JP7171621B2 - フリッカ様光学効果を供する光学装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2017年6月5日に提出の米国仮特許出願第62/515,179号の利益を主張するものであり、2015年3月27日に提出の国際出願番号PCT/US2015/022907号及び2014年3月27日提出の米国仮特許出願第61/971,240号の優先権を主張する、2016年9月27日提出の米国特許出願第15/129,438の一部継続出願であり、その全体が参照により本明細書に援用される。
本明細書に記載される方法及び光学セキュリティ装置の特定の実施形態では、画像アイコン素子の配列上に配置される集束素子の犠牲配列を提供することを考えている。
本発明では、画像アイコン素子(即ち、空隙、ポスト、又はそれらの組み合わせ)は、画像アイコン素子の配列を形成するように、コントラスト材料及び微細構造層上又は内に一体化された又は微細構造層上に協働する。本明細書で説明する実施形態では、画像アイコン素子の配列は、集束素子の固定配列に対する視野角を変化させることによって色シフト効果を達成することができるように、少なくとも2つのコントラスト材料を含む。少なくとも2つのコントラスト材料が存在する場合、少なくとも2つの材料は、少なくとも1つの、他からは際立った特徴を有するのが好ましく、際立った特徴は、色、テクスチャ、屈折率又は材料の少なくとも1つから選択される。
本明細書で使用する用語「集束素子」は、微細構造層内に配置された微細画像又は微細画像の一部を、1又は複数の合成画像に拡大し、光学的に結合するように機能する、光学セキュリティ装置の構成要素を指す。好適な集束素子は、限定されるものではないが、様々なサイズ及び形状のレンズを含む。より詳細には、本明細書で提供される特定の実施形態では、レンズは、球形レンズ、非球面レンズ、又はレンチキュラーレンズから選択される。平行に整列されたレンチキュールはレンチキュラーレンズの好ましい形態であるが、本明細書では、レンチキュールをクロスハッチして、交点において擬似非球面レンズを形成することも考えている。球形又は非球形のレンズについては、円形基部を有する基部及び3~10個の側部を有する基部を含む異なる基部幾何学形状も考えられる。これらは、正方形の基部、長方形の基部、又は八角形の基部を含む。レンズのアレイは、複数のセットに編成することができ、各セットの部材は、所望の幾何学的形状を形成するように配置される。驚くべきことに、六角形の配向で編成されたレンズセットは、間隔及び解像度が改善され、より多くの情報をシステムに詰め込むことが可能となることが見出された。さらに、集束素子を埋め込むか、集束素子(犠牲又は固定)の配列における集束素子を、レンズピッチ、レンズサイズ、又はレンズ形状に基づいて位相シフトさせることも考えられる。集束素子は、微細構造層内の画像アイコン素子と協働して、集束素子を通して画像アイコン素子又はその一部を視認したときに合成画像を生成する。
本発明の発明者は、驚くべきことに、指向的に硬化した微細構造層(即ち、画像アイコン素子の指向的に硬化した配列)を形成するために画像アイコン素子の配列を指向的に硬化することにより、複数のコントラスト材料を画像アイコン素子の配列に組み込むことができ、それによって複数のコントラスト材料からなる合成画像が得られることを見出した。画像アイコン素子の配列が、硬化角度で集束素子の犠牲配列を通して視認できるとき、画像アイコン素子の配列において、画像アイコン(2つのコントラスト材料パターンを含む)の犠牲パターンは、集束素子の犠牲配列と協働して色を変化させる犠牲合成画像を生成する。しかしながら、画像アイコン素子の配列が、集束素子の固定配列を通して視認できるときは、画像アイコン素子の固定パターンが観察でき、集束素子の固定配列と協働して、集束素子の固定配列を通して画像アイコン素子を指向的に硬化させることに伴う「スナップ」の影響なしに、色をより滑らかに変化させる固定合成画像が生成できる。
本明細書で言及される集束素子の犠牲配列の除去は、(i)集束素子の犠牲配列を中間光学セキュリティ装置構造体の残りから又は画像アイコン素子の配列から分離するか、又は取り外すこと、又は(ii)画像アイコン素子及び(ii)これらの集束素子がもはや集束素子として機能しなくなるように犠牲素子をセキュリティ装置へ組み込むことの両方を含む。集束素子の犠牲配列を分離することは、画像アイコン素子の配列から集束素子を層間剥離すること、切除すること、又は他の剥離によって行うことができる。集束素子の犠牲配列を組み込むことは、集束素子の構造的なレリーフを除去するいくらかの放射(例えば、熱)を加えることにより、集束素子の元々存在する犠牲配列と比較して比較的平坦な表面を形成することによって達成できる。別の方法として、集束素子の犠牲配列は、集束素子の別の犠牲配列、又は集束素子の1又は複数の固定配列でそれを覆うことによって、システムに統合することができる。
(a)第1のフィルムの側面に(i)集束素子の1又は複数の永久又は固定配列(複数可)のスキュー角の意図する位置から1度以下(≦1°)の僅かな角度(α)で回転したスキュー角を有し、(ii)サイズ、ピッチ、又は構造の点で、永久又は1又は複数の固定集束素子配列(複数可)とは異なる組織パターンを有し、及び/又は、(iii)1又は複数のマスクされた領域を有する集束素子の犠牲配列を形成すること、
(b)第1のフィルムの対向する表面上に又はその中に画像アイコンの配列(複数可)を形成すること、(i)1又は複数の有色素材料から形成されたポストの形態、(ii)ポストを囲む領域が、1つ又は複数の有色素材料でコーティングされるか、及び/又は部分的に又は完全に充填されるポストの形態で、又は(iii)1又は複数の有色素材料でコーティングされ、及び/又は部分的に又は完全に充填される空隙又は凹部の形態のいずれかの画像アイコンの1つ又は複数の配列を形成すること、
(c)平行化された光源から平行光を、集束素子の犠牲配列を通して、画像アイコンの1つ又は複数の配列(複数可)に向けて所定の硬化角度で指向させて配列(複数可)に入射する光が、有色素材料を硬化させるようにすること、
(d)任意選択で1又は複数の異なる有色素材料を画像アイコンの配列(複数可)に添加し、異なる硬化角度の平行光を又は非平行光を使用して各異なる有色素材料に対して工程(c)を繰り返して有色素材料を硬化すること、
(e)(i)光学スペーサを構成し、硬化した画像アイコンのすくなくとも1つの配列を第1のフィルムから第2のフィルムの下面に転写する第2のフィルムの上面、又は(ii)集束素子の犠牲配列の上面のいずれかに集束素子の永久的又は固定配列(複数可)を形成すること、を含み、集束素子の犠牲配列が、第1のフィルムの一部となり、第1のフィルムが光学スペーサを構成する方法を提供する。
上述したように、本発明の光学装置は、1又は複数の硬化した有色素材料から形成された画像アイコンの少なくとも1つの配列と、画像アイコンの少なくとも一部の1又は複数の合成画像を形成するように配置された、任意に埋め込まれた集束素子の少なくとも1つの配列とを含む。有色素材料(複数可)の一部又はすべては、デバイスの表面に対して1つ又は複数の角度で犠牲集束素子配列を通して導かれる平行光を使用して硬化され(即ち、画像アイコンを指向的に硬化された硬化角度(複数可))、指向的に硬化された画像アイコンを形成して中間光学セキュリティ装置を製造する。合成画像(複数可)は中間光学セキュリティ装置によって投影されるが、一旦集束素子の固定配列が中間光学セキュリティ装置に追加されると、合成画像(複数可)は、硬化角度(複数可)で集束素子の固定配列を通して指向的に硬化された画像アイコン素子を視認することによって観察可能である。この合成画像は、従来のシステムと比較して、装置の視野角が、それぞれの硬化角(複数可)を通って、また、硬化角(複数可)から離れて移動するにつれて、より急激に視覚的に出現消滅、又はオンオフする。
i.視差直交移動を示す、
ii.光学装置の厚さよりも深い空間平面上に静止するように見える、
iii.光学装置の表面より上方の空間平面上に静止するように見える、
iv.装置が方位角回転すると、光学装置の厚さより深い空間平面と、光学装置の表面より上方の空間平面との間で振動する、
v.複合3次元構造、パターン、運動又はアニメーションを示す、及び/又は
vi.出現消滅する、静的状態に留まるが、色の動的帯域が全体を移動する、若しくは色の動的帯域が全体を移動しながら動画化される面内画像を有する、等の光学効果の1つ以上を示すことができる。
ここでは、図1~2に詳細に示されている図面を参照すると、集束素子12の犠牲配列が集束素子10の固定配列の下に配置されている、光学セキュリティ装置の拡大部分が示されている。図1の集束素子は球形レンズ又は非球面レンズとして示しており、図2の集束素子はレンチキュラーレンズとして表示している。図1及び図2のそれぞれの場合において、集束素子12の犠牲配列及び集束素子10の固定配列は、それぞれのスキュー角の位置ずれ分だけ不整合である。特に、この特定の実施形態では、固定配列のスキュー角を犠牲配列のスキュー角から1度以下の角度(α)だけ回転させることによってずらしている。本明細書に記載され、この実施形態を含む特許請求の範囲によって網羅される全ての実施形態を通して、犠牲配列は、画像アイコン素子の少なくとも1つの硬化パターン(例えば、画像アイコン素子の犠牲パターン)を生成する際に使用する。本実施形態では、犠牲配列を使用して、指向的硬化によって画像アイコン素子の少なくとも1つの犠牲パターンを生成する。前述したように、集束素子配列が、画像アイコン配列に関連する場所からわずかに回転すると、一般的には(常にではないが)合成画像を変化させて、合成画像をより小さく、より近づける。ここで、(α)で表される不整合は、犠牲配列及び画像アイコン素子の任意の犠牲パターンに対してあるべき場所からのわずかな回転ずれと定義する。画像アイコン素子の犠牲パターン内の画像アイコン素子が、コントラスト材料(即ち、有色素材料セグメント及び空気セグメント、複数の有色素材料等)を含む場合、画像アイコン素子の犠牲パターンと固定配列との相互作用は、カラー「ブロック」を、犠牲配列を通して観察可能であろうカラーブロックよりも小さくする役割を果たす。カラーブロックの大きさは、犠牲及び固定配列の互いからの回転角度(α)の大きさに依存する。色の切り替えがより早く又はより滑らかな方がより刺激的で魅力的である。
(a)集束素子12の犠牲配列と、
(b)(周囲の固体領域20によって境界が付けられた空隙18を有する)画像アイコン素子を有する微細構造層16(別の実施形態では、固体領域20は、周囲の空隙領域18によって境界が付けられるポスト又はメサを構成する)と、
(c)一方の側に、集束素子12の犠牲配列が配置され、他方の側には、微細構造層16が配置される第1のフィルム又は光学スペーサ22を備える。
Claims (23)
- 光学セキュリティ装置を形成する方法であって、
画像アイコン素子の配列上に配置された集束素子の犠牲配列を提供すること、
少なくとも第1のコントラスト材料を、第1の硬化角度で、前記集束素子の犠牲配列を通して指向的に硬化することによって、前記第1のコントラスト材料のパターン及び第2のコントラスト材料のパターンを前記画像アイコン素子上又はその中に形成すること、
集束素子の固定配列を通して視認したときに、画像アイコン素子が少なくとも1つの合成画像を投影するように、前記画像アイコン素子の配列上に前記集束素子の固定配列を配置すること、を含み、
前記集束素子の固定配列は、第1の固定レンズパターンと前記第1のコントラスト材料及び第2のコントラスト材料のパターンとの間にレンズアイコンパターンが不一致となる前記第1の固定レンズパターンを有し、前記集束素子の犠牲配列は、前記第1の硬化角度において前記第1のコントラスト材料のパターンと整合される第1の犠牲レンズパターンを有し、
前記少なくとも1つの合成画像は、少なくとも1つの角度から視認したとき、前記第1のコントラスト材料のパターン及び第2のコントラスト材料のパターンの両方の投影であり、
前記少なくとも1つの合成画像は、視野角のシフトに対応する色遷移効果を生成する方法。 - 前記第1のコントラスト材料のパターンを形成した後、前記集束素子の犠牲配列を除去することをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記第1の固定レンズパターンと前記第1の犠牲レンズパターンとの間にレンズレンズパターンの不整合が存在する請求項1に記載の方法。
- 前記レンズレンズパターンの不整合は、異なる集束素子サイズ、異なるピッチ、異なる位相シフト、異なるスキュー角、及び異なる材料のうちの少なくとも1つによるものである請求項3に記載の方法。
- 前記レンズアイコンパターンの不整合は、異なるピッチ、異なる位相シフト、又は異なるスキュー角によるものである請求項1に記載の方法。
- 前記集束素子の犠牲配列は、指向的硬化中にマスクされる請求項1に記載の方法。
- 前記画像アイコン素子の配列及び前記集束素子の犠牲配列は、第1のフィルムの対向する側に配列されるか、又は前記集束素子の犠牲配列が前記画像アイコン素子の配列と隣接するか、又は接触するように配置される請求項1に記載の方法。
- 前記画像アイコン素子は、ポスト、凹部、空隙又はそれらの組み合わせである請求項1に記載の方法。
- 前記集束素子の固定配列と前記集束素子の犠牲配列は、前記画像アイコン素子の配列の対向する側に配置される請求項1に記載の方法。
- 指向的硬化することは、前記第1の硬化角度で前記画像アイコン素子の配列に平行光を方向付けし、前記第1のコントラスト材料の未硬化部分を洗い流して空のアイコン素子セグメントを前記第2のコントラスト材料として生成することを含む請求項1に記載の方法。
- 前記第2のコントラスト材料が空気であるとき、前記第2のコントラスト材料は、前記集束素子の固定配列を通る第2の硬化角度で硬化されるか、又は前記集束素子の犠牲配列を介して指向的に硬化されるか、又は集束素子の別の犠牲配列を介して硬化される第3のコントラスト材料により置き換えられる請求項1に記載の方法。
- 前記集束素子の犠牲配列が前記画像アイコン素子の配列に対して配置され、前記第1の硬化角度で前記集束素子の犠牲配列を通して視認したときに、前記コントラスト材料を指向的に硬化した後、前記画像アイコン素子によって犠牲合成画像が投影され、前記集束素子の固定配列は、前記画像アイコン素子の配列に対して配置され、その結果、前記合成画像は、前記第1の硬化角度で前記集束素子の固定配列を通して視認したときに前記画像アイコン素子によって投影されることが前記犠牲合成画像とは異なる請求項1に記載の方法。
- 前記第1のコントラスト材料及び第2のコントラスト材料は、それぞれ第1の有色素材料および第2の有色素材料であり、前記第2の有色素材料は、前記第1の有色素材料とは異なり、前記集束素子の犠牲配列を通して、又は集束素子の別の犠牲配列を通して、前記第1の有色素材料とは異なる硬化角度で指向的に硬化される請求項1に記載の方法。
- 光学セキュリティ装置であって、
第1のコントラスト材料のパターン及び第2のコントラスト材料のパターンを有する画像アイコン素子の配列と、
集束素子を通して視認したときに、前記画像アイコン素子が少なくとも1つの合成画像を投影するように前記画像アイコン素子の配列に対して配置され、前記第1のコントラスト材料及び第2のコントラスト材料の少なくとも1つの前記パターンと不一致の第1の固定レンズパターンを有する集束素子の固定配列と、
光学スペーサとして前記光学セキュリティ装置に組み込まれた犠牲配列集束素子と、を備え、
前記少なくとも1つの合成画像は、少なくとも1つの角度から視認したとき、前記第1のコントラスト材料のパターン及び第2のコントラスト材料のパターンの両方の投影であり、
前記少なくとも1つの合成画像は、視野角のシフトに対応する色遷移効果を生成し、
前記集束素子の犠牲配列は、前記集束素子の固定配列との界面を形成する装置。 - 前記第1のコントラスト材料は、第1の有色素材料であり、前記第2のコントラスト材料は、空気、前記第1の有色素材料とは異なる別の有色素材料又はそれらの組み合わせである請求項14に記載の装置。
- 前記第1のコントラスト材料は、集束素子の犠牲配列を通して指向的に硬化される有色素材料であり、前記第2のコントラスト材料は、前記集束素子の犠牲配列を通して指向的に硬化される第2の異なる有色素材料である請求項14に記載の装置。
- 前記画像アイコン素子の配列と前記集束素子の固定配列は、第1のフィルムの対向する側に配列されるか、又は前記集束素子の固定配列が前記画像アイコン素子の配列と隣接する又は接触するように配置される請求項14に記載の装置。
- 前記画像アイコン素子は、ポスト、凹部、空隙、又はそれらの組み合わせの形態であることを特徴とする請求項14に記載の装置。
- 前記画像アイコン素子は、指向的に硬化した第1の有色素材料及び指向的に硬化した第2の有色素材料で充填又はコーティングされた空隙又は凹部である請求項18に記載の装置。
- 前記画像アイコン素子は、指向的に硬化した第1の有色素材料及び第2の異なる有色素材料でコーティングされたポストである請求項18に記載の装置。
- 前記画像アイコン素子は、
(a)1又は複数の有色素材料から形成されたポストと、1又は複数の非有色素材料から形成されたポストと、
(b)前記ポストを囲む領域が、1又は複数の有色素材料でコーティングされ、及び/又は部分的に又は完全に充填されているポストと、前記ポストを囲む領域が1又は複数の非有色素材料でコーティングされ、及び/又は部分的に又は完全に充填されているポストと、
(c)1又は複数の有色素材料でコーティングされ及び/又は部分的に又は完全に充填された空隙、及び1又は複数の非有色素材料でコーティングされ、及び/又は部分的に又は完全に充填された空隙又は凹部と、及び/又は、
(d)基部領域と、前記基部領域から延在する側部領域とによって定義され、前記側部領域は、前記基部領域と対照的な1又は複数の有色素材料でコーティングされる空隙の形態である請求項14に記載の装置。 - 請求項14に記載の光学セキュリティ装置を含むシート材料。
- 請求項22に記載のシート材料を含む文書。
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