專利名稱：連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，屬于微光學(xué)顯示技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，防偽技術(shù)發(fā)展迅速，主要是以激光全息圖為主。但這種技術(shù)已半公開，防偽功能受到挑戰(zhàn)。還有諸如電碼防偽等種種方法，實(shí)現(xiàn)不便、系統(tǒng)煩雜。
為此人們提出了采用放大顯示防偽方法，這種防偽方法的原理是在正常照明條件下，人眼的極限分辨角為1’。在明視距離250mm的條件下，人眼的極限分辨率為0.072mm。一般來說為使眼睛不至于疲勞，人眼的視角在4’左右，即可以分辨距離為0.3mm左右的兩點(diǎn)。在一般情況下，大約10×10個(gè)點(diǎn)組成一個(gè)字、字符或圖形。即要比較舒適地閱讀或分辨圖形，其面積大小大約在4mm×4mm左右。其它細(xì)小的物體必須采用放大鏡或顯微鏡將其放大，使放大像的視角大于眼睛的極限分辨角，才能看清其微細(xì)結(jié)構(gòu)。即如果要觀察0.3mm×0.3mm的物體必須采用大約15倍的放大鏡才能看得清楚。如果不借助于放大鏡或顯微鏡地幫助，將無法辨認(rèn)圖形和字體。但放大顯示防偽方法一般由光學(xué)玻璃或塑料制成，具有一定的體積和重量，這給觀察帶來極大不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方便、簡單的連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，該方法研究了連續(xù)微透鏡列陣元件的放大顯示原理，設(shè)計(jì)制作互相匹配的微細(xì)圖形和微透鏡列陣，通過多種方式結(jié)合兩者，將人眼無法分辨的微細(xì)圖形加以放大顯示，并具有動態(tài)效果，且新穎、效果獨(dú)特，可實(shí)現(xiàn)很好的防偽功能。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案通過以下步驟完成連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，其特點(diǎn)在于包括下列步驟(1)設(shè)計(jì)制作微細(xì)圖形或微結(jié)構(gòu)；(2)用微細(xì)加工的方法，制作口徑與微細(xì)圖形相匹配的微透鏡列陣；(3)組合微細(xì)圖形和微透鏡列陣，得到放大、顯示、三維立體效果。
上述微細(xì)圖形的產(chǎn)生方式多種多樣，可以采用印刷、印刷的前工序-發(fā)片、激光打印、微細(xì)加工、微雕刻等方法。
上述微細(xì)加工的方法可以利用掩模移動法、灰階掩模法、光刻熱融法等在光刻材料上成形。光刻材料可以是光刻膠或明膠?？蛇x擇使用干法、濕法刻蝕、干濕法結(jié)合以及復(fù)制等方法精確傳遞圖形于所需表面。最終圖形的載體可以是軟質(zhì)材料，如膜層、有機(jī)材料表面等，也可以是硬質(zhì)材料，如光學(xué)玻璃、光學(xué)塑料。微透鏡列陣單元的剖面為凸面，水平截面形狀為圓形、正方形、多邊形(邊數(shù)大于等于5)，并且可以通過批量復(fù)制生產(chǎn)，降低微透鏡列陣成本。
組合微細(xì)圖形和微透鏡列陣，可以按照微透鏡列陣與微細(xì)圖形的組合方式，主要有兩類分離式和組合式。分離式的即微透鏡列陣和微細(xì)圖形可單獨(dú)使用，當(dāng)兩者直接貼加時(shí)產(chǎn)生放大顯示效果。同時(shí)在使用時(shí)可以自由選擇結(jié)合角度，產(chǎn)生顯示圖形顏色、大小上的變化，由于人眼的視覺停留和視差從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的動感和三維立體效果。這種技術(shù)尤其適用于真?zhèn)蔚蔫b別，最好的例子就是用于鑒別鈔票。可在鈔票的某些位置印制特定的結(jié)構(gòu)，持幣人手中持有與之對應(yīng)的上面有微透鏡列陣的工具。這種工具即可以是膜層或制作在光學(xué)玻璃、光學(xué)塑料上。可設(shè)計(jì)制作成裝飾品如鑰匙扣等，重量輕，方便攜帶。當(dāng)使用工具鑒別時(shí)，如果是真幣將可觀察到微細(xì)圖形，并且隨角度的不同，效果發(fā)生變化，比使用放大鏡進(jìn)行觀察要美觀、實(shí)用、方便，有強(qiáng)烈動感和三維立體效果。組合式是在微細(xì)圖形上以膜壓，膠粘結(jié)等方式集成微透鏡列陣，如商品表面加微細(xì)圖形膜層，再加軟質(zhì)的微透鏡列陣膜層；在各種紀(jì)念幣徽章等表面加微細(xì)圖形層，再加軟質(zhì)或硬質(zhì)的微透鏡列陣；在各種卡類上附著圖形、透鏡等多種不同的適用范圍。
本發(fā)明的方法用于鑒別鈔票的真?zhèn)位蛴糜谏唐返姆纻位蛴糜诟鞣N紀(jì)念幣、徽章、各種卡類等表面的特殊放大顯示效果。其顯示效果可以分為以下四類一是單一圖形單一顏色顯示，二是單一圖形多種顏色顯示，三是多種圖形單一顏色顯示，四是多種圖形多種色彩顯示。效果由微細(xì)圖形來決定。如果僅設(shè)計(jì)制作了一種圖案，并只有一種顏色，則顯示結(jié)果與之相同。效果由微細(xì)圖形來決定，如果微細(xì)圖形由不同圖形和不同色彩，則顯示結(jié)果更加豐富多彩。
本發(fā)明的原理是連續(xù)表面的微透鏡列陣是一種基于折射原理的微光學(xué)元件，當(dāng)截面形狀為凸時(shí)，每個(gè)子透鏡具有放大的功能。列陣元件就是多個(gè)具有放大功能的子透鏡的集合。產(chǎn)生微細(xì)圖形的方法有印刷、發(fā)片、激光打印、微細(xì)加工、微雕刻等多種，設(shè)計(jì)并用微細(xì)加工的方法制作口徑與之相近或一致的微透鏡列陣，通過分離式和組合式結(jié)合兩者，每個(gè)子透鏡對相應(yīng)的子區(qū)域有放大效果，這樣就將子區(qū)域內(nèi)的字符放大了，利用這種特殊的放大顯示效果達(dá)到防偽的目的。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1.微透鏡列陣與微細(xì)圖形的組合方式靈活多樣；2.放大顯示效果獨(dú)特，不通過復(fù)雜的儀器、設(shè)備觀察到肉眼無法分辨的微圖形；3.同一樣品實(shí)現(xiàn)多種顯示效果、且具有強(qiáng)烈動感和三維立體效果；4.微透鏡及微圖形的產(chǎn)生方式多種多樣，要求低，不需要嚴(yán)格對位，成本低廉；5.美觀、實(shí)用、攜帶方便。適用范圍廣，具有很好的市場前景。


圖1是本發(fā)明的放大顯示原理圖；圖2是本發(fā)明步驟(3)中采用組合方式的示意圖；圖3是本發(fā)明步驟(3)中采用分離方式的示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例1制作的微圖形結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例1制作透鏡列陣的顯微照片；圖6是本發(fā)明實(shí)施例1顯示結(jié)果示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例2制作的微圖形結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例2制作的透鏡列陣的三維立體示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例2顯示結(jié)果示意圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例3制作的微圖形結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例3顯示結(jié)果示意圖。
圖中序號含義連續(xù)微透鏡列陣1，微細(xì)圖形2，未結(jié)合微透鏡列陣區(qū)域3，結(jié)合微透鏡列陣區(qū)域4，多種圖案的一種顯示效果5，多種圖案的另一種顯示效果6。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，如圖1、圖4所示，首先制作微細(xì)圖形或微結(jié)構(gòu)，采用較簡單的發(fā)片方法來完成，設(shè)計(jì)每個(gè)子圖形的口徑為200μm，圖形為月牙狀，通過發(fā)片機(jī)產(chǎn)生輸出，形成在有機(jī)材料，如塑料膠片上；第二，用微細(xì)加工的方法，制作口徑與微細(xì)圖形口徑200μm及形狀相匹配的微透鏡列陣，連續(xù)形微透鏡列陣的制作采用移動掩模法形成于明膠光刻材料表面，成形方法可以采干法或濕法刻蝕或干濕法結(jié)合，通過復(fù)制的方法轉(zhuǎn)移圖形于有機(jī)塑料表面，微透鏡的顯微照片如圖5所示；最后，采用組合式膠粘法將兩者結(jié)合，如圖2所示，組合成微細(xì)圖形和微透鏡列陣，得到放大、顯示、三維立體效果；其顯示結(jié)果如圖6所示，附加了微透鏡列陣的地方和沒有附加微透鏡列陣的地方對比非常強(qiáng)烈，并且將口徑為200μm的用肉眼無法分辨的圖形明顯地顯示出來。
實(shí)施例2，μ字符的的制作和顯示。
首先，制作微細(xì)圖形或微結(jié)構(gòu)，采用激光直寫法制作掩模板得到微細(xì)圖形或微結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)的子圖形的口徑100μm，圖形為μ字符，直接制作在玻璃基底上的鉻層表面，如圖7所示。連續(xù)形微透鏡列陣用灰階掩模法成型，通過直接刻蝕的方法形成于光學(xué)材料表面(如融石英、K9)，如圖8所示是微透鏡列陣的三維輪廓圖。采用分離式方法，如圖3所示。觀察時(shí)得到的顯示結(jié)果如圖9所示。
實(shí)施例3，多種圖形的顯示。
首先，采用激光打印得到微細(xì)圖形，子圖形的口徑為150μm，圖形為方形和圓形兩種，如圖10所示；再制作微透鏡陣列，采用灰階掩模法在光刻材料上成形，然后再將微透鏡壓制在塑料表面，兩者再通過膜壓組合起來。
實(shí)施例4，采用金剛石車削的方法制作凸面形透鏡列陣，水平截面為圓形。基底材料為K9玻璃，子圖形口徑500μm。微細(xì)圖形制作各種卡類上面，兩者采用分離式，當(dāng)單獨(dú)使用時(shí)，帶有微細(xì)圖形的卡與別的沒帶微細(xì)圖形的卡沒有區(qū)別，當(dāng)附加上微透鏡列陣后，產(chǎn)生放大顯示及動態(tài)特殊效果。
實(shí)施例5，采用光刻熱熔法制作微細(xì)圖形，子圖形口徑為50μm，水平截面為正六邊形。通過復(fù)制的方法制作到光學(xué)塑料基底上。制作成紀(jì)念徽章，用照相翻版印刷的方法制作的微細(xì)圖形附著在其下表面，兩者緊密結(jié)合在一起。
權(quán)利要求
1.連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，其特征在于包括下列步驟(1)設(shè)計(jì)制作微細(xì)圖形或微結(jié)構(gòu)；(2)用微細(xì)加工的方法，制作口徑與微細(xì)圖形相匹配的微透鏡列陣；(3)組合微細(xì)圖形和微透鏡列陣，得到放大、顯示、三維立體效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，其特征在于所述的步驟(1)中的制作微細(xì)圖形或微結(jié)構(gòu)的方法是采用印刷、發(fā)片、激光打印、微細(xì)加工、微雕刻等方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，其特征在于所述的步驟(2)中的微細(xì)加工方法是采用掩模移動法、灰階掩模法、光刻熱融法在光刻材料上成形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，其特征在于所述的光刻材料是光刻膠或明膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，其特征在于所述的成形方法采用干法或濕法刻蝕或干濕法結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，其特征在于所述的微透鏡列陣的單元剖面為凸面，水平截面形狀為圓形或正方形或邊數(shù)大于等于5的多邊形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，其特征在于所述的步驟(3)中組合微細(xì)圖形和微透鏡列陣是按照微透鏡列陣的方式采用分離式或組合式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，其特征在于所述的分離式是微透鏡列陣和微細(xì)圖形可單獨(dú)使用，當(dāng)兩者直接貼加時(shí)產(chǎn)生放大顯示效果。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，其特征在于所述的組合式是在微細(xì)圖形上以膜壓或膠粘結(jié)等方式集成微透鏡列陣。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，其特征在于所述成形的載體是膜層或有機(jī)材料表面等軟質(zhì)材料，還可以是光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料等硬質(zhì)材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，其特征在于所述的方法用于鑒別鈔票的真?zhèn)位蛴糜谏唐返姆纻位蛴糜诟鞣N紀(jì)念幣、徽章、各種卡類等表面的特殊放大顯示效果。
全文摘要
連續(xù)微透鏡列陣放大顯示防偽方法，涉及微光學(xué)元件顯示技術(shù)。采用印刷、發(fā)片、激光打印、微細(xì)加工、微雕刻方法制作微細(xì)圖形，采用微細(xì)加工的方法制作口徑與微細(xì)圖形相匹配的連續(xù)表面微透鏡列陣，兩者通過分離式、膜壓組合式、粘貼組合式等結(jié)合，得到單一圖形單一顏色、多圖形多色彩等多種放大顯示及三維立體效果，還具有強(qiáng)烈的動感，方便地觀察到肉眼無法分辨的微圖形，從而實(shí)現(xiàn)防偽目的。本發(fā)明組合方式靈活，效果獨(dú)特，成本低廉，適用范圍廣，具有很好的市場前景。
文檔編號B44F1/00GK1552589SQ03123580
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者鄧啟凌, 杜春雷, 周崇喜 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所