CN116088194A - 微光学成像系统、制作方法及微光学成像系统模板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微光学成像系统、制作方法及微光学成像系统模板，属于光学成像技术领域。所述微光学成像系统包括：承载体，微缩图文层和微透镜阵列。微缩图文层，与所述承载件相连，且设置有微缩图文。微透镜阵列与所述微缩图文层远离所述承载件的一侧连接，并对应所述微缩图文设置。所述微透镜阵列包括若干个微透镜单体，所述微透镜单体包括光学通道和聚焦结构，所述光学通道与所述微缩图文层相连，所述聚焦结构与所述光学通道远离所述微缩图文层的一端相连。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，特别涉及一种微光学成像系统、制作方法及微光学成像系统模板。
背景技术
基于微光学成像系统可以广泛应用于商品包装、防伪标签等处。通过微光学成像系统呈现裸眼立体效果，以丰富商品包装视觉效果，或提高防伪标签的识别性。
相关技术中，微光学成像系统采用基材膜作为支撑，在基材膜相对的两面上分别形成微光学阵列和微图文阵列。其中，基材膜通常为聚对苯二甲酸类塑料(Polyethyleneterephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)等聚酯类塑料薄膜。
但是，相关技术中采用基材膜的微光学成像系统具有使用缺陷。具体来说，基材膜，特别是聚酯类基材膜都有一定的韧性和抗拉伸性。因此相关技术中的微光学成像系统很容易被撕拉下来。当微光学成像系统应用于伪标签时很容易被不法分子从商品上取下进行二次利用。并且，在环保越来越被重视的今天，去塑已在全球达成共识，基材膜作为主体结构之一的微光学成像系统难以适应当今去塑去膜化的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中微光学成像系统难以适应去塑去膜化的要求的缺陷，提供一种微光学成像系统、制作方法及微光学成像系统模板。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
第一方面，提供了一种微光学成像系统，所述微光学成像系统包括：
承载件；
微缩图文层，与所述承载件相连，且设置有微缩图文；以及
微透镜阵列，与所述微缩图文层远离所述承载件的一侧连接，并对应所述微缩图文设置；
所述微透镜阵列包括若干个微透镜单体，所述微透镜单体包括光学通道和聚焦结构，所述光学通道与所述微缩图文层相连，所述聚焦结构与所述光学通道远离所述微缩图文层的一端相连。
在一个实施例中，所述光学通道的长度与所述聚焦结构的焦距的差值小于或者等于第一设定阈值。
在一个实施例中，沿远离所述微缩图文层的方向，所述光学通道的横截面宽度逐渐减小。
在一个实施例中，所述光学通道的侧壁与纵向成第一夹角，所述第一夹角小于或者等于第二设定阈值。
在一个实施例中，一个光学通道至少连接一个所述聚焦结构。
在一个实施例中，所述聚焦结构的径向截面为圆形或多边形。
在一个实施例中，所述聚焦结构与所述光学通道相接处的横截面宽度为10～200微米；和/或，所述聚焦结构的高度为5～100微米。
在一个实施例中，所述微缩图文层包括若干个所述微缩图文形成的微缩图文阵列，一个所述光学通道对应至少一个所述微缩图文设置。
在一个实施例中，若干个所述微缩图文沿第一方向和第二方向分布，所述第一方向和所述第二方向相交；
所述聚焦结构沿第三方向和第四方向分布，所述第三方向与所述第一方向平行，所述第四方向与所述第二方向平行；或者，
所述聚焦结构沿第三方向和第四方向分布，所述第三方向与所述第一方向成第二夹角，所述第四方向与所述第二方向成第三夹角。
在一个实施例中，相邻所述微缩图文的排布距离和相邻所述聚焦结构的排布距离，基于所述微光学成像系统的预设放大倍率和预设景深配置。
在一个实施例中，所述微缩图文层包括堆叠设置的至少两个子图文层，所述子图文层上设置有所述微缩图文。
第二方面，本发明实施例提供了一种微光学成像系统的制作方法，所述方法用于制备第一方面提供的微光学成像系统，所述方法包括：
制备微光学成像系统模板，所述微光学成像系统模板包括凹陷部，所述凹陷部与所述微光学成像系统中微透镜阵列的结构相匹配；
在所述成像系统模板内涂布填充材料形成中间构件，在所述中间构件远离所述凹陷部的一面形成微缩图文；
将所述中间构件设置所述微缩图文的一侧与承载体连接，并剥离所述微光学成像系统模板。
在一个实施例中，所述制备微光学成像系统模板，包括：
制作聚焦结构阵列模板，所述聚焦结构阵列模板包括凹陷区；
根据预先确定的光学通道的长度在所述聚焦结构阵列模板上形成填充层，所述填充层的厚度与所述长度相同；
去除所述填充层中的与所述凹陷区对应的部分，得到中间模板；
根据所述中间模板得到压印模具，通过所述压印模具压印模板材料得到所述微光学成像系统模板。
第三方面，本发明实施例提供了一种微光学成像系统模板，所述模具用于制作第一方面所提供的所述微光学成像系统，所述模具形成有凹陷部，所述凹陷部与所述微光学成像系统中微透镜阵列的结构相匹配。
本发明的积极进步效果在于：
本发明实施例提供的微光学成像系统，通过采用光学通道替代基材膜，使得微光学成像系统满足去塑和去膜化要求。并且，该微光学成像系统难以受外力完整剥离，当应用于防伪标识、产品商标等场景下，降低了被不法分子盗取、盗用的情况，解决了相关技术中微光学成像系统使用不当的缺陷。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的微光学成像系统的结构示意图；
图2A和图2B是根据不同示例性实施例示出的微透镜单体的纵向截面图；
图3A和图3B是根据不同示例性实施例示出的微透镜阵列的示意图；
图4A是根据一示例性实施例示出的微透镜单体的侧视图；
图4B为根据图4A所示微透镜单体所成微透镜阵列的示意图；
图4C是根据另一示例性实施例示出的微透镜阵列的示意图；
图5A～图5G是根据不同示例性实施例示出的微缩图文的示意图；
图6是根据另一示例性实施例示出的微光学成像系统的结构示意图；
图7A是根据一示例性实施例示出的微缩图文的分布图；
图7B是根据一示例性实施例示出的聚焦结构的分布图；
图7C是根据另一示例性实施例示出的微缩图文的分布图；
图7D是根据另一示例性实施例示出的聚焦结构的分布图；
图8是根据一示例性实施例示出的微缩图文和聚焦单元的分布图；
图9A和图9B是根据不同示例性实施例示出的微光学成像系统的成像效果示意图；
图10A和图10B是根据另外不同示例性实施例示出的微光学成像系统的成像效果示意图；
图11A和图11B是根据另外不同示例性实施例示出的微光学成像系统的成像效果示意图；
图12A和图12B是根据另外不同示例性实施例示出的微光学成像系统的成像效果示意图；
图13是根据另一示例性实施例示出的微光学成像系统的成像效果示意图；
图14是根据一示例性实施例示出的微光学成像系统制作工艺流程图；
图15是根据一示例性实施例示出的微光学成像系统制作工艺的部分流程图；
图16A～图16E是根据一示例性实施例示出的制备微光学成像系统模板的不同步骤示意图；
图17A～图17D是根据一示例性实施例示出的制备微光学成像系统的不同步骤示意图；
图18是根据一示例性实施例示出的微光学成像系统制作中间状态示意图；
图19是根据一示例性实施例示出的微光学成像系统模板的示意图。
在以上附图中，各个附图标记的含义如下：
100、承载体；
200、微缩图文层，210、微缩图文，220、子微缩图文层；
300、微透镜阵列，300a、微透镜单体，310、光学通道，320、聚焦结构；
400、图像；
510、聚焦结构阵列模板，511、凹陷区，520、填充层，521、待去除部分，530、中间模板，540、压印模具，550、微光学成像系统模板，551、凹陷部，551a、底部，551b、连接部，560、中间构件；
600、掩模板；
710、施胶装置，720、第一辊轮，730、第二辊轮，740、紫外光光源；
X、第一方向，Y、第二方向，X’、第三方向，Y’、第四方向，α、第一夹角，θ1、第二夹角，θ2、第三夹角。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本公开相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。除非另作定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
在本公开说明书和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
实施例1
图1是根据一示例性实施例示出的微光学成像系统的结构示意图。如图1所示，微光学成像系统包括承载体100、微缩图文层200和微透镜阵列300。其中，微缩图文层200设置在承载体100上，微透镜阵列300设置在微缩图文层200上，且微透镜阵列300与微缩图文层200远离承载件100的一侧连接。
微缩图文层200上设置有微缩图文210，微透镜阵列300对应所述微缩图文210设置。以此方式，通过微透镜阵列300能够显示出微缩图文，实现例如放大、悬浮等视觉效果。
微透镜阵列300包括若干个微透镜单体300a。微透镜单体300a包括光学通道310和聚焦结构320。其中，光学通道310与微缩图文层200相连的光学通道310，聚焦结构320与光学通道310远离所述微缩图文层200一端相连。
其中，光学通道310的长度接近聚焦结构320的焦距，具体来说，光学通道310的长度与聚焦结构320的焦距的差值小于或者等于第一设定阈值。第一设定阈值为聚焦结构320焦距的10％，优选地，第一设定阈值为聚焦结构320焦距的5％。采用这样的方式，通过配置光学通道310的长度，使得微缩图文210尽量位于聚焦结构320的焦距处，以保证整体光学系统实现清晰成像。采用这样的方式，通过光学通道310这一结构替代了相关技术中的基材膜，满足了去膜去塑化的要求，并避免了基材膜不易撕裂的缺陷。
此外，在本发明实施例中，不同微透镜单体300a中光学通道310相互独立，根据光线传播的全反射原理，光学通道310覆盖范围之内的微缩图文信息会最大化的经光学通道310传播到微聚焦结构320进行成像，从而实现更清晰、更独特的光学效果。同时，由于光学通道310的光线收集作用，光学通道310并不会呈现其覆盖范围之外的微缩图文信息，进而避免了信息串扰的现象，保证成像质量。
在本发明实施例中，承载体100可选为纸张，薄膜，塑料，金属，布料，玻璃等材质构成的任意物品。承载体与微缩图文层200相连的一面可选为平面或者曲面(例如圆柱面，球面)。承载体100根据所述微光学成像系统的应用领域的不同可以分为不同的物品。当微光学成像系统用做安全装置时，承载体100可以是纸币、支票、护照、身份证、真品证书、印花税票以及其他用于保价或证明个人身份的文件等。当微光学成像系统用作包装产品时，承载体100可以是薄膜袋，纸盒，玻璃瓶，陶瓷罐，铁盒等。
在本发明实施例中，微透镜阵列300中的光学通道具有多种实现方式。图2A和图2B是根据不同示例性实施例示出的微透镜单体的纵向截面图。
其中，纵向是指微透镜单体的延伸方向，具体为微透镜单体远离微缩图文层的方向。
可选地，如图2A所示，光学通道310的纵向截面为矩形或长方形。此时，光学通道310为圆柱体或多棱柱体(例如四棱柱、六棱柱)。
可选地，如图2B所示，光学通道310的纵向截面为上小下大的梯形。此时，结合图1，沿远离所微缩图文层200的方向，光学通道310的径向截面逐渐减小。并且，光学通道310的侧壁311与光学通道310的长度方向成第一夹角α，所述第一夹角α小于或者等于第二设定阈值。其中，第二设定阈值为10°，优选为5°，采用这样的方式，在实际制作加工中更容易将模具与微透镜单体分离，提高微光学成像系统制作工艺的成品率。
此外，结合图2A和图2B，在聚焦结构320和光学通道310的相接处，聚焦结构320的横切面形状与光学通道310的横切面形状相吻合。可选地，聚焦结构320与光学通道310为一体成型结构。以此方式，使得聚焦结构320最大程度接收由光学通道310入射的光线，并避免呈现光学通道310覆盖范围之外的其他图文信息，优化整体光学系统的成像质量。
在微透镜阵列300中，聚焦结构320为折射型微透镜，反射型微透镜以及平面衍射型微透镜的一种或组合。可选地，聚焦结构320的横截面宽度为10-200微米，球冠高度为5-100微米。聚焦结构320的焦距与结构参数相关，例如聚焦结构320为折射型球面微透镜，则焦距的计算公式为f＝r/(n-1)，其中f为焦距，r为折射型微透镜的球面半径，n为透镜材料的折射率。
在本发明实施例中，聚焦结构320具有多种实现方式。图3A和图3B是根据不同示例性实施例示出的微透镜阵列的示意图。可选地，如图3A所示，在微透镜阵列300中，聚焦结构320具有球状结构。可选地，如图3B所示，在微透镜阵列300中，聚焦结构320具有正六边形结构的基底形状。在相同的透镜横截面宽度和相邻微透镜单体排布距离的情况下，正六边形基底形状的微透镜单体能够实现最高的填充率，微透镜单体填充率越高，微透镜阵列300所呈现的图文信息越清晰。
此外，可选地，聚焦结构320为球状结构，聚焦结构320的尺寸被配置为：聚焦结构320与光学通道310相接处的横截面宽度为10～200微米。聚焦结构320的高度为5～100微米。
在本发明实施例中，一个光学通道310对应至少一个聚焦结构320设置。在一个示例中，图4A是根据一示例性实施例示出的微透镜单体的侧视图，图4B为根据图4A所示微透镜单体所成微透镜阵列的示意图。如图4A所示，一个光学通道310连接两个聚焦结构320。如图4B所示，光学通道310和聚焦结构320均匀分布。其中，关于相邻光学通道310的排布距离，以及相邻聚焦结构320的排布距离(包括同一个光学通道310上的聚焦结构320的排布距离，以及不同光学通道310上相邻聚焦结构320的排布距离)均可灵活配置，以实现不同的显示效果。在另一个示例中，图4C是根据另一示例性实施例示出的微透镜阵列的示意图。如图4C所示，一个光学通道310上设置了3个聚焦结构320，3个聚焦结构320采用正六边形结构。当然，在光学通道310上还可以设置其他数量和形状的聚焦结构320，对于同一个光学通道310上聚焦结构320的排布方式也不做具体限定。
关于微缩图文层200的结构，继续参照图1，微缩图文层200包括若干个微缩图文210，若干个微缩图文210排布成微缩图文阵列210。在本发明实施例中，微缩图文210为微米数量级的图案或文字，与微缩图文210周围的部分具有可视化区别。可选地，微缩图文210具有透明、色彩、反射、干涉、色散或者偏振特特性中的一种或几种。
图5A～图5G是根据不同示例性实施例示出的微缩图文的示意图。如图5A所示，微缩图文210具有凹陷结构，如图5B所示，微缩图文210具有凸起结构。
或者，如图5C所示，微缩文图单元211具有栅格结构；如图5D所示，微缩图文210具有凸起的栅格结构；如图5E所示，微缩图文210具有凹陷的栅格结构。当微缩图文210具有栅格结构时，其具有干扰特性，实现与周围部分不同的视觉效果。根据需求，微缩图文210选自周期光栅结构，随机点阵结构或散射结构中的一种或多种。并且，在栅格结构表面可以全部或局部区域形成有各类镀层，如金、铝、硫化锌等，通过镀层有效提高栅格结构的亮度和对比度。
或者，如图5F所示，微缩图文210为直接印刷的着色层(例如彩色油墨)。由于微缩图文的尺寸较小，直接印刷如此精细的图文结构需要特殊的工艺及设备，可以参考CN201110074244.0公开了的微缩图文的印刷方法进行制备。
或者，如图5G所示，微缩图文210具有凹陷结构，在该凹陷结构内填充有着色物(例如彩色油墨)。可选地，凹陷结构的深度在1-5微米之间，通过优先制备凹陷结构，然后将着色物填充到凹槽之中实现微缩图文210的制作。
图6是根据另一示例性实施例示出的微光学成像系统的结构示意图。如图6所示，微缩图文层200具有多层结构。微缩图文层200包括堆叠设置的至少两个子图文层220，在子图文层220上设置有微缩图文210。可选地，不同子图文层220上的微缩图文210的图文内容、色彩、样式、排布方式以及材料均灵活配置。例如不同子图文层220上的微缩图文210具有相重叠的地方，并具有不同的色彩。微透镜阵列300会对不同子图文层220的微缩图文210进行放大成像，不同子图文层220上微缩图文210叠加在一起会呈现出多组不同的综合放大图像，通过巧妙设计不同组微缩图文的样式，使其可以相互配合相互映衬，可大大增加微光学成像系统所能实现效果的多样性和美观性。
关于微缩图文层200中微缩图文阵列210和微透镜阵列300的排布方式具有多种可选方案。可选地，基于整体微光学成像系统期望实现的放大倍率以及预设景深，来配置微缩图文阵列210中微缩图文210的排布方式，以及微透镜阵列300中微透镜单体300a的排布方式。具体来说，基于预设放大倍率以及预设景深，来配置相邻微缩图文210的排布距离和相邻聚焦结构320的排布距离。以下结合附图进行详细阐述，微缩图文210和聚焦结构320的排布方式与放大倍率和立体景深的关系。
<第一个示例>
在该示例中，微缩图文210和聚焦结构320采用相同的排布方式。
图7A是根据一示例性实施例示出的微缩图文的分布图，图7B是根据一示例性实施例示出的聚焦结构的分布图。如图7A所示，此时若干个微缩图文210(以字母A为例进行展示)沿第一方向X和第二方向Y分布。其中，第一方向X和第二方向Y相交，例如第一方向X和第二方向Y为相正交的坐标轴。如图7B所示，聚焦结构320具有圆形横截面，沿第三方向X’和第四方向Y’分布，所述第三方向X’与所述第一方向X平行，所述第四方向Y’与所述第二方向Y平行。
图7C是根据另一示例性实施例示出的微缩图文的分布图，图7D是根据另一示例性实施例示出的聚焦结构的分布图。如图7D所示，聚焦结构320具有正六边形横截面，此时，相邻聚焦结构320以边缘平行的方式排布。微缩图文210(以字母A为例进行展示)与聚焦结构320的排布方式相同。
在上述示例中，微缩图文210按照第一方向X和第二方向Y所成的第一坐标系排布，聚焦结构320按照第三方向X’和第四方向Y’所成的第二坐标系排布，第二坐标系与第一坐标系所成夹角为0°。采用这样的方式，根据微缩图文210的排布距离和聚焦结构320的排布距离能够实现不同的放大和立体景深效果。
具体来说，结合图7A～图7D，微缩图文210沿第一方向X的排布距离TPX定义为第一方向X相邻两个微缩图文210中心间的距离。微缩图文210沿第二方向Y的排布距离TPY定义为第二方向Y相邻两个微缩图文210中心间的距离。聚焦结构320沿第三方向X’的排布距离TLX定义为第三方向X’相邻两个聚焦结构320的结构中心间的距离，聚焦结构320沿第四方向Y’的排布距离TLY定义为第四方向Y’相邻两个聚焦结构320中心间的距离。
其中，微光学成像系统的放大倍率具体为：
M为微光学成像系统的方法倍率，TL为聚焦结构320的排布距离，TP为微缩图文210的排布距离。
立体景深具体为：
D＝M*f
D为微光学成像系统的立体景深，f为微聚焦结构320的焦距。
结合上式，TLX和TPX决定了微缩图文210在第一方向X上的放大倍率MX和立体景深DX。TLY和TPY决定了微缩图文210在第二方向Y上的放大倍率MY和立体景深DY。此外，MX、MY两者可以相同也可以不同，均可以根据需要灵活独立设计不同的大小。同样的，DX、DY两者可以相同也可以不同，也均可以根据需要灵活独立设计不同大小。
<第二个示例>
在该示例中，微缩图文210所成微缩图文阵列和聚焦结构320所在的微透镜阵列形成有夹角。图8是根据一示例性实施例示出的微缩图文和聚焦单元的分布图。如图8所示，第一方向X和第三方向X’之间具有第二夹角θ1，第二方向Y和第四方向Y’之间具有第三夹角θ2。可选地，第二夹角θ1和第三夹角θ2相同，也即此时第一坐标系和第二坐标系之间有偏转角度。需要说明的是，为了保障成像效果，通常θ1和θ2小于或者等于5°。
TPX、TPY、TLX以及TLY的定义保持不变，此时，微光学成像系统的放大倍率具体为：
M为微光学成像系统的方法倍率，TL为聚焦结构320的排布距离，TP为微缩图文210的排布距离，θ为第一方向与第三方向所成的第二夹角，或者第二方向与第四方向所成的第三夹角。
立体景深具体为：
D＝M*f
D为微光学成像系统的立体景深，f为微聚焦结构320的焦距。
结合上式，TLX、TPX和θ1决定了微缩图文210在第一方向X上的放大倍率MX和立体景深DX。TLY、TPY和θ2决定了微缩图文210在第二方向Y上的放大倍率MY和立体景深DY。同样地，MX、MY两者可以相同也可以不同，均可以根据需要灵活独立设计不同的大小。同样的，DX、DY两者可以相同也可以不同，也均可以根据需要灵活独立设计不同大小。并且，由于第一方向X和第三方向X’之间存在夹角，第二方向Y和第四方向Y’之间存在夹角，整体微光学成像系统显示的图像会发生旋转，产生晃动的效果。
在本发明实施例中，通过不同的TL和TP配合可以进一步丰富微光学成像系统的成像效果。
在一个示例中，TL和TP为常量。TL和TP为常量是指聚焦结构320的排布距离和微缩图文210的排布距离为固定值，即聚焦结构320和微缩图文210是等距离排布的。此时，微光学成像系统的放大倍率M为固定值，立体景深D也为固定值。图9A和图9B是根据不同示例性实施例示出的微光学成像系统的成像效果示意图。若TL<TP，表现为立体上浮，且微光学成像系统显示的图像400的上浮高度相同，如图9A所示。若TL>TP，表现为立体下沉，且微光学成像系统显示的图像400的下沉深度相同，如图9B所示。
在一个示例中，TL和TP为变量。具体来说，在微图文阵列210中，微图文单元211的排布距离存在多种数值，相应地，在微透镜阵列300中，聚焦结构320的排布距离存在多种数值。此时，聚焦结构320和微缩图文210是变距离排布的。
可选地，动态变化也可以体现为TL和TP有一个是常量，有一个是变量，即聚焦结构320和微缩图文210有一个是等间距排列，有一个是变间距排列。
可选地，微缩图文210在第一方向和第二方向上的排布距离按照预设方式变化。聚焦结构320在第三方向和第四方向上的排布距离按照预设方式变化。聚焦结构320在第三方向和第四方向上的排布距离TLX和TLy可以都是常量或都是变量，也可以一个是常量一个是变量。微缩图文210在第一方向和第二方向的排布距离TPX和TPy可以都是常量或都是变量，也可以一个是常量一个是变量。
根据放大倍率和立体景深公式，通过配置微缩图文210和聚焦结构320的排布距离可以使微光学成像系统的不同区域实现不同的放大倍率和立体景深，从而产生不同的视觉效果。图10A和图10B是根据另外不同示例性实施例示出的微光学成像系统的成像效果示意图。如图10A所示，微缩图文210的排布距离和聚焦结构320的排布距离被配置为：图像400立体上浮且景深深度连续线性变化。如图10B所示，微缩图文210的排布距离和聚焦结构320的排布距离被配置为：图像400立体上浮且景深深度变化为球面型的示意图。
在本发明实施例中，通过设置微缩图文210的大小和形状可以进一步丰富微光学成像系统的成像效果。
在一个示例中，通过设置不同微缩图文210的形状和大小，可以实现唯一宏观图像。图11A和图11B是根据另外不同示例性实施例示出的微光学成像系统的成像效果示意图。通过设置微缩图文210的形状和大小(如图11A所示)，能够实现如图11B所示的唯一立体宏观图像的显示。
在一个示例中，图12A和图12B是根据另外不同示例性实施例示出的微光学成像系统的成像效果示意图。如图12A所示，当微缩图文210覆盖的面积大于微透镜单体300a的横向截面的面积时，微缩图文210会出现交联。此时，为避免微缩图文的交联，如图12B所示，只需保留微透镜横截面面积所对应的微缩图文210的部分即可。以此方式，避免不同微透镜单体所呈现的图文信息出现干扰，优化微光学成像系统的成像效果。
在一个示例中，图13是根据另一示例性实施例示出的微光学成像系统的成像效果示意图，如图13所示，微缩图文阵列210中的图文信息为空间立体图形经过每个微透镜单体300a投影而成的平面图文信息，以此方式，微光学成像系统呈现的图像400为空间立体图像。
综上所述，本发明实施例提供的微光学成像系统，通过采用光学通道310替代基材膜，使得微光学成像系统满足去塑和去膜化要求。并且，微透镜阵列300的聚焦结构320和光学通道310采用一体化结构，提高了整体微光学成像系统的结构稳定性，难以受外力完整剥离。当应用于防伪标识、产品商标等场景下，降低了被不法分子盗取、盗用的情况，解决了相关技术中微光学成像系统使用不当的缺陷。
实施例2
基于上述实施例1提供的微光学成像系统，本发明实施例2还提供了一种微光学成像系统的制作方法。图14是根据一示例性实施例示出的微光学成像系统制作工艺流程图，如图14所示，所述工艺包括：
步骤S141、制备微光学成像系统模板，所述微光学成像系统模板包括凹陷部，所述凹陷部与所述微光学成像系统中微透镜阵列的结构相匹配。
图15是根据一示例性实施例示出的微光学成像系统制作工艺的部分流程图。图16A～图16E是根据一示例性实施例示出的制备微光学成像系统模板的不同步骤示意图。
在一个示例中，如图15所示，步骤S141具体包括：
步骤S151、制作聚焦结构阵列模板，所述聚焦结构阵列模板包括凹陷区。结合图16A所示，聚焦结构阵列模板510上的凹陷区511形成阵列，该凹陷区511的结构与微光学成像系统的微透镜单体的聚焦结构相匹配。
其中，步骤S151所采用的具体工艺包括但不限于：表面微加工技术、反应离子束刻蚀技术、光刻胶热熔法、激光直写技术、热压模成型法、离子交换法、灰度掩模法、喷墨法(Int-jet)和光敏玻璃热成形法。以激光直写技术为例，利用电铸工艺制得金属材质(例如镍)的聚焦结构阵列模板510。
步骤S152、确定光学通道的长度，根据所述长度在所述聚焦结构阵列模板上形成填充层。
其中，根据预先确定好的微光学成像结构中聚焦结构的材料确定聚焦结构的折射率，进而根据所述折射率和凹陷区的球面半径确定聚焦结构的焦距。具体来说，聚焦结构的焦距采用以下公式获取：
f＝r/(n-1)
其中，f为焦距，r为聚焦结构的球面半径，n为微透镜单体材料的折射率。
结合图16B，在聚焦结构阵列模板510上形成厚度为f的填充层520，例如在聚焦结构阵列模板510上涂布光刻胶层(例如SU-8负性光刻胶)。
步骤S153、去除所述填充层中的与所述聚焦结构阵列模板中凹陷区对应的部分，得到中间模板。
可选地，采用光刻蚀工艺去除填充层520中与凹陷区511相对应的部分。结合图16C，采用掩膜版600遮盖填充层520中的待去除部分521，对填充层520进行曝光处理。结合图16D，在曝光处理之后，采用显影液进行显影。也即，刻蚀掉填充层520中未经曝光处理的部分(也即待去除部分521)，得到中间模板530。中间模板530此时已经具有微光学成像系统模板的结构。
步骤S154、根据所述中间模板得到压印模具，通过所述压印模具压印模板材料得到所述微光学成像系统模板。
结合图16E，通过精密电铸技术向中间模板填充模具材料，脱模后得到压印模具540，模具材料优选的为金属镍。该压印模具540具有与微光学成像系统相同的结构。进而，通过压印模具540在透明基材(PET、PP、PC等聚合物)表面压印模板材料得到微光学成像系统模板。模板材料可选用母模性质的紫外固化胶水，该类型胶水在经过强紫外光曝光后硬度高表面爽滑，具有优异的脱模性，可当作模板使用。以上工艺得到的微光学成像系统模板可多次重复使用。
图17A～图17D是根据一示例性实施例示出的制备微光学成像系统的不同步骤示意图。结合图14，在步骤S141之后执行步骤S142，具体如下：
步骤S142、在所述微光学成像系统模板上涂布填充材料，以得到中间构件，在所述中间构件远离所述凹陷部的一面形成微缩图文。
如图17A所示，在微光学成像系统模板550上涂布填充材料(例如紫外光固化胶)，填充材料填充微光学成像系统模板550的凹陷部551，以形成中间构件560。该中间构件560具有与微透镜阵列相同的结构。可选地，在微光学成像系统模板550上涂布紫外固化胶水，经过固化过程得到中间构件560。
图18是根据一示例性实施例示出的微光学成像系统制作中间状态示意图。如图18所示，涂布装置包括施胶装置710、第一辊轮720、第二辊轮730和紫外光光源740。第一辊轮720用于带动微光学成像系统模板550移动，施胶装置710设置在第一辊轮720的上游。第二辊轮730与第一辊轮720相对设置，用于压合微光学成像系统模板550。紫外光光源740设置在第二辊轮730和第一辊轮720的下游。在制备中间构件时，通过施胶装置710向微光学成像系统模板550上施加紫外固化胶水，通过第一辊轮720(例如镜面辊)和第二辊轮730(例如压合辊)的压合作用，使得紫外固化胶水完全填充凹陷部551。在涂布紫外固化胶水之后，微光学成像系统模板550随第一辊轮720转动，在紫外光光源740的持续照射下实现固化。
参见图17B，在完成固化之后，在中间构件560远离凹陷部551的一面(也即，中间构件560暴露在微光学成像系统模板550外部的一面)上形成微缩图文210。其中，关于微缩图文210的制作工艺不做具体限定，例如直接印刷或者微结构填墨的工艺。
继续参照图14，在步骤S142之后执行步骤S143，具体如下：
步骤S143、将所述中间构件设置所述微缩图文的一侧与承载体连接，并剥离所述微光学成像系统模板。
参见图17C，在中间构件560设置微缩图文的一侧涂布胶黏剂，并与承载体100相覆合。参见图17D，剥离微光学成像系统模板，具体将微透镜阵列300和微缩图文层200与微光学成像系统模板分离，得到微光学成像系统。
综上所述，通过本发明实施例提供的微光学成像系统制作方法所得到的微光学成像系统具有一体化结构。通过形成光学通道替代了相关技术中的基材膜，使得微光学成像系统满足去塑化和去膜化要求。并且，一体化的结构提高了微光学成像系统的稳定性，难以受外力完整剥离。当应用于防伪标识、产品商标等场景下，降低了被不法分子盗取、盗用的情况，解决了相关技术中微光学成像系统使用不当的缺陷。
实施例3
基于上述实施例1提供的微光学成像系统，本实施例提供了一种微光学成像系统模板，该微光学成像系统模板可多次重复使用。图19是根据一示例性实施例示出的微光学成像系统模板的示意图。如图19所示，微光学成像系统模板550形成有凹陷部551，凹陷部551按照预设方式排列成凹陷部阵列。该凹陷部551与微光学成像系统中的微透镜阵列的结构相匹配。可选地，凹陷部551包括相连的底部551a和连接部551b。底部551a用于形成聚焦结构，连接部551b用于形成与聚焦结构相连的光学通道。其中，底部551a的横截面可选为圆形、矩形、正六边形，具体参照聚焦结构的形态。连接部551b的长度根据光学通道的长度进行配置，具体可参照实施例1和实施例2中的相关描述，此处不再赘述。此外，关于该微光学成像系统模板的制作方式已在实施例2中详细介绍，同样不再赘述。
通过该微光学成像系统模板得以制作实施例1提供的微光学成像系统，以实现微光学成像系统满足去塑化和去膜化要求，同时利用该模板所制作的微光学成像系统具有一体化结构，结构稳定性佳，难以受外力完整剥离。当应用于防伪标识、产品商标等场景下，降低了被不法分子盗取、盗用的情况，解决了相关技术中微光学成像系统使用不当的缺陷。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种微光学成像系统，其特征在于，所述微光学成像系统包括：
承载件；
微缩图文层，与所述承载件相连，且设置有微缩图文；以及
微透镜阵列，与所述微缩图文层远离所述承载件的一侧连接，并对应所述微缩图文设置；
所述微透镜阵列包括若干个微透镜单体，所述微透镜单体包括光学通道和聚焦结构，所述光学通道与所述微缩图文层相连，所述聚焦结构与所述光学通道远离所述微缩图文层的一端相连。
2.根据权利要求1所述的微光学成像系统，其特征在于，所述光学通道的长度与所述聚焦结构的焦距的差值小于或者等于第一设定阈值。
3.根据权利要求1所述的微光学成像系统，其特征在于，沿远离所述微缩图文层的方向，所述光学通道的横截面宽度逐渐减小。
4.根据权利要求3所述的微光学成像系统，其特征在于，所述光学通道的侧壁与纵向成第一夹角，所述第一夹角小于或者等于第二设定阈值。
5.根据权利要求2所述的微光学成像系统，其特征在于，一个光学通道至少连接一个所述聚焦结构。
6.根据权利要求1所述的微光学成像系统，其特征在于，所述聚焦结构的径向截面为圆形或多边形。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的微光学成像系统，其特征在于，所述聚焦结构与所述光学通道相接处的横截面宽度为10～200微米；和/或
所述聚焦结构的高度为5～100微米。
8.根据权利要求1所述的微光学成像系统，其特征在于，所述微缩图文层包括若干个所述微缩图文形成的微缩图文阵列，一个所述光学通道对应至少一个所述微缩图文设置。
9.根据权利要求8所述的微光学成像系统，其特征在于，若干个所述微缩图文沿第一方向和第二方向分布，所述第一方向和所述第二方向相交；
所述聚焦结构沿第三方向和第四方向分布，所述第三方向与所述第一方向平行，所述第四方向与所述第二方向平行；或者，
所述聚焦结构沿第三方向和第四方向分布，所述第三方向与所述第一方向成第二夹角，所述第四方向与所述第二方向成第三夹角。
10.根据权利要求8所述的微光学成像系统，其特征在于，相邻所述微缩图文的排布距离和相邻所述聚焦结构的排布距离，基于所述微光学成像系统的预设放大倍率和预设景深配置。
11.根据权利要求1所述的微光学成像系统，其特征在于，所述微缩图文层包括堆叠设置的至少两个子图文层，所述子图文层上设置有所述微缩图文。
12.一种微光学成像系统的制作方法，其特征在于，所述方法用于制备权利要求1～11中任一项所述的微光学成像系统，所述方法包括：
制备微光学成像系统模板，所述微光学成像系统模板包括凹陷部，所述凹陷部与所述微光学成像系统中微透镜阵列的结构相匹配；
在所述成像系统模板内涂布填充材料形成中间构件，在所述中间构件远离所述凹陷部的一面形成微缩图文；
将所述中间构件设置所述微缩图文的一侧与承载体连接，并剥离所述微光学成像系统模板。
13.根据权利要求12所述的制作方法，其特征在于，所述制备微光学成像系统模板，包括：
制作聚焦结构阵列模板，所述聚焦结构阵列模板包括凹陷区；
根据预先确定的光学通道的长度在所述聚焦结构阵列模板上形成填充层，所述填充层的厚度与所述长度相同；
去除所述填充层中的与所述凹陷区对应的部分，得到中间模板；
根据所述中间模板得到压印模具，通过所述压印模具压印模板材料得到所述微光学成像系统模板。
14.一种微光学成像系统模板，其特征在于，所述模板用于制作权利要求1～11中任一项所述微光学成像系统，所述模板形成有凹陷部，所述凹陷部与所述微光学成像系统中微透镜阵列的结构相匹配。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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