彩色動態圖的雷射列印裝置及方法
2023-06-02 06:48:11
彩色動態圖的雷射列印裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種彩色動態圖的雷射列印裝置及方法，其中，彩色動態圖的雷射列印裝置包括：光學系統和記錄材料，記錄材料包括由多個微球或微透鏡形成的折光層、形成於多個微球或微透鏡焦面上的遮光層；光學系統包括雷射器和圖形生成器件，雷射器發出的雷射經圖像生成器件處理後，照射到記錄材料上，照射到記錄材料上的雷射經折光層聚焦在遮光層上，當聚焦的雷射的能量大於遮光層的蒸發閾值時，遮光層上相應形成聚焦點。通過本發明的彩色動態圖的雷射列印裝置對雷射束入射角度的偏轉，在記錄材料的焦面上形成不同位置的雷射聚焦點，實現不同顏料的熱堆積。重複入射角度的偏轉，形成多通道顏色圖形的雷射列印，最終形成彩色多通道動態圖像的再現。
【專利說明】彩色動態圖的雷射列印裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及雷射列印【技術領域】，具體地涉及一種彩色動態圖的雷射列印裝置和相應的列印方法。
【背景技術】
[0002]通過微透鏡陣列成像技術可實現動態圖像和三維成像。具體地，在雷射記錄材料上首先附上一層微透鏡陣列，然後由投影成像系統在微透鏡陣列上方產生影像，微透鏡陣列在各微透鏡下焦面下記錄材料成像。記錄信息再由微透鏡陣列在空間形成再現，隨著觀察位置不同，再現圖像具有動態效果。
[0003]現有的雷射打標技術可以在各種基材上通過雷射聚焦點的光熱效應，在材料表面形成燒蝕的圖像或者文字。這樣圖像或者問題是平面的，沒有動態效果。同時，燒蝕後的圖像一般是灰白色或者黑色。從而，將雷射打標技術與微透鏡陣列相結合，可以列印出集成成像的動態效果。但是，再現的圖像沒有顏色變化，不能獲得彩色圖像。
[0004]因此，針對上述問題，有必要提出進一步的解決方案。
【發明內容】
[0005]有鑑於此，本發明提供了一種彩色動態圖的雷射列印裝置和相應的列印方法。
[0006]為了實現上述目的，本發明提供一種彩色動態圖的雷射列印裝置，其包括:光學系統和記錄材料，所述記錄材料包括由多個微球或微透鏡形成的折光層、形成於多個微球或微透鏡焦面上的遮光層；
[0007]所述光學系統包括雷射器和圖形生成器件，所述雷射器發出的雷射經圖像生成器件處理後，照射到所述記錄材料上，照射到所述記錄材料上的雷射經折光層聚焦在遮光層上，當聚焦的雷射的能量大於所述遮光層的蒸發閾值時，遮光層上相應形成聚焦點。
[0008]作為本發明的彩色動態圖的雷射列印裝置的改進，所述多個微球或微透鏡的尺寸範圍為:20um-300um;所述遮光層的尺寸範圍為:20nm-60nm。
[0009]作為本發明的彩色動態圖的雷射列印裝置的改進，所述光學系統包括:所述圖像生成器件包括振鏡單元和擴散片；所述振鏡單元設置於所述雷射器發出的雷射的光路上，所述振鏡單元接收所述雷射器發出的雷射，並將接收的雷射傳遞至擴散片，所述記錄材料的折光層與所述擴散片的出光側相對設置，折光層接收所述擴散片發出的擴束雷射。
[0010]作為本發明的彩色動態圖的雷射列印裝置的改進，所述彩色動態圖的雷射列印裝置還包括成像透鏡組，所述成像透鏡組設置於所述擴散片和記錄材料之間的光路上。
[0011]作為本發明的彩色動態圖的雷射列印裝置的改進，所述光學系統還包括稜鏡單元，所述稜鏡單元設置於所述振鏡單元和擴散片之間的光路上。
[0012]作為本發明的彩色動態圖的雷射列印裝置的改進，所述圖像生成器件包括掩膜，所述掩膜上的透光區域形成相應列印圖形。
[0013]作為本發明的彩色動態圖的雷射列印裝置的改進，所述彩色動態圖的雷射列印裝置還包括顏料盒及顏料盒移動組件，所述顏料盒與所述記錄材料的鋁膜遮光層相對設置，所述顏料盒移動組件驅動所述顏料盒進行運動。
[0014]為實現上述目的，本發明還提供一種彩色動態圖的雷射列印方法，其包括:
[0015]S1.發射雷射，對發射的雷射進行處理形成相應的圖像；
[0016]S2.對形成圖像的雷射進行擴束，擴束後，雷射照射在記錄材料的折光層上；
[0017]S3.雷射經過折光層，在遮光層上形成聚焦，遮光層在雷射聚焦的作用下，形成若干通孔；
[0018]S4.在所述步驟S3的通孔中填充顏料；
[0019]S5.改變發射的雷射的入射方向，重複步驟S1-S4至彩色動態圖的形成。
[0020]作為本發明的彩色動態圖的雷射列印方法的改進，所述步驟S4具體包括:緊貼所述記錄材料的遮光層設置顏料盒以及顏料盒移動組件，所述顏料盒移動組件驅動顏料盒移動至遮光層上形成通孔處，通過顏料的升華在相應的通孔中填充顏料。
[0021]作為本發明的彩色動態圖的雷射列印方法的改進，所述步驟S4中，通過顏料塗布的方式在所述步驟S3的通孔中填充顏料。
[0022]與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明的記錄材料可在同一位置區域上記錄圖像在不同角度下的視差圖形，填充顏料後，再現時，當沿著相應的視角，在不同觀察位置可看到不同顏色的再現圖形。
[0023]通過本發明的彩色動態圖的雷射列印裝置對雷射束入射角度的偏轉，在記錄材料的焦面上形成不同位置的雷射聚焦點，實現不同顏料的熱堆積。重複入射角度的偏轉，形成多通道顏色圖形的雷射列印，最終形成彩色多通道動態圖像的再現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明的記錄材料中折光層由多個微球形成時記錄材料的平面示意圖；
[0025]圖2為本發明的記錄材料中折光層由多個微透鏡形成時記錄材料的平面示意圖；
[0026]圖3為多個微球或微透鏡空間成像的原理示意圖；
[0027]圖4為多個微球或微透鏡空間成像的原理示意圖；
[0028]圖5為第一視角條件下，具有多個微透鏡形成的折光層的記錄材料對圖形進行記錄時的不意圖；
[0029]圖6為第二視角條件下，具有多個微透鏡形成的折光層的記錄材料對圖形進行記錄時的不意圖；
[0030]圖7為第三視角條件下，具有多個微透鏡形成的折光層的記錄材料對圖形進行記錄時的不意圖；
[0031]圖8為本發明的彩色動態圖的雷射列印裝置的一【具體實施方式】的平面示意圖；
[0032]圖9為本發明的彩色動態圖的雷射列印裝置的另一【具體實施方式】的平面示意圖；
[0033]圖10為本發明的彩色動態圖的雷射列印裝置的再一【具體實施方式】的平面示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面將對本發明實施例中的技術方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0035]本發明基於一種記錄材料，其應用於彩色動態圖的雷射列印中。該記錄材料具體包括:由多個微球或微透鏡形成的折光層、形成於多個微球或微透鏡焦面上的遮光層，多個微球或微透鏡可以陣列形式進行排布，也可以不規則形式進行排布。
[0036]如圖1所示，為折光層由多個微球形成時記錄材料的平面示意圖。此時，記錄材料100包括折光層11和遮光層12,遮光層12形成於多個微球的焦面上,且本實施方式中，多個微球另一側還覆蓋有薄膜13，該薄膜13對多個微球起到支撐固定的作用。
[0037]如圖2所示，為折光層由多個微透鏡形成時記錄材料的平面示意圖。此時，記錄材料200包括折光層21和遮光層22遮光層形成於多個微透鏡的焦面上。
[0038]優選地，遮光層的材質可以為鋁，鋁材質的遮光層可通過蒸鍍的方式形成於多個微球或微透鏡焦面上。
[0039]所述遮光層的尺寸範圍為:20nm-60nm，所述多個微球或微透鏡的尺寸範圍為:20um_300um。
[0040]由多個微球或微透鏡形成的折光層可對入射光進行偏轉，並形成聚焦。該記錄材料基於多個微球或微透鏡的空間成像原理，下面結合附圖對該原理進行介紹。
[0041]如圖3、4所示，為多個微球或微透鏡空間成像的原理示意圖。
[0042]將微透鏡或微球陣列設置在基材與物體之間，由於微透鏡或微球陣列中每個微球分別對物體成像或部分物像，並記錄在基材上。再現時，每個微球或微透鏡集成再現，在原物體的位置會有一個再現的圖形。如果觀察者稍微移動觀察視角，此時由於微透鏡或微球對光的偏折作用，使得再現圖形發生細微的移動。這樣便在基材的上方呈現一個動態的上浮再現圖形。
[0043]如圖5-7所示，圖5為第一視角條件下，具有多個微透鏡形成的折光層的記錄材料對圖形進行記錄時的示意圖；圖6為第二視角條件下，具有多個微透鏡形成的折光層的記錄材料對圖形進行記錄時的示意圖；圖7為第三視角條件下，具有多個微透鏡形成的折光層的記錄材料對圖形進行記錄時的示意圖。圖5-7中，記錄材料下方為顏料盒。
[0044]基於上述成像原理，第一視角條件下，當雷射通過折光層時，經過折光層的偏折雷射形成聚焦。由於，遮光層設置於折光層中多個微透鏡的焦面上，從而雷射聚焦形成的聚焦點照射於遮光層上。調整雷射的功率，當聚焦點雷射的光能大於遮光層的蒸發閾值時，遮光層被燒穿形成通孔。通過對該通孔填充顏料，即可記錄下當前入射角度下相應的圖像。當改變雷射的入射角，在第二視角條件下，由於記錄視差的不同，雷射的聚焦點發生微小移動，並形成相應的位置下的通孔，重複上述填充顏料步驟，記錄當前入射角度下相應的圖像。持續改變雷射的入射角，至完成彩色動態圖像的雷射列印。再現時，在不同觀察位置將看到不同顏色的再現圖形。
[0045]如圖8所示，基於上述記錄材料，本發明進一步提供一種彩色動態圖的雷射列印裝置。該彩色動態圖的雷射列印裝置300包括:光學系統和記錄材料34，所述光學系統包括:雷射器31和圖形生成器件。從而，所述雷射器發出的雷射經圖像生成器件處理後，照射到所述記錄材料上，照射到所述記錄材料上的雷射經折光層聚焦在遮光層上，當聚焦的雷射的能量大於所述遮光層的蒸發閾值時，遮光層上相應形成聚焦點。
[0046]具體地，本實施方式中，所述圖形生成器件包括振鏡單元32和擴散片33。其中，經雷射器31發出的雷射，依次經過振鏡單元32、擴散片30，到達記錄材料34上。其中，所述振鏡單元32設置於所述雷射器31發出的雷射的光路上，所述振鏡單元32接收所述雷射器31發出的具有一定入射角度的雷射，並對該雷射進行控制形成圖形。形成圖形的雷射傳遞至擴散片33處，進行擴束。進一步地，所述記錄材料34的折光層與所述擴散片33的出光側相對設置，折光層接收所述擴散片33發出的擴束雷射。記錄材料34接收相應的雷射後，通過其自身的折光層將雷射進行聚焦，並在遮光層上形成通孔。
[0047]上述振鏡單元32可以為F-THETA振鏡單元。為了提高記錄圖形解析度，發出的雷射的波長可以為532nm,也可以為1064nm或351nm。
[0048]如圖9所示，此外，所述光學系統還包括成像透鏡組35，該成像透鏡組35設置於所述擴散片和記錄材料之間的光路上。該成像透鏡組35將擴散片30擴束後的雷射進行收集，並使雷射聚焦於記錄材料34的下表面，形成下沉圖形。
[0049]如圖10所示，為了實現對雷射入射角度的調節，所述光學系統還包括稜鏡單元36，該稜鏡單元36設置於所述振鏡單元32和擴散片30之間的光路上。該稜鏡單元36可對入射而來的雷射進行折射，從而對入射的角度進行調節。
[0050]可替代地，所述圖像生成器件包括掩膜，所述掩膜上的透光區域形成相應列印圖形。從而，雷射器發出的雷射經過掩膜後，形成相應的圖形照射到記錄材料上。
[0051]進一步地，為了對記錄材料34的遮光層上的通孔進行顏料填充，所述彩色動態圖的雷射列印裝置300還包括顏料盒37及顏料盒移動組件38。所述顏料盒37與所述記錄材料34的鋁膜遮光層相對緊貼設置，顏料盒37中盛放有用於填充到通孔中的顏料。所述顏料盒移動組件38可根據雷射的入射角度，驅動所述顏料盒37運動至相應的位置，顏料在雷射的照射下升華，在該位置處的通孔中聚集，形成彩色聚焦點。其中，顏料盒移動組件38可以為步進電機或伺服電機。
[0052]本發明還提供一種基於上述記錄材料的彩色動態圖的雷射列印方法，該彩色動態圖的雷射列印方法包括:
[0053]S1.發射雷射，對發射的雷射進行處理形成相應的圖像；
[0054]S2.對形成圖像的雷射進行擴束，擴束後，雷射照射在記錄材料的折光層上；
[0055]S3.雷射經過折光層，在遮光層上形成聚焦，遮光層在雷射聚焦的作用下，形成若干通孔；
[0056]S4.在所述步驟S3的通孔中填充顏料；
[0057]S5.改變發射的雷射的入射方向，重複步驟S1-S4至彩色動態圖的形成。
[0058]其中，步驟S4中，在通孔中填充顏料可通過顏料盒實現，也可通過塗布的方式在所述步驟S3的通孔中填充顏料。
[0059]通過顏料盒填充時，緊貼所述記錄材料的遮光層設置顏料盒以及顏料盒移動組件，所述顏料盒移動組件驅動顏料盒移動至遮光層上形成通孔處，通過顏料的升華在相應的通孔中依次填入R、G、B三種顏料。
[0060]此外，在完成彩色動態圖的雷射列印後，為了增強再現圖形的彩色效果，可以再通過蒸鍍的方式設置金屬鋁層，作為反射層可增強彩色的效果。
[0061]綜上所述，本發明的記錄材料可在同一位置區域上記錄圖像在不同角度下的視差圖形，填充顏料後，再現時，當沿著相應的視角，在不同觀察位置可看到不同顏色的再現圖形。
[0062]通過本發明的彩色動態圖的雷射列印裝置對雷射束入射角度的偏轉，在記錄材料的焦面上形成不同位置的雷射聚焦點，實現不同顏料的熱堆積。重複入射角度的偏轉，形成多通道顏色圖形的雷射列印，最終形成彩色多通道動態圖像的再現。
[0063]對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。
[0064]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1.一種彩色動態圖的雷射列印裝置，其特徵在於，所述彩色動態圖的雷射列印裝置包括:光學系統和記錄材料，所述記錄材料包括由多個微球或微透鏡形成的折光層、形成於多個微球或微透鏡焦面上的遮光層； 所述光學系統包括雷射器和圖形生成器件，所述雷射器發出的雷射經圖像生成器件處理後，照射到所述記錄材料上，照射到所述記錄材料上的雷射經折光層聚焦在遮光層上，當聚焦的雷射的能量大於所述遮光層的蒸發閾值時，遮光層上相應形成聚焦點。
2.根據權利要求1所述的彩色動態圖的雷射列印裝置，其特徵在於，所述多個微球或微透鏡的尺寸範圍為:20um-300um ;所述遮光層的尺寸範圍為:20nm-60nm。
3.根據權利要求1所述的彩色動態圖的雷射列印裝置，其特徵在於，所述光學系統包括:所述圖像生成器件包括振鏡單元和擴散片；所述振鏡單元設置於所述雷射器發出的雷射的光路上，所述振鏡單元接收所述雷射器發出的雷射，並將接收的雷射傳遞至擴散片，所述記錄材料的折光層與所述擴散片的出光側相對設置，折光層接收所述擴散片發出的擴束雷射。
4.根據權利要求3所述的彩色動態圖的雷射列印裝置，其特徵在於，所述彩色動態圖的雷射列印裝置還包括成像透鏡組，所述成像透鏡組設置於所述擴散片和記錄材料之間的光路上。
5.根據權利要求3所述的彩色動態圖的雷射列印裝置，其特徵在於，所述光學系統還包括稜鏡單元，所述稜鏡單元設置於所述振鏡單元和擴散片之間的光路上。
6.根據權利要求1所述的彩色動態圖的雷射列印裝置，其特徵在於，所述圖像生成器件包括掩膜，所述掩膜上的透光區域形成相應列印圖形。
7.根據權利要求1所述的彩色動態圖的雷射列印裝置，其特徵在於，所述彩色動態圖的雷射列印裝置還包括顏料盒及顏料盒移動組件，所述顏料盒與所述記錄材料的鋁膜遮光層相對設置，所述顏料盒移動組件驅動所述顏料盒進行運動。
8.一種彩色動態圖的雷射列印方法，其特徵在於，所述彩色動態圖的雷射列印方法包括: 51.發射雷射，對發射的雷射進行處理形成相應的圖像； 52.對形成圖像的雷射進行擴束，擴束後，雷射照射在記錄材料的折光層上； 53.雷射經過折光層，在遮光層上形成聚焦，遮光層在雷射聚焦的作用下，形成若干通孔； 54.在所述步驟S3的通孔中填充顏料； 55.改變發射的雷射的入射方向，重複步驟S1-S4至彩色動態圖的形成。
9.根據權利要求8所述的彩色動態圖的雷射列印方法，其特徵在於，所述步驟S4具體包括:緊貼所述記錄材料的遮光層設置顏料盒以及顏料盒移動組件，所述顏料盒移動組件驅動顏料盒移動至遮光層上形成通孔處，通過顏料的升華在相應的通孔中填充顏料。
10.根據權利要求8所述的彩色動態圖的雷射列印方法，其特徵在於，所述步驟S4中，通過顏料塗布的方式在所述步驟S3的通孔中填充顏料。
【文檔編號】B41M3/06GK104191825SQ201410448548
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月4日 優先權日:2014年9月4日
【發明者】魏國軍, 陳林森, 朱鵬飛, 浦東林, 朱志飛, 李恆 申請人:蘇州蘇大維格光電科技股份有限公司, 蘇州大學