一种基于微结构的非阵列动态显示防伪图形的设计方法与流程

本发明涉及一种基于微透镜阵列和微图形阵列的动态显示防伪图形的设计方法。该设计方法利用像素采集和重排，形成的重排微图形阵列可以被微透镜阵列显示。该方法设计的动态图形效果独特，可以显示图形单元而不是图形阵列，其次，动态图形可以随着视角的变化而浮现或消失。该结构可用于增加商品吸引力或用于商品防伪中。

背景技术：

微透镜阵列由于自身的体积小、重量轻、便于集成等特点，可以实现很多传统光学元件无法实现的功能。随着微加工技术的发展，现在微透镜阵列已经被用于光信息处理、光计算、光数据传输等领域。制作微透镜阵列的方法有很多，微透镜阵列元件的加过技术也在不断提高，如离子交换、电子束直写、光刻、刻蚀、复制技术等等。

把两个空间频率稍有不同的光栅重叠在一起，其差频分量形成的条纹叫做莫尔条纹。当这两个光栅存在相对移动时，莫尔条纹也随之移动。莫尔条纹已经成为一种光学防伪技术，被许多文章报道过。然而许多莫尔纹都是仅限于光栅形成的条纹图形，设计简单，并且图案移动方式单一，在实际运用中受到了极大的限制。

为进一步发展莫尔纹技术，现有技术中出现了微透镜阵列配合微图形阵列，形成了多图案的动态图形，其效果比光栅形成的莫尔纹亮度更高，图案更丰富，制备技术要求也更高，其用于防伪标签上往往能达到难以模仿的效果。然而，传统的动态显示防伪图形均为阵列化图形，这与其微图形的设计密切相关。在人们想获得单一的图形(非阵列化)时，传统的动态图形设计方法就不能满足要求。因此，本发明的作用在于打破了传统动态图形阵列化显示的限制，在能得到非阵列化动态图形的同时，具有独特的显示效果，其图形可以随着视角的变化而出现和消失。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种非阵列化的动态显示防伪图形的设计方法，在传统微图形阵列的基础上，采用独特的微图形阵列设计方法对图形进行采集和重排，最终配合微透镜阵列，得到非阵列化的动态图形。随着视角的变化，图案会产生浮现和消失的效果。其相对于现有的光学动态图形，具有鲜明的特点，图案内容、大小不受限制，设计、制备技术要求较高等。此结构可用于商品包装和防伪领域。

本发明采用的技术方案为：一种基于微结构的非阵列动态显示防伪图形的设计方法，包括如下步骤：

步骤(1)、微图形阵列的设计：原始微图形阵列周期为t，单元图形宽和高分别为w和h；

步骤(2)、微图形阵列单元的放大：单元图形的宽w和高h分别放大为w和h；

步骤(3)、对微图形阵列单元像素的采集：采用一个与微透镜阵列单元孔径大小相同的孔对放大后的微图形单元进行采集；从放大图形的左下角或右上角开始采集，实际的起点取决于微透镜阵列的周期与微图形阵列的周期大小；当微图形阵列周期t小于微透镜阵列周期p时，采集过程的起点为放大的微图形单元的左下角；当微图形阵列周期t大于微透镜阵列周期p时，采集过程的起点为放大的微图形单元的右上角；每采集一次，采集的位置移动移动的距离，直到图形的所有位置都被采集到为止；采集孔在水平方向和竖直方向每次移动的距离分别为：

δh＝(i-1)·(p-t)

δv＝(j-1)·(p-t)

步骤(4)、将每次采集到的图形按照微透镜阵列的排布方式重新排布。

其中，将每次采集到的图形按照微透镜阵列的排布方式重新排布具体步骤为：每次采集过后，留在四边形采集孔中的图形bij将被放置于一个新的周期阵列中，其周期大小与微透镜阵列的周期大小一致，其中的bij放置在新的阵列中对应位置的坐标为：

bij＝(p·(i-1),p·(j-1))

本发明的有益效果，是提供了一种新颖的动态显示方法，增强了人眼视觉感受，另一方面，其设计制备具有一定的技术性，难以被模仿。

附图说明

图1是本发明微结构示意图，其中，101为微透镜阵列，102为微图形阵列，103为动态图形；

图2是本发明微透镜阵列的示意图，微透镜阵列的周期为50μm；

图3是微图形阵列设计流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

本发明一种基于微结构的非阵列动态显示防伪图形的设计方法，包括：

步骤(1)、微图形阵列的设计。微图形阵列周期为t，单元图形宽和高分别为w和h。

步骤(2)、微图形阵列单元的放大。单元图形的宽和高w和h分别放大为w和h。

步骤(3)、对微图形阵列单元像素的采集。采用一个与微透镜阵列单元孔径大小相同的孔对放大后的微图形单元进行采集。从放大图形的左下角或右上角开始采集，实际的起点取决于微透镜阵列的周期与微图形阵列的周期大小。当微图形阵列周期t小于微透镜阵列周期p时，采集过程的起点为放大的微图形单元的左下角；当微图形阵列周期t大于微透镜阵列周期p时，采集过程的起点为放大的微图形单元的右上角。每采集一次，采集的位置移动移动的距离，直到图形的所有位置都被采集到为止。采集孔在水平方向和竖直方向每次移动的距离可以表示为：

δh＝(i-1)·(p-t)

δv＝(j-1)·(p-t)

其中，i和j分别表示四边形采集孔从起点向水平方向和竖直方向分别移动了i次和j次。因此移动后四边形采集器内的图形部分我们可以把它写作bij。

步骤(4)、将每次采集到的图形按照微透镜阵列的排布方式重新排布。每次采集过后，留在四边形采集孔中的图形bij将被放置于一个新的周期阵列中，其周期大小与微透镜阵列的周期大小一致。其中的bij放置在新的阵列中对应位置的坐标可以写作：

bij＝(p·(i-1),p·(j-1))

当放大的图形单元被四边形采集孔采集完毕时，重新排布的阵列便是我们设计的微图形阵列。将重排排列的微图形阵列与其对应的微透镜阵列复合，便会看到非阵列的动态图形。

实施例

本实施例中设计了“a”的动态防伪图形，其效果如图1所示。图1(a)中显示了微透镜阵列101、微图形阵列102和动态图形103，以及图1(b)中显示了动态图形随观察视角的变化而变化；具体按以下步骤实施：

首先设计微透镜阵列的周期及排布。微透镜阵列按四边形排列，其周期大小为p＝50μm。将每个透镜进行编号，每个透镜可表示为aij，如图2所示。

然后设计微图形阵列。其周期为t＝49.5μm，宽w＝20μm，高h＝25μm，如图3中(a)部分所示。此时即可获得传统的动态防伪图形。

其次，取出微图形阵列的单元图形，将其放大。放大4倍后，其宽w＝80μm，高h＝100μm，如图3中(b)部分所示。

再次，即可对放大的图形单元进行图形采集。在此实施例中，采集孔为直径为50的圆。由于微图形周期t＝49.5μm小于微透镜周期p＝50μm，所以采集的起始位置位于图形单元的左下角，方向向右和向上，如图3中(c)部分所示。采集孔在水平方向和竖直方向每次从起点移动的距离可以表示为：

δh＝(i-1)/2

δv＝(j-1)/2

其中，i＝1，2…，160，j＝1，2…，200。每次采集过后，只有采集孔内的图案被保留，其图案表示为bij，如图3中(d)部分。

最后，将每次采集到的图案(采集孔内的图案)重新排列为一个新的阵列，如图3中(g)部分。每个图案的位置坐标可以表示为：

bij＝(50(i-1),50(j-1))

当所有的i和j都被执行后，便可得到完整的微图形阵列。

上述的具体实施方式是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本发明的方法，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，所有具体拓展均属本发明的保护范围之内。