CN110501767A - 基于结构化表面中的反射镜的单轴线对齐的安全特征 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及基于形成微反射镜阵列的结构化表面中的反射镜或小平面的单轴线对齐的光学安全特征。在方面中，描述了一种部件，其包括在第一层上的反射结构，其中该反射结构具有顶部表面，该顶部表面具有布置在一个空间定向上的多个压花小平面，以使在光入射时产生扁平环光学效应。在另一方面中，描述了一种用于制造该部件的方法，该方法提供反射层并在反射层上产生反射结构，该反射结构具有布置在一个空间定向上的多个小平面以产生扁平环光学效应。在又一方面中，描述了一种用于制造该部件的装置，该装置包括按压部件和压印部件以将反射结构的图案转移到反射材料。

Description

基于结构化表面中的反射镜的单轴线对齐的安全特征
技术领域
本公开的方面大体上涉及基于在形成微反射镜阵列的结构化表面中的反射镜的单轴线对齐的安全特征，且更具体地涉及使用箔或者其他压花或压印部件(embossed orstamped device)来生成安全特征。
背景技术
光学效应，诸如深度、运动和变形，一直用于为各种应用(包括纸币和其他类型的有价值的文件)生成安全特征。安全特征通常涉及三条不同的防伪线。第一防线包括明显的安全特征，诸如水印、凹版印刷安全线、全息图、光学可变油墨和由肉眼可检测的其他特征。第二防线包括隐蔽的特征，诸如磁性油墨、条形码、发光印刷和翻转(retroflection)。第三防线包含由电子取证专家使用实验室装备可检测的特征。第一防线中的特征通常可分为光学不可变特征和光学可变特征或OVD，后者涉及对由观察者施加到纸币或文件的外部刺激做出回应而显示本身的特征。
生成或产生具有光学可变特征的部件或物品的一种方法是通过在预定空间定向上施加磁场来形成具有反射表面并在(例如，分散在流体载体中的)媒介层中被对齐成凹面或凸面反射器的磁性可定向小片或薄片的阵列。一旦被对齐并凝固(例如，通过紫外(UV)固化)，薄片的阵列就可以产生不同类型的光学安全特征(例如，光学效应)。
生成或产生具有光学可变特征的部件或物品的不同方法是在箔或类似材料上形成结构化表面，该结构化表面包括具有反射表面的压花段或小平面的阵列。反射小平面(reflective facet)可以被称为微反射镜，且总体阵列可以被称为微反射镜阵列。阵列中的小平面的预定对齐和定向也可以产生不同类型的光学安全特征。
在许多情形中，使用压花箔(embossed foil)方法制成的菲涅耳等效形状的反射结构可以产生与由磁性对齐薄片制成的对应反射结构相同或相似的光学效应。然而，存在由磁性对齐薄片产生的光学效应或特征可能不容易通过压花或压印箔方法再现的情形，限制了已经将压花箔方法实现到它们的第一防线内的特征引入可以使用磁性对齐薄片实现的更高级和安全的光学特征的能力。
因此，当使用压花或压印箔方法时，允许一些光学效应被实现为光学可变安全特征的机构或技术是需要的。
发明内容
下文提出一个或更多个方面的简化的概述，以便提供对这样的方面的基本理解。该概述不是所有所设想的方面的广泛综述，并且既不旨在确定所有方面的关键或重要要素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其目的在于以简化的形式呈现一个或更多个方面的一些概念作为稍后呈现的更详细的描述的前序。
大体上描述了实现安全特征(例如，扁平环(flat ring)特征或扁平环光学效应)的机构或技术，该安全特征基于在形成微反射镜阵列的结构化表面中的反射镜的单轴线对齐。可以通过对箔进行压花或压印以在箔的表面上产生多个反射小平面(例如，微反射镜)来形成微反射镜阵列。小平面布置在某个空间定向上以生成安全特征。该空间定向可以使得每个小平面都沿着第一轴线对齐或排序，并且相对于垂直于第一轴线的第二轴线随机地(例如，伪随机地)定位。虽然这个单轴线对齐可以在磁性对齐薄片的阵列中自然地出现，但是这种单轴线对齐以及需要在另一轴线中出现的随机排列、定向或排序必须作为压花箔的结构化表面的设计的一部分来明确地实施。
在本公开的方面中，描述了光学可变部件(optically variable device)的示例，该光学可变部件包括第一层和布置在第一层上的反射结构，其中反射结构具有包括多个压花小平面的顶部表面，并且其中小平面布置在一个空间定向上，以使在光入射时产生扁平环特征或扁平环光学效应。
在本公开的另一方面中，描述了用于制造光学可变部件的方法的示例，该方法包括：提供反射层；以及在反射层上产生具有多个小平面的反射结构，小平面布置在一个空间定向上，以使在光入射时产生扁平环特征或扁平环光学效应。
在本公开的又一方面中，描述了用于制造光学可变部件的装置的示例，该装置包括按压部件(pressing device)和压印部件，该压印部件联接到按压部件并被配置为在由按压部件施加压力时将图案转移到反射材料，其中图案包括具有布置在一个空间定向上的多个小平面的反射结构，以使在光入射在图案化反射材料上时产生扁平环特征或扁平环光学效应。
在本公开的另外方面中，还包括以下内容：
1)一种光学可变部件，包括：
第一层；以及
反射结构，其布置在所述第一层上，所述反射结构具有包括多个压花小平面的顶部表面，所述小平面布置在一空间定向上以使在光入射时产生扁平环光学效应。
2)根据1)所述的光学可变部件，其中在所述空间定向上，每个小平面沿着第一轴线排序并且围绕垂直于所述第一轴线的第二轴线倾斜伪随机角度。
3)根据2)所述的光学可变部件，其中对于每个小平面，所述第一轴线对应于沿着该小平面的最长尺寸的轴线，并且所述第二轴线对应于沿着该小平面的最短尺寸的轴线。
4)根据2)所述的光学可变部件，其中每个小平面的所述伪随机角度在从0°到±90°的范围内。
5)根据2)所述的光学可变部件，其中每个小平面被配置成从入射光产生反射，所述反射对于所述第一轴线是至少部分地漫射的，而对于所述第二轴线是至少部分地镜面反射的。
6)根据1)所述的光学可变部件，其中在所述空间定向上，所述小平面沿着从所述反射结构的中心开始的径向线排序。
7)根据1)所述的光学可变部件，其中所述小平面具有相同的尺寸。
8)根据1)所述的光学可变部件，其中所述小平面沿着从所述反射结构的中心开始的径向线在尺寸上变化。
9)根据1)所述的光学可变部件，其中所述反射结构包括反射材料，并且与所述第一层集成在一起。
10)根据1)所述的光学可变部件，其中所述第一层由聚合材料、塑料材料或金属材料中的一种制成。
11)根据1)所述的光学可变部件，其中所述小平面的至少一个子集的顶部表面是平面的。
12)根据1)所述的光学可变部件，其中所述小平面的至少一个子集的顶部表面包括微结构。
13)根据1)所述的光学可变部件，其中具有所述小平面的所述反射结构对应于微反射镜阵列。
14)根据1)所述的光学可变部件，其中在所述空间定向上，所述小平面被配置成模拟反射半球的外部表面。
15)一种用于制造光学可变部件的方法，包括：
提供反射层；以及
在所述反射层上产生具有多个小平面的反射结构，所述小平面布置在一空间定向上，以使在光入射时产生扁平环光学效应。
16)根据15)所述的用于制造光学可变部件的方法，其中提供所述反射层包括提供是第一层的顶部部分或者布置在所述第一层的顶部表面上的反射层。
17)根据15)所述的用于制造光学可变部件的方法，其中在所述反射层上产生所述反射结构包括施加铸件以用于在所述反射层的顶部表面上压花出所述小平面。
18)根据15)所述的用于制造光学可变部件的方法，其中在所述空间定向上，每个小平面沿着第一轴线排序并且围绕垂直于所述第一轴线的第二轴线倾斜伪随机角度。
19)根据18)所述的用于制造光学可变部件的方法，其中对于每个小平面，所述第一轴线对应于沿着该小平面的最长尺寸的轴线，并且所述第二轴线对应于沿着该小平面的最短尺寸的轴线。
20)根据18)所述的用于制造光学可变部件的方法，其中每个小平面的所述伪随机角度在从0°到±90°的范围内。
21)根据18)所述的用于制造光学可变部件的方法，其中每个小平面被配置成从入射光产生反射，所述反射对于所述第一轴线是至少部分地漫射的，而对于所述第二轴线是至少部分地镜面反射的。
22)根据15)所述的用于制造光学可变部件的方法，其中在所述空间定向上，所述小平面沿着从所述反射结构的中心开始的径向线排序。
23)一种用于制造光学可变部件的装置，包括：
按压部件；以及
压印部件，其联接到所述按压部件，并被配置成在由所述按压部件施加压力时将图案转移到反射材料，所述图案包括具有布置在一空间定向上的多个小平面的反射结构，以使在光入射在图案化的反射材料上时产生扁平环光学效应。
24)根据23)所述的用于制造光学可变部件的装置，其中在所述空间定向上，每个小平面沿着第一轴线排序并且围绕垂直于所述第一轴线的第二轴线倾斜伪随机角度。
25)根据24)所述的用于制造光学可变部件的装置，其中对于每个小平面，所述第一轴对应于沿着该小平面的最长尺寸的轴线，并且所述第二轴线对应于沿着该小平面的最短尺寸的轴线。
26)根据24)所述的用于制造光学可变部件的装置，其中每个小平面的所述伪随机角度在从0°到±90°的范围内。
附图说明
附图仅图示了一些实现，因此不应被考虑为对范围的限制。
图1是根据本公开的方面的、示出了用于对磁性薄片进行定向以生成产生光学效应的结构的装置的示例的示意图。
图2A是根据本公开的方面的、示出了用于对磁性可定向薄片进行定向以产生扁平环光学效应的漏斗形磁体的示意图。
图2B是根据本公开的方面的、示出了漏斗形磁体的横截面视图的示例的示意图。
图3A是根据本公开的方面的、示出了由漏斗形磁体产生的磁场位形(configuration)的示例的示意图。
图3B是根据本公开的方面的、示出了在漏斗形磁体的磁场下的磁性可定向薄片的单轴线对齐的示意图。
图4A是根据本公开的方面的、示出了源于单点光源的照明的、由使用漏斗形磁体对齐的磁性可定向薄片所产生的扁平环光学效应的示例的示意图。
图4B是根据本公开的方面的、示出了通过倾斜来移动扁平环光学效应的示例的示意图。
图4C是根据本公开的方面的、示出了由不同方向的不同光源照明而产生的多个扁平环光学效应的示例的示意图。
图5是根据本公开的方面的、示出了由在结构化表面中的小平面的轴线上没有随机性的压花箔产生的光学效应的示例的示意图。
图6A是根据本公开的方面的、示出了由产生扁平环光学效应的、具有多个小平面的压花箔制成的光学可变部件的示例的示意图。
图6B和图6C是根据本公开的方面的、示出了光学可变部件中的小平面沿着径向方向上的轴线对齐且沿着垂直轴线有随机性以产生扁平环光学效应的示例的示意图。
图6D和6E是根据本公开的方面的、示出了光学可变部件中的小平面沿着角方向上的轴线有随机性且沿着垂直轴线对齐以产生扁平环光学效应的示例的示意图。
图7是根据本公开的方面的、示出了用于制造光学可变部件的方法的示例的流程图。
图8A是根据本公开的方面的、示出了用于制造光学可变部件的装置的示例的示意图。
图8B是根据本公开的方面的、示出了用于转移图案以制造光学可变部件的铸件或印模的示例的示意图。
图9是根据本公开的方面的、示出了用于制造光学可变部件的另一方法的示例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图所阐述的详细描述旨在作为对各种配置或实现的描述，而不旨在表示本文所述的概念可以被实践的唯一配置或实现。为了提供对各种概念的透彻理解，详细描述包括具体细节或方面。然而，对本领域中的技术人员将明显的是，这些概念可在没有这些具体细节的情况下被实践。
如在本公开中所使用的，术语“一(a)”和“一(an)”旨在表示至少一个特定要素，术语“include(包括)”和“including(包含)”旨在分别意指表示包括和包含，但不限于此，以及术语“基于”旨在意指至少部分地基于。此外，如在本公开中所使用的，术语“基本上”、“近似地”和“大约”指示在规定值的±5％之内并包括该规定值的±5％的值的范围(例如，±1％、±2％、±3％、±4％、±5％)。
如上所述，本公开提供了实现安全特征(例如，扁平环特征或扁平环光学效应)的机构或技术，该安全特征基于在形成微反射镜阵列的结构化表面中的反射镜的单轴线对齐。可以通过对箔压花或压印以在箔的表面上产生多个反射小平面(例如，多个小反射镜或微反射镜)来形成微反射镜阵列。小平面布置在某个空间定向上以生成安全特征。空间定向可以使得每个小平面沿着第一轴线对齐或排序，并且相对于垂直于第一轴线的第二轴线随机地(例如，伪随机地)定位。虽然这个单轴线对齐可以自然地出现在磁性对齐薄片的阵列中，但是这种单(即，第一)轴线对齐以及需要出现在第二轴线中的随机的排列、定向或排序必须作为压花箔的结构化表面的设计的一部分被明确地实施。也就是说，在结构化表面的设计或实现中，必须为每个小平面引入围绕第二轴线的一定量的倾斜或旋转，其中每个小平面的倾斜或旋转的量被随机或伪随机地选择。因此，所引入的倾斜或旋转的量可以导致一系列相邻小平面具有围绕第二轴线的不同的旋转，其中一些小平面被顺时针地旋转，一些小平面被逆时针地旋转，一些小平面被旋转大角度，以及一些小平面被旋转少量角度或者根本不被旋转。
应当理解，在图1-图6E、图8A和图8B中示出以描述在本公开中提出的物品、部件、装置和/或机构的各个方面的组件、零件或系统不旨在按比例绘制，并且在一些实例中出于说明的目的，反而以夸大某些物理特征或属性的方式来进行绘制。
图1示出了用于对磁性可定向薄片进行定向的装置100。装置100可包括磁体102。例如，磁体102可以是如下结合图2A所述的漏斗形磁体，其影响薄片的对齐/定向以在薄片被照亮时产生扁平环特征或光学效应。磁体102可以具有相反的磁极以施加具有从磁体102发出的磁场线的磁场。也可以被称为“磁感应”的磁矢量力可以被定义为可以由从磁体102发出的各个方向上的磁场施加的力。
装置100还被示为包括一对辊筒形式的馈送机构110，该馈送机构110被布置成在馈送方向114上馈送承印物(substrate)116。尽管承印物116被描绘为由辊筒直接馈送，但是承印物116可以替代地被支撑在支撑件(未示出)上。其他类型的馈送机构是可能的。支撑件—如果被采用—可以是带、平台、一行或更多行夹具、框架等，并且可以支撑承印物116，使得承印物116可以在馈送机构110的辊筒旋转时随支撑件一起在馈送方向114上移动。装置100可以包括设置在馈送机构110的上游和/或下游的附加馈送机构(未示出)。
承印物116可以由纸、塑料膜、层压板、卡片纸料等形成。在具体示例中，承印物116可以是纸币或其他重要文件(或者可以是随后附接到纸币或其他重要文件的膜或层)。此外，承印物116的上表面的至少一部分可以被涂覆有流体载体118，其中分散有磁性可定向颗粒或薄片。承印物116可被称为第一层或底层，而流体载体118可被称为第二层、顶层或媒介层。流体载体118也可以被称为油墨、湿油墨、涂层、流体涂层等。可以通过印刷技术(诸如，凹版印刷、喷墨印刷、弹性印刷、凹雕、丝网印刷、刷涂等)来施加流体载体118。流体载体118可以是油墨或涂料的形式，并且可以在至少预定长度的时间内或者在足够量的能量被施加到流体载体118上之前保持流体形式。例如，流体载体118可以是液体或糊状载体，并且可以通过接收紫外(UV)光、电子束、热、激光等形式的能量而是可固化的(例如，可以被凝固)。通过具体示例，流体载体118可以是光聚合物、溶剂型载体、水性载体等。此外，流体载体118可以是透明的，要么是清澈的、无色的或着色的。
在一个示例中，具有磁性可定向薄片的流体载体118可以被施加到承印物116上并且之后立刻使承印物116在磁体102之上被馈送，使得流体载体118在磁体102之上移动时保持流体状态。磁性可定向薄片可以在流体载体118被施加到承印物116上之前或之后混合到流体载体118中。磁性可定向薄片是非球面且平面的薄片，即，可以使用磁场而对齐的颜料薄片，并且可以是反射性的和/或可以是变色的(例如，薄片可能在一个观察角度下看起来具有一种颜色，而在另一观察角度下看起来具有另一种颜色)。磁性可定向薄片可以或可以不保持剩余磁化。通过示例，典型的磁性可定向薄片可以是从大约1微米至大约500微米宽和从大约0.1微米至大约100微米厚。此外，磁性可定向薄片可以包括金属层，诸如铝、金、镍、铂、金属合金等的薄膜，或者可以是金属薄片，诸如镍、铁或合金薄片。可替代地，磁性可定向薄片可以被涂覆有着色层，或者可以包括光学干涉结构，诸如吸收体-间隔物-反射体法布里-珀罗型结构。
根据示例，承印物116可以在流体载体118凝固或干燥之前移动穿过磁体102的磁场以使磁性可定向薄片能够变为被定向在磁场(例如，矢量力)的方向上。此外，由于矢量力在整个磁体102上不是均匀的，因此磁性可定向薄片的定向可能会根据磁性可定向薄片相对于磁体102的磁极的位置而变化。因此，当承印物116馈送穿过由磁体102施加的磁场时，磁性可定向薄片的定向可以改变。
装置100还可以包括辐射源120(或辐射源120的阵列)，当承印物116在馈送方向114上被馈送时，该辐射源120可以将辐射施加到流体载体118上以固化或以其他方式凝固流体载体118。辐射源120可以施加紫外(UV)光、电子束、热、激光等形式的辐射。具有至少一个开口124的掩模122也被示为定位在辐射源120和流体载体118之间，以控制在承印物116经过辐射源120时流体载体118的哪个或哪些部分接收来自辐射源120的辐射。至少一个开口124战略性地相对于磁体102和辐射源126定位，以使磁性可定向薄片至少部分地固定在预定定向处，同时防止其他磁性可定向薄片至少部分地固定在其他定向处。
在一些示例中，第二辐射源126也可以用于将UV光、电子束、热等形式的能量施加到流体载体118上。与辐射源120相比，第二辐射源126可以施加相同类型的能量或不同类型的能量。第二辐射源126可以是可选的，并且可以被实现为进一步凝固流体载体118，并从而将磁性可定向薄片设置在固定位置或位形中，当光入射在被定向的薄片上时，该固定位置或位形提供期望的光学效应。
可以使用图1中的装置100通过磁性定向薄片产生的光学可变特征之一是扁平环特征或光学效应(例如，参见图4A)。为了从单点光源实现扁平环，薄片需要以特定的方式布置，并且可能需要特定类型的磁体以产生适当的磁场(例如，矢量力)轮廓或位形，使得薄片在期望的空间定向上对齐。图2A示出了具有用于对磁性可定向薄片进行定向以产生扁平环光学效应的漏斗形磁体210的示意图200。漏斗形磁体210可以对应于以上结合图1中的装置100所描述的磁体102。漏斗形磁体210可以例如由压缩弯曲的钕硼材料制成，并且可以通过对圆盘形磁体进行机器加工以产生漏斗形状来进行构造。在示例中，在磁体内部的漏斗的角度可以从大约30°变化到大约90°(例如，大约30°、35°、40°、45°、50°、60°或75°)。在图2B中示出了示意图220，以图示漏斗形磁体210的横截面视图230，其中可以更清楚地看到在磁体内部的漏斗的角度。
在一些实现中，由高导磁率合金(Mumetal)(例如，镍-铁软铁磁合金)制成的具有中心开口的薄金属片(未示出)可以被放置在漏斗形磁体210上，以使该漏斗形磁体边缘周围的磁场弯曲，并稍微修改磁场位形(例如，磁场线或矢量力的方向)。
也可以使用其他类型的磁体来代替漏斗形磁体210。例如，两个同心磁体(一个在另一个内部)也可以用于对磁性可定向薄片进行定向来产生与漏斗形磁体210相似的光学效应。此外，可以使用漏斗形磁体210的变型，包括具有正方形、五边形、六边形、椭圆形和三角形漏斗的磁体。从使用漏斗形磁体210的这些变型产生的光学效应也可以被称为扁平环特征或扁平环光学效应，即使实际效应事实上可能不是圆形的。
在示例中，如图2B中的示意图220所示，漏斗形磁体210可以具有其在顶部处的磁极(负磁极N)和底部处的磁极(正磁极P)。也可以使用其他磁极配置，并且不需要限于在示意图220中所示的示例。
图3A图示了示意图300，其示出由漏斗形磁体(诸如，图2A中的漏斗形磁体210)产生的磁场位形的示例(尽管图3A中示出了横截面视图230)。磁场可以被描绘为具有从磁体的磁极发出的磁场线315(磁通密度)。在示意图300中，磁场线315仅仅是说明性的，且并不旨在提供由漏斗形磁体210产生的整个磁场的准确和完整的图片。在一个方面中，磁场线315可以根据在漏斗形磁体210内部的漏斗的角度而变化。
通常，当使用由磁体产生的磁场来对磁性可定向薄片进行定向时，薄片倾向于使它们自己沿着磁场线315对齐。图3B图示了示意图320，其示出了在磁体(诸如，图2A中的漏斗形磁体210)的磁场下的磁性可定向薄片的单轴线对齐。如在本公开中所使用的，术语“磁性可定向薄片”、“薄片”和“小片”可以互换地使用来指在被定向之前或之后的反射薄片。示意图320包括第一薄片325a和第二薄片325b。尽管在该示例中仅示出了两个薄片，但是应当理解，由示意图320中的薄片图示的概念更一般性地适用于使用磁体进行定向的更大组的薄片。还应当理解，对于大量薄片的任何阵列、组或布置，薄片可能在形状和尺寸上都是均匀的，尽管可能存在使用了不同尺寸和/或不同形状的薄片的实例。
在示意图320中的示例中，薄片325a和325b被假定通常具有包括两个主轴线的形状或形式。薄片325a以最长轴线或第一轴线沿着磁场线315的方向来对自身进行对齐或定向。类似地，薄片325b以最长轴线或第一轴线沿着磁场线315的方向来对自身进行对齐或定向。对于薄片325a，还示出了垂直于最长轴线的第二轴线或最短轴线330a。类似地，对于薄片325b，还示出了垂直于最长轴线的第二轴线或最短轴线330b。虽然薄片325a和325b在磁场线315的方向上对齐、定向或排序，但垂直于磁场线315的情况并非如此。
对于薄片325a，第二轴线330a可以自由地枢转、倾斜或旋转(直到薄片通过固化被固定为止)，因此在第二轴线330a和垂直于磁场线315的表面(由线335a表示)之间存在角度α1(0°≤α1≤360°或α1≤±90°)，使得在该方向上有薄片325a的定向的自由度。
类似地，对于薄片325b，第二轴线330b可以自由地枢转、倾斜或旋转(直到该薄片通过固化被固定为止)，因此在第二轴线330b和垂直于磁场线315的表面(由线335b表示)之间存在角度α2(0°≤α2≤360°或α2≤±90°)，使得在该方向上有薄片325b的定向的自由度。
因此，薄片325a和325b经历了沿着第一轴线或最长轴线且在磁场线315的方向上的单轴线对齐。没有沿着第二轴线这样的排序或对齐。此外，在第二轴线上的旋转量通常是随机的，并且在假设薄片325a和325b在流体介质硬化之前分散在该介质中的情况下，该旋转量可能作为由装置100执行的磁性定向过程的一部分自然地出现。
正是结合由漏斗形磁体210产生的磁场的、对于每个薄片在第一轴线上的这个对齐和在第二轴线上的随机旋转(例如，单轴线对齐)，允许以这种方式定向的薄片的阵列在被光源照亮时产生扁平环光学效应。
图4A示出了示意图400，示出了由于光源430的照亮而产生的圆420形式的扁平环光学效应的示例。光学效应由使用漏斗形磁体(诸如，图2A中的漏斗形磁体210)对齐的磁性可定向薄片产生。在示意图400中，承印物(卡片或基层)410可以包括印刷或反射层415。承印物410可以对应于图1中的承印物116，并且印刷层415可以对应于图1中的在其被固化或硬化之后以固定其内部的薄片的定向的流体载体118。
如在图4B中的示意图450中所图示的，承印物410可以倾斜，使得上部部分远离观察者移动。如在示意图450中所看到的，印刷层415的下部部分现在更亮，并且圆420在印刷层415的底部的方向上移动，展示在圆420与印刷层415的上部部分和下部部分之间的不同距离。印刷层415的较亮区域不同地反射光，因为具有在径向区域中的相同对齐的在这些区中的薄片以相对于观察者的不同角度对齐。作为结果，印刷层415获得从上部部分中暗到下部部分中亮的梯度。图4B中描绘的对比度差异和阴影产生对体积和深度的感知，因为人类视觉系统认为较亮的对象比较暗的对象更靠近观察者。因此，与圆420的虚幻运动结合的体积给出了浮动(flotation)的感知，也就是说，看起来好像圆420在印刷层415的表面之下和在背景上方浮动，具有颜色和深度的梯度。
当具有印刷层415的承印物410如图4B所示保持倾斜但也如图4C所示通过位于距光源430一定距离处的附加光源470照亮时，在光源470的方向上在距圆420一定距离处产生附加圆422的外观。如果印刷层415中的薄片的颜色(例如，薄片的色素)是像银一样颜色或者所有薄片都是以单一颜色着色的，则圆420和圆422环都可以具有相同的颜色和强度的反射光。也就是说，如果两个光源430和470都具有相同的颜色，则圆420和422也将具有相同的颜色，否则圆420和422将具有不同的颜色。如果磁性变色干涉颜料用于印刷层415中的薄片，则圆420和圆422可以具有不同的颜色。
因此，图4A-4C描述了与扁平环光学效应相关联的一些方面，当对于每个薄片在第一轴线上的自然对齐和在第二轴线上的随机旋转(例如，如图3B所示的单轴线对齐)结合由漏斗形磁体210产生的磁场而出现时可以产生该扁平环光学效应。
也就是说，磁性定向薄片具有在静态磁场中导致独特的光学效应(诸如，扁平环光学效应)的对齐的特定方式。然而，这些光学效应不能通过平滑的表面反射器形状(例如，带有具有反射表面的压花段或小平面的阵列的结构化表面)来实现。换句话说，当使用具有带有微反射镜阵列的结构化表面的箔、承印物或层来代替磁性定向薄片时，这些相同的光学效应在光照下将不是可见的，因为来自平滑表面(诸如，在微反射镜阵列中的对齐的反射镜的表面)的反射在所有方向上都是镜面反射的。
例如，当箔、承印物或层具有用于模拟球体的外表面的微反射镜阵列(例如，小反射镜或小平面的阵列或排列)时，反射镜在平行于球体表面的平面中对齐。这种反射器将不产生与上面结合图4A-图4C所描述的相同的光学效应。替代地，如在图5中的示意图500中所图示的，当这种反射器被光源530照射时，将对观察者540产生点或斑点520a和520b，而不是平的圆510。换句话说，将出现不期望的光学效应而不是期望的扁平环光学效应。
为了解决这个问题并提供使又一种方式能够产生在本公开中描述的独特光学效应的解决方案，描述了控制在微反射镜阵列中的每个单独反射镜的方向、定向或旋转以模拟或甚至超越使用磁性可定向薄片可以实现的光学效应的技术。因此，当使用微反射镜阵列来模拟如上所述的半球体的外表面时，通过在径向线上平行于球体表面的轴线上将在微反射镜阵列中的反射镜或小平面对齐并且使具有垂直于径向线的分布式或随机(例如伪随机)排列，则使用有具有微反射镜阵列的表面结构的压花箔，本文描述的光学效应也是可能的。这是可能的，至少部分地因为来自后者排列的反射图案可以模拟来自具有“涂刷过的(brushed)”表面的球体的反射，其与来自具有“平滑”表面的球体的反射极大地不同。来自“平滑”表面的反射在所有方向上都是镜面反射的，然而，来自涂刷过的表面的反射在一些方向上是镜面反射的，而在其他方向上是漫射的。
图6A示出了能够产生如上结合图4A-图4C所述的扁平环光学效应的光学可变部件600的示例。可以被称为光学部件、部件、物品或反射器的光学可变部件600可以包括承印物或层610和反射结构615。反射结构615可以被压花或压印以产生微反射镜的阵列或布置。如在本公开中所使用的，术语“微反射镜”、“小平面”和“段”可以互换地使用来指小的、成角度的和反射表面结构，其共同地模拟反射器形状并且可以通过各种技术(例如，包括压花和压印)来产生。
图6A示出了光学可变部件600的俯视图和该部件的侧视图。承印物610和反射结构615的相对尺寸和厚度以图示方式提供，且不需要被考虑为限制性的。
在图6A中还示出了从反射结构615的中心开始的径向方向或线625和反射结构615的沿着径向方向625的部分620。示出了部分620的放大视图，其图示了在反射结构615上的微反射镜阵列的一小部分。例如，在部分620内有布置成行和列的多个小平面630(尽管也可以使用其他布置)。应当理解，小平面630的形状和尺寸被假设在整个反射结构615中是大致均匀的。然而，可以存在小平面630的形状、尺寸和/或布置可以基于例如小平面在反射结构615中的位置而改变的实现方式。
关于部分620，在图6B中的示意图640中图示了沿着平行于径向方向625的A-A’的视图。在该示例中，为了说明的目的，示出了七(7)个小平面630。小平面630在反射结构615的顶部表面上形成、构造或以其他方式成形。反射结构615本身可以是反射层的一部分。也就是说，反射结构615可以简单地是小平面630在其上形成的反射层。在一个实现中，反射结构615可以布置在另一层645(可选层)上，该层645可以由与反射结构615相同或不同的材料制成。此外，层645可以是承印物610的一部分，或者可以布置或定位在承印物610上，其中承印物610可以例如是纸币或其他有价值的文件。
返回到图6B，在示意图640中的每个小平面630都被配置或形成为相对于垂直于反射结构615的表面的平面或方向具有如角度β1、β2、β3、β4、β5、β6和β7所示的特定角度，根据反射结构615的实现，这些角度可以是相同的或不同的。
在图6C中的示意图650中示出了在示意图640中的一些小平面630的透视图。在该视图中，小平面630a、630b和630c中的每一个都被示为具有第一轴线(例如，轴线660a、660b和660c)和垂直于第一轴线的第二轴线(例如，轴线665a、665b、665c)。小平面630a、630b和630c可以沿径向方向(例如，沿A-A’)对齐、排序或定向，因此也沿着它们各自的第一轴线对齐。另一方面，对于小平面630a、630b和630c中的每一个，可以引入、分配或控制相对于它们的第二轴线的角度变化或偏移。例如，对于小平面630a，第二轴线665a可以被旋转或倾斜角度δ1到不同的位置670a，其中0°≤δ1≤360°或δ1≤±90°。类似地，对于小平面630b，其中第二轴线665b可以被旋转或倾斜角度δ2到不同的位置670b，其中0°≤δ2≤360°或δ2≤±90°，以及对于小平面630c，其中第二轴线665c可以被旋转或倾斜角度δ3到不同的位置670c，其中0°≤δ3≤360°或δ3≤±90°。在小平面630a、630b和630c中的每个中，第二轴线的倾斜或旋转量(例如，δ1、δ2和δ3)可以随机地(例如，伪随机地)选择或分配，使得在反射结构615中的相邻或连续的小平面中或者在所有小平面当中，没有倾斜或旋转量上的模式或关系。第二轴线的倾斜或旋转可能导致一些第二轴线顺时针地旋转以及一些第二轴线逆时针地旋转。此外，当任一个第二轴线的倾斜或旋转量被随机地分配或选择时，随机性的总体分布可能导致在反射结构615中的整组小平面上的均匀分布。
返回到图6A，关于部分620，在图6D中的示意图680中图示了沿着垂直于径向方向625的B-B’的视图。在该示例中，出于说明的目的，示出了五(5)个小平面630。所示的小平面630被示为向后倾斜，使得小平面630的顶部看起来比底部更远。
如同图6B一样，在示意图680中的每个小平面630都被配置或形成为相对于与反射结构615的表面垂直的平面或方向具有特定角度(未示出)，根据反射结构615的实现，角度可以是相同的或不同的。
在图6E中的示意图690中示出了在示意图680中的一些小平面630的透视图。在该视图中，小平面630d和630e(其不需要相邻于彼此)中的每一个都被示为具有第一轴线(例如，轴线660d和660e)和垂直于第一轴线的第二轴线(例如，轴线665d和665e)。小平面630d和630e可以沿着垂直于径向方向625的角方向(例如，沿着B-B’)被定位，其中它们的第一轴线在径向方向625上被排序或对齐。另一方面，对于小平面630d和630e中的每一个，可以引入、分配或控制相对于它们的第二轴线的角变化或角偏移。例如，对于小平面630d，第二轴线665d可以被旋转或倾斜角度δ4到不同的位置670d，其中0°≤δ4≤360°或δ4≤±90°。类似地，对于小平面630e，其中第二轴665e可以被旋转或倾斜角度δ5到不同的位置670e，其中0°≤δ5≤360°或δ5≤±90°。小平面630d和630e中的每个的倾斜或旋转的量(例如，δ4和δ5)可以被随机地(例如，伪随机地)选择或分配，使得在相邻或连续的小平面中的倾斜或旋转的量中没有模式或关系。
如图6A-图6E中所示，修改其他方式的“平滑”的反射器以能够产生在图4A-图4C中描述的光学效应(例如，扁平环光学效应)的一种方式是通过在形成反射器的结构化表面(例如，微反射镜阵列)的每个小平面或反射镜中引入第二轴线的随机或伪随机变化来有效地“涂刷”反射器(例如，光学可变部件600)的表面，同时保持在第一轴线中的对齐或排序，从而产生上面所述的反射镜的单轴线对齐。
图7是示出了用于制造光学可变的部件或物品(诸如，图6A中的光学可变部件600)的方法700的示例的流程图。
在块710，方法700可以包括提供反射层。在示例中，反射结构615可以是反射层或者可以是反射层的一部分。
在块710中的块715，反射层可以是第一层的顶部部分或者布置在第一层的顶部表面上。在示例中，反射结构615可以是反射层，并且可以布置在第一层上，该第一层可以是层645或承印物610。在另一示例中，反射结构615和层645可以由相同的材料制成，在这种情况下，反射结构615可以是反射层和组合反射层和层645的第一层的顶部部分。
在块720，方法700可以包括在反射层上产生具有多个小平面的反射结构，小平面布置在空间定向上，以使在光入射时产生扁平环光学效应。在示例中，如图6B和图6D所示，反射结构615通过使多个小平面630在特定的空间定向上形成和布置而产生。
在块720中的块725，在反射层上产生反射结构可以包括施加铸件(参见例如图8A和8B)以用于在反射层的顶部表面上压花出小平面。
在方法700的方面中，在空间定向上，每个小平面都沿着第一轴线被排序并且围绕垂直于第一轴线的第二轴线倾斜伪随机角度。如在图6B-图6E的系列中所示的，小平面630a、630b、630c、630d和630e沿着第一轴线660a、660b、660c、660d和660e被对齐或排序，且然后围绕第二轴线665a、665b、665c、665d和665e随机地旋转或倾斜(例如，旋转或倾斜伪随机角度δ1、δ2、δ3、δ4和δ5)。对于每个小平面，第一轴线可以对应于沿着小平面的最长尺寸(例如，小平面或反射镜的长度)的轴线，以及第二轴线对应于沿着小平面的最短尺寸(例如，小平面或反射镜的宽度)的轴线。在示例中，每个小平面的伪随机角度可以在从0°到±90°的范围内。另外，每个小平面都被认为被配置成从入射光产生反射，该反射对于第一轴线是至少部分地漫射的而对于第二轴线是至少部分地镜面反射的。
在方法700的另一方面中，在空间定向上，小平面沿着从反射结构的中心开始的径向线被排序。在示例中且如图6A-图6E所示，小平面630在空间上被定向成使得小平面沿着径向方向625被对齐或排序。
图8A示出了具有用于制造光学可变部件(诸如，图6A中的光学可变部件610)的装置810的示例的示意图800。该装置800可以包括按压部件820和压印部件830。压印部件830可以是或可以包括具有图案的铸件或印模，该图案通过几种技术(包括光刻法(例如，电子束光刻法)、刻绘等)之一产生。
压印部件830可以可移除地联接到按压部件820，并且被配置成在由按压部件820施加压力时将图案转移到反射材料(例如，反射层)，其中图案包括具有布置在空间定向上的多个小平面的反射结构(例如，反射结构615)，以使在光入射到图案化反射材料上时产生扁平环光学效应。按压部件820可以将压印部件830放置在反射材料的表面上以产生反射结构615，该反射结构可以如上所述布置在承印物610上。压制图案以产生期望的反射结构615(例如，每个小平面或反射镜的具有特定定向的期望的微反射镜阵列)的过程也可以被称为箔压印或箔压花。一旦图案从铸件转移到反射材料，得到图案化的反射材料(例如，反射结构615)，按压部件820就可以将压印部件830从图案化的反射材料移走。
图8B是图示了压印部件830的印模835的示例的示意图840，该压印部件830用于转移图案作为上面结合图8A和装置810描述的压花过程的一部分并产生光学可变部件600的反射结构615。
根据方法700和装置810制造的光学可变部件600可以包括第一层(例如，承印物610和/或层645)和布置在第一层上的反射结构(例如，反射结构615)，其中反射结构具有包括多个压花小平面(例如，使用铸件835压花出的小平面630)的顶部表面，并且其中小平面布置在一个空间定向(例如，轴线定向)上，以使在光入射时产生扁平环光学效应(参见例如，图4A-图4C中的扁平环光学效应)。
在如上所述制造的光学可变部件600的方面中，在空间定向上，每个小平面沿着第一轴线被排序并且围绕垂直于第一轴线的第二轴线倾斜伪随机角度。对于每个小平面，第一轴线对应于沿小平面的最长尺寸的轴线，而第二轴线对应于沿小平面的最短尺寸的轴线。每个小平面的伪随机角度可以在从0°到±90°的范围内。
在如上所述制造的光学可变部件600的另一方面中，每个小平面被配置成从入射光产生反射，该反射对于第一轴线是至少部分地漫射的，而对于第二轴线是至少部分地镜面反射的。
在如上所述制造的光学可变部件600的另一方面中，在空间定向上，小平面沿着从反射结构的中心开始的径向线被排序。在一些实现中，小平面具有相同的尺寸和/或相同的形状。在其他实现中，小平面沿着从反射结构的中心开始的径向线在尺寸和/或形状上变化。
在如上所述制造的光学可变部件600的另一方面中，反射结构包括反射材料(例如，金属材料)或反射层，并且与第一层集成在一起。在一些实现中，第一层由聚合材料、塑料材料或金属材料中的一种制成。
在如上所述制造的光学可变部件600的另一方面中，小平面的至少一个子集的顶部表面是平坦的或平滑的。
在如上所述制造的光学可变部件600的另一方面中，小平面的至少一个子集的顶部表面包括微结构。
图9示出了流程图，其说明了用于使用图8A中的装置810制造光学可变部件或物品(诸如，图6A中的光学可变部件600)的方法900的示例。
在块910，方法900包括提供联接到所提供的按压部件(例如，按压部件820)的压印部件(例如，压印部件830)。
在块910中的块915，用于压花出图案的铸件(例如，铸件835)被提供为压印部件的一部分。
在块920，方法900包括将压印部件抵靠着反射材料的顶部表面按压以转移图案。在示例中且如以上面结合图8A和图8B所述的，带有铸件835的压印部件830抵靠着反射层按压，反射结构615通过使用在铸件835中的图案压花出小平面630来从该反射层形成。
在本公开中描述的概念和技术提供了一种解决方案，其使又一方式能够通过控制在微反射镜阵列中的每个单独的反射镜或小平面的方向、定向或旋转来产生在本公开中描述的独特光学效应以模拟或甚至超越使用磁性定向薄片可以实现的光学效应。
应当理解，在所公开的方法/流程图中的块的特定顺序或层级是对示例性方法的说明。基于设计偏好，应理解，可以重新布置块在方法/流程图中的特定顺序或层级。此外，一些块可以被组合或省略(例如，可选的)。所附的方法权利要求以范例顺序呈现各个块的要素，且并不意在限于所呈现的特定顺序或层级。
虽然根据所示出的实现提供了本公开，但是本领域中的普通技术人员将容易认识到，可以有对实施例的变型且这些变型将在本公开的范围内。因此，许多修改可由本领域中的普通技术人员做出而不偏离所附权利要求的范围。
普通技术人员应当认识到，关于可以包括多个部件、组件、模块等的系统，提出了各种方面或特征。应当理解和认识到，各种系统可以包括附加的部件、组件、模块等，和/或可以不包括结合附图所讨论的所有部件、组件、模块等。

Claims (26)

1.一种光学可变部件，包括：
第一层；以及
反射结构，其布置在所述第一层上，所述反射结构具有包括多个压花小平面的顶部表面，所述小平面布置在一空间定向上以使在光入射时产生扁平环光学效应。
2.根据权利要求1所述的光学可变部件，其中在所述空间定向上，每个小平面沿着第一轴线排序并且围绕垂直于所述第一轴线的第二轴线倾斜伪随机角度。
3.根据权利要求2所述的光学可变部件，其中对于每个小平面，所述第一轴线对应于沿着该小平面的最长尺寸的轴线，并且所述第二轴线对应于沿着该小平面的最短尺寸的轴线。
4.根据权利要求2所述的光学可变部件，其中每个小平面的所述伪随机角度在从0°到±90°的范围内。
5.根据权利要求2所述的光学可变部件，其中每个小平面被配置成从入射光产生反射，所述反射对于所述第一轴线是至少部分地漫射的，而对于所述第二轴线是至少部分地镜面反射的。
6.根据权利要求1所述的光学可变部件，其中在所述空间定向上，所述小平面沿着从所述反射结构的中心开始的径向线排序。
7.根据权利要求1所述的光学可变部件，其中所述小平面具有相同的尺寸。
8.根据权利要求1所述的光学可变部件，其中所述小平面沿着从所述反射结构的中心开始的径向线在尺寸上变化。
9.根据权利要求1所述的光学可变部件，其中所述反射结构包括反射材料，并且与所述第一层集成在一起。
10.根据权利要求1所述的光学可变部件，其中所述第一层由聚合材料、塑料材料或金属材料中的一种制成。
11.根据权利要求1所述的光学可变部件，其中所述小平面的至少一个子集的顶部表面是平面的。
12.根据权利要求1所述的光学可变部件，其中所述小平面的至少一个子集的顶部表面包括微结构。
13.根据权利要求1所述的光学可变部件，其中具有所述小平面的所述反射结构对应于微反射镜阵列。
14.根据权利要求1所述的光学可变部件，其中在所述空间定向上，所述小平面被配置成模拟反射半球的外部表面。
15.一种用于制造光学可变部件的方法，包括：
提供反射层；以及
在所述反射层上产生具有多个小平面的反射结构，所述小平面布置在一空间定向上，以使在光入射时产生扁平环光学效应。
16.根据权利要求15所述的用于制造光学可变部件的方法，其中提供所述反射层包括提供是第一层的顶部部分或者布置在所述第一层的顶部表面上的反射层。
17.根据权利要求15所述的用于制造光学可变部件的方法，其中在所述反射层上产生所述反射结构包括施加铸件以用于在所述反射层的顶部表面上压花出所述小平面。
18.根据权利要求15所述的用于制造光学可变部件的方法，其中在所述空间定向上，每个小平面沿着第一轴线排序并且围绕垂直于所述第一轴线的第二轴线倾斜伪随机角度。
19.根据权利要求18所述的用于制造光学可变部件的方法，其中对于每个小平面，所述第一轴线对应于沿着该小平面的最长尺寸的轴线，并且所述第二轴线对应于沿着该小平面的最短尺寸的轴线。
20.根据权利要求18所述的用于制造光学可变部件的方法，其中每个小平面的所述伪随机角度在从0°到±90°的范围内。
21.根据权利要求18所述的用于制造光学可变部件的方法，其中每个小平面被配置成从入射光产生反射，所述反射对于所述第一轴线是至少部分地漫射的，而对于所述第二轴线是至少部分地镜面反射的。
22.根据权利要求15所述的用于制造光学可变部件的方法，其中在所述空间定向上，所述小平面沿着从所述反射结构的中心开始的径向线排序。
23.一种用于制造光学可变部件的装置，包括：
按压部件；以及
压印部件，其联接到所述按压部件，并被配置成在由所述按压部件施加压力时将图案转移到反射材料，所述图案包括具有布置在一空间定向上的多个小平面的反射结构，以使在光入射在图案化的反射材料上时产生扁平环光学效应。
24.根据权利要求23所述的用于制造光学可变部件的装置，其中在所述空间定向上，每个小平面沿着第一轴线排序并且围绕垂直于所述第一轴线的第二轴线倾斜伪随机角度。
25.根据权利要求24所述的用于制造光学可变部件的装置，其中对于每个小平面，所述第一轴对应于沿着该小平面的最长尺寸的轴线，并且所述第二轴线对应于沿着该小平面的最短尺寸的轴线。
26.根据权利要求24所述的用于制造光学可变部件的装置，其中每个小平面的所述伪随机角度在从0°到±90°的范围内。
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