专利名称：连续微透镜列阵放大显示防伪方法
技术领域：
本发明涉及一种连续微透镜列阵放大显示防伪方法，属于微光学显示技术。
背景技术：
近年来，防伪技术发展迅速，主要是以激光全息图为主。但这种技术已半公开，防伪功能受到挑战。还有诸如电码防伪等种种方法，实现不便、系统烦杂。
为此人们提出了采用放大显示防伪方法，这种防伪方法的原理是在正常照明条件下，人眼的极限分辨角为1’。在明视距离250mm的条件下，人眼的极限分辨率为0.072mm。一般来说为使眼睛不至于疲劳，人眼的视角在4’左右，即可以分辨距离为0.3mm左右的两点。在一般情况下，大约10×10个点组成一个字、字符或图形。即要比较舒适地阅读或分辨图形，其面积大小大约在4mm×4mm左右。其它细小的物体必须采用放大镜或显微镜将其放大，使放大像的视角大于眼睛的极限分辨角，才能看清其微细结构。即如果要观察0.3mm×0.3mm的物体必须采用大约15倍的放大镜才能看得清楚。如果不借助于放大镜或显微镜地帮助，将无法辨认图形和字体。但放大显示防伪方法一般由光学玻璃或塑料制成，具有一定的体积和重量，这给观察带来极大不便。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种方便、简单的连续微透镜列阵放大显示防伪方法，该方法研究了连续微透镜列阵元件的放大显示原理，设计制作互相匹配的微细图形和微透镜列阵，通过多种方式结合两者，将人眼无法分辨的微细图形加以放大显示，并具有动态效果，且新颖、效果独特，可实现很好的防伪功能。
本发明的技术解决方案通过以下步骤完成连续微透镜列阵放大显示防伪方法，其特点在于包括下列步骤(1)设计制作微细图形或微结构；(2)用微细加工的方法，制作口径与微细图形相匹配的微透镜列阵；(3)组合微细图形和微透镜列阵，得到放大、显示、三维立体效果。
上述微细图形的产生方式多种多样，可以采用印刷、印刷的前工序-发片、激光打印、微细加工、微雕刻等方法。
上述微细加工的方法可以利用掩模移动法、灰阶掩模法、光刻热融法等在光刻材料上成形。光刻材料可以是光刻胶或明胶。可选择使用干法、湿法刻蚀、干湿法结合以及复制等方法精确传递图形于所需表面。最终图形的载体可以是软质材料，如膜层、有机材料表面等，也可以是硬质材料，如光学玻璃、光学塑料。微透镜列阵单元的剖面为凸面，水平截面形状为圆形、正方形、多边形(边数大于等于5)，并且可以通过批量复制生产，降低微透镜列阵成本。
组合微细图形和微透镜列阵，可以按照微透镜列阵与微细图形的组合方式，主要有两类分离式和组合式。分离式的即微透镜列阵和微细图形可单独使用，当两者直接贴加时产生放大显示效果。同时在使用时可以自由选择结合角度，产生显示图形颜色、大小上的变化，由于人眼的视觉停留和视差从而产生强烈的动感和三维立体效果。这种技术尤其适用于真伪的鉴别，最好的例子就是用于鉴别钞票。可在钞票的某些位置印制特定的结构，持币人手中持有与之对应的上面有微透镜列阵的工具。这种工具即可以是膜层或制作在光学玻璃、光学塑料上。可设计制作成装饰品如钥匙扣等，重量轻，方便携带。当使用工具鉴别时，如果是真币将可观察到微细图形，并且随角度的不同，效果发生变化，比使用放大镜进行观察要美观、实用、方便，有强烈动感和三维立体效果。组合式是在微细图形上以膜压，胶粘结等方式集成微透镜列阵，如商品表面加微细图形膜层，再加软质的微透镜列阵膜层；在各种纪念币徽章等表面加微细图形层，再加软质或硬质的微透镜列阵；在各种卡类上附着图形、透镜等多种不同的适用范围。
本发明的方法用于鉴别钞票的真伪或用于商品的防伪或用于各种纪念币、徽章、各种卡类等表面的特殊放大显示效果。其显示效果可以分为以下四类一是单一图形单一颜色显示，二是单一图形多种颜色显示，三是多种图形单一颜色显示，四是多种图形多种色彩显示。效果由微细图形来决定。如果仅设计制作了一种图案，并只有一种颜色，则显示结果与之相同。效果由微细图形来决定，如果微细图形由不同图形和不同色彩，则显示结果更加丰富多彩。
本发明的原理是连续表面的微透镜列阵是一种基于折射原理的微光学元件，当截面形状为凸时，每个子透镜具有放大的功能。列阵元件就是多个具有放大功能的子透镜的集合。产生微细图形的方法有印刷、发片、激光打印、微细加工、微雕刻等多种，设计并用微细加工的方法制作口径与之相近或一致的微透镜列阵，通过分离式和组合式结合两者，每个子透镜对相应的子区域有放大效果，这样就将子区域内的字符放大了，利用这种特殊的放大显示效果达到防伪的目的。
本发明与现有技术相比具有以下优点1.微透镜列阵与微细图形的组合方式灵活多样；2.放大显示效果独特，不通过复杂的仪器、设备观察到肉眼无法分辨的微图形；3.同一样品实现多种显示效果、且具有强烈动感和三维立体效果；4.微透镜及微图形的产生方式多种多样，要求低，不需要严格对位，成本低廉；5.美观、实用、携带方便。适用范围广，具有很好的市场前景。
图1是本发明的放大显示原理图；图2是本发明步骤(3)中采用组合方式的示意图；图3是本发明步骤(3)中采用分离方式的示意图；图4是本发明实施例1制作的微图形结构示意图；
图5是本发明实施例1制作透镜列阵的显微照片；图6是本发明实施例1显示结果示意图；图7是本发明实施例2制作的微图形结构示意图；图8是本发明实施例2制作的透镜列阵的三维立体示意图；图9是本发明实施例2显示结果示意图；图10是本发明实施例3制作的微图形结构示意图；图11是本发明实施例3显示结果示意图。
图中序号含义连续微透镜列阵1，微细图形2，未结合微透镜列阵区域3，结合微透镜列阵区域4，多种图案的一种显示效果5，多种图案的另一种显示效果6。
具体实施例方式
实施例1，如图1、图4所示，首先制作微细图形或微结构，采用较简单的发片方法来完成，设计每个子图形的口径为200μm，图形为月牙状，通过发片机产生输出，形成在有机材料，如塑料胶片上；第二，用微细加工的方法，制作口径与微细图形口径200μm及形状相匹配的微透镜列阵，连续形微透镜列阵的制作采用移动掩模法形成于明胶光刻材料表面，成形方法可以采干法或湿法刻蚀或干湿法结合，通过复制的方法转移图形于有机塑料表面，微透镜的显微照片如图5所示；最后，采用组合式胶粘法将两者结合，如图2所示，组合成微细图形和微透镜列阵，得到放大、显示、三维立体效果；其显示结果如图6所示，附加了微透镜列阵的地方和没有附加微透镜列阵的地方对比非常强烈，并且将口径为200μm的用肉眼无法分辨的图形明显地显示出来。
实施例2，μ字符的的制作和显示。
首先，制作微细图形或微结构，采用激光直写法制作掩模板得到微细图形或微结构，设计的子图形的口径100μm，图形为μ字符，直接制作在玻璃基底上的铬层表面，如图7所示。连续形微透镜列阵用灰阶掩模法成型，通过直接刻蚀的方法形成于光学材料表面(如融石英、K9)，如图8所示是微透镜列阵的三维轮廓图。采用分离式方法，如图3所示。观察时得到的显示结果如图9所示。
实施例3，多种图形的显示。
首先，采用激光打印得到微细图形，子图形的口径为150μm，图形为方形和圆形两种，如图10所示；再制作微透镜阵列，采用灰阶掩模法在光刻材料上成形，然后再将微透镜压制在塑料表面，两者再通过膜压组合起来。
实施例4，采用金刚石车削的方法制作凸面形透镜列阵，水平截面为圆形。基底材料为K9玻璃，子图形口径500μm。微细图形制作各种卡类上面，两者采用分离式，当单独使用时，带有微细图形的卡与别的没带微细图形的卡没有区别，当附加上微透镜列阵后，产生放大显示及动态特殊效果。
实施例5，采用光刻热熔法制作微细图形，子图形口径为50μm，水平截面为正六边形。通过复制的方法制作到光学塑料基底上。制作成纪念徽章，用照相翻版印刷的方法制作的微细图形附着在其下表面，两者紧密结合在一起。
权利要求
1.连续微透镜列阵放大显示防伪方法，其特征在于包括下列步骤(1)设计制作微细图形或微结构；(2)用微细加工的方法，制作口径与微细图形相匹配的微透镜列阵；(3)组合微细图形和微透镜列阵，得到放大、显示、三维立体效果。
2.根据权利要求1所述的连续微透镜列阵放大显示防伪方法，其特征在于所述的步骤(1)中的制作微细图形或微结构的方法是采用印刷、发片、激光打印、微细加工、微雕刻等方法。
3.根据权利要求1所述的连续微透镜列阵放大显示防伪方法，其特征在于所述的步骤(2)中的微细加工方法是采用掩模移动法、灰阶掩模法、光刻热融法在光刻材料上成形。
4.根据权利要求3所述的连续微透镜列阵放大显示防伪方法，其特征在于所述的光刻材料是光刻胶或明胶。
5.根据权利要求3所述的连续微透镜列阵放大显示防伪方法，其特征在于所述的成形方法采用干法或湿法刻蚀或干湿法结合。
6.根据权利要求1所述的连续微透镜列阵放大显示防伪方法，其特征在于所述的微透镜列阵的单元剖面为凸面，水平截面形状为圆形或正方形或边数大于等于5的多边形。
7.根据权利要求1所述的连续微透镜列阵放大显示防伪方法，其特征在于所述的步骤(3)中组合微细图形和微透镜列阵是按照微透镜列阵的方式采用分离式或组合式。
8.根据权利要求7所述的连续微透镜列阵放大显示防伪方法，其特征在于所述的分离式是微透镜列阵和微细图形可单独使用，当两者直接贴加时产生放大显示效果。
9.根据权利要求7所述的连续微透镜列阵放大显示防伪方法，其特征在于所述的组合式是在微细图形上以膜压或胶粘结等方式集成微透镜列阵。
10.根据权利要求3所述的连续微透镜列阵放大显示防伪方法，其特征在于所述成形的载体是膜层或有机材料表面等软质材料，还可以是光学玻璃或光学塑料等硬质材料。
11.根据权利要求1所述的连续微透镜列阵放大显示防伪方法，其特征在于所述的方法用于鉴别钞票的真伪或用于商品的防伪或用于各种纪念币、徽章、各种卡类等表面的特殊放大显示效果。
全文摘要
连续微透镜列阵放大显示防伪方法，涉及微光学元件显示技术。采用印刷、发片、激光打印、微细加工、微雕刻方法制作微细图形，采用微细加工的方法制作口径与微细图形相匹配的连续表面微透镜列阵，两者通过分离式、膜压组合式、粘贴组合式等结合，得到单一图形单一颜色、多图形多色彩等多种放大显示及三维立体效果，还具有强烈的动感，方便地观察到肉眼无法分辨的微图形，从而实现防伪目的。本发明组合方式灵活，效果独特，成本低廉，适用范围广，具有很好的市场前景。
文档编号B44F1/00GK1552589SQ03123580
公开日2004年12月8日 申请日期2003年5月29日 优先权日2003年5月29日
发明者邓启凌, 杜春雷, 周崇喜 申请人:中国科学院光电技术研究所