CN117485048A - 一种光学防伪元件和光学防伪产品 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学防伪元件和光学防伪产品。光学防伪元件包括基材；反射曲面镜阵列，反射曲面镜阵列设置在基材上，反射曲面镜阵列具有多个反射曲面镜单元；图案微结构，图案微结构形成在反射曲面镜单元上；反射功能层，反射功能层设置在反射曲面镜阵列上，反射曲面镜阵列对图案微结构采样合成后形成具有动感、立体效果的第一图案特征；至少一部分反射曲面镜单元的高度和/或周期按预设规律排列形成含有预设图文信息的第二图案特征。本发明解决了现有技术中光学防伪元件存在工艺制作困难的问题。

Description

一种光学防伪元件和光学防伪产品

技术领域

本发明涉及防伪领域，具体而言，涉及一种光学防伪元件和光学防伪产品。

背景技术

具有微透镜的光学防伪元件由于具有独特的视觉效果和易识别性，被广泛应用于钞票、信用卡、护照和有价证券等高安全产品以及其它高附加值产品中。

CN200480040733、CN200680026431公开了在基材的两个表面上分别带有微透镜阵列和微图文阵列的防伪元件，其中微图文阵列位于微透镜阵列的焦平面附近，通过微透镜阵列对微图文阵列的莫尔放大作用来再现具有一定景深或呈现动态效果的图案。CN201280050631.3公开了具有减小厚度的可转移光学系统，消除了对用于提供聚焦元件与它们的相关微图文结构之间的必需焦距的光学间隔物的需要，微图文结构接触但不完全地嵌入其内部，在工程化复制过程中，聚焦元件与微图文结构分别进行UV胶浇铸复制，进行两次嵌套UV胶浇铸复制，该工艺需求对于微结构复制设备和材料具有高标准要求，增加了工艺难度。

也就是说，现有技术中光学防伪元件存在工艺制作困难的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光学防伪元件和光学防伪产品，以解决现有技术中光学防伪元件存在工艺制作困难的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光学防伪元件，包括：基材；反射曲面镜阵列，反射曲面镜阵列设置在基材上，反射曲面镜阵列具有多个反射曲面镜单元；图案微结构，图案微结构形成在反射曲面镜单元上；反射功能层，反射功能层设置在反射曲面镜阵列上，反射曲面镜阵列对图案微结构采样合成后形成具有动感、立体效果的第一图案特征；至少一部分反射曲面镜单元的高度和/或周期按预设规律排列形成含有预设图文信息的第二图案特征。

进一步地，光学防伪元件在倾斜或旋转时，第二图案特征形成具有预设亮暗规律变化的光学效果。

进一步地，至少一部分反射曲面镜单元的高度和/或周期按预设维度递增或递减。

进一步地，预设维度包括xy坐标系、球坐标系、定义的坐标系中的一种。

进一步地，反射曲面镜单元的纵剖面的形状包括圆形、椭圆形、半圆形、多边形、锯齿形、抛物线形、正弦形中的至少一种；和/或反射曲面镜单元的靠近基材的一侧底面的形状为圆形、椭圆形、多边形或沿面内一个方向无限延伸中的至少一种；和/或反射曲面镜单元包括凹面镜、凸面镜、自由曲面镜中的至少一种；和/或反射曲面镜单元为三维结构；和/或多个反射曲面镜单元为周期性排布、局部周期性排布、非周期性排布、随机排布中的一种。

进一步地，图案微结构包括凹槽、平面、凸起、微结构中的至少一种，以使图案微结构与反射曲面镜单元反射光线的强弱对比。

进一步地，当图案微结构为凹槽或凸起时，图案微结构的横截面包括矩形、锯齿形、三角形、正弦形中的一种；和/或，微结构包括一维亚微米结构、二维亚微米结构中的一种或微结构提供结构色。

进一步地，光学防伪元件还包括第一颜色功能层和第二颜色功能层，第一颜色功能层设置在图案微结构所在的区域，第二颜色功能层设置在反射曲面镜阵列除图案微结构所在的区域以外的区域上。

进一步地，第一颜色功能层包括单层镀层、多层镀层、油墨层、颜料层、染料层中的至少一种；和/或第二颜色功能层包括单层镀层、多层镀层、油墨层、颜料层、染料层中的至少一种；和/或当图案微结构为凹槽或凸起时，第一颜色功能层和第二颜色功能层相同或不同；和/或当图案微结构为平面时，第一颜色功能层和第二颜色功能层不同；和/或第一颜色功能层和第二颜色功能层具有衍射光变特征、干涉光变特征、微纳结构特征、印刷特征、部分金属化特征、荧光特征、用于机读的磁、光、电、放射性特征中的至少一种特征。

进一步地，光学防伪元件还包括反射功能层，反射功能层设置在反射曲面镜阵列上，优选地，反射功能层包括单层金属镀层、多层金属镀层、由吸收层、低折射率介质层和反射层形成的镀层、高折射率介质镀层、由第一高折射率介质层、低折射率介质层和第二高折射率介质层依次堆叠形成的多介质层镀层、由吸收层、高折射率介质层和反射层依次堆叠形成的镀层中的一种。

进一步地，反射曲面镜单元的周期大于等于5微米且小于等于200微米；和/或图案微结构的线条宽度大于等于0.2微米且小于等于100微米；和/或基材为有色或无色薄膜，基材的材料包括聚对苯二甲酸二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、金属、玻璃、纸张中的至少一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种光学防伪产品，包括上述的光学防伪元件。

应用本发明的技术方案，光学防伪元件包括基材、反射曲面镜阵列、图案微结构，反射曲面镜阵列设置在基材上，反射曲面镜阵列具有多个反射曲面镜单元；图案微结构形成在反射曲面镜单元上；反射曲面镜阵列对图案微结构采样合成后形成具有动感、立体效果的第一图案特征；至少一部分反射曲面镜单元的高度和/或周期按预设规律排列形成含有预设图文信息的第二图案特征。

光学防伪元件通过反射曲面镜阵列上的多个反射曲面镜单元将光线反射进入人眼，使人能够通过反射光线观察防伪信息。同时能够对反射曲面镜单元进行独立设计，根据防伪需求方便灵活地设计反射曲面镜单元的参数。通过对反射曲面镜单元的高度、周期按预设规律排列，能够在光学防伪元件上观察到含有预设图文信息的第二图案特征。在反射曲面镜单元上设置图案微结构，也就是反射曲面镜阵列上设置有图案微结构，使得反射曲面镜阵列能够对图案微结构进行采样合成，从而形成具有动感、立体效果的第一图案特征。本发明所述的光学防伪产品可以为使用上述光学防伪元件的钞票、信用卡、护照和有价证券等高安全产品以及其它高附加值产品。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的只具有第一图案特征的光学防伪元件的俯视图；

图2示出了本发明的实施例一的光学防伪元件的俯视图；

图3示出了本发明的实施例一的光学防伪元件的纵向剖面示意图；

图4示出了本发明的实施例一的微图文设计图；

图5示出了本发明的实施例二的光学防伪元件的纵向剖面示意图；

图6示出了本发明的实施例三的光学防伪元件的纵向剖面示意图；

图7示出了本发明的实施例四的光学防伪元件的纵向剖面示意图；

图8示出了本发明的实施例五的光学防伪元件的纵向剖面示意图；

图9示出了本发明的实施例六的光学防伪元件的纵向剖面示意图；

图10示出了本发明的实施例七的光学防伪元件的纵向剖面示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、基材；20、反射曲面镜阵列；21、反射曲面镜单元；3、图案微结构；4、反射功能层；5、微结构。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中光学防伪元件存在工艺制作困难的问题，本发明提供了一种光学防伪元件和光学防伪产品，通过反射曲面镜阵列20对图案微结构3采样合成，以及将至少一部分反射曲面镜单元21的高度、周期按预设规律排列，实现了一种具有动感、立体效果且含有预设图文信息的光学防伪元件。

如图1至图10所示，光学防伪元件包括基材1、反射曲面镜阵列20、图案微结构3和反射功能层4，反射曲面镜阵列20设置在基材1上，反射曲面镜阵列20具有多个反射曲面镜单元21；图案微结构3形成在反射曲面镜单元21上；反射功能层4设置在反射曲面镜阵列20上，反射曲面镜阵列20对图案微结构3采样合成后形成具有动感、立体效果的第一图案特征；至少一部分反射曲面镜单元21的高度和/或周期按预设规律排列形成含有预设图文信息的第二图案特征。

通过反射曲面镜阵列20上的多个反射曲面镜单元21将光线反射进入人眼，使人能够通过反射光线观察防伪信息。同时能够对反射曲面镜单元21进行独立设计，根据防伪需求方便灵活地设计反射曲面镜单元21的参数。而对反射曲面镜单元21的高度、周期按预设规律排列，能够在光学防伪元件上观察到含有预设图文信息的第二图案特征。在反射曲面镜单元21上设置图案微结构3，也就是反射曲面镜阵列20上设置有图案微结构3，使得反射曲面镜阵列20能够对图案微结构3进行采样合成，从而形成具有动感、立体效果的第一图案特征。同时反射曲面镜阵列20和图案微结构3在基材1的同一侧上，且图案微结构3直接形成在反射曲面镜单元21上，使得反射曲面镜阵列20和图案微结构3无需对位，避免了在生产加工过程中反射曲面镜阵列20和图案微结构3的精度对位出现问题，大大简化了工艺制作的步骤，降低了生产成本，进而提高生产效率。反射功能层4的设置能够使到达反射曲面镜阵列20和图案微结构3上的光线受到不同的反射效果，使不同位置的反射光线形成强烈的反差，实现图案和背景的高辨识度。由于图案微结构3是形成在反射功能层4上的微图案，反射功能层4是同时设置在反射曲面镜阵列20和图案微结构3上的。

需要说明的是，由于反射曲面镜阵列20对图案微结构3进行采样合成，最终形成采样合成图像，而没有对图案微结构3进行采样的区域，反射曲面镜单元21仅提供高亮度的背景效果，将这些反射曲面镜单元21作为最小像素，多个反射曲面镜单元21组成第二图案。对第二图案区域内的反射曲面镜单元21设置不同的参数，如高度、曲率、周期等，不同参数的反射曲面镜单元21会对光进行第二次调制，从而实现了含有预设图文信息的第二图案特征。

具体的，光学防伪元件在倾斜或旋转时，第二图案特征形成具有预设亮暗规律变化的光学效果。需要说明的是，由于第二图案特征是反射曲面镜单元21对光进行光学调制形成的，而决定反射曲面镜单元21反射效果的光学参数包括高度、曲率和周期，设计其中任意一个或多个参数，可以形成具有预设亮暗规律变化的光学效果，进而提升光学防伪元件的防伪效果。

具体的，至少一部分反射曲面镜单元21的高度按预设维度递增或递减，或至少一部分反射曲面镜单元21的周期按预设维度递增或递减，或至少一部分反射曲面镜单元21的高度和周期同时按预设维度递增或递减。通过设置反射曲面镜单元21的高度、周期与反射曲面镜单元21的结构配合，能够在预设维度的方向上观察到特定的光学特征，也就是说，在不同的方向上观察到的光学特征是不同的，进而在旋转或倾斜光学防伪元件时，能够观察到光学特征的变化，通过对相应参数的递增或递减设计，能够形成含有预设图文信息的第二图案特征，大大提升了光学防伪元件的防伪效果。

以高度参数的变化设置为例，基材1上可以布置高度递减、递增、先递减后递增、先递增后递减的反射曲面镜单元21，当光照射到反射曲面镜单元21后发生反射，由于高度参数的不同，对反射光的出射方向进行调制，从而实现了当旋转或倾斜光学防伪元件时，能够观察到具有预设亮暗规律变化的光学效果。

具体的，预设维度包括xy坐标系、球坐标系、定义的坐标系中的一种。通过选择不同的预设维度，也就是对反射曲面镜单元21的参数变化维度进行不同的设计，可以根据需要得到不同的光学效果，提高光学防伪元件的防伪能力。

具体的，反射曲面镜单元21的纵剖面的形状包括圆形、椭圆形、半圆形、多边形、锯齿形、抛物线形、正弦形中的至少一种。通过设置反射曲面镜单元21的不同纵剖面形状，也就是反射曲面镜单元21选择不同的结构，可以控制反射光线的出射方向，同时配合反射曲面镜单元21的高度、周期的设置，能够得到含有预设图文信息的第二图案特征，提高光学防伪元件的防伪特性。反射曲面镜单元21的纵剖面的形状可以包括圆形、椭圆形、半圆形、多边形、锯齿形、抛物线形、正弦形中的一种，或者几种的结合。

具体的，反射曲面镜单元21的靠近基材1的一侧底面的形状为圆形、椭圆形、多边形或沿面内一个方向无限延伸中的至少一种。

可选的，沿面内一个方向无限延伸的反射曲面镜单元21可以为柱透镜。

具体的，反射曲面镜单元21包括凹面镜、凸面镜、自由曲面镜中的至少一种。由于反射曲面镜单元21的功能在于反射光线进入人眼，其形貌是光滑的、连续的。这样设置可以在观察防伪信息时能够更加清晰，避免杂乱光线的反射影响防伪信息的识别，保证光学防伪元件的防伪效果。优选地，反射曲面镜单元21为凸面镜或凹面镜。反射曲面镜单元21可以包括凹面镜、凸面镜、自由曲面镜中的至少一种，也可以是几种的结合。

可选地，反射曲面镜阵列20中反射曲面镜单元21均是同种类的，例如，反射曲面镜阵列20中的反射曲面镜单元21可以全部为凹面镜、可以全部为凸面镜，或者全部为自由曲面镜。当然，反射曲面镜阵列20可以包括两种或两种以上的不同种类的反射曲面镜单元21，例如，反射曲面镜阵列20中部分反射曲面镜单元21为凹面镜，部分反射曲面镜单元21为凸面镜，部分反射曲面镜单元21为自由曲面镜。

具体的，反射曲面镜单元21为三维结构。三维结构能够实现的防伪效果更加丰富，根据需要设计防伪信息，提高了光学防伪元件的防伪特性。

具体的，多个反射曲面镜单元21为周期性排布、局部周期性排布、非周期性排布、随机排布中的一种。反射曲面镜单元21的多种排布形式可以更加灵活地根据所需的防伪效果进行设计，提高光学防伪元件的防伪特性。其中，周期排布是指具有一定的周期的排布形式，例如矩阵排布。局部周期排布是指反射曲面镜阵列20中的部分反射曲面镜单元21按照一定的周期进行排布，而另一部分反射曲面镜单元21可以是随机排布的，可以是非周期排布的。非周期性排布是指按照预设的规律进行排布，但是不具有周期性的排布。与随机排布的区别是，非周期排布具有一定的规律。随机排布是完全随机排布，没有任何规律的排布。

需要说明的是，反射曲面镜阵列20对图案微结构3进行采样合成，最终形成采样合成图像，这些采样合成图像是人眼可以直接观察到的宏观合成图像，可以形成若干动感效果，包括平移、双通道、多通道、动画、立体动图。由于图案微结构3的排布形式与对应的反射曲面镜单元21相同，也就是图案微结构3为周期性排布、局部周期性排布、非周期性排布、随机排布中的一种。同时图案微结构3的排布形式还受到所要实现的宏观动画效果限制。当动感效果为水平平移、垂直平移、正交平移、上浮、下沉时，图案微结构3的排布为周期性排布或局部周期性排布；当宏观动画效果为缩放、双通道、立体时，也就是每一个角度反射入人眼的光线是不同的，图案微结构3的排布是非周期性排布或随机排布。

具体的，图案微结构3包括凹槽、平面、凸起、微结构5中的至少一种，以使图案微结构3与反射曲面镜单元21的反射光线的形成强弱对比。通过反射曲面镜单元21对光线的反射形成高亮区域，而将图案微结构3设置为凹槽、平面、凸起、微结构5等结构，使图案微结构3对光线的反射效果大大降低，在观察时形成亮暗交替的光学效果。对图案微结构3的结构进行设置可以调整反射光线的强弱和反射光方向，获得所需的光学防伪特征，提高光学防伪元件的防伪特性。

需要说明的是，微结构5可以设置在凹槽、平面、凸起上，以进一步增强图案微结构3与反射曲面镜单元21反射光线的强弱对比

需要说明的是，微结构5的特征尺寸小于1纳米。

具体的，当图案微结构3为凹槽或凸起时，图案微结构3的横截面包括矩形、锯齿形、三角形、正弦形中的一种。

具体的，微结构5包括一维亚微米结构、二维亚微米结构中的一种或微结构5形成结构色。

具体的，光学防伪元件还包括第一颜色功能层和第二颜色功能层，第一颜色功能层设置在图案微结构3所在的区域，第二颜色功能层设置在反射曲面镜阵列20除图案微结构3所在的区域以外的区域上。通过在反射曲面镜阵列20上设置颜色功能层，可以使防伪图案和背景具有颜色特征，便于对防伪信息进行观察，而在不同区域设置第一颜色功能层与第二颜色功能层，可以更好地对图案微结构3所在的区域与反射曲面镜阵列20除图案微结构3所在的区域以外的区域进行区分，进而能够更好地区分防伪图案与背景，同时反射曲面镜阵列20与颜色功能层相互配合，产生带有颜色变化和明暗变化的动感或景深效果，丰富了光学防伪元件的防伪特性。

具体的，第一颜色功能层包括单层镀层、多层镀层、油墨层、颜料层、染料层中的一种；第二颜色功能层包括单层镀层、多层镀层、油墨层、颜料层、染料层中的一种。通过选择不同的材料可以灵活地设置第一颜色功能层和第二颜色功能层的颜色特征，提高防伪性能。

具体的，当图案微结构3为凹槽、凸起或凹槽内分布微结构5时，第一颜色功能层和第二颜色功能层相同或不同；当图案微结构3为平面时，第一颜色功能层和第二颜色功能层不同。当图案微结构3为凹槽、凸起或凹槽内分布微结构5时，高低不平的结构使得第一颜色功能层和第二颜色功能层呈现颜色饱和度对比，从而实现区别颜色特征。当图案微结构3为平面时，通过对第一颜色功能层和第二颜色功能层填充不同的材料，从而实现着色，得到不同的颜色特征。

需要说明的是，第一颜色功能层和第二颜色功能层也可以由亚波长光栅与镀膜组合实现，凹槽内分布的微结构5可以是一维亚微米结构、二维亚微米结构中的一种或微结构5形成结构色，结合金属镀膜或者光变镀膜进行着色，使凹槽所在区域与其他区域形成颜色对比，得到不同的颜色特征。

需要说明的是，结构色与色素着色无关，是亚显微结构所导致的一种光学效果，而微结构5形成结构色是指微结构5的结构能够产生结构色这种光学效果。

具体的，第一颜色功能层和第二颜色功能层具有衍射光变特征、干涉光变特征、微纳结构特征、印刷特征、部分金属化特征、荧光特征、用于机读的磁、光、电、放射性特征中的至少一种特征。通过对第一颜色功能层和第二颜色功能层进行不同的设置，可以得到更丰富的防伪特征，提高光学防伪元件的防伪性能。

具体的，反射功能层4包括单层金属镀层、多层金属镀层、由吸收层、低折射率介质层和反射层形成的镀层、高折射率介质镀层、由第一高折射率介质层、低折射率介质层和第二高折射率介质层依次堆叠形成的多介质层镀层、由吸收层、高折射率介质层和反射层依次堆叠形成的镀层中的一种。单层镀层的形式可以便于反射功能层4的加工，生产制作效率更高。多层镀层更有利于反射功能层4对光线进行控制，得到更好的光学效果，但是制作困难。

其中，反射层材料为具有高反射率的材料，如金、银、铜、铝等；吸收层材料要求是折射率与吸光系数接近的材料，可以是半金属材料，如硅、锗等，也可以是金属材料或其合金，如铬、铜、镍、镍铬合金等；高折射率介质层材料为折射率高于1.7的介质材料，例如硫化锌、二氧化钛等；低折射率介质层材料为折射率小于等于1.7的介质材料，例如氟化镁、二氧化硅、冰晶石等。

需要说明的是，高反射率的材料的反射率大于1.7。

需要说明的是，反射功能层4可以为干涉型叠层结构，该叠层结构形成法布里-泊罗谐振腔，对入射的白光具有选择作用，出射光线只包含某些波段，也就是出射光线显示特定的颜色；当入射角度变化时，与之相对的光程发生变化，干涉波段发生变化，导致出射光线颜色也随之变化，形成光变效果。

具体的，反射曲面镜单元21的周期大于等于5微米且小于等于200微米。反射曲面镜单元21的周期大于等于5微米，避免反射曲面镜单元21的周期过小影响光线的反射使得背景亮度过低，同时避免影响图案微结构3在反射曲面镜阵列20上的设置。反射曲面镜单元21的周期小于等于200微米，避免因反射曲面镜单元21的周期过大使高亮度的背景亮度过高或者难以和防伪图案进行像素的匹配，影响对防伪信息的观察。

具体的，图案微结构3的线条宽度大于等于0.2微米且小于等于100微米。图案微结构3的线条宽度大于等于0.2微米，避免图案微结构3的线条宽度过窄影响光线的反射从而影响对防伪图案的观察。图案微结构3的线条宽度小于等于100微米，避免因图案微结构3的线条宽度过宽使提供背景的反射曲面镜单元21的反射光线亮度过低，避免影响对防伪图案的观察。

具体的，基材为有色或无色薄膜，基材的材料包括聚对苯二甲酸二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、金属、玻璃、纸张中的至少一种。

实施例一

如图1至图4所示，在本实施例中，光学防伪元件包括基材1，基材1的一侧表面上设置有多个反射曲面镜单元21，在反射曲面镜单元21上设置有图案微结构3，图案微结构3与反射曲面镜阵列20处于同一平面内且无间隔重叠。图案微结构3为凹槽，在反射曲面镜单元21上同形设置有反射功能层4。

如图1所示，每个反射曲面镜单元21上设置的图案微结构3形成的图案为数字“5”，反射曲面镜阵列20采样合成图案微结构3后，形成具有动感、立体效果的第一图案特征，即能够观察到动感、立体的图案数字“5”。

需要说明的是，如果微图文区域或背景区域内只存在反射曲面镜单元21，那么采样层所采集的图像只能是灰度的形式，实现简单的“黑-灰-白”的图像，如图3所示，将多个反射曲面镜单元21的高度沿着一个预设维度递减，沿着该预设维度能够形成含有预设图文信息的第二图案特征，即能看到图案“E”。

需要说明的是，反射曲面镜单元21具有曲率(或曲线斜率)、高度和周期三个特征参数，由于相邻两个反射曲面镜单元21是不同的，也就是相邻两个反射曲面镜单元21的高度和曲率是随机分布的，因此在平面波入射时，反射曲面镜单元21可以最大限度地将散射光反射到观察者的眼中，从而使得观察者可以在多角度下观察到防伪特征。

具体地，反射曲面镜单元21的横向特征尺寸大于0.5微米且小于500微米。优选地，反射曲面镜单元21的横向特征尺寸大于20微米小于200微米。更优选地，反射曲面镜单元21的横向特征尺寸大于20微米小于50微米。反射曲面镜单元21的纵向特征尺寸小于50微米。优选地，反射曲面镜单元21的纵向特征尺寸小于10微米。更优选地，反射曲面镜单元21的纵向特征尺寸小于1.5微米。

需要说明的是，横向特征尺寸指反射曲面镜单元21的长度方向的尺寸，例如反射曲面镜单元21为透镜时透镜的直径。纵向特征尺寸指反射曲面镜单元21的高度。

需要说明的是，反射曲面镜单元21的横截面可以是线性的或非线性的，也就是反射曲面镜单元21的横截面可以是无曲率变化的平面，也可以是具有一定弯曲程度的曲面，例如抛物面、圆弧或其他具有曲率的形状形成的曲面。

如图4所示，自然光照射到光学防伪元件后发生反射，人眼中可呈现动感、立体的图案数字“5”，以及具有亮暗变化的宏观图文信息向左翻转的字母“E”。

在本实施例中，图案数字“5”的设计思路如下。首先，确定各个观察角度下所看到的宏观放大图像，将每一张宏观放大图像按照宏观图像的实际尺寸和反射曲面镜单元21的周期的尺寸进行像素化，每个像素对应一个反射曲面镜单元21；按照观察角度将每个像素投影到反射曲面镜单元21所对应的图案微结构3所在的区域。遍历所有宏观图像和所有反射曲面镜单元21后即完成图案数字“5”的设计。

在本实施例中，宏观图文信息向左翻转的字母“E”的设计思路如下。首先，确定预设图文信息的亮暗规律，将亮暗规律转换为反射曲面镜单元21的高度数值，反射曲面镜单元21的高度影响其反射光的出射方向，也就是在人眼中投影的像素的亮暗程度不同，反射光进入人眼则表示对应的像素为亮，没能进入人眼的反射光所代表的像素则为暗。

需要说明的是，图案微结构3与反射曲面镜单元21的空间无间隔重叠程度，即图案微结构3分布在反射曲面镜单元21上的位置深度，不会改变暗图像的灰度。但是，在实际应用中，图案微结构3无间隔重叠在反射曲面镜单元21的表面。优选地，图案微结构3距离反射曲面镜单元21表面深度小于1微米，表面覆盖金属镀层后，宏观合成图像的清晰度更好。

实施例二

与实施例一的区别是，在本实施例中反射曲面镜阵列20中部分反射曲面镜单元21为凹面镜、部分反射曲面镜单元21为凸面镜，且高度相同。

如图5所示，中反射曲面镜阵列20中部分反射曲面镜单元21为凹面镜、部分反射曲面镜单元21为凸面镜，也就是反射曲面镜阵列20为凹面镜与凸面镜排列组合形成。当自然光照射时，反射曲面镜单元21以及覆盖在其表面的反射功能层4形成反射单元，将入射光反射入人眼，形成具有亮暗特征的像素，在反射曲面镜单元21为凹面镜或凸面镜的交错设置下多个反射单元提供多个像素形成具有亮暗变化的防伪特征。

实施例三

与实施例二的区别是，在本实施例中反射曲面镜单元21的高度在一个预设维度上递减。

如图6所示，反射曲面镜单元21为凹面镜或凸面镜，也就是反射曲面镜阵列20为凹面镜与凸面镜排列组合形成，反射曲面镜单元21的高度在一个预设维度上递减。凹面镜和凸面镜的交错设置使光线在不同的位置反射方向不同，并且在预设维度上反射曲面镜单元21的高度递减，使得具有亮暗特征的像素在预设维度上有规律地进行变化，形成具有预设图文信息的第二图案特征。

实施例四

与实施例一的区别是，在本实施例中，图案微结构3为凹槽，且凹槽的槽底面为曲面。

如图7所示，图案微结构3为凹槽，凹槽的底面为与反射曲面镜单元21对应缺少的部分的曲率相同的曲面。

实施例五

与实施例一的区别是，在本实施例中反射曲面镜单元21上同形覆盖微结构5，反射功能层4同形覆盖在微结构5上。

在图8所示的具体实施例中，微结构5设置在反射曲面镜单元21上除去图案微结构3以外的其他区域，以增加图案微结构3与反射曲面镜单元21的其他区域之间的暗亮的反差，以突显第一图案特征。

实施例六

与实施例四的区别是，在本实施例中图案微结构3的凹槽底部同形覆盖有微结构5。

如图9所示，图案微结构3为凹槽，且凹槽的底面设置有微结构5，以使得图案微结构3与其他区域之间的亮度不同，形成亮暗的反差，以突显第一图案特征。

实施例七

与实施例一的区别是，反射曲面镜单元21仅保留具有图案微结构3的部分，使得反射曲面镜单元21直接形成图案。

在图10所示的实施例中，在反射曲面镜单元21中仅保留具有图案微结构3的位置，而将其余位置去除掉，以形成第一图案特征。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、光学防伪元件通过反射曲面镜阵列20上的多个反射曲面镜单元21将光线反射进入人眼，使人能够通过反射光线观察防伪信息。

2、通过对反射曲面镜单元21的高度、周期按预设规律排列，能够在光学防伪元件上观察到含有预设图文信息的第二图案特征。

3、在反射曲面镜单元21上设置图案微结构3，也就是反射曲面镜阵列20上含有图案微结构3，使得反射曲面镜阵列20能够对图案微结构3进行采样合成，从而形成具有动感、立体效果的第一图案特征。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种光学防伪元件，其特征在于，包括：

基材(1)；

反射曲面镜阵列(20)，所述反射曲面镜阵列(20)设置在所述基材(1)上，所述反射曲面镜阵列(20)具有多个反射曲面镜单元(21)；

图案微结构(3)，所述图案微结构(3)形成在所述反射曲面镜单元(21)上；

反射功能层(4)，所述反射功能层(4)设置在所述反射曲面镜阵列(20)上，所述反射曲面镜阵列(20)对所述图案微结构(3)采样合成后形成具有动感、立体效果的第一图案特征；至少一部分所述反射曲面镜单元(21)的高度和/或周期按预设规律排列形成含有预设图文信息的第二图案特征。

2.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述光学防伪元件在倾斜或旋转时，所述第二图案特征形成具有预设亮暗规律变化的光学效果。

3.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，至少一部分所述反射曲面镜单元(21)的高度和/或周期按预设维度递增或递减。

4.根据权利要求3所述的光学防伪元件，其特征在于，所述预设维度包括xy坐标系、球坐标系、定义的坐标系中的一种。

5.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，

所述反射曲面镜单元(21)的纵剖面的形状包括圆形、椭圆形、半圆形、多边形、锯齿形、抛物线形、正弦形中的至少一种；和/或

所述反射曲面镜单元(21)的靠近基材(1)的一侧底面的形状为圆形、椭圆形、多边形或沿面内一个方向无限延伸中的至少一种；和/或

所述反射曲面镜单元(21)包括凹面镜、凸面镜、自由曲面镜中的至少一种；和/或

所述反射曲面镜单元(21)为三维结构；和/或

多个所述反射曲面镜单元(21)为周期性排布、局部周期性排布、非周期性排布、随机排布中的一种。

6.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述图案微结构(3)包括凹槽、平面、凸起、微结构(5)中的至少一种，以使所述图案微结构(3)与所述反射曲面镜单元(21)的反射光线的形成强弱对比。

7.根据权利要求6所述的光学防伪元件，其特征在于，

当所述图案微结构(3)为所述凹槽或所述凸起时，所述图案微结构(3)的横截面包括矩形、锯齿形、三角形、正弦形中的一种；和/或

所述微结构(5)包括一维亚微米结构、二维亚微米结构中的一种或所述微结构(5)提供结构色。

8.根据权利要求6所述的光学防伪元件，其特征在于，所述光学防伪元件还包括第一颜色功能层和第二颜色功能层，所述第一颜色功能层设置在所述图案微结构(3)所在的区域，所述第二颜色功能层设置在所述反射曲面镜阵列(20)除所述图案微结构(3)所在的区域以外的区域上。

9.根据权利要求8所述的光学防伪元件，其特征在于，

所述第一颜色功能层包括单层镀层、多层镀层、油墨层、颜料层、染料层中的至少一种；和/或

所述第二颜色功能层包括单层镀层、多层镀层、油墨层、颜料层、染料层中的至少一种；和/或

当所述图案微结构(3)为所述凹槽或所述凸起时，所述第一颜色功能层和所述第二颜色功能层相同或不同；和/或

当所述图案微结构(3)为所述平面时，所述第一颜色功能层和所述第二颜色功能层不同；和/或

所述第一颜色功能层和所述第二颜色功能层具有衍射光变特征、干涉光变特征、微纳结构特征、印刷特征、部分金属化特征、荧光特征、用于机读的磁、光、电、放射性特征中的至少一种特征。

10.根据权利要求8所述的光学防伪元件，其特征在于，所述反射功能层(4)包括单层金属镀层、多层金属镀层、由吸收层、低折射率介质层和反射层形成的镀层、高折射率介质镀层、由第一高折射率介质层、低折射率介质层和第二高折射率介质层依次堆叠形成的多介质层镀层、由吸收层、高折射率介质层和反射层依次堆叠形成的镀层中的一种。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的光学防伪元件，其特征在于，

所述反射曲面镜单元(21)的周期大于等于5微米且小于等于200微米；和/或

所述图案微结构(3)的线条宽度大于等于0.2微米且小于等于100微米；和/或

所述基材(1)为有色或无色薄膜，所述基材(1)的材料包括聚对苯二甲酸二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、金属、玻璃、纸张中的至少一种。

12.一种光学防伪产品，其特征在于，包括权利要求1至11中任一项所述的光学防伪元件。