CN102317085A - 形成具有浮动合成图像的片材的方法以及具有浮动合成图像的片材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了具有不同类型合成图像的微透镜片材，其中所述合成图像浮动在所述片材的上方、之内、或下方、或它们的一些组合。一种类型的合成图像可能用肉眼或对于观察者可见，而另一种类型的合成图像仅对于观察者通过辅助观察工具可见。本发明也公开了用于提供这类成像片材的方法。

Description

形成具有浮动合成图像的片材的方法以及具有浮动合成图像的片材
技术领域
本发明涉及在片材上成像的方法，所述方法提供至少两种合成图像，由观察者观察到的合成图像中的至少一种为相对于片材悬浮在空间中，并且其中合成图像中的至少一种可用肉眼看到，而另一种合成图像可通过辅助观察工具看到。本发明也涉及提供至少两种合成图像的片材，由观察者观察到的合成图像中的至少一种为为相对于片材悬浮在空间中，并且其中合成图像中的至少一种可用肉眼看到，而另一种合成图像可通过辅助观察工具看到。
背景技术
已经开发出多个安全结构来帮助验证重要文件或贵重制品，从而有助于防止伪造者篡改、复制或仿制重要文件或贵重制品。这些安全结构中的一些可以包括“显见”安全结构或“隐蔽”安全结构。显见安全结构为通过肉眼易见的结构，此类结构可以包括全息图和其它衍射光学可变图像、压印图像、色移膜和色移油墨。肉眼可以矫正到正常视力，但不能以其它方式辅以(例如)放大镜或特殊观察器。相比之下，隐蔽安全结构包括仅在提供辅助观察工具的特定条件下才能看到的图像，例如在放大条件下、在特定光波长条件下或用特殊观察器检测。
具有图形图像或其它标印的片材已被广泛地使用，尤其是作为用于鉴别制品或文件的标签。例如，美国专利No.3,154,872、No.3,801,183、No.4,082,426和No.4,099,838中所述的那些片材已被用作车牌的验证标贴，和用作驾驶执照、政府文件、盒式磁带、扑克牌、饮料罐等等的安全膜。其它用途包括在例如警车、消防车或其它应急车辆上用于识别目的的图形应用、在广告和促销展示中和作为特色标签，从而得到增强的品牌效果。
另一种形式的成像片材在美国专利No.6,288,842(Florczak等人)中有所描述。Florczak等人公开了具有合成图像的微透镜片材，其中合成图像在片材的上方或下方、或片材的上方和下方两者浮动。合成图像可以是二维图像或三维图像。也公开了用于提供这类片材的方法，包括将辐射施加于与微透镜邻近的辐射敏感型材料层。该专利公开了因为成分变化、材料移除或刻蚀、相位改变、或与微透镜层的一侧邻近设置的涂层的聚合反应而生成图像。
PCT专利申请公开WO 2007/047259，“Methods of Forming Sheetingwith a Composite Image that Floats and Sheeting with a Composite Image thatFloats”(形成具有浮动合成图像的片材的方法以及具有浮动合成图像的片材)(Endle等人)，公开了在片材上成像的方法，该方法可提供由观察者观察为相对于片材悬浮在空间中的一种或多种合成图像，并且其中合成图像的透视图随视角而变。本公开也涉及提供一种或多种合成图像的片材，该一种或多种合成图像由观察者观察为相对于片材悬浮在空间中，并且其中合成图像的透视图随视角而变。
美国专利No.7,333,268(Steenblik等人)公开了采用规则二维非圆柱形透镜阵列的膜材料，以放大微图像(称为图标)，以通过多个单独透镜/图标图像系统的联合性能形成合成放大图像。
美国专利No.6,222,650 B1和No.6,552,830 B2，“HolographicAuthentication Element and Document Having Holographic AuthenticationElement Formed Thereon”(全息验证元件和具有其上形成的全息验证元件的文件)(Long)，公开了围绕衍射结构(例如衍射光栅或全息结构)嵌入非衍射缩微图形结构的方法和组合物。该专利取决于衍射或全息方法和结构，以形成高分辨率文本。
发明内容
本发明的一个方面提供片材。在该片材的一个实施例中，该片材包括：微透镜的阵列；材料层，其与微透镜的阵列邻近；第一供体材料，其接触材料层，其中供体材料与多个微透镜中的每一个相关地在材料层上形成至少两种单独的局部完整图像；第一合成图像，其由单独的图像中的至少一种提供，用肉眼看起来在片材的上方或下方、或片材的上方和下方两者浮动；第二合成图像，其由单独的图像中的至少一种提供，通过辅助观察工具看起来浮动在片材的上方、之内、或下方、或它们的任何组合，其中第二合成图像与第一合成图像对齐。
本发明的另一方面提供在微透镜片材上形成两种合成图像的方法。在该方法的一个实施例中，该方法包括以下步骤：提供片材，片材具有微透镜的阵列和与微透镜的阵列邻近的材料层；提供掩模，掩模与片材的微透镜的阵列邻近；提供第一供体基底，第一供体基底与片材的材料层邻近，其中第一供体基底为辐射敏感型基底；提供辐射源；使用辐射源和掩模将第一供体材料的至少一部分转印到片材上，以与多个微透镜中的每一个相关地在材料层上形成至少两种单独的局部完整图像；由此片材显示具有第一合成图像，第一合成图像由单独的图像中的至少一种提供，用肉眼看起来浮动在片材的上方或下方、或它们的任何组合；其中片材显示具有第二合成图像，第二合成图像由单独的图像中的至少一种提供，通过辅助观察工具看起来浮动在片材的上方、之内、或下方、或它们的任何组合，其中第二合成图像与第一合成图像对齐。
在该方法的另一个实施例中，该方法包括以下步骤：提供片材，片材具有微透镜的阵列和与微透镜的阵列邻近的材料层；提供第一供体基底，第一供体基底与片材的材料层邻近，其中第一供体基底为辐射敏感型基底；提供辐射源；使用辐射源将第一供体基底的至少一部分转印到片材上，以与多个微透镜中的每一个相关地在材料层上形成单独的局部完整图像，由此片材显示具有第一合成图像，第一合成图像由单独的图像提供，用肉眼看起来浮动在片材的上方或下方、或它们的任何组合。之后，使用辐射源移除单独的局部完整图像的所选部分，以形成第二合成图像，第二合成图像由单独的图像提供，通过辅助观察工具看起来浮动在片材的上方、之中或下方、或它们的任何组合。
本发明的另一方面提供另一种片材。在该具体实施例中，该片材包括：微透镜的阵列；材料层，其与微透镜的阵列邻近；第一供体材料，其接触材料层，其中供体材料与多个微透镜中的每一个相关地在材料层上形成至少两种单独的局部完整图像；第一合成图像，其由单独的图像中的至少一种提供，用肉眼看起来浮动在片材的上方或下方、或它们的任何组合；第二合成图像，其由单独的图像中的至少一种提供，通过辅助观察工具看起来浮动在片材的上方、之中或下方、或它们的任何组合，其中单独的局部完整图像中的至少一种包括气体空隙。
附图说明
本文将参照附图描述本发明，其中：
图1为包括平凸基片的微透镜片材的一个实施例的放大剖视图；
图2为“外露透镜”型微透镜片材的一个实施例的放大剖视图；
图3为“内嵌透镜”型微透镜片材的一个实施例的放大剖视图；
图4a和图4b示意性地示出根据本发明方法的一个实施例，该实施例使用掩模和第一供体片材；
图5a和图5b示意性地示出图4所示方法的另一个实施例，不同的是使用掩模和第二供体片材；
图6示意性地示出与图4和图5所示方法的实施例一起使用的设备；
图7A为微透镜片材片段的一个实施例的平面图，该平面图示出在与由本发明方法制成的单独微透镜相关的材料层上记录的样本图像，并且还示出所记录的图像涵盖了从合成图像的完整复制到部分复制；
图7B为与图7A的微透镜片材类似的微透镜片材片段的另一个实施例的平面图，不同的是示出负反差第二合成图像的一个实施例；
图7C为与图7A的微透镜片材类似的微透镜片材片段的另一个实施例的平面图，不同的是示出正反差第二合成图像的一个实施例；
图8为微透镜片材一部分的一个实施例的照片，示出看起来浮动在根据本发明的片材的上方、之中或下方的至少两种合成图像，合成图像中的一种可用肉眼看到，而另一种合成图像可通过辅助观察工具看到；
图9A为合成图像的一部分的显微照片，合成图像可借助于图8的微透镜片材的透镜上的折射率匹配液而透过透镜片材看到，示出单独的局部完整图像；透过微透镜一起观察该图像时得到用肉眼可见的第一合成图像，并得到通过辅助观察工具可见的第二合成图像；
图9B为图8的微透镜片材的显微照片视图，示出用肉眼可见的第一合成图像和通过辅助观察工具可见的第二合成图像；
图10为图12的微透镜片材的一部分的显微照片，利用放大镜示出可通过辅助观察工具看到的合成图像。
图11和图12为微透镜片材的一部分的另一个实施例的照片，示出看起来浮动在根据本发明的片材的上方、之中或下方的至少两种合成图像，合成图像中的一种看起来随观察位置变化而相对于片材移动；
图13示出可用于根据本发明方法中的一种的负反差掩模的一个实例；
图14为用肉眼可见的正反差第二合成图像的显微照片，该合成图像使用类似于图13所示的掩模形成；
图14A为图14特定轮廓线内的部分A的显微照片，示出得到通过辅助观察工具可见的第二合成图像的特定微透镜下的单独的图像；
图15示出正反差掩模的一部分的另一个实例，该掩模用于根据本发明方法中的一种；
图16为通过辅助观察工具可见的负反差合成图像的显微照片；
图17为微透镜片材的一个实施例的显微照片，该微透镜片材的合成图像为随角度变化的图像阵列；
图18A-D为随角度变化的图像阵列的合成图像的显微照片，其中每一张显微照片均示出相对于片材的不同观察位置；
图19示意性地示出本发明的片材和放大镜，其中视角相对于片材移动；
图19A示意性地示出使用放大镜以视角A观察第二合成图像时的图19的片材；
图19B示意性地示出使用放大镜以视角B观察第二合成图像时的图19的片材；
图20为几何光学示意图，示出看起来浮动在微透镜片材的上方的第一合成图像和看起来浮动在片材中的第二合成图像的形成；
图21为本发明片材的示意图，在反射光下观察片材时，其具有看起来浮动在片材的上方的第一合成图像；
图22为本发明片材的示意图，在透射光下观察片材时，其具有看起来浮动在片材的上方的第一合成图像；
图23为几何光学示意图，示出在观察时将看起来浮动在微透镜片材的下方的第一合成图像和看起来浮动在片材中的第二合成图像的形成；
图24为本发明片材的示意图，在反射光下观察片材时，其具有看起来浮动在片材的下方的第一合成图像；
图25为本发明片材的示意图，在透射光下观察片材时，其具有看起来浮动在片材的下方的第一合成图像；
图26示出附接到基底的本发明片材的一个实施例；
图27为本发明片材的示意图，在透射光下观察片材时，其具有看起来浮动在片材中的第二合成图像；
图28为本发明片材的示意图，在反射光下观察片材时，其具有看起来浮动在片材中的第二合成图像；
图29A-C示意性地示出根据本发明另一个方法的一个实施例，该实施例使用第一供体片材，并于其后移除单独的局部完整图像的所选部分，以形成第二合成图像；
图30为使用图29A-C中所示方法形成的微透镜片材的一个实施例的放大图，示出第二合成图像；并且
图31为使用图29A-C中所示方法形成的微透镜片材的一个实施例的放大图，示出片材的反射特性。
具体实施方式
本发明的微透镜片材及其成像方法生成两种类型的合成图像，所述合成图像由与多个微透镜相关的单独的局部完整图像和/或单独的完整图像提供。这些合成图像看起来悬浮或浮动在片材的上方、片材的平面内和/或片材的下方、或它们的任何组合。为方便起见，这些悬浮的图像被称为浮动图像，它们可以位于片材的上方或下方(无论是二维图像还是三维图像)，或可为看起来在片材的上方、片材的平面内和片材的下方的三维图像。第一类浮动合成图像由观察者用肉眼观察。肉眼可以矫正到正常视力，但不能以其它方式辅以(例如)放大镜或特殊观察器。第二类浮动合成图像不可用肉眼观察，但相反的是观察者可通过辅助观察工具来观察，例如在放大镜下观察。第一类浮动合成图像的另一种描述方式为显见图像。第二类浮动图像的另一种描述方式为隐蔽图像。(隐蔽结构和显见结构在背景技术部分有一般性描述。)这两类图像的颜色均可为黑白色或彩色，并可看起来在与观察者相同或相反的方向移动。与一些全息片材不同，本发明的成像片材不可用于自我复制。
通过本发明方法成像的片材具有所述的合成图像，而且可以用在多种应用中，例如，护照、身份徽章、活动通行证、认同卡、产品识别格式、货币和广告推广中用作验证和真实性目的的防篡改安全图像；可得到浮动或下沉或既浮动又下沉的品牌图像的品牌增强图像；在例如警车、消防车或其它应急车辆徽章之类的图形应用中的识别显示图像；在例如亭子、夜间标记和汽车仪表盘显示屏之类的图形应用中的信息显示图像；以及通过在例如名片、吊牌、艺术品、鞋类和瓶装产品之类的产品上使用合成图像来提高新颖性。
本发明还提供形成包含所述合成图像的成像片材的本发明方法的不同实施例。在一个实施例中，掩模和供体片材用于同时生成第一类合成图像和第二类合成图像。在另一个实施例中，供体片材用于生成第一类合成图像，之后采用移除第一类合成图像特定部分的方法来形成第二类合成图像。
美国专利No.6,288,842(Florczak等人)公开了作为成分变化、材料移除或烧蚀、相变或设置在与微透镜层一侧邻近的涂层聚合反应的结果，而在微透镜片材上生成浮动图像。PCT专利申请公开WO 2007/047259(Endle等人)公开了通过将材料添加到微透镜片材上而在微透镜片材上生成浮动图像。与这两个参考文献的公开内容相比之下，在一个实施例中，本发明的方法通过使用掩模在微透镜片材上添加材料来生成上述第一类浮动图像和第二类浮动图像。在另一个实施例中，本发明的方法通过在微透镜片材上添加材料以及后续移除特定部分的材料，来生成上述第一类浮动图像和第二类浮动图像。
可在其上形成本发明图像的微透镜片材包括一个或多个离散的微透镜层以及与微透镜层一侧邻近的材料层。例如，图1示出微透镜片材10a的适用类型的一个实施例。该片材包括具有第一阔面和第二阔面的透明基片8，其中第二面2基本上平坦，第一面11具有大致球形或非球形的微透镜4阵列。材料层14可任选地设置在基片8的第二面2上。材料层14包括第一侧面6，第一侧面6用于接纳以下详细描述的供体材料。图2示出微透镜片材10b的适用类型的另一个实施例。选择微透镜的形状和基片的厚度及其波动，使得适用于观察片材的光大致聚焦在第一面6处。在该实施例中，微透镜片材为“外露透镜”型微透镜片材10b，其包括部分嵌入材料层14(例如聚合物材料)内的单层透明微球12，单层透明微球12通常也可为微珠粘结剂层。材料层14包括用于接纳供体材料的第一侧面6，如以下详细描述。对于可能用于使供体基材成像的辐射波长(将在以下详细说明)，以及可在其中观察合成图像的光波长而言，微球体12均为透明的。这种类型的片材在美国专利No.3,801,183中有更详细的描述，不同的是其中的微珠粘结剂层非常薄，例如薄至微珠粘结剂层仅在微珠之间或仅占据微珠之间的空隙。或者，当采用美国专利No.3,801,183教导的微珠粘结剂厚度时，为了将辐射大致聚焦在材料层14的第一侧面6上，可使用具有合适光学折射率的微球制成这类片材。这类微球包括可从Esprix Technologies(总部位于Sarasota，FL)商购获得的聚甲基丙烯酸甲酯微珠。
图3示出微透镜片材10c的适用类型的另一个实施例。在该实施例中，微透镜片材是“嵌入透镜”型片材10c，其中微球12被嵌入介于透明保护外罩24(通常为聚合物材料)与材料层14(通常也可为微珠粘结剂层，例如聚合材料)之间。材料层14包括用于接纳供体材料的第一侧面6，如以下详细描述。这种类型的片材在美国专利No.3,801,183中有更详细的描述，不同的是要移除反射层和粘结剂，并且要重新形成间隔层14，以便与微球的曲率不太共形。
片材10的微透镜优选地具有有序的图像形成折射元件，以便用于形成图像(将在下文详细描述)；一般来讲通过形成球形或非球形特征来实现这一点。提供梯度折射率(GRIN)的其它可用材料并非不可避免地需要曲面来折射光线。微透镜可以具有任何对称性，例如柱对称性或球对称性，前提条件是折射表面能够形成实像。微透镜本身可为离散形式的微透镜，例如圆形平凸小透镜、圆形双凸小透镜、菲涅尔小透镜、衍射小透镜、棒形、微球体、微珠或圆柱形小透镜。可形成微透镜的材料包括玻璃、聚合物、矿石、晶体、半导体和这些材料与其它材料的组合。也可以使用非离散的微透镜元件。因此，也可使用由复制工艺或压印工艺(其中片材表面的形状被改变，以形成具有成像特性的重复轮廓)形成的微透镜。
尽管并未要求，但微透镜在可见波长和红外波长下的均匀折射率优选地为介于1.4和3.0之间，更优选地为介于1.4和2.5之间。无论各个微透镜为离散型还是复制型，并且无论微透镜是由何种材料制成，微透镜的屈光力都优选地使得入射到光学元件上的光将聚焦在材料层14的第一侧面6上或其附近。在某些实施例中，微透镜优选地在该层上的适当位置处形成缩小的实像。微透镜片材的构造提供必要的聚焦条件，以使得入射到微透镜片材前表面上的能量大致聚焦在单独的供体层上，该供体层优选地为辐射敏感型供体层，其将在下文详细进行描述。
尽管可以使用其它尺寸的微透镜，但微透镜的直径优选地在15微米至275微米的范围内。对于看起来与微透镜层间隔开的距离相对较短的合成图像，使用直径在上述范围下限的微透镜可获得良好的合成图像分辨率，而对于看起来与微透镜层间隔开的距离相对较大的合成图像，使用较大的微透镜可获得良好的合成图像分辨率。其它微透镜(例如小透镜尺寸与指定用于微透镜的尺寸相当的平凸、球形或非球形微透镜)可预期产生类似的光学结果。小透镜尺寸与指定用于微透镜的尺寸相当的圆柱形透镜可预期产生类似的光学结果，尽管可能需要不同或可供选择的成像光学组件。
如上所述，图1、图2和图3中的材料层14可被设置为与微透镜片材10中的微透镜邻近。用于片材10中的材料层14的合适材料包括硅树脂、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚丙烯、或能够制成片材或由基片8支承的任何其它聚合物。在一个实施例中，片材10可以包括由不同材料制成的微透镜层和材料层。例如，微透镜层可以包括丙烯酸酯，材料层可以包括聚酯。在其它实施例中，片材10可以包括由相同材料制成的微透镜层和材料层。例如，片材10的微透镜层和材料层可以由硅树脂、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、或能够制成片材的任何其它聚合物制成，并且可以通过机械压印、复制或模制等方法形成。
如关于下图4a-b和图5a-b所详细描述的那样，在采用掩模80的本发明方法的一个实施例中，使用供体基材在与多个微透镜相关的材料层14上形成单独的局部完整图像，当观察者在反射光或透射光下在微透镜前观察时，会得到看起来悬浮或浮动在片材的上方、平面内、和/或下方的合成图像、或它们的任何组合。掩模80类似于光刻掩模，也称为中间掩模。在一个示例性实施例中，掩模80一般来讲由基材(例如玻璃或聚合物片材)组成。采用例如印刷或金属喷镀之类的技术，然后通过光刻和蚀刻在该片材上形成图案。除了来自辐射源30的成像波长之外，该掩模上的区域大部分都是不透明的，以抑制供体材料42转移到材料层14。
相比之下，区域(部分)82对于成像波长为最透明的，以允许供体材料42转移到材料层14。这些不透明区域可以由需借助放大镜之类的辅助工具才能观察的结构组成。
尽管可以使用其它材料，但用于提供这类图像的优选方法是提供辐射敏感型供体材料，并以所需方式利用辐射转移该供体材料，从而在材料层的第一侧面上得到单独的局部完整图像。该转移方法可包括热熔胶棒、升华、添加剂消除(材料通过烧蚀供体转移到基底)、扩散和/或其它物理材料转移方法。
本发明可用的合适辐射敏感型供体材料基底包括采用粘结剂中的着色剂涂布以及具有或不具有其它辐射敏感型材料的基底。供体材料可以散装形式或卷筒形式提供。如关于本发明所用，供体基材为“辐射敏感型”基材，在其暴露于给定辐射能级时，所暴露供体材料的一部分转移或优选地粘附到不同位置。由于从供体基底至少部分或全部地移除了辐射敏感型供体基材或着色剂材料，并且随后将供体基材或着色剂材料转移到微透镜片材10的材料层，所以生成单独的局部完整图像(如图7A-C、图9A和图14A所示)，其中掩模80及其区域(部分)82控制供体基材转移到材料层14上的哪些位置。
在一个实施例中，供体基底包括提供可见光谱内颜色的着色剂，例如颜料、染料、油墨、或它们中的任何或全部的组合，从而得到彩色合成浮动图像，例如图8、图9B、图10、图11和图12中所示的那些。颜料或染料可以为磷光或荧光材料。或者，供体材料中的着色剂也可以看起来为金属色。所得浮动图像的颜色大致类似于供体基底中着色剂的颜色，更有可能的情况是，如果被转移的供体基底成分是热稳定的，那么转移时仅有很小的化学或成分变化发生。此外，所得合成浮动图像的颜色可以与供体基底中的着色剂的颜色相同。在另一个实施例中，供体基底可以包括不同着色剂的宏观图案，例如遍布基底的不同颜色的带或区域、或多色基底。在可供选择的实施例中，不要求供体基底包括在可见光谱下能够提供颜色的着色剂，相反，所得合成浮动图像将看起来为无色。这类供体基底可包括无色的荧光染料或磷光材料，该无色的荧光染料或磷光材料仅在特定波长的曝光过程中或曝光之后生成可见的合成图像，或在是磷光材料的情况下，在曝光于波长之后的一段时间里生成可见的合成图像。或者，此类供体基底可以包含无色材料，该无色材料的折射率可以与材料层14的折射率相同或不同。当在如图21所示的环境光照下观察时，由此类供体材料形成的合成图像仅隐隐可见；然而，当在基本上垂直于表面6的光(即准直光束)下观察时，所述图像比表面6的非成像区域的反射图像看起来更为明亮。所有供体基底均可以任选地包含能够增加基底对成像辐射敏感度的添加剂，并最终有助于材料的转移，或所述基底可以至少在着色剂之下包括反射和/或吸收层以增强辐射的吸收。
图4a示意性地示出根据本发明在微透镜片材10上形成合成图像的方法的一个实施例。该方法包括使用辐射源30。任何提供所需辐射强度和波长的能源均可以用作本发明的方法的辐射源30。在一个实施例中，优选的是，辐射设备能够提供波长为介于200纳米和11微米之间的辐射，更优选的是，提供波长为介于270纳米和1.5微米之间的辐射。本发明可用的高峰值辐射源的实例包括无源Q开关微芯片激光器、Q开关掺钕激光器系列、这些激光器中的任何者的倍频、三倍频和四倍频型及掺钛蓝宝石(缩写是Ti:sapphire)激光器。可用辐射源的其它实例包括赋予的峰值功率低的设备，例如激光二极管、离子激光器、非Q开关固态激光器、金属蒸气激光器、气体激光器、弧灯和高功率白炽光源。
对于所有有用的辐射源，来自辐射源30的能量朝微透镜片材材料10被导向并且被控制，以发出高度发散的能量束。就电磁光谱中的紫外光、可见光和红外光部分的能源而言，通过本领域内的技术人员已知的合适光学元件来控制光线。在一个实施例中，对光学元件的这种排列(常常被称为光学组件)的要求是光学组件通过适当的发散或分散将光线朝片材导向，以便在所需角度下产生辐射微透镜的辐射“锥”，从而辐射与微透镜对齐的供体材料。本发明的合成图像优选地通过使用数值孔径(其定义为最大发散光线的半角正弦)大于或等于0.15的辐射发散设备获得，但也可以使用数值孔径更小的照明装置。就相同浮动高度而言，数值孔径更大的辐射发散设备会产生视角更大、图像表观移动范围更大的合成图像。在可供选择的实施例中，光学组件可以另外包括防止在角部分或辐射锥部分中辐射的元件。所得合成图像仅在对应于改进锥的无遮挡角部分的角度内才可见。如果需要，可以在改进锥的单独角部分生成多个合成图像。使用改进锥及其反相，可产生当片材10倾斜时从一种颜色变换到另一种颜色的合成图像。或者，可在导致各个图像随片材10的倾斜而显现和消失的同一区域产生多个合成图像。
光学组件可以被设置在除垂直于微透镜片材之外的位置，以生成本发明的合成图像。此外，光学组件相对于微透镜片材的角度可确定为介于成像事件之间的值，即，在第一次转移供体材料期间，可以某一角度(包括垂直于片材的角度)设置光学组件，并且在随后的供体材料转移步骤，或移除单独的局部完整图像的所选部分期间，光学组件的角度可以保持在第一角度，也可以将所述角度更改为相对于片材的新角度。
图4a也示意性地示出掩模80在根据本发明在微透镜片材10上形成合成图像的方法的一个实施例中的应用。掩模80可用于生成上述两种不同类型的合成图像，其中一类合成图像提供显见合成图像，而另一类合成图像提供隐蔽合成图像。掩模80的某些区域(部分)82对于辐射源30透明，从而允许辐射穿透掩模80到达微透镜片材10。掩模80的其它部分(例如介于区域(部分)82之间)有效地阻挡此类辐射能量到达微透镜片材10。掩模80的材料可以由聚酯薄膜或其它塑性片材或玻璃制成。可使用以下材料形成掩模80中的透明区域(部分)82的图案：卤化银感光乳剂、金属(例如Cr、Al、Cu)、或含有辐射吸收材料(例如炭黑)的油墨。可采用以下方法来形成透明区域(部分)82的图案：印刷法、真空金属喷镀法、随后是光刻法和蚀刻法或电子束烧蚀法、或紫外光固化油墨光刻法、和/或本领域的技术人员已知的其它方法。
根据本发明的一个示例成像方法包括以下步骤，如图4a和图4b所示。图4a示出通过辐射源进行的成像方法，图4b示出成像方法之后所得的片材10。首先，提供微透镜片材10，例如图1-3中所示的微透镜片材10a、10b、10c。图4a示出微透镜片材10a的使用，但也可以在该方法中使用微透镜片材10b或10c。下一步，提供第一供体基底40a，例如上述供体基底。
下一步，将微透镜片材10设置在邻近供体基底40a之处或紧邻供体基底40a取向之处，使得微透镜片材10介于辐射源30与供体基底40a之间。在一个实施例中，微透镜片材10和供体基底40a彼此紧邻，如图4a所示。在另一个实施例(未示出)中，微透镜片材10和供体基底40a相互接触，或通过例如重力、机械装置或由真空吸头36和真空源(未示出)产生的压力梯度而彼此压贴在一起。在本发明的又一个实施例(未示出)中，微结构可以为介于微透镜片材10和供体基底40a之间，从而在介于微透镜片材10和供体基底40a之间得到大致均匀的间隙或空间。该微结构可以是设置在介于微透镜片材和供体基底之间的独立微结构。这类独立微结构的实例包括聚甲基丙烯酸甲酯球、聚苯乙烯球和二氧化硅球，所有这些物质均可从Esprix Technologies(总部位于Sarasota，FL)商购获得。或者，微结构可以从供体基底朝微透镜片材或从片材中的材料层的第一侧面延伸。包括这类微结构的适用供体基底的实例包括可从Kodak PolychromeGraphics(Norwalk，CT)商购获得的KodakTM Approval介质和MatchprintDigital Halftone介质。包括这类微结构的适用微透镜片材易于制备，例如由本领域内的技术人员通过复制来制备。
下一步，将掩模80与微透镜片材10邻近设置。在图示实施例中，掩模80与片材10的微透镜4邻近，而供体基底40a与片材10的材料层14邻近。
下一步，本方法包括使用掩模80将供体材料的部分从第一供体材料基底40a转移到片材10的材料层14的第一侧面6，以在材料层14的第一侧面6上形成单独的局部完整图像，如图4b所示。在图4a和图4b所示的本发明方法的一个实施例中，这种转移通过朝掩模80以及朝微透镜片材10导向来自辐射源30的准直光束穿过透镜32来实现。辐射源30通过透镜32聚焦，透射穿过透明区域(部分)82并穿过掩模80，最终穿过微透镜片材10到达供体基底40a。微透镜4的焦点34大约在介于供体基底40a和微透镜片材10中的材料层14的第一侧面6之间的接合处，如图4a所示。基底40a的供体材料吸收片材10a上的微透镜4的焦点34附近的入射辐射。辐射吸收促使供体基底40a的供体材料转移到片材10a上的材料层14的第一侧面6，从而生成供体材料42a的图像像素，该图像像素包含对应于片材10a的微透镜4的局部完整图像，如图4b所示。在本方法的可供选择的实施例中，其中片材10a上的材料层14的第一侧面6紧邻供体材料40a或粘附到供体材料40a，从而转移机构(例如辐射诱导漫射和优选的粘附力(热熔胶棒方法))也可能生成供体材料42a的图像像素，该图像像素包含对应于片材10a的微透镜4的局部完整图像。所转移供体材料42a的化学组成或组分浓度可能经受变化。由供体材料42a制成的这些单独的局部完整图像一起提供合成浮动图像，该合成浮动图像用肉眼或通过辅助观察工具看起来浮动在片材10的上方或下方或上方和下方两者，如以下进一步所述。
由于每一个单个的微透镜4占据相对于光学轴线的独特的位置，因此射到每一个微透镜4上的辐射相对于每一个其它微透镜上的辐射入射具有独特的入射角。因此，光线将被每一个微透镜4透射到靠近焦点34的供体基底40a上的独特的位置上，并对应于每一个显微透镜4在材料层14的第一侧面6上(除了上述辐射被掩模80阻挡的位置)生成供体材料42a的局部完整图像的独特的图像像素。更确切地讲，单个光脉冲仅会在每一个适当裸露的微透镜4的后面生成供体材料42a的单个成像部分，从而在片材10的材料层14的第一侧面6上的每一个微透镜附近得到局部完整图像。可以采用多辐射脉冲、或快速穿透、持续照亮、辐射束方式来生成图像。对于每一个脉冲，透镜32的焦点位于相对于焦点34(在此前脉冲过程中相对于微透镜片材的焦点)位置的新位置上。透镜32的焦点34的位置相对于微透镜4的这些连续变化导致每一个微透镜4上的入射角发生相应变化，并且因此导致由该脉冲利用供体材料42在片材10的材料层14上生成的供体材料42a的局部完整图像的成像像素的位置也发生相应变化。因此，在靠近焦点34的供体基底40a上的辐射入射引起辐射敏感型供体材料42a的选定图案的转移。因为每一个微透镜4的位置相对于每个光学轴都是独特的，对于每一个微透镜利用被转移的辐射敏感型供体材料42a形成的局部完整图像将不同于与每个其它微透镜相关的图像，因为每一个微透镜都从不同位置“看到”进入的辐射。因此，从材料层14上的供体基底利用供体材料42a形成与每一个微透镜相关的独特的图像。
用于形成浮动合成图像的另一种方法是使用发散型成靶，例如设置在介于掩模80和透镜32之间的透镜阵列(未示出)，以生成高度发散光以使微透镜化材料成像。例如，透镜阵列可由多个小透镜组成，所有小透镜均具有排列在平面几何形状内的高数值孔径。该透镜阵列可以与透镜片材80相似或相同。它也可以包括组装密度较高或较低的较大或较小的透镜。当该阵列被辐射源照亮时，该阵列将生成多个高度发散光锥，每一个单独的光锥在阵列中其对应透镜上保持居中。选择阵列的物理尺寸以适应合成图像的最大侧向尺寸。在因阵列的尺寸，由透镜形成的各个能量锥将使微透镜材料曝光，就像单独的透镜依次设置在阵列的所有点处并接纳光脉冲一样。选择哪些透镜接纳入射光可以通过如下步骤进行：使用设置在透镜阵列上方(形成发散光)以及掩模80(如果使用)上方(允许仅将辐射透射到仅需要第一合成浮动图像处)的激光路径30中的第二反射或吸收掩模。如果掩模设置在透镜正下方，也会这样处理。可以使用单独的掩模80形成第二合成图像。也可以使用衍射图案发生器。也可以通过用数值孔径低的辐射束分别照亮靶的特定位置的方法来形成虚像。
由于透镜阵列的侧向程度，因此可以不必使用多个光脉冲来绘出图像。通过使第二掩模80被入射能量完全照亮，允许能量穿过的掩模部分将形成多个单独的高度发散光锥，这些单独的光锥绘出的浮动图像就像单个透镜32绘出的图像。因此，在微透镜片材中形成整个合成图像仅需要单个光脉冲。或者，光束定位系统(例如检流计xy扫描仪)可以替代反射掩模，用来局部照亮透镜阵列并在阵列上绘出合成图像。由于该技术使能量在空间上被局限于某些区域，因此在任何给定时间内阵列中仅有少数小透镜被照亮。那些被照亮的小透镜将形成使微透镜材料曝光，以在片材中形成合成图像所需的高度发散光锥。或者，可以使用具有合适的扫描透镜的光束定位系统(例如检流计xy扫描仪)来形成合成图像。
成像之后，根据掩模80中的区域(部分)82以及根据合成图像的期望可视尺寸，由供体材料42a形成的完整或局部完整图像将显示在位于每一个充分暴露微透镜后面的片材10的材料层14的第一侧面6上。图像在材料层14上每一个微透镜4后面的形成程度取决于入射到该微透镜上的能量以及掩模80的布置方式。预期图像的部分可能离某微透镜区域足够远，使得入射到这些微透镜上的辐射能量密度低于转移相应供体材料42所需的辐射能级。此外，对于空间延伸的图像，当使用固定数值孔径(NA)透镜成像时，并非片材的所有部分都会暴露在用于预期图像的所有部分的入射辐射中。因此，预期图像部分将不会导致转移的辐射敏感型材料，并且预期图像仅有部分图像会显示在材料层14上的那些微透镜后面。通过使用掩模80，可以生成两类不同的合成图像：显见图像和隐蔽图像，它们由片材10上供体材料42a的单独的局部完整图像形成，其实例如图8-12、图14-14A、图16-17和图18A-D所示。
在图4b中，第一供体基底40a和掩模80用于在片材10上生成供体材料42a的单独的局部完整图像。在使用第一供体基底40a和掩模80使片材10成像之后，可以将第一供体基底40a和掩模80移除，并替换为第二供体基底40b和新掩模80b，如图5a所示。然后，如图5a和图5b所示，分别重复上述及图4a和图4b所示的方法。第二供体基底40b和新掩模80b用于在片材10上生成供体材料42b的图像。在一个实施例中，第二供体基底40b包括不同于第一供体基底40a中着色剂的着色剂。这样用户就能够形成由两种不同颜色组成的合成图像。即，合成图像是多色的，或一部分是一种颜色，另一部分是不同颜色。或者，第一供体基底40a和第二供体基底40b可用于形成两种单独的不同颜色的合成浮动图像，例如如图8所示。或者，来自第一供体基底40a和第二供体基底40b的着色剂可以导致由这两种着色剂的混合物形成的合成图像。在另一个实施例中，第一体基底40a和第二供体基底40b中的着色剂可包括相同的着色剂。可以采用任何数量的供体基底40使微透镜片材10成像，以在单个片材10上形成多种不同颜色组合的任何数量的浮动合成图像。此外，还可以使用各种掩模80帮助形成第二合成图像，将在下文详细进行讨论。
图6示出滚筒式设备的一个实施例，该设备可方便地利用第一掩模80a和第一供体基底40a使微透镜片材10成像，然后利用第二掩模80b和第二供体基底40b使微透镜片材10成像。该设备包括第一滚筒50、与第一滚筒50邻近设置的轧辊68、第二滚筒54、与第二滚筒54邻近设置的另一个轧辊68，以及介于第一滚筒50和第二滚筒54之间的空转滚筒52。辐射源30设置在每一个滚筒50、54上方，其具有上述合适的光学组件和伴随掩模80。第一供体材料40a卷绕在第一滚筒50周围，第二供体材料40b卷绕在第二滚筒54周围。当微透镜片材10移动穿过该设备时，其首先被压贴第一供体基底40a和滚筒50以及轧辊68，按照与上面参考图4a和图4b所述的相同方式利用辐射源30和掩模80a成像。下一步，片材10从第一滚筒50远离第一供体材料40a移动。下一步，微透镜片材10继续绕着空转滚筒52移动并压贴第二供体基底40b和滚筒54以及轧辊68，按照与上面参考图5a和图5b所述的相同方式利用辐射源30和掩模80b成像。微透镜片材10从第二滚筒54被拉动，随后脱离第二供体材料40b。所得微透镜片材10的供体材料从第一供体基底40a和第二供体基底40b两者转移到微透镜片材10的材料层14的第一侧面6上，以生成第一类合成图像和第二类合成图像两者。为了将来自多个供体基底40和多个掩模80的供体材料沉积在微透镜片材10上以在片材10上形成多个合成浮动图像，该设备可以包括任何数目的滚筒和辐射源。
图7A为从微透镜片材的微透镜侧观察时的微透镜片材10片段的透视图，该图示出由与单个微透镜4邻近的材料层14上的辐射敏感型供体材料42形成的样本单独的局部完整图像46，还示出从完整复制到部分复制的范围内的记录图像。这些单独的局部完整图像46构成第一类合成图像和第二类合成图像两者，第一类合成图像对于用肉眼观察的用户而言是显见的和可见的，第二类合成图像对于通过辅助观察工具观察的用户而言是隐蔽的和可见的。为方便起见，第一类合成图像随后将在下文称为“第一合成图像”，第二类合成图像称为“第二合成图像”。第一合成图像60和第二合成图像70两者的实例如图8-12、图14-14A、图16-17、图18A-D和图30所示。
图7B为从微透镜片材的微透镜侧观察时的微透镜片材10片段的透视图，该微透镜片材非常类似于图7A的微透镜片材，不同的是，图7B片材的实例包括负反差第二合成图像70，该合成图像是在不存在单独的局部完整图像46的情况下形成的，所述单独的局部完整图像由与单个微透镜4邻近的材料层14上的辐射敏感型供体材料42形成。单独的局部完整图像46形成第一合成图像60，而在以反“F”形绘出轮廓的区域中不存在供体材料42时形成第二合成图像70。如本文(包括权利要求书)所用，所谓“负反差”是指围绕第二合成图像的区域由供体材料的单独的局部完整图像46形成。在图15所示的情况下，字母“F”将在片材的微透镜侧出现，具有总体透明供体色彩背景。
图7C为从微透镜片材的微透镜侧观察时的微透镜片材10片段的透视图，该微透镜片材非常类似于图7B的微透镜片材，不同的是，图7C片材的实例包括正反差第二合成图像70和第一合成图像60，这两种合成图像均由单独的局部完整图像46形成，所述单独的局部完整图像46由与单个微透镜4邻近的材料层14上的辐射敏感型供体材料42形成。单独的局部完整图像46形成第一合成图像60，而在以反“F”形绘出轮廓的区域中存在供体材料42时形成第二合成图像70。如本文(包括权利要求书)所用，所谓“正反差”是指围绕第二合成图像的片材区域缺乏供体材料。第二合成图像由单独的局部完整图像46形成。在图7C所示的情况下，字母“F”将在片材的微透镜侧出现，供体颜色具有总体透明背景。
图8和图9示出根据本发明方法的一个实施例成像的微透镜片材10，其使用两种辐射敏感型供体基底40和一个利用掩模80的成像步骤，以生成多个不同颜色的合成图像。图9A为放大光学显微照片，该照片在将折射率匹配液施加到透镜片材10，并透过片材10上的微透镜4观察第一侧面6显示图8中所示片材10上的材料层14的第一侧面6的供体材料之后拍摄。片材10包括浮动在片材10下方看起来为红色字母“OK”的第一合成图像60a，和浮动在片材10内的看起来为覆盖“OK”的绿色填充“3M”图案的第一合成图像60b。微透镜片材10包括浮动在该片材的下方的“OK”形式的其它第一合成图像，和浮动在该片材的上方的正弦波。片材10也包括看起来浮动在该片材中并且看起来为单词“Innovation”的第二合成图像70，在图9B中用放大镜观察显示更为清晰。用具有红色着色剂的第一供体基底使片材10成像。然后用具有绿色着色剂的第二供体基底和掩模80使片材10成像，图15中显示了掩模80的一部分。
图8所示片段A的一部分与通过图9中的透镜观察的材料层14的第一侧面6相对应。特别地，图9A示出根据本发明的单独的局部完整图像46的放大视图，这些单独的局部完整图像一起提供看起来浮动在片材的下方和浮动在片材中的红色第一合成图像60a和绿色第一合成图像60b。
图像46有两部分，红色供体材料42a的第一部分64和绿色供体材料42b的第二部分66。每一个图像46一般来讲对应于单独的微透镜。图9A中图像46的尺寸范围是24.5μm至27μm，但也可以具有其它尺寸范围。
图9B为图8的片材10的近似中心的放大图。特别地，图中示出“3M”的第一合成图像60a如何具有由第二合成图像构成的区域。
图10示出根据本发明方法的一个实施例成像的微透镜片材10的放大图，其中使用一种辐射敏感型供体基底40和掩模来生成具有相同颜色的多个合成图像。该放大图便于描述第二合成图像70以及第一合成图像60和第二合成图像70之间的关系。如上所述，第一合成图像60对于用肉眼观察的用户可见，第二合成图像70对于通过辅助观察工具(换句话讲，某些类型的放大镜或特殊观察器)观察的用户可见。合适的放大镜的实例包括：简单放大镜(10×)、小型放大镜(10-15×)，以及低倍显微镜(10×-50×)。第一合成图像60a和60b为圆形式。用户用肉眼可看到60a、60b两者，并可验证连接有微透镜片材10的文件或物品的真实性。为提供额外水平的保护，用户可以使用放大镜增强或放大其看到的第一合成图像60a或60b，如图10所示。在放大视图下，用户可以看到由单词“Innovation”构成的第二合成图像70。如图所示，第一合成图像为半圆60a、60b形式，并包括单词“Innovation”形式的第二合成图像70。这是第二合成图像70与第一合成图像60如何对齐的一个示例性实例。如本文(包括权利要求书)所用，所谓“对齐”是指第一合成图像与第二合成图像之间存在某种关系，使得当在放大镜下观察第一合成图像时，可看到第二合成图像。
在一个示例性实施例中，第二合成图像70看起来浮动在微透镜片材10的平面内。为创建该实施例，将掩模80与透镜片材邻近设置，如图4a所示。辐射源被导向以形成第一合成图像，掩模80同时生成第二合成图像70。辐射源30在透镜片材10的上方或下方聚焦。因此，第一合成图像60浮动在片材的上方或下方，与辐射焦点的位置相对应。由于掩模区域(部分)82与膜10的透镜邻近设置，因此，由于采用掩模80而形成的第二合成图像70看起来浮动在透镜膜10表面之内或之上。在该实施例中，可能需要放大镜来观察区域(部分)82，因此，膜10中生成的结构可能也需要放大镜来观察。然而，通过适当布置和设计掩模80，第二合成图像70可以浮动在片材的上方或下方，也可以浮动在片材的上方、之中或下方的任何组合。
图10示出被形成为与第一合成图像60a和另一个第一合成图像60b对齐的缩微图形照片，第一合成图像60a以圆形式浮动在片材10的上方，另一个第一合成图像60b以圆形式浮动在片材10的下方。圆60a和60b以及第二合成图像70均为红色。
图10也是第二合成图像70为缩微文本形式的实例。缩微文本是缩微图形的一个实例。缩微图形为高分辨率小图形结构，例如如下所述尺寸范围的字母数字符号、字符或设计：结构高度为大约25微米至200微米，线宽为10微米至100微米，通常在放大倍数为10x至50x的放大镜下才能看到。
图11和图12示出在相对于片材的两个不同观察位置处拍摄的图10的微透镜片材的未放大视图。图11为以相对于片材0°角拍摄的图。图12为以相对于片材6°角拍摄的图。这些图便于示出当观察位置相对于片材变化时，第一浮动合成图像60如何看起来相对于片材移动。在这种情况下，当从图11的观察位置变化到图12的观察位置时，片材10向右倾斜6°，中间圆60b看起来向左移动，其中外圆60a看起来向右移动。
图13示出一个示例性掩模80，其类似于(除类似尺寸之外，在各方面均类似)用于生成图10和图14-14A中所示微透镜片材10的掩模。(图16使用具有相反反差的掩模)。该负像掩模80具有对可见和近红外线辐射透明的区域(部分)82，以形成单词“Innovation”的阵列。该掩模是用于生成正反差第二合成图像的负像掩模的实例。如上所述，所谓“正反差”是指第二合成图像的线条由供体颜色的实线形成。对于图13所示的掩模而言，单词“Innovation”看起来为白色，背景为黑色。使用该掩模形成的合成图像将具有第一合成图像，该第一合成图像的颜色类似于具有单词“Innovation”的第一供体材料的颜色，第二合成图像的颜色也类似于第一供体材料的颜色。
图14为微透镜片材中第二合成图像70的放大图，该第二合成图像使用图13所示的掩模形成。在该实施例中，字母看起来为红色，背景看起来为白色。这种布置方式通过使用辐射源将供体材料粘附到可通过图13中掩模的区域(部分)82触及的微透镜片材上而生成。
图14A示出图14中由部分A表示的微透镜片材一部分的更大的放大图，不同的是图14A为相对于微透镜4的侧面6上的微透镜片材背面的视图。在该视图中，可以看到由与各个微透镜4邻近的材料层14上的辐射敏感型供体材料42形成的单独的局部完整图像46。为清晰起见，已绘制出一些相邻的局部完整图像46来帮助示出这些图像如何形成单词“Innovation”的完整图像。
图15示出另一个示例性掩模80，其用于生成图8和图9B中的负反差第二合成图像70。对于图15所示的掩模而言，单词“Innovation”看起来为黑色，背景总体为白色。使用该掩模形成的合成图像将具有第一合成图像，该第一合成图像的颜色类似于具有第二合成图像的第一供体材料的颜色，单词“Innovation”显现为透明(或白色)。
图16示出使用掩模以及成像水平线形成的所得第二合成图像70，其中该掩模类似于图15的掩模，焦点位于透镜片材10表面上方大约6mm处。在该实施例中，字母看起来为白色，背景看起来为红色供体颜色。这种布置方式通过使用辐射源将供体材料粘附到可通过图15中掩模的区域(部分)82触及的微透镜片材上形成。
图17为图16的小倍率放大图，示出图18的示例性微透镜片材10具有单词“Innovation”构成的第二合成图像70并包括第一合成图像，该第一合成图像包含由字母“M”限定的图案。
图18A-D便于描述在视角相对于片材10变化时的合成图像60、70的变化视图。图18A示出视角相对于片材为0°时的图17的微透镜片材的视图。图18B示出视角相对于片材为3°时的图17的微透镜片材的视图。图18C示出视角相对于片材为6°时的图17的微透镜片材的视图。图18D示出视角相对于片材为9°时的图17的微透镜片材的视图。在此处，倾角从0°增加到9°表示透镜片材10的顶部(即，3M的顶部)偏离观察者的倾斜程度。
图18A-D均示出包括第一合成图像60的微透镜片材10，该第一合成图像包含由单词“3M”限定的图案。实际上，条纹外观由与第二合成图像70对齐的第一合成图像60形成，该第二合成图像在图18A-D中的放大镜显示下不可见。该微透镜片材10包括作为随角度变化的图像阵列的第二合成图像70。换句话讲，该图像阵列对于用户的可视性取决于相对于片材的视角，因此，当用户改变其相对于片材的视角时，图像改变或为可变的。当相对于片材的视角变化时，看到的图像会变化。图19示出视图如何可以相对于片材变化的一个实例。用户或观察者首先在相对于片材的位置A处，然后移动到相对于片材为不同位置的位置B处。当用户透过放大镜84观察时，根据其视角的不同，其看到的第二合成图像70也会随之变化。
已在图18A-18D中添加虚线B和C以帮助清晰地描述第一合成图像60如何随每一个视角变化。在图18A所示的第一视角中，“3M”的底部看起来与虚线C平齐，而“3M”的顶部看起来距虚线B有一段距离。在图18B所示的下一个视角中，“3M”的底部看起来移动离开虚线C，而“3M”的顶部看起来向虚线B移动。在图18C所示的下一个视角中，“3M”的底部看起来与虚线C有一段距离，而“3M”的顶部看起来更接近于与虚线B平齐。并且，在图18D所示的最终视角中，“3M”的底部看起来与虚线C有一段距离，而“3M”的顶部看起来与虚线B平齐。期望对位于片材的上方并偏离观察者倾斜的图像进行这种移动，如前所述。如果第一合成图像浮动在片材10下方，条纹将看起来以反方向移动。
图19A和图19B示意性地示出第二合成图像70的随角度变化阵列的一个实施例，其中在该具体实施例中，文本在用户从位置A移动到位置B不断观察片材时看起来滚动。如本文(包括权利要求书)所用，所谓术语“滚动”是指显示的文本或图形在用户观察该部分时看起来向上、向下、或横向移动。在图19A中，有两种采用文本“ABCDE”形式的第二合成图像70a、70b。
在图19A示出的第一视图中，当透过放大镜84从相对于片材的位置A观察时，用户能够看到第二合成图像70a的整个ABCDE，而第二合成图像70b的ABCDE的底部从视图中看被截断。在移动到图19B示出的第二视图后，当透过放大镜84从相对于片材的位置B观察时，用户能够看到第二合成图像70b的整个ABCDE，而第二合成图像70a的ABCDE的顶部从视图中看被截断。当观察者从位置A移动到位置B时，其相对于片材的视角随之变化，用户将看到文本以特定方式移动或滚动。相对于片材倾斜的滚动方向取决于第一合成图像是浮动在片材的上方还是下方。产生的滚动速度取决于浮动的幅度。合成图像在透镜片材10上方或下方的浮动高度的幅度越大，片材视角变化时的滚动速度越高。
总之，也可将合成浮动图像60和70视为透过透镜片材10观察多个图像46的结果，其中透镜片材的每一个透镜都形成两种实物的不同透视图。首先形成第一合成图像60，然后形成由掩模80限定的第二合成图像70。通过微缩透镜的阵列形成多个独特的图像，所有微缩透镜均从不同的有利位置“看到”物体或图像。在单独的微缩透镜后面，根据图像形状和接纳成像能源的方向，利用供体材料在材料层上生成图像的透视图。在本发明方法的一些实施例中，只有由具有足够能量可导致一些辐射敏感型供体材料转移的透镜看到的图像或物体的部分才能被记录。将与透镜相关的图像或物体的部分暴露于相应更大的能级时，一般来讲会导致更多数量的供体材料被转移，即，会导致形成图像46的被转移供体材料在片材10的材料层14的第一侧面6上方具有更大的高度。
要成像的“物体”通过使用强辐射源利用如下方式形成：绘制“物体”的轮廓或使用限定第一合成图像的掩模。为使这样记录的图像具有合成的外观，来自物体的光线必须在宽阔的角度范围内辐射。当来自物体的辐射从物体的单个点进入且在宽阔的角度范围内辐射时，所有辐射光线都承载关于该物体的信息，但仅来自该单个点，尽管信息是来自辐射光线的观察角度。现在考虑为了获得关于该物体的相对完整信息，当辐射光线载有信息时，必须从组成物体的点集合在宽阔的角度范围内辐射光线。在本发明中，从物体散发的辐射光线的角度范围由在介于辐射源与微透镜片材之间插入的光学元件控制。选择这些光学元件以赋予生成合成图像所必需的最佳角度范围。光学元件的最佳选择导致辐射锥，锥顶借此在物体位置处终止。
将采用几何光学来描述根据本发明的多种合成图像的形成。如此前所述，下述成像过程为优选的、但并非专用的实施例。
如上所述，在与微透镜邻近的的材料层上形成图像图案的优选方式是使用辐射源和掩模转移与微透镜片材的材料层邻近布置的辐射敏感型供体材料，以在材料层上形成图像。
A.生成浮现在片材的上方的合成图像
参见图20，入射辐射100(在本实例中是光)被光学元件102导向并准直，该光学元件将光线100b朝发散透镜105a导向。光线100c从该发散透镜朝掩模80和微透镜片材10发散。
利用掩模80透射穿过透明区域(部分)82以及射到微透镜片材10上的光线能量被各个微透镜4大致聚焦在介于材料层14和供体基底(未示出)之间的接合处。该聚焦的辐射致使辐射敏感型材料的至少一部分和/或供体基底中的着色剂转移，从而在材料层14的表面6上得到图像46，图像的尺寸、形状和外观取决于介于光线、微透镜与辐射敏感型供体基底之间的相互作用。
如图21所示的构造将提供具有合成图像的片材，观察者看起来合成图像浮现在片材的上方(如以下所述)，因为如果发散光线100c穿过透镜向后延伸，则会在发散透镜的焦点108a处相交。换句话说，如果假定的“图像光线”的轨迹是通过微透镜中的每一个从材料层开始，并通过发散透镜返回，它们将在显现合成图像的一部分的108a处相交。
B.观察浮现在片材的上方的合成图像
可以利用从观察者的同侧(反射光)、或从片材上与观察者的相对侧(透射光)、或既从观察者的同侧(反射光)又从片材上与观察者的相对侧(透射光)两者射到片材上的光线观察具有合成图像的片材。图21是在反射光下观察时观察者A用肉眼看到浮现在片材的上方的合成图像的示意图。肉眼可以矫正到正常视力，但不能以其它方式辅以(例如)放大镜或特殊观察器。成像片材被可能是平行或漫射的反射光照亮时，光线以由光线照射的各个图像46中的供体材料42确定的方式从成像片材上反射回来。根据定义，由供体材料42形成的图像看起来不同于不存在供体材料42的材料层14的非成像部分，因此可察觉图像。
例如，光线L1的一部分(如特定波长范围)可以被供体材料42朝观察者反射回来，其总和会生成看起来浮在片材的上方的彩色合成图像，该图像的一部分在108a处示出。总之，可见电磁光谱的特定部分可从成像部分46反射或从层合基底(例如护照(未示出))反射，并被成像部分46吸收或散射，这意味着彩色合成图像的一部分在108a处将显而易见。然而，供体材料42可能不会良好地或根本不能将光线L2朝观察者反射回来，或它可能显著吸收从层合表面反射并随后透射穿过供体材料42的光线。因此，观察者可能检测到在108a处不存在光线，这些不存在光线的总和生成看起来浮动在片材的上方的黑色合成图像，它的一部分在108a处显示。总之，光线可以从整个片材局部反射或从在片材后面除了成像部分46之外的层合物高度反射，这意味着相对较暗的合成图像在108a处将显而易见。
也有可能成像材料42反射或部分吸收入射光，并且与成像部分46邻近布置的暗色层合物(未示出)将吸收光线，以得到所需反差效果，从而得到合成图像。这些背景下的合成图像与具有层合物(未示出)的片材的其余相比看起来较亮，而其它部分则看起来相对较暗。可根据需要选择这些可能情况的多种组合。
某些成像片材也可通过透射光观察，如图12所示。例如，如果材料层14上供体材料42的成像部分是半透明的，并且吸收可见光谱的部分，而非成像部分是透明的或半透明的，但却是高度透射的，那么一些光线L3将被供体材料42选择性地吸收或反射，并由微透镜朝焦点108a导向。合成图像在焦点处将显而易见，在本实例中，与片材的其余相比，合成图像看起来更暗，且是彩色的。
C.生成浮现在片材的下方的合成图像
也可以形成看起来在片材上与观察者相对侧悬浮的合成图像。这种浮动在片材的下方的浮动图像可通过使用会聚透镜而非图20所示发散透镜105来生成。参见图23，入射能量100(本实施例中是光)在准直仪102中被导向和准直，该准直仪将光线100b朝会聚透镜105b导向。从会聚透镜出来的光线100d入射到介于会聚透镜和会聚透镜的焦点108b之间设置的掩模80和微透镜片材10上。
射到微透镜片材10上的光线能量被各个微透镜4大致聚焦到介于材料层14和辐射敏感型供体基底(未示出)之间的接合区域中。该聚焦的辐射转移了供体基底中辐射敏感型材料的一部分，从而得到由供体材料42形成的图像46，该图像的尺寸、形状以及外观取决于介于光线、微透镜片材和供体基底之间的相互作用。如图23所示的构造可提供具有合成图像的片材10，观察者会看到合成图像在片材的下方浮动(如在以下所述)，因为如果会聚光线100d穿过片材延伸，则会在发散透镜的焦点108b处相交。换句话说，如果假定的“图像光线”的轨迹是从会聚透镜105b出来并穿过微透镜中的每一个和由与每一个微透镜相关的供体材料42在材料层上形成的图像，他们将在显现合成图像的一部分的108b处相交。
D.观察浮现在片材的下方的合成图像
也可在反射光、透射光、或反射光和透射光两者下观察具有看起来浮现在片材的下方的合成图像的片材。图24为在反射光下观察时看起来浮动在片材的下方的合成图像的示意图。例如，光线L5的可见光谱部分可以被材料层14上的供体材料42向后朝观察者反射。因此，观察者可以检测到看起来源自108b的彩色光线，其总和会生成在片材的下方浮动的彩色合成图像，其一部分在108b处显现。总之，光线可以主要从成像部分46被反射，这意味着较暗的彩色合成图像在108b处将显而易见。或者，入射光可以被材料层后面的层合物反射，其部分随后被供体材料42吸收或散射，并朝观察者向后传播。因此，观察者可以检测到看来像源自108b的彩色光线，其总和将会生成彩色合成图像。总之，光线可以被材料层后面的层合物反射并被成像部分46吸收，这意味着较暗的彩色合成图像在108b处将显而易见。
也有可能材料层后面的层合物会吸收入射光，并且供体材料42分别反射或部分吸收入射光，以得到所需反差效果，从而得到合成图像。这些背景下的合成图像与片材的其余相比看起来较亮，而其它部分则看起来相对较暗。可根据需要选择这些可能情况的多种组合。
某些成像片材也可通过透射光观察，如图25所示。例如，如果材料层14上供体材料42的成像部分是半透明的，而吸收颜色和没有供体材料42存在的非成像部分是透明的，那么光线L7的可见光谱的特定部分将被供体材料42吸收或反射，而透射光L8将穿过材料层的其余部分。这些光线(本文称为“图像光线”)以入射光方向的反向延伸会导致合成图像的形成，其一部分在108b处显现。合成图像在焦点处将显而易见，在本实例中，该图像看起来较暗且为彩色，而片材看起来是透明的。
或者，如果材料层14上供体材料42的成像部分不是半透明的，但材料层14的其余是半透明的，那么图像区域中不存在透射光将形成看起来比片材的其余更暗的合成图像。
图26示出粘附到基底或层合物120的图21的片材10。片材10可以用粘合剂层140附接到基底80，如图所示。或者，片材10可以一体地形成到或嵌入基底120中。基底120可为文档、标记、身份证、容器、货币、显示器、信用卡，或任何其它形式的基底。附接到基底120的片材10可用于广告、装饰、鉴定、识别目的或用于任何其它预期目的。基底120可以包括额外的信息122，可以在基底120上打印该信息，也可以让观察者除了可看到合成图像108a，还能看到该信息。例如，光线L9的部分(如特定波长范围)可以被基底120向后朝观察者反射。光线L10连同嵌入或覆盖的图形122可以被转移的供体材料42反射，从而使得合成图像对于观察者可见。基底120可以是半透明的、或不透明的、或它们的任何组合。在另一个实施例中，微透镜片材10可以包括具有微透镜的部分和没有微透镜的部分。没有微透镜的部分可以是窗口，该窗口用于观察微透镜片材10的其它部分或用于观察微透镜片材附接到其上的基底部分。或者，窗口可包括微透镜，而微透镜周围的部分可以不包括微透镜。
E.观察第二合成图像
可以利用从观察者的同侧(反射光)、或从片材上与观察者的相对侧(透射光)、或既从观察者的同侧(反射光)又从片材上与观察者的相对侧(透射光)两者射到片材上10上的光线观察具有第二合成图像70的片材10。
图27为在反射光下观察时，观察者A通过辅助观察工具看到主要浮动在片材中的第二合成图像108c的示意图。在图27中，放大透镜84用于观察第二合成图像。成像片材被可能是平行或漫射的反射光照亮时，光线以由光线照射的各个图像46中的供体材料42确定的方式从成像片材上反射回来。根据定义，由供体材料42形成的图像看起来不同于不存在供体材料42的材料层14的非成像部分，因此可察觉图像，并且用户可使用放大镜84识别第二合成图像。
例如，光线可能被供体材料42朝观察者反射回来，其总和生成看起来浮在片材中的合成图像，该图像的一部分在108c处示出。总之，可见电磁光谱的特定部分可从成像部分46反射或从层合基底(例如护照(未示出))反射，并被成像部分46吸收或散射，这意味着合成图像的一部分在108a处将显而易见。然而，供体材料42可能不会良好地或根本不能将光线朝观察者反射回来，或它可能显著吸收从层合表面反射并随后透射穿过供体材料42的光线。因此，观察者可能检测到在108c处不存在光线，这些不存在光线的总和生成看起来浮动在片材中的深色合成图像，它的一部分在108c处显示。总之，光线可以从整个片材局部反射或从在片材后面除了成像部分46之外的层合物高度反射，这意味着相对较暗的合成图像在108c处将显而易见。
也有可能成像材料42反射或部分吸收入射光，并且与成像部分46邻近布置的暗色层合物(未示出)将吸收光线，以得到所需反差效果，从而得到合成图像。这些背景下的合成图像与具有层合物(未示出)的片材的其余相比看起来较亮，而其它部分则看起来相对较暗。可根据需要选择这些可能情况的多种组合。
某些成像片材也可通过透射光观察，如图28所示。例如，如果材料层14上供体材料42的成像部分是半透明的，并且吸收可见光谱的部分，而非成像部分是透明的或半透明的，但却是高度透射的，那么一些光线将被供体材料42选择性地吸收或反射，并被微透镜引导透过放大镜射向焦点108c。合成图像在焦点处将显而易见，在本实例中，与片材的其余相比，合成图像看起来更暗，且是彩色的。
图29A-C示意性地示出用于在微透镜片材上形成两种合成图像的本发明方法的另一个实施例。在该实施例中，使用两部分方法，首先，将供体基底的一部分转移到片材，以与多个微透镜中的每一个相关地在材料层上形成单独的局部完整图像，以生成第一合成图像，之后，使用辐射源移除单独的局部完整图像的所选部分，以形成第二合成图像，该第二合成图像也由单独的图像提供。该方法的第一部分在图29A中示出，该方法的第二部分在图29B-C中示出。
图29A中示出的过程的第一部分基本上与PCT专利申请公开WO2007/047259，“Methods of Forming Sheeting with a Composite Image thatFloats and Sheeting with a Composite Image that Floats”(形成具有浮动合成图像的片材的方法以及具有浮动合成图像的片材)(Endle等人)中所述方法相似，该专利全文据此以引用方式并入本文。特别地，WO 2007/047259的图4a-b、图5a-b和图6广义地描述了将供体基底转移到片材，以与多个微透镜中的每一个相关地在材料层上形成单独的局部完整图像，以生成第一合成图像的过程。
该方法的第二部分涉及使用辐射源移除单独的局部完整图像的所选部分，以形成第二合成图像。图29B示出使用辐射源移除形成单独的局部完整图像46的供体材料42不同部分的步骤的一个示例性实施例。图29C示出图29B中所示步骤的结果。然而，也可以设想出其它移除方法，例如使用图案化粘合剂。
如图29B所示，该方法的一个实施例包括使用辐射源92。辐射源可以用于烧蚀被转移供体材料42a的所选部分。任何提供所需强度和波长辐射的能源均可以用作本发明中方法的辐射源92，只要供体材料吸收其辐射。在一个实施例中，优选的是，辐射设备能够提供波长为介于270纳米至11微米之间的辐射，更优选的是，提供波长为介于270纳米和1.5微米之间的辐射。本发明可用的高峰值功率辐射源的实例包括无源Q开关微芯片激光器、Q开关掺钕激光器系列、这些激光器中的任何者的倍频、三倍频和四倍频型及掺钛蓝宝石(缩写是Ti:sapphire)激光器。可用辐射源的其它实例包括赋予的峰值功率低的设备，例如激光二极管、离子激光器、非Q开关固态激光器、金属蒸气激光器、气体激光器、弧灯和高功率白炽光源。
对于所有可用的辐射源而言，来自辐射源92的能量朝微透镜片材10被导向并在片材10的顶部表面6处或其附近聚焦。对于电磁光谱中的紫外光、可见光和红外光部分的能源，可通过本领域内的技术人员已知的合适光学元件来控制光。在一个实施例中，对光学元件的装置(常常称为光学组件)要求是光学组件将光朝片材导向并在片材表面处或其附近聚焦。本发明的合成图像优选地通过使用数值孔径(其定义为最大发散光线的半角正弦)大于或等于0.15的辐射发散设备获得，但也可以使用数值孔径更小的照明装置。在可供选择的实施例中，光学组件可以另外包括防止在角部分或辐射锥部分中辐射的元件。所得合成图像仅在对应于改进锥的无遮挡角部分的角度内才可见。如果需要，可以在改进锥的单独角部分生成多个合成图像。或者，可以在介于辐射源和微透镜片材10之间使用掩模(未示出)，从而得到对被导向至片材10的辐射的更精确控制。(下面更详细描述的图30是包括所述可选掩模的本方法形成的片材的放大图)。
图29C示出在使用辐射源92将材料层14的第一侧面6上的供体材料42a的所选部分移除之后的微透镜片材10。移除的部分形成在此前的图示中示出的第二合成图像70。在这种情况下，在两种剩下的供体材料42a之间不存在供体材料会形成负反差第二合成图像。移除供体材料的一个示例性实施例是使用辐射源烧蚀该部分。所谓“烧蚀”是指通过熔融、蒸发或溶蚀方式进行移除或消散。
上述烧蚀方法的一个优点是，能够在不同位置处进行该方法的第一部分和第二部分，其中第一部分是将供体材料的部分转移到片材，第二部分是将供体材料的部分从片材移除。这样就允许在一个位置中灵活和方便地生成半成品片材，之后，通过在另一个位置处生成所需第二合成图像来整理该半成品片材。
由相对于图29A-C所述方法形成的第一合成图像和第二合成图像两者与上述由相对于图4a-b和图5a-b所述方法形成的合成图像均具有相同的属性。例如，如何优选第二合成图像与第一合成图像对齐，第二合成图像可以为正反差或第二反差第二合成图像，第二合成图像可以为随角度变化图像阵列，或看起来相对于片材滚动等。
图30为微透镜片材10的放大图，该微透镜片材通过图29A-C示意性地示出的方法成像，包括上述可选的掩模。微透镜片材10示出单词“Innovation”形式的多个第二合成图像70a、70b。在该实施例中，第二合成图像为负反差第二合成图像。
图31示出使用上述烧蚀方法形成的微透镜片材的放大图。可以对该烧蚀方法进行控制，也可以选择特定材料以引起辐射源移除片材(或透镜下的其它层)中的材料，从而在透镜下方形成气隙90。
在该烧蚀方法期间，供体材料吸收被透镜阵列94聚焦的激光脉冲的能量。该脉冲的持续时间非常短(一般来讲小于100ns)。这种极其短的脉冲长度和/或高脉冲能量引起其上聚焦激光能量的供体材料部分和周围材料变得过热。供体材料、聚合物以及任何局部挥发性物质快速蒸发和/或熔融并变形，从而在聚合物中形成空隙或“气泡”90。该气隙90离透镜焦点非常近，并且其内所含气体的折射率非常接近于1.0。折射率低的空隙在透镜焦点附近具有与聚合物(折射率约1.5)的接合。这使透镜与局部反射接合光学对齐。当使用传播路径与激光相同的可见光(如一般来讲(但并非不可避免地)使用回顾观察器)来观察成像透镜片材时，会看到相对于背景的反射式散射结构，从而增强缩微印刷结构的反差，如图31所示。
供体材料中的Lenco染料或其它染料(其在受热或吸收了特定波长辐射后会变色)可以用于该材料，从而形成颜色不同于第一合成图像的第二合成图像。根据本发明的原理制作的合成图像可以看起来是二维图像(意味着它们有长度和宽度)、看起来位于片材的下方、片材的平面内或片材的上方、或看起来是三维图像(意味着它们有长度、宽度和高度)。根据需要，三维合成图像可以仅仅看起来在片材的下方或上方、或在片材的下方、片材的平面内以及片材的上方的任何组合。术语“在片材的平面内”一般来讲只是指当片材平放时片材的平面。即，在本文使用该短语处，对非平坦的片材来说，也可有看起来至少部分在片材的平面内的合成图像。
三维合成图像不会显现在单个焦点处，而是作为具有连续或不连续焦点的复合图像显现，其中焦点从片材的一侧(或穿过片材)延伸到另一侧的点。这优选地通过将片材或辐射源相对于另一者顺序移动(而不是通过提供多个不同的透镜)来实现，以便将供体材料转移到邻近在多个焦点处的材料层，以在材料层14的表面6上生成图像46。所得的空间复杂图像基本上由多个单独的点构成。该图像可具有相对于片材的平面的三个笛卡尔坐标中的任何者中的空间范围。
在另一种效果中，可使合成图像移动到微透镜片材的区域中，合成图像在该区域中消失。这类图像的加工方法以类似于浮动图像实例的方式进行加工，其中微透镜材料前增设不透明掩模，以局部阻挡用于微透镜材料的部分的成像光线。当观察这类图像时，可将图像移动到区域中，在该区域中接触掩模减少或消除成像光线。在该区域中，图像似乎“消失了”。
在另一种效果类型中，合成图像可随视角的变化而变色。这类图像是由几种方法中的一种加工而成的，例如阻挡用于第一供体的成像辐射锥的角部分。随后，使用带有不同着色剂的第二供体，仅阻挡此前未被阻挡的锥的部分，来重新成像为同一虚拟图像。
使用本发明的方法形成的图像也可构造为具有受限的视角。换句话讲，只有从特定方向或是从偏离该方向较小的角度观察才能看到该图像。
通过下列实例进一步解释本发明。使用光学组件设备用于生成本发明的合成图像的实例基本上类似于结合美国专利No.6,288,842(Florczak等人)的图14和图16所述的光学组件设备。美国专利No.6,288,842(Florczak等人)据此全文以引用方式并入本文。
实例
实例1.
在真空吸头上设置油墨侧朝上的5.1cm×7.6cm供体片材，该供体片材由涂覆有1g/m2油墨层的聚酯基膜组成，该油墨层包含10重量％的EpolightTM 1178红外染料(得自Epolin，Inc.(Newark，N.J.))，以及粘结剂中的90重量％的红色颜料(产品号13R1412D，得自Penn Color Inc.(Doylestown，PA))。在该供体片材顶部上设置透镜侧朝上的大约7.6cm×10.2cm的微透镜片材，该微透镜片材由厚度为50微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材和直径为40微米的复制聚氨酯丙烯酸酯平凸球形透镜构成。透镜焦点大约位于透镜片材的背面处。使用手压辊将截留在介于片材和真空吸头之间的空气移除。然后使用静电针抓装置(型号为Chargemaster CM30-N(产品号：4010610)电源，具有PinnerTM ChargingApplicator(PinnerTM充电涂敷器，产品号：4005520)，得自SIMCOIndustrial Static Control(Hatfield，PA))在工作电压为18kV、离透镜片材表面的距离为大约5.1cm-7.6cm、扫描速度为大约30.5mm/s的条件下，在整个表面上扫描，以将片材固定就位。接着，将50微米纯聚酯膜上的包含纯缩微文本(围绕有不透明卤化银)的负反差掩模(即，构成缩微文本的纯聚酯膜上不存在卤化银的区域)设置在透镜片材的透镜上方。缩微文本(单词“Innovation”的阵列)的字母线宽为大约30微米。
透镜片材中随后形成具有正反差缩微文本的浮动虚像。成像激光器为IB Laser(IB激光器)(脉冲宽度为约7ns、频率为1000Hz)，其工作功率为0.6W(0.6兆焦耳/脉冲)。在激光器焦点位于表面上方大约6mm时绘出了直径为8mm的圆。在激光器焦点位于透镜片材的下方6mm时绘出了直径为4mm的第二个圆。在每一种情况下，激光器焦点均以大约25mm/s的速度移动。该方法形成了由红色同心浮动圆组成的浮动虚像，其中直径为8mm的圆看起来位于表面上方6mm处，而直径为4mm的圆看起来位于表面下方6mm处。浮动虚像的线条由正反差缩微文本构成，其通过辅助观察工具看起来位于片材的平面处。
将样本透镜片材设置在白色背景上方，并通过15×放大镜观察。可看到缩微文本，其看起来为红色并围绕有纯聚合物。当人眼相对于放大镜移动，同时放大镜相对于透镜片材保持固定时，对于在基底上观察到的与在+6mm和-6mm两者浮动高度处成像的圆相对应的区域而言，该红色缩微文本的位置看起来相对于片材静止。缩微文本看起来如滚动效果，即当样本倾斜时，对于在虚像的负浮动高度(-6mm)处成像的区域而言，缩微文本随着倾斜方向移动，对于与虚像的正浮动高度(+6mm)相关的缩微文本而言，缩微文本以相反方向移动。在这两种情况下，无论对于浮动虚像的正高度还是负高度，观察区前沿上的缩微文本都变成可见，其速度与后沿上缩微文本的消失速度相同，即观察到滚动效果。
实例2.
制备了与实例1中相同的微透镜片材样本，不同的是，正反差掩模包含围绕有纯聚合物的不透明缩微文本。
该方法形成由两个红色同心浮动圆组成的浮动虚像，其中直径为8mm的圆看起来位于表面上方6mm处，而直径为4mm的圆看起来位于表面下方6mm处。将样本设置在白色背景上方，并通过15×放大镜观察。浮动虚像的线条由负反差缩微文本构成，其看起来位于片材的平面内。缩微文本看起来无色并被红色围绕。当人眼相对于放大镜移动，同时放大镜相对于透镜片材保持固定时，对于在基底上观察到的与在+6mm和-6mm两者浮动高度处成像的圆相对应的区域而言，纯缩微文本的位置看起来相对于片材静止。对于与-6mm圆相关的成像区域而言，缩微文本看起来随倾斜样本的方向移动，而与+6mm圆相对应的缩微文本看起来以倾斜样本的相反方向移动。这样就生成了滚动效果，使得缩微文本在表面上方移动，并且当后沿上的缩微文本消失时，前沿上的缩微文本变成可见。
实例3.
在真空吸头上设置油墨侧朝上的14cm×19cm供体片材，该供体片材由涂覆有大约1g/m2黑色油墨层的聚酯基膜组成，其产品号为13B1428D，得自Penn Color Inc.(Doylestown，PA)。在该供体片材顶部上设置透镜侧朝上的大约20.3cm×25.4cm的微透镜片材，该微透镜片材由厚度为50微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材和直径为40微米的复制聚氨酯丙烯酸酯平凸球形透镜构成。透镜焦点大约位于透镜片材的背面处。使用手压辊将截留在介于片材和真空吸头之间的空气移除。然后使用静电针抓装置(型号为Chargemaster CM30-N(产品号：4010610)电源，具有(产品号：4005520)PinnerTM Charging Applicator(PinnerTM充电涂敷器)，得自SIMCO Industrial Static Control(Hatfield，PA))在工作电压为18kV、离透镜片材表面的距离为大约5.1cm-7.6cm、扫描速度为大约30.5cm/s的条件下，在整个表面上扫描，以将片材固定就位。
随后在该透镜片材中形成了黑色浮动虚像。成像激光器为IB Laser(IB激光器)(脉冲宽度为约7ns、频率为1000Hz)，其工作功率为0.23W(0.23兆焦耳/脉冲)。在激光器焦点位于表面上方大约6mm时绘出浮动正弦波。在激光器焦点位于透镜片材的下方6mm时，在正弦波片段的部分之间绘出文本图形浮动虚像“OK”。对于每一个浮动虚像而言，激光器均以大约10mm/s的速度扫描。
然后使用聚乙烯醇基压敏粘合剂(P1410，得自3M(St.Paul，MN)涂布。
将具有浮动虚像的层合卡设置在激光器焦点处扫描透镜下面的平坦表面上。使20瓦激光器(型号YLP-1/100/20，得自IPG Photonics(Oxford，MA))在18％功率下工作，其提供波长为1064nm的激光束，频率为70kHz、宽度为大约100ns的脉冲。以2m/s的扫描速度，用激光器在正弦波的一部分的上方扫描单词“缩微文本”。
受激光影响区域中的黑色颜料被烧蚀，从而在黑色虚像内形成缩微文本。使用15×放大镜可看到单词“缩微文本”。单词“缩微文本”的长度为大约3.5mm、线宽为大约100微米。当将回顾观察器以光学对齐方式设置在介于眼睛和放大镜之间时，单词“缩微文本”与周围背景的反差显著增强，即该单词看起来为亮白色。
实例4.
在真空吸头上设置油墨侧朝上的14cm×19cm供体片材，该供体片材由涂覆有大约1g/m2黑色油墨层的聚酯基膜组成，其产品号为13B1428D，得自Penn Color Inc.(Doylestown，PA)。在供体片材顶部上设置透镜侧朝上的大约20.3cm×25.4cm的透镜片材，该透镜片材由厚度为50微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材和直径为40微米的复制聚氨酯丙烯酸酯平凸球形透镜构成。透镜焦点大约位于透镜片材的背面处。使用手压辊将截留在介于片材和真空吸头之间的空气移除。然后使用静电针抓装置(ChargemasterCM30-N(产品号：4010610)电源，具有(产品号：4005520)PinnerTMCharging Applicator(PinnerTM充电涂敷器)，得自SIMCO Industrial StaticControl(Hatfield，PA))在工作电压为18kV、离表面距离为大约5.1cm-7.6cm、扫描速度为大约30.5cm/s的条件下，在整个表面上扫描，以将片材固定就位。
随后在该透镜片材中形成了黑色浮动虚像。成像激光器为IB Laser(IB激光器)(脉冲宽度为约7ns、频率为1000Hz)，其工作功率为0.23W(0.23兆焦耳/脉冲)。在激光器焦点位于表面下方大约8mm时绘出浮动的连续正弦波。在激光器焦点位于透镜片材的上方8mm时，在正弦波片段的部分之间绘出文本图形浮动图像“OK”。对于每一个浮动图像而言，激光器均以大约10mm/s的速度扫描。
然后使用聚乙烯醇基压敏粘合剂(P1410，得自3M公司(St.Paul，MN)涂布。
将具有浮动虚像的层合卡设置在激光器焦点处扫描透镜下面的平坦表面上。接着，将50微米纯聚酯膜上的包含纯缩微文本(围绕有不透明卤化银)的负反差掩模(即，构成缩微文本的纯聚酯膜上不存在卤化银的区域)设置在透镜片材中包含“OK”的区域的透镜上方。缩微文本为单词“Innovation”的阵列，其字母线宽为大约60微米。
使20瓦激光器(型号YLP-1/100/20，得自IPG Photonics(Oxford，MA))在20％功率下工作，其提供波长为1064nm的激光束，频率为70kHz、宽度为大约100ns的脉冲。以2m/s的速度在掩模上方绘制一系列29条线，以暴露大约7.6mm×7.6mm的区域。
受激光影响区域中的黑色颜料被烧蚀，从而在黑色虚像内形成缩微文本。使用8×放大镜可看到单词“Innovation”。当将聚焦光源或回顾观察器以光学对齐方式设置在介于眼睛和放大镜之间时，单词“Innovation”的反差显著增强，即该单词看起来为亮白色。

Claims (31)

1.一种在微透镜片材上形成两种合成图像的方法，包括以下步骤：
提供片材，所述片材具有微透镜的阵列和与所述微透镜的阵列邻近的材料层；
提供第一供体基底，所述第一供体基底邻近所述片材的所述材料层，其中所述第一供体基底为辐射敏感型基底；
提供辐射源；
使用所述辐射源将所述第一供体基底的至少一部分转印到所述片材上，以与多个所述微透镜中的每一个相关地在所述材料层上形成单独的局部完整图像，由此所述片材显示具有第一合成图像，所述第一合成图像由所述单独的图像提供，用肉眼看起来浮动在所述片材的上方或下方、或它们的任何组合。
之后，使用所述辐射源移除所述单独的局部完整图像的所选部分，以形成第二合成图像，所述第二合成图像由所述单独的图像提供，通过辅助观察工具看起来浮动在所述片材的上方、之中或下方、或它们的任何组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二合成图像与所述第一合成图像对齐。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二合成图像包括缩微图形。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述移除步骤包括使用所述辐射源烧蚀所述所选部分。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一供体基底包含着色剂，并且所述第一合成图像或所述第二合成图像的至少一部分显示具有与所述第一供体基底中的所述着色剂类似的颜色。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
移除所述第一供体基底；
提供第二供体基底，所述第二供体基底邻近所述片材的所述材料层，其中所述第二供体基底为辐射敏感型基底；和
使用所述第二供体基底重复所述转移步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二供体基底包含与所述第一供体基底的所述着色剂不同的着色剂。
8.包括由根据权利要求1所述的方法制备的两种合成图像的所述片材。
9.根据权利要求8所述的片材，其中所述片材被粘附到基底，并且所述基底为文档、标记、身份证、容器、显示器、信用卡，或所述片材被用于广告、装饰、鉴定或识别目的。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一合成图像看起来也至少部分在所述片材的平面内。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一合成图像为三维图像。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二合成图像看起来基本上仅浮动在所述片材的平面内。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二合成图像为随角度变化的图像阵列。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二合成图像看起来相对于所述片材滚动。
15.根据权利要求1所述的方法，其中与多个所述微透镜中的每一个相关地在所述材料层上的所述单独的局部完整图像形成正反差第二合成图像。
16.根据权利要求1所述的方法，其中与多个所述微透镜中的每一个相关地在所述材料层上的所述单独的局部完整图像形成负反差第二合成图像。
17.一种片材，包括：
微透镜的阵列；
材料层，其邻近所述微透镜的阵列；
第一供体材料，所述第一供体材料接触所述材料层，其中所述第一供体材料形成至少两种单独的局部完整图像，所述至少两种单独的局部完整图像在所述材料层上与多个所述微透镜中的每一个相关地形成；
第一合成图像，所述第一合成图像由所述单独的图像中的至少一种提供，所述第一合成图像通过肉眼看起来浮动在所述片材的上方或下方、或它们的任何组合；
第二合成图像，所述第二合成图像由所述单独的图像中的至少一种提供，所述第二合成图像通过辅助观察工具看起来浮动在所述片材的上方、之内、或下方、或它们的任何组合，所述单独的局部完整图像中的至少一种包括气体空隙。
18.根据权利要求17所述的片材，其中所述第二合成图像与所述第一合成图像对齐。
19.根据权利要求17所述的片材，其中与多个所述微透镜中的每一个相关地在所述材料层上的所述单独的局部完整图像形成负反差第二合成图像。
20.根据权利要求17所述的片材，其中与多个所述微透镜中的每一个相关地在所述材料层上的所述单独的局部完整图像形成正反差第二合成图像。
21.根据权利要求17所述的片材，其中所述第一供体材料包含着色剂，所述第一合成图像或所述第二合成图像的至少一部分显示具有与所述第一供体材料中的所述着色剂类似的颜色。
22.根据权利要求17所述的片材，其中所述第一合成图像或所述第二合成图像在反射光或透射光下看起来浮动在所述片材的上方。
23.根据权利要求17所述的片材，其中所述第一合成图像或所述第二合成图像在反射光或透射光下看起来浮动在所述片材的下方。
24.根据权利要求17所述的片材，其中所述第一合成图像看起来也至少部分在所述片材的平面内。
25.根据权利要求24所述的片材，其中所述第一合成图像为三维图像。
26.根据权利要求17所述的片材，其中所述第二合成图像看起来基本上仅浮动在所述片材的平面内。
27.根据权利要求17所述的片材，其中所述第一供体材料包含辐射敏感材料。
28.根据权利要求17所述的片材，其中当观察位置相对于所述片材改变时，所述第二合成图像看起来相对于所述片材移动。
29.根据权利要求17所述的片材，其中所述第二合成图像为随角度变化的图像阵列。
30.根据权利要求29所述的片材，其中所述第二合成图像看起来相对于所述片材滚动。
31.根据权利要求17所述的片材，其中所述片材被粘附到基底，并且所述基底为文档、标记、身份证、容器、显示器、信用卡，或所述片材被用于广告、装饰、鉴定或识别目的。
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