[发明专利]光学可变色图像

说明书

技术领域

本发明涉及用于安全和装饰目的的光学可变色元件及其制造方法。

背景技术

已知提供了以下光学可变装置：其中柱状(lenticular)(部分圆柱形)透镜的阵列在具有多组交错的图像元件的物平面上聚焦。每组图像元件属于不同的图像以使得当观察该装置的人改变观察角度时不同的图像会变得可见。还已知光学可变装置包括非圆柱形透镜的二维阵列，特别是球形微透镜的二维阵列。

在安全文件并且特别是如钞票的柔性安全文件中，会期望使柱状透镜或微透镜阵列的厚度最小化。为了产生这些安全文件，微透镜或柱状透镜阵列将必须具有相对小的焦距，并且因此期望的横向尺寸会是大约50微米至65微米或更小。

产生这种大小的微透镜对用于在物平面上施加图像元件的处理产生约束。例如，凹版印刷(也已知为轮转凹版印刷)目前仅产生近似35微米或大于35微米的印刷线宽度。由于对线宽度近似35微米的限制，具有65微米的横向尺寸的透镜仅足够宽至允许简单的光学可变效果。

对于具有这些相对小的横向尺寸的透镜已经开发了已知为“翻转图像”效果的简单的光学可变效果，如在PCT/AU2011/001095中所描述的装置，通过引用将其全部内容合并到本文中。“翻转图像”是以不同的角度在不同的状态之间例如在正状态与负状态之间变化的图像。在该文档PCT/AU2011/001095中，光学可变装置设置有微透镜或柱状透镜的阵列，微透镜或柱状透镜的阵列在阵列的微透镜或柱状透镜的每个视场内具有两组图像元件。特别地，已经发现：如果第一图像和第二图像是彼此的相反倒置的版本加上用于产生双通道“翻转图像”的离焦透镜设计，则会使串扰最小。然而，该光学可变装置仅限于单色图像。

还开发了如多通道“翻转”效果的另一光学可变效果，如在PCT/AU2011/001063中所描述的装置，其全部内容通过引用合并到本文中。在此，具有大约65微米的横向尺寸的微透镜或柱状透镜的阵列在离焦位置被设置给一组图像元件。另外，图像元件可以被细分成一组子区域，其中子区域中的每个图像元件相对于另一子区域中的图像元件被相位偏置。现在，当观察角度变化时，每个子区域贡献另外的图像。可以设置多个子区域以当观察角度变化时可以产生连续改变对比度的灰度图像。然而，该多通道光学可变装置限于单色图像或灰度图像。

该单色限制是由于当前印刷处理不能以近似35微米或更小的期望的线宽度将另外的(交错的)颜色层与第一(交错的)颜色层套准。特别地，凹版印刷机的套准公差当前不足以在适于钞票上的凹版印刷柱状透镜图像的微透镜下面成功地交错另外的颜色层。

鉴于上述困难，期望产生更耐造假但仍然可以由当前印刷处理如凹版印刷产生的安全元件。

定义

焦点大小H

如本文中所使用的，术语焦点大小指以下点的几何分布的通常是有效直径或宽度的尺寸，在所述点处通过透镜折射的光线以特定观察角度与物平面相交。可以根据理论计算、光线跟踪模拟或根据实际的测量结果来推断焦点大小。

焦距F

在本说明书中，焦距在当参照透镜阵列中的微透镜被使用时表示从微透镜的顶点至以下焦点的位置的距离，所述焦点通过定位当准直光从阵列的透镜侧入射时能量密度分布的最大值来给出(参见T.Miyashita，“Standardization for microlenses and microlens arrays(2007年)Japanese Journal of Applied Physics 46，第5391页)。

量规厚度T

量规厚度是从透明或半透明材料的一侧上的小透镜(lenslet)的顶点至位于半透明材料的相对侧上的以下表面的距离，在所述表面上设置有图像元件，并且基本上与物平面一致。

透镜频率和节距

透镜阵列中的透镜频率是以给定距离跨越透镜阵列的表面的小透镜的数量。节距是从一个小透镜的顶点至相邻小透镜的顶点的距离。在均匀的透镜阵列中，节距与透镜频率具有反比关系。

透镜宽度W

微透镜阵列中的小透镜的宽度是从小透镜的一个边缘至小透镜的相对边缘的距离。在具有半球形的或半圆柱形小透镜的透镜阵列中，该宽度等于小透镜的直径。

曲率半径R

小透镜的曲率半径是从透镜的表面上的一个点至以下点的距离，在所述点处透镜表面的法线与通过小透镜的顶点垂直延伸的线(透镜轴)相交。

下凹高度S