能夠提供浮動圖像的微透鏡層合物的製作方法

2023-04-24 15:27:31

專利名稱：能夠提供浮動圖像的微透鏡層合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠提供一個或多個複合圖像的微透鏡層合物，所述複合圖像被觀察者感覺到相對於層合物在空中浮動，並且其中複合圖像的視角隨觀看角度而變化。
背景技術：
具有圖形圖像或其他標記的片材被廣泛使用，尤其是用作證實製品或文件真實性的指示物。例如，在美國專利第3，154，872號；第3，801，183號；第4，082，426號；以及第4，099，838號中描述的片材用作車牌的鑑定標貼或用作駕駛執照、政府公文、盒式磁帶、撲克牌、安全保護膜等。其他應用包括圖形應用，例如用於識別警車、消防車或其他急救車輛或用於突出廣告展示或商標的獨特標貼。另一種形式的圖像片材描述於美國專利第4，200，875號(Galanos)中。Galanos描述了一種「曝光透鏡型(exposure lens type)的高增益回射片材」的用途,其中通過用雷射透過掩模或圖案照射片材來形成圖像。該片材含有多個透明玻璃微球，所述微球的一部分嵌入粘結劑層中，所述微球的其他部分暴露在粘結劑層上方，並且所述多個微球中的每個微球的嵌入表面覆蓋有金屬反射層。所述粘結劑層含有炭黑，據說所述炭黑可以使在形成圖像時照射片材的雜散光線最小化。嵌入粘結劑層的微透鏡的聚焦效應使雷射束的能量更加集中。Galanos的回射片材形成的圖像只有在與雷射照射片材的角度相同的角度下才能觀察到。換句話說，這意味著該圖像只在極有限的觀看角度上才能看到。為此以及基於其他理由，需要改善這種片材的若干特性。Gabriel Lippman已經在1908年發明了一種方法,該方法使用具有一個或多個感光層的透鏡形介質來形成場景的真實三維圖像。該方法稱為集成攝影術，由De Montebello描述於1984年聖地牙哥的國際光學工程學會(SPIE)的學報中的「Processing andDisplay of Three-Dimensional Data II (三維數據的處理和顯不 II) 」中。在 Lippman 所述的方法中，照相干板透過透鏡(「小透鏡(Ienslets) 」)陣列而曝光，這樣陣列中的每個小透鏡將所再現景色的微型圖像(可以從小透鏡所覆蓋的片材上的點觀察到)轉移到照相干板上的感光層。在照相干板得到發展以後，所拍攝景色的三維圖像可以由觀察者通過透過小透鏡陣列來看幹板上的複合圖像而看到。該圖像可以是黑白的或彩色的，這取決於所使用的感光材料。由於在幹板的曝光過程中由小透鏡形成的圖像中的每個微型圖像只倒置一次，因此形成的三維圖像是倒像。也就是說，被識別的圖像中的景深是倒置的，並且物體看起來是「內翻外(inside out)」。為了校正圖像，需要進行兩次光學倒置，這是一個顯著的缺點。這些方法較為複雜，並且為了記錄同一物體的多個圖像，需要使用一個或多個照相機或具有多個透鏡的照相機進行多次曝光。為了提供單個三維圖像，需要極其準確地記錄多個圖像。此外，依賴於常規照相機的任何方法都要求將實際物體呈現在照相機前面。這樣使所述方法更加不適合用於形成虛物(Virtual object)(給人以存在的感覺但實際上不存在的物體)的三維圖像。集成攝影術的另一缺點是:複合圖像需用光從觀察側照射，以便產生實際可見的圖像。PCT國際公開第WO 01/63341號描述了「一種片材，其包括由以下項提供的複合圖像:a.具有第一側和第二側的至少一個微透鏡層，b.被設置成鄰近於所述微透鏡第一側的材料層，c.至少部分完整的圖像，所述至少部分完整的圖像形成於材料中使得它們連接到所述多個微透鏡中的每個微透鏡並且與所述材料形成對比，以及d.肉眼看起來在所述片材上方浮動、下方浮動或者在上方下方均浮動的單獨圖像。」PCT國際公開第WO 2009/009258號描述了「一種方法，所述方法包括:用能量光束照射具有微透鏡表面的片材，以在片材中形成多個圖像，其中所述能量光束的中心與所述片材表面的法線未對齊；在所述片材中形成的至少一個圖像是部分完整的圖像，每個圖像與所述片材中的不同微透鏡相關聯；並且每個微透鏡具有折射表面，所述折射表面將光發送到片材中的多個位置，從而產生看起來相對於片材表面浮動的一個或多個複合圖像。」本發明提供了一種微透鏡層合物，所述微透鏡層合物具有受保護表面和極好的外觀。

發明內容
本發明的一個方面提供一種微透鏡層合物，所述微透鏡層合物能夠提供在層合物上方、層合物平面內和/或層合物下方浮動的複合圖像，所述微透鏡層合物包括:微透鏡片材，所述微透鏡片材包括:由多個微透鏡構成的微透鏡層，所述微透鏡層具有第一側和第二側；以及設置成與微透鏡層第一側相鄰近的感光材料層；以及設置在微透鏡片材中的微透鏡層第二側的透明材料層。本發明的另一方面提供一種製備微透鏡層合物的方法，所述微透鏡層合物能夠提供在層合物上方、層合物平面內和/或層合物下方浮動的複合圖像，所述方法包括:提供微透鏡片材，所述微透鏡片材包括:由多個微透鏡構成的微透鏡層，所述微透鏡層具有第一側和第二側；以及設置成與微透鏡層第一側相鄰近的感光材料層；提供透明材料層；以及用光學透明層在微透鏡層第二側將透明材料層附接於微透鏡片材，從而形成微透鏡層合物。本發明的又一方面提供一種製備微透鏡層合物的方法，所述微透鏡層合物能夠提供在層合物上方、層合物平面內和/或層合物下方浮動的複合圖像，所述方法包括:提供微透鏡片材，所述微透鏡片材包括:由多個微透鏡構成的微透鏡層，所述微透鏡層具有第一側和第二側；以及設置成與微透鏡層第一側相鄰近的感光材料層；以及在微透鏡層第二側上直接在微透鏡片材上形成透明材料層，從而形成微透鏡層合物。所述微透鏡層合物可以用於提供在層合物上方、層合物平面內和/或層合物下方浮動的一個或多個複合圖像，或者可以具有這樣的複合圖像。複合圖像由形成於感光材料層中的至少部分完整的單獨圖像構成，每個圖像與多個微透鏡中的相應微透鏡相關聯。為了便於說明，有時將這些浮動的複合圖像稱為浮動圖像，並且它們指通過點的聚集而形成的圖像，光束以聚集方式通過這些點，該光束所具有的軌線與由浮動發光點所產生的光束的軌線相同。這些浮動圖像看起來位於層合物上方或下方(像二維或三維圖像)或看起來像在層合物上方、層合物平面內或層合物下方出現的三維圖像。浮動圖像也可以看起來從某一高度或深度向另一高度或深度連續移動。浮動圖像可以是黑白或彩色的，並且會看起來隨觀察者移動。浮動圖像可以由觀察者用裸眼觀看。術語「浮動圖像」也可以與術語「虛像」同義地使用。浮動圖像可以在微透鏡片材中形成，形成方法是經由光學系統排列(系列)用光(例如使用光源)來照射片材。在本發明中，「光」指電磁波，例如紫外線、可見光線，以及紅外光線，例如其波長至少約Inm且至多約1mm，與光源類型無關。照射微透鏡片材的入射光的能量通過各個微透鏡聚焦在微透鏡片材的某些區域中。該聚焦的能量改變感光材料層而形成多個單獨圖像，這些單獨圖像的大小、形狀和外觀取決於光線與微透鏡之間的相互作用。例如，光線可以形成與微透鏡片材中的每個微透鏡相關聯的單獨圖像。這些微透鏡具有折射表面，這些折射表面將光發送到微透鏡片材中的多個位置，從而由單獨圖像產生一個或多個複合圖像。微透鏡層合物中的浮動圖像可以含有由形成於微透鏡片材中的圖像顯示的多個(可見的)複合圖像。每個複合圖像還可以與不同的視角範圍相關聯，這樣每個複合圖像可以從層合物的不同視角來觀看。在某一方面，不同的複合圖像可以用形成於微透鏡片材中的圖像來顯示，並且這些不同的複合圖像可以具有不同的視角範圍。在本實例中，相對於微透鏡層合物處於不同視角的兩個觀察者可以從層合物中看到不同的複合圖像。在另一方面，相同的複合圖像可以橫跨多個視角範圍而形成。在一些情況下，視角範圍可以重疊以得到較大的連續視角範圍。因此，可以在比最初可能的視角範圍大很多的視角範圍中看到該複合圖像。由於本發明中的微透鏡層合物具有受保護表面，因此它具有極好的耐用性和極好的外觀；具體地講，是有光澤的外觀。本發明中的微透鏡層合物可以適用於廣泛的應用，其範圍從例如與例如徽章、標貼、識別卡、識別圖形以及所附信用卡等相對較小的物體有關的應用，到與例如廣告和牌照等相對較大的物體有關的應用。以上描述不應視為對於本發明所有方面的公開或與本發明有關的所有優點的公開。


通過結合以下附圖，可以更全面地理解本發明，其中:圖1是本發明的一個方面的微透鏡層合物的放大剖面圖。圖2是本發明的另一方面的微透鏡層合物的放大剖面圖。圖3是本發明的又一方面的微透鏡層合物的放大剖面圖。圖4為照射由微球構成的微透鏡片材的發散能量的示意圖。圖5為微透鏡片材中的一部分的平面圖，示出了與各個微球鄰近的感光材料層上記錄的樣本圖像，並且還示出了記錄的圖像處於從複合圖像的完整再現到部分再現的範圍內。圖6為根據本發明的微透鏡片材的光學顯微圖，所述微透鏡片材具有感光材料層，所述感光材料層由形成有圖像的鋁膜製成，使得微透鏡片材提供在層合物上方浮動的複合圖像。圖7為根據本發明的微透鏡片材的光學顯微圖，所述微透鏡片材具有感光材料層，所述感光材料層由形成有圖像的鋁膜製成，使得微透鏡片材提供在層合物下方浮動的複合圖像。圖8為表示在微透鏡層合物上方浮動的複合圖像的形成的幾何光學示意圖。圖9為層合物的示意圖，當以反射光觀看該微透鏡層合物時其具有在微透鏡層合物上方浮動的複合圖像。圖10為層合物的示意圖，當以透射光觀看該微透鏡層合物時其具有在微透鏡層合物上方浮動的複合圖像。圖11為表示在微透鏡層合物下方浮動的複合圖像的形成的幾何光學示意圖。圖12為層合物的示意圖，當以反射光觀看該微透鏡層合物時其具有在微透鏡層合物下方浮動的複合圖像。圖13為層合物的示意圖，當以透射光觀看該微透鏡層合物時其具有在微透鏡層合物下方浮動的複合圖像。圖14為產生用於形成複合圖像的發散能量的光學系統排列的示意圖。本發明可以更改為各種修改形式和替代形式。這些形式的細節在附圖中以舉例方式示出，下文將對此詳細描述。應當理解，其用意不是要將本發明限制於所描述的具體實施例。相反，其用意是為了涵蓋落入所附權利要求限定的本發明範圍和精神內的所有修改形式、等效形式和替代形式。
具體實施例方式本發明的一個方面中的微透鏡層合物包括微透鏡片材和透明材料層。微透鏡片材包括:由多個微透鏡微構成的微透鏡層，所述微透鏡層具有第一側和第二側；以及設置成與微透鏡層第一側相鄰近的感光材料層。透明材料層設置在微透鏡片材中的微透鏡層的第二側。微透鏡層合物可以提供在微透鏡層合物上方、層合物平面內和/或層合物下方浮動的複合圖像，方法是使用下文描述的圖像形成方法在微透鏡片材中形成圖像。在本發明中，「透明」意指目標波長的光的透射比至少約50%，並且有利的是該透射比至少約70%並且至多約90%。圖1是本發明的一個方面的微透鏡層合物的放大剖面圖。微透鏡層合物10通過層合微透鏡片材11、光學透明粘合劑層13以及透明材料層15而形成，並且透明材料層15經由光學透明粘合劑層13附接到微透鏡片材11中的微透鏡層的第二側。在微透鏡片材11中，透明微球12部分地嵌入粘結劑層14中以形成由多個微透鏡構成的微透鏡層。對於用來在感光材料層16上形成圖像的某個波長的光和用於觀看複合圖像的某個波長的光，微球12均透明。感光材料層16經由透明墊片層18設置在每個微球背部的表面上。墊片層18被設置成可在必要時校正由光學透明粘合劑層13和透明材料層15引起的光學效應。微透鏡片材11也可以在必要時在微透鏡層的第一側上具有粘合劑層19來作為最外層，並且在必要時還可以在其上具有剝離襯片(peel liner)(未圖示)。這種類型的片材在美國專利第2，326，634號中詳細描述。形成微透鏡層的多個微透鏡中的每一者具有折射表面，以使得圖像形成可以發生。折射表面通常是彎曲的微透鏡表面。優選的是微透鏡的彎曲表面具有均勻的折射率。提供梯度折射率(GRIN)的其他可用材料不一定需要曲面來折射光線。微透鏡表面優選地基本上為球面，但是它也可以是非球面表面。微透鏡可以具有任意對稱性，例如圓柱形或球形形狀。微透鏡本身可以具有不同形狀，如圓形平凸小透鏡、圓形雙凸小透鏡、棒狀、微球、小珠或圓柱形小透鏡。可以形成微透鏡的材料包括玻璃、聚合物、無機材料、晶體、半導體以及這些材料與其他材料的組合。也可以使用相互界限不清晰的微透鏡元件(也就是說，整合在一起的多個微透鏡元件)。因此，也可以使用通過複製或燙印而形成的微透鏡(由此片材表面的形狀經變化而形成具有圖像形成特性的重複形狀)。有利的是可以使用在紫外線波長、可見光線波長以及紅外線波長範圍內具有一致折射率的微透鏡，其折射率至少約1.5或1.7且至多約2.0或3.0。有利的是微透鏡材料不僅能夠吸收可見光線，而且能夠吸收用於在感光材料層中形成圖像的能量源。無論它們是相互不同的微透鏡還是複製同一圖案的微透鏡，這些微透鏡的折射能力均可將折射表面上的入射光折射向每個微透鏡的相對側，從而使光線聚焦，且與微透鏡的形成材料無關。更具體地講，入射光聚焦在微透鏡背面的與微透鏡相鄰的感光材料層上，並且微透鏡在感光材料層上的適當位置處形成縮小版的實像。將圖像縮小比設置為至少約IOOx且至多約SOOx有利於形成高解析度的圖像。一種用於提供為使入射在微透鏡的折射表面上的能量能夠聚焦在感光材料層上而必需的聚焦條件的微透鏡片材的構造，在本節前參考的那些美國專利中有所描述。優選的是微透鏡是直徑在至少約15 μ m且至多約1000 μ m的範圍內的微球，但是可以使用任何大小的微球。具有良好解析度的複合圖像可以通過以下方式來獲得:對複合圖像使用其直徑偏向該範圍較小端的微球，這樣顯得將圖像從微透鏡層移出相對較短距離，並對複合圖像使用較大的微球，這樣顯得將圖像從微透鏡層移出較長距離。小透鏡尺寸相當於上文所示的微球的其他微透鏡(例如平凸的、圓柱形的、球面的，或非球面的微透鏡)也可預期產生類似的光學效果。感光材料層被設置成鄰近於微透鏡層的第一側。該感光材料層可以具有高或低的反射率。如果感光材料層的反射率較高，則微透鏡片材可能具有回射能力，例如在美國專利第2，326, 634號中所描述。當觀察者在反射光或透射光下觀察該片材時，在感光材料層中形成與該多個微透鏡中的相應透鏡相關聯的一些單獨圖像形成一個複合圖像，該複合圖像可在該微透鏡層合物上方，微透鏡層合物平面內，以及/或者在該微透鏡層合物下方浮動。
適用的感光材料層包括由金屬、聚合物、半導體材料及其組合製成的塗層或膜。在本發明中，「感光」指一種材料，當該材料暴露於某一水平的可見光線或另一波長的光線中時，所暴露材料的外觀發生變化，與未曝光的材料形成對比。因此，通過感光材料層的成分變化而形成圖像，或通過材料的移除、磨蝕、相變或聚合而形成圖像。感光金屬材料的實例包括鋁、銀、銅、金、鈦、鋅、錫、鉻、釩、鉭以及這些金屬的合金。這些金屬通常由於金屬的原色與曝光後金屬的改變的顏色之間的差異而形成對比。該圖像可以通過磨蝕或用某波長的光線來提供，所述光線對材料進行加熱直到材料中的光學轉變產生圖像為止。例如，為得到顏色變化而對金屬合金進行加熱描述於美國專利第4，743，526號中。例如，如果鋁用作感光材料，則圖像形成可以使用YAG雷射來實施。例如，如果將普通的感光聚合物材料用作感光材料，則圖像形成可以用可見光線或紫外線來實施。除了金屬合金以外，金屬氧化物或金屬低價氧化物也可以用作感光材料層。這種類別的材料包括鋁、鐵、銅、錫以及鉻的氧化物。非金屬材料，例如硫化鋅、硒化鋅、二氧化矽、銦錫氧化物、氧化鋅、氟化鎂以及矽等也可以提供有用的顏色或對比。
多層薄膜材料也可以用作感光材料層。這些多層材料可以被構造成使得它們由於外觀或者著色劑或造影劑的移除而提供對比度上的變化。一例這樣的構造是光學疊堆或調諧腔體，它們被設計成使得圖像由特定波長的光形成(例如，當顏色變化時)。一個具體實例描述於美國專利第3，801，183號中，其中描述了冰晶石/氧化鋅(Na3AlF6/ZnS)用作電介質鏡。另一個實例是由鉻/聚合物(例如，等離子聚合的丁二烯)/二氧化矽/鋁構成的光學疊堆，其中鉻層的厚度約為4nm，聚合物層的厚度在至少約20nm且至多約60nm的範圍內，二氧化矽層的厚度在至少約20nm且至多約60nm的範圍內，而鋁層的厚度在至少約80nm且至多約IOOnm的範圍內。每一層的厚度被選擇成使得它提供可見光譜中的特定顏色反射率。薄膜調諧腔體可以使用上述單層薄膜來形成。例如，在一種調諧腔體中，鉻層的厚度約為4nm並且二氧化矽層的厚度至少約IOOnm且至多約300nm，二氧化矽層的厚度被調整成使得它響應特定波長的光而提供有色圖像。另一種適用的感光材料是熱致變色材料。「熱致變色的」指當暴露於溫度變化時發生顏色變化的物質。適用的熱致變色材料的實例描述於美國專利第4，424，990號中，其中公開了碳酸銅、涉及硫脲的硝酸銅，以及涉及含硫化合物(例如，硫醇、硫醚、亞碸，以及碸)的碳酸銅。合適的熱致變色材料的其他實例描述於美國專利第4，121，011號中，其中公開了硼、鋁及鉍的水合硫酸鹽和硝酸鹽，以及硼、鐵及磷的氧化物和水合氧化物。墊片層含有聚合物材料，該聚合物材料可以與粘結劑層的聚合物材料(下文描述)相同或不同。聚合物材料的實例包括氨基甲酸酯、酯、醚、脲、環氧樹脂、碳酸鹽、丙烯酸鹽、丙烯醯基、烯烴、氯乙烯、醯胺，和醇酸樹脂單元及其組合。聚合物材料可以含有矽烷偶聯劑等，並且它還可以是交聯聚合物。對於用來在感光材料層上形成圖像的某個波長的光和用於觀看複合圖像的某個波長的光，墊片層均透明。墊片層的厚度基於透明材料層和光學透明粘合劑層的折射率來進行調整，下文將對此進行描述。這樣，由透明材料層和光學透明粘合劑層引起的任何光學效應都可以被校正。在由透明材料層和光學透明粘合劑層引起的光學效應可以用微透鏡材料的折射率和/或折射表面的設計提前校正的情況下，就沒有必要使用墊片層。粘結劑層是實質上支承微透鏡層中的微球的層，並且它通常由聚合物材料製成。在以下描述的光學透明粘合劑層也用作粘結劑層的情況下或在其中各個微透鏡互不分開的複製型微透鏡的情況下，粘結劑層不是必需的。粘結劑層中的聚合物材料的實例包括對於墊片層所描述的那些材料。聚合物層可以含有矽烷偶聯劑等，並且它還可以是交聯聚合物。在圖1所示的方面中，粘結劑層不一定要對於用來在感光材料層上形成圖像的特定波長的光以及用於觀察複合圖像的特定波長的光均透明，但是如果它對於用來觀看複合圖像的特定波長的光為透明的，則複合圖像不僅可以在反射光而且可以在透射光下觀察到。粘結劑層的厚度可以基於微球的直徑來適當選擇，並且它通常至少約I μ m或至少約50 μ m並且至多約250 μ m或至多約150 μ m。所述微透鏡片材還可以包括用來粘附於另一基材的粘合劑層，該粘合劑層作為微透鏡層第一側上的最外層。本技術領域中的已知粘合劑或壓敏粘合劑可以用作粘合劑層的材料。此外，本技術領域中的已知材料例如紙張或具有矽剝離塗層的膜，可以用作剝離襯片。如果粘合劑層對於用來觀看複合圖像的特定波長的光是透明的，則複合圖像不僅可以在反射光而且可以在透射光下觀察到。
對於用來觀看複合圖像的特定波長的光為透明的材料(也就是，對於用來觀看複合圖像的特定波長的光的透射比至少約50%，或更有利的是至少約70%或90%的材料)可以用作透明材料層，實例包括玻璃、丙烯酸類樹脂如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、環氧樹脂、矽樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂，以及聚碳酸酯。只要是光學平滑的，透明材料層的形狀就可以根據具體應用而變化，並且也可以使用表面形狀或三維形狀通過注模、燙印等形成的層。透明材料層的厚度可以根據具體應用而變化，並且它通常至少約50 μ m且至多約20mm。透明材料層的折射率與微透鏡材料的折射率不同，並且對用於圖像形成的某一波長的光以及用於觀察複合圖像的特定波長的光而言，透明材料層與微透鏡材料之間的折射率差值An1由以下公式限定:△ H1 = η (微透鏡材料的折射率)-η (透明材料層的折射率)，該差值至少約0.3,0.5或0.7。An1的大小、微透鏡的尺寸設計和折射表面設計、微透鏡材料的折射率，以及墊片層的厚度被調整成使得在圖像形成時入射到微透鏡的折射表面上的能量可以適當地聚焦在感光材料層上。較大的An1通常有利於減小墊片層厚度。透明材料層也可以具有裝飾層，例如金箔(gold leaf)或絲網印刷層(silk_screen printed layer)。該裝飾層與浮動圖像的組合能夠產生獨特的視覺效果，這在先前是做不到的。光學透明粘合劑或壓敏粘合劑可以用作光學透明粘合劑層的材料，並且光學透明粘合劑層可以包含例如光學透明壓敏粘合劑、光學透明液體粘合劑或光學透明熱熔粘合劑。在本發明中，「光學透明」意指粘合劑或壓敏粘合劑以及由它們形成的粘合劑層至少對於用來觀看複合圖像的特定波長的光是透明的。因此，根據本發明中的定義，有利的是用於觀察粘合劑或壓敏粘合劑以及由它們形成的粘合劑層中的複合圖像的某一波長的光的透射比至少約50 %、70 %或90 %。粘合劑或壓敏粘合劑以及由它們形成的粘合劑層也可以對於其他波長的光透明。光學透明粘合劑層可以用各種形式的粘合劑或壓敏粘合劑形成，例如片狀或液體(單液、雙液等)粘合劑，並且所述粘合劑或壓敏粘合劑可以是熱固性或紫外固化(ultra-violet setting)粘合劑。光學透明粘合劑層的厚度可以根據具體應用而變化，並且通常實際有利的是該厚度至少約10 μ m且至多約500 μ m或者至少約50 μ m且至多約200 μ m。光學透明粘合劑層的折射率與微透鏡材料的折射率不同，並且對用於圖像形成的特定波長的光以及用於觀察複合圖像的特 定波長的光而言，光學透明粘合劑層與微透鏡材料之間的折射率差值An2由以下公式限定:An2 = n(微透鏡材料的折射率)_n(光學透明粘合劑層的折射率)，該差值至少約0.3,0.5或0.7。An2的大小、微透鏡的尺寸設計和折射表面設計、微透鏡材料的折射率，以及墊片層的厚度被調整成使得在圖像形成時入射到微透鏡的折射表面上的能量可以適當地聚焦在感光材料層上。較大的對於減小墊片層厚度而言通常是有利的。可以用作光學透明粘合劑層的粘合劑或壓敏粘合劑有不同種類且無特別限定，它們包括丙烯酸系粘合劑或壓敏粘合劑、橡膠粘合劑、環氧樹脂粘合劑、矽粘合劑、氨基甲酸酯粘合劑等。從耐候性以及微透鏡片材與透明材料層之間的粘合力的角度來看，丙烯酸系粘合劑或壓敏粘合劑是優選的。丙烯酸系粘合劑或壓敏粘合劑將在下文中詳細描述。丙烯酸系粘合劑或壓敏粘合劑源自多個(甲基)丙烯酸單體並且在設計中考慮以下因素:從每個(甲基)丙烯酸單體衍生的(甲基)丙烯酸聚合物的玻璃化轉變溫度(Tg)、凝聚力、潤溼性、低溫性質、高溫性質等。在本發明中，「(甲基)丙烯醯基」指「丙烯醯基」或「甲基丙烯醯基」；「(甲基)丙烯酸酯」指「丙烯酸酯」或「甲基丙烯酸酯」；「(甲基)丙烯醯」指「丙烯醯」或「甲基丙烯醯」;並且「(甲基)丙烯腈」指「丙烯腈」或「甲基丙烯腈」。例如，(甲基)丙烯酸酯聚合物可以源自另一烯鍵式不飽和單體和/或酸性單體與所描述的(甲基)丙烯酸酯單體的組合，或者它可以用增強聚合物部分進行接枝共聚合。烷基碳數在I與約18之間並且優選地在約4與12之間的非叔烷基醇的(甲基)丙烯酸酯及其混合物可以有利地用作(甲基)丙烯酸酯單體。合適的(甲基)丙烯酸酯單體的實例包括但不限於:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸異戊酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸異壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸異癸酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、2-甲基丙烯酸丁酯、4-甲基-丙烯酸-2-戊酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、4-叔丁基甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸環己酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸-2-萘酯、甲基丙烯酸-2-萘酯及以上物質的混合物。丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸正丁酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯及這些物質的混合物，可以特別有利地使用。所使用的(甲基)丙烯酸酯單體的量至少是單體總質量的50%。其他烯鍵式不飽和單體的實例包括但不限於:乙烯基酯(例如，乙酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯以及新壬酸乙烯酯)、乙烯醯胺、N-乙烯基內醯胺(例如，N-乙烯基吡咯烷酮以及N-乙烯基己內醯胺)，(甲基)丙烯醯胺(例如，N，N-二甲基丙烯醯胺、N，N-二甲基甲基丙烯醯胺、N，N-二乙基丙烯醯胺、N，N-二乙基甲基丙烯醯胺)、(甲基)丙烯腈、馬來酸酐、苯乙烯、以及經取代的苯乙烯衍生物(例如，α-甲基苯乙烯)以及上述物質的混合物。所使用的其他烯鍵式不飽和單體的量至多是單體總質量的30%。具有任意成分的酸性單體可以用於製備(甲基)丙烯酸酯聚合物。適用的酸性單體包括但不限於從以下項中選擇的物質:烯鍵式不飽和羧酸、烯鍵式不飽和磺酸、烯鍵式不飽和膦酸以及這些物質的混合物。這種化合物的實例包含的物質選自:丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富馬酸、巴豆酸、檸康酸、馬來酸、丙烯酸-羧乙酯、甲基丙烯酸-2-磺乙酯、苯乙烯磺酸、2-丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸、乙烯膦酸以及這些物質的混合物。所使用的酸性單體的量至多是單體總質量的20%。丙烯酸系粘合劑或壓敏粘合劑也可以含有(甲基)丙烯酸酯聚合物，所述聚合物具有能夠形成交聯的基團。能夠形成交聯的基團指能夠在丙烯酸系粘合劑或壓敏粘合劑聚合物中形成交聯結構的基團。交聯結構可以增加丙烯酸系粘合劑或壓敏粘合劑聚合物的凝聚力。能夠形成交聯的基團包括能夠與交聯劑(例如多官能異氰酸酯、環氧樹脂和氮丙啶化合物)反應的官能團，羥基是其中一例。羥基與多官能異氰酸酯反應，形成具有氨基甲酸酯鍵的交聯。具有這類能夠形成交聯的基團的單體的實例包括:丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯以及丙烯酸-2-羥丙酯。能夠形成交聯的基團可以是自由基聚合型基團例如(甲基)丙烯醯基團，並且在這種情況下不需要交聯劑，因為交聯反應在產生聚合物的聚合反應的同時被引起。具有這類基團的丙烯酸酯單體包括1，2-乙烯乙二醇雙(甲基)丙烯酸酯、1，4_ 丁二醇雙(甲基)丙烯酸酯以及1，6_己二醇雙(甲基)丙烯酸酯。如果透明材料層和光學透明粘合劑層對於用來在感光材料層上形成圖像的特定波長的光是透明的，則圖像形成可以通過在形成微透鏡層合物之後從上方用光照射透明材料層來實施。這樣可以調換用於處理微透鏡層合物形狀的步驟和圖像形成步驟的順序，這轉而又可以靈活地適應製造工序的部分外包或進行按需生產。根據這個方面的微透鏡層合物的微透鏡層的表面由透明材料層保護，所述透明材料層可防止微球離開微透鏡層，並且這樣可獲得極佳的抗摩擦、抗衝擊等的耐用性。這個方面也可以使微透鏡層合物的表面由於透明材料層而具有極好外觀，特別是具有光澤的外觀或裝飾。圖2是本發明的另一方面的微透鏡層合物的放大剖面圖。微透鏡層合物20通過層合微透鏡片材21、光學透明粘合劑層23以及透明材料層25而形成，並且透明材料層25經由光學透明粘合劑層23附接到微透鏡片材21中的微透鏡層的第二側。在微透鏡片材21中，透明微球22部分地嵌入粘結劑層24而形成由多個微透鏡構成的微透鏡層。粘結劑層24的表面通常具有凹面和凸面，所述凹面和凸面完全或不完全地符合微透鏡22的表面形狀，並且微透鏡片材21在層合之前有時呈現橘皮的外觀。對於用來在感光材料層26上形成圖像的特定波長的光以及用於觀察複合圖像的特定波長的光，微球22均透明。感光材料層26經由透明墊片層28設置在每個微球背部的表面上。設置的墊片層28用來在必要時校正由光學透明粘合劑層23和透明材料層25引起的光學效應。微透鏡片材也可以在必要時在微透鏡層的第一側上具有粘合劑層29來作為最外層，並且在必要時在其上具有剝離襯片(未圖示)。這種類型的片材詳細描述於美國專利第3，801，183號。另一種合適類型的微透鏡片材稱為封閉透鏡片材(enclosed lens sheeting),其一例描述於美國專利第5，064，272號中。在這個方面，粘結劑層設置在微透鏡層的第二側上(即在用於圖像形成的光入射到的那一側上)，因此它對於用來在感光材料層上形成圖像的特定波長的光以及用於觀察複合圖像的特定波長的光均透明。這個方面的微透鏡片材中的所有其他部件(微透鏡、感光材料層、墊片層、粘結劑層、粘合劑層以及剝離襯片)以及光學透明粘合劑層和透明材料層描述於圖1中所示的方面中，其中包括合適的模式和所得到的優點。在這個方面，對用於圖像形成的特定波長的光以及用於觀察複合圖像的特定波長的光而言，通過使光學透明粘合劑層和透明材料層的折射率約等於粘結劑層的折射率，光學透明粘合劑層和透明材料層可以直接層合在購得的微透鏡片材上，而無需通過以下方法來改變微透鏡或墊片層的設計。有利的是，對用於圖像形成的特定波長的光以及用於觀察複合圖像的特定波長的光而言，光學透明粘合劑層和透明材料層的折射率與粘結劑層的折射率之間的差值至多約0.1,0.05或0.03。這樣，購得的呈現出橘皮外觀的微透鏡片材的外觀很容易被改善。如果微透鏡片材含有聚氯乙烯(PVC)粘結劑層，則會發生PVC中含有的增塑劑滲出或由於接觸其他物體而白化，但是這些問題在這個方面通過用透明材料層覆蓋粘結劑層而得到防止。至此描述的各個方面的微透鏡層合物可以通過經由上述光學透明粘合劑層將透明材料層附接到微透鏡片材中的微透鏡層的第二側來形成，並且可以使用已知的方法來作為層合方法以及用於塗敷和凝固粘合劑或壓敏粘合劑的方法。也可以在形成微透鏡層合物之前使用下文描述的圖像形成方法在微透鏡片材上提前進行圖像形成。如果用於微透鏡層第二側上的光學透明粘合劑層、透明材料層以及粘結劑層(在必要時)對於用來在感光材料層上形成圖像的特定波長的光是透明的，則圖像形成可以在形成微透鏡層合物後進行。在圖3所示的本發明的又一方面中，透明材料層35直接模製在微透鏡片材31上，模製在微透鏡片材31中的微透鏡層的第二側上。在這個方面，透明材料層35本身相對於微透鏡片材31具有粘性，並且微透鏡層合物的形成無需使用分開的另一個粘合劑層。凡是對於用來觀看複合圖像的特定波長的光透明(如上所述)並且具有粘性的材料都可以用作透明材料層，實例包括熱固性或紫外固化丙烯酸類樹脂、環氧樹脂、矽樹脂以及氨基甲酸酯樹脂。由這些樹脂構成的透明材料層可以用灌注(potting)或模塑(diemolding)等已知方式直接模製在微透鏡片材上。這個方面在模塑過程中提供具有形狀的透明材料層，因此在形成具有三維形狀的微透鏡層合物時尤為有利。微透鏡層合物也可以通過使用具有彈性的矽樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂等而具備緩衝(衝擊吸收)功能。透明材料層以及微透鏡片材中的各構成部分(微透鏡、感光材料層、墊片層、粘結劑層、粘合劑層以及剝離襯片)的形狀、厚度、折射率、裝飾層等描述於圖1中所示的方面中，其中包括合適的模式和所得到的優點。同樣在這個方面，如果透明材料層對於用來在感光材料層上形成圖像的特定波長的光是透明的，則可以通過在形成微透鏡層合物之後從上方用光照射透明材料層來進行圖像形成。這樣可以調換用於處理微透鏡層合物形狀的步驟和圖像形成步驟的順序，這轉而又可以靈活地適應製造工序的部分外包或進行按需生產。透明材料層和/或光學透明粘合劑層可以含有選自一些光擴散材料及其組合的可視性增強劑(visibility enhancer)。可視性增強劑指能夠通過在浮動的複合圖像出現的空間位置(成像點)處散射光來放大視角的材料。有時也可以通過添加可視性增強劑來增加複合圖像與背景之間的對比度。可以用作可視性增強劑的光擴散材料包括二氧化鈦、氧化鋯以及二氧化矽。透明材料層、光學透明粘合劑層、墊片層以及粘結劑層也可以含有其他成分，例如著色劑(例如，顏料、染料以及金屬薄片)、填充劑、穩定劑(例如，熱穩定劑、抗氧化劑如受阻酚，以及光穩定劑如受阻胺或紫外線穩定劑)，以及阻燃劑，這些成分的量處於不妨礙本發明實施的特定範圍內。用於在本發明的微透鏡層合物上形成圖像的示例性方法將在下文中參考附圖來描述。為了方便說明並簡化附圖，透明材料層、光學透明粘合劑層、其他部分以及它們的標記可能在附圖中被省略。—種用於在鄰近微透鏡層第一側的感光材料層中提供圖像圖案的合適方法，是使用光源在感光材料層中形成圖像。在本發明的方法中，提供具有所需強度和波長的光的任何能量源都可以使用。據認為，能夠產生波長在200nm與Ι μπι之間的光的裝置尤為有利。適用的高峰值輸出光源的實例包括準分子閃光燈(excimer flash lamp)、被動調Q微晶片雷射器、調Q摻釹釔鋁石榴石(縮寫為Nd: YAG)雷射器、摻釹氟化釔鋰(縮寫為Nd: YLF)雷射器，以及摻鈦藍寶石(縮寫為Ti sapphire)雷射器。通過磨蝕(移除材料)或經由多光子吸收工藝在感光材料層上形成圖像，當使用所述感光材料層時，這些高峰值輸出光源尤為適用。適用光源的其他實例包括提供低峰值輸出的裝置，例如雷射二極體、離子雷射器、非調Q固體雷射器、金屬蒸氣雷射器、氣體雷射器、弧光燈，以及高輸出白色熱光源等。當通過非磨蝕方法在感光材料層上形成圖像時，這些光源尤為適用。
來自光源的能量被控制成使得能量移向微透鏡以產生高度發散的能量光線。由能量源產生的電磁頻譜中的紫外線、可見光線以及紅外線部分的光由合適的光源元件(該實例在圖14中示出並且將在下文詳述)控制。在一個方面，該光學元件的布置(通常稱為光學系統排列)要求是:該光學系統排列通過適當的發散或擴散而將光導向微透鏡，從而微透鏡以及感光材料層被按所需角度照射。本發明中的複合圖像通過使用光擴散元件來獲得，所述光擴散元件的數值孔徑優選至少約0.3(定義為最大發散光線的半角的正弦)。具有較大數值孔徑的光擴散元件所產生的複合圖像具有較大視角和在較大範圍內的明顯圖像移動。一例本發明的圖像形成方法包括經由透鏡將平行光從雷射器導向微透鏡。如下文描述，為了形成具有浮動圖像的微透鏡層合物，光經由發散透鏡發出，所述發散透鏡具有高數值孔徑(NA)以產生高度發散光的光錐。高數值孔徑透鏡的NA至少約0.3。微透鏡(例如，微球)的感光材料層側被設置成與透鏡間隔一段距離，使得光錐軸線(光軸)垂直於微透鏡片材的平面。每個微透鏡佔據相對於光軸的唯一位置，使得照射每個微透鏡的光相對於入射在每個其他微透鏡上的光具有唯一的入射角。因此，光由每個微透鏡發送到感光材料層上的唯一位置而形成獨特圖像。更準確地講，由於單個光脈衝在感光材料層上只產生單個成像點，多個光脈衝被用來形成鄰近每個微透鏡的圖像，並且該圖像由多個成像點產生。每個脈衝的光軸被相對於前一脈衝的光軸位置設於新的位置。光軸相對於微透鏡位置的這些連續變化引起對應於每個微透鏡上入射角的變化，從而引起感光材料層所產生的成像點位置的變化。因此，具有選定圖案的圖像通過聚焦在微透鏡(例如，微球)後側的入射光而在感光材料層中形成。由於每個微透鏡的位置相對於每個光軸是唯一的，因此對於每個微透鏡而言，形成於感光材料層中的圖像與關聯於所有其他微透鏡的圖像是不同的。在用於形成浮動圖像的另一方法中，使用透鏡陣列產生高度發散的光，從而在感光材料層中形成圖像。所述透鏡陣列由多個小透鏡構成，所述小透鏡具有高數值孔徑，並且所述透鏡陣列設置成平面結構。當所述陣列用光源的光照射時，該陣列產生多個高度發散的光錐，並且每個光錐在陣列中每個相應的透鏡上聚焦。該陣列的物理尺寸被選擇成可在水平方向上實現複合圖像的最大尺寸。由於陣列大小的原因，由小透鏡形成的各個能量錐照射微透鏡，當接收光脈衝時猶如每個透鏡按順序布置在陣列上的所有點處。使用反射掩模來選擇由哪些微透鏡來接收入射光。該掩模具有透射區和反射區，該透射區對應於複合圖像中要曝光的部分，而在反射區中圖像不被曝光。由於透鏡陣列在水平方向上的尺寸，不必用多個光脈衝來描畫圖像。通過完全使用入射能量來照射掩模，掩模中允許能量通過的部分形成多個由高度發散的光組成的單獨光錐，這些光錐描畫出浮動圖像的輪廓，猶如該圖像用單個透鏡描畫。因此，整個複合圖像可以只用單個光脈衝而形成於微透鏡片材上。或者，可以通過使用光線定位系統(例如，x-y電流計掃描器)替換反射掩模來局部地照射透鏡陣列而在陣列上描畫複合圖像。由於在這種方法中能量在空間上被局部化，在任一給定時刻陣列中只有少量小透鏡被照射。被照射的小透鏡照射微透鏡，從而形成以所需精確度發散的光錐，以在微透鏡片材上形成複合圖像。透鏡陣列本身可以由一些單獨小透鏡形成，或用蝕刻方法製造整體的透鏡陣列。適用於透鏡的材料是在入射能量的波長下不具有吸收性的材料。陣列中的每個透鏡的數值孔徑優選地大於約0.3，直徑至少約30 μ m且至多約10mm。這些陣列可以具有用於減少回射效應的抗反射塗層，所述回射效應會對透鏡材料造成內部損壞。此外，也可使用負有效焦距及尺寸均等同於透鏡陣列的單個透鏡，以增加發自該陣列的光發散。在一體化陣列中的每個小透鏡的形狀被選擇成使得它們具有高數值孔徑並且提供超過約60%的大填充因子(filling factor)。圖4是照射微透鏡片材的發散能量的示意圖。由於每個微透鏡從不同的視點「觀看」入射能量，因此有圖像I在其表面內或表面上形成的感光材料層的各部分對於每個微透鏡都是不同的。因此，在感光材料層中與每個微透鏡相關聯的部分中形成了獨特圖像。圖像形成後，與被放大物體的大小相一致的物體的完整或部分圖像便出現在每個微球後面的感光材料層中。實際物體再現為微球後面圖像的再現程度取決於入射在微球上的能量密度。被放大物體的一部分可能與微透鏡區域相隔足夠距離，因此，入射在微球上的能量密度低於改變感光材料所需的照射水平。此外，如果空間放大的圖像用固定的數值孔徑透鏡來形成，則微透鏡片材的所有部分未必都暴露於被放大物體的所有部分的入射光。因此，物體的這些部分在感光材料層中未改變，並且物體的部分圖像出現在微球的背面。圖5為微透鏡片材的一部分的透視圖，示出了鄰近每個微球的感光材料層上形成的試樣圖像，並且該圖還示出了被記錄圖像處於從複合圖像的完整再現到部分再現的範圍內。圖6和圖7是具有鋁層作為感光材料層的微透鏡片材的光學顯微圖，其中根據本發明形成圖像。如圖所示，一些圖像是完整圖像，而另一些是部分圖像。這些複合圖像可以被視為許多圖像(部分圖像和完整圖像，所有這些圖像對實際物體具有不同視點)加到一起的結果。這許多獨特圖像經由微透鏡陣列(每個微透鏡從不同視點「觀看」目標或圖像)而形成。根據圖像形狀以及圖像形成能量源的接收方向，在每個微透鏡後面的感光材料層中形成這些圖像的透視圖。然而，這不是說微透鏡處看到的所有鏡像均被記錄在感光材料層中。而是只記錄了圖像或物體中能被微透鏡看到的且能量足以改變感光材料層的那些部分。擬成像的「物體」通過描畫該「物體」的輪廓或者使用掩模用大功率光源形成。對於作為複合圖像記錄的圖像，光必須在大的角度範圍內從物體發出。如果物體發出的光來自物體上的單個點並且在大的角度範圍內發出，則所有的光線均來自單個點，但是它們攜帶了來自各視角光線的物體信息。此處，將討論為了獲得由光線攜帶的關於物體的較為完整信息，光為何必須從形成物體的點的集合以大角度範圍發出。在本發明中，物體上的光線的角度範圍由設置在物體與微透鏡之間的光學元件來控制。這些光學元件被選擇成使得它們提供產生複合圖像所需的最佳角度範圍。選擇了最佳的光學元件時，光錐的錐頂(crest)成為在物體位置處結束的光錐。最佳的光錐角度大於約40°。物體由微透鏡縮小，並且物體的光聚焦在鄰近微透鏡背側的感光材料層上。聚焦在微透鏡背側的點或圖像的實際位置取決於源自物體的入射光線的方向。從物體上的點發出的每個光錐照射一些微透鏡，並且只有被足夠能量的光照射的微透鏡才可永久地記錄物體上各點的圖像。為了描述本發明中各個複合圖像的形成，將使用幾何光學。如上所述，下文描述的圖像形成方法是本發明的一些優選方面，但是所述方法不限於這些方面。A.形成在微透鏡層合物上方浮動的複合圖像
在圖8中，入射能量100 (在本實例中是光)被導向光漫射器101，並且使光源中的所有不均勻成為均勻。漫散射光IOOa由光學準直器102聚集在一起並且變成平行，並且光學準直器102將均勻分布的光IOOb導向發散透鏡105a。發散光IOOc從發散透鏡朝微透鏡層合物106散發。照射微透鏡層合物106的光線的能量由各個微透鏡111聚焦在感光材料層112上。該聚焦的能量改變感光材料層112而形成圖像，並且該圖像的大小、形狀和外觀取決於光線與感光材料層之間的相互作用。當發散光IOOc通過發散透鏡105a並且向前伸展時，它在發散透鏡的焦點108a處相交，這樣圖8中所示的布置提供了具有複合圖像的層合物，該複合圖像在觀察者看來在層合物上方浮動，下文將對此進行描述。換句話說，如果虛擬的「圖像光線」從感光材料層穿過每個微球並且向前行進穿過發散透鏡，則它們將會聚在108a處，這是複合圖像出現的地方。
_9] B.觀看在微透鏡層合物上方浮動的複合圖像具有複合圖像的微透鏡層合物可以在觀察者同一側使用照射層合物的光來觀看(反射光)，從層合物的與觀察者相對的一側觀看(透射光)，或從兩側觀看。圖9是當用反射光觀看時觀察者A的肉眼看到的在層合物上方浮動的複合圖像的簡圖，並且圖2中所示方面中的微透鏡層合物的情況在圖9中示出，並且在下文所述的圖10、圖12和圖13中示出。肉眼可以經校正以獲得正常視覺，但是並不求助於任何其他放大或特殊觀察者等。當要形成圖像的微透鏡層合物用反射光(可以是平行光或發散光)照射時，反射光線從微透鏡層合物射出，在所述微透鏡層合物上由圖案形成圖像，所述圖案由受光線撞擊的感光材料層確定。感光材料層中形成的圖像看起來與層中未成像部分不同，這使得圖像能夠被識別。例如，反射光LI通過感光材料層被反射向觀察者。然而，感光材料層從成像部分向觀察者反射的光L2不足或不存在。因此，觀察者可以檢測到108a處不存在光線，並且光線的聚集在108a處產生在層合物上方浮動的複合圖像。簡單來說，光從除了成像部分以外的整個微透鏡片材反射出去，這意味著相對較暗的複合圖像出現在108a處。非成像部分吸收或透射入射光，而成像部分反射或部分地吸收入射光，這樣能夠產生形成複合圖像所需的對比效果。在這種狀態下，複合圖像看起來像是比微透鏡片材的其餘部分(看起來相對較暗)更亮的複合圖像。焦點108a處的圖像由真實光產生，並且不缺少光，這樣該複合圖像可以稱為「真實圖像」。必要時可以選擇這些要素的各種可能組合。如圖10所示，在層合物的一部分上形成有圖像的微透鏡層合物也可以用透射光來觀看。例如，當感光材料層中的成像部分是半透明(translucent)且未成像部分不是半透明時，大部分光L3被感光材料層吸收或反射，而透射光L4穿過感光材料層中的成像部分並且被微透鏡導向焦點108a。在本實例中，複合圖像在焦點處是明顯的，因此看起來比微透鏡片材的其餘部分更亮。焦點108a處的圖像由真實光產生，並且不缺少光，這樣該複合圖像可以稱為「真實圖像」。或者，當感光材料層中的成像部分不是半透明並且感光材料層的其餘部分是半透明時，透射光在圖像區中不存在，這樣形成的複合圖像看起來比微透鏡片材的其餘部分暗。C.形成在微透鏡層合物下方浮動的複合圖像
還可以提供在微透鏡層合物的與觀察者相對的一側上浮動的複合圖像。可以使用會聚透鏡代替圖8中所示的發散透鏡105a來形成在層合物下方浮動的浮動圖像。在圖11中，入射能量100 (在本例中為光能量)被導向光漫射器101，並且使光源中的所有不均勻成為均勻。接著，漫射光IOOa由光學準直器102聚集在一起並且變成平行，並且光學準直器102將均勻分布的光IOOb導向會聚透鏡105b。會聚光IOOd從會聚透鏡入射到微透鏡層合物106 (放置在會聚透鏡與會聚透鏡的焦點108b之間)上。照射微透鏡層合物106的光線的能量由各個微透鏡111聚焦在感光材料層112上。該聚焦的能量改變感光材料層112而形成圖像，並且該圖像的大小、形狀和外觀取決於光線與感光材料層之間的相互作用。當會聚光IOOd通過微透鏡層合物106並且向後伸展時，它在會聚透鏡的焦點108b處相交，這樣圖11中所示的布置提供具有複合圖像的層合物，該複合圖像在觀察者看來在層合物下方浮動，下文將對此進行描述。換句話說，如果虛擬的「圖像光線」從會聚透鏡105b穿過每個微球並且行進穿過感光材料層中與每個微透鏡相關聯的圖像，則它們將會聚在108b處，這是複合圖像出現的地方。P.觀看在微透鏡層合物下方浮動的複合圖像具有在層合物下方浮動的複合圖像的微透鏡層合物可以用反射光、透射光或用這兩者來觀看。圖12是當用反射光觀看時在層合物下方浮動的複合圖像的簡圖。例如，反射光L5從感光材料層反射向觀察者。然而，感光材料層從成像部分向觀察者反射的光L6不足或不存在。因此，觀察者可以檢測到108b處不存在光線，並且光線的聚集在108b處產生在層合物下方浮動的複合圖像。簡單來說，光從除了成像部分以外的整個微透鏡片材反射出去，這意味著相對較暗的複合圖像出現在108b處。非成像部分吸收或透射入射光，並且成像部分反射或部分地吸收入射光，這樣能夠產生形成複合圖像所需的對比效果。在這種狀態下，複合圖像看起來像是比微透鏡片材的其餘部分(看起來相對較暗)更亮的複合圖像。必要時可以選擇這些要素的各種可能組
口 O如圖13所示，在層合物的一部分上形成有圖像的微透鏡層合物也可以用透射光來觀看。例如，當感光材料層中的成像部分是半透明且未成像部分不是半透明時，大部分光L7被感光材料層吸收或反射，而透射光L8穿過感光材料層中的成像部分。當在入射光的方向上返回的本說明書中稱為「圖像光線」的光線延伸時，複合圖像便在108b處形成。在本實例中，複合圖像在焦點處是明顯的，因此看起來比微透鏡片材的其餘部分更亮。或者，當感光材料層中的成像部分不是半透明並且感光材料層的其餘部分是半透明時，透射光在圖像區中不存在，這樣形成的複合圖像看起來比微透鏡片材的其餘部分暗。E.複合圖像根據本發明原理形成的複合圖像以二維(意指它們具有長度和寬度並且出現在微透鏡層合物的下方、微透鏡層合物平面內，以及/或者微透鏡層合物上方)或三維(意指它們具有長度、寬度和高度)呈現。三維複合圖像可以只呈現於層合物的下方或上方，或者在必要時為層合物下方、層合物平面內和層合物上方的組合。術語「在(微透鏡)層合物的平面內」通常指層合物平整放置時的表面和內部。也就是說，不平整的層合物也可以具有看起來似乎至少部分地「在層合物平面內」的複合圖像。三維複合圖像不僅在單個焦點處出現，而且看起來像具有連續焦點的圖像的複合物，並且焦點可以從層合物的一側穿過微透鏡層合物併到達相對側上的點。優選地，這通過以下方法實施:將微透鏡片材或能量源連續地移向另一者(不設置多個不同透鏡)，使得圖像在多個焦點處形成於感光材料層上。所獲得的空間複合圖像實質上由許多單獨的點構成。該圖像可以相對於微透鏡層合物的平面在空間上擴展到三個笛卡爾坐標中的任何坐標。作為另一種作用類型，複合圖像可以被形成為使得它進入微透鏡層合物的區域(此處，複合圖像消失)中。這種圖像用類似於浮動圖像實例中的方法形成，不同之處是放置不透明掩模使得該掩模接觸微透鏡片材或微透鏡層合物，從而部分地阻斷入射在一些微透鏡上用於圖像形成的光。這樣做的話，可以形成看起來像進入某一區域中的複合圖像，在該區域中用於圖像形成的光由於不透明掩模的原因而減少或消失。該圖像看起來在該區域中「消失」。根據本發明形成的複合圖像可以具有極其大範圍的視角，這意味著觀察者可以在微透鏡片材平面與視覺軸線之間以大的角度範圍觀察複合圖像。當數值孔徑為0.64的非球面透鏡用於具有單個微透鏡層的微透鏡片材中時，所形成的複合圖像可以在錐形(其中心軸由入射能量的光軸確定)視野內看到，所述單個微透鏡層由平均直徑約70-80 μ m的玻璃微球製成。在環境光下，用這種方式形成的複合圖像可以在整個錐形視野上以大約80-90°的全形觀看。當由於擴散而使用小的或具有低NA的圖像形成透鏡時，可形成具有更小的半角的光錐。用本發明的方法形成的圖像也可以被成形為使得它具有有限的視角。也就是說，只有當從特定方向或從與該方向稍微不同的角度觀看時才能看到該圖像。這樣的圖像用與以下實施例中所描述方法相同的方式形成，不同的是入射在最後的非球面透鏡上的光的調整被省略，使得只有部分微透鏡被雷射照射。當非球面透鏡部分地充滿入射能量時，會產生有限的發散光錐，使得光入射在微透鏡片材上。在具有鋁感光材料層的微透鏡層合物中，作為淺灰背景上的深灰圖像複合圖像只出現在有限的視角錐內。該圖像相對於微透鏡層合物浮動。根據本發明的具有複合圖像的微透鏡層合物是唯一的並且不能用普通裝置複製。本發明的微透鏡層合物用作各種應用中的顯示材料，這些應用需要獨特圖像的可視顯示，其範圍從與例如徽章、標貼、識別卡、識別圖形以及所附信用卡等相對較小的物體有關的應用，到與例如廣告和牌照等相對較大的物體有關的應用。通過將複合圖像作為一部分結合進設計，大型物體(例如，指示牌、告示板或半掛車)上的廣告或信息能夠更加引人注目。此外，即使在環境光、透射光或回射光下，根據本發明的具有複合圖像的微透鏡層合物也具有極其強烈的視覺效果，並且可以進一步將裝飾物塗覆到透明材料層，這樣它可以用作裝飾性應用，以改善微透鏡層合物所粘附或附接到的物體的外觀。此類裝飾性應用包括:服裝製品例如休閒服、運動服、品牌服裝、外套、鞋類、帽子(有沿帽和無沿帽)以及手套，配飾例如錢包、皮夾、公文包、背包、腰包、電腦機箱、旅行袋以及筆記本、書本、家用電器、電子設備、五金器具、車輛、體育用品、收藏品以及藝術品。如果本發明中的微透鏡層合物能回射，則可用於以安全或個人防護類應用中。此類應用包括職業安全服，例如背心、制服、消防員服裝、鞋子、束帶，以及安全帽等；體育用品和服裝例如跑步裝備、鞋、救生衣、防護盔以及制服；以及兒童的安全服。
實魁本發明中的微透鏡層合物將用以下實施例進一步描述。裝飾有燙印箔的透明材料的形成形成了裝飾有燙印箔的透明材料。材料、設備和燙印條件如下。
權利要求
1.一種微透鏡層合物，所述微透鏡層合物能夠提供在所述層合物上方、所述層合物平面內以及/或者所述層合物下方浮動的複合圖像，所述微透鏡層合物包括: 微透鏡片材，所述微透鏡片材包括:由多個微透鏡構成的微透鏡層，所述微透鏡層具有第一側和第二側；以及 設置成與所述微透鏡層的所述第一側相鄰近的感光材料層；以及設置在所述微透鏡片材中的所述微透鏡層的所述第二側的透明材料層。
2.根據權利要求1所述的微透鏡層合物，其中所述透明材料層由光學透明粘合劑層附接於所述微透鏡片材中的所述微透鏡層的所述第二側。
3.根據權利要求2所述的微透鏡層合物，其中所述光學透明粘合劑層包含光學透明壓敏粘合劑、液體光學透明粘合劑或熱熔光學透明粘合劑。
4.根據權利要求1所述的微透鏡層合物，其中所述透明材料層在所述微透鏡層的所述第二側直接形成在所述微透鏡片材上。
5.根據權利要求1所述的微透鏡層合物，包括:形成於所述感光材料層中的至少部分完整的圖像，每個圖像與所述多個微透鏡中的相應微透鏡相關聯；以及在所述層合物上方、所述層合物平面內和/或所述層合物下方浮動的複合圖像，所述複合圖像由單獨圖像構成。
6.根據權利要求1所述的微透鏡層合物，其中所述透明材料層包含選自光擴散材料及其組合的可視性增強劑。
7.一種製備微透鏡層合物的方法，所述微透鏡層合物能夠提供在所述層合物上方、所述層合物平面內和/或所述層合物下方浮動的複合圖像，所述方法包括: 提供微透鏡片材，所述微透鏡片材包括:由多個微透鏡構成的微透鏡層，所述微透鏡層具有第一側和第二側；以及設置成與所述微透鏡層的所述第一側相鄰近的感光材料層； 提供透明材料層；以及用光學透明粘合劑層在所述微透鏡層的所述第二側將所述透明材料層附接於所述微透鏡片材，從而形成微透鏡層合物。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述光學透明粘合劑層包含光學透明壓敏粘合劑、液體光學透明粘合劑或熱熔光學透明粘合劑。
9.一種製備微透鏡層合物的方法，所述微透鏡層合物能夠提供在所述層合物上方、所述層合物平面內和/或所述層合物下方浮動的複合圖像，所述方法包括: 提供微透鏡片材，所述微透鏡片材包括:由多個微透鏡構成的微透鏡層，所述微透鏡層具有第一側和第二側；以及設置成與所述微透鏡層的所述第一側相鄰近的感光材料層；以及 在所述微透鏡層的所述第二側的所述微透鏡片材上直接形成透明材料層，從而形成微透鏡層合物。
10.根據權利要求7、8或9中任一權利要求所述的方法，還包括:照射所述微透鏡層的所述第二側，從而在所述感光材料層中形成至少部分完整的圖像，每個圖像與所述多個微透鏡中的相應微透鏡相關聯，因此這些單獨圖像構成在所述層合物上方、所述層合物平面內和/或所述層合物下方浮動的複合圖像。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述照射步驟在微透鏡層合物形成後進行。
全文摘要
本發明提供了一種微透鏡層合物，所述微透鏡層合物具有受保護表面並呈現極好的外觀。所述微透鏡層合物能夠提供在所述層合物上方、所述層合物平面內和/或所述層合物下方浮動的複合圖像。所述微透鏡層合物包括(a)微透鏡片材，所述微透鏡片材包括由多個微透鏡構成的微透鏡層，所述微透鏡層具有第一側和第二側；以及設置成與所述微透鏡層的所述第一側相鄰近的感光材料層；以及(b)設置在所述微透鏡片材中的所述微透鏡層的所述第二側的透明材料層。
文檔編號G02B27/22GK103201671SQ201180053337
公開日2013年7月10日 申請日期2011年10月24日 優先權日2010年11月8日
發明者木下康宏, 服部二郎 申請人:3M創新有限公司