[发明专利]具有浮动合成图像的片材

说明书

本申请是申请日为2008年6月17日、申请号为200880106663.4（国际申请号为PCT/US2008/067180）、发明名称为“具有浮动合成图像的片材”的发明专利申请的分案申请。

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，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。这种被称为集成摄影术的方法在以下文献中有所描述：De Montebello,“Processing and Display of Three-Dimensional Data II”in Proceedings of SPIE,San Diego,1984（De Montebello，“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。