CN106799899B - 光照响应安全元件 - Google Patents

Abstract

发明涉及光学安全技术领域，具体涉及一种光照响应安全元件，包括：至少一层聚焦元件阵列层、基材层和至少一层微图形阵列层,所述各层之间相互粘接形成薄膜型安全元件；所述聚焦元件阵列层由聚焦元件单元排列而成，所述微图形阵列层由微图形单元排列而成，至少部分所述微图形单元不在所述聚焦元件阵列的焦深范围内；至少部分所述安全元件在光源照明下产生图像，所述图像是由微图形阵列层通过聚焦元件阵列层的综合放大成像作用而产生；所述图像在所述光源关闭时消失；至少部分所述安全元件产生的图像对所述光源方位的变化产生动态实时的响应。本发明具有光照响应功能，更高的防复制性能，高安全性能，能够实现超薄，易与被保护产品进行集成。

Description

光照响应安全元件

技术领域

本发明涉及光学安全技术领域，具体涉及一种光照响应安全元件，可用于货币、支票、有价证券、证件、证书、证卡等重要物件的防伪标识。

背景技术

随着制造技术特别是高精度印刷和打印技术的进步，越来越多精美的复制品可以被低成本地制作出来，这给知识产权和品牌保护提出了极大的挑战。在与假冒伪劣产品长期的斗争过程中，人们已经设计开发了多种光学防伪技术，包括有水印、光变油墨、全息、衍射光变图像等技术。水印效果容易被高性能印刷设备仿制，光变油墨的材料易于扩散，防伪性能受限。全息防伪技术经过多年的研究和开发已经从传统的激光全息发展到了数字化全息技术，并在此基础上形成了一种衍射光变图像技术。但是随着全息防伪以及衍射光变图像技术的不断发展和成熟，这类技术越来越多地被应用于包装、装饰等领域，其防伪特性正被逐步削弱。

另一种基于莫尔放大原理的微透镜阵列系统也被用于防伪安全领域，具有较高的防伪性能。根据莫尔放大成像原理，美国专利U.S.Pat.No.4,892,336公开了一种利用柱透镜阵列和条形微图形阵列相互叠加匹配形成的安全线。Drinkwater等人在美国专利U.S.Pat.No.5,712,731中提出了一种球面透镜阵列和微图形阵列相互匹配形成的微光学系统，其微图形被对位设置在微透镜阵列的焦平面上。受限于微图形的分辨率，其透镜单元的口径在50－250um之间，系统的厚度在200um左右，使用范围有限。为此，R.A.Steenblik等在美国专利U.S.Pat.No.2005/0180020 A1以及后续专利U.S.Pat.No.2008/0037131 A1中扩展了上述微光学系统的参数范围，减小了透镜的口径(小于50um)和焦距，使得系统的厚度小于50um，形成了薄膜型的安全元件，从而拓展了其应用范围。该专利同时公开了若干反射型的微光学系统，这种反射型系统的微图形亦需设置在微透镜阵列的焦平面上，以形成显示特征。中国专利CN200680048634.8对安全元件中微透镜阵列和微图形阵列的排列对称性进行了扩展，提出了一种基于二维布拉维点阵的排列方式，利用这种排列结构实现了对应的安全元件，从而进一步加强了元件的安全性能。中国专利CN201010180251.4进一步降低了阵列的对称性，公开了一种由随机排列的阵列结构组成的安全元件。

上述基于莫尔放大原理的安全元件不论是透射式系统还是反射式系统，不论阵列周期大小、图案排列形式如何变化，都需要将微图形单元设置于微透镜阵列系统的焦平面附近，否则图像将发生模糊，甚至无法成像。这种结构的限定不但增加了安全元件整体的厚度，而且使得安全元件无法对照明变化进行响应，从而制约了其安全性能。

发明内容

为此，本发明的目的是避免背景技术中的缺点，提供一种能够对照明进行响应的超薄安全元件。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种光照响应安全元件，包括：至少一层聚焦元件阵列层、基材层和至少一层微图形阵列层，所述各层之间相互粘接形成薄膜型安全元件；所述聚焦元件阵列层由聚焦元件单元排列而成，所述微图形阵列层由微图形单元排列而成，至少部分所述微图形单元不在所述聚焦元件阵列的焦深范围内；至少部分所述安全元件在光源照明下产生图像，所述图像是由所述微图形阵列层通过聚焦元件阵列层的综合放大成像作用而产生；所述图像在所述光源关闭时消失；所述图像为平面图像和/或动态图像和/或三维图像；至少部分所述安全元件产生的图像对所述光源方位的变化产生动态实时的响应。

作为优选，所述微图形单元全部不在所述聚焦元件阵列的焦深范围内。

作为优选，全部所述安全元件在光源照明下产生清晰的图像。

作为优选，所述安全元件产生的全部图像对所述光源方位的变化产生动态实时的响应。

作为优选，所述光源为点光源或准直光源。

更优选地，所述点光源为发散点光源或汇聚点光源。

具体地，所述安全元件产生的图像对点光源照明方位的变化产生的实时响应形式包括：所述点光源沿着安全元件所在平面法线方向移动时，所述安全元件显示的图像的横向大小和纵向深度位置发生相应的变化；或所述点光源沿着安全元件所在平面法线方向移动时，所述安全元件显示的图像绕着所述安全元件的法线旋转；或所述点光源沿着平行于安全元件所在平面的方向移动时，所述安全元件显示的图像的位置沿着平行于安全元件所在的平面移动，所述图像的移动方向与光源的移动方向相同或者与光源移动的方向相反；所述安全元件产生的图像的响应形式为上述响应形式的任意一种或几种的组合。

作为优选，所述安全元件产生的图像对准直光源照明方位的变化产生的实时响应形式包括：所述准直光源照明方位变化时，所述安全元件显示的图像的位置沿着平行于安全元件所在的平面移动，所述图像的移动方向与照明方位的变化方向相同或者与照明方位的变化方向相反。

具体地，所述安全元件产生的三维图像效果包括：图像悬浮在所述聚焦元件阵列层之上；图像悬浮在所述微图形阵列层之下；三维图像横跨在安全元件的上方和下方的三维空间中。

具体地，所述安全元件产生的图像的动态效果包括：正交视差移动效果和/或平行视差移动效果。所述正交视差移动效果是指当安全元件向某一方向倾斜时，所显示图像的移动方向垂直于所述安全元件的倾斜方向。所述平行视差移动效果是指当安全元件向某一方向倾斜时，所显示图像的移动方向与所述安全元件的移动方向平行。

具体地，所述薄膜型安全元件的厚度小于500微米，优选小于100微米，更优选的小于50微米。

作为优选，至少部分所述微图形单元位于所述聚焦元件阵列的一倍焦距以内，和/或至少部分所述微图形单元位于聚焦元件阵列的一倍焦距之外。

作为优选，所述至少部分微图形单元位于聚焦元件阵列的0.5倍焦距以内，和/或所述至少部分微图形单元位于聚焦元件阵列的1倍焦距与3倍焦距之间。

具体地，所述聚焦元件单元排列成阵列的方式包括：具有对称轴的正交排列、具有对称轴的蜂窝状排列、没有对称轴的低对称性排列、随机排列的任意一种或几种的组合。

进一步地，所述微图形单元的排列方式与所述聚焦单元的排列成阵列的方式相匹配。

作为优选，所述聚焦元件单元采用具有聚焦功能的微光学元件，更优选地所述聚焦功能的微光学原件为柱面微透镜、球面透镜、非球面透镜或菲涅耳透镜。

作为优选，所述聚焦元件单元的口径为几何形状，优选地，所述几何形状为圆形、正方形、长方形、三角形、六边形或多边形。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明的光照响应安全元件，在性能上具有其它技术方案无法实现的光照响应功能，图像显示效果能够随着照明光的变化而变化。这种动态且实时响应的图像具备更高的防复制性能，具有更高的安全性能。

(2)本发明的光照响应安全元件，在性能上可以实现至少局部的图像隐藏，也可以实现全部图像的隐藏，隐藏的图像在光源的照明条件下能够清晰可见。这种特性可以让消费者用简单的方法对安全元件的效果进行验证。

(3)本发明的光照响应安全元件，至少部分所述微图形单元不在所述聚焦元件阵列的焦平面附近，使得在结构上其厚度不受聚焦元件焦距的限制，相对于现有技术，更容易实现超薄的薄膜型安全元件，使得安全元件更容易与被保护产品进行集成。

(4)本发明的光照响应安全元件，所述微图形单元或至少部分微图形单元位于所述聚焦元件阵列的一倍焦距以内，优选在0.5倍焦距以内，在光源照明下产生清晰的图像。

(5)本发明的光照响应安全元件，所述微图形单元或至少部分微图形单元位于所述聚焦元件阵列的一倍焦距以外，优选在1倍焦距与3倍焦距之间，在光源照明下产生清晰的图像。

(6)本发明的光照响应安全元件，可以实现厚度最小化，使得厚度小于500微米，优选小于100微米，更优选的小于50微米，可以实现薄膜型安全元件的超薄化。

附图说明

图1为实施例1在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图；

图2为实施例1无点光源照明条件下的安全元件的结构剖面示意图；

图3为实施例2在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图；

图4为实施例2无点光源照明条件下的安全元件的结构剖面示意图；

图5为实施例3在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图；

图6为实施例3无点光源照明条件下的安全元件的结构剖面示意图；

图7为实施例4在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图；

图8为实施例4无点光源照明条件下的安全元件的结构剖面示意图；

图9为实施例5在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图；

图10为实施例5无点光源照明条件下的安全元件的结构剖面示意图；

图11为实施例6在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图；

图12为实施例6无点光源照明条件下的安全元件的结构剖面示意图；

图13为实施例7在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图；

图14为实施例7无点光源照明条件下的安全元件的结构剖面示意图；

图15为实施例8在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图；

图16为实施例8无点光源照明条件下的安全元件的结构剖面示意图；

图17为实施例9在准直光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图；

图18为实施例9无准直光源和点光源照明条件下的安全元件的结构剖面示意图；

图19为实施例10在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图；

图20为实施例10无准直光源和点光源照明条件下的安全元件的结构剖面示意图；

图21为实施例11在汇聚点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图；

图22为实施例11无准直光源和点光源照明条件下的安全元件的结构剖面示意图；

图23为实施例12在点光源照明条件下安全元件正交视差移动的显示效果示意图；

图24为实施例13在点光源照明条件下安全元件的平行视差移动的显示效果示意图；

图25为实施例14在点光源照明条件下安全元件的照明响应显示效果示意图；

图26为实施例15在点光源照明条件下安全元件的照明响应显示效果示意图；

图27为实施例16在点光源照明条件下安全元件的照明响应显示效果示意图；

图28为实施例17在点光源照明条件下安全元件的照明响应显示效果示意图；

图29为实施例18在点光源照明条件下安全元件的照明响应显示效果示意图；

图30为实施例19在点光源照明条件下安全元件的照明响应显示效果示意图；

图31为实施例20在点光源照明条件下安全元件的照明响应显示效果示意图；

图32为实施例21在点光源照明条件下安全元件的照明响应显示效果示意图；

图33为实施例22在点光源照明条件下安全元件的照明响应显示效果示意图；

图34为实施例23在点光源照明条件下安全元件的照明响应显示效果示意图；

图35为实施例23在点光源轴向移动条件下安全元件的照明响应显示效果示意图；

图36为实施例23在点光源轴向移动条件下安全元件的照明响应显示效果示意图；

其中，1-聚焦元件阵列层；2-基材层；3-微图形阵列层；4-球面透镜单元；5-微图形单元；6-聚焦元件阵列的焦平面；7-点光源；8-第一悬浮像；9-观察者；10-安全元件；11-第二悬浮像；12-非球面透镜单元；13-准直光源；14-汇聚点光源；15-图像；16，17,18,19,20-箭头方向；21-虚像；22，23,24,25,26-箭头方向；81-动态图像。

具体实施方式

下面结合实施例、附图对本发明作进一步描述，实施例中的安全元件的厚度小于500微米，优选小于100微米，更优选的小于50微米。

实施例1

参见图1至图2所示，图1是本实施例中在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图，本实施例中的光照响应安全元件是由一层聚焦元件阵列层1、基材层2和一层微图形阵列层3构成的薄膜型安全元件10，所述各层之间相互粘结而成。所述聚焦元件阵列层1由聚焦单元正交排列而成，所述聚焦单元为球面透镜单元4，阵列周期为T微米。所述微图形阵列层3由微图形单元5正交排列而成，阵列周期为1.003T微米。所述聚焦元件阵列的对称轴与微图形单元阵列的对称轴相互平行。所述微图形阵列层3与所述聚焦单元阵列层1位于基材层2的两侧，本实施例中所述微图形单元不在所述聚焦元件阵列的焦深范围内，所述微图形阵列层3位于聚焦元件阵列的0.4倍焦距处。所述安全元件10在点光源7的照明下，在所述聚焦元件阵列层1上方形成可被观察者9接收的第一悬浮像8，所述第一悬浮像8是由微图形阵列层3通过聚焦元件阵列层1的综合放大成像作用而产生。

图2是本实施例中无点光源照明条件下的安全元件的结构剖面示意图,在无点光源照明下，安全元件将无法形成悬浮像，即第一悬浮像8在所述光源7关闭时消失，其特征信息被隐藏。

实施例2

参见图3至图4所示，图3是本实施例中在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图，本实施例中的光照响应安全元件是由一层聚焦元件阵列层1、一层微图形阵列层3、基材层2构成的薄膜型安全元件10，所述各层之间相互粘接形成薄膜型安全元件10。所述聚焦元件阵列层1由球面透镜单元4正交排列而成，阵列周期为T微米。所述微图形阵列层3由微图形单元5正交排列而成，阵列周期为0.995T微米。所述聚焦元件阵列的对称轴与微图形单元阵列的对称轴相互平行。所述微图形阵列层3与所述聚焦单元阵列层1位于基材层2的同一侧，微图形阵列层3位于聚焦元件阵列的0.1倍焦距处。所述安全元件10在点光源7的照明下，在所述微图形阵列层3下方形成可被观察者9接收的第一悬浮像8。所述第一悬浮像8是由微图形阵列层3通过聚焦元件阵列层1的综合放大成像作用而产生。

图4是本实施例中无点光源照明条件下安全元件10的结构剖面示意图。在无点光源照明下，安全元件将无法形成悬浮像，其特征信息被隐藏。

实施例3

参见图5至图6所示，图5是本实施例中在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图，本实施例中安全元件由一层聚焦元件阵列层1、基材层2、一层微图形阵列层3构成，所述各层之间相互粘接形成薄膜型安全元件10。所述聚焦元件阵列层1由球面透镜单元4正交排列而成，阵列周期为T微米。所述微图形阵列层3由微图形单元5正交排列而成，阵列周期为1.005T微米。所述聚焦元件阵列的对称轴与微图形单元阵列的对称轴相互平行。所述微图形阵列层3与所述聚焦单元阵列层1位于基材层2的两侧，所述微图形阵列层3位于聚焦元件阵列的1.4倍焦距处。所述安全元件10在点光源7的照明下，在所述聚焦阵列层上方形成可被观察者9接收的第一悬浮像8。所述第一悬浮像8是由微图形阵列层3通过聚焦元件阵列层1的综合放大成像作用而产生。

图6是本实施例中无点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图。在无点光源照明下，安全元件将无法形成第一悬浮像8，其特征信息被隐藏。

实施例4

参见图7至图8所示，图7是本实施例中在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图，本实施例中的光照响应安全元件是由一层聚焦元件阵列层1、基材层2、一层微图形阵列层3构成，所述各层之间相互粘结形成薄膜型安全元件10。所述聚焦元件阵列层1由球面透镜单元4正交排列而成，阵列周期为T微米。所述微图形阵列层3由微图形单元5正交排列而成，阵列周期为0.995T微米。所述聚焦元件阵列的对称轴与微图形单元阵列的对称轴相互平行。所述微图形阵列层3与所述聚焦单元阵列层1位于基材层2的两侧，所述微图形阵列层3位于聚焦元件阵列的1.4倍焦距处。所述安全元件10在点光源7的照明下，在所述微图形阵列层3下方形成可被观察者9接收的第一悬浮像8。所述第一悬浮像8是由微图形阵列层3通过聚焦元件阵列层1的综合放大成像作用而产生。

图8是本实施例中无点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图。在无点光源照明下，安全元件将无法形成第一悬浮像8，其特征信息被隐藏。

实施例5

参见图9至图10所示，图9是本实施例中在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图，本实施例中安全元件由一层聚焦元件阵列层1、基材层2、一层微图形阵列层3构成的薄膜型安全元件10。所述聚焦元件阵列层1由球面透镜单元4正交排列而成，阵列周期为T微米。所述微图形阵列层3由微图形单元5正交排列而成，阵列周期为T微米。所述聚焦元件阵列的对称轴与微图形单元阵列的对称轴形成5度的夹角。所述微图形阵列层3与所述聚焦元件阵列层1位于基材层2的两侧，微图形阵列层3位于聚焦元件阵列的0.3倍焦距处。所述安全元件10在点光源7的照明下，在所述聚焦元件阵列层1之上形成可被观察者9接收的动态图像81。所述动态图像81是由微图形阵列层3通过聚焦元件阵列层1的综合放大成像作用而产生。

图10是本实施例中无点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图。在无点光源照明下，安全元件将无法形成动态图像，其特征信息被隐藏。

实施例6

参见图11至图12所示，图11是本实施例中在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图，本实施例中的光照响应安全元件是依次由一层聚焦元件阵列层1、一层微图形阵列层3、基材层2、一层微图形阵列层3构成，所述各层之间相互粘接形成薄膜型安全元件10。所述聚焦元件阵列层1由非球面透镜单元12以蜂窝状排列而成，非球面透镜单元中心之间的距离为T微米。所述微图形阵列层3由微图形单元5以蜂窝状排列而成，微图形单元中心之间的距离为1.002T微米。所述聚焦元件阵列的对称轴与微图形单元阵列的对称轴相互平行。本实施例中，微图形阵列层3有两层，分别设置于基材层2两侧，其中一层微图形阵列层3位于所述聚焦元件阵列的0.1倍焦距处，另一层微图形阵列层3位于所述聚焦元件阵列的焦平面6上。所述安全元件10在点光源7的照明下，所述聚焦元件阵列层1之上形成可被观察者9接收的第一悬浮像8和第二悬浮像11。所述第一悬浮像8和第二悬浮像11是由微图形阵列层3通过聚焦元件阵列层1的综合放大成像作用而产生。

图12是本实施例中无点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图。在无点光源照明下，安全元件只显示第二悬浮图像11，而第一悬浮图像8无法显示，即第一悬浮图像8作为特征信息被隐藏。

实施例7

参见图13至图14所示，图13是本实施例中在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图，本实施例中光照响应安全元件是依次由一层聚焦元件阵列层1、一层微图形阵列层3、基材层2、一层微图形阵列层3构成，所述各层之间相互粘接形成薄膜型安全元件10。所述聚焦元件阵列层1由非球面透镜单元12以蜂窝状排列而成，非球面透镜单元12中心之间的距离为T微米。所述微图形阵列层3由微图形单元5以蜂窝状排列而成，微图形单元5中心之间的距离为1.005T微米。所述聚焦元件阵列的对称轴与微图形单元阵列的对称轴相互平行。所述安全元件在基材层2两侧分别设置有微图形阵列层3，其中一层微图形阵列层3位于所述聚焦元件阵列的0.1倍焦距处，另一层微图形阵列层3位于所述聚焦元件阵列的焦平面6上。所述安全元件10在点光源7的照明下，在所述聚焦元件阵列层1上方形成可被观察者9接收的第一悬浮像8和第二悬浮像11。所述第一悬浮像8和第二悬浮像11是由微图形阵列层3通过聚焦元件阵列层1的综合放大成像作用而产生。

图14是本实施例中无点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图。在无点光源照明下，安全元件只显示第二悬浮图像11，而第一悬浮图像8无法显示，作为其特征信息被隐藏。

实施例8

参见图15至图16所示，图15是本实施例中在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图，本实施例中的光照响应安全元件是依次由一层聚焦元件阵列层1、一层微图形阵列层3、基材层2、一层微图形阵列层3和一层聚焦元件阵列层1构成的薄膜型安全元件10的结构剖面示意图。所述聚焦元件阵列层1由非球面透镜单元12以蜂窝状排列而成，相邻非球面透镜单元中心之间的距离为T微米。所述微图形阵列层3由微图形单元5以蜂窝状排列而成，微图形单元中心之间的距离为1.005T微米。所述聚焦元件阵列的对称轴与微图形单元阵列的对称轴相互平行。所述安全元件在基材层2两侧各设置有一层微图形阵列层3，两层微图形阵列层3分别位于对应聚焦元件阵列层1的0.1倍焦距处。所述安全元件10在点光源7的照明下，在所述安全元件10的上方和下方形成可被观察者9接收的第二悬浮像11。所述第一悬浮像8和第二悬浮像11是由微图形阵列层3通过聚焦元件阵列层1的综合放大成像作用而产生。

图16是本实施例中无点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图。在无点光源照明下，安全元件将无法显示位于安全元件10的上方和下方形成的第二悬浮图像11，它们作为特征信息被隐藏。

实施例9

参见图17至图18所示，图17是本实施例中在准直光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图，本实施例中光照响应安全元件依次由一层聚焦元件阵列层1、一层微图形阵列层3、基材层2、一层微图形阵列层3构成，所述各层之间相互粘接形成薄薄膜型安全元件10。所述聚焦元件阵列层1的中间部分是由非球面透镜单元12随机排列而成，其余部分由非球面透镜单元12正交排列而成，阵列周期为T微米。所述微图形阵列层3的中间部分是由微图形单元5随机排列而成，排列方式与所述聚焦元件阵列中间部分相似，整体尺寸是所述聚焦元件中间区域的0.99倍。所述微图形阵列其余部分是由微图形单元5正交排列而成，阵列周期为1.004T微米。所述聚焦元件阵列中正交排列部分的对称轴与微图形单元阵列中正交排列部分的对称轴相互平行。所述安全元件在基材层2两侧分别设置有微图形阵列层3，其中随机排列的微图形阵列位于所述聚焦元件阵列的0.1倍焦距处，正交排列的微图形阵列层3位于所述聚焦元件阵列的焦平面6上。所述安全元件10在准直光源13的照明下，在所述安全元件下方形成可被观察者9接收的第一悬浮像8和在安全元件上方形成可被观察者9接收到的第二悬浮像11。所述第一悬浮像8和第二悬浮像11是由微图形阵列层3通过聚焦元件阵列层1的综合放大成像作用而产生。

图18是本实施例中无准直光源和点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图。在无准直光源和点光源照明下，安全元件只显示第二悬浮像11，无法显示第一悬浮像8，第一悬浮像8作为其特征信息被隐藏。

实施例10

参见图19至图20所示，图19是本实施例中在点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图，本实施例中光照响应安全元件依次由一层聚焦元件阵列层1、一层微图形阵列层3、基材层2、一层微图形阵列层3构成，所述各层之间相互粘接形成薄薄膜型安全元件10。所述聚焦元件阵列层1的中间部分是由非球面透镜单元12随机排列而成，其余部分由非球面透镜单元12正交排列而成，阵列周期为T微米。所述微图形阵列层3的中间部分是由微图形单元5随机排列而成，排列方式与所述聚焦元件阵列中间完全一致。微图形阵列其余部分是由微图形单元5正交排列而成，阵列周期为T微米。所述聚焦元件阵列中正交排列部分的对称轴与微图形单元阵列中正交排列部分的对称轴相互平行。所述安全元件在基材层2两侧分别设置有微图形阵列层3，其中随机排列的微图形阵列位于所述聚焦元件阵列的0.1倍焦距处，正交排列的微图形阵列层3位于所述聚焦元件阵列的焦平面6上。所述安全元件10在点光源7的照明下，在所述安全元件下方形成可被观察者9接收的第一悬浮像8和第二悬浮像11。所述第一悬浮像8和第二悬浮像11是由微图形阵列层3通过聚焦元件阵列层1的综合放大成像作用而产生。

图20是本实施例无准直光源和点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图。在无准直光源和点光源照明下，安全元件将无法显示第一悬浮图像8和第二悬浮像11，作为其特征信息被隐藏。

实施例11

参见图21至图22所示，图21是本实施例中在汇聚点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图，本实施例中光照响应安全元件依次由一层聚焦元件阵列层1、一层微图形阵列层3、基材层2、一层微图形阵列层3构成，所述各层之间相互粘接形成薄膜型安全元件10。所述聚焦元件阵列层1的中间部分是由非球面透镜单元12随机排列而成，其余部分由非球面透镜单元12正交排列而成，阵列周期为T微米。所述微图形阵列层3的中间部分是由微图形单元5随机排列而成，排列方式与所述聚焦元件阵列中间完全一致。微图形阵列其余部分是由微图形单元5正交排列而成，阵列周期为T微米。所述聚焦元件阵列中正交排列部分的对称轴与微图形单元阵列中正交排列部分的对称轴相互平行。所述安全元件在基材层2两侧分别设置有微图形阵列层3，其中随机排列的微图形阵列位于所述聚焦元件阵列的0.1倍焦距处，正交排列的微图形阵列层3位于所述聚焦元件阵列的焦平面6上。所述安全元件10在汇聚点光源14的照明下，在所述聚焦元件阵列层1上方形成可被观察者9接收的第一悬浮像8和第二悬浮像11。所述第一悬浮像8和第二悬浮像11是由微图形阵列层3通过聚焦元件阵列层1的综合放大成像作用而产生。

图22是本实施例无准直光源和点光源照明条件下安全元件的结构剖面示意图。在无准直光源和点光源照明下，安全元件将无法显示第一悬浮像8和第二悬浮像11，作为其特征信息被隐藏。

实施例12

参见图23所示，图23是本实施例中在点光源照明条件下，薄膜型安全元件正交视差移动的显示效果示意图。所述安全元件10，在点光源7的照明下形成可被观察者接收的动态图像81。当所述安全元件10绕着水平轴转动，即如图中以箭头方向16做转动，观察者可看到图像81将沿着与转动方向正交的方向做移动，如图中箭头方向17所示。

实施例13

参见图24所示，图24是本实施例中在点光源照明条件下，薄膜型安全元件的平行视差移动的显示效果示意图。所述安全元件10，在点光源7的照明下形成可被观察者接收的动态图像81。当所述安全元件10绕着水平轴以箭头方向16做转动，观察者可看到图像将沿着与转动方向平行的箭头方向18做移动。

实施例14

参见图25所示，图25是本实施例中在点光源照明条件下，薄膜型安全元件的照明响应显示效果示意图。所述安全元件10，在点光源7的照明下形成可被观察者接收的图像15。当所述点光源7沿着水平轴前后移动时，移动方向如箭头方向19所示，观察者将看到图像15将沿着水平轴以箭头方向20做前后移动，图像15的大小同时发生相应的变化。

实施例15

参见图26所示，图26是本实施例中在点光源照明条件下，薄膜型安全元件的照明响应显示效果示意图。所述安全元件10，在点光源7的照明下形成可被观察者接收的虚像21。当所述点光源7沿着水平轴以箭头方向19向前移动时，观察者可看到图像将沿着水平轴以箭头方向20向前移动，且虚像21将逐渐变小。

实施例16

参见图27所示，图27是本实施例中在点光源照明条件下，薄膜型安全元件的照明响应显示效果示意图。所述安全元件10，在点光源7的照明下形成可被观察者接收的图像15。当所述点光源7沿着水平轴以箭头方向19向前移动时，观察者可看到图像15将沿着水平轴以箭头方向20向前移动，图像15不断变大。当光源7移过某一位置时，安全元件将形成倒立的虚像21，当点光源7继续向水平轴以箭头方向19向前移动，倒立的虚像21将逐渐靠近安全元件并不断变小。

实施例17

参见图28所示，图28是本实施例中在点光源照明条件下，薄膜型安全元件的照明响应显示效果示意图。所述安全元件10，在点光源7的照明下形成可被观察者接收的图像15。当所述点光源7沿垂直于水平轴以箭头方向26向上移动时，观察者可看到图像15将沿着垂直于水平轴以箭头方向22向下移动。

实施例18

参见图29所示，图29是本实施例中在点光源照明条件下，薄膜型安全元件的照明响应显示效果示意图。所述安全元件10，在点光源7的照明下形成可被观察者接收的图像15。当所述点光源7沿垂直于水平轴以箭头方向26向上移动时，观察者可看到图像15将沿着垂直于水平轴以箭头方向23向上移动。

实施例19

参见图30所示，图30是本实施例中在点光源照明条件下，薄膜型安全元件的照明响应显示效果示意图。所述安全元件10，在点光源7的照明下形成可被观察者接收的图像15。当所述点光源7绕着水平轴以箭头方向23顺时针转动时，观察者可看到图像15将绕着水平轴以箭头方向24顺时针转动。

实施例20

参见图31所示，图31是本实施例中在点光源照明条件下，薄膜型安全元件的照明响应显示效果示意图。所述安全元件10，在点光源7的照明下形成可被观察者接收的图像15。当所述点光源7绕着水平轴以箭头方向23顺时针转动时，观察者可看到图像15将绕着水平轴以箭头方向24顺时针转动。

实施例21

参见图32所示，图32是本实施例中在点光源照明条件下，薄膜型安全元件的照明响应显示效果示意图。所述安全元件10，在点光源7的照明下形成可被观察者接收的虚像21。当所述点光源7绕着水平轴以箭头方向23顺时针转动时，观察者可看到虚像21将绕着水平轴以箭头方向24顺时针转动。

实施例22

参见图33所示，图33是本实施例中在点光源照明条件下，薄膜型安全元件的照明响应显示效果示意图。所述安全元件10，在点光源7的照明下形成可被观察者接收的虚像21。当所述点光源7绕着水平轴以箭头方向23顺时针转动时，观察者可看到虚像21将绕着水平轴以箭头方向24顺时针转动。

实施例23

参见图34至图36所示，图34是本实施例中在点光源照明条件下，薄膜型安全元件的显示效果示意图。图35、图36是本实施例中点光源沿着轴向移动时，安全元件所显示的图像绕轴做顺时针或者逆时针转动的效果示意图。所述安全元件10，在点光源7的照明下形成可被观察者接收的动态图像81。当所述点光源7沿着水平轴以箭头方向19向前移动时，观察者可看到图像81将绕着水平轴以箭头方向24顺时针或者以箭头方向25做逆时针转动。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围。

Claims (11)

1.一种光照响应安全元件，其特征在于，包括：至少一层聚焦元件阵列层、基材层和至少一层微图形阵列层,各层之间相互粘接形成薄膜型安全元件；所述聚焦元件阵列层由聚焦元件单元排列而成，所述微图形阵列层由微图形单元排列而成，至少部分所述微图形单元不在聚焦元件阵列的焦深范围内，所述至少部分微图形单元位于聚焦元件阵列的一倍焦距以内，和至少部分所述微图形单元位于聚焦元件阵列的一倍焦距之外；至少部分所述安全元件在光源照明下产生图像，所述图像是由微图形阵列层通过聚焦元件阵列层的综合放大成像作用而产生；所述图像在所述光源关闭时消失；所述图像为平面图像和/或三维图像；至少部分所述安全元件产生的图像对所述光源方位的变化产生动态实时的响应。

2.根据权利要求1所述的一种光照响应安全元件，其特征在于，所述光源为点光源或准直光源，所述点光源为发散点光源或汇聚点光源。

3.根据权利要求2所述的一种光照响应安全元件，其特征在于，所述安全元件产生的图像对点光源方位的变化产生的实时响应形式包括：所述点光源沿着安全元件所在平面法线方向移动时，所述安全元件显示的图像的横向大小和纵向深度位置发生相应的变化；

或所述点光源沿着安全元件所在平面法线方向移动时，所述安全元件显示的图像绕着所述安全元件的法线旋转；

或所述点光源沿着平行于安全元件所在平面的方向移动时，所述安全元件显示的图像的位置沿着平行于安全元件所在的平面移动，所述图像的移动方向与光源的移动方向相同或者与光源移动的方向相反；

所述安全元件产生的图像的响应形式为上述实时响应形式的任意一种或几种的组合。

4.根据权利要求2所述的一种光照响应安全元件，其特征在于，所述安全元件产生的图像对准直光源照明方位的变化产生的实时响应形式包括：所述准直光源照明方位变化时，所述安全元件显示的图像的位置沿着平行于安全元件所在的平面移动，所述图像的移动方向与照明方位的变化方向相同或者与照明方位的变化方向相反。

5.根据权利要求1所述的一种光照响应安全元件，其特征在于，所述安全元件产生的三维图像效果包括：图像悬浮在所述聚焦元件阵列层之上；图像悬浮在所述微图形阵列层之下；三维图像横跨在安全元件的上方和下方的三维空间中。

6.根据权利要求1所述的一种光照响应安全元件，其特征在于，所述图像为动态图像。

7.根据权利要求6所述的一种光照响应安全元件，其特征在于，所述安全元件产生的图像的动态效果包括：正交视差移动效果和/或平行视差移动效果。

8.根据权利要求1或7所述的一种光照响应安全元件，其特征在于，所述至少部分微图形单元位于聚焦元件阵列的0.5倍焦距以内，和/或所述至少部分微图形单元位于聚焦元件阵列的1倍焦距与3倍焦距之间。

9.根据权利要求1所述的一种光照响应安全元件，其特征在于，所述聚焦元件单元排列成阵列的方式包括：具有对称轴的正交排列、具有对称轴的蜂窝状排列、没有对称轴的低对称性排列、随机排列的任意一种或几种的组合；所述微图形单元的排列方式与所述聚焦元件单元的排列成阵列的方式相匹配。

10.根据权利要求1或9所述的一种光照响应安全元件，其特征在于，所述聚焦元件单元采用具有聚焦功能的微光学元件，所述聚焦功能的微光学元件为柱面微透镜、球面透镜或非球面透镜；所述聚焦元件单元的口径为几何形状，所述几何形状为圆形或多边形。

11.根据权利要求10所述的一种光照响应安全元件，其特征在于，所述非球面透镜包括菲涅耳透镜；所述多边形为正方形、长方形、三角形或六边形。