專利名稱：微結(jié)構(gòu)立體浮雕圖文制版系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型專利涉及一種激光和電子束制作微結(jié)構(gòu)立體浮雕圖文的制版系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，公知的立體印刷或壓印圖文采用激光全息版(Hologram)，光柵片 (Lenticular)制作，激光全息版的光干涉紋路深度在0. 1_2微米之間，形成的立體圖文在光譜反射中會出現(xiàn)彩虹光變效果，需要有好的光源和正確的視角角度才能看到清晰立體圖文，光柵片則需要一定厚度焦距的透鏡光柵才能將光柵片底下印刷的圖文折射成立體效果，光柵片的厚度都在100微米以上，使用上受到很大的局限，且受限于光柵片的解析度和印刷解析度的配合技術(shù)問題，所制成的立體圖文精致度仍然不好。

實用新型內(nèi)容針對以上現(xiàn)有的立體圖文印刷技術(shù)的不足，本實用新型提供一種全新的高能光束制版裝置。使用該裝置，能夠制作出在一般光線下，肉眼可以看出立體浮雕效果的微結(jié)構(gòu)紋路版，以解決現(xiàn)有技術(shù)中光干涉紋路的深度和角度控制，微結(jié)構(gòu)紋路的設(shè)計是制作立體微結(jié)構(gòu)版的兩大技術(shù)問題。這種版可以使用各種復(fù)制方式，包括但不限于電鑄、模壓、轉(zhuǎn)移等實現(xiàn)大量復(fù)制。本實用新型的目的是通過采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種微結(jié)構(gòu)立體浮雕圖文制版系統(tǒng)，包括控制電腦、X-Y-Z軸信號掃描器、X-Y移動平臺、光束能量控制器、高能光束產(chǎn)生器、光圈控制器、光刻角度旋轉(zhuǎn)器、光束往復(fù)掃描器、自動對焦裝置及用于設(shè)置光阻玻璃的固定平臺；控制電腦與X-Y-Z軸信號掃描器信號連接，X-Y-Z軸信號掃描器分別與光刻角度旋轉(zhuǎn)器、光束能量控制器及X-Y移動平臺信號連接，光束能量控制器與高能光束產(chǎn)生器信號連接，高能光束產(chǎn)生器的輸出端由近及遠(yuǎn)順序設(shè)置光圈控制器、光刻角度旋轉(zhuǎn)器、光束往復(fù)掃描器及自動對焦裝置，高能光束產(chǎn)生器、光圈控制器、光刻角度旋轉(zhuǎn)器、光束往復(fù)掃描器及自動對焦裝置均架設(shè)于X-Y移動平臺的X軸上，X軸連同其上架設(shè)的各裝置整體架設(shè)于X-Y移動平臺的Y軸上，X-Y移動平臺架設(shè)于放置有光阻玻璃、感光涂層或塑料的固定平臺上。作為本實用新型優(yōu)選的技術(shù)方案，所述高能光束產(chǎn)生器為激光器。作為本實用新型優(yōu)選的技術(shù)方案，所述高能光束產(chǎn)生器為電子束發(fā)生器。作為本實用新型優(yōu)選的技術(shù)方案，所述光圈控制器包括一孔徑可調(diào)節(jié)的光束孔。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的優(yōu)點在于采用本實用新型的裝置，采用單光束的高能激光或是電子束，單光束直接刻每一條干涉條紋，每一條干涉條文的深度、角度、密度都可以自由控制，通過干涉條紋的設(shè)計，可以讓光線照射在干涉條紋時產(chǎn)生不同角度的反射，從而模擬出人眼看見立體圖案的原理，讓微結(jié)構(gòu)紋路組成圖文在眼睛看起來就和看到立體物體的光線折射效果相同，從而得到立體浮雕效果，這樣制作出來的立體浮雕圖文，光線折射形成的立體感覺可以達(dá)到5mm以上，但版的紋路深度僅只有0.2-10微米，因此可以輕易通過模壓、紫外固化成型、擠出成型、電子束固化成型等各種現(xiàn)成技術(shù)復(fù)制到塑料薄膜、紙張和塑料制品上面；從而實現(xiàn)大量低成本生產(chǎn)，具備非常直觀且肉眼可辨識的最先進(jìn)防偽功能，同時也具備了非常搶眼的視覺沖擊效果，可以讓產(chǎn)品本身或是其包裝更加美觀。
以下結(jié)合附圖與具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明


圖1是本實用新型微結(jié)構(gòu)立體浮雕圖文制版系統(tǒng)模塊示意圖；圖2是菲涅爾透鏡俯視圖；圖3是菲涅爾透鏡的等效物理視覺透鏡圖；圖4是菲涅爾透鏡的橫截面圖。
具體實施方式
如
圖1所示，本實施方式之微結(jié)構(gòu)立體浮雕圖文制版系統(tǒng)包括控制電腦、X-Y-Z軸信號掃描器、X-Y移動平臺、光束能量控制器、高能光束產(chǎn)生器、光圈控制器、光刻角度旋轉(zhuǎn)器、光束往復(fù)掃描器、自動對焦裝置及用于設(shè)置光阻玻璃的固定平臺?？刂齐娔X與X-Y-Z軸信號掃描器信號連接，X-Y-Z軸信號掃描器分別與光刻角度旋轉(zhuǎn)器、光束能量控制器及X-Y移動平臺信號連接，光束能量控制器與高能光束產(chǎn)生器信號連接，高能光束產(chǎn)生器的輸出端由近及遠(yuǎn)順序設(shè)置光圈控制器、光刻角度旋轉(zhuǎn)器、光束往復(fù)掃描器及自動對焦裝置，高能光束產(chǎn)生器、光圈控制器、光刻角度旋轉(zhuǎn)器、光束往復(fù)掃描器及自動對焦裝置均架設(shè)于X-Y移動平臺的X軸上，X軸連同其上架設(shè)的各裝置整體架設(shè)于X-Y移動平臺的Y軸上，X-Y移動平臺架設(shè)于放置有光阻玻璃、感光涂層或塑料的固定平臺上。高能光束產(chǎn)生器為激光器或電子束發(fā)生器，其可產(chǎn)生高能量的單一光束，激光器產(chǎn)生高能單束激光，電子束產(chǎn)生器產(chǎn)生高能量的電子束，該單一光束可在光阻玻璃、感光涂層或塑料上刻出精細(xì)線條。光圈控制器設(shè)置于高能光束產(chǎn)生器的光束輸出端，其包括一孔徑可調(diào)節(jié)的光束孔，通過調(diào)節(jié)該光束孔的孔徑可使該高能光束產(chǎn)生器產(chǎn)生的高能光束通過該光束孔后成為制版所需要的解析度的粗細(xì)的光束。控制電腦輸出BMP圖檔信號即需要光刻的圖案至X-Y-Z軸信號掃描器，X-Y-Z軸信號掃描器讀取該圖檔信號的灰階或彩色圖案，以及深度圖案；每一個灰階或是顏色對應(yīng)為一個角度，將灰階或是彩色圖案轉(zhuǎn)化為角度，此角度代表刻平行光刻紋路的角度，如果是8位的圖檔，共計有256個選擇，除去全黑和全白，共有2M個角度，X-Y-Z軸信號掃描器將此角度訊號傳給光刻角度旋轉(zhuǎn)器；χ-γ-ζ軸信號掃描器將深度圖案數(shù)據(jù)傳送給光束能量控制器，用來控制高能光束產(chǎn)生器的輸出的功率，即控制高能光束的光強(qiáng)，從而控制刻紋的深度；同時每一個灰階點(或是彩色點)在圖檔上也代表了 X，Y的座標(biāo)，表示該點的位置，所以χ-γ-ζ軸信號掃描器就能定位出圖案點的(X，Y)座標(biāo)，使X-Y移動平臺移動到相對應(yīng)的座標(biāo)，同時也定義了這個點的角度，使光刻角度選擇器旋轉(zhuǎn)到對應(yīng)的角度， 同時也通過Z軸掃描掃描定義了刻紋深度，X-Y Scanner構(gòu)成了整個系統(tǒng)的核心。[0020]光束往復(fù)掃描器通過光束往復(fù)掃描器內(nèi)設(shè)的光學(xué)鏡片的微幅擺動，就能在很小的范圍內(nèi)移動光束，往復(fù)移動并經(jīng)自動對焦裝置對焦，在設(shè)置于固定平臺上的光阻玻璃表面刻畫出平行的條紋。本實用新型不使用傳統(tǒng)激光全息行業(yè)的雙光束制版技術(shù)，雙光束的紋路干涉條文只有具備平面的旋轉(zhuǎn)角度控制、雙光束夾角控制的功能，干涉條紋本身不能自由改變和控制，形成不了無泛彩虹的立體圖文，本專利改采用單光束的高能激光或是電子束，單光束直接刻每一條干涉條紋，每一條干涉條紋的深度、角度、密度都可以自由控制，通過干涉條紋的設(shè)計，可以讓光線照射在干涉條紋時產(chǎn)生不同角度的反射，從而模擬出人眼看見立體圖案的原理，讓微結(jié)構(gòu)紋路組成圖文在眼睛看起來就和看到立體物體的光線折射效果相同，從而得到立體浮雕效果，這樣制作出來的立體浮雕圖文，光線折射形成的立體感覺可以達(dá)到5mm以上，但版的紋路深度僅只有0.2-10微米，因此可以輕易通過模壓、紫外固化成型、擠出成型、電子束固化成型等各種現(xiàn)成技術(shù)復(fù)制到塑料薄膜、紙張和塑料制品上面。光學(xué)紋路圖案的設(shè)計方案，則采用類似圖2至圖4的菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)的原理，菲涅爾透鏡透過平行的切割紋路來產(chǎn)生光線集中的透鏡效果，在光學(xué)的應(yīng)用上取代了凸透鏡，實際的視覺效果也具備了凸透鏡的外觀，也就是雖然是平片的刻紋，但看起來是立體凸出來(凸透鏡結(jié)構(gòu)紋路)或凹進(jìn)去的(凸透鏡結(jié)構(gòu)的鏡面反射紋路結(jié)構(gòu))，傳統(tǒng)的菲涅爾透鏡都是圓形和方形的，采用機(jī)械切割的方式，譬如鉆石刀具(Diamond Turning), 其能切割的形狀和深度受限于刀具加工的精度問題，紋路無法制作的非常精細(xì)和淺，本實用新型透過高能光束切割，可以提高解析度，以如圖4所示的鋸尺狀結(jié)構(gòu)來制作出所需要折射光線的紋路深度和角度，解決了機(jī)械刀具的限制，同時利用X-Y移動平臺，把高能光束架設(shè)于移動平臺上，精確控制高能光束的輸出能量來控制切割深度，這樣就能實現(xiàn)任意形狀和深度的切割，切割出來的紋路和菲涅爾透鏡一樣具備了光學(xué)透鏡的效果，也就能折射光線形成凹或凸的形狀，再透過電腦圖文設(shè)計技術(shù)，讓一個灰階或是彩色的圖文分割成許多不同的凸透鏡或是凹透鏡組合，就能制作出立體浮雕。
權(quán)利要求1.一種微結(jié)構(gòu)立體浮雕圖文制版系統(tǒng)，其特征在于包括控制電腦、X-Y-Z軸信號掃描器、X-Y移動平臺、光束能量控制器、高能光束產(chǎn)生器、光圈控制器、光刻角度旋轉(zhuǎn)器、光束往復(fù)掃描器、自動對焦裝置及用于設(shè)置光阻玻璃的固定平臺；控制電腦與X-Y-Z軸信號掃描器信號連接，X-Y-Z軸信號掃描器分別與光刻角度旋轉(zhuǎn)器、光束能量控制器及X-Y移動平臺信號連接，光束能量控制器與高能光束產(chǎn)生器信號連接，高能光束產(chǎn)生器的輸出端由近及遠(yuǎn)順序設(shè)置光圈控制器、光刻角度旋轉(zhuǎn)器、光束往復(fù)掃描器及自動對焦裝置，高能光束產(chǎn)生器、光圈控制器、光刻角度旋轉(zhuǎn)器、光束往復(fù)掃描器及自動對焦裝置均架設(shè)于X-Y移動平臺的X軸上，X軸連同其上架設(shè)的各裝置整體架設(shè)于X-Y移動平臺的Y軸上，X-Y移動平臺架設(shè)于放置有光阻玻璃、感光涂層或塑料的固定平臺上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微結(jié)構(gòu)立體浮雕圖文制版系統(tǒng)，其特征在于所述高能光束產(chǎn)生器為激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微結(jié)構(gòu)立體浮雕圖文制版系統(tǒng)，其特征在于所述高能光束產(chǎn)生器為電子束發(fā)生器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的微結(jié)構(gòu)立體浮雕圖文制版系統(tǒng)，其特征在于所述光圈控制器包括一孔徑可調(diào)節(jié)的光束孔。
專利摘要本實用新型涉及一種微結(jié)構(gòu)立體浮雕圖文制版系統(tǒng)，該微結(jié)構(gòu)立體浮雕圖文制版系統(tǒng)包括控制電腦、X-Y-Z軸信號掃描器、X-Y移動平臺、光束能量控制器、高能光束產(chǎn)生器、光圈控制器、光刻角度旋轉(zhuǎn)器、光束往復(fù)掃描器、自動對焦裝置及用于設(shè)置光阻玻璃的固定平臺；X-Y-Z軸信號掃描器是該裝置的核心設(shè)備。采用本實用新型的裝置，可以輕易通過模壓、紫外固化成型、擠出成型、電子束固化成型等各種現(xiàn)成技術(shù)復(fù)制到塑料薄膜、紙張和塑料制品上面，從而實現(xiàn)大量低成本生產(chǎn)。
文檔編號B41C1/05GK202053655SQ20112014064
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者江明聰 申請人:中豐田光電科技(珠海)有限公司