[发明专利]一种指向性成像器件、方法与应用

说明书

本发明提供一种指向性成像方法，用于将图像在指定光学窗口中进行显示；该方法基于聚焦元件阵列层和微图文阵列层实现，聚焦元件阵列层由多个聚焦元件单元组成，微图文阵列层由多个微图文单元组成；每个微图文单元与一个聚焦元件单元对应；在光源照明下，光线通过微图文阵列和聚焦元件阵列，形成莫尔图像和光学窗口；观察者通过一指向性成像器件，可以在所述光学窗口内看到指定的莫尔图像信息，而在光学窗口外看不到所述指定的莫尔图像信息；通过上述方法形成的成像器件的安全性和私密性更强。所显示的图文信息具有动态或则立体效果,而且不存在色散，有效提升了器件的安全保密性能。

技术领域

本发明涉及成像器件领域，具体涉及一种指向性成像器件、方法，可用于光信息处理与显示、防伪安全、光通讯等领域。

背景技术

在日常光照条件下，打印机、复印机或则印刷机输出的图片或则文字信息能够从各个角度被观察到。这些图文载体所反射的光线在空间中的传播是各向同性的。与这些各向同性的图文信息不同，彩虹全息图、激光光变图像等载体所反射的光线是各向异性的，观察者只有在特定的角度才能观察到正确的图文信息。由于这种各向异性的图像较难被复制，所以常用于防伪安全。但是，由于彩虹全息图和激光光变图像都基于光栅衍射原理，所以存在色散问题，使用者较难分辨哪种颜色才是正确的图文信息，容易产生混肴。基于莫尔成像效应的安全器件能够显示动态或则立体信息，而且不存在色散问题，所以也被用于防伪安全。但是目前的莫尔成像安全器件所显示的图文信息都是各向同性的，观察者能够从各个角度观察到该图文信息，导致器件的保密性和安全性受到了限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是避免背景技术中的缺点，提供一种指向性成像方法和器件，只有从指定方向的指定窗口区域才能够看到正确的图文信息，所显示的图文信息具有动态或则立体效果,而且不存在色散，有效提升了器件的保密性和安全性，可应用于光信息处理与显示、防伪安全、光通讯等领域。

本发明是目的是通过以下技术方案实现的：一种指向性成像方法，用于将图像在指定光学窗口中进行显示；该方法基于聚焦元件阵列层和微图文阵列层实现，聚焦元件阵列层由多个聚焦元件单元组成，微图文阵列层由多个微图文单元组成；每个微图文单元与一个聚焦元件单元对应；在光源照明下，光线通过微图文阵列和聚焦元件阵列，形成莫尔图像和光学窗口；观察者只有在所述光学窗口内才能够看到指定的莫尔图像信息，而在光学窗口外看不到所述指定的莫尔图像信息。其中，聚焦元件阵列层中的聚焦元件单元的中心坐标(x₁,y₁,z₁)、微图文单元中的像素点坐标(x₃,y₃,0)、指定光学窗口中的观察点坐标(x₅,y₅,z₅)满足如下对应关系：

所述光源为漫反射环境光光源，或为从某一方位照明的方向性光源；方向性光源位于指定区域内，区域中的坐标(x₆,y₆,z₆)满足如下对应关系：

进一步地，方向性光源为点光源、平行光源或扩展光源。

进一步地，所述光学窗口包含两个以上。

进一步地，所述微图文单元位于聚焦元件阵列的0倍焦距(紧贴聚焦元件阵列)与5倍焦距之间。

进一步地，所述聚焦元件单元阵列层中，聚焦元件单元的排列方式包括：具有对称轴的正交排列、蜂窝状排列、没有对称轴的低对称性排列或随机排列等。所述微图文单元的排列方式与所述聚焦单元的排列方式相同。

进一步地，所述聚焦元件单元可采用球面透镜、非球面透镜、菲涅耳透镜等各种具有聚焦功能的微光学元件。所述聚焦元件单元的口径可以是圆形、正方形、六边形、多边形等各种几何形状。