CN202661719U - 具有浮现的合成图像的用户接口 - Google Patents
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Abstract
一种具有浮现的合成图像的用户接口，其包括传感器；片材，包括：至少一个微透镜层，所述微透镜层具有第一面和第二面；材料层，与所述微透镜层的所述第一面相邻设置；在所述材料中形成的至少部分完整的图像，与多个所述微透镜中的每个相关联，其中所述图像与所述材料形成对比；以及由各个图像形成的合成图像，用肉眼看，所述合成图像看起来浮现在所述片材的上方或下方中的至少一者，其中，所述传感器和所述片材被布置为，使得当用户与浮现的所述合成图像进行交互时，启动所述传感器。本文所述的用户接口的实施例是可用作例如汽车组件、电器组件、医疗设备、升降机按钮、实验室设备以及消费电子产品、自动柜员机等。
Description
背景技术
用户接口是人和用于完成任务的装置之间的联接件。用户接口可能是简单的标识有“推”以指示推哪里(例如，开门)的标记或标签，或者可能涉及与软件集成的硬件，用于改变(例如)可视化显示、声音识别等。可以采用多种方式完成启动或选择或执行功能；包括如触摸按钮、开关之类的物理接触以及运动或热检测。
在没有物理接触的情况下选择功能或启动所述功能可以带来的有益效果包括：减少或消除由于接触对接口造成的损坏、对接口和用户造成的污染、用户反复的应力损伤等。
用户接口通常不仅仅具有功能需求。接口通常具有美学需求，使得它们在视觉上有趣、在视觉上令人愉悦或者甚至直到使用时才能看见，或仅仅只有用户能看见。用户接口的外观可能影响用户对装置质量和工艺的感觉(例如，接口与装置结合得如何)。
发明内容
在一个方面，本文描述的用户接口的第一通用实施例包括：
传感器；
片材，所述片材包括：
至少一个微透镜层，所述微透镜层具有第一和第二面；
材料层，所述材料层与所述微透镜层的所述第一面相邻设置；
在所述材料中形成的至少部分完整的图像，与多个所述微透镜中的每个相关联，其中所述图像与所述材料形成对比；以及
由各个图像形成的合成图像，用肉眼看，所述合成图像看起来浮现在所述片材的上方或下方中的至少一者，(在一些实施例中，浮现在所述片材的上方和下方)，
其中，所述传感器和所述片材被布置为，使得当用户与浮现的所述合成图像进行交互时，启动所述传感器。
本文使用的“进行交互”意指用户可视地观察到合成图像，确定他们是否希望启动由传感器控制的功能，并接着通过将他们的手指放到合成图像所处的位置来请求启动所述功能，所述位置也是远程传感器检测到操作人员手指的存在并启动所述功能的位置。
在一个方面，本文所述的用户接口的第二通用实施例包括：
传感器；
片材，所述片材包括：
微透镜阵列；
材料层，所述材料层与所述微透镜阵列相邻；
与所述材料层接触的第一改性或第一供体材料中的至少一者，其中所述第一改性或第一供体材料中的至少一者在与多个微透镜中的每个相关联的材料层上形成各个部分完整的图像，其中所述片材呈现由单各个图像形成的合成图像，用肉眼看，所述图像看起来浮现在所述片材的上方或下方中的至少一者，
其中，所述传感器和所述片材被布置为，使得当用户与浮现的所述合成图像进行交互时，启动所述传感器。
可任选地，用户接口提供在视觉上有趣的显示，即当不使用时可以具有与装置表面颜色和纹理匹配的表面颜色和纹理。
本文所述的用户接口的实施例是可用作(例如)汽车组件(例如，仪表盘组件)、电器组件(例如，洗碗机组件、炉组件、烘箱组件、微波炉组件、洗衣机组件和染布机组件)、医疗设备、升降机按钮、实验室设备(例如，天平)以及消费电子产品(例如，娱乐装置和移动电话)、自动柜员机等。
附图说明
图1是本文描述的用户接口的一个示例性实施例的示意图；
图2是本文描述的用户接口的一个示例性实施例的示意图；
图3是包含平凸基片的微透镜片材的放大剖视图；
图4是“外露透镜”型微透镜片材的放大剖视图；
图5是“嵌入透镜”型微透镜片材的放大剖视图；
图6是合成图像形成过程的示例性几何光学示意图，其看起来浮现在本文所述的微透镜片材上方；
图7是示例性片材的示意图，在反射光下观看片材时，其具有看起来浮现在片材上方的合成图像；
图8是片材的示意图，在透射光中观看片材时，其具有看起来浮现在片材上方的合成图像；
图9是合成图像形成过程的几何光学示意图，其在被观看时将看起来浮现在微透镜片材下方；
图10是片材的示意图，在反射光下观看片材时，其具有看起来浮现在片材下方的合成图像；
图11是片材的示意图，在透射光中观看片材时，其具有看起来浮现在片材下方的合成图像；
图12是本文所述的用户接口的另一示例性实施例的示意图；
图13是图12所示的用户接口的电路图；
图14是本文所述的用户接口的另一示例性实施例的示意图；
图15是图14中示出的用户接口的电路图；
图16是包含平凸基片的微透镜片材的放大剖视图；
图17是本文所述的用户接口的另一示例性实施例的示意图；
图18是本文所述的用户接口的另一示例性实施例的示意图；
具体实施方式
可任选地，本文所描述的用户接口还包括部分透射型反射膜、着色膜、色移膜、毛纹膜(hair line film)和/或光控膜。
例如，本文描述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜，其中传感器、片材和部分透射型反射膜按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括着色膜，其中传感器、片材和着色膜按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括色移膜，其中传感器、片材和色移膜按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括光控膜，其中传感器、片材和光控膜按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜和着色膜，其中传感器、片材、部分透射型反射膜和着色膜按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜和着色膜，其中传感器、片材、着色膜和部分透射型反射膜按所述顺序依次设置。
例如，本文描述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜和色移膜，其中传感器、片材、部分透射型反射膜和色移膜按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜和色移膜，其中传感器、片材、色移膜和部分透射型反射膜按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜和光控膜，其中传感器、片材、部分透射型反射膜和光控膜按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜和光控膜，其中传感器、片材、光控膜和部分透射型反射膜按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括着色膜和色移膜，其中传感器、片材、着色膜和色移膜按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括着色膜和色移膜，其中传感器、片材、色移膜和着色膜按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括着色膜和光控膜，其中传感器、片材、着色膜和光控膜按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括着色膜和光控膜，其中传感器、片材、光控膜和着色膜按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜、着色膜和色移膜，其中传感器、片材、部分透射型反射膜、着色膜和色移膜按任意排列依次(包括按所述顺序依次)设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜、色移膜和光控膜，其中传感器、片材、部分透射型反射膜、色移膜和光控膜按任意排列依次(包括按所述顺序依次)设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜、着色膜、色移膜和光控膜，其中传感器、片材、部分透射型反射膜、着色膜以及色移膜和光控膜被按任意排列依次(包括按所述顺序依次)设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜，其中传感器、部分透射型反射膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括着色膜，其中传感器、着色膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括色移膜，其中传感器、色移膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括光控膜，其中传感器、光控膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜和着色膜，其中传感器、部分透射型反射膜、着色膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜和着色膜，其中传感器、着色膜、部分透射型反射膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜和色移膜，其中传感器、部分透射型反射膜、色移膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜和色移膜，其中传感器、色移膜、部分透射型反射膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜和光控膜，其中传感器、部分透射型反射膜、光控膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜和光控膜，其中传感器、光控膜、部分透射型反射膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括着色膜和色移膜，其中传感器、着色膜、色移膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括着色膜和色移膜，其中传感器、色移膜、着色膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括着色膜和光控膜，其中传感器、着色膜、光控膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括着色膜和光控膜，其中传感器、光控膜、着色膜和片材按所述顺序依次设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜、着色膜和色移膜，其中传感器、部分透射型反射膜、着色膜、色移膜和片材被按任意排列依次(包括按所述顺序依次)设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜、色移膜和光控膜，其中传感器、部分透射型反射膜、色移膜、光控膜和片材被按任意排列依次(包括按所述顺序依次)设置。
例如，本文所述的可选的用户接口还可以包括部分透射型反射膜、着色膜、色移膜和光控膜，其中传感器、部分透射型反射膜、着色膜和色移膜、光控膜和片材被按任意排列依次(包括按所述顺序依次)设置。
可任选地，当存在不止一个膜时，可以将所述片材放置在膜叠堆的中间。例如，本文所述的用户接口的一些可选的实施例还包括着色膜，其中传感器、着色膜、片材按所述顺序依次设置。
可任选地，本文所述的用户接口提供视觉上有趣的显示，在未使用时其可以具有与装置表面颜色和纹理匹配的表面颜色和纹理。
可任选地，本文所述的用户接口还包括用于启动装置使其处于开和/或关模式的开关。
可任选地，本文所述的用户接口还包括光源(例如，一个或多个发光二极管)，其中光源、传感器和片材按所述顺序依次设置。
参见图1，示例性用户接口99具有电容式传感器109、片材103、可选的部分透射型反射膜110、可选的着色膜112、可选的光控膜114、可选的发光二极管106和用于发光二极管106的可选的电路板108。用户可见的虚像被标注为104。
参见图2，示例性的用户接口199具有红外传感器201、片材203、可选的部分透射型反射膜205、可选的着色膜207、可选的光控膜209、可选的发光二极管206和用于发光二极管206的可选的电路板208，其中，片材203包括小孔202，其使得当由用户启动时，来自红外线传感器201的红外光来回穿过片材203。用户可见的虚像被标注为204。
可任选地，对于本文所述的用户接口，合成图像在反射光或透射光中的至少一者下呈现，以浮现在片材之上或之下中的至少一者上(包括在之上和之下两者)。可任选地，对于本文描述的用户接口，至少部分合成图像是荧光或磷光中的至少一者，用肉眼看起来浮现在片材之上或之下中的至少一者上(包括之上和之下两者)。
可任选地，对于本文所述的用户接口，用肉眼看，合成图像还至少部分地呈现在片材的平面内。
可任选地，对于本文所述的用户接口，当观察位置相对于片材变化时，合成图像看起来相对于片材移动。
可任选地，对于本文所述的用户接口，当观察片材的角度变化时，合成图像消失并重现。
可任选地，对于本文所述的用户接口，在小于150度(在一些情况下，小于125度，或者甚至小于100度)的整个视角内，复合图像是可见的。
适用于本文所述的用户接口的传感器是本领域已知的并且可以商购，包括红外传感器和电容式传感器。对于在此所述的具有红外传感器(一个或多个)的用户接口，片材可在其中透射红外线(例如，在一个或多个开口中)，以便于光通过片材传送至红外传感器(一个或多个)。对于在此所述的具有电容式传感器(一个或多个)的用户接口，片材具有电属性，以有助于由电容式传感器(一个或多个)进行检测。例如，在一些实施例中，片材具有电阻率或电绝缘性，以有助于由电容式传感器(一个或多个)进行检测。
在本文描述的用户接口中使用的微透镜片材可以具有合成图像，该合成图像由与大量微透镜相关联的各个部分完整的图像和/或各个完整的图像提供，其看起来悬浮或浮现在片材的上方、平面上和/或下方。为方便起见，这些悬浮的图像被称为浮现图像，它们可以位于片材的上方或下方(无论是二维图像还是三维图像)，或可为看起来在片材的上方、片材的平面内和片材的下方的三维图像。
可任选地，图像可以是黑白的或彩色的，并且可以看起来随着观察者移动而变化。与一些全息片材不同，成像片材不能被用于自我复制。另外，观察者用可用肉眼观察到浮现图像。
在一个实施例中，形成了单个合成图像。实施例还公开了形成两个或更多个合成图像，以及在片材上方、下方或平面上呈现合成图像的方法。其它实施例可由传统印刷图像和合成图像的组合组成。
可任选地，对于在本文所述的用户接口中使用的片材的一些实施例，与微透镜层相邻设置的材料为辐射敏感型材料(例如，金属和/或非金属(包括金属氧化物化合物))辐射敏感型材料。示例性的金属辐射敏感型材料包括选自铝、银、铜、金、钛、锌、锡、铬、钒、钽、这些金属的合金及其组合的材料。示例性金属辐射敏感型材料包括选自硫化锌、硒化锌、二氧化硅、铟锡氧化物、氧化锌、氟化镁、硅及其组合物的材料。示例性金属辐射敏感型材料包括选自氧化铝化合物、氧化铁化合物、氧化铜化合物、氧化锡化合物物和氧化铬化合物的材料。
可任选地，对于本文所述的用户接口，与微透镜层相邻设置的材料为热致变色辐射敏感型材料。示例性的热致变色辐射敏感型材料包括选自碳酸铜、含硫脲的硝酸铜、含硫的碳酸铜、水合硫酸、氮化硼、氮化铝、氮化铋及其组合的材料，所述硫包含硫醇、硫醚、亚砜和砜的化合物。
可任选地，对于本文所述的用户接口，与微透镜层相邻设置的材料是多层膜辐射敏感型材料，其厚度足以提供所需的视觉效果。
可任选地，本文所述的用户接口还包括在材料层和微透镜之间设置的隔层。典型的隔层是透光的聚合物层，其施加于玻璃珠之上，并有助于形成更鲜明的图像。通常，光不会聚焦于珠的背面，而是会在距离珠背面有一小段距离处聚焦。因此，为了形成更鲜明的图像，通常期望的是间隔层的厚度近似地等于距离聚焦光的珠背面的距离。
可任选地，在本文所述的用户接口的第二通用实施例中，第一改性或第一供体材料中的至少一者包括着色剂。可任选地，在本文所述的用户接口的第二通用实施例中，合成图像呈现的颜色与第一改性或第一供体材料中的至少一者中的着色剂相近。
可任选地，在本文所述的用户接口的第二通用实施中，第一改性或第一供体材料中的至少一者包含辐射敏感型材料、金属辐射敏感型材料或非金属辐射敏感型材料中的至少一者。
在一些实施例中，对于小于150度的视角，合成图像的颜色发生变化。
可任选地，在所述的用户接口的第二通用实施例中，还包括与材料层相邻的第二改性或第二供体材料中的至少一者，其中第二改性或第二供体材料中的至少一者在所述片材上形成与多个微透镜中的每个相关联的各个部分完整的图像。
可任选地，在本文所述的用户接口的第二通用实施例中，第二改性或第二供体材料中的至少一者包含着色剂，所述着色剂不同于第一改性或第一供体材料中的至少一者的着色剂。
可任选地，在本文所述的用户接口的第二通用实施例中，至少部分合成图像呈现出与第一改性或第一供体材料中的至少一者以及第二改性或第二供体材料中的至少一者中的着色剂相近的颜色。
可任选地，在本文所述的用户接口的第二通用实施例中，至少部分合成图像呈现出与第一改性或第一供体材料中的至少一者和第二改性或第二供体材料中的至少一者中的着色剂混合物相近的颜色。
可任选地，在本文所述的用户接口的第二通用实施例中，第一改性或第一供体材料中的至少一者包含着色剂，并形成第一合成图像，并且第二改性或第二供体材料中的至少一者提供第二合成图像，其为荧光或磷光中的至少一种。
在其中可形成图像的微透镜片材可以包括一个或多个离散的微透镜层，其中材料层与一个或多个微透镜层的一侧相邻。例如，图3示出了微透镜片材10a的适用类型的一个示例性实施例。片材10a包括透明的基片8，基片具有第一和第二阔面，其中第二面2大致为平面，并且第一面11具有大致为球面或非球面微透镜4的阵列。可任选地，在基片8的第二面2上设置材料层14。材料层14包括用于接收供体材料的第一面6，将在下面对此进行更详细的描述。图4示出了微透镜片材10b的适用类型的另一个示例性实施例。选择微透镜的形状、基片厚度及它们的可变性，以使得适合观察片材的光大致被聚焦在第一面6上。在该实施例中，微透镜片材是“外露透镜”型的微透镜片材10b，其包括部分嵌入材料层14中的透明微球体12的单层，该单层通常也是珠粘结剂层，例如聚合材料。对于可能用于对供体基底材料(将在以下更详细地说明)进行成像的辐射波长以及将在其中观看到合成图像的光的波长而言，微球体12都是透明的。美国专利No.3,801,183(Sevelin等人)更详细地描述了这类片材，不同的是其中的珠粘结剂层非常薄，例如薄至珠粘结剂层仅在珠之间或仅占据珠之间的空隙间隔。可供选择地，当采用美国专利No.3,801,183(Sevelin等人)教导的珠粘结剂厚度时，为了将辐射大致聚焦在材料层14的第一面6上，可使用具有合适光学指数的微球体制成这类片材。这类微球体包括可例如从EsprixTechnologies(Sarasota，FL)商购获得的聚甲基丙烯酸甲酯珠。
图5示出微透镜片材10c的适用类型的另一个示例性实施例。在该实施例中，微透镜片材是“嵌入透镜”型的片材10c，其中微球体透镜22被嵌入透明保护外罩24(通常是聚合材料)与材料层14(通常也是珠粘结剂层，诸如聚合材料)之间。材料层14包括用于接收供体材料的第一面6，以下将对此进行更详细的描述。美国专利No.3,801,183(Sevelin等)中更详细地描述了这类片材，不同的是要去除反射层和粘结剂，并且要重新形成层14以使其与微球体的曲率更加不适形。
片材10的微透镜优选地具有形成折射元件的图像，以形成图像(将在以下更详细地描述)；通常通过形成形状为球面或非球面特征来实现这一点。提供梯度折射率(GRIN)的其它可用材料并非不可避免地需要曲面来折射光线。微透镜可以具有任何对称性，例如柱对称性或球对称性，前提条件是折射表面能够形成实像。微透镜本身可为离散形式的微透镜，例如圆形平凸小透镜、圆形双凸小透镜、菲涅尔小透镜、衍射小透镜、棒形、微球体、珠或圆柱形小透镜。可形成微透镜的材料包括玻璃、聚合物、矿石、晶体、半导体和这些材料与其它材料的组合。也可以使用非离散的微透镜元件。因此，也可使用由复制工艺或压印工艺(其中片材表面的形状被改变，以形成具有成像特性的复制的轮廓)形成的微透镜。
微透镜优选地具有在可见和红外波长的从1.4至3.0的范围内的均匀的折射率，并且更优选地是在从1.4至2.5的范围内，尽管不是必须的。不论各个微透镜是分立的还是复制的，也无论微透镜由何种材料制成，微透镜的屈光力优选地使得入射到光学元件上的光将聚焦在材料层14的第一面6上或在其附近。在某些实施例中，微透镜优选地在该层上的合适位置形成缩小的实像。微透镜片材的构造提供必需的聚焦条件，使得入射到微透镜片材前表面上的能量近似地聚焦到分离的改性和/或供体层上，所述的改性和/或供体层优选地为辐射敏感型，下面将对此进行更详细的描述。
尽管可以使用其它尺寸的微透镜，但微透镜的直径优选地在15微米至275微米的范围内。对于看起来与微透镜层间隔开的距离相对较短的合成图像，使用直径在上述范围下限的微透镜可获得良好的合成图像分辨率，而对于看起来与微透镜层间隔开的距离相对较大的合成图像，使用较大的微透镜可获得良好的合成图像分辨率。其它微透镜(例如小透镜尺寸与指定用于微透镜的尺寸相当的平凸、球形或非球形微透镜)可预期产生类似的光学结果。小透镜尺寸与指定用于微透镜的尺寸相当的圆柱形透镜可预期产生类似的光学结果，尽管可能需要不同或可供选择的成像光学组件。
如上所述，可以与微透镜片材10中的微透镜相邻地设置图3-5中的材料层14。片材10中的材料层14的适用材料包括硅树脂、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚丙烯或者任何其它能够被制成片材或能够被基片8支撑的聚合物。在一个示例性实施例中，片材10可以包括由不同材料制成的微透镜层和材料层。例如，微透镜层可以包括丙烯酸酯，材料层可以包括聚酯。在其它实施例中，片材10可以包括由相同材料制成的显微透镜层和材料层。例如，片材10的微透镜和材料层可以由硅树脂、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚丙烯或者任何其它能够制成片材的聚合物形成，并且可以通过机械压花、复制或模制的方法形成。
在本文所述的用户接口的第一通用实施例中，作为组分变化、材料移除或烧蚀、相位变化或在一个或多个微透镜层的一侧相邻设置的涂层聚合反应的结果，可以生成浮现在微透镜片材上的图像。除了本文提供的细节外，也可以参见美国专利No.6,288,842(Florczak等人)，该专利的公开内容以引用的方式并入本文。
另外，对于本文所述的用户接口的第二通用实施例，用于在微透镜片材上形成浮现图像的方法还包括微透镜片材上添加材料。除了本文提供的细节外，还参见公布的美国专利申请No.2007/0081254(Endle等人)，该专利的公开内容以引用方式并入本文。
A.生成浮现在片材上方的合成图像
参见图6，入射辐射100(在本实例中是光)被光学元件102引导和准直，光学元件将光100b导向发散透镜105a。光线100c从发散透镜向微透镜片材10发散。
射到微透镜片材10的光线能量通过各个微透镜4大致聚焦在材料层14与供体基底(未示出)之间的接口上。这种被聚焦的辐射致使改性和/或供体基底中的辐射敏感型材料和/或着色剂的至少一部分发生改性和/或转换，以在材料层14的表面6上形成图像46，图像的尺寸、形状和外观取决于光线、微透镜与辐射敏感型改性和/或供体基底之间的交互作用。
图7所示的布置将提供具有合成图像的片材，观察者看起来合成图像浮现在片材的上方(如以下所述)，因为如果发散光线100c穿过透镜向后延伸，则会相交于发散透镜的焦点108a处。换句话说，如果假定的“图像光线”的轨迹是通过微透镜中的每一个从材料层开始，并通过发散透镜返回，它们将在呈现合成图像的一部分的108a处相交。
B.观察浮现在片材的上方的合成图像
可以利用从观察者的同侧(反射光)、或从片材上与观察者的相对侧(透射光)、或既从观察者的同侧(反射光)又从片材上与观察者的相对侧(透射光)两者射到片材上的光线观察具有合成图像的片材。图7是在反射光下观看时观察者A用肉眼看到浮现在片材上方的合成图像的示意图。肉眼可以矫正到正常视力，但不能以其它方式辅以(例如)放大镜或特殊观察器。成像片材被可能被准直或漫射的反射光照射时，光线以由光线照射的各个图像46中的改性和/或供体材料42确定的方式从成像片材上反射回来。根据定义，由改性和/或供体材料42形成的图像看起来不同于不存在改性和/或供体材料42的材料层14的非成像部分，并且因此可察觉到图像。
例如，光线L1的一部分(例如，特定波长范围)可以被改性和/或供体材料42向观察者反射回来，其总和会形成看起来浮现在片材上方的彩色合成图像，该图像的一部分在108a处呈现。总之，可见电磁光谱的特定部分可从成像部分46反射或从层合基底(例如护照(未示出))反射，并被成像部分46吸收或散射，这意味着彩色合成图像的一部分在108a处将显而易见。然而，改性和/或供体材料42可能不会很好地或根本不会将反射光线L2反射回观察者，或者它可能会大量吸收从层合表面反射并且随后通过改性和/或供体材料42传输的光。因此，观察者可以检测到108a处光线的缺失，其总和会形成一个在片材上方浮现呈现的黑色合成图像，其一部分呈现在108a处。总之，光可以从整个片材部分反射或从在片材后面除了成像部分46之外的层合物高度反射，也就是说相对暗的合成图像将在108a处呈现。
还有可能成像材料42将会反射或部分吸收入射光，并且与成像部分46相邻布置的暗层合物(未示出)将会吸收光，以提供所需对比效果来形成合成图像。这些情形下的合成图像与具有层合物(未示出)的片材的其余相比看起来较亮，而其它部分则看起来相对较暗。可根据需要选择这些可能情况的多种组合。
某些成像片材也可通过透射光观察，如图8所示。例如，如果材料层14上的改性和/或供体材料42的成像部分是半透明的并且吸收可见光谱中的一部分，而非成像部分是透明的或半透明的，但却是高度透射的，则一些光L4将被改性和/或供体材料42选择性地吸收或反射，并不被微透镜朝导向焦点108a。其它光线L3将被非成像区至少部分透射。合成图像在焦点处将显而易见，在本实例中，与片材的其余相比，合成图像将看起来更暗，且是彩色的。在另一个示例性实施例中，如果材料层14上的改性和/或供体材料42的成像部分是透明的或半透明的，但高度透射，并且非成像部分是半透明的并吸收或反射可见光谱中的一部分，则一些光L4将被微透镜导向焦点108a。其它光线L3将不会被非成像区透射。合成图像在焦点处将显而易见，在本实例中，与片材的其余相比，合成图像将看起来更亮，且是彩色的。
C.生成浮现在片材下方的合成图像
也可以形成看起来在片材上与观察者相对侧悬浮的合成图像。可以使用会聚透镜代替图6中所示的发散透镜105a来生成浮现在片材下方浮现的这种浮现图像。参见图9，入射能量100(在本实例中是光)被准直器102引导并准直，准直器使光100b导向会聚透镜105b。从会聚透镜出来的光线100d入射到位于会聚透镜与会聚透镜的焦点108b之间的微透镜片材10上。
射到微透镜片材10的光线的能量通过各个微透镜4大致约聚焦在材料层14和辐射敏感型改性和/或供体基底(未示出)之间的接口区域内。这种被聚焦的辐射使改性和/或供体基底中的一部分辐射敏感型材料发生改性和/或转换，以形成由改性和/或供体材料42构成的图像46，图像的尺寸、形状和外观取决于光线、微透镜片材与改性和/或供体基底之间的交互作用。图9所示的布置会提供具有合成图像的片材10，观察者会看到合成图像浮现在片材的下方(如以下所述)，因为如果会聚光线100d穿过片材延伸，则会相交于会聚透镜的焦点108b处。换句话说，如果从会聚透镜105b开始穿过在每个微透镜并穿过由与每个微透镜相关联的改性和/或供体材料42形成的材料层上的图像绘出假想的“图像光线”的轨迹，则这些光线将在108b处相遇，在这呈现一部分合成图像。
D.观察浮现在片材的下方的合成图像
也可在反射光、透射光、或反射光和透射光两者下观察具有看起来浮现在片材的下方的合成图像的片材。图10是在反射光下观看时看起来浮现在片材下方的合成图像的示意图。例如，可以通过材料层14上的改性和/或供体材料42吸收光L5的部分可见光谱或通过其向观察者反射回光L5的部分可见光谱。因此，观察者可以检测到看起来源自108b的彩色光线，其总和会生成在片材的下方浮现的彩色合成图像，其一部分在108b处呈现。总之，光线可以主要从成像部分46被反射，这意味着彩色合成图像在108b处将是清晰的。可供选择地，入射光可以被材料层后面的层合物反射，光的一部分随后被改性和/或供体材料42吸收或散射，并向观察者传输回来。因此，观察者可以检测到看来像源自108b的彩色光线，其总和将会生成彩色合成图像。总之，光可被材料层后面的层合物反射并被成像部分46吸收，这意味着彩色合成图像在108b处将是清晰的。
也有可能材料层后面的层合物会吸收入射光，并且改性和/或供体材料42将分别反射或部分吸收入射光，以提供所需对比效果来得到合成图像。这些情形下的合成图像与片材的其余相比看起来较亮，而其它部分则看起来相对较暗。可根据需要选择这些可能情况的多种组合。
如图11所示，也可通过透射光L7观看某些成像的片材。例如，当改性和/或供体材料42的材料层14上的成像部分正反射或吸收颜色并且不存在改性和/或供体材料42的非成像部分是透明的时，则改性和/或供体材料42将反射或吸收可见光谱的特定部分，而透射光将穿过其余的未成像部分。这些被吸收或反射的光线L8(本文中称作“图像光线”)沿着与以入射光方向相反的方向延伸会导致形成合成图像，该图像的一部分在108b处呈现。合成图像在焦点处将是清晰的，在本实例中，与片材的其余部分相比，合成图像将看起来更暗，且是彩色的。
可供选择地，如果材料层14上的改性和/或供体材料42的成像部分是透明的或半透明的但具有高度透射性，并且材料层14的非成像部分是反射性的或是至少部分吸收的，那么在图像区域中的透射光将提供“图像光线”，以形成看起来比片材的其余部分亮的合成图像。
合成图像可以看起来是二维的(意味着它们有长度和宽度)，可看起来位于片材下方、片材平面内或片材上方，或者看起来是三维的(意味着它们有长度、宽度和高度)。根据需要，三维合成图像可以仅仅看起来在片材下方或上方、或在片材下方、片材平面内以及片材上方的任何组合。术语“在片材平面内”一般来讲只是指当片材平放时片材的平面。即，在本文使用该短语处，对非平坦的片材来说，也可有看起来至少部分在片材的平面内的合成图像。
三维合成图像不会呈现在各个焦点处，而是作为具有连续或不连续焦点的合成图像呈现，其中焦点从片材的一侧(或穿过片材)延伸到另一侧的点。这优选地通过下述方法实现：按顺序相对彼此移动片材或辐射源(而不是通过提供多个不同的透镜)以使多个焦点处邻近材料层的材料发生改进和/或转换，以在材料层14的表面6上生成图像46。获得的空间复合图像基本包括许多各个的点。该图像可以相对于片材平面在三个笛卡尔坐标中任意一个内具有空间范围。
在另一种效果中，可使合成图像移动到微透镜片材的区域中，合成图像在该区域中消失。这类图像的加工方法以类似于浮现图像实例的方式进行加工，其中微透镜材料前增设不透明掩模，以局部阻挡用于微透镜材料的部分的成像光线。当观察这类图像时，可将图像移动到区域中，在该区域中接触掩模减少或消除成像光线。在该区域中，图像似乎“消失了”。
在另一种效果类型中，合成图像可随视角的变化而变色。可以采用多种方式中的一种构造这类图像，例如，对于第一改性或第一供体中的至少一者，模块化成像辐射锥体的角部分。接着，同样的虚像被重新成像，使第二改性或第二供体中至少一者具有不同的着色剂，从而仅模块化之前未模块化的锥体的一部分。
通过本文所述的过程形成的图像也可以被构造成具有受局限的观察角度。换句话讲，只有从特定方向或是从偏离该方向较小的角度观察才能看到该图像。
可任选地，本文所述的用户接口还包括部分透射型反射膜，其在本领域是熟知的。所述膜可以部分地反射可见光谱的部分或全部波长。例如，如果所有波长的反射性基本相同，则膜将会显现出铬或银的金属外观。可供选择地，如果反射黄光和红光的程度比反射蓝光更强，则膜将很好地显现出金或铜的金属外观。通过将一些波长的反射率调节成高于其它波长的反射率，可能显现出其它颜色。例如，可以通过设计膜和/或通过改变多层干涉膜(例如，通过向反射所有波长的膜和/或在膜上添加染料或颜料)实现这种调节。
部分透射型反射膜的示例性实施例非常薄(即，厚度小于100纳米，更典型地小于50纳米)金属(例如，铬或铝)膜和多层干涉膜(参见例如由Macleod编著的教科书(Macleod 2001))。多层干涉膜的示例性实施例是多层双折射聚合物膜(参见例如美国专利No.5,882,774(Jonza等人)，该专利的公开内容以引用方式并入本文)。这些膜的实施例是由3M公司(St.Paul，MN)以“DBEF”商标销售的。
着色(例如，染色或带颜料)膜是本领域熟知的并且是市售的。例如，可用的着色膜为约60种不同颜色的3M公司的商标为“SCOTCHCAL 3630”的膜。在一些实施例中，彩色的反射膜也可以与着色膜一起使用，将后者放于观察者侧，以实现所需的颜色控制(例如，当产生色移背景时消除图像上的色移)。
本文所使用的“色移膜”是指包括至少和第二层类型的交替层的膜，其中所述第一层类型包含应变硬化聚合物(例如，聚酯)，其中所述膜具有在光谱的可见区域内的至少一个透射带和一个反射带，透射带具有至少70％的平均透射率，并且其中所述透射带和反射带中的至少一者在垂直入射角度下的变化小于约每平方英寸25nm。可任选地，膜包括至少第一和第二层类型的交替聚合物层，其中膜具有在光谱的可见区域内的至少一个透射带和至少一个反射带，并且其中透射带和反射带中的至少一者的带边缘在垂直入射角度下的变化为沿着膜平面内的两个相互垂直的轴中的每个在至少两英寸的距离内不超过8nm。可任选地，透射带和反射带中的至少一者具有在垂直入射角度下的变化为在至少10cm2的表面区域内不超过2nm的带宽。可任选地，膜在光谱可见区域内正好具有一个透射带。可任选地，膜在光谱可见区域内正好具有一个反射带。
可以按例如(如)美国专利No.6,531,230(Weber等人)所述地制成色移膜，该专利的公开内容以引用方式并入本文；在所述专利中还可以找到关于这种膜的额外细节。色移膜的实施例是3M公司(St.Paul，MN)以“SCOTCHCAL 3630”为商标所销售的。
本文使用的“光控膜”是指包括具有第一和第二主表面的透明塑料膜的膜，所述第一主表面具有多个槽，使所述槽的内部吸收光。在例如美国专利No.4,621,898(Cohen)、No.5,204,160(Rouser)和No.6,398,270(Chiu等人)中描述了适用的光控膜，这些专利的公开内容以引用方式并入本文。可任选地，光控膜的示例性实施例还包括相邻槽之间的圆柱形透镜，并且可任选地，通过在槽内部填充吸光材料或者用吸光油墨处理槽内部，使槽内部吸收光。
膜通常具有被粘合剂覆盖的主表面。通常在膜的一个表面上将会发现在本领域熟知的适用的粘合剂(例如，压敏粘合剂)，并允许膜附接到另一个表面，所述粘合剂根据所涉及的实施例是连续的或是部分的。
光控膜的一些实施例包括：第一透光膜，其包括延伸至其表面中的第一多个光吸收区域；与第一透光膜相邻设置的第二透光膜，其包括延伸至其表面中的第二多个光吸收区域，其中第一多个光吸收区域和第二多个光吸收区域被相对地定位，以使得观察者在视角范围内通过光控装置观察到图像，并且阻止在视角范围外通过光控装置观察到图像。可任选地，第一多个光吸收区域包括多个槽。可任选地，第一和第二多个光吸收区域均包括多个槽。
发纹膜是提供拉丝金属外观的聚合物膜。所述外观不仅可以看到，而且包括总体上与拉丝金属匹配的实际的纹理和拉丝标记。所述膜还允许光从中透过，使得用户可以看见膜后面的显示，或通过用户接口看到膜后面的显示。这类膜可得自例如日本东京的Kaisei Kogyo有限公司(例如，型号为HSNO.1(50微米)膜)。
适用的发光二极管(LED)是本领域已知的并且可以商购获得，包括具有20°至30°范围内的光提取锥体的LED和具有朗伯曲线光发射模式的LED。LED可用于各种额定使用功率，包括范围为每LED小于0.1瓦至5瓦的功率(例如，额定使用功率高达0.1、0.25、0.5、0.75、1、1.25、1.5、1.75或甚至高达2瓦)。LED可用于范围从紫外(约410nm)至深红(约700nm)的颜色。LED的基本色为蓝色、绿色、红色和琥珀色，但也可以通过混合基本色获得其它的颜色，如白色。
在一些实施例中，通常期望，发光二极管在被供给能量时候具有一致的流明输出。在一些实施例中，本文所述的发光组件总的使用功率高达1瓦、0.75瓦，或者甚至0.5瓦，其中为了节省功率，通常更期望的是较低的瓦数，尤其是当将接口用于机动车辆时。如果将用户接口暴露于可能使显示冲蚀的强烈的环境光(例如，太阳光直射)，可能需要更高的功率输出。
用户接口适用的开关是本领域已知的并且可以商购获得。在阅读了此刻的公开内容之后，本领域技术人员能够选择适用于特定用户接口的开关。
可任选地，对于本文所述的用户接口，与传感器相对的片材的主表面在至少部分主表面上具有保护涂层、易于清洁的涂层、防雾涂层或抗反射涂层中的至少一个。
可任选地，与传感器相对的片材的主表面包括其上的保护涂层。保护涂层是本领域已知的，并且被用于减少基底的刮擦和损坏。示例性保护涂层可以包括粒子(例如，纳米粒子)，以进一步增加耐磨性。示例性的保护涂层材料是可从3M公司(St.Paul，MN)商购获得的商标为“3M 906”、“3M SCOTCHGARDTM GRAPHIC AND SURFACEPROTECTION FILM 8991”的硬涂层材料，其为厚0.1mm的聚酯膜，在暴露面上具有硬涂层并且具有用于粘合基底的持久的压敏粘合剂。
可任选地，与传感器相对的片材主表面包含在其上的易于清洁的涂层。易于清洁的涂层是在本领域已知的，用于排除油渍和污渍，防止污染和/或将污染物吸收进基底。示例性的易于清洁的涂层材料包括含有碳氟化合物的材料或高度交联的涂层。示例性的易于清洁/防涂画的涂层材料可从Dow Corning(Midland，MI)商购获得，其商标为“DOWCORNING 2601”。
可任选地，与传感器相对的片材主表面在其上包括防雾涂层。防雾涂层是本领域已知的，用于减少或防止形成将会散射光的水滴，并且替代地，使水在膜内散开，这样不会散射光线。示例性的防雾涂层材料包括超亲水粘合剂中的纳米粒子。示例性的可商购的防雾涂层材料包括可得自Film Specialties Incorporated(Hillsborough，NJ的商标为“VISGARD”和“VISTEX”的涂层材料。
可任选地，与传感器相对的片材主表面在其上包括抗反射涂层。抗反射涂层是本领域已知的，用于引起已从表面反射的光波的相消干涉，以消除反射。示例性抗反射构造在顶部使用低折射率(UV固化)的含氟聚合物(例如，折射率约为1.4)的交联剂和高折射率(例如，折射率约为1.7)的硬涂层(例如，由锆金属氧化物交联的复合物制成)。
在阅读了此刻的公开内容之后，本领域的技术人员可以使用已知技术设计并组装合适的光组件构造。
本文所述的用户接口的实施例是可用的，例如，作为汽车组件(例如，仪表盘组件)、电器组件(例如，洗碗机组件、炉组件、烘箱组件、微波炉组件、洗衣机组件和染布机组件)、医疗设备、升降机按钮、实验室设备(例如，天平)以及消费电子产品(例如，娱乐设备或移动电话)、自动柜员机等。
下面的实例进一步说明了本发明的优点和实施例，但是这些例子中所提到的具体材料及其数量以及其他条件和细节均不应被解释为对本发明的不适当限制。除非另外指明，否则所有的份数和百分数均以重量计。
实例1
构造如图12和13所示的用户接口。按下面所描述的方式构造光学透明粘合剂膜、反射性多层光学膜、着色膜、具有拉丝的发纹外观的膜(拉丝的面朝向用户)和成像微透镜片材的复合材料，其放置方式使得成像反射片材侧朝向传感器301和LED 306。
用于用户接口299的电路图250具有常规电源251(可购自日本京都的Omron Corporation，商标为“OMRON S8PS-30024C”)，传感器放大器253(可购自日本大阪的Keyence Corporation，其商标为“KEYENCE FS-V21X”)、用于分流漏电流的整流二极管257(可购自日本神奈川的Nihon Inter Electronics Corporation，其商标为“10E1”)和用于控制最大电流强度的电流调节二极管259(可购自日本东京的Ishizuka Electronics Corporation，其商标为“CRDE103”)、可编程逻辑控制器256(可购自Omron有限公司，商标为“OMRON20C2DR-D-V2”)、白色LED 306a和绿色LED 306b(可购自日本德岛的Nichia Corporation，其商标为“NICHIA NSPW310BS”(白色LED)和“NICHIA NSPG310B”(绿色LED))和传感器309(可购自KeyenceCorporation，商标为“KEYENCE FU-22X”)。也可以并联使用额外的传感器放大器(如同253)、二极管(如同257)、各种颜色的LED(如同306a和306b)、传感器(如同301)和图像(如同304)，也可以串联使用(都未示出)额外的白色LED(如同306a)，以用于额外的虚像按钮。
使用传统的层合辊将第一光学透明粘合剂膜(由3M公司(St.Paul，MN)销售的，产品编号为8171)315施加至丙烯酸树脂板(长150mm、厚3mm、宽200mm)310的第一主表面。使用传统的层合辊将多层反射光学膜(由3M公司销售的商标为“Dual Brightness Enhancing Film Q”(“DBEF Q”)的膜)305的第一主表面施加至第一光学透明粘合剂膜315的主表面。使用传统的层合辊将第二光学透明粘合剂膜(由3M公司(St.Paul，MN)销售的)313施加至多层反射光学膜的第二主表面。
使用传统的层合辊将着色膜307的第一主表面施加至第二光学透明粘合剂膜313的主表面上。通过将传统黑色UV可固化着色的油墨涂覆到传统的50微米聚酯膜上来制成着色膜307。
将第三学光透明粘合剂膜(3M公司(St.Paul，MN)销售的)311施用于着色膜的第二主表面。使用传统的层合辊将具有拉丝发纹外观的厚50微米的膜(可购自日本东京Kaisei Kogyo股份有限公司，型号为HSNO.1)309施用于第三光学透明粘合剂膜311的主表面。使用传统的层合辊将第四光学透明粘合剂膜317施用于丙烯酸树脂板310的第二主表面。
微透镜片材(由3M公司销售的，商标为“SCOTCHLIGHTREFLECTIVE SHEETING 680-85”)是如美国专利No.6,288,842(Florczak等人)的实例1中所述成像的激光器，该专利的公开内容以引用方式并入本文，不同的是由激光器(可购自Bright Solutions(CuraCarpignano，Italy)，商标为“WEDGE LASER”)、扩束望远镜和非球面透镜组成的光学组件。具体的图像即为按钮(横向尺寸是6mm×22mm)。切割出小孔302(1.8mm)，直至成像按钮的中心。接着，使用传统的层合辊将成像反射片材303施用于第四光学透明粘合剂膜317。
通过向用户接口供电，初始设置打开显示器后面的白色LED 306，呈现写在微透镜片材中的浮现图像，尤其是按钮304的白色浮现图像。对于这种用户接口，红外传感器301可以根据穿过小孔302返回的光量的差别，检测由于浮现图像304附近存在用户手指而导致的变化。由传感器301检测到的第一次变化将会关闭白色LED 306a并打开绿色306b，因而将浮现图像的外观从白色变成绿色。由传感器301检测到的第二次变化将关闭绿色LED 306b并打开白色LED 306a，因而将浮现图像的外观从绿色变成白色。接下来的每次变化将会使浮现图像在绿色和白色外观之间交替。
实例2
构造如图14和15中所示的用户接口399。按下述方式形成与成像反射片材403朝向丙烯酸树脂板407和绿色LED 405和红色LED 406的一面、透明树脂层408和传感器片409放置在一起的成像微透镜片材的复合物。这种复合物是构造用于检测电容变化的用户接口，例如由根据微透镜片材403上的图像404位置将手指放到传感器区域附近而产生的电容变化。
用于用户接口399的电路图350利用常规的从9伏的电池410提供的电源，所述电池向绿色LED 405和红色LED 406供电，还通过5伏的稳压器411向传感器电路供电。传感器电路420包括导电传感器片409、互补金属氧化物半导体(CMOS)控制器412(MicrochipTechnology有限公司(Chandler，AZ)，商标为“PIC12F629212”)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)414(可购自Fairchild(South Portland，MA)，商标为“2N7002”)。
围绕透明丙烯酸树脂板407(20平方毫米，厚2mm)的周边通过表面安装方式安装直角发射的绿色LED 405和红色LED 406(每个的功率为0.1瓦，可购自Lumex股份有限公司(Palantine，IL)，商标分别为“SML-LXR851SIC-TR”和“SML-LXR851SUGC-TR”)。通过适形地覆盖到传感器片409上的常规的透明有机硅树脂408粘附LED405、406。
微透镜片材(由3M公司以商标“SCOTCHLIGHT REFLECTIVESHEETING 680-85”销售的片材)是如以上实例1所述成像的激光器，不同的是，图像是不同的按钮(横向尺寸是17mm×17mm)。利用微透镜片材(“SCOTCHLIGHT REFLECTIVE SHEETING 680-85”)的粘合剂背衬，将成像微透镜片材附接到丙烯酸树脂板的表面。微透镜后面的成像特征物允许来自LED 405、406的光穿过成像微透镜片材403并形成图像404，所述图像看起来浮现在用户接口399的表面上方或沉到用户接口399的表面下方。
通过向用户接口供电，初始设置打开微透镜片材403显示后面的绿色LED 405，呈现出微透镜片材403中写入的浮现图像404。电容式传感器电路350可以根据传感器片409上电容的变化，检测由于浮现图像404附近存在用户手指而导致的变化。检测到的第一次变化将打开红色LED 406，因此将浮现图像404的外观从绿色变成亮橙色。检测到的第二次变化将关闭红色LED 406，因此将浮现图像404的外观从亮橙色变成绿色。接下来的每次变化将使浮现图像404的外观在绿色和亮橙色之间交替。
实例3
如实例2所述地构造用户接口，不同的是，在微透镜片材503的大体平面的主表面512上具有辐射敏感层510(505、507和509的总体)的成像复制微透镜片材501附接至丙烯酸树脂板407。参见图16，具有层505、507和509的辐射敏感层510(下面对其进行描述)是调谐多层光学堆叠，如同美国专利No.7,336,422(Dunn等人)中报道的那样，该专利的公开内容以引用方式并入本文。这种复合物是被构造用于检测电容变化的用户接口，例如根据微透镜片材403上的图像404位置将手指放到传感器区域附近而产生的电容变化。
微透镜片材503具有透明的具有第一阔面511和第二阔面506的基片508，以及第二阔面512基本为平面的任选的基片514。第一面511具有球形透镜504阵列。选择微透镜的形状和基片514的厚度以及它们的变动性，使得适于观察片材的光线近似地聚焦在微透镜片材503的第二阔面512。
辐射敏感层510是通过真空沉积制备的多层光学叠堆(即，层505、507、509)，其中所述层被施用于复制的微透镜片材503的大体平面的面512。通过真空溅射将铬金属制成的第一层(厚度约为5nm)505施用于主表面506(参见美国专利No.5,877,895(Shaw等人)的实例，该专利的公开内容以引用方式并入本文)。通过真空蒸镀将第二层507(厚度约为400nm)施用于第一层505，并且接着使用2％的光引发剂(2-羟基-2-甲基-苯基-丙烷-1-酮)浓缩并聚合三丙二醇二丙烯酸酯(参见美国专利No.5,877,895(Shaw等人)的实例，该专利的公开内容以引用方式并入本文)。通过真空溅射在第二层507上施用铝金属制成的第三层509(约80nm)(参见美国专利No.5,877,895(Shaw等人)的实例，该专利的公开内容以引用方式并入本文)。
如实例1所述，用相同工艺将另一个按钮特征物的浮现图像写入到如图16所述的微透镜片材中。实例3中的复合物使用成像复制微透镜片材代替实例2的成像微透镜片材(403)。使用半透明的白色双面粘合剂带将成像微透镜片材附接到传感器片409。
如图7中的方式一样，在给传感器电路供电之前，可以用环境反射光观察复制微透镜片材后面的图像特征物，其外观为银色的浮现图像。如图8中的方式一样，在给传感器电路供电并且打开绿色LED之后，可以用来自绿色LED的透射光观察复制微透镜片材后面的图像特征物，其外观为绿色的浮现图像。当传感器检测到传感器片上的变化(例如，手指位于浮现图像的位置)时，传感器电路检测到电容变化并打开红色LED。从绿色LED和红色LED的组合发出的光将把浮现图像的外观从绿色变成亮橙色。检测到第二次变化将关闭红色LED406，因此将浮现图像的外观从亮橙色变为绿色。随后的每次变化将使浮现图像的外观在绿色和亮橙色之间交替。接着，将传感器电路断电，复制微透镜片材后面的图像特征物还原到银色的浮现图像外观。
实例4
按实例3所述地制备实例4的用户接口，不同的是，用美国专利申请No.2007/0081254(Endle等人)的实例1中所述的成像微透镜片材代替具有辐射敏感层510的成像复制微透镜片材503，该专利的公开内容以引用方式并入本文，不同的是，由激光器(可购自BrightSolutions(Cura Carpignano，Italy)，商标为“WEDGE LASER”)、扩束望远镜和非球面透镜组成的光学组件。浮现图像是青色的，并且使用半透明的白色双面粘合剂带将成像微透镜片材附接至传感器片409。
如图7中的方式一样，在给传感器电路供电之前，可以用环境反射光观察复制微透镜片材后面的图像特征物，其外观为漫射白色背景上的青色浮现图像。如图8中的方式一样，在给传感器电路供电并打开绿色LED之后，可以在来自绿色LED的光的绿色背景上观察复制微透镜片材后面的青色图像特征。当传感器检测到传感器片上的变化(例如，手指位置浮现图像的位置)时，传感器电路将检测到电容的变化并打开红色LED。从绿色LED和红色LED的组合发射的光将把浮现图像背景的外观从绿色变为亮橙色。检测到第二次变化将关闭红色LED 406，因而浮现图像背景的外观从亮橙色变为绿色。随后的每次变化将使浮现图像的背景外观在绿色和亮橙色之间交替。接着，将传感器电路断电，并且复制微透镜片材后面的图像特征物的外观还原成在漫射白色背景上的青色浮现图像。
实例5
如实例3中所述地制备实例5的用户接口，不同的是，用图17中所示的构造(其中具有传感器601、成像反射片材603和按钮604(没有对应的小孔))取代传感器301、小孔302、成像反射片材303和按钮304。在此实例中，制备的传感器601的感测区域与按钮604重合。对于这种用户接口，红外传感器601可以根据返回至传感器601的光量检测由用户(例如，用户的手指位于浮现图像604附近)造成的变化。
实例6(假想实例)
如实例3所述地制备实例6的用户接口，不同的是，使用图18中所示的构造(其中示出了红外透射传感器元件701a和接收传感器元件701b(可购自例如Keyence Corporation，商标为“KEYENCE FU-32”)、成像反射片材703和按钮704(没有对应的小孔))取代传感器301、小孔302、成像反射片材303和按钮304。可以将透射传感器元件701a安装成与接收传感器元件701b对准，使得图像7604在二者之间。对于这种用户接口，红外透射传感器元件701a和接收传感器元件701b可以根据从透射传感器元件701a透射到接收传感器元件701b的光量的变化，检测由于用户手指存在于浮现图像704附近而导致的变化。
示例性用户接口实施例
1.一种用户接口，包括：
传感器；
片材，其包括：
至少一个微透镜层，其具有第一面和第二面；
材料层，其与所述微透镜层的第一面相邻设置；
至少部分完整的图像，其形成在与多个所述微透镜中的每个微透镜相关联的材料中，其中所述图像与所述材料形成对比；以及
合成图像，其由各个图像形成，用肉眼看，所述合成图像浮现在所述片材的上方或下方中的至少一者，
其中，所述传感器和所述片材被布置为，使得当用户与浮现的所述合成图像进行交互时，启动所述传感器。
2.如实施例1中的用户接口，其中所述材料是辐射敏感型材料。
3.如实施例1和2中的用户接口，其中所述材料是金属辐射敏感型材料。
4.如实施例3中的用户接口，其中所述金属辐射敏感型材料选自铝、银、铜、金、钛、锌、锡、铬、钒、钽、这些金属的合金及其组合。
5.如实施例1中的用户接口，其中所述材料是非金属辐射敏感型材料。
6.如实施例5中的用户接口，其中所述非金属辐射敏感型材料选自硫化锌、硒化锌、二氧化硅、铟锡氧化物、氧化锌、氟化镁、硅及其组合。
7.如实施例1中的用户接口，其中所述材料是辐射敏感型金属氧化物的化合物。
8.如实施例7中的用户接口，其中所述辐射敏感型金属氧化物的化合物材料选自氧化铝化合物、氧化铁化合物、氧化铜化合物、氧化锡化合物和氧化铬化合物。
9.如实施例1中的用户接口，其中所述材料是热致变色辐射敏感型材料。
10.如实施例9中的用户接口，其中所述热致变色辐射敏感型材料选自碳酸铜、含硫脲的硝酸铜、含硫的碳酸铜、水合硫酸、氮化硼、氮化铝、氮化铋及其组合，所述硫包含硫醇、硫醚、亚砜和砜的化合物。
11.如实施例1中的用户接口，其中所述材料是多层薄膜辐射敏感型材料。
12.如之前实施例中的任一个中的用户接口，还包括设置在所述材料层和所述微透镜之间的间隔层。
13.如之前实施例中的任一个中的用户接口，其中所述微透镜选自平凸小透镜、圆形双凸小透镜、杆、微球体、珠或圆柱形小透镜以及它们的组合。
14.如之前实施例中的任一个中的用户接口，其中所述合成图像是在小于100度的整个视角内是可见的。
15.一种用户接口，包括：
传感器；
片材，所述片材包括：
微透镜阵列；
材料层，所述材料层与所述微透镜阵列相邻；
与所述材料层接触的第一改性材料或第一供体材料中的至少一者，其中所述第一改性材料或第一供体材料中的至少一者在与多个所述微透镜中的每个相关联的所述材料层上形成各个部分完整的图像，其中所述片材呈现出由所述各个图像形成的合成图像，用肉眼看，所述合成图像看起来浮现在所述片材的上方或下方中的至少一者，
其中，所述传感器和所述片材被布置为，使得当用户与所述浮现合成图像进行交互时，启动所述传感器。
16.如实施例15中的用户接口，其中至少部分所述合成图像是荧光或磷光中的至少一种，并且肉眼看起来浮现在所述片材的上方。
17.如实施例15中的用户接口，其中至少部分所述合成图像是荧光或磷光中的至少一种，并且肉眼看起来浮现在所述片材的下方。
18.如实施例15中的用户接口，其中至少部分所述合成图像是荧光或磷光中的至少一种，并且肉眼看起来浮现在所述片材的上方和下方。
19.如实施例15至18中任何实施例中的用户接口，其中所述第一改性或第一供体材料中的至少一者包括着色剂。
20.如实施例19中的用户接口，其中至少部分所述合成图像呈现与所述第一改性或第一供体材料中的至少一者中的所述着色剂相近的颜色。
21.如实施例15至20中任何实施例中的用户接口，其中所述第一改性或第一供体材料中的至少一者包括辐射敏感型材料。
22.如实施例15至20中任何实施例中的用户接口，其中所述第一改性或第一供体材料中的至少一者包括金属辐射敏感型材料。
23.如实施例15至20中任何实施例中的用户接口，其中所述第一改性或第一供体材料中的至少一者包括非金属辐射敏感型材料。
24.如实施例15至23中任何实施例中的用户接口，其中在小于150度的整个视角内，所述合成图像是可见的。
25.如实施例15至24中任何实施例中的用户接口，其中相对于小于150度的视角，所述合成图像的颜色发生变化。
26.如实施例15至25中任何实施例中的用户接口，其中所述合成图像是二维图像。
27.如实施例15至25中任何实施例中的用户接口，其中所述合成图像是三维图像。
28.如实施例15至27中任何实施例中的用户接口，还包括与所述材料层相邻的第二改性或第二供体材料中的至少一者，其中所述第二改性或第二供体材料中的至少一者在所述片材上形成与多个微透镜中的每个相关联的各个部分完整的图像。
29.如实施例28中的用户接口，其中所述第二改性或第二供体材料中的至少一者包括着色剂，所述着色剂不同于所述第一改性或第一供体材料中的至少一者中的着色剂。
30.如实施例29中的用户接口，其中所述至少部分合成图像呈现出与所述第一改性或第一供体材料中的至少一者中的着色剂以及所述第二改性或第二供体材料中的至少一者中的着色剂相近的颜色。
31.如实施例29中的用户接口，其中所述至少部分合成图像呈现与所述第一改性或第一供体材料中的至少一者中的着色剂以及所述第二改性或第二供体材料中的至少一者中的着色剂的混合物相近的颜色。
32.如实施例29中的用户接口，其中所述第一改性或第一供体材料中的至少一者包括着色剂并且形成第一合成图像，并且其中所述第二改性或第二供体材料中的至少一者形成第二合成图像，其是荧光或磷光中的至少一种。
33.如实施例15至32中任何实施例中的用户接口，还包括用于将所述片材施用于基底的粘合剂层。
34.如实施例33中所述的片材，其中所述片材被粘附在基底上。
35.如实施例15中所述的用户接口，其中用肉眼看，所述合成图像还至少部分呈现在所述片材的平面内。
36.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中所述合成图像在反射光下呈现，以浮现在片材上方。
37.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中所述合成图像在反射光下呈现，以浮现在片材的下方。
38.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中所述合成图像在反射光下呈现，以浮现在所述片材的上方和下方。
39.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中所述合成图像在透射光中呈现，以浮现在所述片材的上方。
40.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中所述合成图像在透射光中呈现，以浮现在所述片材的下方。
41.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中所述合成图像在透射光中呈现，以浮现在所述片材的上方和下方。
42.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中用肉眼看来，所述合成图像至少部分呈现在所述片材的平面内。
43.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中所述片材是外露透镜片材。
44.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中所述片材是嵌入透镜片材。
45.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中当观察的位置相对于片材变化时，所述合成图像看起来相对于所述片材移动。
46.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中当观察片材的视角变化时，所述合成图像消失并重现。
47.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中所述片材包括不止一个合成图像。
48.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中所述传感器是红外传感器，并且其中所述片材中具有开口，用于由所述红外线传感器透过片材进行检测。
49.如实施例1至35中任何实施例中的用户接口，其中所述传感器是电容式传感器。
50.如实施例1至49中任何实施例中的用户接口，还包括部分透射型反射膜，所述传感器、片材和膜按所述顺序依次设置。
51.如实施例1至49中任何实施例中的用户接口，还包括：
着色膜；以及
部分透射型反射膜，
其中所述传感器、所述片材、所述着色膜和所述部分透射型反射膜按所述顺序依次设置。
52.如实施例1至49中任何实施例中的用户接口，还包括：
色移膜；以及
部分透射型反射膜，
其中所述传感器、所述片材、所述色移膜和所述部分透射型反射膜按所述顺序依次设置。
53.如实施例1至49中任何实施例中的用户接口，还包括：
着色膜；
部分透射型反射膜；以及
光控膜；
其中，所述传感器、所述片材、所述着色膜、所述部分透射型反射膜和所述光控膜按所述顺序依次设置。
54.如实施例1至49中任何实施例中的用户接口，还包括：
色移膜；
部分透射型反射膜；以及；
光控膜，
其中所述传感器、所述片材、所述色移膜、所述部分透射型反射膜和所述光控膜按所述顺序依次设置。
55.如实施例1至54中任何实施例中的用户接口，还包括用于将装置启动成开模式的开关。
56.如实施例1至54中任何实施例中的用户接口，还包括用于将装置启动成关模式的开关。
57.如实施例1至54中任何实施例中的用户接口，还包括用于将装置启动成开和关模式的开关。
58.如实施例1至57中任何实施例中的用户接口，还包括光源，其中所述光源、所述传感器和所述片材按所述顺序依次设置。
59.如实施例58中的用户接口，其中所述光源包括发光二极管。
60.如实施例1至59中任何实施例中的用户接口，其中所述片材具有与所述传感器相对的主表面，在至少部分所述主表面上包括保护性涂层。
61.如实施例1至60中任何实施例中的用户接口，其中所述片材具有与所述传感器相对的主表面，在至少部分所述主表面上包括易于清洁的涂层。
62.如实施例1至61中任何实施例中的用户接口，其中所述片材具有与所述传感器相对的主表面，在至少部分所述主表面上包括防雾涂层。
63.如实施例1至62中任何实施例中的用户接口，其中所述片材具有与所述传感器相对的主表面，在至少部分所述主表面上具有抗反射涂层。
64.如实施例1至63中任何实施例中的用户接口，所述用户接口为汽车组件。
65.如实施例1至64中任何实施例中的用户接口，所述用户接口为汽车仪表盘组件。
66.如实施例1至63中任何实施例中的用户接口，所述用户接口为电器组件。
67.如实施例1至63中任何实施例中的用户接口，所述用户接口为洗碗机组件。
68.如实施例1至63中任何实施例中的用户接口，所述用户接口为炉组件。
69.如实施例1至63中任何实施例中的用户接口，所述用户接口为烘箱组件。
70.如实施例1至63中任何实施例中的用户接口，所述用户接口为微波炉组件。
71.如实施例1至63中任何实施例中的用户接口，所述用户接口为洗衣机组件。
72.如实施例1至63中任何实施例中的用户接口，所述用户接口为染布机组件。
73.如实施例1至63中任何实施例中的用户接口，所述用户接口为消费电子组件。
本发明所公开的实施例的各种修改形式和组合对本领域的技术人员来说都是显而易见的，所附权利要求书所限定的本发明的范围旨在包括这些修改形式。
Claims (15)
1.一种用户接口，其包括：
传感器；
片材，包括：
至少一个微透镜层，所述微透镜层具有第一面和第二面；
材料层，与所述微透镜层的所述第一面相邻设置；
在所述材料中形成的至少部分完整的图像，与多个所述微透镜中的每个相关联，其中所述图像与所述材料形成对比；以及
由各个图像形成的合成图像，用肉眼看，所述合成图像看起来浮现在所述片材的上方或下方中的至少一者，
其中，所述传感器和所述片材被布置为，使得当用户与浮现的所述合成图像进行交互时，启动所述传感器。
2.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述材料是辐射敏感型材料。
3.根据权利要求1所述的用户接口，还包括间隔层，所述间隔层设置在所述材料层和所述微透镜之间。
4.根据之前权利要求中的任一项所述的用户接口，其中在小于100度的整个视角内，所述合成图像是可见的。
5.一种用户接口，其包括：
传感器；
片材，包括：
微透镜阵列；
材料层，与所述微透镜阵列相邻；
与所述材料层接触的第一改性或第一供体材料中的至少一者，其中所述第一改性或第一供体材料中的至少一者在所述材料层上 形成与多个所述微透镜中的每个相关联的各个部分完整的图像，其中所述片材呈现由各个图像形成的合成图像，用肉眼看，所述合成图像浮现在所述片材的上方或下方中的至少一者，
其中，所述传感器和所述片材被布置为，使得当用户与浮现的所述合成图像进行交互时，启动所述传感器。
6.根据权利要求5所述的用户接口，其中至少部分所述合成图像是荧光或磷光中的至少一种，并且用肉眼看起来浮现在所述片材的上方、所述片材的下方、或浮现在所述片材的上方和下方。
7.根据权利要求5所述的用户接口，其中所述第一改性或第一供体材料中的至少一者包括辐射敏感型材料。
8.根据权利要求5所述的用户接口，其中相对于小于150度的视角，所述合成图像的颜色发生变化。
9.根据权利要求5所述的用户接口，还包括与所述材料层相邻的第二改性或第二供体材料中的至少一者，其中所述第二改性或第二供体材料中的至少一者在所述片材上形成与多个所述微透镜中的每个相关联的各个部分完整的图像。
10.根据权利要求1至3和5至9中任一项所述的用户接口，其中所述传感器是红外传感器，并且其中所述片材中具有开口，用于由所述红外传感器透过所述片材进行检测。
11.根据权利要求1至3和5至9中任一项所述的用户接口，还包括部分透射型反射膜，其中所述传感器、所述片材和所述膜按所述顺序依次设置。
12.根据权利要求1至3和5至9中任一项所述的用户接口，还 包括：
着色膜或色移膜；以及
部分透射型反射膜；
其中，所述传感器、所述片材、所述着色膜或色移膜以及所述部分透射型反射膜按所述顺序依次设置。
13.根据权利要求1至3和5至9中任一项所述的用户接口，还包括：
着色膜或色移膜
部分透射型反射膜；以及
光控膜，
其中所述传感器、所述片材、所述着色膜或色移膜、所述部分透射型反射膜以及所述光控膜按所述顺序依次设置。
14.根据权利要求1至3和5至9中任一项所述的用户接口，还包括光源，其中所述光源、所述传感器和所述片材按所述顺序依次设置。
15.根据权利要求1至3和5至9中任一项所述的用户接口，其中所述片材具有与所述传感器相对的主表面，在至少部分所述主表面上包括保护性涂层、易于清洁的涂层、防雾涂层或抗反射涂层。
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