光学防伪元件及使用该光学防伪元件的防伪产品的制作方法_2

文档序号:9557887阅读:来源:国知局
效果,所述微图文阵列4可以与所述微透镜阵列3相对应,并且根据本发明的实施方式的微图文阵列4相对应的也可以为由多个微图文单元构成的非周期阵列、随机性阵列、周期性阵列、局部周期性阵列中的一者或多者。
[0021]所述微图文阵列4可以是由覆盖在微透镜阵列表面(包括微透镜单元以及微透镜单元之间的间隙中)的凸起和/或凹陷的表面微结构所形成。图la、图lb中示出的微图文阵列是由在各个微透镜表面及微透镜间隙中形成的凸起组成。
[0022]优选地,所述微图文阵列所采用的表面微结构可以由衍射微浮雕结构、非衍射的微浮雕结构、散射结构中的至少一者构成。具体的形状可以为包括但不限于以下特征的任意表面微结构:一个或多个连续曲面型结构、一个或多个矩形结构、一个或多个锯齿型棱镜或它们的拼接或组合。
[0023]图2和图3分别示意性地示出了连续型球面微透镜阵列3和与之重叠并相对应的微图文阵列4的两种排列方式,其中图2和图3中所示的四边形/六边形周期性排列的微透镜阵列3与四边形/六边形周期性排列的微图文阵列4之间存在排列周期的微差或两阵列之间存在排列方向的相对微小错角,从而在采样合成再现的范围内,并特别地进一步满足了莫尔放大的条件。莫尔放大原理描述了周期性排列的两阵列之间产生的一种常见的光学现象。下面简单地描述莫尔放大原理。
[0024]当微透镜阵列3与微图文阵列4的排列周期分别为L1ot和LlettCT时,莫尔放大倍数为m = Llen/ I Llen-Lletter I, ^ Llen > Llf3ttCT,则人眼观察到的莫尔放大效果为下沉的图像,若Llen < LytCT,则人眼观察到的莫尔放大效果为上浮的图像。当微透镜阵列3与微图文阵列4的排列周期完全相同但存在两阵列的排列方向之间的微小角度差α时,相应地,莫尔放大倍数为m = 0.5/sin(α /2),此时人眼观察到莫尔放大效果为移动方向与观察者视角偏移方向相正交的图像动感效果。应当理解的是,可以根据产品要求,基于莫尔放大原理来任意设定微透镜阵列3和与之相对应的微图文阵列4的排列方式。
[0025]优选地,微浮雕结构与反射层5之间的距离大约为微透镜阵列3的焦距的1/2,这样,微透镜阵列3就能够对微图文阵列4在反射层5中的虚像进行采样合成以形成再现图像。由于微图文阵列4在反射层5中的虚像与其本体覆盖在微透镜阵列表面的面域尺寸相同,因此当透过微透镜阵列3以不同的视角观察该光学防伪元件1时,可在光学防伪元件1的微透镜阵列3 —侧的任意观察角度上观察到设定的莫尔放大图案。
[0026]在另外一种可能的配置中,可以将微图文阵列4仅覆盖微透镜之间的间隙处而不覆盖微透镜表面。在这种情况下,当所述光学防伪元件1的反射层5为平面镜面反射结构时,微图文阵列4在微透镜阵列3所在的区域的正下方没有虚像,因此在微透镜阵列3上方的一定角度范围内无法观察到莫尔放大再现图像,即观察角度必须满足一定的条件才能观察到再现图像。令观察角度Θ为观察方向与光学防伪元件1的平面法线方向的夹角,基材2的厚度为d,球面微透镜3的直径为r,则观察角度Θ彡arctan(0.25r/d)为能够观察到莫尔放大再现图像的必要条件,即当以观察角度Θ彡arCtan(0.25r/d)观察时可以透过微透镜阵列3再现由反射层5所成的微图文阵列4的像。因此,在这一配置中,虽然一定程度上避免了微图文阵列4覆盖在微透镜阵列3的微透镜表面上带来的对微透镜成像质量的影响,但相对于本发明之前实施方式的光学防伪元件1,其劣势在于观察角度的范围将受到限制。而不受限制的观察角度范围将极大地保证所得光学防伪元件及带有该光学防伪元件的光学防伪产品具有更强的防伪能力。
[0027]所述光学防伪元件1中所形成的莫尔放大图像随着观察角度Θ的改变可具有图像变换、位置移动或景深变化等的效果。另外,由于微浮雕结构与反射层5之间的距离大约为微透镜阵列3的焦距的1/2左右,因此所述基材2的厚度也为所述微透镜阵列3的焦距的1/2左右,使得能够保证根据本发明的光学防伪元件产品对厚度控制的要求,即使得根据本发明的该光学防伪元件的厚度更薄,方便了该光学防伪元件的应用,使得根据本发明的光学防伪元件特别适合于开窗安全线。
[0028]各种莫尔放大图像效果的设计方法与【背景技术】中介绍的微透镜阵列与微图文阵列分别在各自平面内的结构所对应的莫尔放大图像效果的设计方法相同。但是需要强调的是,由于根据本发明的实施方式的光学防伪元件1中的微透镜阵列3与微图文阵列4所组成的微浮雕结构可以通过原版制作完成,在后续加工过程中无须分别加工,因此能够准确控制微透镜阵列3和微图文阵列4在光学防伪元件1的平面内的相对位置关系,从而能够容易地控制任意选取的观察角度下的莫尔放大图像内容的确定性。
[0029]优选地,根据本发明的实施方式的周期性或局部周期性微透镜阵列3和微图文阵列4的周期可以为10微米至200微米,优选为40微米至100微米;微透镜阵列3的焦距可以为10微米至200微米,优选为20微米至60微米。由于微浮雕结构与反射层5之间的距离优选大约为微透镜阵列3的焦距的1/2左右,所以基材2的厚度可以为5微米至100微米,优选为10微米至30微米。优选地,根据本发明的微浮雕结构的加工深度小于15微米,优选为0.5微米至10微米。
[0030]这里,需要说明的是,在实际应用中,例如当如图la中观察本发明的光学防伪元件1时,球透镜聚焦的位置优选为微图文所在的位置,而微图文在微透镜表面时具有球透镜剖面所示的弧形分布,因此球透镜聚焦的焦平面优选为对应微图文分布的弧形。因此实际应用中可针对性地优化球透镜的结构参数(例如底面直径或高度)来满足弧形焦平面条件,或可接受或忽略这一问题带来的图像模糊。优选地,微透镜采用不大于5微米高度。进一步优选地,微透镜采用不大于2微米高度。
[0031]另外,包括微透镜阵列3和微图文阵列4的微浮雕结构的原版可以通过微加工工艺来实现,具体来说,可以通过光学曝光、电子束曝光、反应离子刻蚀等工艺实现,还可以结合热熔回流等工艺来实现,但是应当理解,它们的实现方法并不局限于上述方法。优选地,本发明的实施方式的光学防伪元件1中包含微透镜阵列和微图文阵列的表面微结构为利用以上一种或多种以上微加工工艺相互配合而一次完成。在后续批量复制(可例如采用紫外固化材料浇铸工艺)的生产程序中对所述微透镜阵列和微图文阵列同时复制,而不涉及按步骤对微透镜阵列和微图文阵列的分别复制。
[0032]优选地,根据本发明的光学防伪元件1中的基材2可以是至少局部透明的无色或有色介质层,而且基材2可以是一层单一的透明介质薄膜,例如采用PET膜、PVC膜等,当然也可以是表面带有功能涂层(比如压印层)的透明介质薄膜,还可以是经过复合而成的多层膜。
[0033]优选地,根据本发明的实施方式的反射层5可以用涂布、印刷、沉积等方式实现。
[0034]优选地,反射层5的结构可以包括下述各种镀层中的任意一种或其组合:单层金属镀层;多
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