CN1249818A - 透镜片 - Google Patents

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Abstract

一个在其两侧面上带有微透镜阵列(4,6)的透明片。至少一阵列(6)的凸起(7)具有一个至少含有两个弯曲(11－14)的横截面,因而改善了所述两微透镜阵列形成的莫尔图案的可见度。该透明片可用作防伪标记。

Description

透镜片
本发明涉及一种透明片，在该透明片相反的两表面上设置两种不同间距的(微)透镜阵列，每个阵列有一系列凸起。本发明还涉及一具有这种透明片的物体和用于制造所述透明片的方法及单个模具和模具组。
一个上述的透明片已在US 3,357,773中公开。在该公知塑性片的两个表面上压制成具有规则的凸起微透镜阵列。两阵列微透镜中心间的间距略有差别。该差别使阵列在透明片的平面内的一个方向或两个方向上不对准，因而透明片给观看者提供不同的莫尔图案。透明片的可见图形突出明显并包括具有圆形或椭圆形的不同尺寸的三维凹陷或凸起。
本发明的目的是提供一个具有改进的莫尔图案可见度和改进的景深感觉的(微)透镜片。
根据本发明，当透明片在一垂直相应表面的平面内并在至少一个阵列的一凸起横截面中包含至少两个间断时，上述目的可以实现。在横截面中的一间断是在入射光改变反射方向处凸起横截面中一较短的边界线的长度。如果横截面中该间断的长度小于凸起边界线长度的40％，则间断较短。在凸起伸入透明片或从透明片伸出位置处的该横截面中的间断不包括在间断数中。因间断引起的反射变化构成莫尔图案中可见的不同结构，因而增加了莫尔图案的可见度、且该不同结构附加到景深感觉中。间断可以是凸起的一个小区域，该小区域用粗糙的表面结构漫反射入射光。间断也可以是一种相对入射光具有不同角度之平面的小区域，例如一具有两个或多个侧面的槽或凸起；这些侧面可以是平面或曲面。
该间断最好以封闭带的形式围绕凸起延伸，从而在位于莫尔图案中的凸起图像内形成封闭的带。如果凸起是球形的，间断最好是凸起上的一环形带，并位于平行于透明片表面的一平面中。图像中的这些带增加了莫尔图案中凸起图像的可见度。
单个凸起应具有透镜的特性；这一点至少应适用于一个或两个微透镜阵列的多数凸起。
该间断最好是弯曲。该弯曲允许凸起邻接的表面曲率有更多变化，从而改善入射光大范围的意外反射和折射，这能增加图形的可见度。一个弯曲就是一个曲率半径的急剧及局部变化并明显大于截面中其它部分曲率半径的变化。一凸起的弯曲最好沿一线伸展，该线可平行于透明片表面并可以是直线或曲线。
在优选实施例的透明片中，所述截面包括一具有第一曲率半径的第一线和一具有不同的第二曲率半径的第二线。该截面可包括一位于两曲线之间的直线，该两曲线具有相同或不相同的曲率半径。一设有这些特征的凸起可具有一为第一半径的球形区和一为小于第一半径的第二半径的球形段。球形段的平坦部分设置在球形区两平坦部分中一个较小部分上。球形区被限定为一具有两平坦部分的球体部分，该球体部分位于具有不同Z值常数的两平面之间，其中该球体位于三维座标系XYZ的中心。球形段被限定为一具有一个平坦部分的球体部分，该球体部分位于一具有Z常数值的平面的一侧面上。球形区较陡的边可用全内反射反射光，并使透明片的局部反射增强，从而提高结构的可见度。如果用单个陡边球形段作凸起取代本发明的形状，该凸起的高度会较大，因此用于成形透明片的模具制造和模压处理较困难。
该凸起可设置成一矩形阵列。最好凸起设置成六边形密集阵列，以将凸起之间的面积减至最小。
该片可在一表面或每个表面上设有一含有两个间断之凸起的阵列。在前一个情况中，具有不为两个间断的凸起的阵列最好包括透镜凸起。这些凸起的焦距最好基本等于该透明片厚度。
当阵列至少设有一部分反射层时，该透明片的反射增强、莫尔图案的可见度提高。这种改善当具有两个弯曲之凸起的阵列设有所述反射层时比那种具有不为两弯曲的阵列设有一反射层的情况更明显。当该透明片嵌入一折射率与其相似的材料中时，在透明片上应用一个或两个反射层具有明显的优点，这是因为在这种情况中，反射程度不再直接取决于该透明片与嵌入材料之间的折射率差。
面对微透镜片观看侧的阵列最好设置保护层以避免受环境影响。如果这层具有与微透镜片材料不同的折射率，则阵列形成莫尔图案所需的光学对比度要被保持。
可在透明片的一个或两个表面设置一图像。该图像也可设置在该透明片的主体内。当设置在该片观看侧上或主体内时，图像最好是部分透明的、以便在图像的该位置形成莫尔图案。该透明片本身可以是一带有图像的幻灯片。另外，该透明片可用作一图像框。被图像框围绕并与该框共面的画面或投影图像对双目观看者呈现为不共面，于是增强了观看者对画面或图像的景深感觉。
本发明的另一个方面涉及一带有本发明透明片的物体。由于该透明片的组合阵列可在宽入射角范围内产生显著的向后反射、产生光散射、并照亮宽的角范围，因此该微透镜片的目的是改善物体的反射率。该目的也对微透镜片形成的可见图形的宽范围起装潢作用。微透镜片可以是物体的一组成部分。它可以是例如一个保护套部分，从而融合了结构与装潢功能。
在本发明物体的特定实施例中，由透明片形成的莫尔图案用于表示物体的专利权人或制造者。例如，一在记录载体盒上的图形可表示该盒或该记录载体的制造者、或表示储存在该记录载体的信息的版权所有者。良好的图形可见度有助于用户将真的物体与仿造的物体区别开，并使公安机关能可靠地鉴别物体。由于拷贝微透镜片上的阵列很困难，因此拷贝的微透镜片很难具有与真实的微透镜片上两阵列之间的位置关系相同的位置关系。这种莫尔图案中所产生的变化可被未经训练的肉眼观察到。
在一优选实施例中，该微透镜片由一粘接层连接到一物体部件上。如果为进行仿造而将真正的微透镜片从物体部件上除去，则会损坏相邻粘接层的阵列。一种损坏阵列的拷贝将显示出莫尔图案与真实图形存在明显的差别。
本发明的又一个方面涉及一制造含有微透镜阵列的透明片的模具。该模具的底部具有一组微透镜阵列图形的凸起，该凸起在垂直于底部的平面内的一横截面至少含有两个间断。该间断最好是弯曲(点)。
本发明还涉及一在透明片相反表面上制造具有两个微透镜阵列的透明片用的模具组。模具组中至少一个模具的底部具有一组微透镜阵列图形的凸起，该凸起在垂直于底部的平面内的一横截面至少含有两个间断。该间断最好是弯曲。
本发明的再一个方面涉及一使用模具制造含有微透镜阵列的透明片的方法。该模具的底部具有一组微透镜阵列图形的凸起，其特征在于，该凸起在垂直于底部的平面内的一横截面至少含有两个间断。
本发明的目的、优点和特征将在下面结合附图的具体说明中变得更加清楚，附图中：
图1表示本发明(微)透镜片的横截面，
图2表示带有(微)透镜片的物体，
图3A和3B表示嵌入(微)透镜片的两种结构，
图4表示制造(微)透镜片所用的模具。
图1表示本发明一(微)透镜片的横截面。片主体包括一中心层1和两侧的层2、3。层1、2和3的厚度d1、d2和d3均是150μm。层2设有一微透镜阵列4，微透镜阵列4具有许多定间隔的圆形凸起5。凸起最好构成凸透镜。透镜的半径R1是150μm，透镜的中心间隔t1是336μm。层3也设有含有许多定间隔的凸起7的微透镜阵列6。凸起7的形状由球形区8和同心的球形段9构成。在该凸起横截面中，球形区的两个曲线由图中的标号8表示，球形段的曲线由图中的标号9表示。区8是一半径R2为250μm的球的一部分。段9是一半径R3为150μm的球的一部分。在特定实施例中，两半径长度相等。区8和段9由图中位于两曲线8和9之间的(两)直线10所示的一平面环形区10相连接。凸起的横截面分别示出从区8到平面区10、从平面区10到段9、从段9到平面区10、从平面区10到区8转变处的四个弯曲11-14。凸起8的中心间隔t2是346μm。邻接凸起的区可以接触。这些区可紧密地定位以便沿一条线接触。于是得到的凸起8之间的小的间隔有利于莫尔图案的清晰度。
凸起5、区8和/或段9的形状不必是球形，也可以是抛物线形。
凸起的半径和间隔最好应根据微透镜片的正常观看距离进行选择。当观看距离小于一米时，间隔应在1-1000μm范围内。当观看距离大于一米时，间隔应在1mm-100mm范围内。半径的增加与间隔成正比。
凸起可覆盖带有图形的整个表面区、或者凸起可由凸起之间的未凸起的区域隔开。凸起可排列成各种阵列图形，例如矩形或三角形图案。六边形图案因其密集的排列而成为优选图案。上述的透镜间隔是在最近的邻接方向上。
由于阵列4和6的凸起以t2-t1的量不对准，图1所示微透镜片的莫尔图案将有一个等于11mm的周期t1t2/|t2-t1|。如果凸起在一个方向对准而在另一个方向不对准，则莫尔图案将只显示一在后一方向的变化。如果两阵列之间间隔中的差别在不同的方向上不同，则莫尔图案在这些方向显示不同的周期。如果凸起5的焦距是微透镜片厚度的数量级，当从阵列4一侧观看微透镜片时，莫尔图案将是凸起8的放大图像的重现，并给出气泡的感觉。对于这个微透镜片，346μm的凸起直径将成像为11mm的气泡。基于微透镜片平面内不同方向阵列的间隔差别，图像将成为圆形或椭圆形。在双目视觉中，气泡图案在不与微透镜片平面共面的平面内显示。图1的微透镜片示出图案平面与微透镜片平面之间约5mm的高度差。
可在从微透镜片两侧的透射或反射中看到莫尔图案。当从阵列4侧面观看微透镜片时，区8和段9的结构看得最清楚。
图2示出带有本发明微透镜片的盒15。特别如US 4,874,085所述，该盒具有盖件16和基底件17，基底件17具有容放一记录载体18的装置。记录载体可以是例如磁带、光带、磁盘或光盘等的任何类型。图中所示的记录载体是诸如CD或DVD的盘形光记录载体。盖件16由本发明的微透镜片构成。类似地，基底件17可由微透镜片构成，或者例如作为盖件或基底件之侧壁的盒部分由微透镜片制作。记录载体18带有含微透镜片的标记19。
微透镜片可用于纯装潢，也可用于防伪的目的。如果将微透镜片嵌入一主体中，则微透镜片的复制较难。图3A示出一结构横截面，其中嵌入了本发明的微透镜片。本发明的微透镜片由粘接层22连接到物体21上，在微透镜片20与粘接层22之间设置一反射层23以用于反射光。为了清楚起见，图中未示出微透镜片的凸起。远离反射层23的微透镜片20的表面被透明保护层24覆盖。保护层由折射率不同于微透镜片的材料构成，以便在微透镜片与保护层之间的介面上反射光。保护层24用于防止微透镜片受外界的影响，特别是避免机械磨损和污染。
图3B示出嵌入微透镜片的另一实施例。在微透镜片20上设置一部分反射的层25代替保护层24。一层26设置在反射层25上。该层26可以是较薄的保护层或具有机械强度的透明层。层26折射率的选择比保护层24更自由。反射层25可以是一部分透射的金属层或一具有所需反射率的介电层。层23和25的反射率可根据微透镜片是否仅在反射或透射中、或同时在反射和透射中被观看到进行选择。反射率数值的选择也根据所需莫尔图案的密度来确定。
微透镜片也可用EP 0 156 430公开的复制技术制造。优选用聚合物制成的层1用一UV固化漆进行涂覆。用具有与阵列4相反形状的模具将该漆挤压成阵列的形状。图4示出这种模具30。该模具包括一具有平面底部32的模具腔31，在平面底部上设置一凸起33以形成六边形密集排列的二维图案。为清楚起见，图中只示出凸起面积的局部。固化漆经UV光辐射硬化处理。硬化后，固化漆形成层2并将模具去除。类似地，用具有与层3凸起相反形状的模具将层3形成在层1上。两个模具一起构成匹配的组件，其凸起具有准确的限定位置。微透镜片也可用注塑成形或压力成形法制造。如US 3,357,772中所公开的，该成形处理方法也可包括在带有本发明凸起的辊之间辊压一个或多个塑性透明片的步骤。

Claims (13)

1.一个透明片，在该透明片相反的两表面上设置两个具有不同间距的微透镜阵列(4，6)，每个阵列有一组凸起(5，7)，其特征在于，在垂直相应表面之平面内并在至少一个阵列(6)的凸起的一横截面中包括至少两个间断。
2.如权利要求1的透明片，其特征在于，所述的间断是弯曲(点)(11-14)。
3.如权利要求1的透明片，其特征在于，所述的横截面包括一具有第一曲率半径(R2)的第一线(8)和一具有与第一曲率半径(R2)不同的第二曲率半径(R3)的第二线(9)。
4.如权利要求2的透明片，其特征在于，所述的横截面包括一位于第一曲线与第二曲线之间的直线。
5.如权利要求1的透明片，其特征在于，在一个所述阵列上设置一至少部分反射的层(23，25)。
6.如权利要求1的透明片，其特征在于，所述透明片由具有第一折射率的材料构成，在所述透明片的观看侧上设有一具有不同于第一折射率的第二折射率的保护层(24)。
7.一个物体(15)，包括一个具有权利要求1所述透明片之特征的透明片。
8.一个如权利要求7的物体，其特征在于，由所述两阵列提供的莫尔图案用于表示该物体专利权人或制造者的特征。
9.一个如权利要求8的物体，其特征在于，所述物体包括一物体部件(16，17)，所述透明片的一个表面由一粘接层(22)连接到所述物体部件上。
10.一个用于制造带有微透镜阵列的透明片的模具，包括一具有一组所述微透镜阵列图案的凸起的底部，其特征在于，在一垂直于所述底部的平面内并在所述凸起的一横截面中包含至少两个间断。
11.如权利要求10的模具，其特征在于，所述的间断是弯曲。
12.一个用于制造在透明片的两相反表面上具有两个微透镜阵列的透明片的模具组，至少模具组的一个模具具有如权利要求10或11所述模具的特征。
13.一个用模具制造一含有微透镜阵列的透明片的方法，该模具的底部带有一组所述微透镜阵列图案的凸起，其特征在于，在一垂直于所述底部的平面内并在所述凸起的一横截面中包含至少两个间断。
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