专利名称：影像表示及微光学安全系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种影像表示系统，在一个典型的实施例中，该影像表 示系统由聚合物膜中微结构的图标元件形成。本发明还涉及一种合成放 大的微光学系统，在一个典型的实施例中，该合成放大微光学系统形成
金、文件、及产品之隐藏的或明显的认证、以及增进产品、包装、印刷 材料、及消费品的视觉效果的安全装置。
背景技术：
之前已经尝试了不同的影像表示系统。典型的影像表示系统包括常 规的印刷技术。 一些影像表示系统包括全息影像显示和/或浮雕影像特 征。这些系统关于要显示影像的品质和质量都有缺陷。尤其它们都有^艮 容易被复制的缺点，因此不能用作认证或安全装置。
已采用不同的光学材料以提供现金及文件的认证，以识别及区别真 品与仿冒品、及提供所制造的物品与封装的视觉改进。实施例包含全息 显示，以及有关透镜状结构(lenticular structures )及球面微透镜阵 列的其它影像系统。全息显示己流行用于信用卡、驾驶执照、及衣服标 签。
授予Kaule等的美国专利4， 892， 336中，揭示用于文件安全性的透 镜结构之实施例，针对具体实施于文件中以提供防伪造措施的安全线 (security thread )。安全线是透明的，其一侧上具有印刷图案而另一 侧上具有与印刷图案调和的柱面透镜结构。透镜结构被说明成包括复数 个平行圓柱透镜、或是球面或蜂巢透镜。
授予Drinkwater等的美国专利5， 712， 731揭示一种安全装置，其包 含与实质球面微透镜阵列耦合的微影像阵列。透镜也可为散光透镜。每
一透镜典型地为5 0-250 pm且具有典型地20()|um的焦距。
这些方式均苦于类似缺点。它们造成相当厚的结构，特别不适用于
文件认证。它们使用圓柱或球面透镜而提供造成模糊影像的窄视野并要
求透镜的焦点与相关连影像之正好及困难的对齐。此外，它们尚未证明
对安全或反仿冒特别有效。
虑及这些及其它缺点，在此工业上，需要便于现金、文件、制品、
及产品的隐藏认证之安全及视觉独特的光学材料以及提供制品、产品及
包装视觉增强的光学材料。
发明内容
本发明涉及一种影像表示系统，例如微影像表示系统。例如，在一 种形式中，合成光影像系统可提供为包括聚焦元件阵列，以及一个影像 系统，该影像系统包括或由微结构图标元件的阵列或图案形成，如下面 描述的那些，其中微结构图标元件设计为集体形成一影像或特定预期的 信息，且其中聚焦元件的阵列和影像系统合作，例如通过光耦合形成任 意要放大的合成光影像。在另一种形式中，影像表示系统提供为包括或 由微结构图标元件的阵列或图案形成，如下面描述的那些，其中微结构 图标元件设计为集体形成一影像或特定选择的信息，且其中该影像系统 设计为独立设置且设计为利用放大设备，诸如独立于该影像系统而提供 的放大镜或显微镜可视的影像或者能阅读的信息。
本发明公开了关于膜材料，其使用正规二维阵列的非圓柱透镜以放 大此处称为图标(icon)的樣i影4象(micro-image )，以及经由多个个别 透镜/图标影像系统的联合性能以形成合成的放大影像。合成放大影像 及围绕它们的背景可以是无色或有色的、影像或围绕它们的背景或是二 者可为透明的、半透明的、染色的、荧光、磷光、显示光学上可变色、 金属化的或实质上折射的。在透明或上色的背景上显示有色影像之材料 特别适用于与下层被印刷信息结合。当此材料件施加于被印刷信息上时， 在空间上或彼此动态的运动关系上，可同时看见印刷信息及影像。此种 材料也可以;故上覆印刷，亦即，可以在材料的最上(透镜)表面施加印 刷。或者，在半透明或具有不同颜色之实质不透明的背景上显示有色影 像(任何颜色，包含白色及黑色)的材料特别适用于单独使用的或上覆 印刷的信息，而非与下层被印刷的信息结合。
藉由选取一些因素，可以控制所取得的合成放大的倍数，这些因素
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包含透镜阵列对称轴与图标阵列对称轴之间的'偏斜'度。正规的周期 阵列具有限定某些线的对称轴，图案可以围绕这些线被反射而不会改变
图案的基本几何形状，以及，限定阵列理想上是无限延伸的。举例而言， 方形阵列可以围绕任何方形的对角线被反射，而不会改变阵列的相对方
向假设所有的边是相同且无法区别的，如果方形的边对齐平面的x及y 轴，则方形的边在反射之后仍然会与这些轴对齐。我们参考具有旋转对 称或者是旋转对称的阵列。
取代镜像该方形阵列，阵列可以以等于相同类型的对称轴之间的角 度的一个角度来旋转。在方形阵列的情形中，阵列可以旋转90度，对角 线之间的角度，以到达无法与原始阵列区别开的阵列方向。类似地，正 六角形阵列可以围绕一些对称轴而被镜像或旋转，包含六角形的'对角
线，(连接相对的顶角之线)或'中点因子，(连接在六角形的相对边上 面的中心点之间的线)。任一类型的对称轴之间的角度为六十度(60。)， 造成与原始方向无法区别的阵列方向。
假使透镜阵列及图标阵列起初配置有限定它们个别的x-y平面的平 面维度，对称轴之一被选择成代表第一阵列的x轴，对称轴的对应类型 (举例而言，对称的对角线轴)被选成代表第二阵列的x轴，在z轴方 向上，二阵列以实质均匀的距离分离，则当沿着z轴方向观看阵列时， 假使阵列的x轴呈现彼此平行时，阵列可以说具有零偏斜。在复数个六 角形阵列的情形中， 一阵列旋转60度角或其倍数会使这些阵列再度对齐， 以致于无偏斜，正如同复数个方形阵列的情形中，旋转90度或其倍数时， 会无偏斜一样。不同于这些"零偏斜旋转"的x轴之间的任何角度不对 齐被称为偏斜。例如0. 06度等小的偏斜可以产生超过1， OOOx之大的放 大，以及，例如20度等大的偏斜可以产生小的放大，可能小至lx。例如 二阵列的相对比例及透镜的F#等其它因素可以影响合成影像的放大以 及其旋转、正视差(orthoparallactic )移动、及表观视深(apparent visual depth)。
本材料可以提供很多不同的视觉效果(随后将此材料通称为 "Unison"、或是以"Unison Mot ion( Unison移动)"、"Unison Deep( Unison 深度)"、"Uni son SuperDeep (Unison超深"、"Uni son Float ( Uni son 浮动)"、"Unison SuperFloat (Unison超浮动)"、"Unison Levitate (Unison漂浮)"、"UnisonMorph ( Unison幻影化)"、及"Unison 3-D"
之名代表不同效果的Unison材料)，以及，它们产生这些效果的不同实
施例将于下概述。
Uni son移动呈现的影像显示了正视差移动(0PM ),是当材料倾斜时， 影像在表现为垂直于正常视差所预期的方向之倾斜方向上移动。Unison 深及超深呈现的影像是表现为静止于视觉上比材料厚度还深的空间平面 上。Unison浮动及超深呈现的影像是表现为静止于材料表面上方有一距 离的空间平面上，而Unison漂浮呈现的影像，是当材料旋转给定的角度 (例如90度)时，影像从Unison深(或超深)振荡至Unison浮动(或 超深)，接着，当材料又以相同的量旋转时，再度回至Unison深(或超 深)。Unison幻影化呈现的合成影像，是当材料旋转时或从不同视点观看 时，形式、形状、或尺寸会改变。Unison 3-D呈现的影像是显示大比例 的三维结构，例如脸部影像。
多种Unison效果可以组合于一膜上，例如，合并可在形式、色彩、 移动方向、及放大中不同的多重Unison移动影像平面的膜。另一膜可以 组合Unison深影^象平面及Unison浮动影-像平面，而又有另一膜可以诏: 计成组合相同或不同颜色的Unison深、Unison移动、及Unison浮动层， 这些影像具有相同或不同的图形元素。多重影像平面的颜色、图形设计、 光学效果、放大率、及其它视觉元素大部份是独立的，仅有少数例外， 这些视觉元素的平面可以以任何方式结合。
对于很多现金、文件及产品安全应用而言，希望膜的总厚度可以小 于50微米(此后称为"ju "、或"um")，举例而言，小于约45微米，以及， 另一实施例在约10微米至约40微米的范围。举例而言，这可以藉由使 用具有小于50微米的有效基部直径的聚焦元件而完成此点，另一实施例 可为小于30微米，在又另一实施例中，从约IO微米至约30微米。关于 其它实施例，可以使用具有小于约40微米的焦距的聚焦元件，又另一实 施例是具有约IO至小于约30微米的焦距的聚焦元件。在特别实例中， 可以使用具有35微米的基部直径及30微米的焦距的聚焦元件。替代的、 混合的折射/绕射实施例可以制成薄至8微米。
此处，由于膜的复合多层结构及它们的高的纵横比要素而不易由一 般可取得的制造系统来再生，所以，它们是高度抗仿冒的。
如此，本系统提供微光学系统，优选地为具有一厚度的聚合物膜形 式，当从肉眼观看时，其会以反射或透射光投射呈现下述情形之一个或
更多的影像
i. 显示正^见差移动(Unison移动)；
ii. 呈现位于比聚合物膜的厚度更深的空间平面上(Unison深及 Unison超深)；
iii. 呈现位于聚合物膜的表面上方的空间平面上(Unison浮动及 Uni son超深)；
iv. 当膜是在方位角上旋转时，在比聚合物膜的厚度更深的空间平面 与膜的表面上方的空间平面之间振荡(U n i s o n漂浮)；
v. 从一形式、形状、尺寸、颜色(或这些特性的某些组合)转换成 不同的形式、形状、尺寸、颜色(或这些特性的某些组合)(Unison幻影 化)；及/或
vi. 表现为具有真实的三维性(Unison 3-D)。
一种合成放大微光学系统被公开，例如，其能用作安全或认证设备， 该合成放大微光学系统包括
(a) 由周期性的、多个影像图标的旋转对称平面阵列组成的微影像， 该对称平面阵列在其平面中具有对称轴；以及
(b) 多个影像图标聚焦元件的周期性的平面阵列，其旋转对称性和 周期性基本上对应于微影像阵列的旋转对称性和周期性，且在其平面中 具有对称轴，影像图标聚焦元件阵列的对称轴关于相应的微影像平面阵 列的对称轴具有一选择的角度，影像图标聚焦元件包括具有小于50微米 的有效直径的聚焦元件或者是多边形基座的多区聚焦元件，其中影像图 标聚焦元件的平面基本上平行于影像图标的平面设置，并且相距足够放 置影像聚焦元件的距离以形成影像图标的合成影像。权利要求1的合成 放大微光学系统，其中聚焦元件由下面的组中选择，该组由非圓柱透镜 和非圓柱聚焦反射器及其组合组成。
在生产合成放大微光学系统的方法和生产文件安全设备的方法的另 一实施例中，每个方法包括下列步骤
(a) 提供由周期性的、多个影像图标的旋转对称平面阵列组成的微 影像，该对称平面阵列在其平面中具有对称轴；以及
(b) 提供多个影像图标聚焦元件的周期性的平面阵列，其旋转对称 性和周期性基本上对应于微影像阵列的旋转对称性和周期性，在其平面 中具有对称轴，影像图标聚焦元件阵列的对称轴关于相应的微影像平面
阵列的对称轴具有一选择的角度，影像图标聚焦元件包括具有小于50微 米的有效直径的聚焦元件；以及
(c )将影像图标元件的平面设置为基本上平行于影像图标的平面， 并且相距足够放置影像条件元件的距离以形成影像图标的合成影像。
在另 一实施例中，公开了 一种控制合成放大微光学系统中或安全或 认证设备中的光效应的方法。该光效应包括移动效应、放大、 一见觉深度 效应或所述效应的组合，该方法包括下列步骤
(a )提供由多个影像图标的旋转对称平面阵列组成的微影像，该对 称平面阵列在其平面中具有对称轴且对于每个图标具有选择的重复周
期；以及
(b) 提供多个影像图标聚焦元件的周期性的平面阵列，其旋转对称 性基本上对应于微影像阵列的旋转对称性，且在其平面中具有对称轴， 影像图标聚焦元件阵列的对称轴关于相应的微影像平面阵列的对称轴具 有一选择的角度，并且对于聚焦元件具有选择的重复周期，该影像图标 聚焦元件包括具有小于50微米的有效直径的聚焦元件或是多边形基座的 多区聚焦元件；以及
(c) 将影像图标元件的平面设置为基本上平行于影像图标的平面， 并且相距足够放置影像聚焦元件的距离以形成影像图标的合成影像；
(d) 其中影像图标的重复周期与聚焦元件的重复周期的比例从下述 组中选择，该组由小于1、基本上等于1以及大于1组成，并选择微影像 的周期的平面阵列的对称轴以及影像图标聚焦元件的周期的平面阵列相 应的对称轴是对齐还是不对齐。
在另 一典型的实施例中，公开了 一种用于合成微光学系统的影像图 标，该合成放大微光学系统包括
(a) 由具有多个影像图标的平面阵列的基板组成的微影像；以及
(b) 影像图标聚焦元件的平面阵列，其中影像图标聚焦元件的平面 阵列相对于影像图标的平面阵列以一定距离设置，该距离足够容纳影像 聚焦元件以形成影像图标的合成影像；
该影像图标包括在基板上形成为凹槽的影像图标，该凹槽形成随意 地填充有提供与基板不同的材料的空隙。
还公开了 一种合成放大微光学系统或文件安全设备及其制造方法， 该系统包才舌
(a) 由多个影像图标的平面阵列组成的微影像；以及
(b) 影像图标聚焦元件的平面阵列，该聚焦元件包括是多边形基座 的多区聚焦元件的聚焦元件。
此外，还公开了一种安全或认证线程，其包括
(a) 具有微影像或图标的周期性阵列的材料，该图标包括形成在该
材料中的填充凹槽；
(b) 非圓柱的、平面场的、非球面的或多边形基座的多区微聚焦元
件的周期性阵列设置为有足够距离放置聚焦元件以形成微影像或图标的 合成影像，其中该微聚焦元件包括基座的直径范围从大约20微米到大约 30微米的聚焦元件；以及
(c) 覆盖微影像或图标阵列的、着色的或金属密封或遮蔽层。 公开了 一种尤其用于现金的文件安全设备或安全线程，其包括
(a) 由周期性的、多个影像图标的旋转对称平面阵列组成的微影像， 该对称平面阵列在其平面中具有对称轴；以及
(b) 多个影像图标聚焦元件的周期性的平面阵列，其旋转对称性和 周期性基本上对应于微影像阵列的旋转对称性和周期性，在其平面中具 有对称轴，影像图标聚焦元件阵列的对称轴关于相应的微影像平面阵列 的对称轴具有一选择的角度，影像图标聚焦元件包括具有小于50微米的 有效直径的聚焦元件或者是多边形基座的多区聚焦元件，其中影像图标 聚焦元件的平面基本上平行于影像图标的平面设置，并且相距足够放置 影像聚焦元件的距离以形成影像图标的合成影像。
还公开了一种合成放大光学和安全系统，其包括一影像以及多个影 像聚焦元件，该聚焦元件和该影像相互设置在一平面中，其中当该系统 关于基本上平行于该系统的平面的轴倾斜时，该合成影像看起来沿着平 4亍于该倾杀+轴的方向移动。
本发明更特别地提供合成放大微光学系统及其制造方法，合成放大 微光学系统包括
(a) —个或更多光学间隔器；
(b) 包括具有复数个影像图标的周期平面阵列的微影像，此周期阵 列具有相对于其至少一平面轴及位于或相邻于光学间隔器的对称轴；及
(c) 影像图标聚焦元件的周期平面阵列，具有相对于其至少一平面 轴的对称轴，此对称轴是与微影像平面阵列的平面轴相同的平面轴，每
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一聚焦元件或为多边形基部多区域聚焦元件、在相关的影像图标的宽度 上提供放大的视野的透镜以致相关影像图标的周边边缘不会落在视野之
外、或是具有小于50微米的有效直径之非球面聚焦元件。
系统包含一个或更多上述效果。提供一方法，藉由此方法，这些效
果可以被选择性地包含于系统之内。
本揭示又提供安全装置，其适用于至少部份地并入于其中或其上、
及用于或相关连于包括至少一上述微光学系统的安全文件、标签、撕条、
窜改标示装置、密封装置、或其它认证或安全装置。更特别地，本揭示
提供文件安全装置及其制造方法，文件安全装置包括
(a) —个或更多光学间隔器；
(b) 包括具有复数个影像图标的周期平面阵列的微影像，此周期阵 列具有相对于其至少一平面轴及位于或相邻于光学间隔器的对称轴；及
(c) 影像图标聚焦元件的周期平面阵列，具有相对于其至少一平面 轴之对称轴，此对称轴是与微影像平面阵列的平面轴相同的平面轴，每 一聚焦元件可为多边形基部多区域聚焦元件、在相关的影像图标的宽度 上提供放大的视野的透镜以致相关影像图标的周边边缘不会落在视野之 外、或是具有小于50微米的有效直径的非球面聚焦元件。
此外，本揭示提供视觉增强装置，其包括如上述限定般及具有上述 效果的至少一微光学系统，以用于衣服、皮肤产品、文件、印刷品、制 品、封装、购买点显示、公告、广告装置、运动货品、金融文件和交易 卡、以及所有其它货品的视觉强化。
也提供具有如上所述的至少一安全装置的安全文件或标签，此安全 装置至少部份地嵌入于其中及/或安装于其上。
从配合附图的下述详细说明，本领域的技术人员将清楚可知本揭示 的其它特征及优点。
本领域的技术人员，在检视下述附图及详细说明后，将清楚其它系 统、装置、方法、特点、及优点。所有这些其它的系统、方法、特点、 及优点包含在本说明中，在本揭示的范围之内，及受后附的权利要求所 保护。
除非另外限定，否则此处所使用的所有技术及科学名词具有与本发 明所属的领域的普通技术人员所共同了解的相同的意义。此处所述的所 有公开、专利申请、专利及其它参考文件将全文引入作为参考。在沖突
的情形中，以包含定义的本说明书为主。此外，材料、方法、及实例仅 为说明之用并非限定之用。
参考附图，将可更佳地了解本揭示的很多方面。图中的元件无需依 照比例，重点在于清楚地显示本揭示的原理。此外，在图中，在数个视 图中，类似的代号代表相对的构件。
图la是微光学系统的剖面，举例说明本揭示之一实施例，提供系统
的影像的正视差移动。
图lb是图la的实施例的等距剖视图。
图2a显示图la-b的实施例的正视差合成影像移动效果。
图2b-c显示本系统的深及浮动实施例的^L觉效果。
图2d-f显示本系统的漂浮实施例的旋转所取得的视觉效果。
图3a-i为平面^f见图，显示本系统对称的二维阵列透镜的不同图案的
填充因数以及多个实施例。
图4显示藉由改变图标元件周期/透镜周期比例而产生的深、
Unison、浮动、及漂浮实施例效果的不同组合的图。
图5a-c为平面视图，显示图标影像的合成放大如何由本系统的透镜
阵列与图标阵列轴之间的相对角度所控制。
图6a-c为平面视图，显示完成本系统的合成放大影像的幻影化效果 (morphing effect)的实施例。
图7a-c为剖面视图，显示本系统的图标层的不同实施例。
图8a-b为平面视图，显示'正，及'负'图标元件实施例。
图9为剖面视图，显示用于产生具有不同特性的合成放大影像的区
域的多层材料的实施例。
图IO为剖面视图，用于产生具有不同特性的合成放大影像的区域的
多层材料的另一实施例。
图11a-b为剖面视图，显示本系统的反射光学器件及针孔光学器件
实施例。
图12a-b为剖面图，比较全折射材料实施例的结构与混合折射/反 射材料实施例。
图13为剖面图，显示'剥离显示，篡改标示材料实施例。 图14为剖面视图，显示'剥离改变，篡改标示材料实施例。
图15a-d为剖面^见图，显示双侧系统的不同实施例。
图16a-f为剖面图及对应的平面视图，显示用于产生灰度级或色调图标元件图案及接着由本系统合成放大影像的三种不同方法。 图17a-d为剖面视图，显示配合被印刷信息使用本系统。 图18a-f为剖面视图，显示将本系统应用于或并入不同基底以及与
被印刷信息组合。
图19a-b为剖面一见图，比较当一球面透镜与一平场非球面透镜均并入于本系统中时二者的对焦视野。
图20a-c为剖面视图，显示起因于使用本系统中的厚图标层的效用的二个优点。
图21是平面视图，显示应用本系统于现金作为'有窗的(windowed)'安全线。
图22显示与"有窗的"安全线有关的影像的本系统的正视差移动实 施例。
图23显示本系统的合成影像的半色调。
图24a显示使用本系统以产生尺寸上小于个别合成影像的最小特征的组合合成影像。
图24b显示使用本系统以产生图标影像元件之间的间隙的窄图案。
图25显示并入隐密的、隐藏的信息于本系统的图标影像中。
图26显示以本系统产生完全的三维影像。
图27显示用于设计图26的三维实施例的图标影像的方法。
图28显示起因于图27的方法的图标影像。
图29显示图27的方法如何应用至复合的三维合成影像。
图30显示举例说明的有效直径为28微米的六角基部多区域透镜的中央区焦点特性。
图31显示具有28微米直径的球面透镜的中央区焦点特性。
图32显示图30的六角透镜的侧边区的性能。
图33显示图31的球面透镜的外区的性能。
图34a， b显示微结构图标元件可替换的实施例。
图35a, b显示进一步包括涂覆材料的图34a, b的^U吉构图标元件。
图36a, b显示进一步包括层压涂覆材料的图34a, b的微结构图标元件。
图37a-c显示正的和负的图标元件。 图38a-c显示填充的和涂覆的微结构图标元件的组合。 图39a-c显示图34a， b的微结构图标元件的图案化的涂覆材料的应 用和组合。
图40a-c显示使用图案化的涂覆材料以创建图标影像元件。 图41a, b显示这里公开的微光学系统的"锁和键"实施例。 图42显示图41的"锁和一睫"实施例的一个可替换实施例。 图43显示图41的"锁和键"实施例的另一实施例。 图44a， b显示这里公开的孩i光学系统的可浸入的实施例。 图45a， b显示图44a， b的可浸入的的实施例的可替才奐实施例。 图46显示本微光学系统根据方位视角的一个实施例。 图47显示图46的微光学系统的一个可替换实施例。 图48a-f显示用于本微光学系统的一个实施例中创建填充的微结构 图标元件的方法。
具体实施例方式
现在将详细说明图中所示的实施例。虽然配合这些附图而说明数个 实施例，但是，并非意图将本发明限定于此处所揭示的实施例。相反地， 是要涵盖所有替代、修改、及等同物。
为了简洁并避免重复的解释，接下来所有对下列术语的引用都理解 为这里定义的、解释并详细说明的。为了方便，接下来所定义的术语在 特定实施例的描述中第 一次使用时用粗体打印出来。
图标填充材料-用于填充微结构图标元件的任何材料。图标填充材 料可以是气体、液体、凝胶体、粉末、固态、乳胶、悬浮物、合成材料 及其组合。图标填充材料通常提供某些特性，这些特性可测量或者可检 测且与围绕的图标层材料不同。这些不同的特性可以提供光效应或它们 可提供能进行材料的非接触检测或认证，或者材料的非接触测量和认证 的特性。材料的组合可用于图标填充材料以提供图标元件理想的特性的 多样性。
可产生理想的光效应的图标填充材料的材料特性包括，但不局限于 透明度、不透明度、折射率、色散、散射特性、珠光度、乳白光度、彩 虹度、颜色反射和颜色吸收、反射率、线、圓和椭圓偏振特性、拉曼或 瑞利特性、旋光性、荧光、发光、磷光、双光子效应、热致变色效应、 压电致变色效应、光致变色效应、摩擦发光效应、电致发光效应、电致 变色效应以及磁致变色效应。图标填充材料可获得这些与纯材料或混合 物、化合物、悬浮物或多种材料的其它组合一样的特性。
可产生理想的非接触检测或认证特性的图标填充材料的材料特性包
括，但是不局限于磁反应、磁化、电荷分离、电反应、导电性、导热 性、绝缘强度、荧光、发光、磷光、双光子效应、核磁共振、透明度、 不透明度、反射率、色散、散射特性、珠光度、乳白光度、彩虹度、颜 色反射和颜色吸收、反射率、线、圆和椭圓偏振特性、拉曼或瑞利特性、 放射性、辐射激活特性、旋光性、荧光、发光、磷光、双光子效应、热 致变色效应、压电致变色效应、光致变色效应、摩纟察发光效应、电致发 光效应、电致变色效应以及磁致变色效应。
优选地，图标填充材料可包括载体材料，例如单体、oligimer、或 聚合物材料及其组合，该载体材料是经过溶剂固化、热固化、氧化固化、 反应固化或辐射固化的。 一种典型的辐射固化的光敏聚合物是Lord公司 的U107光敏聚合物。
图标填充载体材料的光学、非接触检测和非接触认证特性通过下述 任何材料的混合或组合得以改进(示例但是不局限于这些材料)染料、 着色剂、颜料、粉状材料、墨水、粉状矿物、磁材料和颗粒、磁化材料 和颗粒、磁反应材料和颗粒、磷、液晶、液晶聚合物、碳黑或其它光吸 收材料、二氧化钛或其它散光材料、光晶、非线性晶体、乳酸、纳米管 (nanotube)、 buckey球(buckeybal1 )、 buckey管(buckeytube )、 有 机材料、珠光材料、粉状珍珠、多层干涉材料、乳白色材料、彩虹色材 料、低折射率材料或粉末、高折射率材料或粉末、金刚石粉、结构色材 料、偏振材料、偏振旋转材料、荧光材料、磷光材料、热致变色材料、 压电致发光材料、光致变色材料、摩擦发光材料、电致发光材料、电致 变色材料、磁致变色材料和颗粒、放射性材料、辐射激活材料、电荷分 离材料及其组合。 一种典型的图标填充材料包括光聚合物载体，例如Lord 公司的U107,其与亚微米颜料粉末一起研磨以形成厚的"墨水"。
这里不明确说明的其它特性、材料、方法、装置及其组合可理解为 包括对于本领域技术人员显而易见的本发明的范围之内。
涂覆材料-用于涂覆图标层或图标填充材料，或者涂覆云紋放大系 统的任何层的任何材料，其包括但不局限于透镜、图标平面、图标层、
微结构的图标元件、图标填充材料、或者沉积、层压或施加于透镜、图 标层或透镜、图标层、基板或透明基板内部或外部的任何层的任何材料层。
涂覆材料通常提供一些可检测的，不同于图标层中的其它材料、图 标填充材料、基板、透明基板或透镜层的特性的特性。这些不同的特性 可提供光效应或者它们能提供能实现材料的非接触检测或认证，或者能 同时实现材料的非接触检测和认证的特性。材料的组合可用作涂覆材料 以提供多种理想的涂覆材料特性。
产生理想的光效应的涂覆材料的材料特性包括，但是不局限于透 明度、不透明度、折射率、色散、散射特性、珠光度、乳白光度、彩虹 度、颜色反射和颜色吸收、反射率、线、圓和椭圓偏振特性、拉曼或瑞 利特性、旋光性、荧光、发光、磷光、双光子效应、热致变色效应、压 电致变色效应、光致变色效应、摩l察发光效应、电致发光效应、电致变 色效应以及磁致变色效应。涂覆材料可获得与纯材料或混合物、化合物、 悬浮物或多种材料的其它组合 一 样的特性。
应用涂覆材料适当的方法取决于包括材料特性和材料预期的功能或 效应等多种因素。通过湿体研碎反应(如在湿体镀银中)、非电解镀层、 电解镀层、气相沉积、溅射、等离子体喷涂、分子束外延、热印、箔转 印(foil transfer),层压以及其它适当的、已知的方法及其组合可以 应用金属、金属氧化物、半导体涂覆及其组合。通过湿法涂覆、喷涂、 印刷、层压、图标表面的化学反应、喷墨、电印刷、浸渍、弯月面涂覆、 波形涂覆、活性涂覆以及其它适当的、已知的方法及其组合可以应用加 入液态载体材料的涂覆材料。通过热印、箔转印、层压以及其它适当的、 已知的方法及其组合可以应用基于薄膜或箔的涂覆材料。
涂覆材料优选地可以是蒸发的或溅射的金属，例如铝、金或银或金 属氧化物，例如氧化铟锡或氧化铁。加入填充材料的涂覆材料优选地可 包括载体材料，例如单体、oligimer或聚合物材料及其组合，这些载体 材料是经过溶剂固化、热固化、氧化固化、反应固化或辐射固化的。一 种典型的辐射固化的光敏聚合物是Lord公司的U107光敏聚合物。
涂覆载体材料的光学、非接触检测和非接触认证特性通过下述任何 材料的混合或组合得以改进(示例，但是不局限于这些材料)染料、着 色剂、颜料、粉状材料、墨水、粉状矿物、磁材料和颗粒、磁化材料和
20颗粒、磁反应材料和颗粒、磷、液晶、液晶聚合物、碳黑或其它光吸收 材料、二氧化钛或其它散光材料、光晶、非线性晶体、乳酸、纳米管
(nanotube)、 buckey球(buckeybal1)、 buckey管(buckeytube)、 有 机材料、珠光材料、粉状珍珠、多层干涉材料、乳白色材料、彩虹色材 料、低折射率材料或粉末、高折射率材料或粉末、金刚石粉、结构色材 料、偏振材料、偏振旋转材料、荧光材料、磷光材料、热致变色材料、 压电致变色材料、光致变色材料、摩擦发光材料、电致发光材料、电致 变色材料、磁致变色材料和颗粒、放射性材料、辐射激活材料、电荷分 离材料及其组合。 一种典型的涂覆材料包括光聚合物载体，例如Lord公 司的U107,其与亚微米颜料粉末一起研磨以形成厚的"墨水"。
还可选择涂覆材料以提供物理、化学、机械、涂底层或粘合促进的 特性。
这里不明确说明的其它特性、材料、方法、装置及其组合可理解为 包括对于本领域技术人员显而易见的本发明的范围之内。
正图标元件-图标设计或图案的图形元件，其中图标元件的目标图 案，例如特征或标志被染色、着色、金属化或者另外与图标元件的背景 区分开。通常，在制造的过程中，正图标元件的目标图案将在正图标元 件的背景获得的或对其应用的任何区别特征之前获得区别特征。
正影像-由正图标元件形成的影像或合成影像。
负图标元件-图标设计或图案的图形元件，其中图标元件的背景被 染色、着色、金属化或者另外与图标元件的目标图案，例如特征或标志 区分开。通常，在制造的过程中，负图标元件的背景将在负图标元件的 目标图案获得的或对其应用的任何区别特征之前获得区别特征。
负影像-由负图标元件形成的影像或合成影像。 (这个/一个)图标元件的目标图案-图标设计或图案，例如特征或 标志的独立的或绑定的图形元件。通常，图标元件的目标图案优选地绑 定在一个、两个或者三个图标元件或图案之内，且也可与更多的进行绑 定。
(这个/一个)图标元件的背景-围绕目标图案的图标设计或图案的 非绑定区域。通常，图标元件或图案的背景连续地越过多个图标元件或图案。
图标层-基板或透明基板的表面可应用的微印刷的基本上呈平面的层可以是自立式层。大量的材料可用于图标层，该图标层包括但是不局 限于热固聚合物、热形成聚合物、铸型用聚合物、活性铸型用聚合物、 辐射固化的聚合物、生物聚合物、凝胶、淀粉、糖、硅树脂聚合物、多 层介电聚合物薄膜、溶剂铸型用聚合物、压模聚合物、注模聚合物、浮 凸聚合物、玻璃、金属氧化物、金刚石、氧化铝、光敏聚合物、光致抗 蚀剂、印刷墨水或图案涂覆、喷墨印刷涂覆、电印刷涂覆及其组合。
一种示例的图标层材料是光敏聚合物，例如Lord公司的U107光敏 聚合体。图标层可以是一种材料或者它可加入染料、着色剂、颜料、粉 状材料、墨水、粉状矿物、磁材料和颗粒、磁化材料和颗粒、^兹反应材 料和颗粒、磷、液晶、液晶聚合物、碳黑或其它光吸收材料、二氧化钛 或其它散光材料、光晶、非线性晶体、乳酸、纳米管(nanotube)、 buckey 球(buckeyball )、 buckey管(buckey tube )、有机材料、珠光材料、粉 状珍珠、多层干涉材料、乳白色材料、彩虹色材料、低折射率材料或粉 末、高折射率材料或粉末、金刚石粉、结构色材料、偏振材料、偏振旋 转材料、荧光材料、磷光材料、热致变色材料、压电致变色材料、光致 变色材料、摩擦发光材料、电致发光材料、电致变色材料、磁致变色材 料和颗粒、放射性材料、辐射激活材料、电荷分离材料及其组合，以及 能增强或改变其光、电、磁、核磁共振或其它物理特性的其它合适的材 料。
一种示例的图标层材料是Lord公司的U107光敏聚合体。这里不明 确说明的其它特性、材料、方法、装置及其组合可理解为包括对于本领 域技术人员显而易见的本发明的范围之内。
微结构图标影像元件-通过多种适当的方法在图标层中可形成的具 有物理凸紋或微结构的图标元件，该适当方法包括热形成、铸造、压模、 注模、浮凸、图案化辐射曝光和显影、激光曝光和显影、喷墨印刷、电 印刷、印刷、雕饰、电形成、划线、照相、全息以及与已知的硬化和蚀 刻或膨胀过程、掩膜和沉积过程、掩膜和化学蚀刻、掩膜和反应离子蚀 刻、掩膜和离子束研磨、显微机械加工、激光机械加工和激光烧蚀、光 敏聚合物曝光和显影以及其它适当的方法及其组合相结合的光敏感光乳 剂的激光曝光。
微结构影像元件优选地通过铸造聚合物基板(通常为PET )和镍微结 构图标影像元件的工具之间的液晶光敏聚合物、辐射固化所述的光敏聚
合物以及从所述镍微结构图标影像元件的工具剥离附着固化的光敏聚合 物的所述聚合物基板而形成。
这里不明确说明的其它特性、材料、方法、装置及其组合可理解为 包括对于本领域技术人员显而易见的本发明的范围之内。
微结构图标影像元件的加工和方法-通过热形成、铸造、压模、注 模、浮凸、图案化辐射曝光和显影、电形成以及光敏聚合物曝光和显影 用于将微结构图标影像元件形成到图标层中的加工和方法。该加工可通 过多种类似且适当的方法来创建，该方法包括热形成、铸造、压模、注 模、浮凸、图案化辐射曝光和显影、激光曝光和显影、喷墨印刷、电印 刷、印刷、雕饰、电形成、划线、照相、全息以及与已知的硬化和蚀刻 或膨胀过程、掩膜和沉积过程、掩膜和化学蚀刻、掩膜和反应离子时刻、 掩膜和离子束研磨、显微机械加工、激光机械加工和激光烧蚀、光敏聚
激光曝光。
微结构图标影像元件的加工优选地由已知的原始微结构的产生方法 制造出来，该原始微结构通过刚性基板或刚性透明基板上的光致抗蚀剂 材料的曝光和显影、微结构的光致抗蚀剂表面的导电金属化以及导电表 面上的镍电成形而形成。
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透明基板-任何基本上为平面且基本上光学透明的材料，其包括但 不局限于玻璃、金属氧化物、聚合物、合成材料、生物聚合物、糖、纤
维素、淀粉、凝胶及其组合，用于支持Unison云紋放大系统的光元件， 所述光元件可选性地包括微透镜阵列以及一个或多个图标影像阵列。PET 聚合物薄膜是示例的本发明的图标层和云紋放大系统的基板。
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基板-任何基本上是平面的材料，其包括但不局限于玻璃、金属、 合成材料、金属氧化物、聚合物、生物聚合物、糖、纤维素、淀粉、凝 胶、纸、含纤维的材料、不含纤维的材料、箔、非纺织纸替代物及其组 合。PET聚合物薄膜是示例的本发明的基板。
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共形的涂覆材料-与其应用的表面形状一致的涂覆材料。溅射金属 涂覆是典型的共形涂覆-其覆盖垂直表面、微结构側壁、底切的区域以 及水平表面。
不共形的涂覆材料-与其应用的表面形状不一致的涂覆材料。气相 金属涂覆是典型的不共形涂覆-其优先涂覆水平表面且仅涂覆垂直表面 和微结构侧壁，但是不涂覆底切的区域。
定向涂覆材料- 一种涂覆材料，该涂覆材料优先覆盖水平表面以及 具有指向涂覆源的通常方向的表面法线的表面，但是不覆盖具有指向远 离覆盖源的通常方向的表面法线的表面。偏移的或阻挡的气相金属涂覆
是定向涂覆材料的 一个示例金属蒸汽流以基本上偏离的角度被指到表 面，导致微结构的"近"表面被涂覆，但是微结构的"远"表面被遮挡
且未被涂覆o
现参考附图，图la显示本微光学系统12的一实施例，其提供系统 的影像正视差移动。
系统12的微透镜l具有至少二个实质上相等的对称轴以及以其按二 维周期阵列配置。透镜直径2优选地小于50 ju且在透镜3之间的空隙间 隔优选地为5ju或更少。(此处，'/i，与'jLim，是可互换的且意指相同 的度量)。微透镜1会将图标元件4的影像聚焦以及将此影像10投射向 观看者。系统通常在具有正常程度的周围照明的情形中使用，以致于图 标影像的照明从反射或透射的周围光而产生。图标元件4是图标元件周 期阵列的一个元件，图标元件周期阵列的周期及尺寸实质上类似包含透 镜1的透镜阵列的周期及尺寸。在透镜1与图标元件4之间是光学间隔 器5,其可以与透镜1材料邻接或是可以可选地为一个分开基底8 -在本 实施例中，透镜9会与基底分开。图标元件4可由密封层6可选地保护， 密封层6优选地由聚合物材料制成。密封层6为透明的、半透明的、着 色的、染色的、不透明的、金属的、磁性的、光学上可变的、或是其任 何组合，提供安全及认证目的所需的光学效果及/或增加的功能，包含支 援依靠光学效果、导电性或电容、磁场检测等自动化现金认证、验证、 追踪、计数及检测系统。
系统的总厚度7典型地小于50ju;真实厚度取决于透镜l的F并及透 镜2的直径，以及增加的安全特性或视觉效果层的厚度。图标元件4的
24
重复周期ll与透镜l的重复周期实质相同；'尺度比例，是图标的重复 周期对透镜的重复周期的比例，用以产生很多不同的视觉效果。具有实 质上等于i. oooo的尺度比例的轴对称值，在透镜的对称轴与图标未对齐
时，会造成Unison移动正视差效果，具有实质上小于1. 0000的尺度比 例的轴对称值，在透镜的对称轴与图标实质上对齐时，会造成Unison深 和Unison超深效果，以及，具有实质上大于1. 0000的尺度比例的轴对 称值，在透镜的对称轴与图标实质上对齐时，会造成Unison浮动及 Unison超浮动效果。具有例如X方向上为0. 995及Y方向上为1. 005之 尺度比例的轴向不对称值，会造成Unison漂浮效杲。
藉由透镜重复周期及图标重复周期的尺度变形、或是藉由将空间变 化信息并入图标图案中，可以取得Unison幻影化效杲。藉由将空间变化 信息并入图标图案中，也可以产生Unison 3-D效果，但是，在本实施例 中，信息代表从实质上对应于图标位置的特定位置处观看时三维物体的 不同观看点。
图lb是呈现图la中的剖面所示的本系统的等距^L图，本系统具有 有重复周期11及光学间隔器厚度5的透镜1和图标4的方形阵列图案(图 la不是特定的方形阵列图案，而是所有正规周期阵列图案的代表性剖 面)。如同前方切开剖面清楚可见的，图标元件4显示为'$，影像。虽 然在透镜1与图标元件4之间实质上有一对一的对应性，但是，透镜阵 列的对称轴大致而言将不会与图标阵列的对称轴准确地对齐。
在具有1. 0000尺度比例的图la-b的Unison (正一见差移动)材^F实 施例的情形中，当透镜1的轴与图标元件4的轴实质上对齐时，所造成 的图标元件的合成影像(在本实施例中为巨大的'$，)会'扩大，且以 理论上接近无穷大的因数放大。透镜1的轴与图标元件4的轴的稍微角 度不对齐会降低图标元件的合成影像的放大因数并造成放大的合成影像 会旋转。
由透镜、光学间隔器和图标的特定组合产生的移动合成影像对于视 角给定的变化移动恒定的量，且该恒定的量是合成影像重复距离的百分 比。例如，如果产生Unison移动材料以提供具有0. 25英寸的重复距离 的合成影像，当视角改变IO度时这些合成影像看起来具有0. 1英寸的正 视差移动，然后当视角改变10度时，用于创建具有1. O英寸的合成影像 重复距离的Unison的相同的透镜、图标和间隔器将显示出0. 4英寸 - 成
比例的更大的正视差移动。度量正视差影像移动的量以匹配产生的合成 影像的重复距离。视角的改变与度量的正视差影像移动之间的关系取决
于所用的透镜的F#。对于视角所选的改变，低Ff透镜相比于较大Ff透镜 产生较小量的正视差移动。
用于Unison移动材料的示例性的透镜可具有0. 8的F井。这是理想的 F井的一个原因就是其最小化了左眼看到的影像和右眼看到的影像之间的 垂直视差。垂直视差是左眼和右眼影像的垂直偏移- 一幅影像看起来相 对于另一幅影像垂直设置。水平影像视差是一种熟悉且自然的现象这 是眼-脑系统所用的一个因素以感知三维深度。垂直影像视差通常人们 碰不到-如果他们的光学系统没有对齐，在双筒望远镜或双筒显微镜中则 有时可能看到垂直影像视差。对于两眼观看的人来说水平影像视差是经 常发生的，而垂直影像视差在自然界中几乎不会碰到，因此人们具有非 常有限的能力来适应垂直影像视差。这种适应需要一视点相对于另 一眼 镜稍微偏上或偏下。这是一种不正常的体验，尽管这不会伤害到人，但 是由于不习惯的眼镜肌肉的动作将导致观察者眼睛中即刻物理感知。该 物理感知已经通过各种方式进行描述过，从"其使得我的眼睛感觉怪异，到"对于我来说^^艮难看到"。不管观看的方位角如何该效应存在(即Unison 移动材料可以在其平面内旋转到任何角度而不损失该效应)。任何种类的 不常用的印刷会导致观察者眼睛中的物理感知。
Unison移动材料可设计为通过增强影像的垂直视差来导致观察者的 这种感知。垂直影像视差存在于Unison移动材料中，因为观察者的眼睛位于水平平面中。左眼的观察与右眼的观察具有不同的水平视角，因此 左眼看到的合成影像相对于右眼看到的合成影像在垂直方向上呈现垂直 视差的位移。对于低Ff透镜，垂直影像视差的量较小且通常不被观察者 注意到。然而，通过利用较大F并的透镜，例如Ff2. O或者更大的透镜可 以增强垂直影像视差，从而有目的地在观察者眼中创建了垂直视差感知。
在Unison移动材料中通过创建增强的垂直影像视差获得的一个优势 在于由此在观察者中导致的物理感知是唯一的、即刻的且自动的，则因 此能用作新的认证方法。没有其它已知的材料从所有观看的方向可以提 供类似的感知。
Unison深、Unison浮动、及Unison漂浮实施例的合成放大因素一见 透镜1的轴及图标元件4的轴的角度对齐以及系统的尺度比例而定。当 尺度比例不等于1. oooo时，从这些轴的实质对齐所取得的最大放大等于 1/( 1.0000 -(尺度比例))的绝对值。如此，具有0. 995的尺度比例的 Unison深材料将呈现l1/ ( 1. 000 - 0. 995 ) I = 200x的最大放大倍数。类 似地，具有1.005的尺度比例的Unison浮动材料也将呈现l1/ (1.000 -1. 005 ) I = 200x的最大放大倍数。以类似于Unison移动材料实施例的 方式，Unison深、Unison浮动、及Unison漂浮实施例图标元件4的轴 与透镜1的轴的稍微的角度不对齐会降低图标元件的合成影像的放大因 数以及造成经过放大的合成影像会旋转。
由Unison深或超深图标图案所产生的合成影-像相对于Unison深或 超深图标图案的方向而言是竖直的，而Unison浮动或超浮动图案所产生 的合成影像相对于Unison浮动或超浮动图标图案是上下颠倒、旋转一百 八十度(180° )。
图2a是示意性地显示Unison移动实施例中所看见的反直觉正^L差 影像移动效果。图2a左側以平面视图显示一件Unison移动材料12,其 围绕水平轴16振荡。假使合成放大影像14根据视差移动，则当材料12 围绕水平轴16振荡时，其会显现为上下置换(如图2a所示)。此明显的 视差移动典型地为真实物体、传统印刷、及全息影像。取代展现视差移 动，合成放大影像14显示正视差移动20 -其为垂直于一般预期的视差移 动方向的移动。图2a的右側显示材料件12的立体视图，当其围绕水平 旋转轴16振荡18时，呈现单一合成放大影像14的正视差移动。虚线轮 廓22显示合成放大影像14以正视差移至右方之后的位置，虚线轮廓24 显示合成放大影像14以正视差移至左方之后的位置。
图2b， c是等距地显示Unison深及Unison浮动实施例的一见觉效果。 在图2b中， 一件Unison深材料26呈现合成放大影像28,当由观看者 30的眼睛观看时，合成放大影像28立体镜地呈现在Unison深材料26 的平面之下。在图2c中， 一件Unison浮动材料32呈现合成放大影像34, 当由观看者30的眼睛观看时，合成放大影像34立体镜地呈现在Unison 浮动材料34的平面之上。从所有方位角观看位置及宽广范围的仰角位置， 可看见Unison深及Unison浮动效果，宽广范围的仰角位置是从垂直仰 角(以致于从观看者30的眼睛至Unison深材料26或Unison浮动材料 32的视线是垂直于材料的表面)下达典型地小于45度的浅仰角。从宽广 范围的视角及方位可看见Unison深及Unison浮动效果的能力会提供简
单的及方便的方法，使Unison深及Unison浮动材料有别于使用圓柱双 凸透镜光学器件或全像技术的仿真。
图2d-f显示Unison漂浮实施例效果，以等距(isometric ) 一见图显 示Unison漂浮材料36的三个不同的方位角旋转的合成放大影像38的立 体镜感知的深度位置，以及Unison漂浮材料36的对应平面^见图及，见看 者30的眼睛所见的合成放大影像38。图2d是显示合成放大影像38 (此 后称为'影像，)，当Unison漂浮材料36如同平面视图中所示般定向时， 其立体镜地呈现于Unison漂浮材料36下方的平面中。为了说明起见， 平面视图中的粗黑线作为方位角方向代号37。注意，在图2d中，方向代 号37对齐于垂直方向，影像38对齐于水平方向。由于沿着实质上平行 于连接观看者双眼瞳孔的线的Unison漂浮材料36的第一轴尺度比例小 于1.000 (此后，这将称为'立体镜尺度比例，)，所以，影像38呈现在 Unison深位置。沿着垂直于第一轴的第二轴，Unison漂浮材料36的立 体镜尺度比例大于1. 000,因此，如图2f所示，当第二轴对齐成实质上 平行于连接观看者眼睛的瞳孔的线时，会产生影像38的Unison浮动效 果。注意，方向参考37是此图中的水平位置。图2e说明由于方位角方 向上的立体镜尺度比例实质上为1.000，所以会产生Unison移动正^L差 影像效果的Unison漂浮材料36的中间方位角方向。
藉由组合Unison漂浮材料36与传统印制的信息，当材料以方位角 旋转时从Unison漂浮材料36 (图2d)的下方移至达到Unison漂浮材料 36水平(图2e )的程度及进一步达到Unison漂浮材料36 (图2f)水平 的上方的Unison漂浮影像38的^L觉效果可以增强。传统印刷的未改变 的立体镜深度作为参考平面以更佳地知觉到影像38的立体深度移动。
当Unison材料由例如点光源(举例而言，光点或LED闪光)或经过 准直的光源(阳光)等强的方向性光源照射时，可以看见图标的'阴影 影像，。这些阴影影像在很多方式上是不平常的。虽然Unison所呈现的 合成影像不会随着照明方向而移动，但是，所产生的影像确实移动。此 外，虽然Unison合成影像可能位于不同于材料平面的视觉平面，但是， 阴影影像总是位于材料的平面中。阴影影像的颜色是图标的颜色。所以， 黑色图标会产生黑色阴影影像，绿色图标会产生绿色阴影影像，白色图 标会产生白色阴影影像。
当照明角度移动时阴影影像的移动是以与合成影像中呈现的视觉效
果平行的方式与特定的深度或移动Unison效果相关连。如此，随着光的 角度改变的阴影影像的移动会与视角改变时合成影像显示的移动相平 行。特别地
当光源移动时移动阴影影像会正视差地移动。
深阴影影像会在与光源相同的方向上移动。
浮动阴影影像会以相反于光源的方向移动。
漂浮阴影影像会以上述方向之组合移动
漂浮深阴影影像在左右方向上以与光相同的方向移动，但是在上下 方向上以与光的方向相反的方向移动；漂浮浮动阴影在左右方向上以与 光相反的方向移动，但在上下方向上以与光相同的方向移动；漂浮移动 阴影影像显示相对于光移动的正视差移动。
Unison幻影化阴影影像显示当光源移动时之幻影化效果。
当例如LED光等发散点光源移向及移离Unison膜时，会看见其它不 平常的阴影效果。当光源更加远离时，其发散光线更接近近似经过准直 的光，且深，超深、浮动、或超浮动Unison合成影像呈现几乎与合成影 像相同的尺寸。当使光更接近表面时，深及超深材料的阴影影像会因为 照明的强烈发散而收缩，而浮动及Super浮动材料的阴影影像会膨胀。 以收敛照明来照明这些材料时，会造成深及超深阴影影像放大至大于合 成影像的尺寸，而浮动及Super浮动阴影影像会收缩。
当照明的发收敛或发散改变时，Un i s on移动材料的阴影影像不会显 著地改变比例，然而，阴影影像会围绕照明的中心旋转。当照明的收敛 或发散改变时，Unison漂浮阴影影像会在一方向上收缩且在垂直方向上 放大。当照明的收敛或发散改变时，Unison幻影化阴影影像会以对特别 的图案特定的方式改变。
所有这些阴影影像效果可以作为用于安全、反仿冒、品牌保护应用、 及其它类似应用的Unison材津牛的增加的iU正方法。
图3a-i为平面视图，显示对称的二维阵列微透镜的不同图案的填充 因数及不同实施例。图3a、 d及g分别显示以正六角形阵列图案40配置 的微透镜46、 52、及60。(虚线阵列图案线40、 42、及44标示透镜的图 案的对称性但不需要代表透镜阵列的任何实体元件。)图3a的透镜具有 实质上圆形基部几何形状46,图3g的透镜具有实质上六角形基部的几何 形状60,图3d具有为圓化(rounded-off )的六角形52的中间基部的几
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何形状。透镜几何形状的类似演变可以应用至透镜48、 54、及62的方形 阵列42,其中，这些透镜具有如图3b、 e、及h所示的范围从实质圓形 48、圓化的方形54、至实质方形62的基部几何形状。对应地，等边三角 形阵列44会保有如同图如图3c、 f、及i所示的范围从实质圓形50、圓 化的三角形58、至实质三角形64之基部几何形状的透镜。
图3a-i的透镜图案是代表可以用于本系统的透镜。透镜之间的空隙 间隔不会直接有助于影像的合成合大。使用这些透镜图案之一所产生的 材料也将包含以相同几何形状及几乎相同的尺寸配置之图标元件阵列， 允许用以产生Unison移动、Unison深、Unison浮动、及Unison漂浮效
果的尺寸差异。假使如图3c所示般空隙间隔大，则透镜可说具有低填充 因数且影像与背景之间的对比将会因来自图标元件散射的光而缩小。假 使空隙间隔小，则在透镜本身具有良好的聚焦特性及图标元件是在透镜 的聚焦平面上的条件下，透镜可说具有高填充因数且影像与背景之间的 对比将会高。通常以圓形或近乎圓形的基部会比方形或三角形的基部更 容易形成高光学品质的微透镜。透镜性能与空隙间隔最小化的良好平衡 显示于图3d中；具有为圓化的六角形的基部几何形状的六角形阵列透镜。
具有低F并(F数)的透镜特别有用于本系统。低Ff意指小于4,特 别对于Un i s on移动而言近似为2或更低。低F并透镜具有高曲率及对应的 大的垂度、或中心厚度，作为它们的直径的一部份。具有O. 8的F并的典 型Unison透镜具有28微米宽及10. 9微米中心厚度的六角形基部。直径 为5(M鼓米及焦距为20(M敖米的典型Drinkwater透镜具有4的Ff及3. 1 微米的中心厚度。假使比例化成相同的基本尺寸，则Unison透镜具有几 乎为Drinkwater透镜的六倍的垂度。
我们已发现多边形基部多区域透镜，例如六角形基部的多区域透镜， 相较于圓形基部的球面透镜，其具有重要及超乎预期的优点。如同上述， 六角形基部多区域透镜由于它们的应力释放几何形状而显著地改进制造 力，但是，经由使用六角形基部多区域透镜而取得其它未预期的光学优 点。
由于这些透镜处理三个光学区，每一光学区提供不同的及独特的优 点给本发明，所以，我们将这些透镜称为多区域的。三个区域是中心区 (几乎构成透镜的面积的一半)、侧区及角落区。这些多边形透镜具有有 效直径，有效直径是绘制于围绕中心区的角落区之内且包含側区的圓之直径。
本发明的六角形基部多区域透镜的中心区具有将光至少导至焦点的
非球面形状(举例而言，对于具有28微米额定焦距的28微米直径透镜 而言，具有[y-(5. 1316E)X4-(0. 01679)X3+(0. 124931) X+11. 24824]所限 定的形状)，以及具有相同的直径及焦距的球面表面。图30显示聚合物 基底786中具有28孩i米额定焦距的28孩i米额定直径的六角形基部的多 区域透镜784的中心区780的聚焦特性782(透镜及基底n-l. 51 ),以及， 图31显示聚合物基底794中具有30微米额定焦距的28微米直径的球面 透镜792的中心区788的聚焦特性790 (透镜及基底n=l. 51 )。比较这二 个图形，清楚地显示本主题揭示的六角形基部的多区域透镜784至少表 现如同球面透镜792。该六角形基部多区域透镜780的中心区域789提供 了从很大数量视角的高的影像分辨率和浅的视场深度。
本发明的六角形基部的多区域透镜784的六侧区796中的每一侧区 具有以复杂方式取决于具有该区域位置的焦距，但是，如图32所示，效 果是造成侧区域796的焦点散布于中心区域焦点的约+/-10百分比的值 范围798。此焦点的垂直;f莫糊798有效地增加这些区域796中的透镜的寺见 场的深度，以及提供等同于具有平场透镜的优点。球面透镜792的外区 800的性能见于图33中。对于球面透镜792而言，焦点802的垂直模糊 显著地小于对于六角形基部多区域透镜784而言的焦点802的垂直模糊。
对于离位(off-normal )观看而言，这是特别重要的增加的^L场 深度，以及有效的高精场(flatter field )、减轻球面透镜的曲线聚焦 平面与图标平面分离时发生于球面透镜的急遽影像散焦、结果，使用六 角形基部多区域透镜的Unison材料会显示合成影像，此合成影像以高于 使用球面透镜的等同Unison材料的一见角从焦点更柔和地衰减。由于这会 增加材料的有效视角并因而增加其作为安全装置或影像演示装置的可用 性，所以，这是所希望的。
图32的六角形基部的多区域透镜784的角落区806具有发散聚焦特
性，提供将周遭照明散射808至图标平面的预期外的优点并因而降低 Unison材料的灵敏度至照明条件。图33的球面透镜792不会使周遭照明 散射于宽广区域(如同散射至图标平面区804的光线不存在时所见的)， 所以，当从不同的角度观看时，使用球面透镜制造的Unison材料比使用 六角形基部的多区域透镜制造的Unison材料，具有更大的合成影像亮度
变化。
由于六角形基部的多区域透镜比球面透镜具有更高的填充因数(涵 盖平面的能力)，所以，从举例说明的六角形基部多区域透镜取得的优点 会被进一步放大。球面透镜之间的空隙间隔实际上未提供周遭光的散射， 而此非散射区在六角形基部的多区域透镜的情形中是更加小的。
因此，可以看到，即使在以传统的光学标准评估时，六角形基部的 多区域透镜的聚焦特性比球面透镜的聚焦特性差，但是，在本发明的上 下文中，六角形基部的多区域透镜仍然提供优于球面透镜的超乎预期的 好处及优点。
任一型式的透镜可以从被导入或并入透镜空隙间隔中以增强周遭照 明的散射至图标平面的添加的散射微结构或散射材料而得利。此外，透 镜空隙间隔可以由会形成具有收敛或发散聚焦特性的小半径凹凸透镜
(meniscus)的材料所填充，以将周遭光导至图标平面。举例而言，藉 由合并光散射粒子至透镜空隙凹凸透镜填充材料中，可以组合这些方法。 或者，以适当的散射透镜空隙区，初始地制造透镜空隙区。
由于膜表面与透镜边缘之间的高接触角作为制造期间施加以从工具 分离透镜的力量的应力凝聚器，所以，具有这些比例的球面透镜是非常 难以制造。这些高应力倾向于造成透镜对这些膜的附着失败及透镜从工 具移除会失败。此外，对于远离透镜的中心的径向区低F并球面透镜的光 学性能逐渐地受损低M球面透镜除了它们的中心区附近外无法良好聚 焦。
六角形基部透镜相较于具有更加实质圓形基部的透镜，具有超乎预 期的及显著的优点六角形透镜比具有实质圓形基部的光学上等效的透 镜，以更少的剥离力量从它们的工具释放。六角形透镜具有的形状是从 接近它们中心的实质轴向对称过渡至六角形对称，在它们的基部上具有 作为应力凝聚器的转角。由尖锐的基本转角所造成的应力凝聚会降低制 造期间分离透镜与模所需的整体剥离力。此效果的量值是实质的一-相较 于实质上圓形基部的透镜，在制造期间，六角形基部的透镜的剥离力可 以以二或更大的因数降低。
以吸光(深色的)的不透明颜料来填充透镜空隙间隔而有效地形成 透镜掩罩，可以增强材料的影像对比。这将消除起因于经由透镜空隙间 隔而从图标层散射的光的对比度降低。此空隙填充的增加效果是整体影
像会因进入的周遭照明被阻挡通过空隙间隔至图标平面而变得更暗。藉 由不透明的着色空隙填充，倘使该填充会堵塞偏离常规的周边透镜区， 也可增进在周边处具有偏离常规的聚焦的透镜所产生的影像的清晰度。
以白色或淡色材料、或是颜色与要用于Unison材料的基底相匹配的 材料填充透镜空隙间隔，可以取得不同的效果。假使淡色透镜空隙填充 够稠密且图标平面在图标元件与背景之间具有强的对比，则当以反射光 观看时，Unison合成影像实质上是不可见的，然而，当以来自透镜侧的 透射光观看时，却是明显可见，但从图标側观看时是不可见的。这提供 具有单向透射影像的新颖安全效果，此单向透射影像仅在透射光中是可 见的，且仅从一側是可见的。
在透镜空隙涂敷中可以使用荧光材料以取代、或是附加于可见光颜 料，以提供增加的认证方式。
图4是显示沿着本材料的轴，改变立体镜尺度比例SSR (图标元件重 复周期/透镜阵列重复周期)的效果。具有大于1. 0000的SSR的系统的 区域将产生Unison浮动以及超浮动效果，具有实质上为1. 0000的SSR 的区域将产生Unison移动正^见差移动(OPM )效果，具有小于1. 0000的 SSR的区域将产生Unison深以及Unison超深效果。沿着系统膜的轴，可 以产生所有这些效果，以及以不同方式彼此转移。此图显示这些组合的 无穷变化之一。虚线66表示实质上相当于1. 0000的SSR值、Unison深 和Unison超深与Unison浮动和Unison超浮动之间的分隔线、及展示OPM 的SSR值。在区域68中，Unison材料的SSR是0. 995，产生Unison深 效果。
与此相邻的是区域70，其中，SSR是从0.995突升至1. 005，产生 从Unison深至Unison浮动效果的空间转移。在下一区域72中，SSR是 1.005,产生Unison浮动效果。下一区74产生从Unison浮动效果向下 平滑转移至Unison深效果。区域76会从Unison深效果逐步地向上至 OPM、 Unison浮动效果，区域78会向下步进回至0PM。完成这些效杲所 需的重复周期变化通常最容易在图标元件层中实施。除了改变每一区的 SSR之外，可能希望改变阵列的每一区的旋转角度，优选地在图标元素阵 列之内，以使合成的放大影像在尺寸上实质上类似。
解释此图形的最容易的方法是将其视为横越一件系统材料的这个轴 所认知的立体镜深度的剖面。因此，藉由SSR本地控制及可选地藉由阵
列旋转角度的对应的本地控制，能够产生立体镜雕塑的影像场、轮廓虚 拟表面。此立体镜雕塑表面可以用以代表无限的形状范围，包含人脸。 会产生立体镜雕塑栅、或周期点的效果的图标元件的图案可以是虚拟地 显示复杂表面的特别有效的方式。
图5a-c是平面视图，显示在具有本系统的材料的产品中，以一阵列 图案相对于另一阵列图案旋转的效果。图5a显示透镜阵列80,其具有正 规的周期阵列间隔82，但在阵列轴的角度上无实质改变。图5b显示具有 逐渐改变的阵列轴方向角86的图标元件阵列84。假使如同绘示般藉由在 图标阵列上平移透镜阵列而使透镜阵列80与图标元件阵列84相组合， 则产生图5c中所示的近似视觉效果。在图5c中，藉由组合透镜阵列80 与像素阵列84而产生的材料88会在材料上产生合成放大影像89、 90、 91，这些影像在比例上及旋转上是不同的。朝向材料88的上部边缘，影 像89较大，且显示一个小的旋转。朝向材料88的上中部分，影像90较 小且通过相对影像89的一个有效角度旋转。影像89和91之间的不同比 例和旋转是透镜图案82和图标元件图案86的角度不对齐中差异的结果。
图6a-c显示当第一影像通过图标元件图案92及94中的边界104时 使一合成放大的OPM影像98幻影化成另一合成放大影像102的方法。图 标元件图案92具有圆形的图标元件98,显示于放大图96中。图标元件 图案94具有星形图标元件102,显示于放大图100中。图标元件图案92 及94并非分开的对象，而是在它们的边界104处接合。当使用此合并的 图标元件图案以组接材料时，所造成的OPM影像将显示图6b及c中所示 的幻影化效果。图6b显示当星形影像102也向右移时，通过边界104而 移至右方107以及从该边界合并的OPM圓形影像98。影像106处于过渡 中，当其越过边界时，部份为圓形，部份为星形。图6c显示影像进一步 移至右方后的情形影像98现在较接近边界104且影像106已几乎完全 越过边界以完成其从圆形变成星形之幻影化。藉由产生从一图标元件图 案转变至另一图标元件图案的转变区，取代硬边界104,可以以较不急遽 的方式完成幻影化效果。在转变区中，图标会经由一系列阶段，从圓形 逐渐地变成星形。所造成的OPM影像的视觉幻影化的平滑度取决于用于 转变的阶段数目。图形可能性的范围是无穷尽的。举例而言转变区可 以设计成使得圓形呈现收缩，而尖锐的星点向上突出穿过它，或者，圓 形的边可以呈现向内凹陷以产生矮胖的星形，矮胖的星形会逐渐地变成
愈来愈尖直到它到达最后的设计为止。
图7a-c是本系统的材料的剖面图，显示图标元件的替代实施例。图 7a显示材料，其具有以光学间隔器5而与图标元件108分离的透镜1。 图标元件108是由施加至光学间隔器5的下表面的无色的图案、有色的、 上色的、或染色的材料所形成。只要印刷解析度足够，则例如喷墨、激 光、凸版印刷、胶版印刷、照相凹版印刷、及凹版印刷等众多一般印刷 方法中的任一者可以用以淀积此种图标元件108。
图7b显示具有不同的图标元件112的不同实施例的类似材料系统。 在本实施例中，图标元件是由嵌入于支撑材料110中的颜料、染料、或 粒子所形成。本实施例的支撑材料110中图标元件112的示例包含作 为照相乳剂的凝胶中的银粒子、吸入于墨水接受器涂敷中的着色或染色 的墨水、转换成染料接收器涂敷中的染料升华、及成像膜中的光致变色 或热致变色的影像。
图7c显示形成图标元件114的微结构方式。此方法具有几乎无限空 间解析度的优点。图标元件114可以由微结构113中的空隙(void)或 实体区115单独地或组合地形成。空隙113可以由例如蒸镀金属、具有 不同折射率的材料、或是染色的材料或着色的材料等其它材料可选地填 充或涂敷。
图8a,b显示图标元件的正性及负性实施例。图8a显示相对于透明 背景118之有色的、染色的、或着色的正性图标元件116。图8b显示相 对于有色的、染色的、或着色的背景120之负性图标元件122。本系统的 材料可以可选地具有正性及负性图标元件。此产生正性及负性图标元件 的方法特别适用于图7c的微结构元件。
图9显示本系统的像素区材料之一实施例的剖面。本实施例包含具 有短焦距透镜124的区域以及具有长焦距透镜136的其它区域。短焦距 透镜124会将图标元件129的影像123投射在布置于透镜124的聚焦平 面处的图标平面128中。长焦距透镜136会将图标元件137的影像134 投射在布置于透镜136的聚焦平面处的图标平面132。光学分隔器126 会将短焦距透镜124与它们相关的图标平面128分离。长焦距透镜136 会以光学分隔器126、图标平面128、及第二光学分隔器130的厚度总和， 与它们相关的像素平面132相分离。在第二图标平面132中的图标元件 137是在短焦距透镜124的聚焦深度之外并因而不会在短焦距透镜区中
形成不同的合成放大影像。依类似方式，图标元件129太接近长焦距透 镜136而不会形成明显的合成放大影像。因此，载有短焦距透镜124的 材料的区域将显示图标元件129的影像123，而载有长焦距透镜136的材 料的区域将显示图标元件137的影像134。净皮投影的影像123和134可以 在设计上、颜色上、0PM方向上、合成放大因数、及包含上述深、Unison、 浮动、及漂浮等效果上是不同的。
图IO是本系统的像素区材料的替代实施例的剖面图。本实施例包含 具有透镜140的区域，透镜140会由透镜支撑平台144升高于未^皮升高 的透镜148的基部之上方。升高的透镜140的焦距为距离158,将这些透 镜的焦点置于第一图标平面152中。未被升高的透镜148的焦距为距离 160,将这些透镜的焦点置于第二图标表面156中。这二个焦距158和160 可以被选择成类似的或不类似的。被升高的透镜140会将图标元件162 的影像138投影于配置在透镜140的聚焦平面的图标平面152中。未被 升高的透镜148会将图标元件164的影像146投影于配置在透镜148的 聚焦平面的图标平面156中。升高的透镜140与相关连的图标元件162 是以透镜支撑平台144及光学分离150的厚度总和互相分开。未升高的 透镜148与相关连的图标元件164是以光学分离150、图标层152、及图 标分隔器154的厚度总和互相分开。第二图标平面156中的图标元件164 是在升高的透镜140的聚焦深度之外并因而不会在升高的透镜区中形成 明显的合成放大影像。依类似方式，图标元件152太接近未升高的透镜 148而不会形成明显的合成放大影像。因此，具有升高的透镜140的材料 的区域将显示图标元件162的影像138,而具有未升高的透镜148的材料 的区域将显示图标元件156的影像146j皮投影的影像138和146可以在 设计上、颜色上、OPM方向上、合成放大因数、及包含上述深、Unison、 浮动、及漂浮等效果上是不同的。
图lla、 b是剖面图，显示本系统的非折射实施例。图lla显示使用 聚焦反射器166取代折射透镜以投射图标元件172的影像174的实施例。 图标层170位于观看者的眼睛与聚焦光学器件之间。聚焦反射器166可 以被金属化167以取得高聚焦效率。图标层170是藉由光学分隔器168 而维持在等于反射器的焦距的距离处。图lib揭示本材料的针孔光学器 件实施例。不透明的上层176，优选地在颜色上为黑色的以增强对比，其 会被孔径178穿透。光学分隔器元件180会控制系统的视场。图标层182
36
中的图标元件184会以类似于针孔相机的针孔光学器件之方式，经由孔 径178而成像。由于通过孔径的少量光，所以，当为背光照明，光首先 通过图标平面182，接着经过孔径178时，本实施例是最有效的。使用反 射系统设计或是针孔光学器件系统设计，可以产生上述每一实施例的效 果、OPM、深、浮动、及漂浮效果。
图12a、 b是剖面图，比较所有折射材料188与混合的折射/反射材 料199的结构。图12a显示举例说明的结构，微透镜192藉由光学分隔 器198而与图标平面194相分离。可选的密封层195有助于总折射系统 厚度196。透镜192会将图标影像190投射向观看者(未显示)。混合的 折射/反射材料199包含微透镜210，以及图标平面208直接位于微透镜 210之下。光学间隔器220会将透镜210及图标平面208与反射层202 相分离。藉由例如蒸镀或溅射的铝、金、铑、铬、锇、贫化铀或银、化 学淀积的银、或多层干涉膜，可以金属化反射层202。从图标层208散射 的光会从反射层202反射，通过图标层208及进入透镜210,透镜210 会将影像206投射向观看者(未显示)。这二个图示是以几乎相同的比例 绘制从视觉比较，可知混合的折射/反射系统199的总系统厚度212 约为所有折射系统188的全部系统厚度196的一半。举例说明的等同系 统的尺寸为29 p的全部折射系统188厚度196及17 ju的全部混合的折射 /反射系统199厚度212。藉由比例化，折射/反射系统的厚度可以进一步 降低。如此，具有直径15ju的透镜的混合系统可以制成为具有总厚度约 8 m 。使用混合的折射/绕射设计，可以产生上述每一实施例的效杲、opm、 深、浮动、漂浮、幻影化、及3D的效果。
图13是剖面图，显示本系统的'剥离显示，篡改标示材料实施例。 本实施例直到其被窜改时才会显示影像。未被窜改的结构显示于区域224 中，其中，折射系统214在光学上是被掩埋在可选的基底218及可剥离 层220组成的上层216之下，可剥离层220对透镜215是保形的。可剥 离层220有效地形成负性透镜结构220,其套在正性透镜215上及抵消它 们的光功率。透镜215无法在未经窜改的区域中形成图标层的影像，且 从图标平面散射的光222未被聚焦。上层216包含可选的膜基底218。区 域226中所示的窜改会造成上层216从折射系统214释放，使透镜215 曝露，以致于它们可以形成影像228。图13的'剥离显示，系统的窜改 标示可以包含上述每一实施例的效果、opm、深、浮动、漂浮、幻影化、
及3D的效果。
图14是剖面图，显示本系统的'剥离改变，篡改标示材料的实施例。 本实施例显示遭窜改252前的第一图标平面242的第一影像248,然后显 示其被窜改后在区域254的第二影像258。未被窜改的结构显示于区域 252中，其中，二折射系统232和230是堆叠的。第一图标平面242位于 第二系统的透镜240之下。在窜改区域252之前，第一或上方系统232 会呈现第一图标平面242的影像。第二图标平面246在透镜234的聚焦 深度外部太远而无法形成清楚影像。第一透镜234会以可选的基底236 及可剥离层238而与第二透镜240分开，可剥离层238对第二透镜240 是保形的。可剥离层232有效地形成负性透镜结构238，负性透镜结构 238套在正性透镜240上及抵消它们的光功率。上层232可包含可选的膜 基底236。窜改会造成区域254中所示的上层232从第二折射系统230 剥离层"6，曝露第二透镜240以致于它们可以形成第二图标层246的影 像258。由于图标层太接近透镜240,所以，第二透镜240不会形成第一 图标层242的影像。
篡改标示材料的本实施例良好地适于作为施加至物体上的标签或标 示。窜改会释放上层232,留下附着至物品的第二系统。在窜改之前，本 实施例呈现第一影像248。在窜改254之后，仍然附着至物品的第二系统 "0呈现第二影像258，而剥离层256完全未呈现影像。上述每一实施例 的效果、OPM、深、浮动、漂浮、幻影化、及3D的效果可以包含在第一 系统232或第二系统230中。
注意，完成类似于图14的实施例效果的替代实施例具有彼此层的二 个分开的系统。在本实施例中，当上层剥离时，其会带去第一图标平面 及其影像，从而显露第二系统及其影像。
图15a-d为剖面^见图，显示本系统不同的二側实施例。图15a显示 二側材料260，其包含单一图标平面264,图标平面264是由透镜262于 一側上成像以及于相对侧上由第二组透镜266成像。从左側观看(如同 绘制所示)的影像268是从右侧观看的影像270的镜像。图标平面264 包含以类似镜像出现的符号或影像的图标元件、或是以不同于镜像出现 的图标元件、或是图标元件的组合，其中，当从一侧观看时图标元件的 部份是正确读取的，当从另一侧读取时，其它图标元件才是正确读取的。 从根据本实施例的二側材料之任一侧可以显示上述每一实施例的效果、0PM、深、浮动、及漂浮效果。
图15b显示另一二侧实施例272,其具有二个图标平面276和278， 二图标平面276和278是分别由二组透镜274及280所成<象282和286。 本实施例基本上是二个分别的系统287和289,如图la所示的，它们以 图标层间隔器277介于它们之间而接合在一起。此图标层间隔器277的 厚度将决定'错误，图标层由一组透镜成像284和288的程度。举例而 言，假使图标层277的厚度为零，以致于图标层276和278相接触，则 此二个图标层将由二组透镜274和280成像。在另一实施例中，假使图 标层间隔器277的厚度实质上大于透镜274和280的聚焦深度，则'错 误，图标层将不会由透镜274和280成像。在又有的另一实施例中，假 使一组透镜274的聚焦深度大，但是另一组透镜的聚焦深度小(由于透 镜274及280具有不同的F#),则图标平面276和278均会经由透镜274 而被成像282,但是仅有一图标平面278会经由透镜280而被成像，所以， 此型式的材料将从一側显示二个影像但这些影像中仅有一影像是从相对 侧镜像的。上述每一实施例的效果、0PM、深、浮动、及漂浮效果可以从 根据本实施例的二侧材料之任一侧显示，且投射的影像282和286可以 具有相同或不同的颜色。
图15c显示又有的另一二側材料290,其具有着色的图标层间隔器 298,会阻挡从材料的一側看见'错误，图标组。由于着色的图标层298 的存在，所以，透镜292会于图标层296上成像294,但是无法于图标层 300上成像。同样地，由于着色图标层298的存在，所以，透镜302会于 图标层300上成像304,但是无法于图标层296上成像。上述每一实施例 的效果、0PM、深、浮动、及漂浮效果可以从才艮据本实施例的二側材料之 任一侧显示，且投射的影像294和304可以具有相同或不同的颜色。
图15d揭示又一二側材料306的实施例，其具有透镜308及在相对 側上具有透镜316,透镜308会成像于图标层314上，透镜316会于图标 层310上成像322。图标层310接近或实质上接触透镜316的基部。图标 310太接近透镜308而无法形成影像，以致于它们的光会散射320而非聚 焦。图标314太接近透镜316而无法形成影像，以致于它们的光会散射 324而非聚焦。上述每一实施例的效果、OPM、深、浮动、及漂浮效果可 以从才艮据本实施例的二侧材料之任一侧显示，且投射的影^象318和322 可以具有相同或不同的颜色。
图16a-f是剖面图及对应的平面视图，显示以本系统来产生灰度级 或色调图标元件图案及后续合成放大影像的三种不同方法。图16a-c是 材料307的图标側的剖面细节，包含光学分隔器309及透明微结构图标 层311的部份。图标元件是形成为浅浮雕表面313、 315、 317,这些表面 接着会分别被填以着色的材料或染色的材料323、 325、 327。图标层的下 側可以由密封层321可选地密封，密封层321可为透明的、上色的、有 色的、染色的或着色的、或为不透明的。图标元件的浅浮雕微结构313、 315和317分别在染色的或着色的填充材料323、 325、及327中提供厚 度变化，而如同平面视图中所见的，产生图标元件的光学密度变化。对 应于图标元件323、 325、及327的平面一见图是平面一见图337、 339、及341。 使用本方法以产生灰度级或色调合成放大影像不限于此处所揭示的实施 例的具体细节，而是大体上可应用以产生无限的各种灰度级影像。
图16包含图标元件313、染色的或着色的图标元件填充料323、以 及对应的平面视图337。在本图的上方之图标平面的剖面视图仅显示一切 割图标元件的切割平面。切割平面的位置是由经过平面视图337、 339、 和341的虚线319所标示。因此，图标元件313的剖面是经过实质上半 球状图标元件的一个平面。藉由适当地限定填充料323的整体染料或颜 料密度，染色或着色的填充料323之厚度变化可以产生平面视图337中 所代表的色调的、或灰度级的光学密度变化。此型式的图标元件阵列可
图16b包含图标元件315、染色的或着色的图标元件填充料325、以 及对应的平面^L图339。平面^L图339显示图标元件315是面的浅浮雕表 示。如同剖面视图中复杂的厚度变化325所示的，面部的影像中的色调 变化是复杂的。如同有关图标元件313的揭示的，如同315、 325、及339 所示的此型式的图标元件阵列可以在本材料系统内合成地放大，以产生 显示本实施例中代表面部影像的等同灰度级变化的影像。
图16c包含图标元件317、染色的或着色的填充料327、以及对应的 平面^L图341。以类似于上述图16a、 b所述的方式，此图标元件结构的 浅浮雕形状会在染色的及着色的填充料327的外观中和在本材料系统所 产生的合成放大影像中，产生色调变化。与在圓化表面中产生暗中心的 图标元件313的效果相比较，图标元件317显示用于在圓化表面中产生 明亮中心的方法。
图16d、 e揭示透明的浅浮雕微结构图标层311的另一实施例，其包 含涂敷有高折射率材料328的图标元件338和331。图标层311可以由可 选的密封层321密封，密封层321会分别填充图标元件329及311、 330 及332。高折射率层328会藉由全内反射以从斜表面产生反射，而加强斜 表面的可视性。平面视图342和344呈现图标元件329和311的外观的 代表影像以及它们的合成放大影像。此高折射率涂敷实施例提供某种边 缘增强效果，不用添加染料或颜料以使图标及其影像为可见的。
图16f揭示透明浅浮雕微结构图标335的又有的另一实施例333,其 使用空气、气体或液体体积336以提供用于此相界面334微结构的视觉 清晰度。可选的密封层340可以添加或不添加可选的粘合剂338以^使空 气、气体、或液体体积336陷于其中。相界面图标元件的视觉效果类似 于高折射率涂敷的图标元件329和331的视觉效果。
图17a-d是剖面视图，显示使用本系统作为配合印刷信息的叠层膜， 例如可用于识别卡及驾驶执照的制造，其中，材料348 (由上述协调的微 透镜阵列及影像所组成)遮盖表面的实质部份。图17a显示用作印刷品 347上的叠层的Unison的实施例。在图标层中具有至少某些光学透明度 的材料348会通过叠层粘合剂350层叠至例如纸或纸替代物的纤维基底 354,遮盖或部分地遮盖先前施加至纤维基底354的印刷元件352。由于 材料348至少部份地透明，所以，可以透过它而看到印刷元件352，以及， 此组合的效果是提供本系统配合静态印刷的动态影像效果。
图17b显示系统材料的实施例，其作为施加至例如聚合物膜等非纤 维基底358的印刷元件352之上的叠层。如图17a所示的，在图标层中 具有至少部份透光性的材料348会藉由叠层粘合剂350而层叠至例如聚 合物、金属、玻璃、或陶瓷替代物等非纤维基底358,遮盖或部份地遮盖 先前施加至非纤维基底354的印刷元件352。由于材料348是至少部份透 明的，所以，通过它可以看见印刷元件352且此组合效果会提供结合静 态印刷的动态影像效果。
图17c显示印刷元件直接用于材料360的透镜側上。在本实施例中， 材料348具有直接施加至透镜上表面的印刷元件352。本实施例未要求材 料为至少部份透明的印刷元件352设于材料的之上以及在印刷元件周 围可以看见动态影像效杲。在本实施例中，材料348作为用于例如现金、 识别卡、及其它需要认证或提供认证给另一物品的物品等最终产品的基
底。
图17d显示印刷材料直接用于至少部份地透明的材料362的图标側 上。印刷元件352直接施加至至少部份透明的系统材料348的图标层或 密封层。由于系统材料348是至少部份透明的，所以，可以通过它而看 见印刷元件352且此组合的效果会提供结合静态影像的动态影像效杲。 在本实施例中，系统材料348作为用于例如现金、识别卡、及其它需要 认证或提供认证给另 一物品的物品等最终产品的基底。
可以单独地或组合地使用图17a-d的每一实施例。如此，举例而言， 系统材料348可以被添印(图17c)及印刷于背面(图17d),接着可选 地层叠于基底上的印刷上(图17a、 b)。例如这些的组合可以进一步增加 本系统的材料抗仿冒、抗模仿、和抗窜改的能力。
图18a-f是剖面图，显示施加本系统至或并入不同基底以及结合被 印刷的信息。图18a-f的实施例与图17a-d的实施例不同之处在于后者 揭示遮盖大部份或全部物品的系统材料348,而图18a-f是揭示系统材料
或其光学效果实质上不会遮盖整个表面而是仅遮盖部份表面的实施例。 图18a显示至少部份透明的一件系统材料364,其藉由粘着元件366而粘 着至纤维或非纤维基底368。可选的印刷元件370直接施加至材料364 的上方、透镜、表面。印刷元件370可为延伸至该件材料364之外的较 大图案的部份。该件材料364可选地层叠于印刷元件372上，印刷元件 372在施加材料364之前施加至纤维或非纤维基底。
图18b是显示并入于非光学基底378中作为窗的单侧系统材料364 的实施例，其中，系统材料364的至少某些边缘会被非光学基底378捕 捉、遮盖、或包围。印刷元件380可以可选地施加至系统材料透镜之上， 以及，这些印刷元件可以与施加至与印刷元件380相邻的区域中的非光 学基底378的印刷元件382相对齐或相对应。同样地，印刷元件384可 以施加至非光学基底的相对侧上，非光学基底是与施加至系统材料364 的图标或密封层388的印刷元件386相对齐或对应的。当从透镜侧观看 材料时，此种窗的效果将呈现明显的影像，但是，当从图标侧观看时， 提供单向影像效果。
除了系统材料306为双侧材料306 (或上述双侧实施例)之外，图 18c显示类似于图18b的实施例。印刷元件390、 392、 394、及396在功 能上实质上相当于先前所述的印刷元件380、 382、 384、 386。当从相反
側观看材料时，此种材料窗的效果将呈现不同的明显影像。举例而言， 当从钞票的正面側观看时，并入纸钞中的窗将能显示纸钞面额的数值，
例如'10，，但是，当从纸钞的背侧观看时，Unison窗将显示不同的信息， 例如'USA，，其可以以与第一影^隊相同或不同的颜色。
图18d显示透镜基底373,其作为用于有限程度的透镜374的区域与 实质上延伸至透镜374的区域周围以外的像素层376所形成的材料的光 学间隔器。在本实施例中，本效果仅在包含透镜与图标(对应于此图中 的透镜区374 )二者的区域中是可见的。透镜374与相邻的基底可以可选 地为#皮印刷375，以及，印刷元件也可以施加至图标层376或一个遮盖图 标的可选密封层(未标示于此图中--请参见图1)。依本实施例的方式， 多重透镜区可以用于物品上；透镜区无论置于何处，将可看见Unison效 果；影像的尺寸、旋转、立体镜深度位置、及0PM特性对于每一透镜区 可以不同。本实施例可良好地适用于识别卡、信用卡、驾驶执照、及类 似应用。
除了图标平面402未实质延伸至透镜区400的范围之外，图18e显 示类似于图18d的实施例。光学间隔器398会将透镜400与图标402分 开。印刷元件404和406对应于图18d中的印刷元件375和377。多个区 域400可以依本实施例的方式用于物品上；每一区可以具有分别的效果。 本实施例可良好地适用于识别卡、信用卡、驾驶执照、及类似应用。
图18f显示类似于图18d的实施例，只是本实施例并入了会分开透 镜413与图标平面410的光学间隔器408。透镜413实质上延伸至图标区 412的周界之外。印刷元件414及416对应于图18d中的印刷元件375 和377。多个透镜区可以依本实施例的方式用于物品上；透镜区无论置于 何处，将可看见本效果；影像的尺寸、旋转、立体镜深度位置、及OPM 特性对于每一透镜区可以不同。本实施例可良好地适用于识别卡、信用 卡、驾驶执照、及类似应用。
图19a、 b显示剖面视图，比较球面透镜与非球面透镜并入上述型式 的结构时，球面透镜的聚焦视场与平场非球面透镜的聚焦视场。图19a 显示应用于如上述系统的实质球面透镜。实质球面透镜418藉由光学间 隔器420而与图标平面422分离。垂直于材料表面投射出去的影像424 是起始于图标层422之内的焦点。由于焦点426是在图标层422之内， 所以，影像424是灵敏地对焦。当从歪斜角度观看透镜时，则由于对应
的焦点430不再处于图标平面中，而在其上方实质上一段距离处，所以， 影像428是模糊的且散焦的。箭头432显示此透镜的场曲率，等同于从 426至430的焦点扫描。焦点是在整个区434的图标平面之内，然后，移 至区436中的图标平面之外。可良好地适用于结合印刷影像或图标的平 面应用的透镜典型地具有F#，典型地小于1,从而造成非常浅的聚焦深 度，可以有效地使用更高的F并透镜，具有深及浮动效果，但是，当用于 Unison移动效果时，会造成对于上述效果的成比例的垂直双眼^见差。只 要聚焦深度的下限一移至图标平面的外部，影像清晰度会快速变差。从 此图中可看见实质球面透镜的场曲率会限制影像的视场影像仅在聚焦 区434之内是清楚的，对于更大的歪斜视角而言会快速地散焦。实质上 的球面透镜不是平场透镜，且这些透镜的场曲率对于低Ff透镜会祐:放大。
图19b显示应用于本系统的非球面透镜。关于非球面透镜，其曲率 不由球来近似。非球面透镜438会以光学间隔器440而与图标层442相 分开。非球面透镜438会投射正交于材料平面的图标平面442的影像444。 影像起始于焦点446。由于非球面透镜438的焦距具有平场452,所以， 其在从法线444至歪斜线448的视角的宽广范围内位于图标平面442之 内。透镜的焦距会根据经过它的视角而变。对于正面观看444而言，焦 距是最短的，且焦距会随着视角变成更加歪斜而增加。在歪斜视角448 时，焦点450仍然在图标平面的厚度之内，且对于此歪斜;观角448而言， 歪斜影像因此仍然聚焦。用于非球面透镜438的聚焦区454远大于用于 实质球面透镜418的聚焦区434。相较于球面透镜41,非球面透镜438 在相关的影像图标宽度上如此提供放大的视场，以致于相关的影像图标 的周界边缘不会掉至枧野之外。非球面透镜由于提供更大的视场且因而 增加相关影像的可见度，所以，对于本系统而言，非球面透镜是较佳的。
图20a-c是剖面视图，显示起因于使用厚图标层的优点。无论用以 观看的透镜456是否为实质球面418或非球面438,这些优点都适用，但 是在与非球面透镜438相结合时优点最大。图20a显示薄的图标层460 系统材料，其包含以光学间隔器458与图标层460相分开的透镜456。相 较于透镜463的场曲率，图标元件462是薄的461,从而将聚焦区限制于 小角度，此角度在投射于法线方向464的影像与具有位于图标层460之 内的焦点470的最高歪斜角影像468之间。藉由将正影像焦点466设计 成位于图标平面的底部，取得最大的视场，由此使歪斜的视场角度最大，
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其由焦点470位于图标平面顶部的点所限制。图20a的系统的-见场限于 30度。
图20b显示得自于并入图标平面471的优点，图标平面471相较于 透镜456的场曲率是厚的472。透镜456会以光学间隔器458而与厚图标 元件474相分离。厚图标元件474会比图20a的薄图标元件462,在55 度的更大视场维持聚焦475。从焦点478经由透镜456投射的正影像476 处于清楚聚焦，且视角一直增加至55度时，聚焦仍然维持清楚，在55 度时，歪斜影像480焦点482位于厚图标平面471的顶部。对于例如图 19b的非球面透镜438而言，增加的视场是最大的。
图20c显示厚图标平面492的又有的另一优点降低本系统材料对 于可能起因于制造差异的厚度变化的灵敏度。透镜484离厚度i的图标 层的底部表面间隔一距离S。透镜484从配置于图标层492的底部的焦点 498来投射影像496。此图绘制成显示透镜与图标层之间的光学空间S中 的变化可以在等于图标层i的厚度的范围上变化而不会损失影像496、 500、 504聚焦。在透镜486,光学间隔器厚度约为(S+i/2 )及影像500 的焦点502仍然在图标层492的厚度i之内。在透镜488，光学间隔器的 厚度增加至(S+i ) 490且影像504的焦点506位于厚图标元件494的顶 部。光学间隔器厚度因此可以在对应于图标层i的厚度的范围内变化 薄图标层因而对光学间隔器厚度变化提供小的容限，而厚图标层对光学 间隔器厚度提供较大的容限。
厚图标层492可以提供其它优点。例如实质球面透镜等不完美的透 镜朝向它们的边缘比在它们的中心处具有更短的焦距493。这是一般的实 质球面透镜的球形像差缺陷的一个方面。厚图标层提供可以在498至495 的焦距范围上清楚聚焦的图标元件，藉以改进由具有焦距变化的透镜484 所产生的影像的整体清楚度及对比。
图21是平面视图，显示本系统应用至现金及其它安全文件作为'有 窗的，安全线。图21显示包含系统材料508的有窗的线结构，系统材料 是被分割成称为'线，的条带，其典型地在0. 5mm至10mm的宽度范围。 线508会并入于纤维文件基底510中并提供有窗的区514。线508可以可 选地并入着色的、染色的、填充的、或涂敷的密封层516以增加影像对 比及/或提供增加的安全及认证特征，例如导电性、磁性、核磁共振检测 及认证，或是在从基底的背面(与呈现Unison合成影像的側相反之側)
观看时，将材料隐藏免于以反射的照明观看，以及并入粘着层517以强 化线508与纤维基底510之间的接合。线508是维持在一方向上以将透 镜保持在最高，以致于在有窗的区514中可以看见影像效果。纤维基底面上。
图21显示线及其影像效果522仅可从有窗的区514中基底510的上 表面521看见。线508由在内部区512的纤维基底材料所遮盖且影像效 杲522在这些区中并非实质上可见的。当并入线508中时，OPM效果特别 显著(请参见图22)。当纤维基底510在不同方向上倾斜时，可以使OPM 影像扫描通过线的宽度524,从而产生令人惊讶及引人注目的枧觉效果。 此OPM影像的扫描特征能够呈现大于线508宽度的影像522。检查含有有 窗的线508的文件的使用者可以接着倾斜文件以扫描横越线的整个影像， 如同字幕符号般地滚动它。深、浮动、及漂浮实施例的效果也可以用以 在有窗的线格式中产生优点。
可以藉由造纸工业中通常采用的技术，于制造期间，将线508至少 部份地并入于安全纸中。举例而言，如同此处一并列入作为参考的美国 专利4， 534， 398所揭示的，当纤维是未经强化且柔软时，线508可以被 压制在湿纸之内。
本系统的有窗的线特别良好地适于应用至现金。线材料的典型总厚 度是在22 ju至34 ju的范围内，而现金用纸的总厚度范围可以达到88 ju 。 通过局部地将纸的厚度减少一个等同于线厚度的量，能够将本系统的有 窗的安全线并入现金用纸中，却不会实质地改变纸的总厚度。
在举例说明的实施例中，线508包括
(a) —个或更多光学间隔器；
(b) —个或更多可选的微影像或图标周期平面阵列，其位于光学间 隔器内、光学间隔器上或邻接于光学间隔器；及
(c) 一个或更多可选的非圓柱微透镜的周期平面阵列，其位于或邻 接于光学间隔器或平面图标阵列上，每一微透镜具有小于50微米的基部直径。
在另 一 实施例中，微影像或图标构成形成于 一 个或更多光学间隔器 的表面上的填充空隙或凹陷，而非圓柱微透镜是非球面微透镜，每一非 球面微透镜具有从约15至约35微米范围上的基部直径。至少一着色的
密封或模糊层516可以设于微影像或图标的平面阵列上，以用于增加对 比度并因而增加图标的视敏度，而且，当线至少部份地嵌入于安全文件 中时也可用于掩罩线508的存在。
在本发明的又有的另一实施例中，线508包括
(a) 具有相反的上及下平面表面的一个或更多光学间隔器；
(b) 微影像或图标的周期阵列，包括形成在光学间隔器的下平面表 面上的;故填充凹陷；
(c) 非圆柱、平场、非球面或多边形基部多区域微透镜的周期阵列， 位于光学间隔器的上平面表面上，其中，每一微透镜具有从约20至约30 微米范围的基部直径；及
(d) 位于图标阵列上的着色的密封或模糊层516。
可使用 一个或更多基本无色的聚合物以形成光学间隔器，无色的聚 合物包括但不限于聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚偏 二氯乙烯、等等。在举例说明的实施例中，使用聚酯或聚对苯二甲酸乙 二酯以形成光学间隔器，以及光学间隔器具有约8至约25微米范围的厚 度。
使用实质上透明的或澄明的照射可固化的材料，以形成图标及微透 镜阵列，这些材料包含但不限于丙烯酸树脂、聚酯、环氧树脂、氨基甲 酸乙酯、等等。优选地，使用可从Lord Chemical取得的商品号U107的 丙基酸脂氨基甲酸乙酯(acrylated urethane)以形成阵列。
形成于光学间隔器的下平面表面上的图标凹陷的各自量测深度在约 0. 5至约8微米且微影像或图标宽度典型地为30微米。凹陷可以由任何 适当的材料填充，例如，着色树脂、墨水、染料、金属、或磁性材料。 在举例说明的实施例中，凹陷会由着色的树脂所填充，着色树脂包括亚 孩吏米颜料，其可/人Sun Chemical公司取得，产品4戈号Spectra Pac。
使用不同的不透明涂料或墨水中的一个或更多，以形成着色的密封 或模糊层516,不同的不透明涂料或墨水包含但不限于着色的涂料，着色 涂料是包括散布于可固化的聚合材料的接合剂或载体之内的例如二氧化 钛等颜料。优选地，使用照射可固化聚合物以形成密封或模糊层516,以 及，密封或模糊层516具有从约0. 5至约3微米的范围的厚度。
可以根据下述方法，制备上述线508。
(a )将实质透明或澄明的照射可固化树脂施加至光学间隔器的上及下表面；
(b) 在上表面上形成微透镜阵列，以及，在光学间隔器的下表面上，
形成凹陷形式的图标阵列；
(c) 使用照射源，将实质透明或澄明的树脂固化；
(d) 以着色树脂或墨水，填充图标阵列凹陷；
(e) 从光学间隔器的下表面移除过量的树脂或墨水；及
(f )将着色的密封或模糊涂料或层施加至光学间隔器的下表面。
在很多情形中，希望以例如电容传感器、磁场传感器、光学透射及 不透明传感器、荧光、及/或核磁共振等等高速非接触传感器，检测及 认证用于现金及其它高价值财务和识别文件中的安全线。
将荧光材料并入Unison膜的图标填充元件、透镜、基底、或图标矩 阵中，藉由观测荧光的存在及频谱特性，能够对Unison材料作隐藏的或 法律上的认i正。荧光Unison膜可以设计成具有可乂人材料的两侧或仅从材 料的一側看见其荧光特性。在图标层之下的材料中无光学隔离层的情形 中，将可从Unison材料的任一側看见其任何一部份的荧光。并入光学隔 离层，有能够使荧光的可见性与其两侧分开。如此，在图标平面之下并 入一个光学隔离层的Unison材料可以设计成以数种不同方式呈现荧光 可从透镜侧看见的荧光色A、从光学隔离层侧看不见荧光、从光学隔离层 可看见但从透镜側无法看见荧光色A或B、以及从透镜側可看见荧光色A 及从光学隔离层可看见荧光色A或B。由不同的荧光签名所提供的独特性 可以用以进一步加强Unison材料的安全性。光学隔离层可以为着色或染 色的材料层、金属层、或着色层与金属层二者的结合，其可以吸收或反 射来自材料的一侧之荧光发光以及防止从另 一侧看到此光。
由成形的空隙及其相反所形成的图标、由成形的柱(post)所形成 的图标特别能够将机器可读取的认证特征加至用于现金及其它高价值文 件的Unison材料安全线。图标矩阵、图标填充、及任何数目的背面涂敷 (密封涂敷)都可以分别地及/或以所有组合来并入非荧光颜料、非荧 光染料、荧光颜料、荧光染料、金属粒子、磁性粒子、核磁共振签名材 料、激光粒子、有机LED材料、光学可变材料、蒸镀金属、薄膜干涉材 料、液晶聚合物、光学上变频及下变频材料、二向色材料、光学活性材 料(拥有光学旋转能力)、光学极化的材料、及其它联合(allied)材料。
在某些情形中，举例而言，当暗色或有色的涂料(例如磁性材料或
传导层)已添加至Unison材料时，或是当经由基底的背面观看时图标平 面的颜色会令人不悦，希望以反射光观看时，从纸基底的一侧掩罩或隐 藏嵌入的、部份嵌入的、或有窗的的Unison材料安全线，但从基底的相 反側可看见线。其它型式的现金安全线通常并入典型为铝的金属层以将 经过表面基底过滤的光反射，藉以提供类似的亮度给周围基底。可以以 类似方式，使用铝或其它有色中性反射金属，藉由施加金属层于Unison 材料的背面上及接着可选地将其原地密封，以从纸基底的背面掩罩 Unison材料的出现。为了从文件的'背面，侧隐藏或模糊安全线的相同 目的，可以使用着色层，以取代金属化层，或是与其配合。着色层可以 具有任何颜色，包含白色，但是，最有效的颜色是匹配于纤维基底之内 内部地散射及之外散射的光的颜色及强度。
金属化层添加至Unison材料可以以数种方式完成，包含以蒸镀、溅 射、化学淀积、或其它适当方式的Unison材料的图标或密封层的直接金 属化、或是Unison材料的图标或密封层层叠至第二聚合物膜的金属化表 面。产生现金安全线的一般实践是藉由将膜金属化、使此膜脱金属化 (demetallized)以留下金属化区的狭窄'条带，图案、将金属化表面 层叠至第二聚合物膜、然后将叠层材料狭缝化以致于金属条会以叠层粘 合剂而与狭缝线的边缘隔离，藉以保护该金属免于在线的边缘受到化学 攻击。在本发明的情形中，也可以应用此方法Unison材料可以简单地 取代第二叠层膜。如此，藉由添加构图或未构图的金属层，可以加强 Unison材料。
合成影像可以设计成二进制图案，具有限定图标的一颜色(或缺色) 以及限定背景的不同颜色(或缺色)；在此情形中，每一图标区包含利用 完全开或完全关的影像'像素'的完整单色调影像。藉由提供所选取的 图标颜色的色调变化，可以产生更复杂的合成影像。藉由控制每一图标 影像中的颜色密度、或是藉由在选取的图标组中包含或排除设计元件而 有效地'半色调化，合成影像，可以产生合成的影像色调变化。
第一方法是藉由控制产生微印刷的图标影像的材料的光学密度，控 制每一图标影像中的颜色密度。执行此点的一方便方法的利用先前已述 的^^填充空隙图标实施例。
第二方法是藉由在等于所需的颜色密度的图标区的部份中包含影像 设计，而完全在如图23所示的选取的图标组中包含或排除设计元件的'
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半色调化，合成影像。图23是以一实施例显示此点，其使用会与类似的 透镜的六角形重复图案相协调的六角形重复图案，用于图标区570。每一 图标区570未包含相同的信息。所有这些图标影像元件572、 574、 576、 及578是以实质上相同的颜色密度呈现。图标影像元件572和574出现 在某些图标区中，不同的图标影像元件出现在其它图标区。某些图标区 包含单一影像元件570。具体而言，图标影像元件572出现在一半图标区 中，图标影像元件574出现在四分之三的图标区中，图标影像元件578 出现在一半的图标区中，图标影像元件576出现在三分之一的图标区中。 出现在每一 图标区中的信息决定其相关连的透镜是否将从特定观看方向 来显示图标影像图案的颜色或图标影像背景的颜色。在所有与此图标图 案相关连的透镜中，将可看见影像元件572或578,但是，图标影像元件 572的合成影像580空间会重叠图标影像元件578的合成影像空间。由于 每一透镜会将图标影像颜色投射于此区域中，所以，此意指图标572和 578的合成影像的重叠区582将会以100%颜色密度出现。这二个合成影 像的非重叠部份588仅在50%的透镜中可见，以致于其以50 / 颜色密度出 现。图标元件576的合成影像586仅在三分之一的透镜中出现，所以， 其以33, 3…y。密度出现。图标影像元件576的合成影像584对应地以75% 颜色密度出现。在此指示的范围中清楚可知，经由在图标区的选取百分 比中选择性地省略图标影像元件，可以在合成影像中取得广大的色调变 化范围。为了最大的有效性，图标影像元件跨该图标影像的分布应该相 对均匀。
图24a中所示的相关图标影像设计方法可以用以产生组合的合成影 像元件，它们在尺寸上比个别合成影像元件的最小特征还小。在图标影 像的最小特征尺寸大于该特征的安置精度的一般情形中，这是可能的。 如此，图标影像可以具有尺寸上为二微米等级的最小特征，但是，这些 特征可以准确地配置于具有0. 25微米间隔的栅上的任一点。在此情形中，
图标影像的最小特征为该特征的安置精度的八倍。虽然如同先前的图标 所示的，此方法使用六角形图标图案594，但是，其均等地良好应用至任 何其它可使用的图案对称性。以类似于图23的方法的方式，此方法依靠 在至少一个图标区中使用不同的信息。在图24a的实施例中，二个不同 的图标图案596和598均出现在一半的图标区中(为简明起见，此图中 仅显示一图案)。这些图标影像产生复合合成影像600,复合合成影像600
并入图标影像元件596所产生的合成影像602、及图标影像元件598所产 生的合成影像604。 二个合成影像602和604会设计成具有重叠区606 和608,重叠区606和608呈现具有100°/。颜色密度，而非重叠区605具 有50。/ 颜色密度。复合的合成影像中重叠区的最小尺寸可以与图标影像元 件的合成放大比例定位精度一样小，因此，可以小于设计成在小区域重 叠的二个构成合成影像的最小特征尺寸。在图23的实例中，重叠区被用
以产生数字'10，的字符，其具有比其它可能情形还窄的线。
如图24b所示，此方法也可以用以产生图标影像元件之间狭窄的间 隙图案。六角形图标区609可以为方形或任何其它适当形状以造成空间 填充阵列，但是，六角形是较佳的。在本实施例中， 一半的图标图案是 图标影像610，它们中的另一半是图标影像611。理想上，这二种图案相 当均匀地分布于图标区之间。所有这些图案的元件系被说明成具有实质 上相等及均匀的颜色密度。在隔离中，这二个图案不会清楚地建议最后 影像的形式，且这可作为安全元件，影像要直到由设于上方的透镜阵列 形成为止，才会明显。由图标元件610的合成影像与图标元件611的合 成影像的组合所形成的合成影像612的一实施例是显示成维持在分开的 合成影像之间的间隙会形成数字'10，。在此情形中，二合成影像会结合 以形成最后的合成影像，以致于此影像613的有色部份显示50%颜色密 度。此方法不受限于本实施例的细节可以使用三个图标以取代二个图 标，限定复合合成影像中的所需元件的间隙可以具有可变宽度及无限的 形状变异，以及，此方法可以与图23、 24a、 b、或25的4壬一方法或我们 已揭示的其它图标影像设计方法相结合。
隐藏的、隐蔽的信息可以并入无法在所造成的合成影像中看见的图 标影像中。具有此隐藏于图标影像中的隐藏信息可以用于例如物体的隐 藏认证。用于完成此点的二个方法由图25显示。藉由使用匹配的图标影 像616及618,说明第一方法。图标影像616显示实线边框图案及包含于 边框之内的数字'42'。图标影像618显示实线形状，其在该形状中具有 数字'42，作为图形孔。在本实施例中，图标影像616和618的周界形 状实质上相同且它们在个别图标区634和636之内的相对位置也实质上 相同。当从这些图标影像产生复合的合成影像620时，由于所有的图标 影像在该对应区中具有图案，所以，复合的合成影像622的边框将显示 100%的颜色密度，以致于从图标影像616和618产生的合成影像中会有
完全重叠。由于围绕'42，的空间的影像来自于仅填充一半图标区的图 标影像618，以及，有色的'42，的影像来自也填充一半图标区的图标影 像616,所以，复合合成影像620的内部624的颜色密度将为50 / 。结果， 在'42，与其背景之间没有色调差，以致于所观测到的复合合成影像626 将显示具有100%颜色密度边框628及50%颜色密度内部630的影像。隐 藏地存在于所有图标影像616及618中的'42'因而会'中性化，且在 被观测的复合合成影像626中不会被看见。
用于将隐藏信息并入影像中的第二方法由图25中的三角形632所 示。三角形632可以随机地配置于图标区之内(未显示于此图中)或者 它们可以配置在未实质匹配图标区634、632的周期的阵列或其它图案中。 从对应的规律微透镜阵列所成像的多个规律的阵列图标影像中，产生合 成影像，未实质对应于微透镜阵列的周期的图标平面中的图案将不会形 成完整的合成影像。三角形632的图案因而不会产生协调的合成影像且 在受观测的合成影像626中将是看不见的。此方法不限于例如三角形632 等简单的几何设计以此方法，可以将例如字母数字信息、条码、数据 位、及大比例图案等其它隐藏信息并入于图标平面之内。
图26显示在Unison材料(Unison 3-D )中产生完全三维整体影像 的一般方式。单一图标区640含有图标影像642，其代表从图标区640 的良好位置点观看时，要以3-D显示的物体的一个比例失真的^见图。在 此情形中，图标影像642设计成形成中空立方体674的合成影像670。图 标影像642具有前景框644，代表中空立方体672的最近边674，具有尾 端渐细的间隙图案646,代表中空立方体672的角落676，以及，具有背 景框648,代表中空立方体672的最远边678。可以看到图标影像642中 前景框644与背景框648的相对比例并未对应于合成影像中空立方体672 的最近边674与最远边678的比例。比例上差异的理由在于影像要出现 在更远离Unison材料的平面会遭受更大的放大率，以致于它们在图标影 像中的尺寸必须降低以便提供放大时的正确比例而形成合成影像672。
在Unison 3-D材料上的不同位置处，我们发现图标区650,其包含 不同的图标影像652。如同图标影像642那样，图标影像652代表从此图 标区650的不同良好位置点观看时合成影像672的比例失真的视图。前 景框654与背景框658的相对比例类似于图标影像642的对应元件(但 是， 一般而言，这将不为真)，但是，背景框658的位置伴随着角落图案656的尺寸及方向而偏移。图标区660位于更远离Unison 3-D材才牛的-巨 离处且其代表又另一比例失真的图标影像662,包含具有前景框664、锥 形间隙图案667、及背景框668。
一般而言，Unison 3-D材料中每一图标区中的图标影像将会稍微不 同于其近处的邻居且显著不同于其远方的邻居。可以看到图标影像652 代表图标影像642与662之间的过渡阶段。 一般而言，Unison 3-D材料 中每一图标影像可以是独特的，但是每一图标影像将代表在该图标影像 至其任一边之间的过渡阶段。
合成影像670由例如图标影像640、 650、及660等多个图标影像在 经由相关透镜阵列而合成地成像时所形成。中空立方体674的合成影像 显示不同的合成放大因数的效果，其是起因于每一 图标影像的不同元件 的有效重复周期。让我们假定中空立体影像674是打算要被视为超深影 像。在此情形中，假使图标区640配置成离图标区650的左下方有一距 离，且图标区660配置成离图标区650的右上方有一距离，则可以看到 前景框644、 654、及664的有效周期将小于背景框648、 658、 668的有 效周期，因而造成立方体的最接近面(对应于前景框644、 654、及664 ) 位于较接近Unison材料的平面，及立方体的最远面678位于离Unison 材料的平面更深及更远处，且以更大因数放大。角落元件646、 656、及 667会与前景及背景元件相协调以在它们之间产生平滑改变深度的效果。
图27更完整地说明设计用于Unison 3-D的图标影像的方法。此图 隔离出单一影像投影器680的方法。如同先前所述的，单一影像投影器 包含透镜、光学间隔器、及图标影像；图标影像具有实质上相同于透镜 的重复周期的尺寸(允许比例上的小差异及产生Unison视觉效果)。用 于透镜的视野及其相关图标被显示为圓锥形682:这也相当于透镜的聚焦 圓锥的反转，以致于^L场圓锥682的比例是由透镜的F并所决定。虽然图 形显示此圆锥具有圓形基部，但是，基部形状将实际与图标区的形状相 同，例如六角形。
在本实施例中，我们希望产生Unison 3-D合成影像，其并入在三个 不同超深影像平面684、 690、及692的相同一见觉尺寸的三个'UNISON， 字的拷贝686、 690、及694。影像平面684、 688、及692的直径会随着 圆锥视场而扩展换言之，随着影像深度增加，由圆锥视场所遮盖的面 积会增加。如此，在较浅深度平面684的观看场仅包围字UNISON的'NIS，
部份，而中间深度平面688包围所有'NIS，以及'U，和'0，的部份， 最深深度平面692包含几乎所有的'UNISON，，仅缺少最后的'N，部份。
由这些合成影像平面684、 688、及692中的每一合成影像平面所呈 现的信息(UNISON 686、 690和694 )必须最终并入影像投影器680中的 单一图标影像。藉由捕捉每一深度平面684、 688和692的圆锥视场686 中的信息，接着将所造成的图标影像图案按比例定为相同的尺度。图标 影像696代表深度平面684处所看见的UNISON影像686的一见场，图标影 像704代表深度平面688处所看见的UNISON影像690的视场，图标影像 716代表深度平面692处所看见的UNISON影像694的—见场。
在图标影像696之内，图标影像元件698起源于UNISON影像686的 第一 'N，部份，图标影像元件700起源于UNISON影像686的'1，部份， 图标影像元件702起源于冊ISON影像686的'S，部份。在图标影像704 之内，图标影像元件706起源于UNISON影像690的'U'部份，图标影 像元件708起源于UNISON影像690的第一 'N，部份，图标影像元件710 起源于UNISON影像690的'S，，图标影像元件714起源于UNISON影像 690的'0，部份。注意，虽然合成影像686、 690、及694以类似比例出 现，但是，用于中间深度平面688的图标影像704以比图标影像696还 小的比例，呈现其UNISON字。这说明图标影像704将遭受到更高的合成 放大(当对相同深度平面而与多个围绕的图标影像合成地结合时)。以类 似方式，图标影像716并入起源于UNISON影像694之图标影像元件718, 并入于其图标影像中的UNISON字母是以更进一步缩小的比例。
如图28所示，藉由合并这三个图标影像696、 704、和716于单一图 标影像730中，以产生用于此影像投影器的最后图标影像。经过组合的 图标元件732并入所有图形及深度信息，这些信息是影像投影器680所 需的，以使其本身能对多个影像投影器形成的合成影像有所贡献，每一 影像投影器并入由其自己的、以影像投影器为中心的圓锥视场与要产生 的合成影像的水平及元件相交会而产生的具体图标影像信息。由于每一 影像投影器是以至少 一透镜重复周期而与每一其它影像投影器相分离， 所以，每一影像投影器将携带由其圆锥视场与合成影像空间的交会而产 生的不同信息。
可以从知道的合成影像的三维数字模型、要出现于合成影像中所需 的深度位置及深度跨距、透镜重复周期、透镜视场、及图标影像的最终
图形分辨率，以计算出要呈现所选取的3-D影像所需的每一图标影像。 此后一因素会对可以出现在每一深度平面的细节程度设限。由于位于离 Unison材料的平面更远的深度平面携带有更大量的信息(由于增加的视 场)，所以，图标的图形分辨率极限对于这些合成影像深度平面的分辨率 具有最大的沖击。
图29显示图27的方法如何应用至复合的三维合成影像，例如，无 价的冰河时期雕刻的猛犸象牙制品Lady of Brassempouy的影像742。 并入至少一透镜、光学间隔元件、及图标影像(未显示于此点中)的个 别的影像投影器738位于Unison材料的平面740中，平面740将浮动合 成影像空间与深合成影像空间分离开。在本实施例中，合成影像空间跨 越Unison材料，以致于影像的一部份位于浮动合成影像空间中， 一部份 位于深合成影像空间中。影像投影器738具有实质的圓锥视场，其会延 伸至深合成影像空间744及浮动合成影像空间746中。以取得所需的深 合成影像空间分辨率所要求的任何间距，选取深影像平面的数目748及 752-762。同样地，以取得所需的浮动合成影像空间分辨率所要求的任何 间距，选取浮动影像平面的数目750及764-774。这些平面中的某些平面， 例如深平面748及浮动平面750将会延伸至合成影像之外，且将不会有 助于图标影像中的最后信息。为了清楚起见，图29中所示的影像平面的 数目限制在小数目，但是，所选取的影像平面的真实数目可以是高的， 例如，50或100个平面，或者更多，以取得所需的合成影像深度分辨率。
接着，应用图27及28的方法，藉由决定物体742的表面与选取的 深度平面756-774的交会的形状，以取得在每一深度平面的图标影像。 所造成的分别的图标影像会按比例定为结合的图标影像的最后尺寸。所 有的浮动图标影像会首先旋转180度(由于当它们,皮投影时会再度进行 该旋转，藉以使它们返回至它们在合成影像中的正确方向)，然后，它们 会与深图标影像相结合以形成用于此影像投射器738的最后图标影像。 对影像投射器的每一位置，重复此处理，以取得形成完全的合成影像742 所要求的完整图标影像图案。
合成影像的分辨率取决于光学投影器的分辨率及图标影像的图形分 辨率。我们取得小于0.1微米的图标影像图形分辨率，超过放大光学器 件的理论光学分辨率极限(0. 2微米)。典型的图标影像是由0. 25微米的 分辨率产生。
藉由使用分别地并入透镜及图标微结构的工具的片或网处理，以制
造Unison材料。透镜工具及图标工具均产生于使用光掩膜及光致抗蚀剂 方法。
透镜工具最初设计成半导体型掩膜，典型地为玻璃上的铬。藉由光 致还原、电子束写入、或激光写入，可以产生具有足够分辨率的掩膜。 用于透镜工具的典型掩膜将并入重复的不透明六角形图案，此重复图案 依例如30微米的选取周期重复，具有小于2微米宽的用于使六角形分离 开的清楚的线。接着，使用此掩膜，以传统的半导体UV曝光系统，将玻 璃板上的光致抗蚀剂曝光。抗蚀剂的厚度经过选取以取得所需的透镜垂 度。举例而言，藉由例如旋转涂敷、浸渍涂敷、弯月形涂敷、或喷涂等 适当方式，将5微米厚的AZ 4620正性光致抗蚀剂涂敷至玻璃板上，以 形成具有额定的30微米重复及额定的35微米焦距的透镜。以传统方式， 以掩膜图案来将光致抗蚀剂曝光，以及，显影于玻璃上，接着，在100 。C下干燥及脱气30分钟。根据本领域中所公知的标准方法，以热回流 (thermal reflow)形成透镜。所得到的光致抗蚀剂樣i透镜会^皮涂敷以 例如金或银等导电金属，以及，藉由电形成方式来产生负性镍工具。
以类似方式，产生图标工具。典型地藉由CAD软体以设计图标工具， 且此设计会被传送给半导体掩膜制造商。除了要曝光的抗蚀剂的厚度典 型地在0. 5微米至8微米的范围之外，取决于所需的合成影像的光学密 度，以类似方式，将此掩膜用于透镜掩膜。以传统方式，以掩膜图案将 光致抗蚀剂曝光，将光致抗蚀剂显影至玻璃上，涂敷以导电金属，以及， 以电形成方式产生负性镍工具。根据原始掩膜设计的选择以及所使用的 抗蚀剂类型的选择(正性或负性)，可以抗蚀剂图案中空隙的形式，产生 图标，或者，可以抗蚀剂图案中的'凸形，或柱、或二者的形式，产生 图标。
可以以不同的材料以及微光学及微结构的技术中所公知的多种方 法，制造Unison材料，这些方法包含挤制压印、辐射固化铸造、软式压 印、及注入成型、反应式注入成型、及反应式铸造。举例i兌明的制造方 法是在铸造于(例如75量规(gage )附着力促进的PET膜的)基膜上的 辐射固化的液体聚合物中，形成作为图标的空隙，然后，以相对于图标 的正确的对齐或歪斜，在基膜的相反面上从辐射固化的聚合物形成透镜， 接着，以类似照相凹版的刮刀来相对膜表面刮伊，而用亚微米粒子着色
的有色材料填充该图标空隙，以适当方式实体化填充物(例如，溶剂移 除、辐射固化、或化学反应)，以及，最后施加可选的密封层，密封层可 为清澈的、染色的、着色的、或并入隐藏的安全材料。
Unison移动材料的制造需要图标工具及透镜工具并入二阵列的对称 轴的选取的不对齐度。此图标及图案的对称轴的不对齐会控制所产生材 料中合成的影像尺寸及合成的影像旋转。通常希望提供实质上与网方向 或交合网(cross web)方向相对齐的合成影像，且在这些情形中，图标 与透镜的总的角度不对齐会在透镜图案与图标图案之间均分。所需的角 度不对齐的度数通常相当小。举例而言，在Unison移动材料中，0. 3度 等级的总的角度不对齐适于将30微米的图标影像放大至5. 7mm的尺寸。 在本实施例中，总的角度不对齐在二个工具之间会均分，以致于每一工 具在相同方向上对这两个工具以0. 15度的角度歪斜。由于这些工具在基 膜的相反表面上形成微结构，所以，歪斜是在相同方向上，以致于工具 的歪斜是彼此相加，而非彼此抵消。
可以在工具的原始设计时，藉由将整个图案于写入前旋转所需角度， 以将歪斜并入工具中。也可以以数控机床，以适当角度切割平坦镍工具， 而将歪斜以机械方式并入平坦的镍工具中。然后该歪斜的工具使用歪斜 切割的边缘而形成到一个圓柱工具中以将该工具与一个压印滚筒的旋转 轴对齐。
此处，合成的放大微光学系统可以与其它的特征相组合，这些特征 包含但不限于下述单一元件或不同组合的实施例，例如图标填充材料、 背面涂料、表面涂料、透镜中构图的及不构图的填充物或杂物、光学间 隔器或图标材料、叠层或涂附、包含正性或负性材料形式的含水的、溶 剂的或可辐射固化的、光学上透明的、半透明的或不透明的、染色的或 着色的标记物(Indicia )的墨水及/或粘合剂、或是包含但不限于墨水、 金属、荧光、或磁性材料、X射线、红外线、或吸收或发射紫外线的材料 的印刷物包含铝、镍、铬、银、及金的磁性及非磁性的金属；用于检 测或信息储存的磁性涂料及粒子；作为涂料及粒子的荧光染料和颜料； IR荧光涂料、填充物、染料或粒子；UV荧光涂料、填充物、染料或粒子； 作为涂料及粒子的磷光染料及颜料；占板(planchette)、 DNA、 RM、或 其它高分子示踪剂(taggant)、 二向色纤维(fiber )、放射性同位素、 印刷受涂料、上浆、或底漆、化学反应材料、微胶嚢成份、场影响材料、
金属及非金属的导电粒子及涂料、微穿孔的洞、有色线或纤维、嵌入于
文件、标签表面或材料表面中的Unison贴片，其^L接合于纸或者聚合物
作为一个载体以在制造期间粘着至纸、荧光二向色线或粒子、拉曼散射 涂料或粒子、色移涂料或粒子、层叠至纸、纸板、卡板、塑料、陶瓷、 织物、或金属基底的Unison、作为线、贴片、标签、外包装、火印箔、 或可撕胶带的Unison、全息的、绕射的、绕射显像图、等值线、照相或 折射光学元件、液晶材料、上变频及下变频材料。
尽管已经结合聚焦元件前述的阵列详细描述了影像图标组件，但是 影像图标组件可用于将影像"印刷"提供在其它的应用中。例如，图34 是支撑微结构图标元件，例如微结构图标元件阵列的材料的一个实施例 通过图标层821的截面图。示出的图标层821可构成本合成放大微光学 影像投影系统、云紋放大系统的图标层，"锁和键"云紋放大系统的图标 层(下面描述)、微影像或有效的"微印刷"的独立层、微圆柱透镜影像 薄膜系统的图标层，或者另 一微光学系统的影像或图标层。
图标层821可以是独立式的或者其可选地被提供在基板820或透明 基板820上(如果该图标层构成云紋放大系统中的一个元件则需要后者， 其中图标层821通过透明基板820光学连接到微透镜阵列)。任选基板或 透明基板820支撑图标层821或与图标层821接触，该图标层821加入 到用作图标影像元件的多种微结构中。该微结构图标元件在材料层，例 如图标层821或基板中可形成为凹陷或者突起的区域。微结构图标元件 可采用多种形式和几何形状，其包括但是不局限于不对称空隙图案822、 对称空隙图案823、光阱图案824、全息表面浮雕图案825、广义衍射表 面浮雕图案826、 二进制结构的图案827、 "二进制光学"、"结构颜色" 和通常的阶梯状浮雕图案828、随机粗糙以及伪随机粗糙的图案829、标 称的平面的图案830以及凹陷831和突起832图案(从下侧看去，如所 示的，图标层的图案)。
图标层821可加入到均匀的微结构的阵列或图案，例如完全不对称 的空隙图案822中。可替换地，图标层821可加入到两个或多个微结构 实施例822-832的阵列或图案中。该微结构用作能形成为微结构图标元 件的阵列的图标元件，该微图标元件集体形成了类似于形成常规印刷的 影像的像素的组或阵列的一幅影像。例如，能够结合聚焦元件前述的阵 列创建具有微结构图标元件的阵列的系统，其中两个阵列合作以形成可以或者不可以放大的合成光学影像。也可创建具有微图标元件阵列的系 统，这些微图标元件阵列集体形成旨在看起来放大的"微印刷"影像， 例如通过放大镜或借助显微镜看到的影像。
当图标元件插入或接触真空、气体(包括混合气体，例如空气)、液
体或固体时，图34的微结构图标元件822-832可设计为在它们的部件中 和在它们的部件之间以及围绕图标层821的未构造的区域中展示出光学 对比度。该光学对比度可从折射、全内反射、表面反射、色散、部分偏 振、偏振、旋光性、衍射、光干涉以及其它光效应得出。 微结构的图标元件
图35是示出加入到多个微结构的图标影像元件的实施例中的涂覆图 标层777的截面图。图标层777类似于图34的图标层821，且也可以是 独立式的或者其可选性地被提供在基板775或透明基板775上。示出的 图标元件的实施例可包括图34中的图标元件，其包括不对称空隙图案 779、对称空隙图案781、光阱图案783、全息表面浮雕图案785、广义衍 射表面浮雕图案787、 二进制结构的图案789、 "二进制光学"、"结构颜 色，，和通常的阶梯状浮雕图案791、随机粗糙以及伪随机粗糙的图案795、 标称的平面的图案797以及凹陷799和突起801图案(从下側看去，如 所示的，图标层的图案)。
利用上述微结构图标影像元件的加工和方法中的任意一种可将微结 构图标影像元件形成在图标层中。
任何图标元件的微结构可涂覆有共形的、不共形的和/或定向涂覆材 料793。
图案式涂覆
涂覆材料793可以是共形的、不共形的、连续的、不连续的、图案 式的、非图案式的、定向涂覆，或其可具有不同于图标层777的材料和 特性，或其组合。涂覆材料793的图案化可提供与微结构影像元件的图 案一致或者独立于微结构影像元件图案，或者两者的图标影像元件。不 论图标层777是否加入到任何微结构图案中，都可图案化涂覆材料793 以将图标影像元件提供在图标层777的表面上。不论图案化或未图案化 的涂覆材料793都不必覆盖图标层777的整个表面。涂覆材料可施加于 图标层777中仅被选择的部分。
例如，可通过创建图案脱金属铝层作为聚酯图标层的区域中的聚酯
图标层(作为图标层777的一个示例)上的涂覆材料(作为涂覆材料793 的一个示例)而形成图标影像元件，上述聚酯图标层的区域不具有形成 于其中的微结构(例如下述的图40中所示的)。在该示例中，图案脱金 属铝层在不使用图标层上的微结构表面的情况下提供图标影像。该图案 脱金属铝层还可结合聚酯图标层的另 一 区域中微结构图标影像元件一起 使用。图案脱金属铝层可与微结构的图标影像元件一致，使得它们预定 的外观通过图案脱金属的铝层得以增强，或者图案脱金属的铝层提供的 图标影像可独立于图标层的微结构图标影像元件，使得图案脱金属铝层 图标影像用于创建一个合成影像，而微结构的图标影像元件用于创建第 二合成影像。
包括图案化的涂覆的正影像和负影像
微结构图标影像元件以及图案化的图标层涂覆可用于形成正影像或 负影像(也参见下面的图40),使得这些影像元件中的任一个可采取选择 的"前景，，特性或者选择的"背景，，特性，而围绕区域采取其余的特性。 因此图标影像元件可用于形成正像或颜色反转的影像，以及相应的正合 成影像或颜色反转的合成影像。
作为一个示例，这些图标影像元件方法的任何一种可用于提供模糊
的或者与透明背景或第二颜色的背景相反的第 一颜色的影像(例如现金 面值-"50")，而在图标层777的不同区域中可以反转该颜色图案，使 得影像是透明的或是第二颜色的，而背景是模糊的或是第 一颜色的。 用于微印刷的图标影像元件实施例
尽管本发明任意的以及所有的图标影像元件实施例可用作云紋放大 系统的元件，但是对于大范围的应用它们也可单独用作超高分辨率的微 印刷。本发明的图标影像元件的方法可用于对于紧密信息存储、现金、 文件、包装以及制造的产品的隐藏的认证，现金、文件、包装以及制造 的产品的条形码和数字标记，以及能从超高分辨率的印刷或信息标记中 获利的所有应用而创建微印刷。在该实施例中，提供一种微结构图标元 件的图案或阵列，其集体形成一幅影像或者提供观察起来需要放大的特 定的信息。
图36(a，b)显示穿过具有附加的涂覆材料层838和840的材料的图 标层836的截面图，该材料采用与图34和35类似的一组微结构图标影 像元件。示出的图标层836可构成云紋放大系统的图标层、"锁和键"云
紋放大系统的图标层(下面描述)、微影像或有效的"微印刷"的独立层、 微圆柱透镜影像薄膜的图标层，或者另 一微光学系统的影像或图标层。
图标层836可以是独立式的或者其可随意地提供在基板834或透明 基板834上。任选基板或透明基板834支撑图标层836或与图标层836 接触，该图标层836加入到单独或者组合用作图标影像的元件的多种微 结构中。微结构图标元件可采用多种形式和几何形状，其包括但是不局 限于图34中的那些对应的实施例844—864。
如图36(a)所示，示出支撑微结构图标元件844—856的图标层836 通过层压粘合剂838被层压到涂覆材料层840上，该涂覆材料层840可 由基板或透明基板842支撑。首先层压粘合剂838可施加于图标层836, 然后与涂覆材料层838接触，如对于微结构图标元件844和846所示的 层压粘合剂中的间隙所示，或者首先将层压粘合剂838也可或者替代地 施加于涂覆材料层840,然后与图标层836接触，如对于微结构图标影像 元件848-856所示的层压粘合剂838的连续层所示。
在该实施例中，涂覆材料层840与微结构图标影像元件844-856接 近或与之接触。该涂覆层类似于图34的涂覆层793并具有与关于涂覆层 793描述为相同的效应。
在图36(b)中，示出了支撑微结构图标影像元件858-864的图标层 837的截面图，微结构影像元件858-864被示出为利用层压粘合剂839 被层压以便层压支撑涂覆材料层841的基板843。而层压粘合剂839 ;故示 出为已经应用于图标层837，且然后开始与层压基板843接触，应该理解 层压粘合剂839也可以或者替代地首先施加于层压基板843,且然后开始 与图标层837接触。
在该实施例中，涂覆材料层841通过层压基板843与图标层837分 开。涂覆层841可以是前面所列的用于涂覆层840和793的材料的任何 一种。
尽管图36(a)示出微结构图标影像元件844--864为未填充的，但是 微结构图标影像元件844-864的至少一部分可随意地;故填充有图标填充 材料，或者在层压之前进行共形、不共形或定向涂覆材料的涂覆。微结 构图标元件不需要完全被填充。当填充时它们可以仅部分被填充，或者 按份额填充。
微结构图标影像元件表现为正影像或者负影像，或者此两者。在图
61
37 (a-c)中；图标层868可以是独立式的或者其可选地提供在基板866或 透明基板866上。图标层868可选地提供有可局部或完全覆盖图标层868 的涂覆材料层870。
在图37 (a)中，图标层868支撑微结构图标元件的两个区域正图标 元件872和负图标元件874。出于说明的目的，负图标元件872通常的形 式与正图标元件874的形式是镜像的。任选涂覆材料870被示出为在正 图标872上进行共形涂覆，在负图标874上进行不共形涂覆，例如只有 结合正图标872和负图标874能同时利用共形和不共形涂覆。
正图标影像元件872的目标图案可一皮提供为图标层868中的凹槽或 空隙871,而正图标影像元件872的背景区域被提供为正图标区域872 中的突起区域。负图标影像元件874的背景区域被提供为图标层868中 的凹陷875,以及负图标影像元件874的目标图案,皮提供为图标层中的突 起区域。
图37(b)示出了当图标被填充有具有与图标层868的材料不同特性 的图标填充材料时，正、负图标元件以及图案的效果是如何特别引人注 意的。图标层868和任意的基板866的不同的区域被示出为填充了正图 标876和负图标880。图标填充材料878形成了正图标元件876的目标图 案886以及填充的负图标元件880的背景。
参见图37 (c),填充正图标元件890以及填充负图标元件892的详细 的平面图882示出了看起来与围绕的背景外观884不同888的正图标元 件886。例如填充正图标元件与围绕它的背景的外观之间一个共同的差 别在于颜色。如果图标填充材料878支撑颜料、染料、或其它着色材料， 然后填充正图标元件886将显示出高浓度89 3的图标填充材料886,而围 绕的背景区域884将不显示。同样，填充负图标元件892的背景将显示 出高浓度的图标填充材料886,而填充负图标元件892的目标图案将显示 出图标填充材料的缺乏894。
通过这些方法以及结合这里的其它教导，可以看出能够产生正和负 影像图标元件。当这些正和负影像图标元件用作云紋放大系统的元件时， 它们可用来产生正和负合成影像。正和负影像元件可单独或者组合起来 使用。
图38 (a-c)中示出了组合填充图标和涂覆的实施例的代表性样品。图 标层898可以是独立式的或者其可任意地提供在基板896或透明基板896
上。任选基板或透明基板896支撑或接触加入多种微结构的图标层898, 该微结构与图标影像的元件一样可单独或者组合使用。
图38(a)示出通过适当的方法(如图35描述)将涂覆材料900施加 于图标层898的至少部分表面。在该图中涂覆材料900被示出为与图标 层898表面共形，但是其也可以是不共形、不连续、图案化的，或者由 具有不同的特性和/或材料的涂覆区域组成。正图标元件904具有它们的 填充有图标填充材料902的目标图案微结构以及它们未填充的背景元件。 负图标元件906具有它们的填充有图标填充材料902的背景微结构，而 它们的目标图案微结构908是未填充的。
图38(a)中所示的实施例可通过涂覆材料900和图标填充材料902 的不同视角产生的不同光效应提供图标影像的视觉改进。例如，如果涂 覆材料900是铝的薄膜层，使得当从垂直于图标层898的平面方向看去 其基本上是透明的，填充图标元件的中间区域将基本上呈现与它们未涂 覆时一样的颜色。薄铝层的反射率随着入射角的增加而增加，因此填充 的、涂覆的图标元件的斜边表现为更反光，从而呈现出具有高对比度的 轮廓线的图标元件。如果涂覆材料900是单层或多层介电涂覆，则涂覆 的颜色可以根据不同的视角而不同，由此对于图标元件的側面增加了颜 色着色或颜色高亮效应。其它类型的涂覆材料可用于粘合促进以产生额 外的视觉效果，或者能给材料提供隐蔽的、机器可读的或者法庭的认证 特征。可以理解图标元件不必填充或涂覆。可以仅局部填充某些图标元 件。
图38(b)所示的实施例颠倒了图38(a)所示的图标填充和涂覆的顺 序，其中微结构图标首先被填充了图标填充材料902,然后被涂覆了涂覆 材料900。图标层898可任意地提供在基板896或透明基板896上或者可 以是独立式的。图标元件910和912被填充有图标填充材料902,然后随 意地被覆盖有涂覆材料900。
即使相同的材料用于涂覆材料900和图标填充材料902,图38(b)的 实施例的视觉效果通常也不同于图38 (a)的视觉效果。涂覆材料900通过 图标填充材料902为可视或不可视，这取决于图标填充材料902的光学 特性。涂覆材料9 00在填充的图标之间的区域中是直接可视的。
假定图标元件基本上完全被填充了图标填充材料902,在涂覆材料 900是可视的所有地方，无论通过图标填充材料902能看到或直接能看
到，涂覆材料900基本上平行于图标层898的表面。因此涂覆材料900 的存在可以改变图标填充材料902的整体外观，但是其不提供如图38(a) 所示的轮廓或边缘增强功能。可以设计涂覆材料900使得其具有除了或 者替代光效应之外的其它效应或功能-例如，涂覆材料900能提供非接 触认证、检测或者对于图标层898所附着的目标的认证。
如果图标元件未充满图标填充材料9 02 ，则涂覆材料9 0 0基本上不平 行于图标层898的表面。在这种情况下(未示出)，可能存在由涂覆材料 900在其接触图标填充材料902且基本上不是平面的区域中提供的另外 的光效应。
图38(c)的实施例是图38(b)的实施例的延伸以包括多个图标填充 材料。(尽管这里没有示出，多个图标填充材料也可用于图38(a)所示的 实施例中，且下面的描述也应用于该实施例。)图标层898支撑填充有第 一图标填充材料916的正微结构图标元件9 2 6和负^L结构图标元件928。 微结构图标元件926和928未填满第一图标元件916。这可以通过多种方 法得以实现，该方法包括将第一图标材料916散布在溶剂中，用散布在 溶剂中的第一图标填充材料916填充图标微结构，干燥该溶剂以及接下 来收缩第一图标填充材料916的体积。未填满图标微结构的另一方法是 用第一图标填充材料916填充它们，且然后通过擦拭或刮削方法，例如 通过抛光或刮墨刀高压擦拭来除去一些图标填充材料916。
第一图标填充材料916可通过干燥、化学反应(例如双组份环氧树 脂树脂(two-part epoxy)或树脂以及硬化聚合反应)、辐射固化、氧化 或者其它适当的方法有时可得以稳定化、固化或干燥。第一图标填充材 料916可选地也可以不被稳定化，因此其以某种方式可以与第二图标填 充材料918进行化学反应。
然后图标微结构926和928可选地被填充第二图标填充材料918。根 据用于提供提供未填满第一图标填充材料916所用的方法，第一图标填 充材料916和第二图标填充材料918的相对厚度可以在不同的区域中不 同或者对于具有不同深度、宽度或纵横比的图标元件微结构而各不相同。 正图标元件926显示出大致等于第一图标填充材料916和第二图标填充 材料918的体积，这两种填充材料的厚度在填充区域920的中央基本上 相等。该图中负图标元件在纵横比上显示出较大的不同，因此两个较大 的填充图标元件的中央区域922对于第一图标填充材料916和第二图标
填充材料918显示出各自大约例如为1: 3的填充材料的厚度比。较小的 负图标元件924的中央对于第一图标填充材料916和第二图标填充材料 918显示出非常不同的填充材料厚度比，例如大约为4: 1。该填充图标 可选地由材料900覆盖。
涂覆材料900在用第一图标填充材料916填充图标之前还可选地施 加于图标层898,或者其可在填充第二图标填充材料918之前施加于图标 层989和第一图标填充材料916。这些变化在该图中未示出。
正图标元件920具有填充图标填充材料916和918的目标图案微结 构以及未填充的它们的背景元件。负图标元件928具有填充图标填充材 料916和918的背景微结构，而它们的目标图案微结构未填充。
注意到不限制于图38 (a-c)中的图标材料，本发明的任何实施例中的 任何图标层材料本身可加入颜料、染料、着色剂、荧光材料或如本发明 前面的定义部分所述的任何适当种类的填充材料。填充图标层使得正和 负图标元件之间的差别稍微有点理论性的，因为形成在纯粹的、未染色 的以及未着色的图标层中，然后填充染色的图标填充材料的特定的微结 构图标元件可认为是正图标元件，而形成在染色的图标层中然后填充纯 粹的、未染色以及未着色的图标填充材料的及其相同的微结构图标元件 被认为是负元件。在该示例中，在正图标元件和负图标元件之间改变的 全部都是对于图标层和图标填充材料的材料的选择。尽管谈论正和负图 标元件是方法的，但是真实存在可能性的集合，包括具有一种颜色或背 景中存在光效应以及具有两种颜色和/或目标图案中存在光效应的的图 标元件，且反之亦然。
如果使用图38 (a-c)的图标元件作为云紋放大系统的一部分，然后涂 覆材料和图标填充材料的组合提供的独特效应也将继续成为云紋放大系 统产生的合成影像。
图案化的涂覆在图标上并且作为图标
图39(a-c)示出了图案化的涂覆材料、热印箔、定向涂覆以及填充图 标的应用和组合、在图39(a)中，图标层932可以是独立式的或者其可选 地提供在基板930或透明基板930上。任选的基板或透明基板930支撑 或与加入多种微结构的图标层932接触，该微结构可单独或者组合起来 用作图标影像的元件。
在图39(a)中，涂覆材料934的图案化构成了存在涂覆材料的区域935以及不存在涂覆材料的区域。涂覆材料934的图案化可以以任意一种 形式以及出于任何目的，包括对于云紋放大微光学系统的图标元件的创 建。图案化涂覆的多种方法是本领域公知的，包括在涂覆以及化学蚀刻 暴露的涂覆中印刷或沉积抗蚀剂材料，然后从涂覆层中选择性地化学剥 离抗蚀剂材料。抗蚀剂层可以是光致抗蚀剂，且该抗蚀剂层的图案化可 以通过曝光方法执行。涂覆层的图案化的一个可替换的方法为首先沉积 图案化的抗蚀剂层(或者，可替换地沉积抗蚀剂层然后对其图案化)，然 后将涂覆层施加到材料以及抗蚀剂层的表面，然后用化学方法除去抗蚀 剂材料以及粘在其上的涂覆层。例如-该后面的方法在"去金属的安全线 程"的制造中是常用的，其中抗蚀剂材料印刷在聚合物基板上，该基板 和抗蚀剂材料被涂覆有真空金属化或溅射的铝层，且该抗蚀剂层可通过 化学方法除去。在存在有抗蚀剂层的位置不存在铝涂覆层，当除去抗蚀 剂材料时被剥离。替代化学方法除去所选择的金属化区域，这些区域可 能被机械除去，例如通过刮擦。可以理解仅有涂覆层的一部分可以被图 案化。
在云紋放大薄膜中与图标元件的尺寸和几何形状不 一致的图案化金 属涂覆层可用于产生合成影像中局部透明金属的效果，因为脱金属区域 的位置从图标元件到图标元件中各不相同-由具有不透明的这些图标元 件形成的合成图像在某种意义上类似于印刷中所用的半色调方法，其中 不透明的存在与涂覆层存在的百分比成正比。
可替换地，图案化脱金属的金属涂覆层可用于创建与可用于产生第 二组合成影像不同的微结构图标元件不同的一组图标元件。这种附加的 合成影像的一种应用是用于现金、文献以及商标保护的材料的隐蔽认证。
图39(a)中托架936表示的区域中涂覆材料934以与微结构图标元件 的几何形状不一致的方式被图案化。该图案化的涂覆材料934能承载独 立的信息，例如图标元件不同的图案，或者其可承载其它的图形或文本 信息，或者不承载信息。
相比较，托架938表示的区域中的涂覆材料934与图标元件一致， 涂覆凹槽形状931但是不涂覆它们之间的"平面"939。这种图案化可通 过用涂覆材料934涂覆图标层932的整个表面来实现，其中包括凹陷区 域931和"平面"939，然后通过刮擦、擦拭、刷、削磨、研磨、化学蚀 刻、除去粘合剂或者通过其它合适的方法除去"平面，，939上的涂覆材料932。
在某种意义上讲与图标元件一致的图案化涂覆材料934可提供图标 元件强视觉、光学、电磁、磁或其它方面的增强。例如加入微结构图 标元件的图标层932可被溅射有金，然后通过擦拭在纤维素材料，例如 纸上的涂覆表面，金可以从平面939上除去。然后图标元件中剩余的金 给它们提供了金的金属外观，而平面中没有金，因此图标元件相对于背 景表现为单独的金对象。
图39(b)示出了单独(946 )加入了热印箔涂覆942且与图标填克材 料948结合(950, 951 )的不同的图标层932的实施例。示出了一种典 型的热印箔的结构，其中热粘合层940将热印箔涂覆的箔层942粘合到 图标层932上。可选性地提供热印箔涂覆的脆性的漆层944以支撑热印 箔942。脆性的漆层944可加入微结构图案，例如全息图。在托架946 表示的区域中，热印箔涂覆942已经通过已知的方法施加到图标层932 的表面，从而密封微结构图标元件的凹陷表面。在托架950表示的区域 中，热印箔942已经施加于包含图标填充材料"8的微结构图标上。在 托架951表示的区域中，热印箔942已经施加于图标层962，然后覆盖在 微结构图标元件的凹陷表面上的热印箔涂覆材料已经被除去。适当的除 去热印箔涂覆材料的方法包括，但是不局限于气体的高压喷射、高压水 或其它液体的喷射以及机械断裂和磨蚀。接下来微结构图标元件可选择 性地由图标填充材料948进行填充，该图标微结构外观由图标填充材料 948控制，且"平面"外观由热印箔涂覆材料控制。图标填充材料948 可选择性地覆盖在所示的至少部分热印箔涂覆942之上，或者其可,皮应 用使得仅填充图标凹陷(未示出)。
图39(c)示出了加入可选择性地结合图标填充材料948 —起使用的 定向涂覆材料(952和962 )的不同的图标层932的实施例。首先定向涂 覆952按箭头954表示的方向施加于图标层932。第一定向涂覆952的定 向沉积导致其优选地涂覆托架956表示的区域中图标元件的"平面"以 及右侧(如图所示)。这种涂覆能提供微结构图标元件的一側的视觉上的 高亮显示，从而产生"阴影"或"照亮的亮点"效应。
托架958表示的区域中使用了两种定向涂覆。箭头954表示施加第 一定向涂覆954的方向，第一定向涂覆覆盖了该区域中微结构图标元件 的"平面，，及右側。第二定向涂覆962从箭头960表示的方向施加，并
覆盖微结构图标元件的左侧。第一和第二定向涂覆(分别为952和962 ) 可以或者是相同的材料或者是不同的材料，且它们可以如所示的从相反 的方向进行施加(954和960 ),或者它们可以从相同的方向进行施加。 例如如果第一定向涂覆952是银，且其从箭头954所示的方向施加， 以及如果第二定向涂覆962是金，且其从箭头960所示的方向施加，然 后微结构图标元件的右側将呈现出银且它们的左側呈现出金，而它们的 中间保持为未涂覆且呈现为透明的。与另一示例一样前一示例的条件， 除了银施加于箭头954所示的角度以及金从通常相同的方向被施加，且 该角度相对于整个图标层932表面的法线更接近IO度之外。然后与银一 样，金涂覆于图标元件的相同侧，但是金将涂覆得更高直到图标元件的 右侧或涂覆到图标元件的中央。结果图标元件呈现出混合了金色直到图 标元件的顶部(如所示的)的具有银的右侧。其它多种组合以及变化对 于本领域技术人员来说是显而易见的。
然而另 一变化示出在托架964表示的图39 (c)的区域中，其中微结构 图标元件具有两个定向涂覆，第一定向涂覆952和第二定向涂覆962,且 然后它们被填充有图标填充材料948。图标填充材料可选择性地增加到在 附图中未示出的包括图39(a)的区域936和938以及图39(c)的区域956 的任何部分的被涂覆的任何微结构图标元件中。
图40(a)示出了使用图案化的涂覆材料967作为创建图标影像元件 的装置。图案化的涂覆材料967提供在基板966或透明基板966上方， 所述图案化所选择厚度的涂覆材料968的加入区域以及或者具有较小厚 度的涂覆材料969的区域或者没有涂覆材料970的区域，或者两者。涂 覆材料不同的厚度-全厚度(968 )、局部厚度(969 )以及零厚度(970 )
(或者缺少涂覆材料)-可以被图案化以将图标影像信息表示为云紋放 大系统中的元件。或者全厚度涂覆材料或者零厚度涂覆材料可用于形成 图标元件的目标图案。图40(b)示出了利用全厚度图标元件形成目标图案
(字母和数字)以及由零厚度或局部厚度涂覆材料形成背景976的平面 图972。由于平面图972所示的图标元件的目标图案由存在涂覆材料967 而形成，图标影像称为正图标影像。图40(c)表示负图标影像的平面图 978,其中背景由全厚度涂覆材料982形成，目标图案由局部或零厚度涂 覆材料980形成。局部厚度涂覆材料969的区域可用于创建灰度级图案， 其中涂覆材料967的光效应根据涂覆材料的自然特性提供改变的或者减
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小的亮度效应。
涂覆材料967的图案化可参考图38通过前面所述的任一种方法来执 行。局部厚度涂覆材料的区域可由额外的掩模和蚀刻步骤，或者通过在 局部厚度区域的图案中蚀刻全厚度涂覆，然后执行涂覆材料967的第二 涂覆来将局部厚度层沉积在整个基板966或透明基板966上，然后选择 性地掩模并蚀刻不只一次以产生零厚度区域970来创建。
额外的涂覆材料层可选择性的增加到图案化的涂覆材料967上。示 例包括，但是不局限于，通过真空沉积、染色或着色涂覆或者先前在本 文献的定义部分中所列的任何一种来金属化。示例该层可直接被施加、 层压、热印、涂覆或另外被提供。这种额外层的使用可提供改变局部厚 度涂覆材料969的区域以及零厚度(缺少)涂覆材料970的区域的外观 这一好处。
图41 (a ， b)示出了两部分云紋;改大系统的两个实施例，该云紋放大系 统可用作"锁和键"认证系统，其中微透镜阵列是一单独的块，其作用 就像在图标阵列块中"解锁"信息的键。图41(a)中可选的透明基板984 承载透光材料988制成的微透镜，该透光材料988可与形成可选的透明 基板984所用的材料不同或相同。微透镜986加上可选的基板984的透 镜片1000的总厚度小于微透镜986的焦距1004。
透镜片1000不永久地附着于图标片1002,但是其是能用作图标片 1002的认证装置的自由且独立的块。当用作认证装置时透镜片1000开始 接触或靠近图标片1002的表面。两个片之间的间隙992通常包括空气薄 膜，或者该间隙992可选择性地被填充水、甘油或其它液体以提供透镜 片1000和图标片1002之间的光学或机械连接。
加入可选的透明基^反990的图标片1002、图标层94和图标元件996 (这里所示选择性地填充了图标填充材料997 )与图标层一起位于距离透 镜片IOOO最远的表面上。图标片1002加上透镜片IOOO的总厚度一皮设计 为基本上等于微透镜986的焦距1004。当透镜片IOOO基本上位于附近时， 例如与图标片1002接触，在具有或没有连接液体的情况下，微透镜986 的焦点998应该位于图标层994之内或附近某处。焦点998最佳的位置 在图标层994的下表面处或者该下表面的稍下方。
根据图41(a)的实施例形成的系统可用作防伪、认证或安全装置。例 如，图标片1002的图标层994可附着、粘贴或另外永久性地固定到，或
加入到制造、原始创建、包装或分配时的目标或文献中。图标片1002本 身不必具有任何视觉上能区别的特征。实际上图标元件996非常小，在 尺寸上为从几微米到几十微米的数量级，且通过肉眼将不能有效地看到。 如果需要，其它常规的印刷或成像可提供在图标片1002上或附着于图标 片1002。
这种其它成像的一个示例可以是用于辨认的人的照片，使得图标片 用作该照片的背景。且通过结合，图标片1002,其固定连接的目标可通 过设置适当尺寸的透镜片IOOO基本上与图标片1002接触并在平面内旋 转透镜片1000直到透镜和图标元件996充分对准以形成图标元件996的 合成影像而得以认证。("适当尺寸"的透镜片是一种聚焦元件的阵列具 有旋转对称和重复周期的透镜片，其基本上匹配图标片1002上的图标元 件996的阵列的旋转对称和重复周期，并具有设计用于获得选择的光效 应的图标/透镜重复率[超深度、深度、移动、浮动、超浮动、漂浮、3-D 及其组合]。)
图41(b)示出了本发明这一方面的替换实施例。在该附图中透镜片 1010包括由单一材料组成的单片，该单一材料包括其上表面上的微透镜 1008以及可选的材料1006的额外厚度以提供光间隔。如果透镜片1000 不包括可选的透明基板984，图41(a)的透镜片IOOO也可以这种方式形 成。同样，图41(b)的透镜片1010可利用透明基板和微透镜层形成，如 图41 (a)所示。为了完整性示出了透镜片1000和1010两个替代的结构-或者透镜片IOOO或IOIO可具有示出的两种结构中的一种-单片透镜(图 41b)或基板加透镜(图41a)。
图41 (b)的实施例中透镜片IOIO的功能与图41(a)的透镜1000的功 能一样，尽管由于与图标片1002相比图标片1014中的差别，但是透镜 片1010的总厚度通常与微透镜1008的焦距1024成较大比例。图标片 1014加入了可选择性地填充有图标填充材料997的表面支撑图标元件 1020。出于完整性的说明，图标片1014示出为不具有单独图标层和基板 层的单片，但是图标片1014可替换地以图标片1002的方式形成为具有 基板以及附着的图标层。根据图标片1014的结构以相同的方式可将图标 片1002形成为单片片材。
图标片1014和图标片1002之间功能上的差别是前者在其最近的 透镜片1010的表面上具有其图标元件，而后者在其最远的透镜片1000
的表面上具有其图标元件。此外，由于图标片1014的图标元件1020是 在该图标片的上表面上，因此位于图标元件1020下方的材料1018不必 是透明的，无论图标片1014是单片或者其具有包含图标层和基板的图标 片1002的结构。图标片1002的基板990需要是基本透明的，因为为了 使透镜986形成图标元件996的影像光必须通过基板990。
可选的涂覆材料1016可以净皮提供在图标片1014的图标元件1020 上。通过不同于使用透镜片1010的方法，涂覆材料1016是期望的以提 供图标片的光学或非接触认证。涂覆层1016可包括其它的光学特征，例 如全息或衍射结构。两个图标片1002以及图标片1014的图标元件可以 采取包括这里所述的图标元件的任何实施例的任何形式。
与图41 (a)的实施例的情形一样，图41 (b)的实施例的透镜片1014 并不永久性地附着于图标片1014,而是一种用作图标片1014的认证装置 的自由且独立的块。当用作认证装置时透镜片IOIO开始接触或靠近图标 片1014的表面。两个片之间的间隙1012通常包含气体薄膜，或者该间 隙1012可选择性地填充水、甘油或其它液体以在透镜片1010和图标片 1014之间提供光学或机械连接。
图标片1014加透镜片1010的总厚度被设计为基本上等于微透镜 1008的焦距1024。当透镜片IOIO基本上位于与图标片1014接触时，在 具有或没有耦合液体的情况下，微透镜1008的焦点1022应该位于图标 层1020之内或附近某处。焦点1022最佳的位置在图标层1020的下表面 处或者该下表面的稍下方。
根据图41(b)的实施例形成的系统可用作防伪以及认证装置。例如， 图标片1014的下表面可附着、粘贴或另外永久性地固定到，或加入到制 造、原始创建、包装或分配时的目标或文献中。图标片1014本身不必具 有任何视觉上能区别的特征。实际上图标元件1020非常小，在尺寸上是 从几微米到几十微米的数量级，且通过肉眼将不能有效地看到。如果需 要，其它常规的印刷或成像可提供在图标片1014上或附着于图标片 1014。这种其它成像的一个示例可以是用于辨认的人的照片，使得图标 片用作该照片的背景。且通过结合，图标片1014,其可靠附着的目标可 通过设置适当尺寸的透镜片IOIO基本上与图标片1014接触并在平面内 旋转透镜片1010直到透镜和图标元件1020充分对准以形成图标元件 1 020的合成影^象而纟寻以i人证。
图标片(1002或1014)的结构或者形式可加入形成不同的合成影像 的多种图标元件(分别为996或1020 )的图案，该合成影像可以以不同 的透镜片旋转角度(例如透镜片旋转0度角产生最大放大合成影像的第 一图标图案以及透镜片旋转30度产生最大放大合成影像的第二图标图案)、不同的透镜重复周期、不同的透镜及图标阵列几何形状(例如具有 六边形几何形状的第 一阵列集合以及具有方形集合形状的第二阵列集 合)及其组合来读取或认证。
不同透镜周期的认证方法的一个示例是当具有30微米重复周期的透 镜片合成放大时加入产生深度影像的图标元件图案以及当具有45微米重 复周期的透镜片合成放大产生漂浮影像的第二图标元件图案的图标片。
第二图标元件图案可选择地以与第一图标元件图案不同的旋转角度被认证。
具有多种图标图案的材料可加入可由第 一键(具有第 一选择重复周
期的透镜片)揭示的一组信息以及可分别由其它被揭示的其它组信息(分别匹配到它们各自图标元件重复周期的透镜片)。多种图标图案还被提供在需要具有不同焦距的多个聚焦元件的不同的图标层中以从不同的图标 层中形成可视的合成光学影像。
图42的实施例称为"湿解码器"方法以及将隐蔽信息加入到本发明 的云紋放大系统1026中的系统，该系统能通过使用隐蔽认证透镜片1040 顺序地"解码"或揭示。在该附图中，包括微透镜1028和图标层1030 的放大系统1026将隐蔽图标图案1034加入到图标层1020中或上。图标 层1030还可选择性地包括明显的图标图案1032。放大系统1026净皮设计 为产生明显的图标图案1032的明显可视的合成影像1038，如前所述。相 反，隐蔽图标图案1034的重复周期和/或旋转对称有目的地被设计从而 当借助微透镜1028观察时不产生明显可视的合成影像。
例如，隐蔽图标图案1034的重复周期可设计为基本上不同于微透镜 1028的重复周期；隐蔽图标图案1034的周期可净皮设计为37微米，而微透镜1028的周期可被设计为32微米。该图标与透镜的尺寸比(大约为 1. 156)将创建一种具有大约205微米的周期的隐蔽图标图案1034的漂 浮合成影像。这一尺寸的隐蔽合成影像的特点对于肉眼基本上是不可视的。(隐蔽图标周期可交替地被选择以产生具有图标与透镜的尺寸比大 约为0. 865的等效周期的深度合成影像。对于一给定的微透镜重复周期，隐蔽图标的重复周期可设计为产生具有Unison云紋放大效应的合成影 像，上述效应包括但不局限于超深度、深度、移动、浮动、超浮动、形 态。)这里提出的特定尺寸仅表示可选择的尺寸的连续体的一个示例。
作为另一个示例，隐蔽图标图案1034的旋转对称可设计为基本上不 同于微透镜1028的旋转对称。在该示例中，我们将假定微透镜1028以 及隐蔽图标图案1034排列为六边形阵列，但是隐蔽图标图案1034的阵 列的方向从微透镜1028的阵列的方向旋转30度。两个阵列的错位也将 防止隐蔽图标图案1034的明显可视的合成影像的形成。另一种防止形成 隐蔽图标图案1034合成影像的方法是将微透镜1028排列为一个阵列几 何形状，例如六边形，而隐蔽图标图案1034可排列为不同的阵列几何形 状，例如方形。
隐蔽图标图案1034通过形成具有额外且独立的元件、隐蔽认证透镜 片1040的合成影像被揭示，该隐蔽认证透镜片1040被带到放大系统1026 中微透镜1028的附近或与其接触，该放大系统1026具有填充它们之间 间隙的光学连接材料1044。该光学连接材料优选为液体，例如甘油或玉 米浆，其具有与形成隐蔽认证透镜片的材料1052以及形成放大系统透镜 1028的材料1 05 0的折射率一样的折射率。该耦合材料通过将透镜1028
聚焦能力的功fl。可用于《执行该功能的材;+包i"凝胶(包括明胶)、合成 橡胶以及压敏粘合剂。
包括阵列的几何形状、重复周期以及微透镜焦距的隐蔽认证透镜片 1040的特性^皮设计为与隐蔽图标图案1034的阵列几何形状和重复周期 以及距离隐蔽认证透镜片透镜1042和图标平面1030的总距离相一致。
实际上，少量诸如甘油的液体位于放大系统透镜1028的表面上，隐 蔽认证透镜片1040的平面设置为与液体接触并且基本上被压为与透镜 1028接触。然后隐蔽认证透镜片1040旋转到其平面中以基本上对齐微透 镜1042阵列的方向以及隐蔽图标图案1034阵列的方向。当排列靠近隐 蔽图标图案1034时，合成影像1048被充分放大到能用肉眼区分开，达 到该位置的最大放大倍数，其中两个阵列具有基本上相同的方向。
一个可替换的实施例是形成作为可施加于透镜1028的表面的压敏标 签或磁带的隐蔽认证透镜片1040。在该实施例中，光学耦合材料1044 的功能通过施加于隐蔽认证透镜片1040的平面的基本上透明的压敏粘合
剂来执行。排列隐蔽认证透镜片1040到隐蔽图标图案1034的方向的方 法，例如通过放大系统1026的印刷排列图案或定向边缘是期望的，其中 定向边缘在使用时能匹配隐蔽认证透镜片1040的边缘。
"湿解码器，，方法的另一可替换的结构是将隐蔽图标图案1034加入 到第二图标层中。该第二图标层可以接近于透镜1028或者比第一图标层 1030远离透镜1028。然后隐蔽认证透镜片1040的焦距和厚度,皮i殳计为 当隐蔽认证透镜片1040施加于具有光耦合材料1044的透镜1028时，导 致其焦点落入到第二图标层中。在该实施例中，隐蔽图标图案1034的阵 列特性可以与明显图标图案的阵列特性相同，只要第二图标平面的位置 不能使透镜1028形成隐蔽图标图案1034的可区分的明显影像。
图43的实施例称为"干解码器"方法以及将隐蔽信息加入到放大系 统1054中的系统，该系统能通过使用隐蔽认证透镜片1064顺序地"解 码"或揭示。在该附图中，包括微透镜1056和图标层1058的放大系统 1054将隐蔽图标图案1060加入到图标层1058中或上。图标层1058还可 选择性地包括明显的图标图案1059。放大系统1056可选择性地设计为产 生明显的图标图案1059的明显可视的合成影像，如前所述。相反，隐蔽 图标图案1060的重复周期和/或旋转对称有目的地被设计从而不产生当 借助微透镜1056观察时明显可视的合成影像。
例如，隐蔽图标图案1060的重复周期可设计为基本上不同于微透镜 1056的重复周期；隐蔽图标图案1060的周期可设计为28. 071微米，而 微透镜1056的周期可设计为28. 000微米。该图标与透镜的尺寸比(大 约为1. 00255 )将创建一种具有大约392微米的周期的漂浮合成影像1063 (隐蔽图标图案1060 )。这一尺寸的隐蔽合成影像的特点对于肉目艮基本上 是不可视的。(隐蔽图标周期可交替地被选择以产生具有图标与透镜的 尺寸比大约为0.99746的等效周期的深度合成影像。对于一给定的^L透 镜重复周期，隐蔽图标的重复周期可设计为产生具有Unison云紋放大效 应的合成影像，上述效应包括但不局限于超深度、深度、移动、浮动、 超浮动、形态。)这里提出的特定尺寸仅表示可选择的尺寸的连续体的一 个示例。
作为另一个示例，隐蔽图标图案1060的旋转对称可设计为基本上不 同于微透镜1056的旋转对称。在该示例中，我们将假定微透镜1056以 及隐蔽图标图案1060排列为六边形阵列，但是隐蔽图标图案1060的阵
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列的方向从微透镜1056的阵列的方向旋转30度。两个阵列的错位也将 防止隐蔽图标图案1060的明显可视的合成影像的形成。另一种防止形成 隐蔽图标图案1060合成影像的方法是将微透镜1056排列为一个阵列几 何形状，例如六边形，而隐蔽图标图案1060可排列为不同的阵列几何形 状，例如方形。
隐蔽图标图案1063通过借助额外且独立的元件、隐蔽认证透镜片 1064形成的第二合成影像变得可视，该隐蔽认证透镜片1064被带到放大 系统的微透镜1056的附近或与其接触，该放大系统不具有填充它们之间 间隙1065的光学耦合材料。间隙1065被填充了空气、真空或能穿过放 大系统1054的周围环境的其它气体。
包括阵列的几何形状、重复周期以及微透镜焦距的隐蔽认证透镜片 1064的特性被设计为与隐蔽合成影像1063的阵列几何形状和重复周期 以及距离隐蔽认证透镜片透镜1066和隐蔽合成影像1063的位置的总距 离相一致，就像它们被投射到形成隐蔽认证透镜片1064的材料1070上 一样。
实际上，隐蔽认证透镜片1064的平面位于与放大透镜1056接触。 然后隐蔽认证透镜片1064旋转到其平面中以基本上对齐^:透镜1066阵 列的方向以及隐蔽合成影像1063阵列的方向。当排列靠近隐蔽合成影像 1063时形成第二合成影像1068,第二合成影像1068净皮充分放大到能用 肉眼区分开，达到该位置的最大放大倍数，其中两个阵列具有基本上相 同的方向。
一个可替换的实施例是形成作为可施加于透镜1056的表面的压敏标 签或磁带的隐蔽认证透镜片1064。在该实施例中，非常薄(基本上小于 微透镜1056的高度)的基本上透明的压敏粘合剂(图中未示出)可施加 于隐蔽认证透镜片1064的整个平面，或者图案化的压敏粘合剂(图中未 示出)可施加于该表面。在第一种情况中，使用非常薄的基本上透明的 压敏粘合剂涂覆认证透镜片到放大系统1056将在未填充间隙1065并遮 蔽透镜的侧面的情况下导致粘合剂接触透镜1056的顶部，从而保留了该 空气间隙使得透镜1056形成第一隐蔽合成影像1063。在第二种情况下， 隐蔽认证透镜片1064将未填充的间隙1065保持在不存在粘合剂的那些 区域中。排列隐蔽认证透镜片1064到隐蔽图标图案1060的方向的方法， 例如通过放大系统1056的印刷排列图案或定向边缘是期望的，其中定向
边缘在使用时能匹配隐蔽认证透镜片1064的边缘。
"干解码器，，方法和系统的另 一 可替换的结构是将隐蔽图标图案 1060加入到第二图标层中。该第二图标层可以或者接近于透镜1056或者 比第一图标层1058远离透镜1056，在能使透镜1056形成隐蔽图标1060 的真实或虚拟影像的任何位置。然后隐蔽认证透镜片1064的焦距和厚度 被设计为当隐蔽认证透镜片1064基本上与透镜1056接触时，导致其焦 点落入到透镜1056形成的隐蔽合成影像的位置中。
揭示本发明的放大系统中所隐藏的信息的另一方法示出在图44(a，b) 中。我们已经定义了云紋放大系统的术语HydroUnison。在附图"(a)中， HydroUnison云紋;改大系统1078加入《敖透镜1080的阵列、图标层1082 以及光学隔片1081,光学隔片之间可能与微透镜1080、图标层1082相 连，或者同时与此两者相连。图标层1082加入图标图案1084。当光学隔 片1081在空气、其它的气体或真空中时，它们的厚度基本上大于微透镜 1080的焦距1086。可以看到微透镜1080的空气焦距1088远离图标图案 1084和图标层1082。因此微透镜1080空气中的合成影像投影1090严重 地变模糊且没对准焦点，从而没有可分辨的影像。
图44(b)示出了将微透镜1080浸入到适当的液体1092例如水中的 效果。(浸入是相对位置-只要液体1092位于某一层中的微透镜1080上 方，该层大于透镜1080的中心高度1091,从光学观点看该透镜就被"浸 入，，了。)改变HydroUnison云紋放大系统1078的外側介质的折射率能 改变微透镜1080的焦距。在该示例中，增加该系统外侧介质的折射率能 增加樣￡透镜1080的焦距。选择光学隔片1081的厚度以将浸入液体1092 中的微透镜1080的焦点1088带到图标层1082中或附近。在这些情况下， 微透镜1080可投影图标图案1084的聚焦较好的合成影像1095。
根据本实施例的HydroUnison系统当其在干状态中观看且透镜1080 在空气中时呈现出没有不同的影像。当透镜处于(浸入)具有折射率基 本上等于所选择的浸入液体1092的折射率的液体中时，合成影像突然出 现。如杲该合成影像是漂浮/深度影像或超深度影像的组合，则该效果尤 其具有戏剧性。当HydroUnison系统干燥时则该合成影像逐渐减弱且消 失。
当浸入具有选择的折射率的液体1092中时设计产生上述效果的 HydroUnison系统通过对于给定选择的液体1092,使得光学隔片1081的
厚度大致等于浸入液体1092中微透镜1080的焦距1094。常用的液体 1092是水，其通常的折射率大约为1.33。尽管HydroUnison云紋放大系 统1078可以不是"薄透镜，，光学系统，薄透镜系统设计Lens-maker的 公式可用于对于选择的浸入液体1092找到光学隔片1081适当精确的设
计厚度。
<formula>formula see original document page 77</formula> 其中
f =当浸入到折射率为n0的介质中透镜的焦距
nlens =透镜材料的折射率
110 =浸入介质的折射率
Rl =第一透镜表面的曲率半径
R2 =第二透镜表面的曲率半径
由于透镜1080的焦点在HydroUnison云紋;改大系统1078的内部， 影响焦距的曲率只有第一曲率Rl-第二曲率R2可以看作具有无限半径 的平面，比率1/R2降^f氐到等于零。然后Lens-maker的/>式简化为
l/f= (nlens-n0) /Rl 或者f=Rl/ (nlens-n0)
对于透镜处于空气中的情况，nlens = 1. 487，以及n0 = nair = 1. 000: fair=Rl/ (1. 487-1, 000)=Rl/0. 487=2. 053R1
对于透镜浸入水中的情况，nlens = 1.487,以及n0 = nH20 = 1. 333: fH20=Rl/(l. 487-1. 333)=Rl/0. 154=6. 494R1
因此发现浸入水中透镜1080的焦距大于处于空气中透镜1080的焦 距的倍数大约为
fH20/fair=(6. 494Rl)/(2. 053R1)=3. 163
例如，如果由具有折射率为1. 487的材料制成的给定的微透镜1080 处于空气中的焦^巨108 6为2 3樣￡米，则当该樣史透镜108 0浸入水中时其焦 距大致为23 x 3. 163 = 72. 7微米。
具有类似于所选择的浸入液体1092折射率的其它液体可用于揭示隐 藏影像，特定液体的有效性部分取决于其折射率如何更近地匹配所选择 的浸入液体的折射率1092。例如，乙醇具有的折射率为1. 36。当浸入乙 醇中时上述该示例中透镜的焦距将为88.2微米，因此如果光学隔片1081 设计为具有大约73微米的厚度，则对应于选择的具有水的折射率的浸入
的液体1092,合成影像1095稍微散焦。
图44(a，b)的实施例可用到各种应用中，包括但不局限于支撑 HydroUnison系统薄膜层压、标签、插入码、线程、密封、沖压或粘着剂， 例如事件票、彩票、ID卡、签证、护照、驾照、政府文件、出生证明、 可流通票据、旅行支票、银行支票、现金、筹码、工业品的物体以及其 它同类以及类似的物体的认证。HydroUnison系统还可用于将装饰、新颖 度和湿度表示的用途提供给物体、文献以及工业品。
这里如前所述Unison云紋放大系统的其它实施例也是湿度表示 -将 这些Unison系统的透镜浸入到液体中通常会防止材料形成合成影像。当 液体被千燥或除去时则合成影像返回。
图44(a，b)的实施例可进一步延伸以提供多个影像的HydroUnison 系统1096，当HydroUnison樣i透镜1098浸入到不同的介质 (1112,1120,1128 )中时，该系统表现出相同或不同颜色的两个或更多 不同的Unison云紋放大合成影像。图45(a-c)表示的示例示出了能产生 三种不同的合成影-像(1114, 1126, 1134 )的HydroUnison系统1096。 当透镜处于空气、真空或其它气体的介质1112中时产生第一合成影像； 当透镜浸入水1120或者折射率大约为1. 33的其它液体中时产生第二合 成影像；当透镜浸入具有折射率大约为1. 418 (例如62体积百分比的乙 醇以及389体积百分比的水组成的均匀混合物)的介质1128中时产生第 三合成影像。
这三种合成影像中的每一个可以与其它的具有相同的Uni son效应的 颜色、图案以及类型，或者它们的颜色、图案和Unison效应与其它的不 同。而Unison合成影像的类型、颜色和类型可以与HydroUnison系统产 生的某些或所有的合成影像相同，注意到Unison深度效应(超深度、深 度、浮动、超浮动、漂浮)，即漂浮影像的透明高度以及深度影像的深度 与微透镜1112的f数成正比。将微透镜1098浸入到具有不同的折射率 的介质中改变了透镜1098的f数且成比例地放大了各自产生的合成影像 中Unsion深度效应的幅度。
HydroUnison云紋放大系统1096加入樣i透镜1098、将樣i透镜1098 与第一图标层1102分开的第一光学隔片1100、支撑第一图标图案1117 的第一图标层1102、将第一图标层1102与第二图标层1106分开的第二 光学隔片1104、支撑第二图标图案1119的第二图标层1106、将第二图
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标层1106与第三图标层1110分开的第三光学隔片1108以及支撑第三图 标图案1111的第三图标层1110。
图45 (a)示出了示例性的多个影像HydroUnison系统1096的功能。 当微透镜1098浸入到折射率基本上等于1. 000 (例如真空、空气和大部 分气体)的介质中时，微透镜1098具有将它们的焦点1118设置在第一 图标层1102中或附近的焦距1116。图标层1102可以省略，但是如果其 存在且如果其支撑在和微透镜1098为正确的几何关系中适当的图标图案 1117 (如所述的与主体发明各种的实施例结合)，则微透镜1098将投影 第一图标图案1117的合成影像1114。
在图45(b)中示出了微透镜1098浸入在例如水的折射率大约为1. 33 的液体1120中。现在浸入到液体中的微透镜1098的焦距1122超过了微 透镜1098的在空气中的焦距1116的三倍。现在浸入到水中的焦点1124 大致位于第二图标层1106的深度处，且微透镜1098可形成第二图标图 案1119的合成影像1126。
当微透镜1098浸入到折射率为1.418的液体1128中时，示例的多 个影像HydroUnison云紋放大系统1096的功能如图45(c)所示。由于浸 入液体1128的折射率均匀地靠近微透镜1098的折射率，因此它们的焦 距1130基本上大于空气焦距1116的7. 2倍。现在新的焦点1132大致位 于第三图标层1110的深度处，且微透镜1098可形成第三图标图案1111 的合成影像1134。
图4 5 (a-c)的实施例的无限多种变化是明显可能的且在主体发明的 范围之内，其中包括可投影的合成影像的数目选择、合成影像的颜色和 类型、特定图标层的存在或缺失、浸入液体的折射率的选择等等。
图45(a-c)的实施例的应用包括，但不局限于奖金以及增加的项目、 认证及安全材料、博弈装置、湿度指示以及区分不同液体的装置。
通过本发明的放大系统的应用和获得的其它效果示出在图46中。该 效果能使观众看到的合成影像随着观众相对方位角的改变而改变。该改 变的影像在远离法线一个设定量设置的视角锥体之内的范围中是可见 的。当观众观察到Un i s on Encompa s s云紋放大系统在中空的^见角锥体范 围之内时，看见的影像可设计为取决于围绕中空的锥体的观众特定的方 位角。在图46的顶部，观众从视点A观察该放大系统，且从该一见点她能 看到大写字母"A"的合成影像。如果观众移动到不同的方位视点，例如
图46的底部所示的视点B,则她能看到不同的合成影像，例如大写字母 "B"的影像。
实现该效应的方法也示出在图46的左上方和右下方。当，见众/人^L点 A观察放大系统时，该系统中的微透镜形成图标图案左側的合成影像，如 图中的左上方所示。当观众从视点B观察材料时，微透镜形成图标图案 右侧的合成影像，如图的右下方所示。加入到每个图标图案中特定的影 像元件对于每个图标图案通常是唯一的，因为每个图标图案承载从多个 视点看去的多个合成影像的信息。
图47示出了加入到一个代表性的图标图案中特定的影像元件。在该 附图中可以看到图标区域A中的影像元件从方位^L角方向A的高度范围 是可视的。同样地，从视点方向B可看到图标区域B等等。注意到在图 标图案(区域F)的左上部图标区域中不存在影像元件，因此这将表示从 方向F的视点看去合成影像中的空白区域。
该实施例具有多种用途。示例包括不呈现出随着不同的方位角改 变，使得其总是面向或者"追踪"观众的合成影像；形成能提供运动图 形或动画的一串相连的影像；能提供多页文本或图形信息以使得通过旋 转材料且从不同的方位位置看去观众能"翻页"；给从不同的方向靠近的 司机提供不同信息的街道标志或交通控制标志；以及多种其它的用途。
图48(a-f)示出了创建充满图标微结构的一种优选的方法。在图 48(a)中薄膜基板(优选92量规聚酯薄膜)承载了凝胶或液态聚合物的 涂覆1502 (例如Lord公司的U107)。在图48 (b)中凝胶或液态聚合物涂 覆1502开始接触典型地通过镍电铸成形创建的图标微结构工具1504，并 施加适当的能量(例如紫外光或电子束辐射)导致凝胶或液态聚合物涂 覆1502聚合并保持图标微结构工具1504的微结构形状。当该图标微结 构工具1504被除去时，图48c,聚合物涂覆图标层1510保持对图标微结 构工具的负压印，这些负压印构成了图标层1510的图标微结构1508。然 后图标层1510被涂覆有填充了图标微结构1508的图标填充材料1512, 如图48d。图标填充材料1512通过按箭头1516的方向移动的刮墨刀1514 从图标层1510的顶表面(如图所示)被除去。刮墨刀1514选择性地从 图标层的上部平面除去图标填充材料1512，同时将其保留在图标微结构 1508的后面，如图48f所示。然后保留在图标微结构1508中的图标填充 材料1520通过应用适当的能量源(例如紫外光或电子束辐射)选择性地
被聚合。
如果图标填充材料1512是基于溶剂的，则最后的程序步骤可包括加 热以除去过多的溶剂。
这里的系统和设备具有^[艮多领域的用途及应用。实例包含
政府及国防应用——无论是联邦、州政府或外交部(例如护照、识 别卡、驾驶执照、签证、出生证明、人口记录、投票人登记卡、选票、 社会安全卡、债券、粮票、邮票、及税票)；
现金一无论是联邦、州政府或外交部(例如纸钞中的安全线、聚合 物现金中的特征、及纸钞上的特征)；
文件(例如产权、契约、执照、文凭、及证明)；
金融及流通证券(例如经过证明的银行支票、公司支票、个人支票、 银行凭单、股票证明、旅行支票、汇票、信用卡、借记卡、ATM卡、亲子 卡、预付电话卡、及礼物卡)；
保密信息(例如电影脚本、法律文件、知识产权、医疗记录/医院 记录、处方表/便实、及'秘方，)；
产品及品牌保护，包含纺织品及家用品(例如洗涤剂、纺织品柔软 剂、洗盘剂(dish care)、家用清洁剂、表面涂料、纺织品清新剂、漂 白剂、及特定纺织品的保养用品)；
美容用品(例如护发用品、染发用品、护肤及清洁用品、化妆品、 芳香剂、防汗药及除臭剂、女性保护垫、卫生棉及、细薄卫生棉)；
婴儿及家居照顾用品(例如纸尿布、婴幼儿湿纸巾、婴儿围兜、婴 儿更衣铺垫及床垫、纸巾、卫生纸、及面纸)；
保健用品(例如，口腔保健用品、宠物健康及营养、处方药、临拒 药品、药物递送及个人保健、处方维他命以及运动和营养补充品；处方 及非处方眼镜；销售给医院、医疗专业人员以及批发商医药零售商的医 疗装置及设备(例如绷带、设备、可植入装置、外科用品)；
食物及饮料包装；
干物包装；
电子设备、零件及元件；
服装及鞋类、包含运动服、鞋袜、许可的及未经许可的高级品、运 动及豪华服装品项、纺织品； 生技药品；
太空元件及零件；
汽车元件及零件；
运动货品；
烟草产品；
软体；
光盘及DVD; 炸药；
新颖物品(例如礼物包装及彩带)； 书及杂志；
学校产品及办公室用 品; 名片；
出货文件及包装； 笔^己本封面； 书本封面； 书签；
比赛及交通工具门票；
博彩及游戏应用(例如彩票、游戏卡、游乐场筹码及用于游乐场、 彩票销售及奖金全得或与之一起使用的物品)； 居家用品(例如毛巾、亚麻制品、及家倶)； 地板材料及墙面材料； 珠宝及手表； 手提袋；
艺术品、收藏品及纪念品； 玩具；
显示器(例如产品购买及商品推销点的显示器)；
产品标记、标示和包装(例如标签、使用保养说明签、货签、线、 开封带、外包装、固定施加至品牌产品或文件以用于认证或增强的反仿 冒影像，作为掩饰及财物追踪)。
用于上述实施例的适当的材料包含宽广范围的聚合物。丙烯酸树脂、 聚丙烯酸酯(acrylated polyester )、丙烯酸氨基甲酸乙酯(acrylated urethane)、聚丙烯、氨基曱酸乙酯及聚酯具有适当的光学及机械特性以 用于微透镜及微结构图标元件。用于可选的基底膜的适当材料包含大部份的商业上可取得的聚合物膜，包含丙烯酸的、赛璐玢、萨冉树脂、酰
胺纤维、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、及聚乙烯基。微结构图标
填充材料包含适用于制造微结构图标元件的上述任何材料、以及基于溶
剂的墨水和其它 一般可取得的颜料或染料载体。并入于这些材料中的颜
料或染料应与载体的化学组成相容。颜料的粒子尺寸必须具有小于图标
元件的任何构件的最小尺寸。可选的密封材料可以包含上述适于制造微
结构图标元件的任何材料，以及很多不同的商业上可取得的漆、墨水、
外涂层、清漆、漆及用于印刷和纸及膜转换工业的清澈涂料。没有这些
材料的较佳组合一材料的选择取决于材料几何形状的细节、系统的光学
特性、及所需的光学效果。
虽然已显示及说明举例说明的实施例，但是，本领域的技术人员将
清楚可知此处所述的发明的^f艮多变化、修改、或改变。所有这些变化、
修改、及改变应祐:视为在本揭示的范围之内。
权利要求
1. 一种合成光影像系统，包括:聚焦元件阵列，以及影像系统，其包括用于集体形成影像的微结构图标元件阵列，其中聚焦元件阵列和影像系统合作以形成合成光影像。
2. 如权利要求1的合成光影像系统，其中微结构图标元件阵列加入 到图标层中或者位于形成于基板上的涂覆层中。
3. 如权利要求2的合成光影像系统，其中微结构图标元件形成为凹 槽或者为突起的区域，或者形成为凹槽和突起的区域。
4. 如权利要求2的合成光影像系统，其中微结构图标元件从下述的 一种或多种中进行选择不对称空隙图案、对称空隙图案、光阱图案、 不对称突起图案、对称突起图案、全息表面浮雕图案、广义衍射浮雕图 案、二进制结构化的图案、二进制光学图案、阶梯状浮雕图案、随机粗 糙以及伪随机粗糙的图案、标称为平面的图案、凹陷或突起图案及其组 合。
5. 如权利要求1的合成光影像系统，其中合成光系统是微光系统、 合成放大微光影像投影系统、云紋放大系统或微圆柱透镜影像系统中一 个或多个。
6. 如权利要求2的合成光影像系统，其中图标层是独立式的。
7. 如权利要求2的合成光影像系统，其中图标层被提供在基板上。
8. 如权利要求7的合成光影像系统，其中基板光耦合聚焦元件阵列。
9. 如权利要求1的合成光影像系统，其中微结构图标元件的阵列包 括具有微结构的区域以及未被结构化的区域，且其中当图标阵列浸入真 空、气体、液态或固体中或与其接触时，微结构图标元件展示在微结构 以及未被结构化的图标阵列的区域之间的光学对比度。
10. 如权利要求9的合成光影像系统，其中光学对比度从折射、内 反射、表面反射、色散、偏振、旋光性、衍射、光干涉及其组合中产生。
11. 如权利要求2的合成光影像系统，其中至少部分图标元件具有 涂覆层。
12. 如权利要求11的合成光影像系统，其中涂覆层是共形的、不共 形的或定向的。
13. 如权利要求ll的合成光影像系统，其中涂覆层是连续的、不连 续的、或图案化的或者其组合。
14. 如权利要求11的合成光影像系统，其中涂覆层是金属材料。
15. 如权利要求14的合成光影像系统，其中金属涂覆材料具有已经 被去掉的选定部分。
16. 如权利要求11的合成光影像系统，其中涂覆层被图案化，且该 图案化的涂覆层提供独立于微结构图标元件的图标影像，从而图案化的 涂覆层创建第 一合成影像，而微结构图标元件创建第二合成影像。
17. 如权利要求11的合成光影像系统，其中涂覆层被图案化，且图 案化的涂覆层的 一部分形成正影像或负影像。
18. 如权利要求2的合成光影像系统，其中微结构图标元件的一部 分形成正影像或负影像。
19. 如权利要求17的合成光影像系统，其中图案化的涂覆层的一部 分形成颜色反转的影像。
20. 如权利要求18的合成光影像系统，其中微结构图标元件的一部 分形成颜色反转的影像。
21. 如权利要求17的合成光影像系统，其中图案化的涂覆层的一部 分形成相对于透明背景为不透明的影像或者相对于不透明背景为透明的 影像。
22. 如权利要求18的合成光影像系统，其中微结构图标元件的一部 分形成相对于透明背景为不透明的影像或者相对于不透明背景为透明的影像。
23. —种合成光影像系统，其包括由微结构图标元件的阵列和聚焦 元件的阵列形成的微印刷，所述阵列合作以形成合成光影像。
24. 如权利要求23的合成光影像系统，其中微印刷用于致密信息存储。
25. 如权利要求23的合成光影像系统，其中微印刷用于现金的认证、 现金、文献、包装或产品的安全线程中。
26. 如权利要求11的合成光影像系统，其中涂覆层被层压在图标层上。
27. 如权利要求11的合成光影像系统，其中涂覆层由基板支撑。
28. 如权利要求27的合成光影像系统，其中基板位于图标层和涂覆 层之间。
29. 如权利要求2的合成光影像系统，其中至少一部分微结构图标 元件;故填充有图标填充材料。
30. 如权利要求26的合成光影像系统，其中至少一部分微结构图标 元件在层压之前被填充有图标填充材料。
31. 如权利要求26的合成光影像系统，其中至少一部分微结构图标 元件在层压之前,皮涂覆有涂覆层。
32. 如权利要求2的合成光影像系统，其中图标层由正图标元件和 负图标元件形成。
33. 如权利要求2的合成光影像系统，其中图标层由正图标影像元 件形成，其中正图标影像被形成为图标层中的凹陷或空隙，图标层中的 背景区域被形成为突起区域。
34. 如权利要求2的合成光影像系统，其中图标层由负图标影像元件形成，其中负图标元件被形成为图标层中的突起区域，图标层中的背 景区域被形成为图标层中的凹陷或空隙。
35. 如权利要求33的合成光影像系统，其中至少一部分正影像元件 被填充了具有与图标层材料不同特性的填充材料。
36. 如权利要求34的合成光影像系统，其中图标层中的背景区域的 至少一部分被填充了具有与图标层材料不同特性的填充材料。
37. 如权利要求35的合成光影像系统，其中填充材料包括着色材料。
38. 如权利要求36的合成光影像系统，其中填充材料包括着色材料。
39. 如权利要求2的合成光影像系统，进一步包括施加于微结构图 标层的至少 一部分表面的涂覆材料。
40. 如权利要求38的合成光影像系统，其中涂覆材料是与图标层共 形的，与图标层不共形的、不连续的、图案化的、未图案化的、定向的 或具有涂覆区域，或它们的组合，该涂覆区域具有与图标层不同的特性 或材料。
41. 如权利要求39的合成光影像系统，其中涂覆材料为当从垂直于 图标层平面的方向看去基本上是透明的铝，涂覆层的反射率随着入射角 度的增加而增加，因此被涂覆的图标元件的側面更具反射性，从而导致 图标元件表现出具有高对比度的轮廓线。
42. 如权利要求39的合成光影像系统，其中涂覆材料是多层介电材 料，在不同的视角呈现出不同的涂覆颜色。
43. 如权利要求39的合成光影像系统，进一步包括至少局部填充微 结构图标的至少 一部分的填充材料。
44. 如权利要求2的合成光影像系统，进一步包括至少局部填充微 结构图标的至少 一部分的填充材料。
45. 如权利要求43的合成光影像系统，其中微结构图标的至少一部 分被填充了不同量的不同材料。
46，如权利要求44的合成光影像系统，其中微结构图标的至少一部 分被填充了不同量的不同材料。
47. 如权利要求39的合成光影像系统，其中涂覆材料被图案化。
48. 如权利要求47的合成光影像系统，涂覆材料通过印刷、在涂覆 层上沉积抗蚀剂材料以及化学蚀刻暴露涂覆的至少一部分或者化学或机 械方法除去至少 一部分抗蚀剂材料;故图案化。
49. 如权利要求39的合成光影像系统，其中涂覆材料是图案化的金 属涂覆。
50. 如权利要求39的合成光影像系统，涂覆材料是创建一组图标元 件的图案化的涂覆材料，该图标元件组集体形成一幅影像以及由微结构 图标元件集体形成的影像。
51. 如权利要求47的合成光影像系统，涂覆材料被图案化成具有与 ;徵结构图标元件的几何形状不 一致的几何形状。
52. 如权利要求47的合成光影像系统，涂覆材料承载与微结构图标 元件承载的信息不同的信息。
53. 如权利要求39的合成光影像系统，涂覆材料是选择性地包括脆 性漆层的热印箔。
54. 如权利要求53的合成光影像系统，进一步包括涂覆在热印箔涂 覆层的至少 一部分上或者施加于图标层的填充材料，使得仅填充微结构 图标元件中多个凹陷的至少一部分。
55. 如权利要求39的合成光影像系统，涂覆材料包括定向涂覆。
56. 如权利要求55的合成光影像系统，进一步包括填充材料，其至 少局部填充微结构图标元件中多个凹陷的一部分。
57，如权利要求1的合成光影像系统，微结构图标元件由在基板的 选定部分上提供的图案化的涂覆材料形成，图案化的涂覆材料形成图标 元件的正目标图案或负目标图案。
58. 如权利要求57的合成光影像系统，进一步包括增加到图案化的 涂覆材料上的额外的涂覆层。
59. 如权利要求1的合成光影像系统，其中该系统工作为认证系统， 其中聚焦元件的阵列与影像系统分离，且该聚焦元件的阵列用于读取包 含在影像系统中的信息。
60. 如权利要求59的合成光影像系统，其中聚焦元件的阵列形成为 片材，且影像系统形成为片材，这两个片材用于光学或机械耦合，且聚 焦元件的焦距大于包括聚焦元件的片材的厚度。
61. 如权利要求60的合成光影像系统，其中两个片材与耦合液体耦 合在一起。
62. 如权利要求60的合成光影像系统，其中当两个片材被耦合以形 成合成光影像时，图标元件的阵列位于影像系统片的表面上或其中，聚 焦元件的焦点位于所述影像系统片的所述表面处或稍微有偏离，影像系 统片的表面包括用于形成合成光影像的微结构图标元件。
63. 如权利要求60的合成光影像系统，其中影像系统片固定到或加 入到目标中作为认证或安全装置。
64. 如权利要求63的合成光影像系统，聚焦元件阵列以及影像系统 具有基本匹配的旋转对称和重复周期。
65. 如权利要求60的合成光影像系统，进一步包括涂覆在影像系统 片上的表面。
66. 如权利要求64的合成光影像系统，其中影像系统片包括与聚焦 元件阵列合作以形成不同的合成影像的图标元件的多种图案。
67. 如权利要求66的合成光影像系统，其中不同的合成影像相对于 影像系统片形成在聚焦元件片不同的旋转角处。
68. 如权利要求66的合成光影像系统，其中不同的合成影像通过使 用不同的独立的聚焦元件片形成，不同的独立的聚焦元件片具有聚焦元 件阵列，这些聚焦元件阵列的重复周期、聚焦元件的焦距、或它们的旋 转对称或其组合中的一个或多个相互不同。
69. 如权利要求66的合成光影像系统，其中一个图标图案具有与其它图标元件的图案不同的重复周期或不同的旋转对称或这两者都不同。
70. 如权利要求69的合成光影像系统，其中不同的聚焦元件片需要 从不同的图标元件图案中形成合成影像。
71. 如权利要求70的合成光影像系统，其中第二聚焦元件片位于第 一聚焦元件片上以形成两个不同的图标元件图案的合成影像，聚焦元件 片之一具有与其它聚焦元件片的焦距不同的焦距的聚焦元件。
72. 如权利要求71的合成光影像系统，其中第一和第二聚焦元件片 具有聚焦元件阵列，这些聚焦元件在重复周期、焦距或它们的旋转对称 中的一个或多个相互不同。
73. 如权利要求66的合成光影像系统，其中不同的图标图案被提供 在至少两个不同的影像系统层中。
74. 如权利要求73的合成光影像系统，其中不同的影像系统层被提 供在不同的影像系统片中。
75. 如权利要求2的合成光影像系统，进一步包括聚焦元件阵列和 影像系统之间的光隔片。
76. 如权利要求75的合成光影像系统，其中光隔片的厚度大于聚焦 元件的焦距，使得在没有将另一材料设置在聚焦元件阵列上的情况下， 合成光影像是不可分辨的，另一材料的折射率足够改变聚焦元件的焦距 以聚集在影像系统的图标元件，从而提供合成光影像。
77. 如权利要求76的合成光影像系统，进一步包括提供不同的合成 光影像的不同的图标元件层，该合成光影像具有不同折射率的额外材料。
78. 如权利要求76的合成光影像系统，其中另一材料是液态，从而 提供了湿度指示的合成光影像系统。
79. 如权利要求1的合成光影像系统，其加入到现金或现金的安全 线程中。
80. 如权利要求1的合成光影像系统，其中观众看到的合成光影像 随着影像系统的方位视角的变化而变化。
81. —种影像表示系统，其包括微结构图标元件阵列，该微结构图 标元件被设计为集体形成影像或者特定选择的信息，其中该影像被设计 成利用单独的放大装置可看到或可读取的信息。
全文摘要
一种影像表示系统采用微结构图标元件形成影像。在一种形式中，提供一种合成光影像系统，其包括聚焦元件阵列，以及包括由微结构图标元件的阵列或图案形成的，如下述的那些的影像系统，其中微结构图标元件集体形成影像或特定期望的信息，其中聚焦元件的阵列和该影像系统合作，例如通过光耦合形成影像可选择性地放大的合成光影像。在另一种形式中，提供一种影像表示系统，其包括由如下所述的微结构图标元件的阵列或图案形成，其中该影像系统集体形成影像或特定选择的信息，其中该影像系统被设计为独立式的，且为通过放大装置能看到的影像或读取的信息，放大装置例如放大镜或显微镜，它们独立于该影像系统被提供。
文档编号G02B27/10GK101379423SQ200680026431
公开日2009年3月4日 申请日期2006年5月18日 优先权日2005年5月18日
发明者G·R·乔丹, M·J·胡尔特, R·A·斯蒂恩布利克 申请人:纳米发明控股有限责任公司