同，即，没有发生放大或扩大。通过本发明生成的波纹放大装置可以自己形成ー个安全装置，但也可以与其他安全部件联合使用，所述其他安全部件是诸如全息图、衍射光栅及其他光学可变效果生成结构。本发明的光学装置可以用于通过基底性质(尤其是对光学装置的相应属性有影响的基底厚度和柔性)来鉴定多种基底。本发明在保护柔性基底(诸如纸，尤其是钞票)方面具有特别的价值，其中所述装置可以限定补片、条或线。虽然所述装置的厚度可以受到它在钞票中被如何采用的影响(以避免钞票印刷过程中纸令的形状的变形，还避免钞票本身的形式和柔性的变形)，但期望的是，所述装置的厚度不超过钞票本身的厚度(通常为85-120微米)的一半，因此预计在任一实施方案中所述光学装置将小于50微米(包括紧固粘合剤)，且优选地基本如此。例如作为施加至钞票的补片，期望的厚度将从几微米(不包括紧固粘合剤)到用于标签的最大35-40微米(又不包括紧固粘合剤)。而对于条的情形，该厚度又会从几微米(对于热模锻的(hot-s tamped)或转移的(transferred)条)直到35-40微米(对于非转移的带，其中支撑承载层被保留)(又不包括紧固粘合剤)，在所述条被施加在钞票基底中的机械孔上方的情况下这是必要的。在开窗线(windowed thread)的情形中，优选的最终厚度在20-50微米的范围内。在包括护照纸页、塑料护照封面、签证、身份证、品牌识别标签、防篡改标签(任何视觉可鉴定的物品)的应用中，可以采用较厚版本的安全装置(高达300微米)。此外，所述装置可以被设置在安全票证的透明窗口中，以使得能够在透射中观察 至IJ。根据本发明的第二方面，提供了一种制造波纹放大装置的方法。该方法包括任意次序的a)在透明基底的第一表面上形成规则的微聚焦元件阵列，所述聚焦元件限定了一个焦平面；b)在第一作业中，在所述透明基底的第二表面上形成相应的第一微图像元件阵列，所述第一微图像元件阵列为第一顔色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内；以及c)在第二作业中，在所述透明基底的第二表面上形成相应的第二微图像元件阵列，所述第二微图像元件阵列为与所述第一顔色不同的第二顔色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内，所述第二微图像阵列横向偏离所述第一微图像阵列，其中所述微聚焦元件的节距、所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得所述微聚焦元件阵列与所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列中的每个阵列协作，以因波纹效应而生成每个阵列的微图像元件各自的放大版本。因此，该方法得到了一种多颜色装置，其具有相应强烈的视觉引向，如上文讨论的，这提高了该装置的安全水平。由微图像阵列形成的相邻图像之间的界面可以用多种方式来处理。应注意，取决于所采用的技术，横向偏离的微图像阵列可以或可以不彼此局部交叠。在第一实施例中，所述第一作业与所述第二作业之间的最大配准误差(2 )不大于100微米，优选地不大于75微米，更优选地不大于50微米。以此方式，由所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列交叠而生成的放大图像的任何干涉都将落在视觉阈值以下，而且，从观察者的观点，这些阵列怎么看都是配准的。因此，在这些条件下，不要求图像面板之间的中断地帯。本发明人已经设计出了可实现这一点的设备，如下文进ー步讨论的。作为替代或补充，所述微聚焦元件的节距、所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得所述装置在所述第一微图像阵列的放大版本与所述第二微图像阵列的放大版本之间显示出非零宽度的中断地帯，所述中断地帯不呈现任ー微图像阵列的放大版本。这对应于上文參考本发明的第一方面讨论的中断地帯。如上文提到的，所述中断地带可以通过在微图像阵列之间纳入边界区域，或通过修整微聚焦元件阵列(或这两者)来生成。因此，在一个优选的方法中，所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列是按照设计模板形成在该基底上的，该设计模板限定了每个阵列中的微图像元件的期望位置，该设计模板在所述第一微图像元件阵列与所述第二微图像元件阵列之间包括具有非零设计宽度2 A的、无微图像元件的边界区域，一旦所述阵列在该基底上形成，该边界区域就呈现为使所述中断地带被观察者感知到的边界区域，其中所形成的边界区域的宽度为(2 A+/-2)，其中I是与在步骤(b)和(C)中形成所述阵列关联的、所述第一微图像元件阵列相对于所述第二微图像元件阵列的配准误差。例如，在这两个阵列沿着该装置交替的一个实施方案中，每个微图像阵列被包含在两个对应的设计宽度为2A的边界地帯内，然而由于微图像元件阵列间的配准变化2，实践中一个边界区域将增大到(2 A + 2 )而另ー个将减小到(2 A-2)，以保持微图像阵列的重复距离。优选地，所述无微图像元件的边界区域的设计宽度大于个体微图像元件的最大尺度并且/或者大于任一微图像元件阵列的最大节距。有利地，所述无微图像元件的边界区域的设计宽度大于所述配准误差2。在一些特别优选的实施例中，对于2 ^ 100微米的 值(或更优选的，在2 ^ 150微米的一些情形中)，所述无微图像元件的边界区域的设计宽度2A是根据如下表达式计算的
(2A-1)7-十=ぞ > 0.8
(2A+1)对于I ^ 100微米的值，所述无微图像元件的边界区域的宽度2 A优选地大于或等于0. 52，更优选地为至少I。这个对于100微米或更小的配准误差的较宽松标准缘于如下事实在如此小的尺度，人眼通常不会注意到中断。因此，如果努力注意中断，则需要较少关注面板之间的空隙的対称性。另ー个重要因素是所述边界区域的视觉对比度，在大多数波纹放大器中，被放大的图像元件在顔色上独特地为暗，与明亮的背景形成对比，以使图像对比度最大化。由于图像(图像“画布”)之间的背景空间是图像空隙，所以没有微图像的边界区域，当在相邻图像地帯提供的背景顔色的衬托下呈现时，将表现为具有较低对比度的特征。因此，所述边界区域将不引人注意且难于看到。作为对比，这两个阵列之间的交叠区域将反之非常暗(由于增大的微图像元件覆盖率)，这对观察者将突显出来。如已提到的，在这样低的配准误差下，所述边界区域可以替代地被完全省略。例如，I < 50微米的值可被认为处在视觉或感知阈值以下，从而设计宽度可以被减小到零(即，所述阵列被设计为彼此邻接)，因为由两个阵列的未配准或交叠引起的任何有害效果将建立太细以至于不能分辨的交叠段。在一些优选的实施方式中，所述无微图像元件的边界区域的设计宽度在25微米与3000微米之间，这个范围的下限优选地是50微米，更优选地是100微米，这个范围的上限优选地是1500微米，更优选地是1000微米，再优选地是300微米，最优选地是150微米。如上文提到的，所述边界区域可以包括中断层。若如此，则优选的是，所述中断层是在形成所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列中的至少ー个阵列形成之前被布置在所述基底上的。有利地，所述中断层与所述第一微图像元件阵列是在同一作业中形成的，且是在所述第二阵列形成之前形成的。如果所述中断地带是要通过修整所述微聚焦元件阵列而形成的，则优选地所述方法的步骤(a)包括形成规则的第一微聚焦元件阵列和第二微聚焦元件阵列，它们在横向上被具有非零宽度Ar的边界区域彼此间隔开，所述边界区域没有起作用的微聚焦元件，所述边界区域对准所述第一微图像元件阵列与第二微图像元件阵列之间的过渡部，由此使所述中断地带被观察者感知到。优选地，所述无微聚焦元件的边界区域的宽度大于个体微聚焦元件的最大尺度并且/或者大于任一微聚焦元件阵列的最大节距。如前文所述，所述无微聚焦元件的边界区域的宽度Ar优选地大于所述第一微图像元件阵列相对于所述第二微图像元件阵列的配准误差2。有利地，所述无微聚焦元件的边界地带的宽度Ar是根据如下表达式计算的Ar ^ 2(2+ 8 )其中5是所述微聚焦元件阵列相对于所述第一微图像阵列和所述第二微图像阵列的配准误差。所述微聚焦元件阵列中的边界层可以是使用前文提到的任ー技术形成的。再一次，所述中断地带不需要是直的。如前文所述，可以提供第三微图像元件阵列，所述第三微图像元件阵列与所述第ー阵列和所述第二阵列中的ー个或另ー个(或这两者)交叠。如前文所述，也可以提供另外的横向偏离的阵列。在ー些特别优选的实施方式中，在步骤(b)和步骤(C)中，所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列是使用包括第一在线印刷站和第二在线印刷站的设备相继形成的，所述第一在线印刷站和所述第二在线印刷站中的ー个在另ー个的下游，每个印刷站包括印刷轧辊，所述印刷轧辊具有排列在其表面的仅一部分上的印刷元件，优选地不多于其表面的一半。优选地，所述设备还包括路径长度调节单元，它适于调节所述第一在线印刷站与所述第二在线印刷站之间的路径长度。有利地，所述路径长度调节单元包括至少ー个张紧轧棍(tensioning roller),用于支撑所述第一印刷站与所述第二印刷站之间的基底福板(substrate web),所述至少ー个张紧轧棍在所述福板的平面之外的方向上可移动，由此调节所述路径长度。在一个特别优选的实施方案中，所述路径长度调节单元还包括检测器，优选地是摄像机，在所述第二印刷站的下游，适于检测所述第一微图像元件阵列与所述第ニ微图像元件阵列之间的距离；以及控制器，适于基于所检测到的距离来调节所述路径长度。这实现了这两个阵列之间的特别准确的配准。根据本发明的第三方面，提供了ー种安全票证，所述安全票证包括票证基底，所述票证基底具有彼此间隔开的至少两个透明或半透明窗ロ ；以及包含透明基底的装置，所述透明基底承载有 i)第一表面上的规则的微聚焦元件阵列，所述微聚焦元件限定了ー个焦平面；ii)相应的第一微图像元件阵列，为第一顔色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内；以及iii)相应的第二微图像元件阵列，为与所述第一顔色不同的第二顔色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内，其中所述第一微图像元件阵列的至少一部分不与所述第二微图像元件阵列交叠，且所述第二微图像元件阵列的至少一部分不与所述第一微图像元件阵列交叠；
且其中所述微聚焦元件的节距、所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得所述微聚焦元件阵列与所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列中的每个阵列协作，以因波纹效应而生成每个阵列的微图像元件各自的放大版本，所述装置被纳入所述票证基底内或被施加在所述票证基底上且对准所述至少两个窗ロ，所述装置被配准至所述票证基底以使得所述第一微图像元件阵列的放大版本透过所述两个窗ロ中的第一个可见，且所述第二微图像阵列的放大版本透过所述两个窗ロ中的第二个可见，这两个微图像元件阵列之间的过渡部被所述两个窗ロ之间的票证基底隐藏。这个构造提供了如下显著益处所述装置中这两个微图像元件阵列的放大图像彼此接近(且可能交叠，如果不存在中断区域且配准不良)的部分对于观察者是不可见的，被 所述票证基底隐藏。因此，通过使用中断地帯，不再有必要实现精确的配准或缓解其影响。因此，被納入本发明的这个方面的装置，当単独观察时，显示出这两个阵列(包括交叠)的放大版本之间的干渉或其他效果。不过，根据本发明的第一方面或第二方面的装置当然也可用于此目的。优选地，所述装置的形式是嵌入在所述票证基底内的线或插入件，所述两个窗ロ在所述线或插入件的同一侧形成在所述基底内。在另ー个实施方式中，所述装置的形式是附着至所述票证基底的表面的补片或带，所述两个窗ロ贯穿所述基底的整个厚度而形成。优选地，所述装置包括在横向上间隔开的至少第一微图像阵列、第二微图像阵列和第三微图像阵列，且所述票证基底具有至少三个相应的窗ロ，所述微图像(从而可见的放大图像)在顔色、符号、图案和/或取向方面从ー个窗ロ到下一个窗ロ交替。在ー些特别优选的实施例中，所述阵列沿着所述装置的长度交替，以使得能看到具有交替顔色的放大面板。所述第三阵列可以与所述第一阵列相同，或者可以与所述第一阵列不同(例如，不同的颜色)。现在将參考附图描述根据本发明的安全装置的一些实施例，在附图中图I是钞票的示意性平面图；图2a以平面图示出了装置的第一实施方案的外观，图2b示意性示出了它的微图像阵列的ー些部分，图2c描绘了它的微图像阵列的另一部分，其中有交叠的示例性放大图像；图3a和图3b分别示出了图2a的装置当朝向和背离观察者倾斜时的外观，图3c描绘了它的微图像阵列的另一部分，其中有交叠的示例性放大图像；图4a示意性示出了未配准的微图像阵列的一个实施例，图4b和图4c示出了它的微图像阵列的ー些部分，其中有交叠的示例性放大图像；图5a示意性示出了装置的第二实施方案的微图像阵列的设计模板，图5b示出了图5a的扩大的细节；图6a不出了图5a的另ー扩大的部分，图6b不出了形成为未配准的同一部分；图7a、图7b和图7c示出了装置的第三实施方案的微图像阵列，该装置具有以不同的配准误差形成的第一示例性边界地带宽度；
图8a、图8b和图8c示出了装置的第四实施方案的微图像阵列，该装置具有以不同的配准误差形成的第二示例性边界地带宽度；图9a、图9b和图9c示出了装置的第五实施方案的微图像阵列，该装置具有以不同的配准误差形成的第三示例性边界地带宽度；

图10是装置的第二到第五实施方案中任一实施方案的示意性剖面；图11示出了装置的第六实施方案中的微图像阵列，图11 (i)示出了扩大的细节；图12示出了装置的第七实施方案中的微图像阵列；图13是第六或第七实施方案的示意性剖面；
图14是装置的第八实施方案的示意性剖面；图15是装置的第九实施方案的示意性剖面；图16示意性示出了装置的第十实施方案中的微图像阵列；图17a和图17b分别示出了装置的第十一和第十二实施方案中的微图像阵列；图18是装置的第十三实施方案的示意性剖面；图19示意性示出了可以被用来形成任一实施方案中的微图像阵列的设备；图20A到图201示出了不同类型的浮雕微图像；图21示出了承载有根据任ー实施方案的装置的物品的一个实施例；图22是沿着图21的线X-X的示意性剖面；图23示出了承载有根据任ー实施方案的装置的物品的另ー实施例；图24示出了承载有根据任ー实施方案的装置的物品的又一实施例；图25是沿着图24的线Y-Y的示意性剖面；图26是沿着图24的线Y-Y的一个替代的示意性剖面；图27到图29是与全息安全装置结合的波纹放大安全装置的其他实施例的视图；图30a和图30b是分别沿着图29中的线A-A和B-B的剖面。图I示意性示出了钞票1，它具有安全线2和透明窗ロ 3。钞票I可以由纸或聚合物(诸如双轴取向聚丙烯)制成，且安全线2和窗ロ 3之一或两者纳入了根据本发明的安全装置。图2a以平面图示意性示出了安全装置的第一实施方案的外观。如上文解释的，波纹放大装置的外观取决于该装置内包括的微图像元件阵列的性质，因为该装置呈现了所述阵列的放大版本。因此，下面的讨论将在该装置自身的外观(诸如图2a中示出的)与下层(underlying)微图像元件阵列的布置(它的一个实施例在图2b中示出)之间频繁交替。为清楚起见，在各个附图中，除非另有指定，装置的外观将以加粗的实轮廓线绘出且没有背景阴影，而微图像阵列(以及它们基于的模板)的图示将以虚轮廓线和淡的背景阴影示出。也应注意，附图不是按比例绘出的在实践中，个体微图像元件可以比观察者看到的放大版本小许多个数量级。此外，剖面并未精确表示各个组件的相对厚度。在图2a中，以平面图示出了安全装置10 (在这里具有条样式)的第一实施方案，它包括交替的两组合成放大图像。在这个实施例中，所选择的图像是图标，即，第一放大图像面板11中的数字‘20’和第二放大图像面板12中的“顶饰(crest)”符号。这可以表示例如ー个物品(该装置最终将被施加在该物品上)的票面价值，以及表示附属于该安全票证的适当区域图标。重要的是，所述图标位于分立的、不交叠的地帯11、12内，且被设置成不同的且优选地对比的顔色，例如红色和蓝色。图2b示出了微图像元件阵列100，从微图像元件阵列100生成了图像面板11、12。附属于每个对应的图像面板11、12的将是用对应的顔色及其对应的节距印刷或以其他方式形成的微图像阵列或网格(lattice) 110、120。每个微图像阵列110、120是在ー个分立的作业中形成的因此，在一个实施例中，先铺设由红色“20”符号组成的阵列110，然后再铺设蓝色的“顶饰”符号的阵列120。图2c示出了装置10及其下层微图像阵列的一个扩大的(使用约为10的放大因子M)示例性部分。当然，在实践中，只有放大图像11、12是可见的，而微图像元件阵列110、120将不被看到。虚线圈表示微聚焦元件22的阵列(下文更详细描述)。小的“顶饰”和“20”是对应的个体微图像元件，而较大的“顶饰”和“ 20 ”是放大图像11、12。对应的微图像元件相对于透镜阵列22的位置确定了对应的放大图像的位置。在这个情形中，微聚焦元件22相对于微图像元件的定位使得在每个阵列110、120上方，元件符号11、12的完整放大版本是可见的；第ー阵列110的放大的“20”数字11在分割这两个图像面板的假想界面线上方，而放大的“顶饰”符号12在该线下方。这两个微图像阵列110、120之间不必没有刻意间隔。 在这个实施方案中，通过彼此精确配准地形成下层微图像元件阵列110、120，避免了图像面板11、12之间的任何可见的干渉。即，这些阵列之间的最大配准误差小于或等于100微米。尽管已证明这是使用常规技术难以实现的，但如下文參考图19描述的，本发明人已设计出一种使之可行的方法。由于对应的微图像阵列110、120可以相对于彼此被精确放置，所得到的图像面板11、12的交叠被最小化，且不存在一个阵列对另ー个阵列的可见干涉或遮掩。在实践中，这两个阵列之间可以有非常小的交叠，但如上文讨论的，这对于人眼将是不可分辨的。这样的显著益处是，不需要附属于每个微图像元件阵列的复杂设计规则，且这两个图像阵列实际上可以在ー种情形中由仅以颜色区分的同一符号类型组成。在本实施例中，这两个对应的图像阵列的节距是相同的，以使得这两个合成放大图像面板11、12将表现为位于在该装置后方或前方某一距离处的同一平面上。然而，通常优选的是，使这两个图像面板11、12位于不同的图像平面上，且这是通过使用不同的微图像元件阵列节距来实现的，如下文将进ー步讨论的。在其他实施例中，使用本领域已知的方法(见例如EP-A-1695121)，由对应的微元件阵列中的任一个阵列生成的合成图像面板可以包括ー些区域，这些区域表现为处在多于ー个的平面内(例如放大的“ 20”的图像阵列的交替的元件可以被设置在两个分立的图像平面上)。从而，精确配准地形成这两个微图像阵列确保了，当该装置被观察吋，图像面板之间没有可见的干渉(即，交叠)。这导致了独特的视觉外观，因此该装置对于许多应用是有效的。然而，当以不同角度甚至沿法向观察时，如果微图像阵列与微聚焦元件阵列之间存在未配准，则该装置仍有其他错乱效果。如上文提到的，图2涉及ー种离散的交替颜色阵列装置，其中每个微图像阵列相对于聚焦元件阵列和/或具体观察方向的位置确保了放大的图像元件完全位于它们对应的微图像阵列内。即，“20”图标和符号“顶饰”的合成放大版本在每个图像面板内居中，换言之，跨越面板边界没有损失设计/图像连续性。然而，图3示出了ー个更典型的情形，其中未实现相同水平的控制。图3a和图3b示出了与图2中描绘的装置相同的装置的一部分，但由于观察角度的改变，或由于微聚焦元件阵列22相对于这两个微图像阵列110和120的配准的竖直移位，出现了放大图像元件11、12相对于与它们关联的微图像阵列面板110、120的竖直错位。在实践中，微聚焦元件(例如微透镜)阵列与微图像元件阵列之间的这样的未配准是极难于消除的。在外观方面，将该装置倾斜的效果和该微聚焦元件阵列与该微图像阵列之间的未配准的效果是相似的，从而造成放大图像的横向错位。这个竖直图像错位的结果是，这两个合成图像面板11、12通常不保持处在相对于该边界地帯的美学上优选的位置。首先以倾斜该装置为例，当观察方向离开法向时，合成放大图像展现出与它们被感知的深度(或距该装置的平面的距离)相称的视差运动。尤其，即便当在法向上观察时所述放大图像的位置如图2a所示，视差运动也会造成与面板边界相邻的那些放大的图像元件继而横穿面板边界，其中这些放大的图像元件将被显现成不完整的或切分的，因为在边界另ー侧不存在所需要的相关的微图像图案来支持所述放大图像的进ー步显现。这在图3中被示出，其中图3a示出了如下情形观察位置的改变使所述放大图像向下移动到所述放大图像的运动被下一个面板中断且变得不完整的程度。图3b示出了相反的情形，其中观察方向的改变导致所述放大图像向上移动。 图3a和图3b示出的相同效果可以替代地通过微聚焦阵列22与微图像元件阵列110,120的相对位置的移位来造成。这在图3(c)⑴和(ii)中示出，它们示出了放大图像的位置如何跟踪微图像元件阵列110、120与微聚焦元件阵列22的配准(注意，为清楚起见仅描绘了一个阵列120，但在实践中另ー阵列110也会存在，如图2(c)所示)。图3(c) (i)用一个叉示出了微图像阵列120与聚焦阵列22配准的位置(标为120*)，且在此看到放大图像12以该位置为中心，从而使得能够看到完整的放大图像12，这相应于图2中的情形。图(3c) (ii)示出了微图像阵列120的位置或配准被向上移动配准误差8，配准误差8在此相应于ー个“顶饰”微图像元件的高度的一半。该微图像阵列与该微聚焦阵列之间的相互配准的新位置120*再一次被标上ー个叉。从而，已造成放大图像12向上移动，以使得它的原图(artwork)中心位于新的配准位置120*上方。在这个新位置，放大图像12在到达界面线时被“切分”或終止，因为该微图像阵列邻接边界但未跨越边界。于是，在边界的另ー侧没有“顶饰”微图像元件来支持其显现。这相应于跨越完整的该装置看到的效果，如图3(b)所示。当然，如果配准移位出现在相反的方向，则会导致如图3(a)所示的向下移位。因此，应理解，合成放大图像的位移不仅是由观察角度的改变驱使的，而且也是由微聚焦元件阵列与对应的微图像元件阵列之间的配准的改变驱使的，或者实际上是由这两者的组合驱使的。在实践中，微聚焦元件阵列与微图像元件阵列之间的配准的一次移位(等于比如半个微图像宽度)将导致合成放大图像的一次相等的相对错位。举例而言，假设所设计的波纹放大水平是X 100，则微图像阵列与微聚焦元件阵列之间的配准的仅0. 015mm的(非故意)改变将生成合成图像阵列的位置的I. 5mm的移位。因此，将造成边缘或周界落入该边界的I. 5mm内的任何图像与该边界交叠且被该边界切分。在实践中这意味着，为了获得合成放大图像在观察地帯内或实际上在对应的图像面板内的优选放置，微图像元件阵列与微聚焦元件阵列之间的相互配准的精确度需要小于这些阵列的重复距离的一半(通常小于20微米)，这在当前是无法实现的。因此，以边界地带任ー侧最小的图像不连续性将合成放大图像定位在它们对应的面板内的预定位置，呈现出显著的制造挑战(要求几十微米或更小的配准)。不过，通过适合的图像选择、阵列布置和间隔，这样的边界不连续性的有害效果可以被降低到不扰乱观察者的水平，且实际上可以被呈现为可描述的可见安全效果，因此诸如參考图2和图3描述的装置仍是有用的。然而，期望提供这样的设备，其中图像面板边界处的这样的“切分”是受控的，无须实现微聚焦元件阵列与微图像元件阵列之间的完美配准。此外，在实践中，最小化或消除这两个微图像元件阵列之间的配准误差2并不总是期望的或可行的。例如，如果要使用现有的印刷设备通过印刷来形成这些微图像阵列，则该设备将确定可以实现的最小配准。因此，本发明也提供了一些技术，借此消除那些由不可避免的配准误差引起的问题，即，消除当所印刷的相邻微图像面板未保持互相配准从而不能精确地彼此对接时(如图2b所示)原本会产生的视觉效果，以及缓解那些由微聚焦元件与微图像元件之间的未配准引起的问题。图4示出了微图像阵列未配准的一个实施例，其中看到微图像元件阵列100的中心微图像阵列110 (相应于具有“20”图标的图像面板11)已相对于两个“顶饰”阵列120'和120〃向下移位，从而造成了在阵列110与120〃之间非故意地出现间隙(gap) G，且更重 要的是造成了下部图像地帯内的两个微图像阵列110和120'的交叠0V。这导致了对观察者有干扰的非受控的交叠，从而导致了这两个合成放大图像面板11、12之间的非受控的干涉，这引起了图像完整性的损失或降低。对于观察者，这些图像面板之间的界面的外观不对称性以及图像质量/完整性的损失，在最好的情况下将被辨别为视觉上引人注意的制造错误，而在最坏的情况下将困扰观察者以致他们不知道本该观察到什么光学可变安全效果。图4(b)示出了图4的装置在微图像阵列110与120〃之间的间隙G的区域中的一个括大的部分，其中上部微图像阵列120〃的位置或配准被向上或背离下部阵列110而移位，以使得这两个阵列之间的过渡地帯内建立了间隙或空隙。为了使这样的空隙成为观察者在视觉上能容忍的，期望该空隙的宽度可观地小于放大图像11、12的竖直尺度以及与它们关联的图像间的间隙。图4(b)示出了图4的装置在微图像阵列110与120'之间的交叠OV区域中的另一扩大的部分。如同在图2(c)和图3(c)的情形中，此图既示出了放大图像元件11、12又示出了微图像元件阵列110、120，但在实践中只有放大图像是可见的。由于下部微图像阵列120'已被施加为与上部阵列110未配准，该下部阵列向上移位，以跨越假想界面，且与上部微图像阵列交叠或碰撞。由于该交叠是两个不相关的图像阵列之间的，则ー个阵列的作用是与另一个阵列竞争并掩盖另ー个，即，这两个阵列以非协作方式干渉，从而用来自每个阵列的不受控的图像贡献产生放大的图像地带或带(band)。为了减轻这样的交叠的有害效果，本发明人提出在放大的图像面板11、12之间建立中断地帯，在该中断地带中不生成任ー微图像阵列的放大版本。这消除了放大图像的任何交叠，从而缓解了上述问题。注意，这可以通过修整微图像阵列或通过修整微聚焦阵列来实现(这两个选项都将在下文详述)，在后一情形中，对消除微图像元件阵列自身的交叠没有要求。中断地带优选地被设置在沿着该装置的、图像从一个颜色变成下一个颜色的每个位置例如，在上述实施例中，将在图像面板11与图像面板12之间的每个界面处设置ー个中断地帯。每个中断地帯可以通过如下方式来生成将边界区域納入微图像元件阵列100的设计中，或将“间隙”納入微聚焦元件阵列中，或这两者。因此，在本发明的第二实施方案中，该装置在相邻的图像面板11、12之间纳入了ー个中断地帯，该中断地帯是通过在第一微图像元件阵列110与第二微图像元件阵列120之间设置一个边界区域来形成的，该边界区域没有与任一相邻阵列关联的微图像元件。图5a示出了设计模板D的一个实施例，该设计模板可以被用来在第二实施方案中的装置上形成微图像元阵列(例如，通过按照该模板来控制印刷设备)。如果可以按照该模板在该装置上以零配准误差形成微图像元件阵列，则所形成的微图像元件阵列将与该设计模板相同(然而，如已指出的和在下文将说明的，情况通常不会如此)。设计模板D包括处于“第一”微图像元件阵列120'与“第二”微图像元件阵列110之间的边界区域150，以及处干“第二”微图像元件阵列110与“第三”阵列120〃之间的另ー边界区域。该设计模板内的边界区域150的宽度(其被标为2 A )优选地超过了相对配准(即，配准误差2 )，使微图像元件阵列相对于彼此形成(例如印刷)为具有该相对配准，注意第一阵列120'和第三阵列120〃可以在ー个作业中形成,而第二阵列110将在另一作业中形成。通常，使用本领域已知技术预期的这些阵列相对于彼此的配准误差2将从小至25微米到大至1000微米或更大。因此，取决于制造エ艺，边界区域150的设计宽度2 A可以在25微米与3000微米 之间。在这个范围中，该设计宽度优选地为至少50微米，更优选地为100微米。然而，为了减小中断地带的视觉影响，优选地该设计宽度不大于1500微米，更优选地不大于1000微米，再优选地不大于300微米，最优选地不大于150微米。在一个实施例中，该设计宽度在100微米与200微米之间。在另ー个优选的实施例中，该设计宽度在0. 05mm与0. 25mm之间。然而，从设计角度看，希望将边界区域的宽度最小化以减小其对该装置的外观的影响。更一般地，优选的是边界区域150的设计宽度大于任一阵列的个体微图像元件在阵列之间的间隔方向上的尺寸(在这里，相关尺度是该元件的高度h，如图5b所示，但其他情形中可以是宽度W，如果这些阵列是沿着y轴而不是X轴间隔的)。还优选的是，边界区域的设计宽度大于微图像元件在相关方向上的节距A (在这里是Ay)。应注意，图5在这个具体方面并非是按比例的。如果配准误差2足够大从而引起人眼注意(例如，大于约100微米到150微米)，边界区域150的设计宽度也可以被调整，以将该装置中的対称性考虑在内。现在将參考图5考虑，边界区域的宽度必须超过阵列间配准误差I多少，以将该装置的対称性考虑在内。这在如下情形中尤其有关系当该装置包括至少三个微图像元件阵列时，中间阵列与两侧阵列是在不同的作业中形成的，诸如对于阵列110、120'和120〃的情形。如上文提到的，图5a示出了设计模板D，如果微图像元件阵列100以严格的相互配准被铺设在该装置上，则设计模板D与微图像元件阵列100相同。具有交替顔色的毗邻地带之间的边界区域150每个都是由宽度为2 A的无微图像地帯限定的。出于此讨论的目的，将每个阵列110、120'、120〃的任一端与ー个宽度为A的局部边界区域150a、150b关联是方便的，如图5b的扩大的细节中示出的。通过进行此关联，看到，当这两个有色阵列处于严格配准时，局部边界区域150a、150b彼此对接。也注意，每个阵列110、120'、120〃的长度是Pi,以使得如果P1等于阵列110(“20”图标)的长度且P2等于每个阵列120'、120〃(“顶饰”图标)的长度，则无论面板间的配准如何变化，都保留下述重复长度Rp
Rp=P!+P2+2 A这是參考图6示出的，图6示出了形成在该装置上的微图像元件阵列。在图6a中，具有如下情形，其中与每个已印刷的面板关联的局部边界区域对接，从而这两个有色面板被视为互相配准。因此，已完成的(例如已印刷的)阵列表现为与图5a的设计模板相同。假设接下来在ー个已印刷的有色阵列相对于另一个的配准中添加ー个具有模量值2的误差，且此配准移位的指向或方向如图6b所示。结果，已完成的阵列110与120〃之间的实际边界区域150'増大到(2A + 2)，而在下部过渡地帯内边界区域150"的宽度减小到(2 A-2)。因此，形成在该装置上的阵列与这些阵列基于的设计模板D不相同(至少在阵列间的配准方面)。所感知到的上部与下部空隙地带之间的不对称性由比率l=(2A-2)/(2A + I)表达。
当比率I等于单位值(unity)时，上部边界区域与下部边界区域之间不存在所感知到的与阵列间的未配准关联的不对称性，边界对称性将作为该设计的规则和重复设计特性的一部分被观察者感知到，且在心理光学方面将被很好地容忍。換言之，对于配准变化大到足以被看到(例如2 > 100微米)的情形，优选的是确保边界地帯比率逼近单位值。现在明了，比率I的值将大致满足条件I < 1.0。将此比率的值减小到低于单位值，指示了这两个边界之间的减小的対称性，例如当2>2A时(S卩，当这些阵列跨越ー个界面而交叠吋)此比率变为负，这指示了与S = A时(即，这些阵列在同一所述面板上对接时)相比更大程度的不对称性。为了逼近単位值，要求边界区域的设计宽度显著大于配准误差(即，2 A >> I)，从而理想中 使配准偏差2与空隙地带宽度2 A相比小得几乎不存在 或者，使边界区域设计宽度非常可观地大于配准变化。然而在实践中，配准变化2具有由制造系统的工程限制所设定的最小值，且边界宽度具有由其尺寸与合成放大图像阵列协调的需求所设定的最大值。举ー个例子，在现代的基于聚合物辐板的印刷系统中，相继的打印头之间的典型配准容差2在±0. 15mm的数量级。如果本文公开的装置待被用作开窗线特征，则线窗ロ的尺度为放大的图像元件以及它们的重复间隔的尺寸设定了尺度。假定窗ロ的尺度具有宽度3-4mm乘以高度4_6mm的典型值。那么，光学装置设计者将选择大约2-3_的放大图像尺寸以及小于4_的图像重复。由此，已完成的边界区域宽度应优选地小于放大的图像元件以及它们对应的图像间的间隙的尺度，以使得空隙地帯表现为自然配合装置影像的剰余部分。目的在于确定最小的有效空隙地带宽度，更具体地是确定比率l=(2A-2V(2A + I)的最大容差值intolerance value)。本发明人已发现，对于I > 0. 8的值，实现了可接受的视觉对称性(其中配准误差大到足以引起注意，例如2彡150 iim)。因此，在本实施例中，取2=150iim且将I的值选择为最小值0.8，于是从I的表达式中获得了边界区域设计宽度的最小可接受值I. 35_。此值可观地小于放大的图像元件的尺度，且也将小于放大面板中的图像间的间隔。图7到图9示出了対称性标准的效力。图7a、图7b和图7c示出了ー个概念性实施例，其中最大的阵列间的印刷配准误差2等于边界区域的设计宽度，g卩2=2A。因此1=0，且在这个情形中该配准可以造成这两个微图像阵列在ー个边界处对接，而在另ー个边界处它们将被隔开4 A的量(如图7b和图7c中的情形)。因此，这两个图像阵列边界看起来非常不对称，扰乱了观察者(“心理光学”扰动)。图8a、图8b和图8c示出了ー个概念性实施例，其中最大的阵列间的印刷配准误差约是边界区域设计宽度的四分之一，即2=0.5A，因此1=0.6。在这个情形中，该配准误差造成了阵列间的间隙在两个对应的阵列边界处增大和减小25%。这个对称性与前一个实施例中相比较不明显，但仍然易于辨别。图9a、图9b和图9c示出了一个实施方案，其中最大的阵列间的印刷配准误差约是 边界区域设计宽度的十分之一，即2=0.2A，因此〖=0.82。在这个情形中，该配准误差建 立的边界不対称性水平在初始检查时几乎不能辨别，从而不会困扰或扰乱观察者。因此，这表不了ー个优选的实施方案。从而，为了管理阵列间的配准的潜在有害的不对称效果，本发明人建立了ー种设计规则，该设计规则规定边界区域设计宽度2 A必须最小是配准误差的值的9倍。这适用于配准偏差2的尺寸能够被裸眼看到的情況，对于视力正常的人通常大于lOOym或150i!m。然而，对于配准误差处在不能被裸眼辨别的比例(S卩，2 ( lOOym或彡150i!m)的情况，则没有必要解决潜在的不对称性。在这样的情形中，优选的是使用边界区域来仅减小图像面板交叠的对比。在这个情形中，使边界区域设计宽度(2 A )等于或仅略微超过配准变化2就足够了。图10以剖面示出了上文參考图2到图9提到的任一装置10的大致总体结构。作为ー个实施例，该装置被描绘成通过透射性透镜来运作的两色的波纹放大器，这些透镜可以是球形的(2D波紋)或柱形的(ID波紋)，如下文进ー步解释的。因此，装置10包括ー个透明的、通常由PET或双轴OPP构成的基底，在该基底的上表面上形成了球形微透镜22的ニ维阵列。这个阵列可以包括例如透明树脂，在该树脂内通过凸印(embossing)(这个情形中的树脂被要求具有热塑性质)或通过铸造固化复制(cast cure replication)エ艺(UV固化工艺可以是自由基的或阳离子的)来形成透镜阵列。微透镜22的直径通常在1-100微米的范围内，优选的是1-50微米，更优选的是10-30微米，从而将节距限定在类似范围内。微透镜22的焦距(如从它们的平坦背表面測量到的)基本等于光学间隔层(optical spacer layer)的厚度t，在此实施例中包括基底20的厚度加上在基底20的与微透镜阵列22对立的表面上的印刷接收层21的厚度，以限定与该印刷接收层的表面基本重合的焦平面24。在印刷接收层21上形成了所述微图像元件阵列100。例如，首先“20”图标的微图像阵列110可以被作为第一作业以红色印刷。接下来，微图像阵列120'、120〃被作为第二作业以蓝色印刷。在图10中将看到，这些阵列中的每个阵列都被印刷在与焦平面24重合的印刷接收层21上。应意识到，理论上印刷接收层21不是必需的，然而在实践中，印刷接收层21用于适应如下事实基底材料(诸如PET或B0PP)通常是以若干标准厚度或分度(gauge)(最通常地19 ii m和23 ii m)来提供的，从而基底厚度本身不能被调整或调节以确保该印刷与该透镜阵列的焦平面重合或共面。因此，该透明印刷接收层的厚度被调整，以确保所述透镜的焦点与后续施加到这个覆层的所印刷的微图像重合。在每个微图像元件阵列与下一个微图像元件阵列之间(S卩，在相邻的阵列对之间)是边界区域150，边界区域150中没有微图像元件。在图10所示的实施例中，不存在由配准误差引起的移位(即2=0)，因此边界区域150的宽度等于设计宽度2A。然而，更一般地，每个边界区域的宽度将是(2 A+/-2)，其中2 A优选地大于2，以使得所形成的边界区域具有非零宽度。在这个实施例中，每个边界区域150均匀地透明，不带有印刷或其他标记，尽管如下文提到的，情况不需要如此。如上文解释的，边界区域150将防止放大的图像面板11、12 (相应于微图像元件阵列110、120等)之间的干渉，每个图像面板都独立于下ー个图像面板而被完整地感知到。为了建立波纹放大现象并且使得能够生成移动图像，在微图像阵列100与微透镜阵列22之间引入了节距失配。如已提到的，所述失配对于每个阵列110、120可以是相同的，但在优选的实施例中所述失配将是不同的。ー种提供失配的方法是，使得该微透镜阵列和该微图像阵列具有基本相同的节距，其中节距失配是通过在该微图像阵列与该微透镜阵列 之间引入小的转动失准(rotational misalignment)来实现的。该微图像阵列与该微透镜阵列之间的转动失准的程度优选地是在15°到0.05°的范围内，这导致了该微图像阵列的约4X到1000X之间的放大范围。更优选地，该转动失准处于2°到0.1°的范围内，这导致了该微图像阵列的约25X到500X之间的放大范围。替代地，该微图像阵列和该微透镜阵列处于基本完美的转动对准(rotationalalignment),但具有小的节距失配。小的节距失配会相当于该微图像阵列相对于该微透镜阵列的节距在25%到0. 1%范围内的百分比増大/减小，这导致微图像阵列的约4X到1000X之间的放大范围。更优选地，该微图像阵列相对于该微透镜阵列的节距的百分比増大/减小在4%到0. 2%的范围内，这导致了该微图像阵列的约25X到500X之间的放大范围。也可行的是，使用小的节距失配与小的转动失准的组合来建立波纹放大现象，并且使得能够生成移动的图像。阵列110、120与球形透镜阵列22之间的节距失配的结果导致了处于不同深度的微图像的波纹放大(如在图2a中所见)。所实现的放大程度通过在“TheMoire magnifier”，M. Hutley, R Hunt, R Stevens& P Savander, Pure Appl. Opt. 3 (1994) pp. 133-142 中得出的表达式限定。为了概括这个表达式的有关部分，假设微图像节距=A且微透镜节距=B，则放大倍数M由下式给出M = A/SQRT [ (Bcos (Theta) -A)2- (B sin (Theta))2]其中Theta等于这两个阵列之间的转动角度。对于AデB且Theta非常小从而cos (Theta) I JeL sin (Theta) 0 的情形M = A/ (B-A) = S/(I-S)其中S = B/A然而对于大的M>>10，S必须约等于单位值，从而M ^ I/(I-S)该合成图像相对于该装置的表面平面的深度是从与一个图像(该图像与焦距为f的透镜的平面的距离为V)的放大倍数相关的常见透镜等式中得出的，为M = v/f-1或者，由于通常v/f l，M ^ V/f
因此，合成放大图像的深度v=M*f。例如，假设图10的结构包括焦距f为40 ii m或0. 04mm的微透镜22。另外，假设该微透镜和支撑基底20两者均由折射率n为I. 5的材料构成。于是，该透镜的底部直径D将由如下表达式限制D 彡 f * 2(n-l)由此D 彡 0.04 * 2 (I. 5-1)，从而给出 D 彡 0.04mm。然后，可以为D选择值0. 035mm且为微透镜节距B选择值0. 04mm(沿着每个轴线)，从而得到如下透镜阵列，该透镜阵列具有接近于单位值的f/#数(f/#number)，具有合理的密堆积(close packing)(透镜间的间隙5 ii m)。在第一个实施例中，假设要求第一图像面板11表现为位于该基底的表面平面后方2mm处,且要求第二图像面板12表现为位于该表面平面后方6mm处(注意,该表面平面后方的图像在定义上是“虚的”，且更详细的分析显示它们相对于微图像目标阵列不是倒立的)。为了进一歩的示意简化，假定每个微图像阵列110、120的节距在X轴方向上和y轴方向上是相等的(即，Aly=Alx且A2y=A2x)。给定M=v/f，那么得出，如果f=0. 04mm且v=2mm，则第一阵列110的放大倍数M1是2/0. 04=50。因此，第一图像面板11必须显示放大了 50倍的微图像阵列110。因此，由于M1 = AバB-A) =50，所以得出 50 (B-A1) =A1，从而给出 A1 =B (50/51)。代入B=O. 04mm，得到A1 = 0. 0392mm，这是第一阵列110中的微图像元件之间所要求的节距。类似地，第二阵列的放大倍数M2=6/0. 04=150，因此150 (B-A2) =A2,从而给出A2=B(150/151)=0. 0397mm，这是第二阵列120中的微图像元件之间所要求的节距。在第二实施例中，假设要求第一图像面板11位于该表面平面前方2_处，而第二图像面板12保持位于该表面平面后方6_处。与前面的实施例相反，这里第一图像阵列11将形成倒立的实像，因此放大倍数的符号将是负的(这由前面的放大倍数表达式中为图像距离V分配负值而得出)。因此M1=-2/0. 04=-50，于是 _5(V (B-A1) =A1，从而给出 A1=(SOMg)B=O. 0408mm。因此看到，对于要位于该表面平面的前方(S卩，表现为漂浮)的第一图像面板11，它的微图像阵列110的节距必须大于透镜节距。相反，如果该图像节距小于透镜节距，则该图像阵列将表现为位于该表面平面的下方。本发明不限于任何具体类型或几何形状的微透镜，唯一的要求是这些微透镜能够被用来形成图像。适合于本发明的微透镜包括那些在均质材料的适当弯曲的表面处折射光的微透镜，诸如平凸小透镜，双凸小透镜以及菲涅耳透镜。优选地，本发明将包括球面微透镜，但可以采用具有任何对称性的透镜(包括柱面透镜)。球形表面和非球形表面均适用于本发明。这些微透镜并非必须具有弯曲的表面。由于折射率的小变化，梯度折射率(GRIN)透镜通过在这块材料中逐步折射对光进行成像。也可以使用基于衍射的微透镜，诸如菲涅耳波带板。GRIN透镜以及基于振幅或掩模的菲涅尔波带板使得包含该微透镜阵列的表面能够是平坦的，且在印刷接受性和耐久性方面提供了优势。优选的是使用由复制エ艺(replication process)产生的周期性透镜阵列。主微透镜阵列(master microlens arrays)可以通过若干技术(诸如光致发热技术、光刻胶的熔化和回流，以及光刻胶雕刻)来产生。这样的技术对于本领域技术人员是已知的，且在Taylor and Francis出版的、1998年重印的、Hans Peter Herzig编辑的“Micro-Optics:Elements, Systems and Applications” 的第 5 章中进行了详述。因而，主微透镜结构可以通过商业上可获得的复制技术(诸如热凸印、模塑或鋳造)来物理复制。可以复制微透镜结构的材料包括但不限于热塑聚合物，诸如用于热凸印和模塑エ艺的聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，以及用于铸造エ艺的通过热或辐射可固化的环氧丙烯酸树脂材料。在一个优选的エ艺中，该微透镜阵列通过铸造被复制到UV可固化覆层内，该UV可固化覆层被施加于载体聚合物膜(诸如PET)。为了简化，这里的所有实施例和实施方案，除了參考图17b描述的之外，都将描述球面微透镜的使用。
图11描绘了用在装置的第六实施方案中的微图像元件阵列序列100的一个实施例。如同在前面的实施方案中，提供了第一微图像元件阵列110和第二微图像元件阵列120，每个阵列为ー个不同的颜色且在ー个不同的作业中铺设。再一次，边界区域150被纳入在相邻的阵列对之间。然而，在此实施例中，每个边界区域150都带有中断层155，而不是使边界区域留空且透明。中断层155是，例如，跨越该边界区域而形成的印刷条或图像图案，这个条与毗连的阵列110、120的不同之处在于没有微图像阵列从而没有相应的合成/波纹放大。在图11的实施方案中，中断层155被示为没有原图内容。然而如图12所示(第七实施方案)，该中断层可以包含设计原图或意象，它可以处于需要低倍放大器才能掲示的尺度(例如“辅助讲述(telIer assist)”特征)。由于不存在由该中断层引起的合成放大，所以该条内不存在任何意象或图案元件的视差运动，即，该条提供了ー个静止基准，该基准界定了放大图像的视差运动。因此，当相邻的微图像阵列的放大版本被过渡部中断或切分时(上文參考图3描述的)，它们对观察者表现为经历了预定的(即，刻意设计的)遮蔽事件(eclipsing event)。例如,在一些情形中，这些放大图像可呈现为在静止的边界地帯之下移动。在第六实施方案和第七实施方案中，中断层155 (或“过渡带”)优选地以与第一波纹(或整体)微图像阵列110串接的形式施加(例如印刷)到该结构(即，在同一作业中)。例如，该中断层和第一微图像元件阵列110可以存在于同一印刷辊上，因此在中断层155与第ー微图像阵列110之间不存在配准变化，实际上，过渡带155在任一端界定或終止第一阵列110。然而，该方法也意味着，在两端的过渡带都必须具有与第一微图像阵列110相同的颜色，而这可能是不期望的。因此，该中断层替代地可以在ー个分立的作业中(且以ー个不同的顔色)被施加。优选地，这会在微图像阵列110或微图像阵列120之前被施加。在施加第一印刷微图像阵列110和关联的过渡带155之后，接下来施加第二印刷微图像阵列120。图13以剖面示出了该装置，显然第二微图像阵列120可以被允许与相邻的过渡带155交叠或套印。由于该中断层优选地是基本不透明的，所以对观察者遮挡了任何交叠的元件。中断层155在边界区域中的使用提供了一种特别通用且实际的方式来管理图像的不连续性或干渉，这本会跨越面板间的边界而出现。尤其，由于过渡带155隐藏了第二印刷阵列120的边缘，从而防止了相对于第一印刷面板的配准误差的任何显现，所以对该过渡带的宽度的要求可以放松。因此，在当前的实施方案中，该过渡带的宽度(其在设计模板中和在成品上将是相同的，因为它是单个作业的結果)仅需要超过面板间的配准变化土 2。因此，在图13中，2 A彡22。从而，如果I等于比如150 iim，则过渡带155的宽度只需要超过 300 iim。
在上面所有的实施例中，放大图像面板11、12之间的中断地带是通过在微图像阵列之间纳入没有微图像元件的边界区域来形成的。然而，该中断地带替代地(或附加地)可以通过修整微聚焦(例如微透镜)阵列来产生。图14和图15示出了根据本发明的第八和第九实施方案的装置的剖面，其中情况正是如此。总体上，这些装置在平面图中的外观与图2a中所示的装置的外观相似(除了相邻的图像面板11、12之间包括“间隙”之外)。因此，过渡地帯是在微透镜阵列22内而非在微图像阵列100内建立的。有效地，微透镜阵列22包括两个(或更多个)阵列22'ヽ22”、22"'等，被边界区域250彼此间隔开。在这些边界区域250中，微透镜22不起作用。这可以用两个不同的方式来实现-通过使用聚合树脂255或漆来“标出(indexout)”或包覆(over-coat)边界区域250内的微透镜，如图14所示；或者-通过省略该边界区域内的透镜22，如图15所示。更详细地，这些透镜的运作取决于透镜材料与空气之间的折射率差。如果空气被替换成树脂255 (其具有与用于透镜22的聚合物材料的折射率基本相同的折射率)，则光线在树脂/透镜界面处将不会显著地折射，且这些微透镜将不起作用。因此，在第八实施方案中(图14)，多条树脂被施加(例如印刷)在该微透镜阵列的如下区域上，这些区域位于这两个有色微图像阵列110、120之间的边界或过渡地帯T上方。树脂带255到透镜的施加“截断” 了位于该树脂带下方的地帯内的透镜微图像阵列22的波纹放大效应。简而言之，在每个面板边界处，在放大的图像图案内建立了ー个空隙，该空隙的宽度由树脂带255的宽度确定。然而，如果树脂255是透明的或高度半透明的，则每个对应的微图像阵列110、120的边界边缘将仍是可辨别的，而且，由于面板间的印刷未配准(如前面解释的)，阵列之间的间隙将在每个边界处交替地増大或减小量2，这从公众认可的观点看可能是不期望的。因此，在这个实施方案的ー个变体中，可以将无色的光散射颜料(诸如TiO2)添加到树脂255以使它基本不透明，从而防止对下层印刷的辨别，而不使该树脂带的存在易于被观察者看到。替代地，该树脂带可以被納入该特征的设计中，在此情形中，可以通过納入合适的颜料或染料来将该树脂带形成为具有(半透明的或不透明的)顔色。在另ー个实施例中，代替树脂可以使用ー种不同的非透明覆层(诸如油墨)，且如果不透明的水平足够高，则可以放松或解除对该覆层的折射率匹配该透镜材料的折射率的要求。由于在由树脂带255限定的边界区域250内不存在主动成像，所以这个树脂带255的宽度Ar只需要超过有色面板印刷的配准变化(土 I)和所印刷的树脂与下层有色面板之间的配准变化(称为S )之和，g卩，A r彡(2 I +2 S )。在第九实施方案中(图15)，通过省略边界区域250内的微透镜22，边界区域250形成于阵列间的边界T上方。以此方式，建立了没有微透镜的空隙地帯，再一次，得到了没有放大图像的空隙地帯。如前文所述，每个边界地帯250内都不会出现合成成像，因此与阵列间的配准关联的有害视觉效果对观察者将不明显得多。如在第八实施方案中，空隙地带的宽度Ar只需要刚刚超过阵列间的配准土 2和透镜空隙地帯相对于面板间的边界位置在配准或放置方面的变化土 S之和，即A r=2 (I； + 5 )。在这两个实施方案中，边界区域250的重复距离将与阵列间的重复距离匹配，Rp/2(=P+A)。如上文提及的，透镜阵列22中的边界区域250可以被用来独自生成中断地帯，或与微图像元件阵列110、120之间的边界区域150结合生成中断地帯。然而，在任一情形中，优选的是，该微透镜阵列的每个部分22'、22〃、22"，下方的微图像阵列110、120横向延伸超出该微透镜阵列的对应部分。例如，在图14和图15中，可以看到微图像阵列110向左和向右横向延伸超出它正上方的微透镜阵列22的22〃部分。对于这两个阵列120和它们 对应的透镜阵列22'和22"'同样如此。这个布置确保了当该装置倾斜时可以看到该微图像阵列的完整范围，由此避免放大图像表现为被边界区域250 “截断”。在至此的实施方案中，边界区域150和250被描绘为以直的(直线状的)线延伸跨越该装置的宽度。然而，情况并非必须如此。例如，该边界区域可以是弯曲的或锯齿状的。重要的是，边界区域至少沿着一个轴线存在于相邻的阵列之间，该轴线通常平行于制造过程中基底行进的方向。这是因为沿着这个方向不能保证两个相继作业之间的配准通常，正交方向上的配准将精确得多。然而，在其他实施例中，该边界区域可以沿着这两个轴线延イ申，以使得沿着正交轴线的任何未配准也被处理。图16示出了在两个图像面板310、320之间具有中断地带350的装置的一个实施例(未示出全套放大图像)。中断地帯350由处于交错位置的四个区形成，得到ー个互锁图案。这可以通过如下方式形成使用上述任何实施方案的原理，在微图像元件阵列之间和/或在微聚焦元件阵列内设置相应的边界区域。这里，边界区域仅沿着y轴方向将ー个面板与下一个面板间隔开这些面板在这三个加圈位置处在X轴方向上彼此邻接。如上文指出的，如果该装置被形成在仅以y轴方向移动的辐板上，这通常不成问题。因此，面板间的中断地带不需要被限制于直的线或矩形地帯，也可以是更复杂的互锁图案。该互锁图案再一次可以由直线区段组成，但也可行的是它可以具有曲线形态，例如互锁的正弦边界。这样的互锁边界的ー个益处是，它们使得该中断地帯在空间上不那么明确和生硬，从而较不易于被观察者识别或检测。至此描述的装置都采用ニ维(2D)波纹放大效应。然而，如已提到的，还可以替代地采用ー维(ID)放大。图17a和图17b示出了适合用在(a) 2D装置和(b) ID装置中的微图像阵列的实施例。在这两个情形中，阵列之间纳入了“空”的边界区域150，如上文參考图5描述的。然而，可以替代地使用先前的实施方案中描述的任何不同的边界区域，无论是形成在微图像阵列之间还是形成在微透镜阵列内。从而，图17a示出了与2D波纹放大器装置有关的对应的微图像阵列的示意图。对于2D波纹装置，成像透镜(或镜，见下文)本质上通常是球面或非球面的，具有圆形的基部轮廓(这些透镜或镜在平面图中的轮廓)，且在x-y平面内被布置成规则的ニ维网格或矩阵，如本领域众所周知的。通常，该微图像阵列被布置成与该透镜阵列的格式匹配的网格格式。由于这些透镜的性质，波纹放大的幅度在X轴和y轴上是相似的，结果这些微图像元件是它们的放大副本(counterparts)的均勻缩小版本。图17b示出了与ID放大器装置有关的对应的微图像阵列的示意图。对于ID波纹装置，成像透镜(或镜)本质上是圆柱形的，从而仅沿着一个轴线(这些透镜的曲率轴线)出现波纹放大，在此例中被选择为东-西方向。从而，这些微图像元件沿着该透镜曲率轴线实现了高水平的放大倍数(通常X50到X200)，而沿着横轴线的放大倍数接近于单位值。因此，为了让放大图像看起来无失真，相应的微图像需要高度失真。具体地，在这个实施例中，微图像具有与观察者所看到的放大图像的高度相同的高度，而在横的东-西方向上，它们是所看到的放大图像的尺寸的1/M倍(M是沿着那个轴线的波纹放大的程度)。在上述实施例中，微聚焦元件采用了微透镜的形式。然而，在所有情形中，该安全装置可以替代地被制作为基于镜的波纹装置，一个实施例在图18中示出。在这个情形中， 球面微透镜22被替换为形成于透明聚合物基底20的ー个表面上的球面或非球面凹面镜阵列40。另ー表面设置有所印刷的微图像阵列110、120，如前文所述。在图18的实施例中，在每对相邻的微图像阵列之间纳入了边界区域150。然而，该中断地帯可以替代地通过使镜阵列40的ー个区域失效(例如，通过去金属化或涂覆)来产生。此外，当该边界区域被納入在微图像元件阵列之间时，它可以包括中断层155，如參考图11到图13描述的。应注意，凹面镜的焦距等于它的曲率半径R的一半，因此可以具有接近于该镜的基部直径的四分之一的受限最小值。简而言之，对于给定的基部直径，镜的焦距和F数可以是等同的透镜的值的四分之一(假定典型的折射率为I. 5)。然而，由于减小F数等同于减小焦点深度，在实践中常常期望具有远小于2R的镜基部直径。例如，考虑到前文引述的优选的装置厚度，可以要求镜的焦距为40 ym，于是要求镜的半径R的值为80 u m,因此最大的理论基部直径接近160 u m,从而F数f/#=0. 25mm。然而，可以选择将基部直径限制到80iim。此结构针对的是仅在反射模式下的观察，因此最关乎施加到不透明基底上(条&补片)或局部嵌入不透明基底(开窗线)。对于透镜系统，所印刷的微图像与镜的焦平面的重合必须达到ー个精度，该精度由焦点的深度或镜系统的场确定。如果要纳入中断层，则它应优选地首先或与第一微图像阵列120同时被施加到印刷接收层23或基底20，接着施加第二微图像阵列120。这确保了附属于该中断层的反射图像被显现为处于形成第二微图像阵列的一部分的任何元件(其可能由于未配准而被施加在该中断层上方)前方。此外，由于入射光在作为准直光被镜阵列反射回之前，需要穿过或透射过所印刷的微图像阵列110、120 (即，空间调制)，所以如果所印刷的微图像基本不透明，则合成放大图像将呈现发黑的颜色或色调，与镜背景提供的金属色形成対比。为了使合成放大图像表现出它们相应的微图像阵列的顔色，有必要的是微图像至少局部半透明的。微图像越半透明，合成图像的顔色就越亮，然而代价是降低了图像相对于背景的对比度。然而，如果包括中断层，则它优选地是基本不透明的，以免暴露上覆的微图像元件。如果镜上的金属覆层是“白色”反射器(诸如铝)，那么围绕着合成图像的背景色调或颜色将是银色，外观为白色或无色(achromat)。然而应意识到,可以使用其他担负得起的有色金属，诸如铜或其合金。也可以使用其他金属，诸如银、金、钼、铬、镍、镍-铬、钯、锡等。在所有实施方案中，微透镜阵列22或凹面镜阵列40可以被整体地模制到聚合物基底20内，或可以形成在基底20的表面上，例如通过铸造固化或类似方法。在上述每个实施方案中，单个微图像阵列110、120被用来形成每个放大图像面板，其中这两个或更多个的阵列在横向上彼此分隔开。然而应认识到，在任一实施方案中，也可行的是将第三微图像阵列设置在第一阵列和第二阵列之任一或这两者“后方”。即，可以形成第三(以及可能的第四，等等)微图像阵列，其与阵列110、120之任一或这两者至少局部交叠。优选地，第三微图像阵列被设置成不同于与它交叠的阵列的顔色，且在ー个分立的作业中形成。为了不干渉第一阵列和第二阵列的放大版本，第三阵列优选地被形成为具有不同于与它交叠的阵列的节距。如前文讨论的，观察者感知到的放大图像的“深度”将取决于微图像阵列与微聚焦元件阵列之间的节距失配，因此第三阵列的放大版本将表现为与第ー阵列和/或第二阵列的放大版本位于不同的平面内，由此避免混淆。例如，该设计可以包括具有交替的蓝色“20”符号(第一阵列110)和红色“顶饰”符号(第二阵列120)的面板， 以及位于前两个图像阵列后方的具有“星”或其他图标或线图案的第三公共层。在其他实施例中，第三阵列可以被布置为具有节距，以使得其放大版本表现为处在第一阵列和/或第二阵列前方。第三阵列可以用在正常照明条件下不可见但在UV照射下可见的油墨来印刷，在这个情形中，放大的“背景”仅在UV照射下才会被观察到。替代地，第一阵列110和第二阵列120之任一或这两者可以用暴露于UV辐射时会改变颜色的油墨来印刷，以使得在UV辐射下观察到放大图像的颜色改变。图19示出了一个用于将微图像元件阵列印刷在基底上的装置的一部分。如上文提到的，所公开的装置大大降低了不同的微图像元件阵列之间未配准的程度，因此尤其适合生产參考图2和图3描述的类型的装置。然而，它也适合用来形成如上文參考图5到图18中任一描述的包括中断地帯的装置。应理解，这样的装置可以替代地使用常规印刷设备(例如，以两个印程或使用第二离线印刷站)来生产，因为可以使用已讨论的原理来设计中断地带的宽度以将配准误差考虑在内。不过，如已指出的，优选的是中断地带的宽度被保持尽可能小，以减小它对该装置的外观的影响，因而具有非常小的配准误差的制造エ艺(诸如现在描述的)仍是优选的。图19所示的设备包括两个印刷站90和92，用于分别将第一作业和第二作业铺设在基底20上。该基底在一系列张紧轧辊(tensioning roller) TRl……TR4上被传送经过该设备，且在由箭头MD指出的方向上行进(平行于该基底的y轴)。在这两个印刷站90、91之间的是路径长度调节区段91，它可以被用来改变这两个印刷站之间的基底传输路径的长度。第一印刷站90包括注墨辊(inking roll)70，注墨辊70经由辊链72联接到储墨器74。油墨通过辊70转移到印刷辊76上，印刷辊76承载有与所关注的阵列的微图像元件相应的凹陷的印刷元件78。刮刀(doctoring blade)84接触油墨或着色剂,并将油墨或着色剂从印刷轧辊82的非凹陷区移除。基底20被送到印刷辊76与压印轧辊80之间，从而第一阵列110的图像元件被印刷到基底20上。
第二印刷站91 (其设置在第一印刷站的下游)包括相同的部件注墨辊71、辊链73、储墨器75、具有凹陷元件79的印刷辊77、刮刀85和压印轧辊81，且被用来印刷图像元件的第二阵列120。替代地，印刷站90、92可以包括如下的印刷辊76、77，他们承载有与所关注的阵列的微图像元件相应的凸出的印刷元件，在该情形中不需要刮刀84。为了使得这两个阵列110、120能够被印刷得彼此相邻，每个对应的印刷辊76、78的仅一部分(优选地不多于一半)设置有印刷元件，以使得该辊的周界的仅一部分将微图像印刷传到基底辐板20上。因此，在第一印刷站90的输出端，该辐板承载有ー些第一微图像元件阵列110，这些第一微图像元件阵列110由该辐板的空区分隔开。一到达第二印刷站92，第二微图像元件阵列就被印刷到这些第一微图像元件阵列之间的空间上。因此，每个印刷圆柱体76、77交替地将长度为P的微图像面板印刷到该辐板上。如果要在这些阵列之间设置边界区域150，则特定顔色的印刷面板之间的重复距离Rp是2(P+A)，其中2A是边界区域150的设计宽度。如果不要求有边界区域(例如，为 了生产图2a、图14或图15的装置)，则A=0。为了控制这两个打印头90、92之间的相对配准，提供了路径长度调节单元91。它包括若干辐板转移轧辊TRl到TR4，它们的作用是调节该辐板在机器方向MD上的张力。具体地，轧辊TR3可以向上或向下移动(即，在该辐板的平面外，在z轴上)，从而增大或减小这两个印刷站90、92之间的路径长度。检测器(诸如摄像机)95可以被设置在第二印刷站92的下游，以检测所实现的阵列间的间隙(边界区域)的尺寸，并提供与所检测到的间隙的量值相应的误差信号。通过控制器(未示出)响应于由摄像机系统提供的误差信号来控制该路径长度调节单元，以使得该间隙中的变化最小化(即，反馈控制)。也设想印刷圆柱体76、77之一或这两者的位置，通过设置在任ー轧辊的轴上的换能器的作用，可以横穿该辐板方向(即，在X轴方向上)移动，从而所印刷的面板具有横对准。如上文參考图16讨论的,这有助于形成叉指型(interdigitated)中断地帯。在施加这两个印刷面板之后，该辐板被反转或翻转，且微透镜或微镜面阵列被施加到反側。例如，微透镜或凹面微镜可以通过鋳造固化、模制或类似方法被设置在基底20的对立表面上。在上文描述的实施例中，微图像元件通过印刷被设置到基底上。也可行的是，ー些或全部图像元件作为浮雕结构被设置，它们的一些实施例在图13A到图13J中示出。在这些图中，“ IM”指示了生成图像的浮雕部分，而“NI”指示了不生成图像的那些部分。图13A示出了凸印或凹陷的图像元件。图13B示出了凹印的图像元件。图13C示出了格栅(grating)结构形式的图像元件,而图13D示出了蛾眼(moth_eye)或其他微节距(fine pitch)格栅结构。这些结构可以被组合。例如，图13E示出了由凹陷区域中的格栅形成的图像元件，而图13F示出了凹印区域上的格柵。图13G示出了粗糙凸印的使用。图13H示出了在凸印区域上设置印刷，而图131示出了“阿兹特克(Aztec)”形状的结构。图13J示出了填充有油墨的凹陷。
上面描述的装置构造的各种实施方案可以被割或切成补片、箔、带、条或线，用于根据已知方法纳入塑料或纸基底内。图21和图22示出了一个实施例，其中根据前述任一实施方案制造的装置10被施加到物品1(诸如安全票证，例如钞票、税票印花、护照印花、金融卡等)，作为ー个不中断的条或带从该物品的一个边缘延伸到另ー个边缘。可以通过施加热和/或压カ将装置10施加到该票证，这样可以向该装置的待被固定到票证基底的那ー侧施加适当形式的粘合剤。替代地，可以采用例如冷粘合剂或另ー转移方法(例如烫印)。通过允许该装置在正要穿过转动辊隙(在这里可以通过热和压力来激活装置粘合剤)之前与票证接触，可以将该装置“辊压”到基底上。图22示出了沿着图21的线X-X的剖面,示出了在仅反射(reflection-only)模式下运作的基于透镜的实施方案。装置10通过粘合剂层6附着至装置I的基本不透明的纸基或聚合物基的基底5。在这个情形中，观察者O1看到的合成放大图像最終得自微图像阵列100以及用作所述微图像阵列的背景的介质散射回或反射回的光。所述微图像阵列与周围的背景介质之间的反射对比度越大，合成放大图像的视觉对比度就越大。现在基底5的顔色或反射性质可能不是最优的，例如该基底可以具有低反射率或具有与所述微图像阵列之一相似的顔色。为了解决这一点，图22示出了添加可选的掩模覆盖层7，掩模覆盖层7 位于微印刷界面与将该装置粘结到基底5的粘合剂层6之间。掩模层7通常将包含反射性遮光颜料(opcifying pigment),诸如但不限于树脂粘结剂中的ニ氧化钛颗粒。此层的颜色可以是简单的白色，或是可添加着色剂以确保此掩模层或背景反射层呈现出与所述为图像阵列之一或这两者形成对比的期望的色调。在另ー个实施例中，该掩模覆盖层与所述微图像阵列之一具有公开相同的颜色，但其中一个或另一实体设置有同色异谱(metameric)属性。同色异谱油墨的实例在GB1407065中提供。从而，在正常观察时相关的微图像阵列对照不透明掩模的背景颜色仅能被微弱地辨别(如果能辨别)，但当在同色异谱过滤器下观察时所述微图像阵列(或更贴切地，它的合成放大图像)变得非常明显。替代地，该掩模覆盖层可以设置有荧光添加剤，以使得当在荧光灯下观察时，该掩模覆盖层提供了荧光背景，对照该背景，吸收性的微图像阵列形成了黒色的合成放大图像。该掩模覆盖层也可以用作耐久性增强层。再一次參考图2，第一微图像阵列110可以用第一同色异谱油墨印刷，且星的第二微图像阵列120可以用第二同色异谱油墨印刷，其中油墨的同色异谱性质使得当在日光中观察时它们表现为具有相同的顔色，但当在过滤光下观察时这两种油墨将表现为具有不同的反射顔色。在另ー个实施方案中，根据任ー实施方案的装置可以作为开窗线被納入安全票证内。这样的配置的实施例在图23、图24和图25中示出。在图23中，再一次，根据任ー实施方案的装置被设置在安全票证或其他物品(诸如钞票、税票印花、真品证书或护照页)内或上。窗ロ 8暴露了装置10的某些部分。在这个实施例中，在纸或基底整合过程中，装置的设计未配准至基底窗ロ 9的“南北”(即，图中所示的上和下)位置，因此制造者不能确保特定的图像面板11、12将完整且排他地出现在特定窗ロ 8内。然而，当每个对应的有色面板11、12显著超过线窗ロ 8的长度而同时保持小于窗口重复距离时，确保每个窗口中存在单个面板的可能性増大了。
图24示出了另ー个实施方案，其中装置的设计(或更具体地，其竖直的颜色变化)与基底I中的开窗地帯8配准。这个实施方案是非常优选的，因为每个窗口中存在单个颜色面板11、12提供了无疑义且容易描述的安全特征，该特征将被观察者迅速意识到。例如，最上面的窗ロ 8,仅暴露面板12，而相邻的窗ロ 8"仅暴露面板11。这两个图像面板相遇的过渡地带位于该票证的非开窗(例如，完全嵌入)部位，因此不被观察者看到。因此，无论这两个微图像阵列110、120是否彼此精确配准，也无论该装置是否在图像面板11、12之间包括中断地帯，都不是关键的，因为受影响的区域将被隐藏。因此，在这个实施方案中，该装置不需要根据前述任一实施方案来制造，而是可以简单地包括在不同作业中且以不同顔色形成的至少两个横向分隔开的微图像元件阵列，无需任何特定的配准要求或边界区域等(例如，这两个阵列可以彼此局部交叠，无论刻意与否)。然而，为了该目的，当然可以选择根据上述任一实施方案的装置。图25和图26示出了沿着图24中的线Y-Y的两个替代的剖面(注意，描绘了不同数目的窗ロ 8，但原理是相同的)。在图25的实施方案中，装置10被附着至基底5的ー个表面，与窗ロ 8对准，窗ロ 8穿过该票证的全部厚度。窗ロ 8可以是孔，或者可以是基底5的 透明区域(例如，聚合物)。窗ロ 8可以在施加装置10之前形成，或者可以在施加装置10之后形成(例如，通过刮去)。使用先前參考图21和图22提到的任ー技术，将装置10附着至该基底，且通常在微透镜阵列22与该基底之间设置粘合剂层。必须注意，不要无意中使透镜“折射率匹配”以使得它们不起作用，如上文讨论的。因此，如果粘合剂的折射率与透镜的折射率相似，则可以在透镜与粘合剂之间包括ー个具有不同折射率的覆层。可以如先前一样设置掩模层7，或者可以省略掩模层7。如前文解释的，使用本领域中可得到的技术将装置10配准至基底5，以使得相邻的微图像阵列之间的每个界面都被窗ロ 8之间的基底5隐藏。每个窗ロ 8都与第一阵列110或第二阵列120配准。在这个布置中，该装置既可以在反射模式中运作又可以在透射模式中运作，因为装置10被至少局部施加在基底5内的透明孔8上方。在这个情形中，可以在反射和/或透射中透过基底5内的观察孔8观察到合成放大图像。当位于位置O1时，观察者只会看到放大图像。如果省略了不透明的掩模覆盖层7，则同一观察者可以在透射中观察到该波纹放大系统。还有ー个要求是，该粘合剂层具有良好的透光率(optical clarity)(即,低散射、低吸收)。应注意，如果所印刷的微图像110、120是由基本不透明的油墨或着色剂形成的，那么当在反射中观察时合成放大图像将是有色的，但当在透射中观察时合成放大图像将形成高对比度的基本为黑色的图像。在透射中观察到有色图像的ー个要求是，微图像必须具有某一半透明度。光必须能够穿过所印刷的图像，且期望的顔色被透射。应认识到，在这两个阵列110、120 (从而放大图像)重叠的区域中，将具有添加的顔色混合。例如，如果这两个阵列的顔色是红色和蓝色，则在交叠区内图像将为洋红色。也注意，如果观察者从位置O2观察该装置，则不会观察到合成/波纹放大图像，而是观察到微图像图案的未经修整或直接的图像(或简单地观察到掩模覆盖层7，如果存在)。在图26的替代方案中，装置10被局部嵌入票证内。这可以通过如下方式来实现例如，在造纸期间纳入该装置，或将该装置层压在构成该票证的层之间。现在基底5以两部分5a和5b示出，ー个在装置10上方，另ー个在装置10下方。通常，装置10的两侧现在都将设置有粘合剂(仅示出了层6，且与上文提及的关于透镜的折射率匹配的同样的考虑也必须纳入考量)。再一次，窗ロ 8可以是穿过基底5a的第一部分的孔，在该装置与该票证组装之前或之后形成(例如，通过冲孔或刮去)，或者可以是聚合物层的透明部分。在这个情形中，如果基底层5b是不透明的，则装置10将仅在反射模式中从位置O1可见。在另外的实施例中，该安全装置还包括一个或多个其他光学安全特征。所述光学安全特征的一个实施例在图27中示出。在这个实施例中，參考上述任一实施方案的描述来形成波纹放大装置10。该安全装置还包括多个全息图像生成结构400。这些全息图像结构可以被铸造或凸印到与微透镜相同的树脂内，但同样也可以配准施加两种不同的树脂，一种适合铸造微透镜而另一种适合凸印全息结构。替代地，这些全息结构可以被凸印到位于该聚合层的与微透镜对立的一侧上的聚合物漆内。
全息生成结构400的形式可以是全息或DOVID图像元件。在图14所示的标签构造中，微透镜和这两个放大图像阵列的显现位于标签的中心水平带或区域内，而全息生成结构400位于任ー侧。然而应理解，这个实施例是纯粹示例性的，例如，全息生成结构400可以位于中心带或条内，且波纹放大器10被设置在任ー侧的ー个或多个区域内。替代地，波纹放大图像和由所述全息生成结构提供的图像，通过各自提供单个图像的部分，可以整合成单个图像。图28示出了这样的整合设计的一个实施例，其中全息生成结构401形成了一个卷轴(scroll),且在该卷轴的中间,所述全息结构被替换成波纹放大器10,以创建波纹放大图像，在这个情形中是移动的“5”和星。在全息结构400、401的情形中，它们可以具有任何常规形态，且可以被完全或局部金属化。替代地，反射增强的金属化层可以被替换成基本透明的无机高折射率层，诸如ZnS。无论限定何种布置，如果分配给图27和图28中的两种不同光学效应的个体区域足够大以有助于效果的清楚显现，就是有利的。前面的图中示出的安全装置适合作为标签被施加至安全票证，安全票证通常要求向该装置的将与该安全票证接触的外表面施加热敏或压敏粘合剤。此外，可选的保护性覆层/清漆可以被施加到该装置的暴露的外表面。该保护性覆层/清漆的功能是，提高该装置在转移到该安全基底上期间以及在循环中的耐久性。在使用转移元件而不是标签的情形中，该安全装置优选地被预制在载体基底上，并在后续作业步骤中转移到该基底。可以使用粘合剂层将该安全装置施加到票证。该粘合剂层被施加到该安全装置，或被施加到该安全票证的要施加该装置的表面。在转移之后，该载体条可以被移除，留下该安全装置作为暴露的层，或者该载体层可以被保留作为该结构的一部分，用作外部保护层。在EP1897700中描述了ー种用于基于铸造固化装置来转移包括微光学结构的安全装置的合适方法。本发明的安全装置也可以作为安全条或线被纳入。安全线如今存在于世界上的许多货币中，以及存在于凭证、护照、旅行支票及其他票证中。在许多情形中，该线以局部嵌入或开窗方式被提供，其中该线表现为在纸中编织进出。在EP0059056中可以找到一种用于生产具有所谓的开窗线的纸的方法。EP086298和W003095188描述了用于将较宽的局部暴露的线嵌入纸基底的不同方法。宽线(通常宽度为2-6_)作为附加的暴露区尤其有用，允许更好地使用诸如本发明的光学可变装置。通过将ー层透明无色粘合剂施加到该装置的外表面之ー或两者，可以将图2到图18中任一所示的装置结构用作线。仔细选择与微透镜接触的粘合剂的光学属性是重要的。该粘合剂必须具有比微透镜材料低的折射率，且微透镜与粘合剂的折射率之差越大，透镜的后焦距就越短，从而最終的安全装置就越薄。通过在任何层中引入可检测的材料，或者通过引入分立的机器可读层，本发明的安全装置可以成为机器可读的。对外部刺激起反应的可检测材料包括但不限于荧光材料、磷光材料、红外吸收材料、热致变色材料、光致变色材料、磁性材料、电致变色材料、导电材料以及压致变色材料。
该安全装置中可以包括附加的光学可变材料，诸如薄膜干渉元件、液晶材料以及光子晶体材料。这样的材料的形式可以是影像层(filmic layers)或者适合通过印刷施加的有颜色的(pigmented)材料。本发明的安全装置可以包括不透明层。图29和图30示出了形式为纳入本发明的安全装置内的去金属化图像的另一安全特征。装置10的放大图像阵列被观察到处在该装置的中心帯。它因強烈的透镜型动画而提供了主要的安全效果。如在图30中可以看到的，图29中示出的特征沿着剖面A-A的结构如图10所示。在呈现波纹放大的中心带之外的区域(如沿着剖面B-B看到的；注意，由于线B-B与边界区域150相交，不会看到任何微图像阵列元件)，印刷接收层23已被金属化410。该金属层的一部分115被去金属化，以限定去金属化图像，从而使得能够建立去金属化标记，这可以在反射光中观察到，但更优选地在透射光中观察到。在另ー实施例中且參考图18所示的基于镜的波纹实施例，形成微镜的金属化层可以延伸超出微镜，于是该层的一部分可以被去金属化以限定去金属化图像。制造局部金属化膜/去金属化的膜(其中在受控且清楚限定的区中没有金属存在)的ー个方法是，使用抗蚀剂和蚀刻技术(诸如在US-B-4652015中描述的)选择性地对区域进行去金属化。用于实现类似效果的其他技术是，例如，通过掩模来真空沉积铝，或者使用准分子激光器从塑料载体与铝的复合条中选择性地移除铝。替代地，可以通过印刷具有金属性外观的金属效果油墨(诸如Eckart销售的Metals ta r 油墨)来提供金属性区域。金属性层的存在可以被用来隐藏机器可读的黑色磁性层的存在。当在该装置内纳入磁性材料时，该磁性材料可以按照任何设计来施加，但一般的实施例包括使用磁性轨道(tramline)或使用磁性块来形成编码结构。合适的磁性材料包括铁氧化物颜料(Fe2O3或Fe304)、钡铁氧体或锶铁氧体、铁、镍、钴，及其合金。在本文中，术语“合金”包括的材料诸如镍钴，鉄铝镍钴，及类似物。可以使用镍屑材料；另外，鉄屑材料也是合适的。典型的镍屑的横向尺寸在5-50微米的范围内，且厚度小于2微米。典型的铁屑的横向尺寸在10-30微米的范围内，且厚度小于2微米。在一个替代的机器可读的实施方案中，可在该装置结构内的任何位置纳入透明磁性层。在W003091953和W003091952中描述了合适的透明磁性层，该磁性层包含分布的磁性材料颗粒，所述磁性材料颗粒的尺寸和分布浓度使得该磁性层保持透明。在另ー实施例中，本发明的安全装置可以被纳入安全票证，以使得该装置被納入该票证的透明区域。该安全票证可以具有由任何常规材料(包括纸和聚合物)形成的基底。本领域中已知用于在这些类型的基底中形成透明区域的技术。例如，W08300659中描述了由透明基底形成的聚合物钞票，该基底的两侧都包括遮光覆层。在该基底的两侧的局部区域，该遮光覆层被省略以形成透明区域。EPl 141480中描述了ー种在纸基底中形成透明区域的方法。EP0723501、EP0724519、EP1398174和W003054297中描述了用于在纸基底中形成透明区域的其他方法。可以用如下油墨印刷本发明的ー个或多个微图像阵列，该油墨包括对不可见的辐射有看得见的响应的材料。本领域技术人员已知发光材料包括具有荧光或磷光属性的材料。还已知的是使用对不可见的辐射有看得见的响应的其他材料，诸如光致变色材料和热致变色材料。例如，仅ー个放大阵列在正常日光条件下是可见的，而第二放大图像仅在UV照射下是可见的。替代地，这两个放大阵列在正常日光条件下可以表现出相同的顔色，且当 使用过滤器观察或当在UV照射下观察时表现出不同的顔色。
权利要求
1.一种波纹放大装置，包括透明基底，该透明基底承载有 i)第一表面上的规则的微聚焦元件阵列，所述聚焦元件限定了一个焦平面； ii)相应的第一微图像元件阵列，为第一颜色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内；以及 iv)相应的第二微图像元件阵列，为与所述第一颜色不同的第二颜色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内，所述第二微图像元件阵列横向偏离所述第一微图像元件阵列， 其中所述微聚焦元件的节距、所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得所述微聚焦元件阵列与所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列中的每个阵列协作，以因波纹效应而生成每个阵列的微图像元件各自的放大版本， 且使得在所述第一微图像阵列的放大版本与所述第二微图像阵列的放大版本之间感知到非零宽度的中断地带，所述中断地带不呈现任一微图像阵列的放大版本。
2.根据权利要求I所述的装置，其中所述第一微图像元件阵列与所述第二微图像元件阵列在横向上被非零宽度的边界区域间隔开，所述非零宽度的边界区域没有微图像元件，由此使所述中断地带被观察者感知到。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述无微图像元件的边界区域的宽度大于任一微图像元件阵列在横穿所述边界区域的方向上的最大重复距离。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述无微图像元件的边界区域的宽度大于任一微图像元件阵列的最大节距。
5.根据权利要求2至4中任一所述的装置，其中所述无微图像元件的边界区域的宽度大于所述第一微图像元件阵列相对于所述第二微图像元件阵列的配准误差Σ。
6.根据权利要求2至5中任一所述的装置，其中所述无微图像元件的边界区域的宽度在25微米与3000微米之间，这个范围的下限优选地是50微米，更优选地是100微米，这个范围的上限优选地是1500微米，更优选地是1000微米，再优选地是300微米，最优选地是150微米。
7.根据权利要求2至6中任一所述的装置，其中所述无微图像元件的边界区域承载有中断层，所述中断层优选地采取均匀的或有图案的印刷或覆层的形式。
8.根据权利要求7所述的装置，其中在所述无微图像元件的边界区域内，所述中断层被布置在所述基底与所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列中的至少一个阵列之间。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其中所述中断层设置有隐蔽安全特征，优选地是用于在低倍放大下观察的图形。
10.根据权利要求I所述的装置，其中所述规则的微聚焦元件阵列包括规则的第一微聚焦元件阵列和第二微聚焦元件阵列，所述第一微聚焦元件阵列和所述第二微聚焦元件阵列在横向上被非零宽度的边界区域彼此间隔开，所述非零宽度的边界区域没有起作用的微聚焦元件，所述边界区域对准所述第一微图像元件阵列与所述第二微图像元件阵列之间的过渡部，由此使所述中断地带被观察者感知到。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述无微聚焦元件的边界区域的宽度大于个体微聚焦元件的最大尺度。
12.根据权利要求10所述的装置，其中所述无微聚焦元件的边界区域的宽度大于任一微聚焦元件阵列的最大节距。
13.根据权利要求10到12中任一所述的装置，其中所述无微聚焦元件的边界区域的宽度Ar大于所述第一微图像元件阵列相对于所述第二微图像元件阵列的配准误差Σ。
14.根据权利要求10到13中任一所述的装置，其中所述无微聚焦元件的边界区域的宽度Ar是根据如下表达式计算的 Ar≥ 2(Σ+δ) 其中S是所述微聚焦元件阵列相对于所述第一微图像阵列和所述第二微图像阵列的配准误差。
15.根据权利要求10到14中任一所述的装置，其中所述无微聚焦元件的边界区域的宽度在25微米与3000微米之间，这个范围的下限优选地是50微米，更优选地是100微米，这个范围的上限优选地是1500微米，更优选地是1000微米，再优选地是300微米，最优选地是150微米。
16.根据权利要求10到15中任一所述的装置，其中所述无微聚焦元件的边界区域包括形成于这个区域内的微聚焦元件上的一层材料，该材料具有与所述微聚焦元件的折射率基本相同的折射率，以使得所述边界区域内的微聚焦元件不起作用。
17.根据权利要求10到15中任一所述的装置，其中所述无微聚焦元件的边界区域包括没有微聚焦元件的区域。
18.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述中断地带是直线状的、曲线状的、正弦状的、方波状的或阶梯状的。
19.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述阵列之间的节距失配被选择，以使得所述第一微图像阵列的放大版本表现为处在所述第二微图像阵列的放大版本的上方或下方。
20.根据权利要求I到18所述的装置，其中所述阵列之间的节距失配被选择，以使得所述第一微图像阵列的放大版本和所述第二微图像阵列的放大版本表现为处在彼此相同的深度。
21.根据任一前述权利要求所述的装置，还包括第三微图像元件阵列，所述第三微图像元件阵列位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内，所述第三微图像元件阵列至少局部与所述第一微图像元件阵列和/或所述第二微图像元件阵列交叠， 其中所述微聚焦元件的节距、所述第三微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得所述微聚焦元件阵列与所述第三微图像元件阵列协作，以因波纹效应而生成所述第三阵列的微图像元件各自的放大版本， 且其中所述第三阵列的节距与所述微聚焦元件阵列的节距之间的节距失配不同于所述第一阵列的节距与所述微聚焦元件阵列的节距之间的节距失配，并且/或者不同于所述第二阵列的节距与所述微聚焦元件阵列的节距之间的节距失配，以使得所述第三微图像元件阵列的放大版本被感知为位于从所述第一阵列和/或所述第二阵列得到的图像平面上方或下方的图像平面内。
22.根据任一前述权利要求所述的装置，还包括另一微图像元件阵列，所述另一微图像元件阵列位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内，所述另一微图像元件阵列横向偏离所述第一阵列和所述第二阵列， 其中所述微聚焦元件的节距和所述另一微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得所述微聚焦元件阵列与所述另一微图像元件阵列协作，以因波纹效应而生成所述阵列的微图像元件各自的放大版本， 且使得在所述第一微图像阵列或所述第二微图像阵列的放大版本与所述另一微图像元件阵列的放大版本之间感知到另一非零宽度的中断地带，所述中断地带不呈现任一微图像阵列的放大版本。
23.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述微聚焦元件包括微透镜，诸如球面小透镜、柱面小透镜、平凸小透镜、双凸小透镜、菲涅尔小透镜以及菲涅尔波带板。
24.根据权利要求23所述的装置，其中每个微透镜的直径在I微米到100微米的范围 内，优选地为I微米到50微米，更优选地为10微米到30微米。
25.根据权利要求I到22所述的装置，其中所述微聚焦元件包括凹面镜。
26.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述第一微图像元件阵列的放大版本表现为处在所述第二微图像元件阵列的放大版本的前方(或上方)。
27.根据任一前述权利要求所述的装置，其中至少一个阵列内的微图像元件是相同的。
28.根据任一前述权利要求所述的装置，其中每个阵列的微图像元件不同于每个其他阵列的微图像元件。
29.根据任一前述权利要求所述的装置，其中一个或多个阵列的微图像元件包括图标， 诸如符号、几何图形、字母数字混编符、标识和图画表示。
30.根据任一前述权利要求所述的装置，其中一个或多个阵列的微图像元件限定了各自的普通的、通常基本均匀的背景，优选地是线图案，例如平行(直)线、简单的几何图形，或复杂的线结构诸如扭索图案。
31.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述微图像元件被印刷在所述基底上。
32.根据权利要求I到30中任一所述的装置，其中所述微图像元件被形成为所述基底上的格栅结构、凹陷或其他浮雕图案。
33.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述基底包括聚合物，诸如下列之一 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVdC)、聚甲基丙烯甲酯(PMMA)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)以及聚丙烯。
34.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述微聚焦元件阵列的后表面与所述微图像元件阵列之间的距离在I微米到50微米的范围内，优选地是10微米到30微米。
35.一种安全装置，根据任一前述权利要求所述。
36.根据权利要求35所述的安全装置，还包括一个或多个光学可变效应生成结构，其与所述波纹放大装置邻近或集成。
37.根据权利要求35或36所述的装置，形成为安全线、标签或补片。
38.根据权利要求35到37中任一所述的安全装置，该装置被设置在安全票证的透明窗口中，所述安全票证诸如钞票、身份证或类似物。
39.一种物品，设置有根据权利要求I到38中任一所述的光学装置，其中所述物品优选地包括下列之一钞票、支票、护照、身份证、真品证书、印花税票以及其他用于保值或证明个人身份的票证。
40.一种制造波纹放大装置的方法，包括任意次序的 a)在透明基底的第一表面上形成规则的微聚焦元件阵列，所述聚焦元件限定了一个焦平面； b)在第一作业中，在所述透明基底的第二表面上形成相应的第一微图像元件阵列，所述第一微图像元件阵列为第一颜色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内；以及 c)在第二作业中，在所述透明基底的第二表面上形成相应的第二微图像元件阵列，所述第二微图像元件阵列为与所述第一颜色不同的第二颜色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内，所述第二微图像阵列横向偏离所述第一微图像阵列， 其中所述微聚焦元件的节距、所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得所述微聚焦元件阵列与所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列中的每个阵列协作，以因波纹效应而生成每个阵列的微图像元件各自的放大版本。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述第一作业与所述第二作业之间的最大配准误差(Σ )不大于100微米，优选地不大于75微米，更优选地不大于50微米。
42.根据权利要求40或41所述的方法，其中所述微聚焦元件的节距、所述第一微图像元件和所述第二微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得所述装置在所述第一微图像阵列的放大版本与所述第二微图像阵列的放大版本之间显示出非零宽度的中断地带，所述中断地带不呈现任一微图像阵列的放大版本。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列是按照设计模板形成在所述基底上的，所述设计模板限定了每个阵列中的微图像元件的期望位置，所述设计模板在所述第一微图像元件阵列与所述第二微图像元件阵列之间包括具有非零设计宽度2 Λ的无微图像元件的边界区域，一旦所述阵列被形成在所述基底上，所述边界区域就显现为使所述中断地带被观察者感知到的边界区域，其中所形成的边界区域的宽度为(2Λ+/-Σ)，其中Σ是所述第一微图像元件阵列相对于所述第二微图像元件阵列的配准误差，该配准误差与在步骤(b)和(C)中形成所述阵列关联。
44.根据权利要求43所述的方法，其中所述无微图像元件的边界区域的设计宽度大于个体微图像元件的最大尺度。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述无微图像元件的边界区域的设计宽度大于任一微图像元件阵列的最大节距。
46.根据权利要求43到45中任一所述的方法，其中所述无微图像元件的边界区域的设计宽度大于所述配准误差Σ。
47.根据权利要求46所述的方法，其中对于Σ^ 100微米的值，所述无微图像元件的边界区域的设计宽度2Λ是根据如下表达式计算的
48.根据权利要求46或47所述的方法，其中对于Σ( 100微米的值，所述无微图像元件的边界区域的宽度2 Λ大于或等于约0.5 Σ，优选地大于或等于约Σ。
49.根据权利要求43到48中任一所述的方法，其中所述无微图像元件的边界区域的设计宽度在25微米与3000微米之间，这个范围的下限优选地是50微米，更优选地是100微米，这个范围的上限优选地是1500微米，更优选地是1000微米，再优选地是300微米，最优选地是150微米。
50.根据权利要求43到49中任一所述的方法，还包括在所述无微图像元件的边界区域内形成中断层，所述中断层优选地采取均匀的或有图案的区域的形式。
51.根据权利要求50所述的方法，其中在所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列中的至少一个阵列形成之前，将所述中断层布置在所述基底上。
52.根据权利要求51所述的方法，其中所述中断层与所述第一微图像元件阵列在同一作业中形成，且在所述第二阵列形成之前形成。
53.根据权利要求50到52中任一所述的方法，其中所述中断层设置有隐蔽安全特征，优选地是用于在低倍放大下观察的图形。
54.根据权利要求42所述的方法，其中步骤(a)包括，形成在横向上由具有非零宽度Ar的边界区域彼此间隔开的规则的第一微聚焦元件阵列和第二微聚焦元件阵列，所述具有非零宽度Ar的边界区域没有起作用的微聚焦元件，所述边界区域对准所述第一微图像元件阵列与所述第二微图像元件阵列之间的过渡部，由此使所述中断地带被观察者感知到。
55.根据权利要求54所述的方法，其中所述无微聚焦元件的边界区域的宽度大于个体微聚焦元件的最大尺度。
56.根据权利要求54所述的方法，其中所述无微聚焦元件的边界区域的宽度大于任一微聚焦元件阵列的最大节距。
57.根据权利要求54到56中任一所述的方法，其中所述无微聚焦元件的边界区域的宽度Ar大于所述第一微图像元件阵列相对于所述第二微图像元件阵列的配准误差Σ。
58.根据权利要求54到57中任一所述的方法，其中所述无微聚焦元件的边界区域的宽度Ar是根据如下表达式计算的Ar 彡 2(Σ + δ) 其中S是所述微聚焦元件阵列相对于所述第一微图像阵列和所述第二微图像阵列的配准误差。
59.根据权利要求54到58中任一所述的方法，其中所述无微聚焦元件的边界区域的宽度在25微米与3000微米之间，这个范围的下限优选地是50微米，更优选地是100微米，这个范围的上限优选地是1500微米，更优选地是1000微米，再优选地是300微米，最优选地是150微米。
60.根据权利要求54到59中任一所述的方法，其中所述无微聚焦元件的边界区域是通过对所述边界地带内的微聚焦元件施加一层材料而形成的，该材料具有与所述微聚焦元件的折射率基本相同的折射率，以使得所述边界区域内的微聚焦元件不起作用。
61.根据权利要求54到59中任一所述的方法，其中所述无微聚焦元件的边界区域是通过将这两个微聚焦元件阵列彼此间隔开从而留下没有微聚焦元件的区域来形成的。
62.根据权利要求40到61中任一所述的方法，其中所述中断区域是直线状的、曲线状的、正弦状的、方波状的或阶梯状的。
63.根据权利要求40到62中任一所述的方法，还包括 d)在所述基底上形成第三微图像元件阵列，所述第三微图像元件阵列位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内，所述第三微图像元件阵列至少局部与所述第一微图像元件阵列和/或所述第二微图像元件阵列交叠， 其中所述微聚焦元件的节距、所述第三微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得所述微聚焦元件阵列与所述第三微图像元件阵列协作，以因波纹效应而生成所述第三阵列的微图像元件各自的放大版本， 且其中所述第三阵列的节距与所述微聚焦元件阵列的节距之间的节距失配不同于所述第一阵列的节距与所述微聚焦元件阵列的节距之间的节距失配，并且/或者不同于所述第二阵列的节距与所述微聚焦元件阵列的节距之间的节距失配，以使得所述第三微图像元件阵列的放大版本被感知为处在从所述第一阵列和/或所述第二阵列得到的图像平面上方或下方的图像平面内。
64.根据权利要求40到63中任一所述的方法，还包括 e)在所述基底上形成另一微图像元件阵列，所述另一微图像元件阵列位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内，所述另一微图像元件阵列横向偏离所述第一阵列和所述第二阵列， 其中所述微聚焦元件的节距、所述另一微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得所述微聚焦元件阵列与所述另一微图像元件阵列协作，以因波纹效应而生成所述阵列的微图像元件各自的放大版本， 且使得在所述第一微图像阵列或所述第二微图像阵列的放大版本与所述另一微图像元件阵列的放大版本之间感知到另一非零宽度的中断地带，所述中断地带不呈现任一微图像阵列的放大版本。
65.根据权利要求40到64中任一所述的方法，其中在步骤(b)和步骤(c)中，所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列是使用包括第一在线印刷站和第二在线印刷站的设备相继形成的，所述第一在线印刷站和所述第二在线印刷站一个在另一个的下游，每个印刷站包括印刷轧辊，所述印刷轧辊具有排列在其表面的仅一部分上的印刷元件，优选地不超过其表面的一半。
66.根据权利要求66所述的方法，其中所述设备还包括路径长度调节单元，所述路径长度调节单元适于调节所述第一在线印刷站与所述第二在线印刷站之间的路径长度。
67.根据权利要求67所述的方法，其中所述路径长度调节单元包括至少一个张紧轧辊，用于支撑所述第一印刷站与所述第二印刷站之间的基底辐板，所述至少一个张紧轧辊在所述辐板的平面之外的方向上可移动，由此调节所述路径长度。
68.根据权利要求66或67所述的方法，其中所述路径长度调节单元还包括检测器，优选地是摄像机，处在所述第二印刷站的下游，适于检测所述第一微图像元件阵列与所述第二微图像元件阵列之间的距离；以及控制器，适于基于所检测到的距离来调节路径长度。
69.根据权利要求40到68中任一所述的方法，还包括提供权利要求19、20或23到34中任一记载的任一特征。
70.根据权利要求40到69中任一所述的方法，还包括将所述装置纳入安全票证内或施加在安全票证上，所述安全票证是诸如钞票、身份证或类似物。
71.一种安全票证，包括票证基底，具有彼此间隔开的至少两个透明或半透明窗口 ；以及包含透明基底的装置，所述透明基底承载有 i)第一表面上的规则的微聚焦元件阵列，所述微聚焦元件限定了一个焦平面； ii)相应的第一微图像元件阵列，为第一颜色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内；以及 iii)相应的第二微图像元件阵列，为与所述第一颜色不同的第二颜色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内， 其中所述第一微图像元件阵列的至少一部分不与所述第二微图像元件阵列交叠，且所述第二微图像元件阵列的至少一部分不与所述第一微图像元件阵列交叠； 且其中所述微聚焦元件的节距、所述第一微图像元件阵列和所述第二微图像元件阵列 的节距以及它们的相对位置使得所述微聚焦元件阵列与所述第一微图像元件阵列和第二微图像元件阵列中的每个阵列协作，以因波纹效应而生成每个阵列的微图像元件各自的放大版本， 所述装置被纳入所述票证基底内或被施加在所述票证基底上且对准所述至少两个窗口，所述装置被配准至所述票证基底以使得所述第一微图像元件阵列的放大版本透过这两个窗口中的第一个窗口可见，且所述第二微图像阵列的放大版本透过这两个窗口中的第二个窗口可见，这两个微图像元件阵列之间的过渡部被这两个窗口之间的票证基底隐藏。
72.根据权利要求71所述的安全票证，其中所述装置是根据权利要求I到38中任一所述的装置，或是根据权利要求40到70中任一制造的装置。
73.根据权利要求71或72所述的安全票证，其中所述装置的形式是嵌入所述票证基底内的线或插入件，这两个窗口在所述线或插入件的同一侧形成在所述基底内。
74.根据权利要求71或72所述的安全票证，其中所述装置的形式是附着至所述票证基底的表面的补片或条，这两个窗口是贯穿所述基底的整个厚度而形成的。
75.根据权利要求71到74中任一所述的安全票证，其中所述装置包括在横向上间隔开的至少第一微图像阵列、第二微图像阵列和第三微图像阵列，且所述票证基底具有至少三个相应的窗口，所述微图像从而可见的放大图像在颜色、符号、图案和/或取向方面从一个窗口到下一个窗口交替。
全文摘要
公开了波纹放大装置，包括透明基底，该透明基底承载有第一表面上的规则的微聚焦元件阵列，所述聚焦元件限定了一个焦平面；相应的第一微图像元件阵列，为第一颜色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内；相应的第二微图像元件阵列，为与第一颜色不同的第二颜色，且位于与所述聚焦元件的焦平面基本重合的平面内，第二微图像元件阵列横向偏离第一微图像元件阵列。所述微聚焦元件的节距、第一和第二微图像元件阵列的节距以及它们的相对位置使得微聚焦元件阵列与第一和第二微图像元件阵列中的每个阵列协作，以因波纹放大效应而生成每个阵列的微图像元件各自的放大版本。在第一微图像阵列的放大版本与第二微图像阵列的放大版本之间感知到非零宽度的中断地带，该中断地带不呈现任一微图像阵列的放大版本。还公开了制造波纹放大装置的方法以及安全票证。
文档编号B42D15/10GK102858554SQ201180021465
公开日2013年1月2日 申请日期2011年3月1日 优先权日2010年3月1日
发明者B·W·霍姆斯 申请人:德拉鲁国际有限公司