CN113784846A - 使用纳米颗粒调谐聚合物基质层的折射率以优化微光学(mo)聚焦 - Google Patents

使用纳米颗粒调谐聚合物基质层的折射率以优化微光学(mo)聚焦 Download PDF

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Abstract

一种安全装置(100、900)包括图像图标聚焦元件布置(120、605、705)，其中所述图像图标聚焦元件布置的每一图像图标聚焦元件与焦路径相关联。装置还包括：图像图标层，所述图像图标层具有与第一特性颜色相关联的一个或多个图像图标(110a、909)和与第二特性颜色相关联的一个或多个图像图标(110b、911)；和图像图标之间的一个或多个区域，所述一个或多个区域包括一定体积的基本上无色的材料。在第一视角下，颜色通过每一图像图标聚焦元件可见，并且在所述第一视角下通过每一图像图标聚焦元件可见的所述颜色是基于所述第一特性颜色、所述第二特性颜色或所述基本上无色的材料中的一者或多者。

Description

使用纳米颗粒调谐聚合物基质层的折射率以优化微光学(MO) 聚焦
技术领域
本公开总体上涉及改进安全装置的性能，例如应用于安全文件或以其他方式并入安全文件中以提供防伪真实性标记的微光学条。更具体来说，本公开涉及但不限于微光学系统和其制造方法，所述微光学系统包括具有多个图标层的图标层堆栈。此外，本公开还涉及但不限于微光学系统的某些实施方案，所述实施方案使用纳米颗粒来调谐具有多层图标堆栈的微光学系统的一个或多个部件的折射率。
背景技术
在许多情况下，设计和制造某些微光学安全装置的挑战包括在实现最终产品的期望性质与由例如可用制造技术和物理定律强加的机会和限制之间进行权衡。举例来说，安全文件(例如，钞票、支票和需要可信赖的真实性标记的其他文件)的制造商需要具有以下一项或多项的微光学安全装置：薄、耐用、防伪且具有视觉吸引力。同时，所用材料的性质，结合用于构造微光学安全装置的物理定律，会对最终产品的性能特性施加限制。作为一个非限制性示例，由具有低折射率的材料制成的透镜将比由具有高折射率的材料制成的等值焦距的透镜厚。作为另一非限制性示例，光波与透镜的构成材料之间的相互作用会导致色差，由此透镜的焦距在不同波长的光上变化。
鉴于上述情况，调谐用于制造微光学安全装置的材料的物理性质(例如，部件厚度和折射率)在由物理定律对所选材料的操作施加的约束内，提供了推动实现更大的一组期望的最终产品特性(例如，总厚度、耐污性)的未开发的机会。
发明内容
本公开说明但不限于使用纳米颗粒来调谐聚合物基质的折射率以优化微光学(“MO”)聚焦的系统和方法的实施方案，以及在微光学系统的一个或多个构成层中使用低RI材料的微光学系统实施方案。
在第一实施方案中，一种安全装置包括一种或多种图像图标布置、一种或多种折射图像图标聚焦元件布置，和密封层。此外，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在一种或多种图像图标布置上方，使得一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的一部分投影一种或多种图像图标布置的一部分的合成图像。更此外，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置沿着非平坦边界接触密封层。另外，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置和密封层中的至少一者包括具有第一折射率的有机树脂与纳米颗粒混合物。
在第二实施方案中，一种安全装置包括一种或多种图像图标布置、一种或多种折射图像图标聚焦元件布置，所述一种或多种折射图像图标聚焦元件布置包括有机树脂与纳米颗粒的混合物。一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在一种或多种图像图标布置上方，使得一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的一部分投影一种或多种图像图标布置的一部分的合成图像。有机树脂与纳米颗粒的混合物具有大于1.5的折射率。
在第三实施方案中，一种安全文件包括基材和安全装置。安全装置包括一种或多种图像图标布置、一种或多种折射图像图标聚焦元件布置，和密封层。此外，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在一种或多种图像图标布置上方，使得一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的一部分投影一种或多种图像图标布置的一部分的合成图像。更此外，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置沿着非平坦边界接触密封层。另外，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置和密封层中的至少一者包括具有第一折射率的有机树脂与纳米颗粒混合物。
在第四实施方案中，一种安全文件包括基材和安全装置。安全装置包括一种或多种图像图标布置、一种或多种折射图像图标聚焦元件布置，所述一种或多种折射图像图标聚焦元件布置包括有机树脂与纳米颗粒的混合物。一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在一种或多种图像图标布置上方，使得一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的一部分投影一种或多种图像图标布置的一部分的合成图像。有机树脂与纳米颗粒的混合物具有大于1.5的折射率。
在第五实施方案中，一种安全装置包括一种或多种图像图标布置、一种或多种折射图像图标聚焦元件布置，和设置在一种或多种图像图标布置与一种或多种折射图像图标聚焦元件布置之间的间隔物层。间隔物层包括有机树脂与纳米颗粒的混合物。另外，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在一种或多种图像图标布置上方，使得一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的一部分投影一种或多种图像图标布置的一部分的合成图像。此外，有机树脂与纳米颗粒的混合物具有大于1.5的折射率。
在第六实施方案中，一种安全文件包括基材、一种或多种图像图标布置、一种或多种折射图像图标聚焦元件布置，和设置在一种或多种图像图标布置与一种或多种折射图像图标聚焦元件布置之间的间隔物层。间隔物层包括有机树脂与纳米颗粒的混合物。另外，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在一种或多种图像图标布置上方，使得一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的一部分投影一种或多种图像图标布置的一部分的合成图像。此外，有机树脂与纳米颗粒的混合物具有大于1.5的折射率。
在第七实施方案中，一种安全装置包括：图像图标聚焦元件布置，其中所述图像图标聚焦元件布置的每一图像图标聚焦元件与焦路径相关联；图像图标层，所述图像图标层包括与第一特性颜色相关联的一个或多个图像图标和与第二特性颜色相关联的一个或多个图像图标；和图像图标之间的一个或多个区域，所述一个或多个区域包括一定体积的基本上无色材料。另外，在第一视角下，颜色通过每一图像图标聚焦元件可见，并且在所述第一视角下通过每一图像图标聚焦元件可见的所述颜色是基于所述第一特性颜色、所述第二特性颜色或所述基本上无色材料中的一者或多者。
根据以下附图、描述和权利要求，其他技术特征对于本领域技术人员来说可能是显而易见的。
在进行下面的具体实施方式之前，阐述贯穿本专利文件使用的某些单词和短语的定义可能是有利的。术语“耦合”和其派生词是指两个或更多个元件之间的任何直接或间接通信，无论这些元件是否彼此物理接触。术语“包括(include)”和“包括(comprise)”以及其派生词意指包括但不限于。术语“或”是包括性的，意指和/或。短语“与……相关联”以及其派生词意指包括、包括在……内、与……互连、包含、包含在……内、连接到或与……连接、耦合到或与……耦合、可与……通信、与……协作、交织、并置、接近于、结合到或与……结合、具有、具有……的性质、同或与……具有关系等。短语“……中的至少一者”在与项目列表一起使用时意指可使用所列项目中的一者或多者的不同组合，并且可能需要列表中的仅一个项目。例如，“A、B和C中的至少一者”包括以下组合中的任一者：A、B、C、A和B、A和C、B和C，以及A和B和C。
在整个本专利文件中提供了其他特定单词和短语的定义。本领域普通技术人员应当理解，在许多(如果不是大多数)情况下，此类定义适用于此类定义的单词和短语的先前和将来使用。
附图说明
为了更完全地理解本公开和其优点，现结合附图来参考以下描述，在附图中：
图1A、图1B和图1C说明根据本公开的某些实施方案的微光学安全装置和包括微光学安全装置的安全文件的元件的示例；
图2A至图2D说明根据本公开的各种实施方案的调谐折射图像图标聚焦元件的光学特性的方面；
图3说明与不同波长的光穿过折射图像图标聚焦元件相关联的色差的方面；
图4说明根据本公开的一些实施方案的位于折射率调谐的折射图像图标聚焦元件下方的多种图像图标布置的示例；
图5说明根据本公开的某些实施方案的由微光学安全装置产生的合成图像中的视觉效果的方面；
图6A至图6E说明根据本公开的各种实施方案的具有纳米颗粒调谐的密封层的微光学安全装置的配置的示例；
图7A至图7E说明根据本公开的某些实施方案的具有纳米颗粒调谐的折射图像图标聚焦元件的微光学安全装置的配置的示例；
图8说明根据本公开的各种实施方案的包括与第一特性颜色相关联的第一图像图标布置和第二特性颜色的第二图像图标布置的特性颜色排列的合成图像的示例；
图9A、图9B和图9C说明产生包括与第一特性颜色相关联的第一图像图标布置和与第二特性颜色相关联的第二图像图标布置的特性颜色排列的合成图像的方面；
图10A和图10B说明根据本公开的各种实施方案的微光学安全装置的示例。
具体实施方式
下文讨论的图1A至图10和用于描述本专利文件中本公开的原理的各种实施方案仅作为例示，并且不应以任何方式解释为限制本公开的范围。
图1A、图1B和图1C说明根据本公开的某些实施方案的微光学安全装置和包括微光学安全装置的安全文件的元件的示例。为方便起见，图1A、图1B和图1C的示例共有的结构元件被相同地编号(例如，基材105)。
参考图1A的非限制性示例，微光学安全装置100和安全文件101可构造为图1A的说明性示例中所示的一些或全部元件的分层组合。
如图1A的说明性示例中所示，安全文件101包括基材105，微光学安全装置100附着到所述基材。如在本公开中使用的，术语“安全文件”涵盖利用微光学安全装置来提供文件真实性的防伪视觉标记的文件(例如，通过一种或多种图像图标布置与一个或多个折射图像图标聚焦元件的空间对齐而产生的合成图像)。安全文件的示例包括但不限于钞票、护照、票、收藏交易卡、身份证(例如，驾驶执照)。
根据某些实施方案，基材105是薄的、柔性的纤维材料片，例如货币纸。根据一些实施方案，基材105是聚合物膜双向拉伸聚丙烯(BOPP)的薄的柔性片。在各种实施方案中，基材105是合成纸材料(例如
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)的一部分。根据一些实施方案，基材105是聚合物卡片材料的一部分，例如适合制作信用卡和驾驶执照的类型的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)坯料。
参考图1A的非限制性示例，微光学安全装置100包括一种或多种图像图标布置(110a和110b)。根据各种实施方案，一种或多种图像图标布置包括以预定图案设置的着色材料有色区域(例如，有色区域112)(例如，作为待通过一种或多种折射图像图标聚焦元件布置合成地放大的图标设计)。根据各种实施方案，有色区域112包括成形体积的着色图像材料(例如，着色UV可固化聚合物)。在某些实施方案中，有色区域112具有大约1μm或更大的宽度。
根据某些实施方案，一种或多种图像图标布置110a和110b中的每一者形成为单独的层。在一些实施方案中，图像图标布置通过以下步骤形成：产生图标层结构(例如，通过压印聚合物基质并且将其固化)以形成固持结构，例如用于保持一种或多种着色聚合物材料的凹部或空隙，以及然后施加一种或多种着色聚合物材料以产生共同定义图像图标阵列的有色区域(例如，有色区域112)。
在各种实施方案中，对于给定的图像图标布置，用于产生有色区域(例如，有色区域112)的着色聚合物材料被构造成使得大部分或所有有色区域填充有特性颜色的聚合物材料。如在本公开中使用的，术语“特性颜色”涵盖与特定波长的光相关联的颜色，或者折射图像图标聚焦元件的焦距与微光学安全装置100内的图像图标布置的深度对齐的光的波长范围。
如图1A的非限制性示例中所示，微光学安全装置100的根据本公开的某些实施方案包括两种堆叠图像图标布置(110a和110b)。根据本公开的实施方案不限于两种图像图标布置，并且具有更少或更多种图像图标布置的实施方案在本公开的预期范围内。
根据各种实施方案，用于为一种图像图标布置(例如，图像图标布置110b)中的一种或多种着色材料产生保持结构(例如，保持结构114)的聚合物基质的折射率可通过将纳米颗粒添加到基质以改进另一图像图标布置(例如，图像图标布置110a)上的光聚焦来调谐。
在根据本公开的某些实施方案中，微光学安全装置100借助于图像图标布置(例如，图像图标布置110a)的底面之间的粘结结合附着到基材105。在一些实施方案中，微光学安全装置作为制造基材105的过程的部分(例如，作为一张货币纸中的开窗安全线)附着到基材105。
参考图1A的非限制性示例，在某些实施方案中，微光学安全装置100包括光学间隔物115。根据一些实施方案，光学间隔物115包括清透材料(例如，聚酯)的薄膜，用于产生折射图像图标聚焦元件和/或用于着色材料的保持结构(例如，保持结构114)的聚合物基质被施加、成形(例如，通过压印)并且固化到所述薄膜。在一些实施方案中，光学间隔物115形成为一层聚合物基质并且与一种或多种折射图像图标聚焦元件布置集成。根据各种实施方案，由聚合物基质形成的光学间隔物115的微光学安全装置100的光学性质(例如，在安全装置内的图像图标布置上的聚焦质量或内部反射)可通过改变光学间隔物115的厚度和/或调节用于形成光学间隔物115的聚合物基质中纳米颗粒的浓度来调节或调谐。根据某些实施方案，光学间隔物115由适用于形成密封层125或折射聚焦元件121的聚合物基质形成。在各种实施方案中，用于形成光学间隔物115的基质的成分被特别配制为不包括具有极化元素(例如碘、溴、氯或硫)的材料。
此外，虽然在图1A的非限制性示例中，微光学安全装置100展示为包括光学间隔物115，但根据本公开的实施方案不限于此。在某些实施方案中，可省略光学间隔物115。此外，虽然在图1A的非限制性示例中，光学间隔物115展示为与折射图像图标聚焦元件布置在物理上不同，但根据本公开的实施方案不限于此，并且其中通过使用于产生光学间隔物115的材料的折射率产生结构化变化来形成一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的实施方案在本公开的预期范围内。
参考图1A的说明性示例，在某些实施方案中，微光学安全装置100包括一种或多种折射图像图标聚焦元件布置120，所述一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在一种或多种图像图标布置(例如，图像图标布置110a和110b)上方，使得一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的一部分投影一种或多种图像图标布置的一部分的合成图像。如本公开中别处所讨论的，在某些实施方案中，产生两个或更多个合成图像，其中每一合成图像与特性颜色相关联。
如图1A的非限制性示例所示，折射图像图标聚焦元件布置120包括相对于至少一种图像图标布置(例如，图像图标布置110a)以预定图案布置的多个单独折射聚焦元件(例如，折射聚焦元件121)。在某些实施方案中，图像图标布置的有色区域基本上共同位于定义坐标系的x轴和y轴的平面中。在一些实施方案中，折射聚焦元件的中心位于图像图标共有的x值和y值处，但位于z轴上的不同坐标处。在一些实施方案中，合成图像可能看起来在微光学安全装置100的平面内。在一些实施方案中，折射聚焦元件的中心到中心距离(即，间距)可能与图像图标的重复距离略有不同，并且合成图像可能看起来高于或低于微光学安全装置100的平面。在各种实施方案中，折射聚焦元件的中心可相对于图像图标稍微(例如，以小于1度的角度)旋转，从而产生正视差运动效果。
在某些实施方案中，折射聚焦元件121包括具有至少一个外表面的一定体积的固化聚合物基质，所述外表面限定具有第一折射率的介质区域与具有第二折射率的介质区域之间的非平坦边界。虽然在图1A的非限制性示例中，折射聚焦元件121展示为具有平坦的下表面和径向对称的弯曲顶表面，但是根据本公开的实施方案不限于此。根据一些实施方案，折射聚焦元件可以是透镜状阵列的透镜体，或者例如可在其上表面和下表面上弯曲。
在根据本公开的一些实施方案中，折射聚焦元件121由聚合物基质形成并且在固化时具有小于1.5的折射率。用于这种聚合物基质并且具有1.5或更小的折射率的材料的示例包括但不限于丙烯酸异癸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚酯四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和己二醇二丙烯酸酯。适合用于形成折射聚焦元件121的材料的另外示例包括基本上透明或清透、有色或无色的聚合物，例如丙烯酸树脂、丙烯酸酯化聚酯、丙烯酸酯化聚氨酯、环氧树脂、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酯和聚氨酯。可用于形成基质以形成折射聚焦元件121的材料的更另外示例包括但不限于丙烯酸酯单体、丙烯酸酯寡聚物、丙烯酸邻苯基苯氧基乙酯、丙烯酸苯硫基乙酯、丙烯酸双苯硫基乙酯、丙烯酸枯基苯氧基乙酯、丙烯酸联苯甲酯、双酚A环氧丙烯酸酯、芴型丙烯酸酯、溴化丙烯酸酯、卤化丙烯酸酯、三聚氰胺丙烯酸酯和其组合。根据某些实施方案，用于形成折射聚焦元件121的基质的成分被特别配制为不包括具有极化元素(例如碘、溴、氯或硫)的材料。如在本公开中使用的，术语“极化元素”涵盖其极化率大于碳的极化率的元素。
在根据本公开的各种实施方案中，构成折射聚焦元件121的材料的折射率可通过添加或调节用于形成折射聚焦元件121的材料混合物(例如，聚合物基质)中的纳米颗粒的浓度来调谐或调节。根据一些实施方案，可通过向混合物中添加例如粒径为100nm或更小的无机纳米颗粒来调节构成折射聚焦元件的材料的折射率。可添加到材料混合物中的无机纳米颗粒的示例包括但不限于氧化铝纳米颗粒、二氧化锆纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒、硫化锌纳米颗粒或碲化锌纳米颗粒。根据某些实施方案，向材料混合物中添加纳米颗粒可将用于形成折射聚焦元件121的材料混合物的折射率从低于1.5提高到高于1.7。在一些实施方案中，通过将纳米颗粒添加到有机树脂中，高于1.7的折射率是可能的。
参考图1A的非限制性示例，在根据本公开的各种实施方案中，微光学安全装置100还包括密封层125。根据各种实施方案，密封层125包括光滑的或基本上平坦的顶表面127和非平坦底表面129，所述非平坦底表面在密封层125与折射图像图标聚焦元件布置120之间提供基本上连续的非平坦边界。根据一些实施方案，密封层125具有非平坦顶表面，所述非平坦顶表面具有比密封层125与折射图像图标聚焦元件布置120之间的边界更少的“凹坑”。
在某些实施方案中，密封层125通过保护一种或多种折射图像图标聚焦元件布置120并且消除其中与安全文件的使用和流通相关联的灰尘、油脂和其他污染物在折射聚焦元件(例如，折射聚焦元件121)之间的空间中积聚的空间而有助于微光学安全装置100的稳健性和耐用性。此外，在某些实施方案中，密封层125允许使用额外材料层，例如顶侧粘合剂，而不显著影响系统的焦距。
根据各种实施方案，密封层125沿着至少部分地由密封层125的下表面129限定的非平坦边界接触折射图像图标聚焦元件布置(例如，折射图像图标聚焦元件布置120)的折射聚焦元件。在某些实施方案中，密封层125由具有与用于产生折射聚焦元件121的材料的折射率不同的折射率的材料形成。
在各种实施方案中，密封层125由聚合物基质形成并且在固化时具有小于1.5的折射率。用于这种聚合物基质包括并且具有1.5或更小的折射率的材料的示例包括但不限于丙烯酸异癸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚酯四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和己二醇二丙烯酸酯。适合用于形成密封层125的材料的另外示例包括基本上透明或清透、有色或无色的聚合物，例如丙烯酸树脂、丙烯酸酯化聚酯、丙烯酸酯化聚氨酯、环氧树脂、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酯和聚氨酯。可用于形成基质以形成密封层125的材料的更另外示例包括但不限于丙烯酸酯单体、丙烯酸酯寡聚物、丙烯酸邻苯基苯氧基乙酯、丙烯酸苯硫基乙酯、丙烯酸双苯硫基乙酯、丙烯酸枯基苯氧基乙酯、丙烯酸联苯甲酯、双酚A环氧丙烯酸酯、芴型丙烯酸酯、溴化丙烯酸酯、卤化丙烯酸酯、三聚氰胺丙烯酸酯和其组合。根据某些实施方案，用于形成密封层125的基质的成分被特别配制为不包括具有极化元素(例如碘、溴、氯或硫)的材料。
根据某些实施方案，密封层125可由在密封层125与一种或多种折射图像图标聚焦元件布置120之间产生高折射率差(例如，大于0.1的差)的材料形成。根据某些实施方案，适合用于密封层125的低RI材料包括RI在1.3与1.4之间的材料，或RI小于1.3的材料。合适的低RI材料的示例包括但不限于氟化丙烯酸酯与氟化聚氨酯丙烯酸酯的共混物，所述共混物已测量为具有在1.3至1.135范围内的折射率。合适的低RI材料的其他示例包括但不限于某些全氟聚醚化合物，例如全氟聚醚己内酯二丙烯酸酯。
在根据本公开的各种实施方案中，构成密封层125的材料的折射率可通过添加或调节用于形成密封层125的材料混合物(例如，聚合物基质)中的纳米颗粒的浓度来调谐或调节。根据一些实施方案，可通过向混合物中添加例如粒径为100nm或更小的无机纳米颗粒来调节构成折射聚焦元件的材料的折射率。可添加到材料混合物中的无机纳米颗粒的示例包括但不限于氧化铝纳米颗粒、二氧化锆纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒、硫化锌纳米颗粒或碲化锌纳米颗粒。根据某些实施方案，向材料混合物中添加纳米颗粒可将用于形成密封层125的材料混合物的折射率从低于1.5提高到高于1.7。在一些实施方案中，通过将纳米颗粒添加到有机树脂中，高于1.7的折射率是可能的。取决于密封层125与一种或多种折射图像图标聚焦元件布置120之间的折射率的相对值，这两个层之间的界面的形状可具有凸面或凹面几何形状。举例来说，并且如图1A的说明性示例中所示，在形成一种或多种折射聚焦元件布置120的材料相对于形成密封层125的材料具有更高的折射率的情况下，折射聚焦元件将具有凸面几何形状。类似地，在密封层125由具有比一种或多种折射图像图标聚焦元件布置120更高的折射率的材料形成的情况下，折射聚焦元件将具有凹面几何形状。
虽然在图1A的非限制性示例中，微光学安全装置100展示为并入有密封层125，但根据本公开的实施方案不限于此，并且不具有密封层125的实施方案在本公开的预期范围内。
图1B说明根据本公开的各种实施方案的微光学安全装置100的另外非限制性示例。参考图1B的非限制性示例，根据一些实施方案，微光学安全装置100包括未密封的(例如，省略密封层125)系统，其中纳米颗粒117并入用于产生光学间隔物115的基质中。根据一些实施方案，通过调节用于产生光学间隔物115的基质中纳米颗粒117的浓度，可调谐某些光学性质(例如，折射聚焦元件121的F#和有效焦距)。
图1C说明根据本公开的各种实施方案的微光学安全装置100的另外示例。如图1C的非限制性示例中所说明，根据某些实施方案，构成密封层125的材料的折射率可大于构成一种或多种折射图像图标聚焦元件布置120的材料的折射率。根据某些实施方案，取决于密封层125和一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的折射率的相对比例具有凹面或平凹透镜轮廓，如图1C中所描绘。
图2A至图2D说明根据本公开的各种实施方案的调谐折射图像图标聚焦元件的光学特性的方面。
如本公开中别处所讨论的，在许多情况下，微光学安全装置的设计和制造涉及在实现期望最终产品产品与由制造材料和物理定律对所选材料的作用强加的限制之间进行权衡。作为一个示例，用于产生折射聚焦元件和图像图标层的有限制造公差会对折射聚焦元件正确聚焦在图像图标上的精度施加限制。作为另外示例，制造公差可对可位于在折射聚焦元件下方的焦点区域中的视觉信息量(例如，单个合成图像内的细节，或者不同的合成图像)施加限制。在用于构造折射聚焦元件的材料的折射率固定的系统中，物理定律要求，为了增加折射聚焦元件下方的设计空间的大小(例如，图像图标层的其中可提供图像图标和图形信息的区域)，必须增加聚焦元件的厚度。对于许多最终产品(例如钞票)，增加聚焦层的厚度是不可取的，因为较厚的钞票可能更容易损坏或卡在处理机器(例如自动售货机上的纸币接收器)中。
如参考图2A至图2D的非限制性示例所讨论的，根据本公开的某些实施方案允许微光学安全装置的设计者和制造商将微光学安全装置的一个或多个部件的折射率视为可调谐参数，从而减少微光学安全装置的设计者和制造商需要在一个期望的性能特性(例如，装置厚度)与实现另一期望的性能特性(例如，在折射聚焦元件下增加视觉信息)之间接受权衡的程度。
参考图2A至图2D的非限制性示例，展示具有高度h1和宽度w1的折射聚焦元件200。根据某些实施方案，折射聚焦元件200由至少包括有机树脂的材料形成。在一些实施方案中，有机树脂具有小于1.5的折射率。在各种实施方案中，折射聚焦元件的折射率可通过将纳米颗粒添加到用于产生折射聚焦元件200的聚合物基质中来增大。
根据一些实施方案，增大折射聚焦元件200的折射率可促进一个或多个期望的最终产品性质的实现，而无需权衡其他期望的最终产品性质。举例来说，添加纳米颗粒以增大折射聚焦元件的折射率可产生具有相同焦距的更薄的聚焦元件。举例来说，折射聚焦元件205具有与折射聚焦元件200相同的宽度(w1)和焦距，但厚度减小(h2<h1)。
在某些实施方案中，增大折射聚焦元件200的折射率可促进折射聚焦元件下方可用面积的增加，从而允许在折射聚焦元件下方提供更多视觉信息，而不需要增加聚焦元件的厚度，或用于编码视觉信息的制造公差(例如，通过产生图像图标布置)。举例来说，折射聚焦元件210具有较高的折射率，纳米颗粒已添加到用于形成所述折射聚焦元件的聚合物基质中。在这一非限制性示例中，与折射聚焦元件200相比，折射聚焦元件210具有相同的厚度和焦距，但是具有更大的直径(w2>w1)，从而允许在折射聚焦元件210下方比在折射聚焦元件200下方编码更多视觉信息。
在许多微光学安全装置中，不完美的聚焦(即，当折射聚焦元件的焦距在感兴趣波长下与图像图标的深度不一致时)对应于由微光学安全装置提供的合成图像的不良对比度。根据某些实施方案，具有与折射聚焦元件200相同的宽度和直径的折射聚焦元件215的焦距(f)可通过改变用于产生折射聚焦元件215的材料混合物中纳米颗粒的浓度在长度范围(Δf)上进行调谐。举例来说，增加材料混合物中纳米颗粒的浓度对应于折射聚焦元件215的折射率的增大，从而减小折射聚焦元件215的焦距。类似地，降低材料混合物中纳米颗粒的浓度对应于折射聚焦元件215的折射率的减小，从而增大折射聚焦元件215的焦距。
尽管图2A至图2D的非限制性示例描述通过调节材料混合物中纳米颗粒的浓度来对折射聚焦元件进行光学调谐，但根据本公开的实施方案不限于此。微光学安全装置的部件(例如密封层(例如，图1A中的密封层125)、光学间隔物(例如，图1A中的光学间隔物115)或用于图像图标布置的保持结构(例如，图1A中的保持结构114))的性质也可通过改变材料混合物中纳米颗粒的浓度以改变部件的折射率来调谐。
虽然已参考凸/平凸透镜描述图2A至图2D的说明性示例，但是根据本公开的实施方案不限于此，并且在其他形状的透镜(例如，凸透镜或平凸透镜)中用纳米颗粒进行光学调谐是可能的。
图3说明与不同波长的光穿过折射图像图标聚焦元件相关联的色差的方面。
参考图3的说明性示例，展示适合用于微光学安全装置(例如，图1A中的微光学安全装置100)的折射聚焦元件300。在这一说明性示例中，折射聚焦元件300具有大约为1.5的折射率。此外，在图3的示例中，通过将纳米颗粒添加到用于形成折射聚焦元件300的材料混合物中，可将折射聚焦元件300的折射率调谐到更高的值。
在这一示例中，折射聚焦元件300内的色散效果产生色差或球色差，由此不同波长的光聚焦在不同焦距处。举例而言，与波长λ1相关联的颜色的第一光束305穿过折射聚焦元件300并且聚焦在焦距f1处的点上。类似地，与较长波长λ2(例如，λ2>λ1)相关联的颜色的第二光束310穿过折射聚焦元件300并且聚焦在焦距f2(其长于焦距f1)处的点上。
在微光学安全装置的背景下，上述色差有降低由微光学系统产生的合成图像的颜色之间的对比度的效果，最终产品用户会发现这是不合意的。此外，随着折射聚焦元件300的折射率增大(例如，通过将纳米颗粒添加到材料混合物中)，色差的程度(例如，f2与f1的比率)可能取决于基质内的色散的变化，并且会变得更加明显。虽然可通过增加聚焦元件的总焦距使不同波长的焦距更接近在一起来管理望远镜和相机中的色差，但这一方法在微光学安全装置和安全文件的背景下通常是不可接受的，在微光学安全装置和安全文件中，厚的产品往往无法使用。此外，在某些实施方案中，可通过引入第二透镜或由具有不同色散性质的两种材料形成的双合透镜来管理色差。
图4说明根据本公开的一些实施方案的位于折射图像图标聚焦元件下方的多种图像图标布置的示例。根据本公开的某些实施方案，通过使用纳米颗粒来调谐微光学安全装置的折射聚焦元件和/或其他部件的折射率，参考本公开的图3所描述的色差效果可得以减轻并且用于产生具有惊人视觉效果的合成图像。
参考图4的说明性示例，折射聚焦元件400展示为在第一图像图标布置415上聚焦处于第一波长λ1的第一光束405。根据某些实施方案，第一图像图标布置415包括与波长相关联的颜色的一个或多个特征(例如，图1中的有色区域112)，所述波长等于第一波长λ1、在其附近的指定波长范围内。根据某些实施方案，除了折射聚焦元件400之外，第一光束穿过微光学安全装置的其他光学部件(例如，间隔物层或密封层)，所述其他光学部件与折射聚焦元件400结合对于波长λ1的光具有第一有效焦距f1 *。根据某些实施方案，f1 *的值可通过调节折射聚焦元件400和微光学安全装置的其他部件中纳米颗粒的浓度来调谐，使得第一光束405聚焦在第一图像图标布置415上。
如图4的说明性示例中所示，折射聚焦元件400展示为在第二图像图标布置420上聚焦处于第二波长λ2的第二光束410。根据某些实施方案，第二图像图标布置420包括与一定波长相关联的颜色的一个或多个特征，所述波长等于第二波长λ2、在其附近的指定波长范围内。根据某些实施方案，除了折射聚焦元件400之外，第一光束穿过微光学安全装置的其他光学部件(例如，间隔物层或密封层)，所述其他光学部件与折射聚焦元件400结合对于波长λ2的光具有第二有效焦距f2 *。
根据一些实施方案，因为第二图像图标布置420位于第一图像图标布置415下方，所以第二光束410穿过微光学安全装置的额外结构419(例如，间隔物层或保持结构)。根据某些实施方案，f2 *的值可通过例如调节折射聚焦元件400以及额外结构419中纳米颗粒的浓度来调谐，以确保第二光束410聚焦在第二图像图标布置420上。
图5说明根据本公开的某些实施方案的由微光学安全装置产生的合成图像中的视觉效果的方面。
参考图5的非限制性示例，折射聚焦元件500展示为通过微光学安全装置的部件聚焦与波长λ1相关联的颜色(例如，蓝色)的第一光束505，使得所述第一光束聚焦于第一图像图标布置515上波长λ1的光的有效焦距f1 *处。类似地，在这一解释性示例中，折射聚焦元件展示为通过微光学安全装置的部件(包括额外部件519)聚焦与较长波长λ2相关联的颜色(例如，红色)的第二光束510，使得该折射聚焦元件将所述第二光束聚焦于第二图像图标布置520上波长λ2的光的有效焦距f2 *处。
参考图5的非限制性示例，波长λ1的光的有效焦距f1 *小于波长λ2的光的有效焦距f2 *。根据各种实施方案，f1 *与f2 *之间的有效焦距的上述差意味着F数的基于波长的差。换句话说，与波长λ1相关联的第一特性颜色的第一图像图标布置515的特征形成由微光学系统投影的合成图像的第一特性颜色的分量。类似地，与波长λ2相关联的第二特性颜色的第二图像图标布置520的特征形成由微光学系统投影的合成图像的第二特性颜色的分量。
由于波长λ1的光的有效焦距f1 *和波长λ2的光的有效焦距f2 *不同，所以特性颜色与波长λ1的光相关联的图像图标形成于第一图像图标布置515上，所述第一图像图标布置与包括其特性颜色与波长λ2的光相关联的图像图标的第二图像图标布置520位于不同的层上。在所有其他因素相同(例如，两个图像图标布置都提供类似光学效果)的情况下，第一图像图标布置515与第二图像图标布置之间的上述层高差使得由第一特性颜色的微光学安全产生的合成图像的分量响应于观看位置的偏移在位置(Δ1)展现出比在第二特性颜色的分量的位置(Δ2)的变化更小的变化。即，在图5的非限制性示例中，合成图像的红色分量将看起来比合成图像的蓝色分量响应于观看位置的变化移动得更远更快(即，Δ2>Δ1)。换句话说，与来自第二图像图标布置520的合成图像的长波长分量的较长“杆臂”560相比，来自第一图像图标布置515的合成图像具有在短“杆臂”550上的外观。因此，当观察者调节微光学安全装置的视角时，第二图像图标布置520上的合成图像的长波长分量(例如，红色部分)看起来比第一图像图标布置515上的合成图像的短波长分量(例如，蓝色部分)移动得更快。根据某些实施方案，合成图像的不同有色分量的相对“速度”可以是安全特征的真实性的标记。
虽然图3至图5的非限制性示例说明由并入有描绘为凸或平凸的透镜的根据某些实施方案的微光学系统产生的光学效果的方面，但根据本公开的实施方案不限于此，并且图3到图5的示例适用于使用多个透镜几何形状(包括但不限于凹透镜或平凹透镜)的实施方案。
图6A至图6E说明根据本公开的各种实施方案的具有纳米颗粒调谐的密封层的微光学安全装置的配置的五个示例，标示为a.)到e.)。虽然参考图6A至图6E的说明性示例中所示的五个实施方案描述某些实施方案，但本公开不限于此，并且具有纳米颗粒调谐的密封层的微光学安全装置的另外配置是可能的，并且在本公开的预期范围内。
参考图6A至图6E的非限制性示例，根据本公开的某些微光学安全装置包括纳米颗粒调谐的密封层600。在一些实施方案中，纳米颗粒调谐的密封层600包括微光学安全装置的最顶(相对于预期的观察位置)层，并且具有基本平坦的顶表面以抵抗微光学安全装置的产生合成图像的能力的污垢、油脂和其他降解物的积聚。根据各种实施方案，纳米颗粒调谐的密封层600由包括有机树脂(例如，丙烯酸酯单体或丙烯酸酯寡聚物)和一种或多种纳米颗粒的材料混合物构成，所述纳米颗粒在材料混合物中的浓度调节纳米颗粒调谐的密封层600的折射率。在一些实施方案中，选择纳米颗粒的浓度以沿着纳米颗粒调谐的密封层600与一种或多种折射图像图标聚焦元件布置605之间的非平坦边界实现纳米颗粒调谐的密封层600与一种或多种折射图像图标聚焦元件布置605之间的折射率的预定差。在图6A至图6E中所示的非限制性示例中，纳米颗粒调谐的密封层600由具有比折射图像图标聚焦元件605更高的折射率的材料构成，并且因此，折射图像图标聚焦元件605具有凹透镜几何形状。根据本公开的其他实施方案(其中密封层600的RI与折射图像图标聚焦元件605之间的差使凸透镜几何形状成为必要)是可能的，并且在本公开的预期范围内。
如图6A至图6E的说明性示例中所示，根据本公开的某些实施方案的微光学安全装置可包括一种或多种折射图像图标聚焦元件布置605。根据某些实施方案，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置包括一组结构，所述结构在不同折射率的区域之间定义一个或多个非平坦边界，并且将至少一个波长的光聚焦在一种或多种图像图标布置615中的图像图标上。在一些实施方案中，一种或种折射图像图标聚焦元件布置605的折射聚焦元件是径向对称的。在某些实施方案中，折射聚焦元件是轴向或平移对称的(例如，透镜状阵列中的透镜体)。在一些实施方案中，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置包括两种或更多种折射图像图标聚焦元件布置(例如，605a和605b)。在某些实施方案中，对于内部反射、色差或其他不想要的视觉效果，可能需要使用多种折射图像图标聚焦元件布置。根据各种实施方案，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置605的折射聚焦元件的直径为30μm或更大。在各种实施方案中，折射图像图标聚焦元件605在7.5μm至25μm之间。
在根据本公开的各种实施方案中，具有纳米颗粒调谐的密封层的微光学安全装置包括光学间隔物610。根据一些实施方案，光学间隔物610可以是一片材料，用于形成微光学安全装置的其他元件的材料施加并且形成于所述一片材料上。在一些实施方案中，光学间隔物610与微光学安全装置的另一部件(例如，折射图像图标聚焦元件布置)集成。在某些实施方案中，并且取决于例如沿着密封层与折射图像图标聚焦元件布置之间的非平坦边界的折射率的差，光学间隔物610用于将一种或多种图像图标布置定位在折射图像图标聚焦元件布置的焦距处。
如图6A至图6E的非限制性示例中所示，根据本公开的某些实施方案的微光学安全装置包括一种或多种图像图标布置615，所述一种或多种图像图标布置设置在一种或多种折射图像图标聚焦元件布置下方(相对于期望视点)，使得一个或多个折射图像图标聚焦元件605的一部分投影一种或多种图像图标布置615的一部分的合成图像。根据某些实施方案，微光学安全装置具有两种或更多种图像图标布置(615a和615b)。在某些实施方案中，每一图像图标布置包括具有特性颜色的特征，并且每一图像图标布置相对于一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在微光学安全装置内与一种或多种折射图像图标聚焦元件布置605的波长相依有效焦距相关联的深度或位置处。
在根据本公开的各种实施方案中，具有纳米颗粒调谐的密封层的微光学安全装置还包括机器可读安全装置(Mr-SD)620。在某些实施方案中，Mr-SD 620包括一层磁性墨水或另一介质，当穿过专有装置(例如钞票设备制造商(BEM)机器)时，所述一层磁性墨水或另一介质根据严密保护的验证标准提供特性发射或响应光谱。
根据各种实施方案，具有纳米颗粒调谐的密封层600的微光学安全装置具有50微米或更小的装置厚度。如在本公开中所使用的，术语“装置厚度”涵盖从光进入光学装置所通过的表面到提供微光学安全装置与微光学安全装置所附着到的基材之间的界面的表面(与粘合剂层相对)的距离。
图7A至图7E说明根据本公开的各种实施方案的不包括纳米颗粒调谐的密封层的微光学安全装置的配置的五个示例，标示为a.)到e.)。虽然参考图7A至图7E的说明性示例中所示的五个实施方案描述某些实施方案，但本公开不限于此，并且微光学安全装置的另外配置是可能的，并且在本公开的预期范围内。
如图7A至图7E的说明性示例中所示，根据本公开的某些实施方案的微光学安全装置可包括一种或多种折射图像图标聚焦元件布置705。根据某些实施方案，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置包括一组结构，所述结构在不同折射率的区域之间定义一个或多个非平坦边界，并且将至少一个波长的光聚焦在一种或多种图像图标布置715中的图像图标上。在一些实施方案中，一种或种折射图像图标聚焦元件布置705的折射聚焦元件是径向对称的。在某些实施方案中，折射聚焦元件是轴向对称的(例如，透镜状阵列中的透镜体)。在一些实施方案中，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置包括两种或更多种折射图像图标聚焦元件布置(例如，705a和705b)。在某些实施方案中，对于内部反射、色差或其他不想要的视觉效果，可能需要使用多种折射图像图标聚焦元件布置。根据各种实施方案，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置705的折射聚焦元件的直径为30μm或更大。根据各种实施方案，折射聚焦元件由包括有机树脂和纳米颗粒的材料混合物形成，所述有机树脂和纳米颗粒组合地具有大于1.5的折射率。根据一些实施方案，材料混合物中的有机树脂本身具有小于1.5的折射率。在某些实施方案中，材料混合物中的有机树脂具有1.4或更小的折射率。
在根据本公开的各种实施方案中，省略纳米颗粒调谐的密封层的微光学安全装置包括光学间隔物710。根据一些实施方案，光学间隔物710可以是一片材料(例如，聚酯膜)，用于形成微光学安全装置的其他元件的材料施加并且形成于所述一片材料上。在一些实施方案中，光学间隔物710与微光学安全装置的的另一部件(例如，折射图像图标聚焦元件布置)集成。在某些实施方案中，并且取决于例如沿着折射图像图标聚焦元件布置与另一介质(例如空气)之间的非平坦边界的折射率的差，光学间隔物710用于将一种或多种图像图标布置定位在折射图像图标聚焦元件布置的焦距处。
如图7A至图7E的非限制性示例中所示，根据本公开的某些实施方案的微光学安全装置包括一种或多种图像图标布置715，所述一种或多种图像图标布置设置在一种或多种折射图像图标聚焦元件布置下方(相对于期望视点)，使得一个或多个折射图像图标聚焦元件705的一部分投影一种或多种图像图标布置715的一部分的合成图像。根据某些实施方案，微光学安全装置具有两种或更多种图像图标布置(715a和715b)。在某些实施方案中，每一图像图标布置包括具有特性颜色的特征，并且每一图像图标布置相对于一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在微光学安全装置内与一种或多种折射图像图标聚焦元件布置705的波长相依有效焦距相关联的深度或位置处。
在根据本公开的各种实施方案中，不包括纳米颗粒调谐的密封层的微光学安全装置还包括机器可读安全装置(Mr-SD)720。在某些实施方案中，Mr-SD 720包括一层磁性墨水或另一介质，当穿过专有装置(例如钞票设备制造商(BEM)机器)时，所述一层磁性墨水或另一介质根据严密保护的验证标准提供特性发射或响应光谱。
根据各种实施方案，不包括纳米颗粒调谐的密封层的微光学安全装置可具有20微米到30微米的装置厚度。在一些实施方案中，不包括纳米颗粒调谐的密封层的微光学安全装置具有20微米或更小的厚度。根据某些实施方案，不包括纳米颗粒调谐的密封层的微光学安全装置可具有小于15微米的装置厚度。
图8说明根据本公开的各种实施方案的包括与第一特性颜色相关联的第一图像图标布置和第二特性颜色的第二图像图标布置的特性颜色排列的合成图像800的示例。
参考图8的非限制性示例，图中表示了由微光学安全装置(例如，图1中的微光学安全装置100)提供的以第一视角出现时的合成图像。根据某些实施方案，投影合成图像800的微光学安全装置包括纳米颗粒调谐的折射图像图标聚焦元件布置(例如，图1A中的折射图像图标聚焦元件布置120)，其中聚焦元件的折射率已调谐以将第一波长的光聚焦在包括与第一特性颜色相关联的图像图标布置(例如，图1中的图像图标布置110b)的第一层上。在这一说明性示例中，第一特性颜色是蓝色，但是具有不同第一特性颜色的实施方案是可能的并且在本公开的范围内。类似地，提供图8中所示的合成图像的微光学安全装置的聚焦元件的折射率经调谐以还将第二波长的光聚焦在包括与第二特性颜色相关联的第二图像图标布置(例如，图1中的图像图标布置110a)的第二层上。在这一说明性示例中，第二特性颜色是洋红色，但是具有不同第二特性颜色的实施方案是可能的并且在本公开的范围内。此外，根据一些实施方案，投影合成图像800的微光学安全装置的图像图标层包括图像图标之间的基本上无色的区域(例如，定义保持图像图标的结构的清透材料的区域)。
如图8中所示，以第一视角提供的合成图像800包括由第一特性颜色、第二特性颜色和无色区域制成的色调或排列。举例来说，合成图像800包括区域801，所述区域是呈与第一特性颜色相同的蓝色色调的蓝色。类似地，合成图像800包括区域803，所述区域是具有比第一特性颜色更浅的蓝色色调的蓝色。另外，合成图像800包括区域805，所述区域是呈与第二特性颜色相同的洋红色色调的洋红色。此外，合成图像800包括区域807，所述区域是具有比第二特性颜色更浅的洋红色色调的洋红色。更此外，合成图像800包括区域809，所述区域与图像图标层内的某些间隙区域一样是基本上无色的。另外，合成图像800包括区域811，所述区域是与第一特性颜色和第二特性颜色的混合相关联的紫色色调。如图8的非限制性示例中所示，合成图像800包括区域813，所述区域是与第二特性颜色相关联的紫色色调和第一特性颜色的较浅色调(例如，区域803中的较浅蓝色色调)。类似地，合成图像800包括区域815，所述区域是与第一特性颜色的较浅色调(例如，区域803中的较浅蓝色色调)相关联的紫色色调，和第二特性颜色的较浅色调(例如，区域807中的较浅洋红色色调)。最后，在某些实施方案中，合成图像800包括区域817，所述区域是与第一特性颜色相关联的紫色色调和第二特性颜色的较浅色调(例如，区域807中的较浅洋红色色调)。
因此，根据本公开的某些实施方案提供了双色图标结构的意外结果，其允许单个聚焦元件向由微光学系统提供的合成图像贡献至少九种颜色，图标结构和聚焦元件是所述微光学系统的部分。更总体来说，在根据本公开的某些实施方案中，通过对两层图像图标内的与第一特性颜色相关联的图像图标和与第二特性颜色相关联的图像图标的位置的调制，由安全装置跨第一视角范围提供的合成图像可包括至少九种颜色。
此外，在某些实施方案中，可通过聚合其中颜色输出已根据本公开的各种实施方案调制的多个聚焦元件的输出来实现除了由投影来自两层或更多层图像图标结构的光的单个聚焦元件提供的至少九种颜色之外的另外颜色。作为非限制性示例，考虑包括100个微光学单元的微光学安全装置(例如，微光学安全装置)的区域，所述微光学单元中的每一者可通过调制两层图像图标结构内的图像图标的位置和存在来输出至少九种颜色。如在本公开中使用的，术语“微光学单元”涵盖对应于单个聚焦元件的微光学安全装置的三维区段，例如本公开的图4中所示。通过将微光学单元的第一部分(例如，三分之一)配置为输出可用两层图标结构获得的至少九种颜色中的一种(例如，图8中的区域807中的较浅洋红色色调)，并且将微光学单元的第二部分配置为输出至少九种颜色中的另一种(例如，图8的区域805中所示的洋红色)，100个微光学单元区域将看起来为一种颜色的区域，所述颜色是由所述区域中微光学单元的第一和第二部分输出的颜色的混合。因此，根据某些实施方案，可通过散布输出由每一微光学单元输出的至少九种颜色中的不同颜色的单元来实现对由微光学安全系统提供的颜色的极其精细的控制。
图9A、图9B和图9C说明产生包括与第一特性颜色相关联的第一图像图标布置和与第二特性颜色相关联的第二图像图标布置的特性颜色排列的合成图像的方面。
参考图9A、图9B和图9C的非限制性示例，在某些实施方案中，图像图标的一组特性颜色的排列可通过调制图像图标相对于图像图标的焦点和图像图标层内的无色区域的位置来实现。
参考图9A的非限制性示例，展示微光学安全装置(例如，图1中的微光学安全装置100)的第一子区段900。根据某些实施方案，微光学安全装置包括密封层901(例如，图1中的密封层125)、多个聚焦元件(包括聚焦元件903、905和907)和光学间隔物913(例如，图1中的光学间隔物115)。在根据本公开的一些实施方案中，密封层901、聚焦元件903、905和907或光学间隔物913中的一者或多者由聚合物基质构成，所述聚合物基质包括用以调谐层的折射率的纳米颗粒。此外，在根据本公开的一些实施方案中，并且取决于为聚焦元件903、905和907(例如，凸透镜或凹透镜)选择的透镜几何形状，密封层901或聚焦元件903、905和907中的一者或多者由低RI材料构成，例如，RI小于1.4的材料、RI在1.30与1.35之间的材料，或RI小于1.3的材料。在某些实施方案中，密封层901、聚焦元件903、905和907或光学间隔物913中的一者或多者由聚合物基质构成，所述聚合物基质不包括用以调谐层的折射率的纳米颗粒。
如图9A的说明性示例中所示，微光学安全装置还包括设置在第一层909内的与第一特性颜色(在这一说明性示例中为蓝色，但其他颜色是可能的并且在本公开的预期范围内)相关联的第一图像图标布置。另外，在根据本公开的一些实施方案中，微光学安全装置包括与第二特性颜色(在这一说明性示例中为洋红色，但其他颜色是可能的并且在本公开的预期范围内)相关联的第二图像图标布置。根据某些实施方案，第一层909和第二层911的图像图标之间的空间包括基本上无色的材料(例如，未着色的聚合物)。
根据某些实施方案，在第一视角下，聚焦元件903、905和907中的每一者分别沿着会聚在焦点915、917和919处的路径将进入微光学安全装置的光聚焦在第一层909和第二层911内的区域处。出于同样的原因，光沿着图中所示的相同路径从焦点915、917和919离开微光学安全装置。如本公开中的别处所指出，除用于第一层909和第二层911中的图像图标的两个特性颜色外，微妙地调制着色图像图标相对于在与第一视角相关联的方向上到达微光学安全装置的光所采取的通向焦点915、917和919中的每一者的路径(本文中称为“焦路径”)的位置可置换由微光学系统提供的合成图像中提供的颜色。
作为第一示例，当与第一特性颜色相关联的图像图标921a和与第二特性颜色相关联的图像图标921b都位于聚焦元件的相同焦路径上时，由聚焦元件903提供的合成图像的分量具有为第一特性颜色与第二特性颜色的混合的颜色。在这一非限制性示例中，将第一特性颜色(蓝色)与第二特性颜色(洋红色)混合会产生深紫色923。
作为第二示例，当与第一特性颜色相关联的图像图标925a从聚焦元件的焦路径偏移，并且与第二特性颜色相关联的图像图标925b位于所述焦路径上时，由聚焦元件905提供的合成图像的分量具有为第一特性颜色、无色区域和第二特性颜色的混合的颜色。在这一非限制性示例中，相对于焦路径偏移图像图标925a会产生颜色927，所述颜色是略带粉色的紫色色调。注意，在这一非限制性示例中，第一特性颜色对颜色927的贡献主要因图像图标925a从焦路径的偏移而减低，而第二特性颜色的贡献基本上不受影响。
作为第三示例，当与第一特性颜色相关联的图像图标929a位于聚焦元件的焦路径上，并且与第二特性颜色相关联的图像图标929b从聚焦元件的焦路径偏移时，由聚焦元件907提供的合成图像的分量具有颜色931，所述颜色为第一特性颜色、第二特性颜色和第二层911的图像图标之间的基本上无色的区域的混合。在这一特定示例中，颜色931包括带蓝色的紫色色调。注意，在这一非限制性示例中，第一特性颜色的贡献基本上不受影响，但第二特性颜色对颜色931的贡献因图像图标929b从焦路径的偏移而减低。
图9B提供根据本公开的各种实施方案的实现合成图像中有限的一组特性颜色的排列的另外解释性示例。
参考图9B的非限制性示例，图9B中展示微光学装置的第二子区段991。为了便于参考，第二子区段991使用与图9A中所示的第一子区段900相同的构造。如这一说明性示例中所示，第二子区段991包括密封层901、聚焦元件903、905和907和光学间隔物913，所述密封层、聚焦元件和光学间隔物具有与参考图9A所描述的其对应实施方案等效的构造。类似地，第二子区段991包括第一层909和第二层911，所述第一层和第二层等效于其在图9A中的对应实施方案。
根据某些实施方案，通过从聚焦元件的焦路径偏移与第一特性颜色相关联的图像图标933，并且不在第二层911中提供图像图标，由聚焦元件903提供的合成图像的分量具有颜色935，所述颜色是第一特性颜色与第一层909内的基本上无色的材料的组合。在这一特定示例中，颜色935是第一特性颜色的较浅色调，其在这一示例中包括浅蓝色色调。
在根据本公开的一些实施方案中，通过省略聚焦元件905的焦路径附近的图像图标并且从焦路径偏移图像图标937，由聚焦元件905提供的合成图像的分量具有颜色939，所述颜色是第二特性颜色与第二层911内的基本上无色的材料的组合。在这一非限制性示例中，颜色939是第二特性颜色的较浅色调，其在这一说明性示例中包括浅粉色。
在根据本公开的各种实施方案中，通过从聚焦元件907的路径偏移图像图标941(其与第一特性颜色相关联)和图像图标941b两者，由聚焦元件907提供的合成图像的分量具有颜色943，所述颜色是第一特性颜色、第二特性颜色以及第一层909和第二层911内的基本上无色的材料的组合。在这一非限制性示例中，颜色943包括淡紫色。
参考图9C的非限制性示例，图9C中展示微光学装置的第三子区段993。为了便于参考，第三子区段993使用与图9A中所示的第一子区段900相同的构造。如这一说明性示例中所示，第三子区段993包括密封层901、聚焦元件903、905和907和光学间隔物913，所述密封层、聚焦元件和光学间隔物具有与参考图9A所描述的其对应实施方案等效的构造。类似地，第三子区段993包括第一层909和第二层911，所述第一层和第二层等效于其在图9A中的对应实施方案。
参考图9C的非限制性示例，根据某些实施方案，通过将与第一特性颜色相关联的图像图标945定位在聚焦元件903的焦路径上并且不将与第二特性颜色相关联的图像图标定位在聚焦元件903的焦路径上或者附近，部分地由聚焦元件903投影的合成图像的分量的颜色947是第一特性颜色。
根据各种实施方案，通过将与第二特性颜色相关联的图像图标949定位在聚焦元件905的焦路径上并且不将与第一特性颜色相关联的图像图标定位在聚焦元件905的焦路径上或者附近，聚焦元件905对合成图像的贡献的颜色951是第二特性颜色。
类似地，在根据本公开的各种实施方案中，通过不将任何有色图像图标定位在聚焦元件907的焦路径上或附近，聚焦元件907对合成图像的贡献将与第一层909和第二层911的图像图标之间的区域一样基本上是无色的。
虽然在图8和图9A至图9C的示例中已参考使用折射聚焦元件的微光学系统描述了特性颜色的排列之间的调制，但是根据本公开的实施方案不限于此，并且上述颜色调制效果可在使用反射聚焦元件的系统(例如，图1C中的微光学安全装置100)中产生。此外，虽然已根据本公开的某些实施方案描述了通过参考具有两层图像图标结构和与两种特性颜色相关联的图像图标的系统来实现单元提供给合成图像的颜色的微光学单元级调制，但本公开不限于此。包括具有多于两层的图像图标结构的实施方案，以及具有与三个或更多个特性颜色相关联的图像图标的实施方案在本公开的预期范围内。
根据某些实施方案，由用于图标元素的一组有限的特性颜色输出的微观级别(如本公开中使用的，术语“微观级别”涵盖在不存在有色基材的情况下通过单个聚焦元件看到的颜色)颜色的另外粒度可通过调制与每一特性颜色相关联的图像图标的大小来实现。根据一些实施方案，与特定特性颜色相关联的图像图标的大小可通过以下中的一者或多者来调制：改变线图标的线宽、去除部分图像图标或在图像图标聚焦元件的占据面积内加倍图像图标。
在根据本公开的一些实施方案中，宏观级别(如本公开中使用的，“宏观级别”涵盖一次查看多个微光学单元时看到的颜色)颜色的另外粒度可响应于视角的细微变化而出现，使得在具有类似图像图标结构的微光学单元当中，图像图标可位于图像图标聚焦元件的焦路径内的边界上，从而产生在与第一和第二特性颜色的排列相关联的颜色之间呈现中间颜色的区域。图8中的区域819提供了当同时查看微光学安全装置的多个微光学单元时所观察到的颜色的宏观级别粒度的非限制性示例。如图8中所示，在区域819中，可观察到可见颜色梯度，其包括在两种颜色色调之间特性颜色的多个色调(而不是清晰边界)。
图10A和图10B说明根据本公开的某些实施方案的微光学安全装置的示例。
参考图10A的非限制性示例，图中展示微光学装置1000的示例。根据某些实施方案，微光学装置1000包括密封层1005、折射聚焦元件布置1010、光学间隔物1015和包括多个图像图标1025的图像图标层1020。
根据某些实施方案，微光学装置1000包括能够投影多种合成图像(包括但不限于色移效果、光学可变效果)和图像图标层1020中的内容的看起来在微光学装置1000的平面上方和/或下方的合成放大图像的装置。如图10A的说明性示例中所示，密封层1005由具有比用于形成折射聚焦元件布置1010的材料更高的折射率的材料形成。在一些实施方案中，密封层1005由高折射材料形成，所述材料例如具有分散的纳米氧化锆纳米颗粒的芳族官能化丙烯酸酯。作为一个非限制性示例，在某些实施方案中，密封层1005是，密封层1005具有大约1.6的折射率，并且形成为二氧化锆丙烯酸酯单体混合物、双酚芴二丙烯酸酯和丙烯酸邻苯基苯酚乙酯的共混物和合适的光引发剂的液体共混物的UV固化层。
根据各种实施方案，折射聚焦元件布置1010由具有1.5或更小的折射率的材料形成。应用透镜制造商的方程，对于给定的透镜半径，可通过增大形成密封层1005的材料与构成折射聚焦元件布置1010的材料之间的折射率的差来减小微光学装置1000的总厚度。在一些实施方案中，上述两种材料之间的折射率的差大于0.1。在某些实施方案中，用于形成密封层1005的材料与折射聚焦元件布置1010之间的折射率的差在0.1至0.15之间，并且在一些实施方案中，所述差在0.16与0.20之间。在各种实施方案中，折射率的差在0.21与0.25之间，并且在一些实施方案中，折射率的差为0.26或更大。
作为说明性示例，在至少一个实施方案中，折射聚焦元件布置1010由一层具有约1.35的折射率的UV固化氟化丙烯酸材料共混物(例如，包括一种或多种氟代聚氨酯丙烯酸酯和合适的光引发剂的混合物)形成。虽然不限制适合用作微光学装置1000中的低RI材料的化合物，但氟化丙烯酸材料表现出某些制造优势，包括但不限于低粘性、与其他丙烯酸材料的良好粘合性、耐污性和耐化学性，以及足够高以避免在制造期间层的变形或过度粘性的玻璃转变温度。适用于折射聚焦元件布置的材料的其他示例包括但不限于有机硅丙烯酸酯和有机硅甲基丙烯酸酯。
如图10A的非限制性示例中所示，微光学装置1000包括光学间隔物1015(例如，图1A中的光学间隔物115)。根据某些实施方案，光学间隔物1015由截面薄的、基本上透明的膜形成，例如75号(75gauge)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。根据各种实施方案，微光学装置1000包括图像图标层1020(例如，图6A至图6E中的图像图标层615)。在某些实施方案中，图像图标层615包括一组浇铸和固化的保持结构，所述保持结构随后填充有一种或多种特性颜色的UV可固化材料，所述材料固化以形成多个图像图标(例如，图像图标1025)。
技术人员将理解，微光学装置1000的实施方案的总厚度可取决于大量应用特定变量，包括系统将产生的视觉效果、期望的透镜大小和图像图标层的数目。然而，密封层与聚焦元件之间的折射率的差使得在具有完全密封的球面透镜的装置中可具有约30微米的总厚度，所述球面透镜能够用单个图像图标层投影具有各种光学效果(包括但不限于颜色变化、多向效果或正视差运动效果)的合成图像。
虽然在图10A的说明性示例中，已参考其中密封层1005包括具有比折射聚焦元件布置1010更高的折射率的材料的配置描述了微光学安全装置1000，但根据本公开的实施方案不限于此。
图10B说明微光学安全装置1050的示例，其中密封层1005与折射聚焦元件布置1010中的高RI材料和低RI材料的相对位置颠倒。为了便于交叉参考，微光学安全装置1050的与图10A中的微光学安全装置1000共有的结构元件相同地编号。
在一些实施方案中，密封层与聚焦元件之间的折射率的差可颠倒，使得密封层由较低RI材料形成。在这种实施方案中，聚焦元件的几何形状类似地从凹透镜切换到凸透镜，如图10B中所示。另外，在某些实施方案中，折射聚焦元件布置1010包括在聚焦元件的弯曲(即，凹面或凸面)透镜表面与光学间隔物1015之间的过渡区域1030。根据某些实施方案，确保整个折射聚焦元件布置1010中的最小厚度的过渡区域1030的存在通过降低折射聚焦元件布置1010中的个别聚焦元件“弹出”或以其他方式从系统整体分离的可能性来提高微光学系统1050的结构完整性。
类似地，虽然在图10A的说明性示例中已参考具有单层图标结构的实施方案描述了微光学装置1000，但是根据本公开的实施方案不限于此。在某些实施方案中，微光学装置具有多层图标结构(例如，如本文参考图9A至图9C所示)。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括一种安全装置，所述安全装置包括：一种或多种图像图标布置；一种或多种折射图像图标聚焦元件布置；和密封层，其中一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在一种或多种图像图标布置上方，使得一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的一部分投影一种或多种图像图标布置的一部分的合成图像，并且其中一种或多种折射图像图标聚焦元件布置沿着非平坦边界接触密封层。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中一种或多种折射图像图标聚焦元件布置和密封层中的至少一者包括具有第一折射率的有机树脂与纳米颗粒混合物。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中折射图像图标聚焦元件布置和密封层中的至少一者包括低折射率材料，低折射率材料具有第二折射率，并且其中第一折射率与第二折射率之间的差具有0.1或更大的量值。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中低折射率材料具有在1.3与1.4之间的折射率。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中低折射率材料具有小于1.3的折射率。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中低折射率材料包括氟化丙烯酸酯或氟化聚氨酯丙烯酸酯。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中低折射率材料包括全氟聚醚化合物。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中纳米颗粒混合物包括氧化铝纳米颗粒、二氧化锆纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒、硫化锌纳米颗粒或碲化锌纳米颗粒中的一者或多者。
根据本公开的各种实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中有机树脂包括丙烯酸酯单体。
根据本公开的各种实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中有机树脂包括丙烯酸酯寡聚物。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中有机树脂包括丙烯酸苯氧基苄酯、丙烯酸邻苯基苯氧基乙酯、丙烯酸苯硫基乙酯、丙烯酸双苯硫基乙酯、丙烯酸枯基苯氧基乙酯、丙烯酸联苯甲酯、双酚A环氧丙烯酸酯、芴型丙烯酸酯、溴化丙烯酸酯、卤化丙烯酸酯或三聚氰胺丙烯酸酯中的一者或多者。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中有机树脂包括丙烯酸异癸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚酯四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或己二醇二丙烯酸酯中的一者或多者。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中有机树脂不包括极化元素。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，所述安全装置不包括密封层。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中密封层具有1.5或更高的折射率。
根据本公开的各种实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中密封层具有1.6或更高的折射率。
根据本公开的各种实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中折射图像图标聚焦元件布置包括折射图像图标聚焦元件布置的透镜表面与间隔物层之间的过渡区域。
根据本公开的各种实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的折射图像图标聚焦元件具有大于30微米的直径。
根据本公开的各种实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的折射图像图标聚焦元件具有小于30微米的直径。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，所述安全装置包括设置在折射图像图标聚焦元件布置与图像图标布置之间的间隔物层，其中所述间隔物层包括纳米颗粒。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，所述安全装置包括与折射图像图标聚焦元件布置集成的间隔物层。
根据本公开的各种实施方案的安全装置的示例包括安全装置，所述安全装置包括沿着一个或多个非平坦边界接触的两种或更多种折射图像图标聚焦元件布置。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中所述安全装置具有50微米或更小的厚度。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中所述安全装置具有20微米或更小的厚度。
根据本公开的各种实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中所述安全装置具有15微米或更小的厚度。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中所述安全装置包括机器可读安全装置(Mr-SD)。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中所述安全装置包括两种或更多种图像图标布置，其中每一图像图标布置包括具有与图像图标布置相关联的特性颜色的特征，并且其中每一图像图标布置相对于一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在与波长相依焦距相关联的深度处，所述波长相关焦距与特性颜色相关联，所述特性颜色与图像图标布置相关联。
根据本公开的各种实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中合成图像包括以不同速率移动的一种或多种特性颜色的色调。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，所述安全装置包括：一种或多种图像图标布置；和一种或多种折射图像图标聚焦元件布置，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置包括有机树脂与纳米颗粒的混合物，其中一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在一种或多种图像图标布置上方，使得一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的一部分投影一种或多种图像图标布置的一部分的合成图像，并且其中有机树脂与纳米颗粒的混合物具有大于1.5的折射率。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中有机树脂具有小于1.5的折射率。
根据本公开的各种实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中有机树脂与纳米颗粒的混合物具有大于1.6的折射率。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中有机树脂与纳米颗粒的混合物具有大于1.7的折射率。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括附着到根据本公开的实施方案的一个或多个安全装置的基材。
根据本公开的各种实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中合成图像包括第三颜色的区域，第三颜色包括第一特性颜色或第二特性颜色中的至少一者的排列。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中由安全装置跨第一视角范围提供的合成图像包括至少九(9)种颜色，其中所述至少九种颜色包括第一特性颜色和第二特性颜色的排列。
根据本公开的各种实施方案的安全装置的示例包括安全装置，所述安全装置包括：图像图标聚焦元件布置，其中所述图像图标聚焦元件布置的每一图像图标聚焦元件与焦路径相关联；图像图标层，所述图像图标层包括与第一特性颜色相关联的一个或多个图像图标和与第二特性颜色相关联的一个或多个图像图标；和图像图标之间的一个或多个区域，所述一个或多个区域包括一定体积的基本上无色的材料，其中，对于给定视角，颜色通过每一图像图标聚焦元件可见，并且其中在所述第一视角下通过每一图像图标聚焦元件可见的所述颜色是基于所述第一特性颜色、所述第二特性颜色或所述基本上无色的材料中的一者或多者。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中在不存在有色基材的情况下，当没有图像图标设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上或从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移时，在所述第一视角下通过所述图像图标聚焦元件可见的所述颜色是与所述一定体积的基本上无色的材料相关联的白色。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中在不存在有色基材的情况下，当与所述第一特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移时，在所述第一视角下通过所述图像图标聚焦元件可见的所述颜色具有与所述第一特性颜色的淡色色调相关联的分量，并且其中，在不存在有色基材的情况下，当与所述第二特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移时，在所述第一视角下通过所述图像图标聚焦元件可见的所述颜色具有与所述第二特性颜色的淡色色调相关联的分量。
根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中，在不存在有色基材的情况下，通过所述图像图标聚焦元件可见的所述颜色包括来自所述第一特性颜色和所述第二特性颜色的排列组的排列，所述排列组包括：第一颜色，所述第一颜色与以下项相关联：与所述第一特性颜色相关联的图像图标设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上，并且不存在在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上或从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移的与所述第二特性颜色相关联的图像图标；第二颜色，所述第二颜色与以下项相关联：与所述第二特性颜色相关联的图像图标设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上，并且不存在在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上或从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移的与所述第一特性颜色相关联的图像图标；第三颜色，所述第三颜色包括与所述基本上无色的材料相关联的白色、与以下项相关联：不存在在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上或从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移的任何图像图标；第四颜色，所述第四颜色与以下项相关联：与所述第一特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移，并且不存在在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上或从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移的与所述第二特性颜色相关联的图像图标；第五颜色，所述第五颜色与以下项相关联：与所述第二特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移，并且不存在在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上或从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移的与所述第一特性颜色相关联的图像图标；第六颜色，所述第六颜色与以下项相关联：与所述第一特性颜色相关联的图像图标设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上，并且与所述第二特性颜色相关联的图像图标设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上；第七颜色，所述第七颜色与以下项相关联：与所述第一特性颜色相关联的图像图标设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上，并且与所述第二特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移；第八颜色，所述第八颜色与以下项相关联：与所述第二特性颜色相关联的图像图标设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上，并且与所述第一特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移；和第九颜色，所述第九颜色与以下项相关联：与所述第一特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移，并且与所述第二特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移。根据本公开的某些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，所述安全装置包括：第一图像图标，所述第一图像图标与所述第一特性颜色相关联；和第二图像图标，所述第二图像图标与所述第二特性颜色相关联，其中所述第一图像图标的大小相对于所述第二图像图标的大小的比率使得，在不存在有色基材的情况下，通过所述图像图标聚焦元件可见的所述颜色包括第十颜色，所述第十颜色不是所述第一特性颜色和所述第二特性颜色的所述九种排列中的一者。
根据本公开的一些实施方案的安全装置的示例包括安全装置，所述安全装置包括折射图像图标聚焦元件或反射图像图标聚焦元件中的一者或多者。
根据本公开的各种实施方案的安全装置的示例包括安全装置，其中图像图标聚焦元件包括有机树脂与纳米颗粒的混合物。
根据本公开的各种实施方案的安全文件的示例包括安全文件，所述安全文件包括基材和附着到所述基材的安全装置。在一些实施方案中，所述安全装置包括一种或多种图像图标布置、一种或多种折射图像图标聚焦元件布置，和包括有机树脂和纳米颗粒的密封层。在一些实施方案中，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在一种或多种图像图标布置上方，使得一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的一部分形成一种或多种图像图标布置的一部分的合成图像。在一些实施方案中，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置沿着非平坦边界接触密封层。
根据本公开的各种实施方案的安全文件的示例包括安全文件，所述安全文件包括基材和附着到所述基材的安全装置。在一些实施方案中，所述安全装置包括一种或多种图像图标布置和一种或多种折射图像图标聚焦元件布置，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置包括有机树脂与纳米颗粒的混合物。在某些实施方案中，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在一种或多种图像图标布置上方，使得一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的一部分形成一种或多种图像图标布置的一部分的合成图像。在一些实施方案中，有机树脂与纳米颗粒的混合物具有大于1.5的折射率。
根据本公开的某些实施方案的安全文件的示例包括安全文件，所述安全文件包括基材、附着到所述基材的安全装置。在一些实施方案中，所述安全装置包括一种或多种图像图标布置、一种或多种折射图像图标聚焦元件布置，和设置在一种或多种图像图标布置与一种或多种折射图像图标布置之间的间隔物层，所述间隔物层包括有机树脂与纳米颗粒的混合物。在某些实施方案中，一种或多种折射图像图标聚焦元件布置设置在一种或多种图像图标布置上方，使得一种或多种折射图像图标聚焦元件布置的一部分形成一种或多种图像图标布置的一部分的合成图像。在一些实施方案中，有机树脂与纳米颗粒的混合物具有大于1.5的折射率。
本申请中的任何描述都不应被理解为暗示任何特定的元件、步骤或功能是必须包括在权利要求范围内的基本元件。专利主题的范围仅由权利要求限定。此外，除非确切的词语“用于……的手段(means for)”后跟分词，否则没有权利要求旨在援引35U.S.C.§112(f)。

Claims (20)

1.一种安全装置(100、900)，所述安全装置包括：
图像图标聚焦元件布置(120、605、705)，其中所述图像图标聚焦元件布置的每一图像图标聚焦元件与焦路径相关联；
图像图标层，所述图像图标层包括与第一特性颜色相关联的一个或多个图像图标(110a、909)和与第二特性颜色相关联的一个或多个图像图标(110b、911)；和
图像图标之间的一个或多个区域，所述一个或多个区域包括一定体积的基本上无色的材料，
其中，在第一视角下，颜色通过每一图像图标聚焦元件可见，并且
其中在所述第一视角下通过每一图像图标聚焦元件可见的所述颜色是基于所述第一特性颜色、所述第二特性颜色或所述基本上无色的材料中的一者或多者。
2.如权利要求1所述的安全装置，
其中，在不存在有色基材的情况下，当图像图标不设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上或从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移时，在所述第一视角下通过所述图像图标聚焦元件可见的所述颜色是与所述一定体积的基本上无色的材料相关联的白色。
3.如权利要求1所述的安全装置，
其中，在不存在有色基材的情况下，当与所述第一特性颜色相关联的图像图标(925a)从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移时，在所述第一视角下通过所述图像图标聚焦元件可见的所述颜色具有与所述第一特性颜色的淡色色调相关联的分量，并且
其中，在不存在有色基材的情况下，当与所述第二特性颜色相关联的图像图标(929b)从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移时，在所述第一视角下通过所述图像图标聚焦元件可见的所述颜色具有与所述第二特性颜色的淡色色调相关联的分量。
4.如权利要求1所述的安全装置，
其中，在不存在有色基材的情况下，通过所述图像图标聚焦元件可见的所述颜色包括来自所述第一特性颜色和所述第二特性颜色的九种排列的组的排列，所述九种排列的组包括：
第一颜色(947)，所述第一颜色与以下项相关联：与所述第一特性颜色相关联的图像图标设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上，并且不存在在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上或从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移的与所述第二特性颜色相关联的图像图标，
第二颜色(951)，所述第二颜色与以下项相关联：与所述第二特性颜色相关联的图像图标设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上，并且不存在在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上或从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移的与所述第一特性颜色相关联的图像图标，
第三颜色，所述第三颜色包括与所述基本上无色的材料相关联的白色、与以下项相关联：不存在在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上或从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移的任何图像图标，
第四颜色(935)，所述第四颜色与以下项相关联：与所述第一特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移，并且不存在在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上或从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移的与所述第二特性颜色相关联的图像图标，
第五颜色(939)，所述第五颜色与以下项相关联：与所述第二特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移，并且不存在在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上或从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移的与所述第一特性颜色相关联的图像图标，
第六颜色(923)，所述第六颜色与以下项相关联：与所述第一特性颜色相关联的图像图标设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上，并且与所述第二特性颜色相关联的图像图标设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上，
第七颜色(931)，所述第七颜色与以下项相关联：与所述第一特性颜色相关联的图像图标设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上，并且与所述第二特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移，
第八颜色(927)，所述第八颜色与以下项相关联：与所述第二特性颜色相关联的图像图标设置在所述图像图标聚焦元件的所述焦路径上，并且与所述第一特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移，和
第九颜色(943)，所述第九颜色与以下项相关联：与所述第一特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移，并且与所述第二特性颜色相关联的图像图标从所述图像图标聚焦元件的所述焦路径偏移。
5.如权利要求4所述的安全装置，所述安全装置还包括：
第一图像图标，所述第一图像图标与所述第一特性颜色相关联；和
第二图像图标，所述第二图像图标与所述第二特性颜色相关联，
其中所述第一图像图标的大小相对于所述第二图像图标的大小的比率使得，在不存在有色基材的情况下，通过所述图像图标聚焦元件可见的所述颜色包括第十颜色，所述第十颜色不是所述第一特性颜色和所述第二特性颜色的所述九种排列中的一者。
6.如权利要求1所述的安全装置，所述安全装置包括折射图像图标聚焦元件或反射图像图标聚焦元件中的一者或多者。
7.如权利要求1所述的安全装置，所述安全装置包括图像图标聚焦元件，所述图像图标聚焦元件包括有机树脂与纳米颗粒的混合物。
8.如权利要求7所述的安全装置，其中所述有机树脂具有小于1.5的折射率。
9.如权利要求7所述的安全装置，其中所述纳米颗粒包括氧化铝纳米颗粒、二氧化锆纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒、硫化锌纳米颗粒或碲化锌纳米颗粒中的一者或多者。
10.如权利要求7所述的安全装置，其中所述有机树脂包括丙烯酸酯单体。
11.如权利要求7所述的安全装置，其中所述有机树脂包括丙烯酸酯寡聚物。
12.如权利要求7所述的安全装置，所述有机树脂包括丙烯酸苯氧基苄酯、丙烯酸邻苯基苯氧基乙酯、丙烯酸苯硫基乙酯、丙烯酸双苯硫基乙酯、丙烯酸枯基苯氧基乙酯、丙烯酸联苯甲酯、双酚A环氧丙烯酸酯、芴型丙烯酸酯、溴化丙烯酸酯、卤化丙烯酸酯或三聚氰胺丙烯酸酯中的一者或多者。
13.如权利要求7所述的安全装置，其中所述有机树脂包括丙烯酸异癸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚酯四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或己二醇二丙烯酸酯中的一者或多者。
14.如权利要求7所述的安全装置，其中所述有机树脂不包括极化元素。
15.如权利要求7所述的安全装置，其中所述有机树脂与纳米颗粒的所述混合物具有大于1.6的折射率。
16.如权利要求7所述的安全装置，其中所述有机树脂与纳米颗粒的所述混合物具有大于1.7的折射率。
17.如权利要求1所述的安全装置，所述安全装置还包括设置在折射图像图标聚焦元件布置与图像图标布置之间的间隔物层(610、710)，
其中所述间隔物层包括纳米颗粒。
18.如权利要求17所述的安全装置，其中所述间隔物层与所述图像图标聚焦元件布置集成在一起。
19.如权利要求1所述的安全装置，所述安全装置还包括机器可读安全装置(Mr-SD)(620、720)。
20.一种安全文件(101)，所述安全文件包括权利要求1所述的安全装置。
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