EP3626476A1 - Method for producing a structured surface on an object - Google Patents
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- EP3626476A1 EP3626476A1 EP19196918.7A EP19196918A EP3626476A1 EP 3626476 A1 EP3626476 A1 EP 3626476A1 EP 19196918 A EP19196918 A EP 19196918A EP 3626476 A1 EP3626476 A1 EP 3626476A1
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a structured surface on an object.
- a structured surface is to be designed in such a way that defined color effects can be caused as a result of refraction effects when the surface is irradiated.
- the effect occurs that no larger area areas cause the same color impression with the same color with a certain wavelength due to the different angular relationships.
- the respective color changes accordingly with the viewing angle ⁇ , for example from red to orange to yellow, although the structure elements have been designed with a period structure ⁇ for a red wavelength.
- the total area of the structured surface on an object is divided into partial areas.
- a periodic structure with a structure period ⁇ (d) is formed in the individual sub-areas by means of laser radiation, so that from one observation position several sub-areas, which are discretely arranged at different distances and angles to the observation position, each have an image with the same color impression same wavelength ⁇ can be detected or recognized when the structured surface is irradiated with white light.
- ⁇ i is the angle of incidence of white light on the structured surface
- ⁇ i the respective predetermined wavelength of the respective color of the color impression of the respective partial area
- L is the distance of the respective partial area in the horizontal direction to the observation position and h is the distance of the respective partial area in the vertical direction to the observation position.
- the observation position is determined either by the eyes of a person or by the location of a camera in relation to the partial areas.
- the directions horizontal and vertical can also lie in other axes if the respective surface structured according to the invention is not aligned parallel to the horizontal.
- the detectable or perceptible color impression also changes.
- a surface area previously formed with appropriately structured partial areas can change from yellow to orange and from orange to red.
- An object can be, for example, a product that can be labeled with the structured surface produced according to the invention or can also be used, for example, for advertising purposes.
- the respective structural period ⁇ (d) of partial areas is predetermined by the spacing of structural elements arranged next to one another.
- the structure period ⁇ (d) should be kept constant in each partial area. Small variations of the structure period ⁇ (d) within a partial area can, however, be tolerated. This is particularly true if the angle difference from the observation position to the front and rear distances of the respective partial area has been taken into account.
- the partial areas should be structured with a diameter or a length of the area diagonal in the range 0.0003 mm to 1.0000 mm.
- the subareas should be formed with structural elements that result from a material removal, a remelting process or a modification of the material of the object or a coating formed on the surface, which are arranged in a locally defined manner.
- a volume change in the region irradiated with laser radiation can be achieved in a remelting process.
- a change in the optical refractive index, the transparency and / or the reflectivity can also be achieved in the structural elements obtained in this way.
- Partial areas which produce a red, green and blue color impression can advantageously be formed directly next to one another, so that a surface area designed in this way, when irradiated with white light, produces a homogeneous, in particular a white color impression in this surface area which deviates from the colors red, green and blue.
- the sub-areas that produce the different color impressions green, blue and red should be arranged next to each other in a regular arrangement.
- An influence on an achievable color impression or the intensity of the color impression can also be achieved by partial areas which have a constant structure period ⁇ (d), but have been formed in height or depth with the structure elements in corresponding partial areas , differentiate.
- Partial areas can be partially overlapping.
- the same structuring should be formed within partial areas that are arranged at least almost the same distance from the observation position. Overlapping training is possible at a small distance from the respective observation position.
- distances between partial areas arranged next to one another can also be selected.
- Laser structuring can be used, for example, to form linear, punctiform, cruciform or columnar structural elements.
- Structural elements of non-linear design should preferably be formed in a row arrangement.
- Partial surfaces with different sizes and / or structural elements with different orientations of the respective structural elements can be formed on a structured surface formed on an object.
- Structural elements should be formed in the partial surfaces that are as homogeneous as possible, for example in terms of depth or height and the extent in at least one axial direction.
- laser structuring methods such as the LIPSS and in particular the DLIP, are also suitable with their embodiments.
- the respective structure period ⁇ (d) can be influenced by a suitable choice of the angle of incidence, of the partial laser beams interfering with one another.
- ⁇ is the wavelength of the laser radiation and ⁇ is half the angle between the incident partial beams. So structures can be formed which are as small as half the laser beam wavelength used to form structural elements.
- the color impression that can be detected by the observation position can also be changed with respect to the recognizable color (s) by a rotation or by taking a different angular position in relation to the observation position.
- the structure period ⁇ (d) increases with increasing distance d from the observation position.
- the individual structural elements then have smaller distances from one another as the distance increases.
- This illustration also shows that one is on an object trained structured surface also partial areas 1, 2, 3 .... Can be formed with different sizes.
- the dependence of the respective structural period ⁇ (d) on the distance d of the partial areas 1, 2 and 3 from the respective observation position P can also be seen in Figure 3 detect.
- the partial areas 1, 2 and 3 have each been provided with linear structural elements, the spacing of which from one another in the individual partial areas 1, 2 and 3 determines the structural period ⁇ (d).
- the partial areas 1, 2 and 3 have a circular design and are arranged directly next to one another.
- partial areas 1, 2 and 3 can also be formed which are arranged offset to one another.
- the Figure 7 shows the possibility that partial areas 1, 2 and 3 can be offset from one another and partially overlapping.
- Figure 8 six examples of possible formation of structural elements on partial areas are shown.
- the three partial areas shown in the upper row have linear structural elements with different angular orientations.
- Figure 10 shows a comparison of a conventionally structured surface, in which rainbow-shaped color impressions occur in the left representation.
- the illustration on the right shows how the same color impressions can be obtained by adapting structural periods ⁇ (d) in partial areas, taking into account the respective observation position.
Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
Bei dem Verfahren wird die Gesamtfläche der strukturierten Oberfläche in Teilflächen (1, 2, 3, ...., n) eingeteilt und dort wird mit Laserstrahlung ausgebildeten Strukturelementen jeweils eine periodische Struktur mit einer Strukturperiode A(d) ausgebildet, so dass von einer Beobachtungsposition (P) mehrere Teilflächen (1, 2, 3, .... , n), die in unterschiedlichen Abständen und Winkeln zur Beobachtungsposition (P) diskret zueinander angeordnet sind, jeweils eine Abbildung mit gleichem Farbeindruck mit gleicher Wellenlänge λ bei einer Bestrahlung der strukturierten Oberfläche mit weißem Licht erfass- oder erkennbar ist. Die Strukturperiode Λ(d) der einzelnen Teilflächen (1, 2, 3, .... , n) wird nach der GleichungΛd=mλ/(sinθi−sinθobsdbestimmt.In the method, the total area of the structured surface is divided into partial areas (1, 2, 3, ..., n) and there, in each case a periodic structure with a structure period A (d) is formed with laser elements, so that a Observation position (P) a plurality of partial areas (1, 2, 3, ...., n), which are arranged discretely at different distances and angles to the observation position (P), each an image with the same color impression with the same wavelength λ during irradiation the structured surface can be detected or recognized with white light. The structure period Λ (d) of the individual partial areas (1, 2, 3, ...., n) is determined according to the equation Λd = mλ / (sinθi − sinθobsd.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand. Dabei soll eine strukturierte Oberfläche so ausgebildet werden, dass definierte Farbeffekte infolge Brechungseffekten beim Bestrahlen der Oberfläche hervorgerufen werden können.The invention relates to a method for producing a structured surface on an object. A structured surface is to be designed in such a way that defined color effects can be caused as a result of refraction effects when the surface is irradiated.
In der jüngeren Vergangenheit wurden neue Laserstrukturierungsverfahren in die Praxis eingeführt, mit denen Strukturen, die auch optisch wirken und visuell erfasst werden, mit hoher Produktivität und in kurzer Zeit auf ausrechend großen Flächenbereichen ausgebildet werden können.In the recent past, new laser structuring methods have been put into practice with which structures that also have an optical effect and are visually recorded can be formed on large areas with high productivity and in a short time.
Dies trifft zum einen auf das Verfahren der laserinduzierte periodische Mikrostrukturen (auf English Laser Induced Periodic Surface Structures), bei denen polarisierte Laserstrahlung zur Ausbildung von Strukturelementen eingesetzt wird (LIPSS) zu. Noch besser geeignet sind Verfahren der direkten Laserinterferenzstrukturierung (DLIP), da damit eine noch größere Produktivität und Vielfalt bei der Ausbildung von periodischen Strukturelementen erreicht werden kann.On the one hand, this applies to the process of laser-induced periodic surface structures, in which polarized laser radiation is used to form structural elements (LIPSS). Methods of direct laser interference structuring are even more suitable (DLIP), because it enables even greater productivity and diversity in the formation of periodic structural elements.
Mit entsprechend an Oberflächen vorhandenen Strukturelementen können durch Brechungseffekte auftreffender elektromagnetischer Strahlung je nach Einfallswinkel und dem Winkel in Bezug zu einer Beobachtungsposition unterschiedliche Farbeindrücke an einer entsprechend strukturierten Oberfläche hervor gerufen werden.With structural elements corresponding to surfaces, refractive effects of electromagnetic radiation depending on the angle of incidence and the angle in relation to an observation position can produce different color impressions on a correspondingly structured surface.
Insbesondere durch die jeweilige Beobachtungsposition und die Größe der beobachteten bzw. erfassten entsprechend strukturierten Flächengröße tritt dabei der Effekt auf, dass durch die unterschiedlichen Winkelverhältnisse keine größeren Flächenbereiche einen gleichen Farbeindruck mit gleicher Farbe mit bestimmter Wellenlänge hervorrufen. So wechselt die jeweilige Farbe entsprechend mit dem Betrachtungswinkel θ, beispielsweise von rot zu orange bis gelb, obwohl die Strukturelemente mit einer Periodenstruktur Λ für eine rote Wellenlänge ausgebildet worden sind.In particular, due to the respective observation position and the size of the observed or recorded correspondingly structured area size, the effect occurs that no larger area areas cause the same color impression with the same color with a certain wavelength due to the different angular relationships. The respective color changes accordingly with the viewing angle θ, for example from red to orange to yellow, although the structure elements have been designed with a period structure Λ for a red wavelength.
In der Regel werden so auf einer Fläche immer mehrere Farben gebrochen und reflektiert, so dass ein Regenbogeneffekt zu verzeichnen ist. Die Farbe weiß kann mit den bekannten Strukturierungen gar nicht erreicht werden.As a rule, several colors are always broken and reflected on a surface, so that a rainbow effect can be seen. The color white cannot be achieved with the known structures.
Für bestimmte Anwendungen, beispielsweise für Produktkennzeichnungen ist es aber gewünscht dass bestimmte größere entsprechend strukturierte Oberflächenbereiche ausgehend von einer Beobachtungsposition einen gleichen Farbeindruck hervorrufen und in Richtung Beobachtungsposition elektromagnetische Strahlung von diesem oder mehreren so strukturierten Oberflächenbereichen mit gleicher Wellenlänge oder in gleicher Farbe in Richtung Beobachtungsposition reflektiert werden sollen. Dies ist aber bisher nicht in ausreichendem Maß erreicht worden.However, for certain applications, for example for product labeling, it is desirable that certain larger, correspondingly structured surface areas, starting from an observation position, produce the same color impression and electromagnetic radiation from this or more surface areas structured in this way with the same wavelength or in the same color are reflected in the direction of the observation position in the direction of the observation position should. So far, however, this has not been achieved to a sufficient extent.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten anzugeben, mit denen größere Oberflächenbereiche einer mit periodisch angeordneten Strukturelementen versehenen Oberfläche eines Gegenstandes einen gleichen Farbeindruck in gleicher Farbe bei Betrachtung oder Abbildung von oder an einer Beobachtungsposition hervor zu rufen.It is therefore an object of the invention to provide possibilities with which larger surface areas of a surface of an object provided with periodically arranged structural elements have the same color impression in the same color when viewing or imaging from or at an observation position to evoke.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.According to the invention, this object is achieved with a method which has the features of
Bei dem Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oberfläche wird auf einem Gegenstand die Gesamtfläche der strukturierten Oberfläche in Teilflächen eingeteilt.In the method for producing a structured surface, the total area of the structured surface on an object is divided into partial areas.
In den einzelnen Teilflächen wird mittels Laserstrahlung ausgebildeten Strukturelementen jeweils eine periodische Struktur mit einer Strukturperiode Λ(d) ausgebildet, so dass von einer Beobachtungsposition mehrere Teilflächen, die in unterschiedlichen Abständen und Winkeln zur Beobachtungsposition diskret zueinander angeordnet sind, jeweils eine Abbildung mit gleichem Farbeindruck mit gleicher Wellenlänge λ bei einer Bestrahlung der strukturierten Oberfläche mit weißem Licht erfasst oder erkannt werden.A periodic structure with a structure period Λ (d) is formed in the individual sub-areas by means of laser radiation, so that from one observation position several sub-areas, which are discretely arranged at different distances and angles to the observation position, each have an image with the same color impression same wavelength λ can be detected or recognized when the structured surface is irradiated with white light.
Dabei wird die Strukturperiode Λ(d) der einzelnen Teilflächen nach der Gleichung
Dabei ist θi der Einfallswinkel des weißen Lichts auf die strukturierte Oberfläche; λi die jeweilige vorgegebene Wellenlänge der jeweiligen Farbe des Farbeindrucks der jeweiligen Teilfläche, θobsn(d=0) der Winkel ausgehend von der Beobachtungsposition bis zur jeweiligen Teilfläche n, der sich nach der Gleichung
Dabei ist wiederum L der Abstand der jeweiligen Teilfläche in horizontaler Richtung zur Beobachtungsposition und h der Abstand der jeweiligen Teilfläche in vertikaler Richtung zur Beobachtungsposition.Here again L is the distance of the respective partial area in the horizontal direction to the observation position and h is the distance of the respective partial area in the vertical direction to the observation position.
Die Beobachtungsposition wird dabei entweder von den Augen einer Person oder von dem Ort einer Kamera in Bezug zu den Teilflächen bestimmt. Die Richtungen horizontal und vertikal können auch in anderen Achsen liegen, wenn die jeweilige erfindungsgemäß strukturierte Oberfläche nicht parallel zur Horizontalen ausgerichtet ist.The observation position is determined either by the eyes of a person or by the location of a camera in relation to the partial areas. The directions horizontal and vertical can also lie in other axes if the respective surface structured according to the invention is not aligned parallel to the horizontal.
Wird durch eine Bewegung, bevorzugt eine sukzessive Bewegung die Beobachtungsposition in Bezug zur strukturierten Fläche verändert, so ändert sich auch der erfassbare oder wahrnehmbare Farbeindruck. So kann beispielsweise ein vorher mit entsprechend strukturierten Teilflächen gebildeter Oberflächenbereich von gelb nach orange und von orange nach rot wechseln.If the observation position in relation to the structured surface is changed by a movement, preferably a successive movement, the detectable or perceptible color impression also changes. For example, a surface area previously formed with appropriately structured partial areas can change from yellow to orange and from orange to red.
Ein Gegenstand kann beispielsweise ein Produkt sein, das mit der erfindungsgemäß hergestellten strukturierten Oberfläche gekennzeichnet oder auch beispielsweise zu Werbezwecken genutzt werden kann.An object can be, for example, a product that can be labeled with the structured surface produced according to the invention or can also be used, for example, for advertising purposes.
Die jeweilige Strukturperiode Λ(d) von Teilflächen wird durch die Abstände von nebeneinander angeordneten Strukturelementen vorgegeben. Die Strukturperiode Λ(d) sollte in jeder Teilfläche konstant gehalten sein. Kleine Variationen der Strukturperiode Λ(d) innerhalb einer Teilfläche können jedoch tolleriert werden. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Winkeldifferenz ausgehend von der Beobachtungsposition bis zu den vorderen und hinteren Abständen der jeweiligen Teilfläche berücksichtigt worden ist.The respective structural period Λ (d) of partial areas is predetermined by the spacing of structural elements arranged next to one another. The structure period Λ (d) should be kept constant in each partial area. Small variations of the structure period Λ (d) within a partial area can, however, be tolerated. This is particularly true if the angle difference from the observation position to the front and rear distances of the respective partial area has been taken into account.
Für die Herstellung eines strukturierten Oberflächenbereichs bei dem mehrere Teilflächen, die in unterschiedlichen Abständen zur Beobachtungsposition in horizontaler Richtung angeordnet sind und einen Farbeindruck mit gleicher Farbe mit gleicher Wellenlänge λ hervorrufen sollen, soll der Winkel 0obs2 ausgehend von der Beobachtungsposition bis zur am weitesten entfernten Teilfläche so berücksichtigt werden, dass
Die Teilflächen sollten mit einem Durchmesser oder einer Länge der Flächendiagonale im Bereich 0,0003 mm bis 1,0000 mm strukturiert werden.The partial areas should be structured with a diameter or a length of the area diagonal in the range 0.0003 mm to 1.0000 mm.
Die Teilflächen sollten mit Strukturelementen, die infolge eines Werkstoffabtrags, eines Umschmelzprozesses oder einer Modifizierung des Werkstoffs des Gegenstands oder einer an der Oberfläche ausgebildeten Beschichtung, die lokal definiert angeordnet sind, ausgebildet werden. Dabei kann bei einem Umschmelzprozess eine Volumenveränderung im mit Laserstrahlung bestrahlten Bereich erreicht werden. Durch Umschmelzen oder auch eine Modifizierung des Werkstoffs im mit Laserstrahlung bestrahlten Oberflächenbereich kann aber auch bei den so erhaltenen Strukturelementen eine Veränderung des optischen Brechungsindex, der Transparenz und/oder der Reflektivität erreicht werden.The subareas should be formed with structural elements that result from a material removal, a remelting process or a modification of the material of the object or a coating formed on the surface, which are arranged in a locally defined manner. A volume change in the region irradiated with laser radiation can be achieved in a remelting process. By remelting or also modifying the material in the surface area irradiated with laser radiation, a change in the optical refractive index, the transparency and / or the reflectivity can also be achieved in the structural elements obtained in this way.
Es besteht auch die Möglichkeit, die Größe der Teilflächen mit größerem Abstand zur Beobachtungsposition zu vergrößern und/oder die Strukturperiode Λ(d) mit kleinerem Abstand zur Beobachtungsposition zu verkleinern.There is also the possibility of increasing the size of the partial areas with a greater distance from the observation position and / or reducing the structure period Λ (d) with a smaller distance from the observation position.
Vorteilhaft können Teilflächen, die einen roten, grünen und blauen Farbeindruck hervorrufen unmittelbar nebeneinander ausgebildet werden, so dass ein so ausgebildeter Oberflächenbereich bei Bestrahlung mit weißem Licht einen von den Farben rot, grün und blau abweichenden homogenen, insbesondere einen weißen Farbeindruck in diesem Oberflächenbereich hervorruft. Dabei sollten die Teilflächen, die die unterschiedlichen Farbeindrücke grün, blau und rot hervorrufen, in regelmäßiger Anordnung nebeneinander ausgebildet werden.Partial areas which produce a red, green and blue color impression can advantageously be formed directly next to one another, so that a surface area designed in this way, when irradiated with white light, produces a homogeneous, in particular a white color impression in this surface area which deviates from the colors red, green and blue. The sub-areas that produce the different color impressions green, blue and red should be arranged next to each other in a regular arrangement.
Es kann auch ein Einfluss auf einen erreichbaren Farbeindruck oder die Intensität des Farbeindrucks, dadurch erreicht werden, dass Teilflächen, die zwar eine konstante Strukturperiode Λ(d) aufweisen, sich aber in der Höhe bzw. Tiefe mit der Strukturelemente in entsprechenden Teilflächen ausgebildet worden sind, unterscheiden.An influence on an achievable color impression or the intensity of the color impression can also be achieved by partial areas which have a constant structure period Λ (d), but have been formed in height or depth with the structure elements in corresponding partial areas , differentiate.
Teilflächen können sich teilweise überlappend ausgebildet werden. Dabei sollten innerhalb von Teilflächen, die in einem zumindest nahezu gleichen Abstand zur Beobachtungsposition angeordnet sind, gleiche Strukturierungen ausgebildet werden. Eine überlappende Ausbildung bietet sich bei kleinem Abstand bis zur jeweiligen Beobachtungsposition an.Partial areas can be partially overlapping. The same structuring should be formed within partial areas that are arranged at least almost the same distance from the observation position. Overlapping training is possible at a small distance from the respective observation position.
Bei größerem Abstand können auch Abstände zwischen nebeneinander angeordneten Teilflächen gewählt werden.In the case of a larger distance, distances between partial areas arranged next to one another can also be selected.
Mittels Laserstrukturierung können zum Beispiel linienförmige, punktförmige, kreuzförmige oder säulenförmige Strukturelemente ausgebildet werden. Nichtlinienförmig ausgebildete Strukturelemente sollten aber bevorzugt in einer Reihenanordnung ausgebildet werden.Laser structuring can be used, for example, to form linear, punctiform, cruciform or columnar structural elements. Structural elements of non-linear design should preferably be formed in a row arrangement.
Es können an einer auf einem Gegenstand ausgebildeten strukturierten Oberfläche Teilflächen mit unterschiedlicher Größe und/oder Strukturelemente mit unterschiedlicher Ausrichtung der jeweiligen Strukturelemente ausgebildet werden.Partial surfaces with different sizes and / or structural elements with different orientations of the respective structural elements can be formed on a structured surface formed on an object.
Es sollten Strukturelemente in den Teilflächen ausgebildet werden, die möglichst homogen sind, was beispielsweise die Tiefe oder Höhe und die Ausdehnung in mindestens eine Achsrichtung betrifft.Structural elements should be formed in the partial surfaces that are as homogeneous as possible, for example in terms of depth or height and the extent in at least one axial direction.
Wie bereits eingangs angedeutet, eignen sich Laserstrukturierungsverfahren, wie das LIPSS und insbesondere das DLIP auch mit seinen Ausführungsformen.As already indicated at the beginning, laser structuring methods, such as the LIPSS and in particular the DLIP, are also suitable with their embodiments.
Bei den DLIP-Verfahren kann die jeweilige Strukturperiode Λ(d) durch geeignet Wahl der Einfallswinkel, der miteinander interferierenden Laserteilstrahlen beeinflusst werden. So ergibt sich bei zwei Teilstrahlen die Strukturperiode Λ gemäß der Gleichung
Dabei ist λ die Wellenlänge der Laserstrahlung und θ der halbe Winkel zwischen den einfallenden Teilstrahlen. So können Strukturen ausgebildet werden, die so klein sind, wie die Hälfte der Laserstrahlwellenlänge, die zur Ausbildung von Strukturelementen eingesetzt wird.Here λ is the wavelength of the laser radiation and θ is half the angle between the incident partial beams. So structures can be formed which are as small as half the laser beam wavelength used to form structural elements.
Technische Lösungen, wie sie in
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft erläutert werden.The invention will be explained by way of example below.
Dabei zeigen:
-
die Abhängigkeit der erforderlichen Strukturperiode Λ(d) von Teilflächen von der jeweiligen Beobachtungsposition in schematischer Form;Figur 1 -
die Abhängigkeit der erforderlichen Strukturperiode Λ(d) von Teilflächen vom jeweiligen Abstand zur jeweiligen Beobachtungsposition in schematischer Form;Figur 2 -
mögliche Beispiele für Strukturierungen von Teilflächen;Figur 3 bis 8 -
mit mehreren nebeneinander angeordneten Teilflächen, die auf unterschiedliche Farbeindrücke strukturiert sind, erreichbare Farbeffekte undFigur 9 -
Figur 10 erreichbare Farbeffekte bei einer herkömmlichen und einer erfindungsgemäß hergestellten Strukturierung.
-
Figure 1 the dependency of the required structural period Λ (d) of partial areas on the respective observation position in a schematic form; -
Figure 2 the dependence of the required structural period Λ (d) on partial areas on the respective distance from the respective observation position in a schematic form; -
Figure 3 to 8 possible examples of structuring of partial areas; -
Figure 9 with several partial areas arranged side by side, which are structured on different color impressions, achievable color effects and -
Figure 10 achievable color effects in a conventional structuring and a structuring produced according to the invention.
Mit
Es wird deutlich, dass der Abstand L in horizontaler Richtung und die Höhe h in vertikaler, also der Richtung senkrecht zum Abstand L einen erheblichen Einfluss haben. Dies trifft auch auf den Einfallswinkel θi des weißen Lichts zu, der bei diesem Beispiel bei 0° gewählt wurde.It is clear that the distance L in the horizontal direction and the height h in the vertical direction, that is to say the direction perpendicular to the distance L, have a considerable influence. This also applies to the angle of incidence θi of the white light, which was chosen at 0 ° in this example.
Auch durch eine Drehung oder die Einnahme einer anderen Winkelstellung in Bezug zur Beobachtungsposition kann man den von der Beobachtungsposition erfassbaren Farbeindruck bzgl. der erkennbaren Farbe(n) verändern.The color impression that can be detected by the observation position can also be changed with respect to the recognizable color (s) by a rotation or by taking a different angular position in relation to the observation position.
Unter Berücksichtigung der in
Dabei kann man auch das jeweilige Blick- oder Erfassungsfeld, das von einer Person, wie gezeigt, oder einer Kamera erfasst werden kann, berücksichtigen. Dies ist mit den Winkeln θobs1 und θobs2 angedeutet.You can also take into account the respective field of view or detection that can be captured by a person, as shown, or by a camera. This is indicated by the angles θobs1 and θobs2.
Die Veränderung der Strukturperiode Λ(d) in Abhängigkeit des Abstandes d von Teilflächen 1, 2, 3, .... n ist in der linken Darstellung von
Man kann erkennen, dass sich die Strukturperiode Λ(d) mit größer werdendem Abstand d von der Beobachtungsposition vergrößert. Die einzelnen Strukturelemente weisen also dann mit größer werdendem Abstand kleinere Abstände zueinander auf.It can be seen that the structure period Λ (d) increases with increasing distance d from the observation position. The individual structural elements then have smaller distances from one another as the distance increases.
In der rechten Darstellung von
Der rechten Darstellung von
Aus dieser Darstellung geht auch hervor, dass man an einer auf einem Gegenstand ausgebildeten strukturierten Oberfläche auch Teilflächen 1,2, 3.... Mit unterschiedlicher Größe ausbilden kann.This illustration also shows that one is on an object trained structured surface also
Die Abhängigkeit der jeweiligen Strukturperiode Λ(d) vom Abstand d der Teilflächen 1, 2 und 3 zu der jeweiligen Beobachtungsposition P kann man auch in
Die in
Bei der
In
Die
Bei den in den
In
In der linken unteren Darstellung sind in einer Teilfläche linienförmige Strukturelemente mit unterschiedlicher Ausrichtung, bei diesem Beispiel senkrechter Ausrichtung zueinander ausgebildet worden. Die beiden daneben in der unteren Reihe gezeigten Beispiele von Teilflächen weisen unterschiedliche punktförmige Strukturelemente, deren Abstände zueinander die jeweilige Strukturperiode Λ(d) bestimmen.In the lower left illustration, linear structural elements with different orientations, in this example perpendicular orientations to one another, have been formed in a partial area. The two examples of subareas shown next to it in the lower row have different punctiform structural elements, the distances between which determine the respective structural period Λ (d).
Mit
Claims (9)
in den einzelnen Teilflächen (1, 2, 3, ...., n) mit Laserstrahlung ausgebildeten Strukturelementen jeweils eine periodische Struktur mit einer Strukturperiode Λ(d) ausgebildet wird, so dass von einer Beobachtungsposition (P) mehrere Teilflächen (1, 2, 3, .... , n), die in unterschiedlichen Abständen und Winkeln zur Beobachtungsposition (P) diskret zueinander angeordnet sind,
jeweils eine Abbildung mit gleichem Farbeindruck mit gleicher Wellenlänge λ bei einer Bestrahlung der strukturierten Oberfläche mit weißem Licht erfass- oder erkennbar ist und dabei die Strukturperiode Λ(d) der einzelnen Teilflächen (1, 2, 3, .... , n) nach der Gleichung
θ i der Einfallswinkel des weißen Lichts auf die strukturierte Oberfläche; λi die jeweilige vorgegebene Wellenlänge der jeweiligen Farbe des Farbeindrucks der jeweiligen Teilfläche(1, 2, 3, .... , n), θobsn(d=0) der Winkel ausgehend von der Beobachtungsposition (P) bis zur jeweiligen Teilfläche (n), der sich nach der Gleichung
wobei L der Abstand der jeweiligen Teilfläche (1, 2, 3, .... oder n) in horizontaler Richtung zur Beobachtungsposition (P) und h der Abstand der jeweiligen Teilfläche (1, 2, 3, .... oder n) in vertikaler Richtung zur Beobachtungsposition (P) ist.Method for producing a structured surface on an object, in which the total area of the structured surface is divided into partial areas (1, 2, 3, ...., n) and
A periodic structure with a structure period Λ (d) is formed in the individual sub-areas (1, 2, 3, ..., n) with structural elements formed with laser radiation, so that from one observation position (P) several sub-areas (1, 2 , 3, ...., n), which are arranged discretely at different distances and angles to the observation position (P),
one image with the same color impression with the same wavelength λ can be detected or recognized when the structured surface is irradiated with white light, and the structure period Λ (d) of the individual partial areas (1, 2, 3, ..., n) the equation
θ i the angle of incidence of white light on the structured surface; λi the respective predetermined wavelength of the respective color of the color impression of the respective partial area (1, 2, 3, ...., n), θobsn (d = 0) the angle starting from the observation position (P) to the respective partial area (n) that follows the equation
where L is the distance of the respective partial area (1, 2, 3, .... or n) in horizontal Direction to the observation position (P) and h is the distance of the respective partial area (1, 2, 3, .... or n) in the vertical direction to the observation position (P).
der Winkel θobs1 ausgehend von der Beobachtungsposition (P) bis zur am weitesten entfernten Teilfläche so berücksichtigt wird, dass
θ obs2(d) = arctan((L - d)/h) ist und dabei d der Abstand zwischen der zur Beobachtungsposition (P) am weitesten und der am nächsten in horizontaler Richtung angeordneten Teilfläche (1, 2, 3, .... , n) ist.A method according to claim 1, characterized in that for producing a structured surface area in which a plurality of partial surfaces (1, 2, 3, ...., n), which are arranged at different distances from the observation position (P) in the horizontal direction and a color impression with the same color with the same wavelength λ,
the angle θobs1 from the observation position (P) to the most distant partial surface is taken into account in such a way that
θ obs2 (d) = arctan ((L - d) / h) and where d is the distance between the part surface furthest to the observation position (P) and the closest one in the horizontal direction (1, 2, 3, ... ., n) is.
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