[发明专利]具有浮动合成图像的片材

说明书

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，尤其是用于鉴别物品 或文档的标签。例如，在美国专利No.3,154,872、3,801,183、4,082,426 和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驶执照、 政府文件、磁带盒、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公开了一种对特别的“外露透镜型高增益逆反射片材”的使用， 其中激光通过掩模或图案对片材进行激光照射而形成图像。该片材包含部 分嵌入粘结剂层内、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，据说炭黑可在片材成像时使入射到片材上的杂散光线最小化。嵌入粘 结剂层的微透镜的聚焦作用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。也就是说，这意味着只有在非常有 限的观看角度里才能看见图像。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，Gabriel Lippman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。该方法被称为集成摄影术， 1984年在圣地亚哥(San Diego)举行的国际光学工程学会(SPIE)会议 上，De Montebello发表的“三维数据的处理和显示II(Processing and Displav of Three-Dimensional Data II)”也对该方法进行了描述。在 Lippman的方法中，通过透镜(或“小透镜”)阵列使照相底片曝光，因 此阵列中的每个小透镜将把从该小透镜所占据片材的观看点观看到的、被 复制的场景的微缩图像传输到照相底片的感光层上。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 的合成图像。为方便起见，这些悬浮的图像被称为浮动图像，它们可以位 于片材上方或下方(无论是二维图像还是三维图像)，或者可以是呈现在 片材上方、片材平面内和片材下方的三维图像。图像可以是黑白或彩色 的，并且看起来可以随着观察者移动。观察者可用肉眼观看到浮动图像。

微透镜片材的浮动图像可以在微透镜材料层内形成，而不需要相邻的 材料层。对微透镜的形状和在其上形成微透镜的材料层的厚度进行选择， 以使得入射到阵列的准直光束聚焦到片材的层内区域。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 层改性以提供图像，其尺寸、形状和取决于光线和微透镜之间的相互作用 的外观。例如，光线可以在层内因为光降解、碳化或其他对片材的残损而 形成的损伤部分处形成与每个微透镜相关的图像。

本发明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)、车牌或其他物品中的安全防 篡改图像。