具有浮动合成图像的片材的制作方法

专利名称：：具有浮动合成图像的片材的制作方法
技术领域：
：本发明涉及片材，该片材提供一个或多个合成图像，观察者感觉合成图像相对于片材悬浮在空中，并且对合成图像的观察随着视角的变化而改变。
背景技术：
：具有图形图像或其他标记的片材已被广泛使用，尤其是用于鉴别制品或文档的标签。例如，在美国专利No.3，154，872、No.3，801,183、No.4，082,426和No.4，099,838中所述的那些片材已被用作车牌的验证贴纸以及驾照、政府文件、磁带、扑克牌、饮料罐等的安全膜。其他用途包括在诸如警车、消防车或其他紧急用途车辆上用作识别目的的图形应用，以及在广告和促销展示上作为特色标签以增强品牌效果。美国专利No.4，200，875(Galanos)公开了另一种形式的成像片材。Galanos公开了特别的“外露透镜型高增益逆反射片材”的用途，其中激光通过掩模或图案照射片材形成图像。该片材包含部分嵌入粘结剂层内和部分暴露在粘结剂层上的多个透明玻璃微球，并且多个微球中的每个微球的嵌入表面上涂覆有金属反射层。粘结剂层含有炭黑，据说炭黑在片材成像时使射入其上的任何杂散光线最小化。嵌入粘结剂层的微透镜的聚焦效应使激光束的能量进一步集中。当且仅当从和激光射向片材的相同角度观看片材时，可以看到在Galanos的逆反射片材中形成的图像。换句话说，这意味着只有在非常有限的观测角内才能看见图像。由于这一原因及其他原因，还有改进这类片材某些特性的需要。早在1908年，GabrielLippman就发明了在具有一个或多个感光层的透镜介质中生成场景的真实三维图像的方法。这种被称为集成摄影术的方法在以下文献中有所描述DeMontebello,"ProcessingandDisplayofThree-DimensionalDataII"inProceedingsofSPIE,SanDiego,1984(DeMontebello，“三维数据的处理和显示II”，美国国际光学工程学会会刊，1984年)。在Lippman的方法中，通过透镜(或“小透镜”)阵列对照相底片曝光，以使得阵列中的每个小透镜将被复制场景的微缩图像透射至照相底片的感光层，就像从被该小透镜占据的片材点的视角所观察到的那样。照相底片显影之后，通过小透镜阵列观看底片上的合成图像的观察者会看到所拍摄场景的三维再现。图像可以是黑白或彩色的，这取决于所用的感光材料。因为在底片曝光过程中由小透镜形成的图像只让每个微缩图像翻转一次，所以生成的三维再现是幻视像。也就是说，图像的感知深度是翻转的，因此使得物体看起来像是“内侧朝外”。这是一个重大缺点，因为要纠正图像，必须进行二次光学翻转。这些方法是非常复杂的，涉及用一部相机、或多部相机或多镜头相机进行多次曝光，用以记录同一个物体的多个视图，并且需要极其准确地对准多个图像以提供单个三维图像。此外，任何依赖于传统相机的方法均要求在相机前存在实物。这进一步表明，该方法不适合生成虚拟物体(指在效果上存在而事实上不存在的物体)的三维图像。集成摄影术的另一个缺点是，为了形成可以看到的真实图像，必须从观看侧照明合成图像。
发明内容本发明提供了一种微透镜片材，其具有看起来悬浮在片材上方或下方的一个或多个合成图像。这些悬浮的合成图象简称为浮动图象，它们看起来位于片材上方或下方(可以是二维图象或三维图象)，或者可以看上去是显现在片材上方、平面上和下方的三维图象。浮动图像也可以看起来从一高度或深度向另一高度或深度连续变化。浮动图像可以是黑白或彩色的，并且可以看起来随观察者移动而变化。观察者可用肉眼观看到浮动图像。术语“浮动图像”也用作术语“虚像”的同义词。用辐射源(如通过光学组件)照射片材，可以在片材内形成浮动图像。入射到微透镜片材上的入射光的能量通过各个微透镜聚焦到片材内的区域。聚焦的能量使该层改性以提供多个单独的图像，其尺寸、形状和外观取决于光线和微透镜之间的相互作用。例如，光线形成与片材内每个微透镜相关的单独的图像。微透镜具有折射表面，该表面将光传输到片材内的位置上，以由单独的图像生成一个或多个合成图像。微透镜片材的浮动图像可包括由微透镜片材内形成的图像呈现(即从该图像观察)的多个合成图像。每个合成图像都可以与不同视角范围相关，使得可以从片材的不同视角观察合成图像。在一些实施例中，片材内形成的图像可以呈现不同的合成图像，并且这些不同的合成图像可具有不同的视角范围。在该例中，位于相对于片材的不同视角处的两位观察者可以从片材上看到不同的合成图像。在另一个实施例中，可以形成在多个视角范围内相同的合成图像。在一些情况下，视角范围可以重叠，以形成更大的连续视角范围。因此，可以从比本来的视角范围大得多的视角范围观察合成图像。本发明的具有上述合成图像的片材可用于多种应用，例如安全性文档、护照、身份证、金融交易卡(例如信用卡)、车牌或其他制品中的安全防篡改图像。该片材也可以用于商业应用，诸如汽车应用。在一个实施例中，一种方法包括用能量束照射具有微透镜表面的片材以在片材内形成多个图像，其中能量束的中心偏离片材的面法线，其中在片材内形成的至少一个图像是部分完整的图像，并且其中该图像与片材的不同微透镜相关，其中微透镜具有折射表面，该折射表面将光线透射到片材内的位置处，用在片材内形成的图像产生看起来相对于片材的表面浮动的一个或多个合成图像。在另一个实施例中，片材包含具有微透镜表面的材料层，微透镜在片材内形成多个图像，其中至少一个在片材内形成的图像是部分完整的图像，并且其中图像与片材的不同微透镜相关，其中微透镜具有折射表面，折射表面将光线透射到片材内的位置处，用在片材内形成的图像产生看起来相对于片材的表面浮动的一个或多个合成图像。在又一个实施例中，系统包括六轴机械臂和控制器，其中六轴机械臂装有用来对基底成像的光学组合件，并且提供六个自由度的运动，控制器用来控制六轴机械臂，以通过光学组合件将辐射源相对于基底定位。在又一个实施例中，系统包括振镜扫描器、光学组件和控制器，其中，振镜扫描器包括由振镜控制的多个反射镜，振镜控制辐射源以产生对基底成像的能量束；光学组件具有用于聚焦能量束的物镜；控制器用于控制振镜，以将能量束相对于光学组件定位。在另一个实施例中，用于对片材成像以产生合成图像的光学组合件包括光纤电缆和多个光学物镜，光纤电缆用于传输激光束，光学物镜用于将激光束导向处于多个不同角度的多个焦点，其中多个焦点位于一个位置。在附图和下文的说明中示出了本发明的一个或多个实施例的细节。本发明的其他性能、目的和优点将从该描述和附图，以及从权利要求书中变得更加明显。本文中将参考附图描述本发明，其中图1是“外露透镜”型微透镜片材的放大剖视图；图2是“嵌入透镜”型微透镜片材的放大剖视图；图3是包含平凸基片的微透镜片材的放大剖视图；图4是入射到由微球体构成的微透镜片材上的发散能量的示意图；图5是微透镜片材一部分的平面图，该图描述了在相邻各个微球体的材料层中记录的样本图像，并进一步示出所记录的图像从合成图像的完全复制变为部分复制；图6是根据本发明实施的、具有由铝膜制成的辐射敏感材料层之微透镜片材的光学显微图，其已经被成像以提供看起来浮现在片材上方的合成图像；图7是根据本发明实施的、具有由铝膜制成的辐射敏感材料层之微透镜片材的光学显微图，其已经被成像以提供看起来浮现在片材下方的合成图像；图8是合成图像形成过程的几何光学示意图，其看起来浮现在微透镜片材上方；图9是本发明片材的示意图，在反射光下观看时，其具有看起来浮现在片材上方的合成图像；图10是本发明片材的示意图，在透射光下观看时，其具有看起来浮现在片材上方的合成图像；图11是合成图像形成过程的几何光学示意图，其看起来浮现在微透镜片材下方；图12是本发明片材的示意图，在反射光下观看时，其具有看起来浮现在片材下方的合成图像图；图13是本发明片材的示意图，在透射光下观看时，其具有看起来浮现在片材下方的合成图像图；图14是光学组件的描述图，其生成用于形成本发明的合成图像的发散能量；图15是第二光学组件的描述图，其生成用于形成本发明的合成图像的发散能量；图16是第三光学组件的描述图，其生成用于形成本发明的合成图像的发散能量；图17A和17B是框状图，示出用于将浮动图像写入片材的光学组件的实例；图18是框状图，示出将激光束聚焦以写入基底的光学组合件；图19是框状图，示出可组成光学系统一部分的光学元件构造；图20是框状图，示出被成形为利用示例的六轴机械臂写入浮动图像的系统；图21A是框状图，示出示例物镜组件的侧视图，物镜组件包括三个物镜，分别聚焦三个激光束；图2IB是框状图，示出图2IA的物镜组件的三个透镜孔径的顶视图；图22A-22C是框状图，示出根据本文所述技术写入的浮动图像的示例性视角锥；图23是框状图，示出用于将入射光束分散进通道的分束器；图24是框状图，示出包括光栅的示例性分束系统，光栅将入射光束分离成多个光束；图25是框状图，示出用于将激光束分成多个光束的示例性分束系统，这些光束聚焦到各自的光纤电缆中；图26是示出示例性分束系统的框状图，该分束系统利用一对振镜将入射激光束分成进入多个通道的多个光束；图27是示出示例分束系统的框状图，该分束系统利用声光(AO)调制器将入射激光束分成多个通道；具体实施例方式本发明的微透镜片材提供了合成图像，其通过与多个微透镜相关的各个图像提供，其看起来悬浮或浮动在片材上方、片材平面内和/或片材下方。为了提供本发明的全面描述，将在下文第I部分中描述微透镜片材，接下来在第II部分描述这种片材的一些材料层(优选为辐射敏感材料层)，在第III部分描述辐射源，并在第IV部分描述成像过程。同时提供了几个实例以进一步解释本发明的多个实施例。I.微诱镜片材可在其中形成本发明的图像的微透镜片材包括一个或多个分立层的微透镜，在相邻一层或多层微透镜的一侧设置材料层(优选为下文所述的辐射敏感材料或涂层)。例如，图1示出“外露透镜”型的微透镜片材10，其包括部分嵌入粘结剂层14的单层透明微球体12，该粘结剂层14通常为聚合材料。对可用于对材料层的成像辐射波长以及用于观看合成图像的光的波长而言，微球体都是透明的。材料层16设置在每个微球体的后表面，并且在所示实施例中通常只接触每个微球体12的表面的一部分。这种类型的片材在美国专利No.2，326，634中有更加详细的描述，并且目前可从3M公司购得，商品名为Scotchlite8910系列反射织品。图2示出另一种适合的微透镜片材类型。该微透镜片材20是“嵌入透镜”型片材，其中微球体透镜22被嵌入透明保护外涂层24中，该外涂层24通常是聚合材料。材料层26被设置在微球体后面透明垫片层28的背后，其中透明垫片层28通常也是聚合材料。这种类型片材在美国专利No.3，801，183中更详细地描述，并且目前可以从3M公司购得，商品名为Scotchlite3290系列工程级逆反射片材。另一种适合的微透镜片材类型称为封装的透镜片材，在美国专利No.5，064，272中描述了这种类型的一个实例，目前可以从3M公司购得，商品名为Scotchlite3870系列高强度级逆反射片材。图3示出另一种适合的微透镜片材类型。该片材包括具有第一和第二宽面的透明的平凸或非球面基片30，第二面32大体为平面，第一面具有大体为半球或非半球的微透镜阵列34。微透镜的形状和基片厚度经过选择，使得入射到该阵列的准直光束大约聚焦在第二面。材料层36设置在第二面。例如，美国专利No.5，254，390描述了这种片材，并且目前可以购自3M公司，商品名为2600系列3M保密卡接收器受器。片材的微透镜优选地具有用于成像的成像折射表面，图像通常由微透镜曲面形成。对曲线形表面，微透镜优选地具有均勻的折射率。提供梯度折射率(GRIN)的其他可用材料不需要曲线形表面来折射光线。微透镜表面优选的是真正球面，但是非球面表面也是可以接受的。微透镜可以具有任何对称性，如柱对称性或球对称性，前提条件是折射表面能够形成像。微透镜本身可以是不同形式的，如圆形平凸小透镜、圆形双凸小透镜、棒、微球体、水珠形或圆柱形小透镜。可形成微透镜的材料包括玻璃、聚合物、矿石、晶体、半导体以及这些材料与其他材料的组合。也可以使用非分立的微透镜元件。因此，也可使用由复制工艺或压花工艺(其中片材表面的形状是可以改变的，以形成具有成像特性的重复轮廓)形成的微透镜。紫外光波长、可见光波长和红外光波长的均勻折射率为1.5到3.0之间的微透镜最为有用。适合的微透镜材料对可见光的吸收最小，并且在使用能量源使辐射敏感层成像的实施例中，材料也应该表现出对能量源吸收最小。不论微透镜是分立的或是复制的，也不论微透镜由什么材料制成，微透镜的屈光力优选地使得入射到折射表面上的光线将发生折射并聚焦在微透镜的另一侧。更具体地讲，光线将聚焦在微透镜的后表面或聚焦在邻近微透镜的材料上。在材料层为辐射敏感的实施例中，微透镜优选地在该层恰当的位置处形成缩小的真实图像。大约100至800倍的图像缩小倍数尤其用于形成分辨率良好的图像。在本部分前面引用的美国专利中描述了微透镜片材的构造，其提供了必要的聚焦条件，以使得入射到微透镜片材前表面的能量可聚焦在材料层上，该材料层优选的是辐射敏感层。尽管可以使用其他尺寸的微球体，但直径为15微米至275微米范围内的微球体是优选的。对要呈现为空间上距离微球体层较近的合成图像，使用直径在上述范围下限的微球体可获得良好的合成图像分辨率，而对要呈现为空间上距离微球体较远的合成图像，使用较大的微球体可获得良好的合成图像分辨率。其他微球体(如小透镜尺寸与那些为微球体指定的尺寸相当的平凸形、圆柱形、球形或非球形的微球体)预期可产生类似的光学结合II.材料层如上所述，在邻近微透镜处提供材料层。材料层可以是高反射率的，像在上述的某些微透镜片材中使用的材料层一样，或其可具有低反射率。当材料具有高反射率时，片材可具有如美国专利No.2，326，634所描述的回射性。当观察者在反射或透射光下观察时，在与多个微透镜相关的材料中形成的各个图像会形成看起来悬浮或浮现在片材上方、平面内和/或下方的合成图像。尽管可以使用其他方法，但提供上述图像的优选方法是提供辐射敏感材料作为材料层，并且以期望的方式使用辐射使该材料变性以提供图像。因而，尽管本发明不受此限制，但邻近微透镜的材料层的其余问题将主要以辐射敏感材料层为背景进行讨论。本发明中可使用的辐射敏感材料包括金属、聚合材料、半导体材料和这些材料的混合物的涂层和薄膜。如结合本发明所用，材料是“辐射敏感的”是指当暴露于给定程度的可见光或其他辐射时，材料外观会变化，并与未暴露于辐射的材料形成对比。因此，由此形成的图像可能是辐射敏感涂层成分变化、材料被移除或烧蚀、相变或聚合反应的结果。一些辐射敏感金属膜材料的例子包括铝、银、铜、金、钛、锌、锡、铬、钒、钽以及这些金属的合金。由于金属的天然颜色和金属暴露于辐射后改变的颜色之间的差异，这些金属通常会形成对比。如上所述，图像的形成还可以采用烧蚀或辐射加热材料，直到该材料的光学性质发生变化而形成图像。例如，美国专利4，743，526描述了加热金属合金来形成颜色变化。除金属合金外，金属氧化物和金属低氧化物也可以用作辐射敏感介质。这类材料包括铝、铁、铜、锡和铬形成的氧化物。诸如硫化锌、硒化锌、二氧化硅、氧化铟锡、氧化锌、氟化镁和硅等非金属材料也会形成对本发明有用的颜色或颜色对比。也可使用多层薄膜材料来提供特殊的辐射敏感材料。这些多层材料可以被构造为因显出或移除一种颜色或对比剂而形成对比的变化。示例性构造包括被设计为通过特定波长的辐射而成像(例如通过颜色的变化)的光学层叠件和调谐腔体。一个具体的实例在美国专利No.3，801，183中有所描述，其公开了使用冰晶石/硫化锌(Na3AlF6/ZnS)作为电介质镜。另一个实例是由铬/聚合物(如等离子聚合丁二烯)/二氧化硅/铝组成的光学层叠件，铬层的厚度在4纳米左右，聚合物层的厚度在20至60纳米之间，二氧化硅层的厚度在20至60纳米之间，铝层的厚度在80至100纳米之间，且选取的各层厚度提供了对可见光谱内特定颜色的反射率。可使用含有上文讨论的任何单层薄膜的薄膜调谐腔体。例如，对具有大约4纳米厚的铬层和在大约100纳米至300纳米之间的二氧化硅层的调谐腔体，调整二氧化硅层的厚度，以响应特定波长的辐射而提供彩色的图像。本发明可用的辐射敏感材料还包括热致变色材料。“热致变色”描述了温度变化时颜色改变的材料。本发明可用的热致变色材料的例子在美国专利No.4，424，990中有所描述，并且包括碳酸铜、具有硫脲的硝酸铜和具有含硫化合物(诸如硫醇、硫醚、亚砜和砜)的碳酸铜。其他适合的热致变色化合物的实例在美国专利No.4，121,011中有所描述，包括硼、铝和铋的水合硫酸盐与氮化物，硼、铁和磷的氧化物与水合氧化物。当然，如果材料层不准备使用辐射源成像的话，那么该材料层可以是，但并不必需是辐射敏感的。然而，为便于制造，优选使用辐射敏感材料，并且因而还优选地使用适当的辐射源。III.辐射源如上所述，在邻近微透镜的材料层上提供图像图案的优选方式是使用辐射源使得辐射敏感材料成像。任何可提供所需强度和波长的辐射的能量源均可用于本发明的方法。能够提供波长介于200nm和11微米之间的辐射的装置被认为尤其优选。本发明可用的高峰值功率辐射源的例子包括准分子闪光灯、无源Q开关微片激光器以及Q开关掺钕钇铝石榴石(简称Nd:YAG)激光器、掺钕钇锂氟化物(简称Nd:YLF)激光器和掺钛蓝宝石(简称Ti:蓝宝石)激光器。这些高峰值功率辐射源对通过烧蚀(即移除材料)或在多光子吸收过程中形成图像的辐射敏感材料是最有用的。可用辐射源的其他实例包括提供低峰值功率的设备，诸如激光二极管、离子激光器、非Q开关固态激光器、金属蒸气激光器、气体激光器、弧光灯和高功率白炽光源。当辐射敏感介质采用非烧蚀方法成像时，这些辐射源尤其有用。对所有有用的辐射源来说，来自辐射源的能量都射向微透镜片材材料，并受控发出高度发散的能量束。对处在电磁波频谱中的紫外光、可见光和红外光区的能量源，可通过适当的光学元件控制光线，其示例如图14、图15和图16所示，在下文更详细地描述。在一个实施例中，对光学元件的这种排列(通常称为光学组件)的要求是光学组件通过适当的发散或分散将光线射向片材，从而以所需角度照射微透镜，并因而照射材料层。本发明的合成图像优选地通过使用具有大于或等于0.3的数值孔径(定义为最大发散光线半角的正弦)的光传播装置获得。具有较大数值孔径的光传播装置产生具有较大视角和较大图像似动范围的合成图像。IV.成像过稈根据本发明的示例性成像过程包括将来自激光器的准直光束通过透镜射向微透镜片材。为了生成具有浮动图像的片材，如下文进一步所述，光线通过具有高数值孔径(NA)的发散透镜透射，用以产生高度发散的锥形光束。高NA透镜是具有等于或大于0.3的NA的透镜。微球体的辐射敏感涂层侧设置为远离透镜，从而使光锥轴(光学轴线)垂直于微透镜片材的平面。由于每个单独的微透镜相对于光学轴线占据着特有位置，因此射入每个微透镜上的光相对于入射到每个其他微透镜上的光具有特有的入射角。这样，光线会通过每个微透镜透射到材料层上的特有位置，并产生特有的图像。更确切地讲，单个光脉冲在材料层上只产生单个成像点，因此为了在相邻每个微透镜处提供图像，使用多脉冲光线以便由多个成像点生成该图像。对每个脉冲而言，相对于上一个脉冲周期的光学轴线位置，其光学轴线位于新的位置。光轴位置相对于微透镜的连续变化导致光线在每个微透镜上的入射角的相应变化，相应地，由该脉冲在材料层上生成的成像点的位置也相应改变。因此，聚焦在微球体后方的入射光在辐射敏感材料层上产生一个所选图案的图像。因为相对于每个光轴，每个微球体的位置是特有的，所以每个微球体在辐射敏感材料上形成的图像与其他每个微球体相关的图像将是不同的。另一种形成浮动合成图像的方法使用透镜成列产生高度发散光，以对显微透射材料成像。透镜阵列由多个小透镜组成，所有小透镜均具有高数值孔径并且以平面几何形状布置。当该阵列被光源照明时，该阵列将生成多个高度发散光锥，每个单独的光锥以阵列中与其对应的透镜为中心。选择阵列的物理尺寸以适应合成图像的最大侧向尺寸。借助阵列的尺寸，透镜形成的各个能量锥将使微透镜材料曝光，就像单独的透镜依次设置在阵列的所有点上并接收光脉冲一样。通过使用反射性掩模来选择接收入射光的透镜。该掩模具有与合成图像的将要曝光的部分对应的透明区域和与图像不应曝光部分对应的反射区域。由于透镜阵列侧向延伸，因此可以不必使用多个光脉冲来描绘图像。通过使入射能量完全辐射掩模，允许能量通过的掩膜的部分将形成多个描绘浮动图像轮廓的高度发散光的单独光锥，就像图像是由单个透镜勾画出轮廓的一样。因此，仅需要单个光脉冲就能在微透镜片材中形成整个合成图像。作为另外一种选择，一个光束定位系统(如振镜xy扫描仪)可以替代反射掩模，用来局部照射透镜阵列并在阵列上绘出合成图象。由于该技术使能量在空间上被局限于某些区域，因此在任何给定时间内阵列中仅有少数小透镜被照射。那些被照射的小透镜将形成使微透镜材料曝光从而在片材上形成合成图像所需的高度发散光锥。透镜阵列本身可以由多个分立的小透镜加工而成，或采用蚀刻工艺，生产单块透镜阵列。适合于透镜的材料是那些不吸收入射波长的光的材料。阵列中的各个透镜优选地具有大于0.3的数值孔径，以及大于30微米且小于10毫米的直径。这些阵列可以具有抗反射涂层，用以减少会对透镜材料产生内部残损的背反射效应。此外，还可以使用有效负焦距和尺寸与该透镜阵列相当的许多单个透镜来增强离开阵列的光的发散性。选择单块阵列中各个小透镜的形状，使其具有高数值孔径并提供约大于60%的高填充系数。图4是将发散能量入射到微透镜片材上的示意图。对每个微透镜，均在材料层的不同部分上(或其中)形成图像I，因为每个微透镜从不同的视角“看到”入射的能量。这样，在材料层中形成与每个微透镜相关的唯一图像。成像以后，根据延伸的物体尺寸，会在每个微透镜后面的辐射敏感材料中出现该物体的完整的或部分的图像。实际物体在微球体后面再现为图像的程度取决于入射到该微球体上的能量密度。延伸的物体的一部分可以距离微透镜区域足够远，以使入射到那些微球体上的能量密度低于该材料改性所需的辐射能级。此外，对在空间上延伸的图像，当使用固定NA的透镜成像时，并非片材的所有部分都要在用于延伸物体的所有部分的入射辐射下曝光。因此，在辐射敏感介质中物体的那些部分将不发生变化，在微透镜后面只出现该物体的部分图像。图5是微透镜片材一部分的透视图，该图呈现在邻近各个微透镜的辐射敏感层中形成的样本图像，并进一步示出所记录的图像从合成图像的完全复制到部分复制的变化。图6和图7是根据本发明成像的微透镜片材的光学显微图，其中辐射敏感层是铝层。如图所示，一些图像是完整的，其他图像则是部分的。这些合成图像还可以被认为是多个图像(包括部分的和完整的)叠加的结果，所有这些图像来自对真实物体的不同视角。通过微缩透镜阵列可形成多个特有的图像，所有透镜均从不同的有利位置上“看见”物体或图像。在各个微缩透镜后面，取决于图像形状和接收成像能量源的方向，在材料层中生成图像的透视图。然而，并不是透镜看到的一切都记录在辐射敏感材料中。只有被透镜看到并有足够能量改变辐射敏感材料的图形或物体部分将被记录。要成像的“物体”是通过描绘“物体”的轮廓或通过使用掩模利用强光源形成的。为使这样记录的图像具有合成的外观，来自物体的光线必须在较宽的角度范围内辐射。当从物体辐射的光来自物体的单个点且在宽大的角度范围内辐射时，所有光线都携带了有关该物体(但仅来自该单个点)的信息，尽管该信息是来自光线的观察角度。现在考虑为了获得光线携带的有关该物体的相对完整信息，光线必须从组成物体的点集合辐射宽角度范围。在本发明中，从物体发出的光线的角度范围是由在物体与微透镜材料之间插入的光学元件控制的。选择这些光学元件以提供形成合成图像所必需的最佳角度范围。光学元件的最佳选择是形成一个光锥，其锥顶终止于物体的位置。最佳的锥角大于约40度。用微缩透镜缩小物体，来自物体的光线聚焦在靠微缩透镜后面的能量敏感涂层上。透镜后面的聚焦光斑或图像的实际位置取决于源于物体的入射光线的方向。从物体的一点上发射出来的每个光锥照射许多微缩透镜的一部分，只有被足够能量照射的那些微缩透镜才记录物体该点的永久图像。将使用几何光学来描述根据本发明实施的多种合成图像的形成。如上所述，以下所述的成像过程是本发明的优选实例，但并非排他性的实施例。A.生成浮现在片材上方的合成图像参见图8，入射能量100(本实施例中是光)射向光漫射器101，以使得光源中的任何不均勻因素均勻化。用光准直仪102捕获漫射的散射光IOOa并使其准直，将均勻分布的光线IOOb射向发散透镜105a。光线IOOc从发散透镜向微透镜片材106发散。入射到微透镜片材106的光线的能量被各个微透镜111聚焦到材料层(在所示的实施例中是辐射敏感涂层112)上。这一聚焦能量使辐射敏感涂层112改性以提供图像，其尺寸、形状和外观取决于光辐射和辐射敏感涂层之间的相互作用。如图8所示的构造将提供具有合成图像的片材，观察者将看到合成图像浮现在片材上方(将在以下描述)，因为如果发散光线IOOc穿过透镜向后延伸，则会汇交于发散透镜的焦点108a。换句话说，如果从材料层开始通过每个微球体并返回通过发散透镜描绘假想“成像光线”的轨迹，那么这些光线将在108a处汇交，在此呈现合成图像。B.观看浮现在片材上方的合成图像可以利用从观察者的同侧(反射光)和/或从片材上与观察者的相对侧(透射光)射入片材的光线观看具有合成图像的片材。图9是在反射光下观看时观察者A用肉眼看到浮现在片材上方的合成图像的示意图。肉眼可以矫正到正常视力，但不能以其他方式辅以(例如)放大镜或特殊观看器。当成像片材被反射光(可以是准直的或漫射的)照亮时，光线从成像片材上反射，反射的方式由光线射入的材料层决定。根据定义，在材料层中形成的图像看起来与材料层的未成像部分不同，这样就可以看到图像。例如，光线Ll会被材料层反射回观察者。然而，材料层可能不能完全将光线L2从该材料层上的成像部分反射回观察者，或者根本不反射光线。因此，观察者可以发觉在108a处缺失光线，其合成会产生看起来在108a处浮现在片材上方的合成图像。简而言之，光线会从成像部分以外的整个片材上发生反射，即在108a处会出现相对较暗的合成图像。也可以是未成像的材料吸收或者透射入射光，并且成像的材料反射或者部分吸收入射光，用以提供形成合成图像所需的对比效果。这些背景下的合成图像与片材的其余部分相比看起来较亮，而其余部分则看起来相对较暗。这种合成图像可以被称为“实像”，因为是由实际光线在焦点108a处产生的图像。根据需要可以选择这些可能情况的多种组合。如图10所示，某些成像片材也可以通过透射光观察。例如，当材料层的成像部分半透明而非成像部分不是半透明的，大部分光线L3会被材料层吸收或反射，而透射光L4则会穿过材料层的成像部分，并被微透镜射向焦点108a。在焦点处会出现合成图像，在本实例中，该合成图像与片材的其余部分相比看起来较亮。这种合成图像可以被称为“实像”，因为是由实际光线在焦点108a处产生的图像。作为另外一种选择，如果材料层的成像部分不是半透明的而材料层的其余部分是半透明的，那么图像区域缺失透射光将形成看起来比片材的其余部分更暗的合成图像。C.生成浮现在片材下方的合成图像也可以形成看起来在片材上与观察者相对侧悬浮的合成图像。这种浮现在片材下方的浮动图像可以通过使用会聚透镜而非图8所示发散透镜105来形成。参见图11，入射能量100(本实施例中是光)射向漫射器101，以使得光源中的任何不均勻因素均勻化。然后用准直仪102收集漫射光线IOOa并使其准直，将光线IOOb射向会聚透镜105b。光线IOOd从会聚透镜入射到位于会聚透镜与会聚透镜的焦点108b之间的微透镜片材106上。入射到微透镜片材106的光线的能量被各个微透镜111聚焦到材料层(在所示的实施例中是辐射敏感涂层112)上。这一聚焦能量使辐射敏感涂层112改性以提供图像，其尺寸、形状和外观取决于光线和辐射敏感涂层之间的相互作用。如图11所示的构造将提供具有合成图像的片材，如下文所述，观察者将看到合成图像浮现在片材下方，因为如果会聚光线IOOd穿过片材继续延伸，则相交于发散透镜的焦点108b。换句话说，如果想象“图像光线”从会聚透镜105b穿过每个微球体，并穿过与每个微透镜相关的在材料层上的图像，那么它们就会在108b处汇交，该点就是合成图像出现的地方。P.观看浮现在片材下方的合成图像也可以在反射光和/或透射光下观看具有看起来浮现在片材下方的合成图像的片材。图12是在反射光下观看时看起来浮现在片材下方的合成图像的示意图。例如，光线L5可以被材料层反射到观察者眼中。然而，材料层可能不能完全将光线L6从该材料层上的成像部分反射到观察者眼中，或者根本不反射光线。因此，观察者可以发觉在108b处缺失光线，其合成会产生看起来在108b处浮现在片材下方的合成图像。简而言之，光线会从成像部分以外的整个片材上发生反射，即在108b处会出现相对较暗的合成图像。也可以是未成像的材料吸收或者透射入射光而成像的材料反射或者部分吸收入射光，以提供形成合成图像所需的对比效果。这些背景下的合成图像与片材的其余部分相比看起来较亮，而其余部分则显得相对较暗。可以根据需要选择这些可能情况的多种组合。某些成像片材也可以通过透射光观察，如图13所示。例如，如果材料层的成像部分是半透明的而未成像的部分不是半透明的，那么大多数光线L7会被材料层吸收或反射，而透射光线L8会穿过材料层的成像部分。将这些光线(本文中称作“图像光线”)沿着与以入射光相反的方向延伸会在108b处形成合成图像。在焦点处会出现合成图像，在本实例中，该合成图像与片材的其余部分相比看起来较亮。作为另外一种选择，如果材料层的成像部分不是半透明的而材料层的其余部分是半透明的，那么图像区域缺失透射光将形成看起来比片材的其余部分更暗的合成图像。E.合成图像根据本发明的原理制作的合成图像可以看起来是二维的(意味着它们有长度和宽度)，并且看起来位于片材下方、片材平面内或片材上方；或者看起来是三维的(意味着它们有长度、宽度和高度)。根据需要，三维合成图像可仅仅显现于片材的下方或上方，或以片材下方、片材平面内以及片材上方的任何组合方式显现。术语“在片材平面内”通常只是指当片材平放时片材的平面。也就是说，在本文中使用该短语处，对非平坦的片材来说，也可以有至少部分呈现在片材平面内的合成图像。三维合成图像不会呈现在单个焦点上，而是作为具有连续焦点的合成图像呈现，其中焦点从片材的一侧(或穿过片材)延伸到另一侧的一个点上。通过依次移动片材或能源的相对位置(而不是提供多个不同透镜)，从而在不同焦点处的材料层上成像，可以优选地实现这一效果。所得的空间复杂图像大致由许多单个点组成。该图像可以相对于片材平面在三个笛卡尔坐标中任意一个内具有空间范围。在另一种效果中，可以使合成图像移进微透镜片材的某个区域，合成图像在该区域中消失。这类图像以类似于如下悬浮实例的方法制作，在该实例中，增设与微透镜材料接触的不透明掩模以部分阻挡微透镜材料一部分的成像光线。当观看这类图像时，可以将图像移进某一区域，在该区域中接触掩模减少或去除成像光线。在该区域内，图像似乎“消失了”。根据本发明形成的合成图像可以具有非常宽的视角，即观察者可以在片材平面和观看轴线之间的宽角度范围内看到合成图像。使用由单层平均直径约为70-80微米的玻璃微球体组成的微透镜片材，并使用数值孔径为0.64的非球面透镜时所形成的合成图像，可在圆锥形视场中看得见，该圆锥形视场的中心轴由入射能量的光轴确定。在环境光照下，如此形成的合成图像在大约80-90度全角度的锥形面内都能看见。使用发散性较小或NA较低的成像透镜会形成较小的半角锥形。使用本发明的方法形成的图像还可构造为具有受限的视角。换句话讲，只有从特定方向或是从偏离该方向较小的角度观看才能看到该图像。可以用类似于下文实例1中所述的方法形成这样的图像，不同处在于要调节入射到末端非球形透镜上的光线以使得只有部分透镜被激光辐射照射。入射能量对透镜的部分照射使得受限的锥形发散光入射到微透镜片材上。对铝涂覆的微透镜片材，只有在受限的观看锥形内才能看到合成图像，作为浅灰色背景上的深灰色图像。该图像看起来是相对于微透镜片材浮动的。鍾本发明将进一步通过以下一些实例进行说明，为方便起见，可参考某些附图。实例1本实例描述了含有铝材料层的嵌入透镜片材，以及看起来浮现在片材上方的合成图像。使用图14所示类型的光学组件形成浮动图像。该光学组件由型号为SpectraPhysicsQuanta-RayDCR-2(10)的Nd:YAG激光器300组成，以1.06微米的基波波长在Q开关模式下工作。该激光器的脉冲宽度通常为10-30纳秒。从激光器发射出来的光能经99%反射率的转镜302、磨砂玻璃漫射器304、5倍的光束扩展望远镜306和(数值孔径为0.64、焦距为39.0毫米的)非球面透镜308改变方向。光从非球面透镜308出来后射向XYZ镜台310。该镜台由三个线性镜台组成，可以商品名ATS50060得自AerotechInc.(Pittsburgh,Pennsylvania)。一个线性镜台用来使非球面透镜沿着非球面焦点和微透镜片材之间的轴线(Z轴)移动，其他两个镜台使片材可以在两个互相正交的水平轴上相对于光学轴线移动。激光射向磨砂玻璃漫射器304，用以消除热聚焦造成的任何光束不均勻性。紧邻漫射器，5倍光束扩展望远镜306就会使来自漫射器的发散光线准直，并扩大该光束，使其照射在整个非球面透镜308上。在该实例中，非球面透镜设置在XYZ镜台的XY平面上方，使得透镜焦点在微透镜片材312上方1厘米处。片材平面上的能量密度用具有机械罩的有孔能量计来控制，该有孔能量计可以商品名ED500得自Gentec，Inc.(Saint-Fey,Quebec,Canada)。调节激光器的输出，使得在距离非球面透镜的焦点1厘米处的能量计的照明面积上，获得大约每平方厘米8毫焦耳(8毫焦耳/厘米2)的能量密度。将含有80纳米厚的铝辐射敏感层的嵌入透镜片材的样本312固定在XYZ镜台310上，以使得铝涂覆的面背向非球面透镜308。可以商品名U21得自Aerotech，Inc.(Pittsburgh,Pennsylvania)的控制器提供了XYZ镜台312的移动所需的控制信号，并提供了激光器300的脉冲的控制电压。通过将含有生成图像所需的x-y-z坐标信息、移动命令和激光器点火命令的CAD文件写入控制器，可以移动镜台。通过调整X、Y和Z镜台的移动并用激光的脉冲描绘空间上在微透镜材料上方的图像，形成任意复合的合成图像。对于脉冲频率为IOHz的激光，镜台速度被调整为50.8厘米/分钟。这样就会在邻近微透镜的铝层中形成连续的合成线。当在环境光线下观看这微透镜片材时，图像在浅灰色背景的对照下呈深灰色。当焦点和有小珠的片材表面之间的间隔固定为1厘米时，得到的图像是看起来浮现在片材上方大约1厘米处的平面合成图像。此外，合成图像相对于观察者的观看视角会表现出适当大小的移动，因此，观察者可以很容易地观看合成图像的不同方面，所看到的方面取决于视角。实例2在本实例中，使用含有透明反射镜辐射敏感层的外露透镜片材构造，用以形成看起来浮现在微透镜片材下方的合成图像。在实例1中使用的光学组件也可在本实例中使用。相对于非球面透镜308设置微透镜片材，以使得透镜几乎与微透镜片材相接触。激光器输出被调整为在非球面透镜正下方获得大约14毫焦耳/厘米2。外露透镜片材由美国专利No.3，801，183所描述的部分嵌入的微球体组成，并在微球体一侧具有蒸汽沉积的硫化锌(ZnS)电介质镜。ZnS层标称厚度为60纳米。与实例1相同，激光器在IOHz下工作，同时以50.8厘米/分钟的速度移动片材，从而在微透镜片材上形成连续的合成线。通过镜台系统可以描绘“球状”图案(具有四个内切弧的圆)。在环境光线下，上述球体在白色/黄色背景的对照下显现出暗的图像。暗的合成图像看起来浮现在片材下方大约39毫米处。合成图像的位置对应于非球面透镜的焦点位置，本实例中这焦点位置在透镜后面大约39毫米处。实例3本实例描述了使用透镜阵列来代替单个的非球面透镜，在具有铝辐射敏感层的外露透镜片材中形成合成图像。使用图15所示类型的光学组件形成浮动合成图像。光学组件由Q开关激光器300、99%反射镜302、光学漫射器304和光束扩展望远镜306组成。本实例使用的光学组件的这些元件与实例1所述相同。本实例的光学组件还包括二维透镜阵列407、反射掩模409和负双凹透镜411。反射掩模409的一些区域是透明的，以与将暴露于激光器辐射的微透镜材料412的区域重合，而反射掩模的其余表面则是不透明或反射的。透镜阵列407由以商品名3038得自MEMSOptical,LLC(Huntsville,Alabama)的熔融二氧化硅折射微透镜阵列组成。该封闭包装球形透镜阵列被设置为几乎接触负双凹透镜411，负双凹透镜具有75毫米的直径和150毫米的负焦距。具有80纳米厚铝辐射敏感层的外露透镜片材412被设置为距离负双凹透镜41125毫米。微透镜材料被置于距离微透镜阵列和负双凹透镜的组合光程的焦距约1厘米处。调节激光器的输出，用以在微透镜片材的外露透镜表面的表面上产生大约为4毫焦耳/厘米2的能量密度。激发单个激光脉冲以曝光整个图像。当在环境光线下观看得到的成像微透镜片材时，会在该片材上方大约1厘米处呈现出浮动的图像。该图像在浅灰色背景的对照下呈现深灰色。实例4在本实例中，由散射源发出的光线经反射后得到发散光源。该散射反射体由直径大约为5毫米的陶瓷小珠组成。在本实例中使用图16所示类型的光学组件。它包括与实例1中所述激光器类似的Q开关Nd:YAG激光器500，还有用来缩小入射激光束尺寸至大约1毫米直径的望远镜502。然后将光以足以偏离法线的角度射向陶瓷小珠504，从而照亮陶瓷小珠504面向微透镜片材512的大约四分之一半球。观察穿过红外相机的散射辐射可以对此进行证实。陶瓷小珠504被设置在距XY镜台510上方大约25毫米的位置。调节来自激光器的入射光线，使其平行于样本镜台。含有80纳米的铝辐射敏感层的嵌入透镜片材512被固定在XY镜台510上，控制器对镜台和激光器提供控制信号。调节激光器的输出，用以在微透镜片材的表面上获得大约8毫焦耳/厘米2的能量密度。调节陶瓷小珠504的照明，使微透镜片材512表面获得最均勻的光照。XY镜台510的移动速度为50.8厘米/分钟，激光器脉冲为10Hz。当微透镜片材暴露在来自陶瓷反射器的散射辐射下时，用镜台描绘合成图像。在环境光线下，合成图像浮现在片材上方大约25毫米处，并在浅灰色背景的对照下呈现深灰色的合成图像。该图像相对于观察者的观看位置有大的移动。在透射光线下，明亮的合成图像浮现在片材上方大约25毫米处。实例5在本实例中，嵌入透镜片材的材料层由多层光学层叠件组成，这些光学层叠件已针对可见光谱中的特定颜色进行了调谐。使用真空蒸发法和等离子聚合作用将薄膜层沉积在微透镜基片的一面上，以获得由铬/等离子聚合丁二烯/二氧化硅/铝组成的层序列，并使铬层与嵌入透镜相邻。调节各材料的厚度以获得可见光谱中红、绿和蓝部分的颜色。表1提供了制备的各种材料的具体厚度。表1多层构造<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>然后，涂覆的微透镜基片被层合到背衬上，使多层层合件与层合材料接触。然后微透镜片材的衬垫被移除，以使得嵌入透镜的前表面暴露在上表所给颜色的光中。还使用实例1中所述的光学组件使本实例的样本成像。在本实例中，非球面的焦点位于微透镜片材上方1厘米处。调整激光器的输出，用以在微透镜片材表面上获得5毫焦耳/厘米2的能量密度。调整多层层叠件在照射区域的光学特性。以类似于实例1中所述的方式，描绘球体图案以在多层层叠件中形成图像。在环境光照下，在微透镜片材的背景颜色的对照下，照射区域呈现浅黄色到橙色。所有的合成图像看起来都浮现在片材上方，且相对于观察者移动。实例6本实例描述了第二种类型的多层调谐层叠件作为辐射敏感层，用来形成彩色的合成图像。在由嵌入透镜片材组成的微透镜基片上制备光学层叠件。使用真空蒸发法将薄膜层沉积在微透镜基片的一面上，以获得由铬/冰晶石/铝(Cr/Na3AlF6/Al)、铬/二氧化硅/铝(Cr/Si02/Al)或铬/氟化镁/铝(Cr/MgF2/Al)组成的层序列，如下面的表2中所示。调整电介质材料Si02、Na3AlF6以及MgF2的厚度，以获得在可见光谱中的多种颜色。表2提供了在多种样本中制备的各种材料的具体厚度。表2多层构造<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>然后涂覆的微透镜基片被层合到背衬上，使得多层层合件与层合材料接触。然后微透镜片材的衬垫被移除，以使得嵌入透镜的前表面暴露在上表所给颜色的光中。将实例1中所述的光学组件用于使这些样本成像。在本实例中，最终的非球面透镜被设置在几乎与样本接触的位置，用以提供看起来浮现在片材下方的合成图像。调节激光能量以获得可以永久改变各自多层层合件光学特性的能量密度，如表2所示。以类似于实例1中所述方式，为该材料中的图像描绘出包括文字与数字的字符“SAMPLE”。在环境光照下，该合成图像在微透镜片材的背景颜色的对照下呈现深色，其轮廓线为白/黄色。所有的合成图像都看起来浮现在片材下方大约39毫米处，并相对于观看片材的观察者移动。实例7在本实例中，使用银原子百分比为50与锌原子百分比为50的相变合金(Ag50Zn50)，由铬和二氧化硅组成的调谐双层层叠件作为辐射敏感层，在嵌入透镜片材中形成彩色的合成图像。相变合金不被所施加的辐射烧蚀，而调谐双层层叠件提高了在可见电磁波谱中蓝色部分的光谱反射率。辐射敏感层沉积在封闭式透镜片材的垫片层上，其沉积方式与实例5中用于将多层层叠件的薄膜层沉积在微透镜基片上的工序相似。首先，分别将铬层和二氧化硅层真空沉积在聚合物垫片层上，使其厚度分别为40纳米和260纳米。接下来，在二氧化硅层上喷涂沉积一层80纳米厚的Ag5tlZn5tl合金。然后该样本被层压和剥离使微透镜片材的透光部分暴露。在环境(反射)光线下观看时，片材看起来是蓝紫色。使用类似于实例1的光学组件使Ag5tlZn5tl辐射敏感层成像。使用以1.06微米波长工作的连续波Nd:YAG激光器代替Q开关激光器作为能量源。在光学组件中使用声光调制器来控制脉冲宽度。通过图14所示类型的光学组件发送一阶衍射光束。将封闭式透镜片材的样本固定到XYZ镜台上。调节输入声光调制器的激光能量，以使得在微透镜材料上的功率为810毫瓦。设置声光调制器以获得100微秒脉冲宽度的20Hz脉冲。将如实例1中所述的非球面正透镜设置在距离微透镜材料表面上方12毫米处。当辐射敏感层暴露在激光辐射下时，用XYZ镜台描绘图像。当在环境光照下观看片材时，成像区域呈浅蓝色，并浮动在微透镜片材上方大约12毫米处。实例8在本实例中，使用含有铜辐射敏感层的复制透镜结构作为微透镜片材。使用在美国专利No.5，254，390中所述类型的复制片材作为微透镜的片材。铜的辐射敏感层真空蒸发到片材的平坦表面上，厚度为80纳米。将微复制微透镜材料暴露在如实例1所述的光学组件的激光辐射下。设置最终的非球面透镜，焦点在距离微透镜材料表面的6.5毫米处。调节激光器的输出，用以在片材表面给出大约为7毫焦耳/厘米2的能量密度。当XYZ镜台以50.8厘米/分钟的速度移动时，激光的脉冲频率设置为10Hz。在样本上描绘“球体”图案(具有四个内切弧的圆)。当在环境光照下观看该片材时，在铜色辐射敏感层的对照下可以看到浮动球体的铜色图像。该合成图像看起来浮现在片材上方大约6毫米处。实例9本实例描述了平面合成图像与看起来浮现在片材下方的合成图像的结合。使用在实例1中所述的光学构造，使含有80纳米厚铝辐射敏感层的外露微透镜片材成像。将非球面透镜设置在几乎接触到微透镜片材的位置，调节激光器的输出，使其在样本表面产生4毫焦耳/厘米2的能量密度。对控制器进行编程，以便描绘包括文字与数字的字符“SAMPLE”。将吸收掩模放置在敞开式片材的顶部。通过使用普通影印机在透明片材上印刷成排的包括文字与数字的字符“3M”制得该掩模。包括文字与数字的字符吸收辐射，而周围区域则透射激光辐射。设置具有这种吸收掩模的外露透镜片材，使得形成的“SAMPLE”字符在掩模位置的上方。当在环境光照下观看时，字符“SAMPLE”看起来浮现在片材下方大约39毫米处，而未曝光的字符“3M”则看起来浮现在片材平面内。只有在“SAMPLE”字符的深色字符图像的对照下才能观看到“3M”字符。实例10本实例描述了具有复合的三维图像的片材。在本实例中使用含有80纳米厚的铝辐射敏感层的嵌入微透镜片材。使用在实例1中使用的光学组件。将微透镜片材附着在XYZ平移镜台的XY平面上，而将非球面透镜附着在ζ轴上。该非球面透镜的数值孔径为0.64，焦距为39毫米。对控制器进行编程，用以描绘长立方体对角线(立方体的两个相对的角之间的距离)为5厘米的等角立方体的轮廓。该立方体的相对位置和取向，如控制器中所编程的，将合成立方体图像的一端放在片材表面上方大约5毫米处，而将合成立方体图像的另一端放在该表面上方5.5厘米处。对立方体图像进行取向，使该立方体的一角最靠近观察者。在描绘等角立方体的过程中，控制来自激光器每个脉冲的能量，使得不管发散透镜和片材之间的间隔有多大，都在样本表面上产生8毫焦耳/厘米2的恒定的能量密度。激光器在脉冲频率IOHz下工作，X、Y和Z镜台以50.8厘米/分钟的速度移动。通过控制器在微透镜片材上方的空间连续描绘等角立方体的图形。当在环境光照下观看时，在浅灰色背景的对照下，等角合成立方体图像呈深灰色，浮现在表面上方5毫米至5.5厘米之间。而且，当观察者改变其观看角时，等角立方体在微透镜片材的上方呈现在空间中旋转，使一些先前在不同视角下看起来模糊的立方体侧面暴Mo实例11本实例描述了可以使其消失的浮动图像。也就是说，通过改变视角，使合成图像可以消失或重新被观看到。使用含有80纳米厚的铝辐射敏感层的嵌入透镜片材。使用类似于实例1中的那些光学组件以形成图像，调整非球面透镜到片材之间的距离，使焦点位于微透镜片材上方1厘米处。对控制器进行编程，用以产生“球体”图案(具有四个内切弧的圆)，并调节激光器的输出，使得在样本表面形成8毫焦耳/厘米2的能量密度。在样本本身上，将半透明条带的方形部分附着在嵌入透镜片材的表面。设置该条带的方形部分，以使得在球体的成像过程中，由激光成像的区域的一部分与半透明条带覆盖的部分发生重叠。当在环境光线下观看成像片材时，观看到的浮动的球体图案在浅灰色背景的对照下呈深灰色，且浮现在片材上方1厘米处。通过改变视角，“球体”就会移入或移出半透明条带遮盖的区域。当球体移入遮盖区域时，在该区域的球体部分就消失了。当球体移出遮盖区域时，在该区域的球体的部分再次出现。在合成图像移入遮盖区域时，该合成图像不是仅仅逐渐消失，而是正好在移入遮盖区域时完全消失。本发明的包含合成图像的成像片材与众不同，并且用普通设备不可能复制。可以在专用于特定用途(诸如护照、身份证、钞票、鉴定图、信用卡)的片材中形成合成图像。需要验证的文件可以使这些图像形成在层合的片材上，用来辨别、确认和增强。可以使用诸如层合(含有或不含粘接剂)的传统结合方式。例如盒装电子产品、激光唱盘、驾驶执照、权利凭证(titledocument)、护照或贴有商标的产品等有价物品的供应者，可以简单地将本发明的多层薄膜涂敷在他们的产品上，并指导他们的顾客只接受如此标示的为真实的有价物品。对需要这些保护的产品，通过将包含合成图像的片材纳入它们的构造中去，或通过将这样的片材附着在产品上，可以增强它们的吸引力。合成图像可用作显示材料，用于广告、车牌和需要特有图像的可视表示的众多其他用途。当作为设计的部分包括合成图像时，诸如标语、布告板或半拖车等大型物体上的广告或信息会吸引更多的关注。无论是在环境光线下、透射光线下或在使用逆反射片材时的逆反射光线下，有合成图像的片材具有非常引人注目的视觉效果。该视觉效果可用来作为装饰，用以美化成像片材附着的物品的外观。这种附着能传达一种强烈的时尚感或风格，并能以引人注目的方式表现设计者的徽标或品牌。将片材用于装饰的可以想到的例子包括在诸如便服、运动服、设计师服装、外套、鞋袜、便帽、礼帽、手套等服饰衣服上使用。类似地，时尚配件可以使用成像片材，以达到装饰、吸引人们注意或品牌辨认的目的。这些配件可以包括女用手提包、皮夹、公文包、背包、挎包、电脑包、皮箱、笔记簿等。成像片材的其他装饰用途可以扩展到多种物品，这些物品通常用装饰性图像、品牌或徽标来美化。例子包括书籍、家电、电子产品、五金器皿、车辆、运动器械、收藏品、艺术品等。当装饰性成像片材是逆反射的时候，时尚或品牌意识可以与安全和个人保护相结合。服饰和配件的逆反射连接是人们所熟知的，能在低光亮的状况下增强穿着者的可见性和能见度。当这种逆反射连接与合成图像的片材相结合时，可在环境光线、透射光线或逆反射光线中得到引人注目的视觉效果。在安防服饰及配件领域可以想到的应用包括职业安全服饰，例如背心、制服、消防员服饰、鞋袜、带子和安全帽；运动器材和服装，例如跑步装备、鞋袜、救生衣、防护头盔和制服；儿童防护服等等。利用已知的技术可以将成像片材附接到上述制品上，如美国专利No.5,691,846(Benson,Jr.等人)、5，738,746(Billingsley等人)、5，770,124(Marecki等人)和5，837，347(Marecki)中所教导的技术，具体选择什么技术取决于基底材料的性质。在织物基底的情况下，可将该片材冲切或绘线切割，并通过缝合、热熔粘合剂、机械扣件、射频焊接或超声焊接等连接。在耐用品的情况下，使用压敏粘结剂可以是优选的连接技术。在一些情况下，最好是在片材附着在基底或物品上以后形成图像。这在需要定制或特有图像时会特别有用。例如，可以将艺术品、素描、抽象设计、照片等用计算机生成或将数字编码传送到计算机，在片材上成像，该未成像的片材已经预先被附着在基底或物品上。然后计算机会如上文所述控制成像设备。在同一张片材上可形成多个合成图像，这些合成图像可以是相同的或不同的。合成图像还可以和其他的普通图像(例如印刷图像、全息图、等值图、衍射光栅、远距离图、照片等)一起使用。可以在片材涂敷到物品或物体之前或之后，在片材中形成图像。具有不同视角范围的合成图像如上所述，可从微透镜片材上看到的合成图像相比观察者的观看角可以具有适当大的移动，这样观察者就很容易根据视角不同而看到合成图像的不同方面。此外，如上所述，当观察者改变其观察角时，合成图像的外观会在微透镜片材上方的空间内旋转，以显示之前在其他视角观察时模糊不清的合成图像的不同部分。如下所述，微透镜片材可以被成形为提供来自微透镜片材内形成的图像的多个不同的合成图像。此外，不同合成图像可以分别与不同视角范围相关，使得可以从片材的不同视角看到不同的合成图像。在一些实施例中，微透镜片材可以形成两个或更多个不同的合成图像，并且每个合成图像均可从不同视角范围观察。在该实例中，相对于片材处于不同视角位置的两名观察者可以看到片材呈现的不同合成图像。在另一个实施例中，片材可以被成像为在多个视角范围内呈现相同的合成图像。在一些情况下，视角范围可以重叠以提供较大的连续视角范围。因此，可以从比原本可能的视角范围更大的视角范围看到合成图像。下文描述了可用于对微透镜片材成像并控制由其形成的任何合成图像的视角范围的技术。此外，利用这些技术可以适合处理连续纤维网片材的高速方式对微透镜片材成像。图17A和17B是示例的光学组件600的框状图，该光学组件用于在微透镜片材(未示出)内形成浮动图像，从而由振镜扫描器用高数值孔径(NA)透镜写入浮动图像。图17A和17B分别示出第一时间点在第一位置对片材成像和第二时间点在第二位置对片材成像的光学组件。例如，图17A和17B可以表示光学组件600对微透镜片材成像以产生单个浮动图像的两个时间点。也就是说，图17A示出在第一位置605A射向透镜阵列606的能量束604，而图17B则示出在第二位置605B射向透镜阵列606的能量束604。本文称之为中继成像的技术利用振镜扫描器602线性高速(如大于200毫米/秒)写入浮动图像。振镜扫描器602可以接纳来自固定辐射源601(如激光器)的能量束，并将能量束射向一组高速运动的反射镜，以高速写入图像。高速写入浮动图像可以是优选的，因为低速下会出现不可取的片材过度曝光。中继成像可用于写入浮动图像，该浮动图像的特征在于看起来浮在微透镜片材(图17A和17B未示出)平面上方和/或沉在微透镜片材平面下方。中继成像也可用来写入具有特定区域的浮动图像，该区域含有示出在微透镜片材上方和/或下方的浮动高度连续变化的特征。中继成像法使用强辐射源601(如激光器)和振镜扫描器602来照亮透镜阵列606中高数值孔径(NA)透镜(小透镜)的区域。高NA透镜是NA等于或大于0.3的透镜。辐射源可以是(例如)上文第III节所述的任何辐射源。又如，辐射源可以是掺钕激光器，例如，掺钕玻璃(Nd:玻璃)、掺钕钒酸钇(NchYVO4)、掺钕钒酸钆或其他掺钕激光器。如图17A和17B所示，透镜阵列606内被照亮的小透镜将光线会聚，形成高度发散的光锥，每个光锥都以阵列中其对应的小透镜为中心。来自透镜阵列的发散光锥被包括物镜608的可调节的中继光学器件系统收集，并且在距透镜基底(即微透镜片材，未示出)的受控距离处重新聚焦。这样，由透镜阵列606形成且被辐射源照亮的发散光锥的出现位置看起来在可调节中继光学器件的焦点位置610A(图17A)和610B(图17B)处。如本文所述，光学组件600可以被成形为将焦点位置610A定位于微透镜片材前方、后方或相同平面内。利用发散光线在微透镜片材内写入浮动图像。本文所用术语“写入浮动图像”与术语“形成浮动图像”同义。利用这种方法写入的浮动图像的图案取决于透镜阵列606内被入射光照射的是哪个透镜。例如，可使用振镜扫描器602让激光束604围绕透镜阵列606表面移动，以局部照亮透镜阵列606中的所需透镜，从而描绘对应于所得浮动图像(即合成图像)的图案。在该方法中，给定时间内透镜阵列606内只有几个透镜被照亮。在图17A中，振镜扫描器601将激光束604定位，以照亮透镜阵列606的第一部分，使得发散光锥聚焦在第一焦点位置610A。在图17B中，振镜扫描器601将激光束604定位，以照亮透镜阵列606的第二部分，使得发散光锥聚焦在第二焦点位置610B。被照亮的透镜会提供由中继光学器件成像的发散光锥，以形成浮动图像的每个像素。在一些情况下，微透镜片材可以设置在物镜608与焦点位置610A和610B之间。在其他实例中，微透镜片材可以设置在焦点位置6IOA和6IOB以夕卜。入射到微透镜片材上的光线的能量通过各个微透镜聚焦到片材内的位置处，例如聚焦到设置在邻近微透镜层的辐射敏感材料层上，或聚焦到微透镜层内部的位置处。在其上或其内形成图像的片材部分对于每个微透镜是不同的，因为每个微透镜以不同角度“看到”入射能量。因此，在材料层内形成与每个微透镜相关的独特的图像，并且每个独特的图像可以表示虚像的不同的部分或基本上完整的图像。如上所述，浮动图像(即合成图像)可被认为是多个(部分和完整)图像总和的结果，这些图像都呈现不同视角中的实物。通过微缩透镜阵列可形成多个特有的图像，所有透镜均从不同的有利位置上“看见”物体或图像。在各个微缩透镜后面，图像的透视图生成于片材中，其取决于图像形状和成像能量源被接收的方向。在该扫描过程中，利用控制系统，可以随着微透镜片材平面内的位置变化而同步改变自适应中继光学组件相对于微透镜片材的位置，以产生具有浮动高度或沉入深度连续变化特征的一个或多个合成图像。在另一个实例中，如上所述，通过在透镜阵列上设置掩模，可以用另外一种方式确定透镜阵列中的哪些透镜将被入射光照射。掩模可以包含透明区域和反射区域，透明区域对应于要被光源照射的微透镜片材部分，反射区域对应于不应被光源照射的微透镜片材部分。通过用高强度光源的光照射具有掩模的透镜阵列，在微透镜片材内形成浮动图像。用中继光学器件将由透镜阵列形成的发散光锥的图像(对应于掩模的透明区域的图案)转移到相对于微透镜片材的所需浮动深度位置处，以写入浮动图像。在又一个实例中，可以将微透镜片材置于透镜阵列606和物镜608之间。在这种情况下，如上所述，透镜阵列606中的透镜可以是高NA透镜，并且受到激光束604照射。透镜阵列606中被照射的透镜产生一个或多个发散光锥以对微透镜片材成像，从而形成虚像的部分完整或基本完整的不同图像。在该扫描过程中，利用控制系统，可以随着微透镜片材平面内的位置变化而同步改变透镜阵列中透镜焦点相对于微透镜片材的位置，以产生具有浮动高度连续变化特征的一个或多个合成图像。图18是框状图，示出将激光束聚焦以写入基底的光学组合件612。光学组合件612可以被称为激光“笔”。激光能量经由光纤电缆614传输到光学组合件612，其中光纤电缆在光学组合件612的外壳615的箍处进入。在图18的实例中，激光能量被旋转90度，然后穿过准直透镜(未示出)和位于光学组合件612的顶盖616内的聚焦透镜。聚焦透镜将用于写入基底的激光能量聚焦在焦点618处。图19是框状图，示出可组成根据本文所述技术的光学系统一部分的光学元件构造620；例如，光学元件构造620可以是光学组合件(如图18中的光学组合件)所含光学系统的一部分。作为另外一种选择，光学元件构造620的一部分或全部可以是辐射源外部光学系统的一部分，用来将光束传输到微透镜片材。如图19所示，将菲涅耳透镜622的一部分置于光学组件末端物镜624之后，可以让微透镜片材(未示出)成像，从而在偏离微透镜片材面法线的预定视角看到浮动图像。换句话讲，对微透镜片材成像的光束的中心与微透镜片材表面不垂直，并且视角可以不关于面法线对称。以光学元件构造620为组成部分的光学系统也可以包括辐射源625，该辐射源照射此光学系统中的光学元件(未示出)，此光学系统可以在辐射光束626到达末端物镜324之前改变辐射光束。末端物镜624和菲涅耳透镜622使辐射光束626聚焦在焦点位置628处。这种使用菲涅耳透镜622的技术使得可以从微透镜片材表面一侧的一定角度看到浮动图像，但从表面另一侧的相同角度看不到浮动图像。此外，可以将多个浮动图像写入具有不同偏移角度的微透镜片材。例如，片材可以被成像并涂覆到车辆仪表板上，使得第一浮动图像只能被车辆驾驶员看到，而第二浮动图像只能被车辆乘客看到。根据本技术写入具有不同视角的多个浮动图像可能需要旋转菲涅耳透镜622、旋转微透镜片材或将菲涅耳透镜622切换为不同的菲涅耳透镜，以在不同视角写入图像。在偏离基底面法线的不同视角写入浮动图像的另一个技术使用了高速精准控制的机器人设备，例如六轴机械臂。图20是示出系统630的框状图，该系统包括示例的控制器635，该控制器连接到六轴机械臂632，以写入浮动图像。六轴机械臂632提供X、Y和Z方向的移动，这些移动组合了由角度α和θ描述的途径向量，以在特定视角形成图像。如图20所示，光学组合件634安装在六轴机械臂632上。控制器635执行软件指令形式的控制程序，并输出一系列移动命令，以控制机械臂632的移动，从而确定固定到机械臂一端的一个或多个光源相对于微透镜片材的位置和取向。也就是说，控制器635控制机械臂632的位置和取向，以使微透镜片材精确成像并产生浮动图像。例如，通过控制机械臂632对微透镜片材成像，使能量束中心偏离微透镜片材的面法线，可以用系统630写入只能在偏离面法线的单个视角锥内看到的浮动图像。作为另外一种选择，系统630也可以用来写入具有多个视角锥的浮动图像。例如，系统630可以控制机械臂632，以在多个视角锥内写入相同浮动图像，从而可以从多个视角看到相同的浮动图像。系统630可以写入具有重叠视角锥的多个浮动图像，从而形成更大的连续视角。六轴机械臂632可用来写入具有特定区域的浮动图像，该区域包含示出浮动高度在微透镜片材平面上方和/或下方连续变化的特征。通过将多个光学物镜组合成单个光学组合件(如单个激光笔)，可以实现同时写入具有多个视角锥的浮动图像。图21A是示出物镜组件640的侧视图的框状图，该组件包括三个物镜642A-642C(“物镜642”)，这三个物镜分别将三个激光束644A-644C聚焦。图21B是框状图，示出物镜组件640的三个透镜孔径的顶视图。物镜组件640可以安装在单个激光笔(例如图19的光学组合件)内，使得每个光束644的焦点648处于相同位置。如图21A和21B所示，物镜组件640可用来在微透镜片材上写入具有三个不同视角锥的浮动图像。尽管这可以将X方向的视角有效增加到Θ1，但在各个视角锥之间的视角θall内会存在无法看到浮动图像的间隙。可以对物镜642A、642B和642C进行控制，以写入相同浮动图像，或者写入不同浮动图像。在写入不同浮动图像的情况下，只能在对应于各自的物镜642的视角θall的一部分内看到每个单独的浮动图像。在一个示例性实施例中，装有物镜组件640的激光笔可以被图20的六轴机械臂630支承或者说是安装到该六轴机械臂上。物镜组件640仅仅是示例性的，也可以在单个激光笔内安装其他数量(如两个或更多个)的物镜。激光束644A-644C可以通过三个独立的光纤路径提供，或者可以由单个光纤路径分成三个激光束。图22A-22C是框状图，示出根据本文所述技术写入的浮动图像的示例视角锥。图22A示出字样“3M”形成的单个浮动图像651，该图像具有偏离片材面法线的单个视角锥650。因此，观察者只有在以视角锥650内的角度观察片材时，才能看到“3M”浮动图像651。图22B示出字样“3M”形成的两个重叠的浮动图像653，这两个图像具有均偏离片材面法线的不同视角锥654A和652B(“视角锥652”)。因此，观察者在以视角锥652A和652B任一者内的角度观察片材时，都可以看到“3M”浮动图像653。由于每个辐射源光束的焦点描绘相同光程，但入射角不同，因此这些浮动图像是重叠的。换句话讲，这些浮动图像中的每一个均由与片材内微透镜的公共子集相关的图像形成。图22C示出两个浮动图像655A-655B(“浮动图像655”)，它们具有不同视角锥654A、654B(“视角锥654”)。浮动图像655A是数字“3”形成的图像，浮动图像655B是字母“M”形成的图像。浮动图像655A只能被视角锥655A内的观察者看到，而浮动图像655B只能被视角锥655B内的观察者看到。因此，浮动图像655A只能在片材左侧的某个角度看至IJ，而不能在片材右侧的相同角度看到。相似地，浮动图像655B只能在片材右侧的某个角度看到，而不能在片材左侧的相同角度看到。在一个示例性实施例中，可以用包括菲涅耳透镜的光学元件构造写入浮动图像651、653和655，如上文结合图19所述。在该实施例中，菲涅耳透镜必须被旋转或切换，以形成具有不同视角锥652、654的浮动图像653和655。在另一个示例性实施例中，可以用具有图20的六轴机械臂632的系统630写入浮动图像651、653和655，其中该六轴机械臂装有如图21A所示的多物镜激光笔。在该实施例中，图21B的多个浮动图像653和浮动图像655A、655B可以同时写入。可以使用多种方法将单个激光器发出的单个光束分为多个光束路径，以同时写入图像。例如，可以用分束器将激光束分为多个通道。图23是框状图，示出用于将入射光束675分到通道680A和680B内的分束器670。例如，分束器670可以为50/50分束器，将入射光束675等分到两个通道内。入射光束675可以处于随机偏振态。可以将这种分束器加入基于迈克尔逊干涉仪的系统。在另一个实例中，可以利用光栅、全息光学元件或相位掩模将光束分裂，这些元件使用光栅图案将入射光衍射成多个光束。图24是示出示例性分束系统690的框状图，该分束系统包括将入射光束700衍射成多个光束705A-705C(“光束705”)的光栅695。光栅695可以为全息光学元件或相位掩模。入射光束700可以为准直光束。如图24所示，光栅695将入射光束700分成具有相同角度间隔的三个光束705。光束705被远心透镜710聚焦到三个等间距的焦点位置，这三个焦点位置分别与安装在光纤阵列上的光纤715A-715C相连。光纤间距与远心透镜焦距之比为光栅695的衍射角。光栅695可以具有从10-60微米的光栅间距，该光栅间距可以将入射光束700分成具有0.02λ波前误差的三个光束705(0、+1和-1阶衍射)。根据下式计算衍射角θ.αΝλSin'=—χ，其中N为衍射阶数，λ为波长，X为间距。衍射到各阶的能量的比率可以设计为1:1:1。也可以用分束系统690将能量不等量地分到各衍射阶。虽然图示入射光束700被分成三个光束705，但也可以用分束系统690将入射光束700分成更多或更少个光束。例如，可以用分束系统690将入射光束700分成5、7或9个光束。在另一个实例中，可以用摆镜来分裂单个光束，从而分裂激光束并将每个分裂光束聚焦到光纤电缆。图25是框状图，示出用于将激光束722分成多个光束的示例性分束系统720，分裂后的光束被聚焦进各自的光纤电缆724A-724C。分束系统720使用摆镜726来使光束722分裂。摆镜726可以恒定的频率(如400Hz)摆动。摆镜726的角度可以同步化，以将激光束722的激光脉冲的发射与该光束将要进入的通道相匹配。激光束722被摆镜726反射的光进入棱镜728A-728C中的一者。在图25的实例中，反射光进入棱镜728B。然后用扩束透镜730B和聚束透镜732B将光束整形。光束成形之后，聚束透镜732B将光束聚焦到光纤电缆724B的入口。可调整扩束透镜730A-730C中的一者与聚束透镜732A-732C中对应的一者之间的距离，以控制聚焦到光纤电缆724A-724C中对应的一者的入口的激光束的数值孔径(NA)。分束系统720还包括连续波基准激光器734，该激光器发出的光被摆镜726反射并进入光检测器(PD)736。光检测器736的脉冲输出为摆镜726的同步提供基准。在另一个实例中，可以用振镜系统来分裂单个光束，从而将一个激光束反射进多个光束通道。图26为示出示例分束系统740的框状图，该系统使用一对振镜742A和742B(“振镜742”)将入射激光束744分成进入多个通道的多个光束。使用两个振镜742使得激光束744被扫描成二维阵列。在其他实施例中，可以使用两个以上或少于两个的振镜742。系统740可以使用具有编码器的振镜扫描器(未示出)，该编码器控制振镜742的角度位置。振镜742的角度位置可以与入射激光束744的发射和耦合透镜748A-748C及光纤电缆746A-746C的物理位置同步化。系统740可以使用振镜扫描器(未示出)将激光束744准确射向指定通道。激光束744可以为包含一束离散的激光能量脉冲的脉冲激光束。系统740可以控制将与离散脉冲同步化的振镜742。例如，系统740可以控制振镜742，以改变每个脉冲之间的位置，将光束射向不同光程。振镜扫描器的扫描速度可以接近20-40HZ，该速度可以对应于大约每毫秒一度。在另一个实例中，可以使用声光调制器来分裂光束。图27为示出示例分束系统750的框状图，该分束系统使用声光(AO)调制器752将入射激光束754分裂进多个通道。当把声栅施加到晶体上时，AO调制器752会使入射激光束754偏转。例如，NEOSN35110-3-350-I型AO调制器由晶体石英制成，其开关速度为100纳秒/毫米乘以入射光束直径。偏转角为6.8毫弧度。由于具有快速“小”角度开关功能，AO调制器752可用于将激光束754在一个或多个通道756A和756B之间来回切换。可对AO调制器752进行优化，以将光束754偏转到一阶光栅衍射或一阶和二阶光栅衍射。当AO调制器752开启时，仍然可以将光漏到“关闭”通道(即当AO调制器752关闭时本来要进入的光束通道或当没有衍射时的0阶通道)。因此优选的是，使用当AO调制器752激活时(1阶衍射)的光束通道来进行任何成像，使用当AO调制器752释放时(0阶衍射)的光束通道来阻止或倒空光束。因此，1阶衍射通道可以为将光束754切换至工作通道的优选通道，0阶衍射通道可以连接到光束倒空器。在又一个实例中，可以用具有反射边缘的旋转多边形来分裂单个光束。作为另外一种选择，可以用普克尔盒来分裂单个光束，从而将偏振光形成的入射光束转入两个通道。利用该技术，可以IMHz的频率进行开关，该频率下可以按随机顺序选择所需通道。这与摆镜、振镜系统或旋转多边形不同，这些装置可能要求根据通道的空间位置使光束依次进入。根据上述技术成像的片材可用于多种应用，其中包括安防、汽车、品牌防伪、品牌提升和家居装修应用。例如，片材的浮动图像可以用于作为半透明覆盖物的浮动水印，提供安全特征，通过浮动水印印刷的信息是可见的。片材可以做得非常薄(<1mm)，这使得可以将片材整合到安全性文档、护照、驾驶证、货币、钞票、身份证、标题、私人徽章、购买凭证、授权认证、公司卡、金融交易卡(例如信用卡)、合格证、品牌和资产保护标签、注册标记、税票、游戏币、车牌、汽车控制台、装饰标签、签名、验证贴纸或其他物品中。本发明所公开的实施例的各种修改形式和组合对本领域的技术人员来说都是显而易见的，所附权利要求书所限定的本发明的范围旨在包括这些修改形式。权利要求一种方法，包括用能量束照射具有微透镜表面的片材以在所述片材内形成多个图像，其中所述能量束的中心偏离所述片材的面法线，其中在所述片材内形成的所述图像中的至少一者为部分完整的图像，并且其中所述图像与所述片材的不同微透镜相关，其中所述微透镜具有折射表面，所述折射表面将光线透射到所述片材内的位置，以由所述片材内形成的所述图像产生一个或多个合成图像，所述合成图像看起来相对于所述片材的表面浮动。2.根据权利要求1所述的方法，其中照射片材包括照射所述片材以产生看起来浮动的多个合成图像，并且其中所述合成图像中的每一个在相对于所述片材表面的不同视角范围内可见。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述合成图像中的每一个包括不同图像。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述合成图像中的每一个由相应组的图像形成，并且其中所述相应组的图像中的每一组与所述微透镜的公共子集相关。5.根据权利要求2所述的方法，其中照射所述片材包括用通过光学组件的能量束照射所述片材，以形成与所述多个合成图像中的第一者相关的一个或多个图像，其中所述光学组件包括末端物镜和设置在所述末端物镜之后的菲涅耳透镜，以定位所述能量束，使得所述能量束的中心偏离所述面法线第一角度；以及用通过所述光学组件的所述能量束照射所述片材，以形成与所述多个合成图像中的第二者相关的一个或多个图像，其中所述光学组件被构造成定位所述能量束，使得所述能量束的中心偏离所述面法线第二角度。6.根据权利要求5所述的方法，还包括在照射所述片材以形成与所述多个合成图像中的所述第一者相关的图像之后，在照射所述片材以形成与所述多个合成图像中的所述第二者相关的图像之前，将所述菲涅耳透镜重新定位。7.根据权利要求2所述的方法，其中形成所述图像以产生所述多个合成图像包括相对于所述合成图像中的每一个基本上同时形成所述图像。8.根据权利要求7所述的方法，其中基本上同时形成所述图像包括用通过组合件的所述能量束照射所述片材以同时形成所述多个合成图像，其中所述组合件包括多个光学物镜，并且其中所述合成图像中的每一个与所述多个光学物镜中的不同者相关。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述光学物镜中的每一个的焦点与所述多个光学物镜中的至少另一者的焦点重叠。10.根据权利要求8所述的方法，还包括在所述组合件的多个物镜之间分裂所述能量束ο11.根据权利要求10所述的方法，其中分裂所述能量束包括使用光栅、摆镜、振镜和声光调制器中的一者分裂所述能量束。12.根据权利要求1所述的方法，其中照射所述片材包括用六轴机械臂控制的能量束照射所述片材。13.根据权利要求1所述的方法，其中照射所述片材包括用振镜扫描器控制的能量束照射所述片材。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述振镜扫描器控制辐射源，使所述辐射源以至少200毫米/秒的速度移动。15.根据权利要求1所述的方法，其中照射所述片材包括用辐射源通过光学组件照射所述片材，所述光学组件包括数值孔径大于0.3的透镜的阵列。16.一种片材，包括材料层，所述材料层具有在所述片材内形成多个图像的微透镜表面，其中在所述片材内形成的所述图像中的至少一者为部分完整的图像，并且其中所述图像与所述片材的不同微透镜相关，其中所述微透镜具有折射表面，所述折射表面将光线透射到所述片材内的位置，以由所述片材内形成的所述图像产生一个或多个合成图像，所述合成图像看起来相对于所述片材的表面浮动。17.根据权利要求16所述的片材，其中在所述片材内形成的所述多个图像使得所述微透镜产生多个合成图像，其中所述合成图像中的每一个在不同视角范围内可见。18.根据权利要求17所述的片材，其中所述合成图像中的每一个包括不同图像。19.根据权利要求17所述的片材，其中与所述合成图像中的每一个相关的所述视角范围重叠，以形成连续的视角范围。20.根据权利要求17所述的片材，其中与所述合成图像中的每一个相关的所述视角范围包括不重叠的视角范围。21.根据权利要求16所述的片材，其中所述合成图像看起来浮现在所述片材的平面上方或下方的表观距离呈现出从第一距离到第二距离的连续过渡。22.—种系统，包括六轴机械臂，所述六轴机械臂装有用于对基底成像的光学组合件，其中所述六轴机械臂提供六个自由度的运动；以及控制器，所述控制器用于控制所述六轴机械臂，以通过所述光学组合件将辐射源相对于所述基底定位。23.—种系统，包括振镜扫描器，所述振镜扫描器包括由振镜控制的多个反射镜，所述振镜控制辐射源，以产生用于对基底成像的能量束；光学组件，所述光学组件具有用于将所述能量束聚焦的物镜；以及控制器，所述控制器用于控制所述振镜，以将所述能量束相对于所述光学组件定位。24.一种用于对片材成像以产生合成图像的光学组合件，所述光学组合件包括光纤电缆，所述光纤电缆用于传输激光束；以及多个光学物镜，所述多个光学物镜将所述激光束以多个不同角度射向多个焦点，其中所述多个焦点位于单个位置。全文摘要本发明描述了用于形成微透镜片材的技术，所述微透镜片材具有看起来相对于所述片材的所述平面浮动的合成图像。在一个实例中，一种方法包括在具有微透镜表面的片材内形成一个或多个图像，其中所述图像中的至少一者是部分完整的图像，并且其中所述图像中的每一个与所述微透镜中的不同者相关，其中所述微透镜具有折射表面，所述折射表面将光透射到所述片材内的位置，以由所述片材内形成的所述图像产生多个合成图像，使得所述合成图像中的每一个看起来相对于所述片材的所述平面浮动，并且其中形成所述一个或多个图像包括形成所述一个或多个图像以使得所述合成图像中的每一个与不同视角范围相关。文档编号G02B3/00GK101802653SQ200880106663公开日2010年8月11日申请日期2008年6月17日优先权日2007年7月11日发明者吴平凡,查尔斯·J·斯图迪内四世,罗伯特·L·W·史密森,罗伯特·T·克拉沙,萨姆尔·D·赫伯特,迈克尔·W·多莱扎尔,道格拉斯·S·邓恩申请人:3M创新有限公司