CN109414949B - 实现可通过改变观察角选择性观看的图像的方法 - Google Patents

Abstract

一种借助工具(1)通过激光蚀刻在蚀刻区(6)中在透镜状格栅(9)下实现第一图像和至少一个第二图像的方法，所述第一图像和至少一个第二图像可以通过改变观察角而选择性可见，所述工具包括激光器(2)、振镜头(3)、以及透镜(4)，并且定义光轴(Z)和工作区(5)，所述方法包括以下步骤：把蚀刻区(6)放置在第一位置(7)，所述第一位置被包括在工作区(5)中、在工作区(5)外围、并且垂直于光轴(Z)；蚀刻第一图像；然后把蚀刻区(6)放置在与第一位置(7)不同的第二位置(8)，所述第二位置被包括在工作区(5)中、在工作区(5)外围、并且垂直于光轴(Z)；蚀刻第二图像。

Description

实现可通过改变观察角选择性观看的图像的方法

技术领域

本发明涉及实现通过改变观察角而选择性可见的至少两个图像的方法。

背景技术

已知通过使这样的图像交错并且把所得的交错结果设置在透镜状格栅下面来实现所述图像。交错和合适的透镜状格栅的这种组合允许获得以下设备，其中在该设备被沿着第一观察角观察时第一图像是可见的并且在该设备被沿着与第一观察角不同的第二观察角观察时至少一个第二图像是可见的。

根据一类方法，交错是预先实现的，通常通过印制，以便随后被放置在透镜状格栅下。

根据另一类方法，更具体地适于个性化，对激光敏感的层被设置在透镜状格栅下并且透过透镜状格栅通过激光蚀刻实现图像。

个性化是指设备的特性，其中图像依赖于个体数据，例如与设备的持有者相关。例如在图像再现持有者的身份照片时就是如此。这是通过激光蚀刻操作而允许进行的，激光蚀刻操作允许在数据可用并且适于独特设备时在制造过程中的延迟实现。

如图1、2所示，传统上通过工具1实现激光蚀刻，工具1包括：激光器2，适于发射激光束12；振镜头(galvanometric head)3，包括两个移动反射镜以便能够在空间中使激光束12偏斜，以便扫描包含要蚀刻的图像的蚀刻区6的表面；以及透镜4，能够使激光束12聚焦。这样的工具1，尤其是其透镜4，限定光轴Z以及工作区5。光轴Z 是激光发射中心轴。工作区5是可以进行蚀刻的以光轴Z为中心围绕的区域。在工作区5之外，光学形变太大。

根据现有技术，在蚀刻区6中的希望蚀刻的设备11以光轴Z为中心。

蚀刻区6被覆盖有透镜状格栅9，激光束12透过透镜状格栅9。

由于与透镜状格栅相同的原理，为了使两个图像分离以避免任何视觉干扰，需要沿着与另一图像的平均角度相差较大的平均角度蚀刻每个图像。

现有技术提出至少两种方法来应对该需求。

根据第一种方法，例如由WO2011074956所示，修改设备相对于激光蚀刻工具的朝向。这是通过把设备放置在围绕垂直于光轴的轴的可倾斜台上来实现的。该方法的一个缺点是该可倾斜台的机械复杂度。此外，这种台还应该沿着光轴平移运动以便矫正由倾斜引起的散焦。

根据另一种方法，典型地由EP2050574示出，使用朝向可调但是在蚀刻期间固定的图像偏离反射镜，来使激光束偏离并且因此获得不同的蚀刻平均角度。一个重要的缺点是偏离发射镜的调节依赖于蚀刻区相对于设备的位置，并且因此使得难以改变该位置。另一个缺点是激光束行进的距离可能根据图像的定位而不同并且可能导致激光密度的变化。此外，这样的方法不允许通过振镜头来实现对准，而在实现彩色图像时尤其要求对准。

发明内容

本发明克服这些不同的缺点。

本发明的目的是一种借助工具通过激光蚀刻在蚀刻区中在透镜状格栅下实现第一图像和至少一个第二图像的方法，所述第一图像和至少一个第二图像是通过改变观察角而选择性可见的，所述工具包括：激光器，能够发射激光束；振镜头，能够使激光束偏斜；以及透镜，能够使激光束聚焦；并且所述工具定义光轴和工作区，所述方法包括以下步骤：把蚀刻区放置在第一位置，所述第一位置被包括在工作区中、在工作区外围、并且垂直于光轴；蚀刻第一图像；把蚀刻区放置在与第一位置不同的第二位置，所述第二位置被包括在工作区中、在工作区外围、并且垂直于光轴；蚀刻第二图像。

根据另一特征，图像的蚀刻是借助被振镜头偏离以便扫描蚀刻区的激光束来实现的。

根据另一特征，透镜是扫描透镜。

根据另一特征，第二位置与第一位置关于光轴对称。

根据另一特征，透镜状格栅是柱状的并且第二位置与第一位置关于以下轴线对称：该轴线与透镜状格栅的轴线平行，切割光轴，并且位于透镜状格栅的平面中。

根据另一特征，第一位置和第二位置相对于光轴位于同一平面中。

根据另一特征，位置远离光轴以使得激光束相对于光轴的平均角度大于或等于15°。

根据另一特征，蚀刻区的尺寸与工作区的尺寸相比较小，优选地小于工作区的尺寸的15％。

根据另一特征，大图像的蚀刻是通过把图像切割成连续的部分并且通过对于每个部分实现以下步骤来实现的，每个部分被分配到连续的蚀刻区：把与所述部分相对应的蚀刻区放置在工作区外围并且与光轴垂直；蚀刻图像的所述部分。

根据另一特征，该方法被应用于身份证件的个性化。

本发明还涉及一种通过这样的方法获得的设备。

根据另一特征，透镜状格栅或者蚀刻图像中至少一个蚀刻图像占据大于1cm²的表面积，优选地大于3.5cm×4.5cm的表面积。

根据另一特征，彩色矩阵被设置在透镜状格栅下面以便能够蚀刻至少一个彩色图像。

根据另一特征，第一图像和所述至少一个第二图像被配对以便产生3D效果。

附图说明

通过下面参照附图以示意性方式给出的详细描述，本发明的其他特征、细节、和优点变得清楚，在附图中：

－图1，已经描述过，示出在蚀刻过程中的设备的俯视图，

－图2，已经描述过，示出图1的设备的侧视图，

－图3示出在用于实现第一图像的蚀刻过程中的设备的侧视图，

－图4示出与图3对应的俯视图；

－图5示出在用于实现第二图像的蚀刻过程中的图3和图4的设备的侧视图；

－图6示出与图5对应的俯视图。

具体实施方式

如前面参照图1和图2所描述那样，根据本发明的图像的实现是通过激光蚀刻获得的。由激光器2发射的激光束12被振镜头3偏斜，以便扫描覆盖图像的至少整个表面的蚀刻区6的表面。偏斜的激光束 12在穿过透镜4时被校正。蚀刻区6覆盖有透镜状格栅9。激光束12 穿过透镜状格栅9以便到达在蚀刻区6中存在的敏感层，敏感层按照接收的激光功率的比例变黑。这种选择性碳化允许直接产生灰度级单色图像或者间接通过彩色矩阵选择性掩模如在EP11714352.9或 FR1103919中描述的那样产生彩色图像。

在通过改变观察角而选择性可见的多个图像的情况下，透过透镜状格栅9进行的这种蚀刻需要在图像之间较大不同的角度。

为此，本发明的基本思想是利用把蚀刻区6设置在工作区5的外周而得到的高入射角度。

然后该方法包括以下步骤。在第一步骤过程中，更具体地示于图 3和图4中，蚀刻区6被放置于第一位置7。该位置7必然包括在工作区5中，从而能够实现较好质量的蚀刻。蚀刻区6还基本上被设置在工作区5的外围，这有利地允许获得较高的入射角，即在激光束12和光轴Z之间的角度。设备11和蚀刻区6保持垂直于光轴Z，以便处于工具1的使用的标称条件中，尤其是聚焦条件中。

在该放置步骤之后，在第二步骤过程中，可以常规地蚀刻第一图像。

在第三步骤过程中，更具体地示于图5和图6，蚀刻区6被偏移以便放置于第二位置8。该第二位置8必然包括于工作区5中，从而可以实现较好质量的蚀刻。蚀刻区6还基本上被设置在工作区5的外围，这有利地允许获得较高的入射角。第二定位8被选择以使得该角度远离针对第一位置7获得的入射角。设备11和蚀刻区6保持垂直于光轴Z，以便处于工具1的使用的标称条件中。

在该放置之后，在第四步骤过程中，可以常规地蚀刻第二图像。

所用的透镜4的功能是矫正由振镜头3的球形扫描然后再投射到设备11的面上引起的变形，该面与蚀刻区6的面相混同。为此常规使用的透镜4是扫描透镜，还称为F-Theta透镜。这样的扫描透镜的属性是提供与偏离角成比例的偏离(在图像面中)，偏离角是光束12 进入透镜的角度。这允许保持恒定点尺寸，而无论光束12的偏离角如何变化。

根据实施方式，第二位置8与第一位置7关于光轴Z对称。因此，如果第一位置7允许平均入射角X°，则第二位置8允许相反的角度-X°。

透镜状格栅9可以是任何类型的。根据类型，本领域技术人员使目前所包含的教程与透镜状格栅9的具体类型适配。

在与大多数使用情况对应的具体情况下，其中透镜状格栅9是柱状，激光发射的平均入射角围绕透镜状格栅9的轴线10旋转变化。因此，正如图3-6所示，第二位置8有利地被选择为关于透镜状格栅9 的轴线10的平行线对称，该平行线与光轴Z具有交点并且位于工作平面或透镜状格栅9的平面中。

根据另一特性，第一位置7和第二位置8相对于光轴Z位于同一平面中。这对应于使工具1最优化的同一工作平面。设备11和蚀刻区6位于工具1的景深中。此外该特性是有利的还在于，其允许通过在设备11的平面中的简单平移运动而实现设备11从第一位置7到第二位置8的位移。这样的运动可以通过承载设备11的台的平移或者在所述台上的设备11的平移而容易地实现。

在所有情况下，并且对于所有类型的透镜状格栅9，位置7、8 应该位于工作区5的外围，使得蚀刻区6的边缘基本上与工作区5的边缘相切。为了较好使蚀刻图像分离，位置7、8彼此远离和/或远离光轴Z，以使得激光束12相对于光轴Z的平均角度大于或等于15°。

传统使用的每个透镜4确定一个打开角。因此直径100mm的透镜允许35mm尺寸/半径的工作区并且应该以120mm的透镜/设备距离被使用。直径163mm的透镜允许60mm尺寸/半径的工作区并且应该以200mm的透镜/设备距离被使用。半开角度因此基本相同，略大于17°。因此在工作区5的外围处可实现平均入射角15°。

此外，为了使图像分离，最好保持在光轴Z外围的未使用来进行图像蚀刻的中央角。这相当于不使用工作区5的中央区域。通过阻止半角10°的中央锥形，这相当于不使用工作区5的尺寸/直径的30％的中央区域或者半尺寸/半径的15％的中央区域。

该最后一个约束条件限制蚀刻区的最大尺寸，但是允许得益于本发明的优点：在不同位置7、8之间使设备11位移是简单且可重复的。

此外，视觉系统可以有利地透过振镜头3和透镜4组件观看，并且被用于实现对准。这由于以下事实而使得可能：通过振镜头3和透镜4，存在于设备11上的对准标记是可见的，设备11整体可见并且从位置7和位置8中的一个到另一个都相同。

然而，蚀刻区6的最大尺寸限制的前述约束条件不限制被蚀刻图像的尺寸。对于较大图像，或者比用于蚀刻区6的最大尺寸更大尺寸的图像，可以把图像切割为连续的几部分，每个部分的尺寸小于蚀刻区6的最大尺寸。每个部分被分配到对应的蚀刻区6。蚀刻区6因此以与所述部分是连续的相同方式是连续的。随后对于每个部分实现：把与所述部分相对应的蚀刻区6放置在工作区5的外围并且垂直于光轴Z，并且蚀刻图像的所述部分。蚀刻区6被放置在工作区5的外围的事实保证激光束12的平均入射角是较高的。因此可以通过在两个部分之间定位底座和每个蚀刻区，以便总是保持较大的激光束平均入射角12，来逐个部分地蚀刻较大图像。

而且，通过如此划分图像，可以在不移动底座的情况下被单次蚀刻的蚀刻区6的尺寸的约束条件，不导致对图像的尺寸的限制。因此，在适当情况下被透镜状格栅9覆盖的至少一个图像的尺寸不受限制并且可以占据大于1cm²的表面。因此可以例如实现大于3.5×4.5cm的尺寸的图像，因此允许实现身份照片。

有利地，包括第一图像和所述至少一个第二图像的多个蚀刻图像被选择为配对，以便产生3D效果。此处配对是指，沿着不同角度观看的相同主体/对象的图像，以便当图像被顺序观看时再现立体效果。

Claims (16)

1.一种借助工具(1)通过激光蚀刻在蚀刻区(6)中在透镜状格栅(9)下实现第一图像和至少一个第二图像的方法，所述第一图像和至少一个第二图像是通过改变观察角而选择性可见的，所述工具(1)包括：激光器(2)，能够发射激光束(12)；振镜头(3)，能够使激光束(12)偏斜；以及透镜(4)，能够使激光束(12)聚焦；所述工具(1)定义光轴(Z)和工作区(5)，其特征在于所述方法包括以下步骤：

-把蚀刻区(6)放置在第一位置(7)，所述第一位置(7)被包括在工作区(5)中、并且在工作区(5)中的外围、并且垂直于光轴(Z)，所述第一位置(7)远离光轴(Z)以使得激光束(12)相对于光轴(Z)的平均角度大于或等于15°；

-由激光器(2)在蚀刻区(6)中蚀刻第一图像；

-通过在蚀刻期间承载设备(11)的台通过平移运动在同一平面中把蚀刻区(6)从第一位置(7)放置在与第一位置(7)不同的第二位置(8)，所述第二位置(8)被包括在工作区(5)中、并且在工作区(5)中的外围、并且垂直于光轴(Z)，所述第二位置(8)远离光轴(Z)以使得激光束(12)相对于光轴(Z)的平均角度大于或等于15°；

-由激光器(2)在蚀刻区(6)中蚀刻第二图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其中图像的蚀刻是借助被振镜头(3)偏离以便扫描蚀刻区(6)的激光束(12)来实现的。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中透镜(4)是扫描透镜。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中第二位置(8)与第一位置(7)关于光轴(Z)对称。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中透镜状格栅(9)是柱状的并且第二位置(8)与第一位置(7)关于以下轴线对称：该轴线与透镜状格栅(9)的轴线(10)平行，切割光轴(Z)，并且位于透镜状格栅(9)的平面中。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中第一位置(7)和第二位置(8)相对于光轴(Z)位于同一平面中。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中蚀刻区(6)的尺寸与工作区(5)的尺寸相比较小。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中蚀刻区(6)的尺寸小于工作区(5)的尺寸的15％。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中大图像的蚀刻是通过把图像切割成连续的部分并且通过对于每个部分实现以下步骤来实现的，每个部分被分配到连续的蚀刻区(6)：

-把与所述部分相对应的蚀刻区(6)放置在工作区(5)中的外围并且与光轴(Z)垂直；

-蚀刻图像的所述部分。

10.根据权利要求1或2所述的方法，被应用于身份证件的个性化。

11.根据权利要求1或2所述的方法，包括借助视觉系统实现对准的步骤，所述视觉系统能够透过振镜头(3)和透镜(4)组件观看，通过振镜头(3)和透镜(4)，存在于所述设备(11)上的对准标记是可见的，并且所述设备(11)整体可见并且从第一位置(7)或第二位置(8)中的一个到另一个都相同。

12.一种通过前述权利要求中任一项所述的方法获得的设备。

13.根据权利要求12所述的设备，其中，透镜状格栅(9)或者蚀刻图像中至少一个蚀刻图像占据大于1cm²的表面积。

14.根据权利要求12所述的设备，其中，透镜状格栅(9)或者蚀刻图像中至少一个蚀刻图像占据大于3.5cm×4.5cm的表面积。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的设备，其中，彩色矩阵被设置在透镜状格栅(9)下面以便能够蚀刻至少一个彩色图像。

16.根据权利要求12至14中任一项所述的设备，其中，第一图像和所述至少一个第二图像被配对以便产生3D效果。

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