KR100989014B1 - 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 가진 마이크로렌즈시트 - Google Patents

부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 가진 마이크로렌즈시트 Download PDF

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Abstract

복합 영상이 시트 위 또는 아래, 또는 둘다에 부유된, 복합 영상을 가진 마이크로렌즈 시트가 개시되어 있다. 복합 영상은 2차원 또는 3차원일 수 있다. 마이크로렌즈에 인접한 방사선 감응질층에 방사선을 가하는 것을 포함한, 상기 영상화 시트의 제조 방법이 또한 개시되어 있다.
복합 영상, 마이크로렌즈, 시트, 부유

Description

부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 가진 마이크로렌즈 시트 {MICROLENS SHEETING WITH COMPOSITE IMAGE THAT APPEARS TO FLOAT}
본 발명은 시트에 대해 공간에 떠 있는 것으로 관찰자에게 인식되는 하나 이상의 복합 영상을 제공하며, 복합 영상의 투시가 시각에 따라 변화되는 시트에 관한 것이다.
그래픽 영상 또는 다른 마크를 가진 시트 물질은, 특히 제품 또는 문서를 인증하기 위한 라벨로서 널리 사용되어 왔다. 예를 들어, 미국 특허 제3,154,872호; 3,801,183호; 4,082,426호 및 4,099,838호에 기재된 것과 같은 시트는 차량 번호판에 대한 등록확인 스티커로서 또한 운전면허증, 정부 문서, 테이프 카세트, 게임 카드, 음료 용기 등에 대한 보안 필름으로서 사용되었다. 다른 용도로는 경찰, 소방 또는 기타 긴급 차량과 같은 신분증명을 위한, 광고와 프로모션 디스플레이에서 또한 브랜드 가치를 향상시키기 위한 특수 라벨로서의 그래픽 응용을 포함한다.
영상화 시트의 또다른 형태는 미국 특허 제4,200,875호 (Galanos)에 개시되어 있다. 갈라노스 (Galanos)는 마스크 또는 패턴을 통한 시트의 레이저 조사에 의해 영상이 형성되는, 노광 렌즈 타입의 고-이득 역반사 시트"의 사용을 개시한다. 그 시트는 바인더 층에 부분적으로 매립되고 바인더 층 위에 부분적으로 노출 된 다수의 투명 유리 미소구와, 다수의 미소구의 각각의 매립된 표면 상에 코팅된 금속 반사층을 포함한다. 바인더 층은 영상화되는 시트에 충돌되는 임의의 미광을 최소화하는 것으로 알려진 카본 블랙을 포함한다. 레이저 빔의 에너지는 바인더 층에 매립된 마이크로렌즈의 집속 효과에 의해 더 집중된다.
갈라노스의 역반사 시트에 형성된 영상은 시트에서 레이저가 조사되는 것과 동일한 각도에서 시트가 관찰되는 경우에, 또한 그런 경우에만 보일 수 있다. 이는 다른 표현으로 영상이 아주 제한된 관찰 각도에 대해서만 보일 수 있다는 것을 의미한다. 그러한 이유 및 다른 이유로, 그러한 시트의 어떠한 특성을 개선시키고자 하는 것이다.
1908년에는 이미, 가브리엘 리프만 (Gabriel Lippman)이 하나 이상의 감광층을 가진 렌즈형 매질에 3차원 영상 장면을 형성하는 방법을 발명하였다. 인테그랄 포토그래피 (integral photography)로서 알려진 그 방법은 또한 문헌 (De Montebello, "Processing and Display of Three-Dimensional Data II" in Proceedings of SPIE, San Diego, 1984)에 기재되어 있다. 리프만의 방법에서, 사진 건판은 렌즈 어레이 (또는 "렌즐릿")를 통해 노광되므로, 어레이의 각 렌즐릿은 그 렌즐릿에 의해 점유되는 쉬이트 지점의 투시로부터 알 수 있는 바와 같이, 재생되는 장면의 소영상(miniature image)을 사진 건판 상의 감광층으로 투과하게 된다. 사진 건판이 현상된 후에, 렌즐릿 어레이를 통해 건판 상의 복합 영상을 보는 관찰자는 촬영한 장면의 3차원 표현을 보게 된다. 영상은 사용되는 감광성 물질에 따라서 흑색 및 백색 또는 칼라일 수 있다.
사진 건판의 노광 중에 렌즐릿에 의해 형성되는 영상이 각 소영상을 1회만 반전한 것이므로, 생성되는 3차원 표현은 반영경상이다. 즉, 영상의 인식되는 깊이는 물체가 "뒤집힌" 것으로 보이도록 뒤집혀진다. 영상을 보정하기 위해 2번의 광학 반전을 해야 하므로 이것이 주요 단점이 된다. 동일한 물체의 다수의 시계를 기록하기 위해, 단일 카메라, 또는 다중 카메라, 또는 다중-렌즈 카메라에 의한 다중 노출을 포함하는 이 방법은 복잡하며, 단일 3차원 영상을 제공하기 위해 다중 영상의 아주 정확한 등록을 필요로 한다. 또한, 종래의 카메라에 의한 임의의 방법은 카메라 앞에 실제 물체의 존재를 필요로 한다. 이로 인해 그 방법은 가상 물체 (실제로 존재하지만, 사실상은 아닌 물체를 의미함)의 3차원 영상을 생성하기에 부적합하다. 적분형 사진술의 또다른 단점은 볼 수 있는 실상을 형성하기 위해 보는 쪽에서 복합 영상이 비추어져야 한다는 것이다.
발명의 요약
본 발명은 시트 위 또는 아래에 떠 있는 것으로 보이는 복합 영상을 가진 마이크로렌즈 시트를 제공한다. 떠 있는 영상은 편의상 부유 영상으로서 불리우며, 그것은 시트 위 또는 아래에 (2차원 또는 3차원 영상으로서) 위치될 수 있거나, 또는 시트 위에서, 시트 면 내에서 및 시트 아래에서 보이는 3차원 영상일 수 있다. 영상은 흑색 및 백색 또는 칼라일 수 있으며, 관찰자에 대해 이동되는 것으로 보일 수 있다. 일부 홀로그래피 시트와 달리, 본 발명의 영상화 시트는 그 자체의 복제를 만드는데 사용될 수가 없다. 또한, 부유 영상(들)이 관찰자에 의해 육안으로 관찰될 수가 있다.
상기한 복합 영상을 갖는 본 발명의 시트는 각종 응용 분야, 예를 들면 검증 및 인증을 위한 여권, ID 배지, 화폐, 이벤트 패스, 어피니티 카드, 상품 식별 포맷 및 광고 프로모션에서의 보안 위변조방지 화상, 브랜드의 부유 또는 가라앉음 또는 부유 및 가라앉음 화상을 제공하는 브랜드가치 향상 화상, 경찰, 소방 또는 기타 긴급 차량에 대한 문장과 같은 그래픽 응용 분야에서의 신분증명 표시 화상; 키오스크, 야간 표지판, 수송 수단 및 자동차 계기판 디스플레이와 같은 그래픽 응용 분야에서의 정보 표시 화상; 의복 및 패션 액세서리를 위한 장식; 역반사 안전복 및 안전 장비; 및 업무용 명함, 품질 표시표, 미술품, 신발 및 통조림 제품과 같은 제품에 복합 영상을 사용하는 신규성 증대에 사용될 수 있다.
본 발명은 설명된 복합 영상을 함유하는 영상화 시트를 형성하기 위한 신규 수단을 제공한다. 한 실시태양에서, 단일 복합 영상이 형성된다. 2가지 이상의 복합 영상, 및 시트 위에 그리고 아래에 있는 것으로 보이는 복합 영상이 형성되는 실시태양이 또한 개시된다. 다른 실시태양은 통상적으로 프린트된 영상 및 본 발명에 의해 형성되는 복합 영상의 조합으로 이루어질 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조로 하여 본원에 설명될 것이다.
도 1은 "노광 렌즈" 마이크로렌즈 시트의 확대 단면도이다.
도 2는 "임베디드 (embedded) 렌즈" 마이크로렌즈 시트의 확대 단면도이다.
도 3은 평볼록 기저 시트를 포함하는 마이크로렌즈 시트의 확대 단면도이다.
도 4는 미소구로 구성된 마이크로렌즈 시트에 충돌하는 발산 에너지의 그래 픽 표시이다.
도 5는 개개의 미소구에 인접한 물질층에 기록된 샘플 화상을 도시하며, 기록된 영상이 복합 영상의 완전 복제에서 부분 복제에 걸쳐 분포되는 것을 더 나타내는 마이크로렌즈 시트 단면의 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 시트 위에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 제공하도록 영상화된, 알루미늄 필름으로 제조된 방사선 감응성 물질층을 가진 마이크로렌즈 시트의 광학 현미경 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 시트 아래에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 제공하도록 영상화된, 알루미늄 필름으로 제조된 방사선 감응성 물질층을 가진 마이크로렌즈 시트의 광학 현미경 사진이다.
도 8은 마이크로렌즈 시트 위에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상의 형성을 나타내는 기하학적 광학 표시이다.
도 9는 시트를 반사광으로 볼 때 본 발명의 시트 위에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 가진 시트의 개략도이다.
도 10은 시트를 투과광으로 볼 때 본 발명의 시트 위에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 가진 시트의 개략도이다.
도 11은 시트를 볼 때 마이크로렌즈 시트 아래에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상의 형성을 나타내는 기하학적 광학 표시이다.
도 12는 시트를 반사광으로 볼 때 본 발명의 시트 아래에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 가진 시트의 개략도이다.
도 13은 시트를 투과광으로 볼 때 본 발명의 시트 아래에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 가진 시트의 개략도이다.
도 14는 본 발명의 복합 영상을 형성하는데 사용되는 발산 에너지를 형성하기 위한 광학 트레인의 도면이다.
도 15는 본 발명의 복합 영상을 형성하는데 사용되는 발산 에너지를 형성하기 위한 제2 광학 트레인의 도면이다.
도 16은 본 발명의 복합 영상을 형성하는데 사용되는 발산 에너지를 형성하기 위한 제3 광학 트레인의 도면이다.
본 발명의 마이크로렌즈 시트는, 그 위에, 면 내에, 및(또는) 아래에 떠 있거나 부유하는 것으로 보이는, 다수의 마이크로렌즈와 연합한(associated) 개개의 영상에 의해 제공되는 복합 영상을 제공한다.
본 발명의 완전한 설명을 제공하기 위하여, 마이크로렌즈 시트가 아래 파트 I에 설명될 것이며, 이어서 파트 II에 그러한 시트의 물질층 (바람직하게는, 방사선 감응성 물질층), 파트 III에 방사선원 및 파트 IV에 영상화 방법이 설명될 것이다. 또한, 본 발명의 각종 실시태양을 더 설명하기 위해 몇가지 실시예가 제공된다.
I. 마이크로렌즈 시트
본 발명의 영상이 형성될 수 있는 마이크로렌즈 시트는 하나 이상의 불연속 층의 마이크로렌즈와, 마이크로렌즈 층(들)의 한 면에 인접하여 배치된 물질 (바람 직하게는, 하기하는 바와 같은 방사선 감응성 물질 또는 코팅)의 층을 포함한다. 예를 들면, 도 1은 일반적으로 중합체 물질인 바인더 층 (14)에 부분적으로 매립된 단층의 투명 미소구 (12)를 포함하는 "노광 렌즈" 유형의 마이크로렌즈 시트 (10)을 나타낸다. 미소구는 물질층을 영상화하는데 사용될 수 있는 방사선의 파장 뿐만 아니라 복합 영상이 보이는 광 파장 둘다에 대해 투명하다. 물질층 (16)은 각 미소구의 후면에 배치되며, 예시된 실시태양에서는 일반적으로 각 미소구 (12)의 표면 일부에만 접촉된다. 이러한 유형의 시트는 미국 특허 제2,326,634호에 아주 상세히 설명되어 있으며, 현재 3M으로부터 상품명 스카칠라이트 (Scotchlite) 8910 시리즈 반사 직물로 시판된다.
도 2는 다른 적합한 유형의 마이크로렌즈 시트를 나타낸다. 이 마이크로렌즈 시트 (20)은 미소구 렌즈 (22)가 일반적으로 중합체 물질인 투명 보호 오버코트 (24)에 매립된 "임베디드-렌즈" 유형의 시트이다. 물질층 (26)은 역시 중합체 물질인 투명 스페이서 층 (28)의 뒤에서 미소구 뒤에 배치되어 있다. 이러한 유형의 시트는 미국 특허 제3,801,183호에 아주 상세히 설명되어 있으며, 현재 3M으로부터 상품명 스카칠라이트 (Scotchlite) 3290 시리즈 엔지니어 등급 역반사 시트로 시판된다. 다른 적합한 유형의 마이크로렌즈 시트는 캡슐화된 렌즈 시트로서 불리우며, 그의 예는 미국 특허 제5,064,272호에 기재되어 있고, 현재 3M으로부터 상품명 스카칠라이트 (Scotchlite) 3870 시리즈 고강도 등급 역반사 직물로 시판된다.
도 3은 또다른 적합한 유형의 마이크로렌즈 시트를 나타낸다. 이 시트는 제1 및 제2 넓은 면을 가진 투명 평볼록 또는 비구면 기저 시트 (20)를 포함하며, 여기서 제2 면 (32)은 실질적으로 편평하며 제1 면은 실질적으로 반-회전타원체 또는 반-비회전타원체 마이크로렌즈 (34) 어레이를 갖는다. 마이크로렌즈의 형태 및 기저 시트의 두께는 어레이에 입사된 평행광이 대략 제2 면에서 집속되도록 선택된다. 물질층 (36)은 제2 면 상에 제공된다. 이러한 유형의 시트는 미국 특허 제5,254,390호에 기재되어 있고, 현재 3M으로부터 상품명 2600 시리즈 3M 시큐어 카드 리셉터로 시판된다.
시트의 마이크로렌즈는 바람직하게는 상 형성되도록 하기 위해 상 형성 굴절 표면을 가지며; 일반적으로 이것은 굴곡 마이크로렌즈 표면에 의해 제공된다. 굴곡 표면의 경우, 마이크로렌즈는 바람직하게는 균일한 굴절율을 가질 것이다. 경사 굴절율 (GRIN)을 제공하는 다른 유용한 물질은 빛을 굴절시키기 위해 굴곡 표면을 반드시 필요로 하지는 않을 것이다. 마이크로렌즈 표면은 바람직하게는 특성상 구면이지만, 비구면 표면도 적합할 수 있다. 실상이 굴절 표면에 의해 형성된다면, 마이크로렌즈는 원통형 또는 구형과 같이 임의의 대칭성을 가질 수 있다. 마이크로렌즈 자체는 둥근 평볼록 렌즐릿, 둥근 이중 볼록 렌즐릿, 막대, 미소구, 비드 또는 원통형 렌즐릿과 같은 불연속 형태를 가질 수 있다. 마이크로렌즈를 형성할 수 있는 재료는 유리, 중합체, 광물, 석영, 반도체 및 이들 및 기타 물질의 조합을 포함한다. 비-불연속 마이크로렌즈 요소가 사용될 수도 있다. 따라서, 복제 또는 엠보싱 과정 (여기서, 시트의 표면은 형태가 변화되어 영상화 특징을 가진 반복 프로파일을 형성함)에서 형성된 마이크로렌즈가 사용될 수도 있다.
가시선 및 적외선 파장에 대해 1.5 내지 3.0의 균일한 굴절율을 가진 마이크 로렌즈가 가장 유용하다. 적합한 마이크로렌즈 재료는 가시선을 최소로 흡수할 것이며, 방사선 감응성 층을 영상화하는데 에너지원이 사용되는 실시태양에서, 그 재료는 역시 에너지원의 최소 흡수를 나타내야만 한다. 마이크로렌즈의 굴절력은, 마이크로렌즈가 불연속되든 반복되든지 또한 마이크로렌즈 재료에 상관없이 굴절 표면 상에 입사되는 빛이 굴절되어 마이크로렌즈의 반대면 상에 집속되도록 하는 것이 바람직하다. 더욱 특별하게는, 그 빛은 마이크로렌즈의 후면 상에 또는 마이크로렌즈에 인접한 물질 상에 집속될 것이다. 물질층이 방사선 감응성인 실시태양에서, 마이크로렌즈는 그 층 위의 적절한 위치에서 축소된 실상을 형성하는 것이 바람직하다. 상의 약 100 내지 800배 축소는 우수한 해상도를 가진 상을 형성하는데 특히 유용하다. 마이크로렌즈 시트의 정면에 입사되는 에너지가 바람직하게는 방사선 감응성인 물질층 상에 집속되도록 하는 필요한 집속 조건을 제공하기 위한 마이크로렌즈 시트의 제작은 이 단락에서 이전에 참조된 미국 특허에 기재되어 있다.
직경이 15 ㎛ 내지 275 ㎛인 미소구가 바람직하지만, 다른 크기의 미소구가 사용될 수 있다. 우수한 복합 영상 해상도는 미소구 층으로부터 상대적으로 짧은 거리 만큼 이격된 것으로 보이는 복합 영상의 경우 상기 범위의 더 작은 쪽 직경을 가진 미소구를 사용하고 미소구 층으로부터 더 큰 거리 만큼 이격된 것으로 보이는 복합 영상의 경우 더 큰 미소구를 사용하여 얻을 수 있다. 미소구에 대해 나타낸 것과 동등한 렌즐릿 디멘션을 가진, 평볼록, 원통형, 구면 또는 비구면 마이크로렌즈와 같은 기타 마이크로렌즈는 유사한 광학 결과를 나타내는 것으로 예상될 수 있 다.
II. 물질층
상기한 바와 같이, 물질층은 마이크로렌즈에 인접하여 제공된다. 물질층은 상기한 일부 마이크로렌즈 시트에서와 같이 고 반사능을 가질 수 있거나, 또는 그것은 저 반사능을 가질 수 있다. 물질이 고 반사성일 때, 시트는 미국 특허 제2,326,634호에 기재된 바와 같이 역반사능의 성질을 가질 수 있다. 다수의 마이크로렌즈와 연합한 물질에 형성된 개개의 영상은, 관찰자에 의해 반사광 또는 투과광 하에 관찰될 때 시트 위에, 면 내에, 및(또는) 아래에 떠 있거나 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 제공한다. 다른 방법이 사용될 수 있지만, 그러한 영상을 제공하기에 바람직한 방법은 물질층으로서 방사선 감응성 물질을 제공하고, 영상을 제공하는 필요한 방식으로 물질을 변화시키는 방사선을 사용하는 것이다. 따라서, 본 발명이 그것으로 제한되지는 않지만, 마이크로렌즈에 인접한 물질층의 나머지 논의는 방사선 감응성 물질층의 단락에서 상세히 제공될 것이다.
본 발명에 유용한 방사선 감응성 물질은 금속, 중합체 및 반도체 재료, 및 그의 혼합물의 코팅 및 필름을 포함한다. 본 발명에 참고로 사용된 바와 같이, 일정 수준의 가시선 또는 기타 방사선에 노출 시에 노출된 물질의 외형이 방사선에 노출되지 않은 물질과의 콘트라스트를 제공하도록 변화된다면, 그 물질은 "방사선 감응성"이다. 그에 의해 형성된 영상은 복합적 변화, 물질의 제거 또는 어블레이션, 상 변화 또는 방사선 감응성 코팅의 중합의 결과일 수 있다. 일부 방사선 감응성 금속 필름 재료의 예는 알루미늄, 은, 구리, 금, 티타늄, 아연, 주석, 크롬, 바나듐, 탄탈룸 및 이들 금속의 합금을 포함한다. 이들 금속은 일반적으로 금속의 원색과 방사선 노광 후의 금속의 변형색 사이의 차이로 인해 콘트라스트를 제공한다. 상기한 바와 같이, 영상은 물질의 광학적 변형으로 상이 제공될 때까지 물질을 어블레이션하거나 방사선 가열함으로써 제공될 수도 있다. 예를 들어, 미국 특허 제4,743,526호는 금속 합금을 가열하여 색 변화시키는 방법을 개시한다.
금속 합금 외에, 금속 산화물 및 금속 아산화물은 방사선 감응성 매질로서 사용될 수 있다. 이러한 종류의 물질은 알루미늄, 철, 구리, 주석 및 크롬으로부터 형성된 산화물 화합물을 포함한다. 황화 아연, 셀렌화 아연, 이산화 규소, 산화 인듐 주석, 산화 아연, 플루오르화 마그네슘 및 규소와 같은 비-금속성 물질은 본 발명에 유용한 색 또는 콘트라스트를 제공할 수도 있다.
다층의 박막 물질이 특이한 방사선 감응성 물질을 제공하는데 사용될 수도 있다. 이들 다층 물질은 색 또는 조영제의 출현 또는 제거에 의해 콘트라스트 변화를 제공하도록 구성될 수 있다. 예시적 구조는 특정 파장의 방사선에 의해 (예를 들면, 색 변화에 의해) 영상화되도록 설계된 광학 스택 또는 조정된 공동을 포함한다. 하나의 특정 예는 유전체 거울로서 빙정석/황화 아연 (Na3AlF6/ZnS)의 사용을 개시하는 미국 특허 제3,801,183호에 기재되어 있다. 또다른 예는 크롬/중합체 (예를 들면, 플라즈마 중합된 부타디엔)/이산화 규소/알루미늄으로 구성된 광학 스택이며, 여기서 층 두께는 크롬의 경우 4 ㎚이고, 중합체의 경우 20 ㎚ 내지 60 ㎚이고, 이산화 규소의 경우 20 ㎚ 내지 60 ㎚이고, 알루미늄의 경우 80 ㎚ 내지 100 ㎚이며, 개개의 층 두께는 가시 스펙트럼에 특정 색 반사능을 제공하도록 선택된다. 박막 조정된 공동은 이전에 논의된 단층 박막과 함께 사용될 수 있다. 예를 들면, 조정된 공동은 약 4 ㎚ 두께의 크롬 층 및 약 100 ㎚ 내지 300 ㎚의 이산화 규소층을 가지며, 이산화 규소층의 두께는 특정 파장의 방사선에 반응하는 칼라 영상을 제공하도록 조정된다.
본 발명에 유용한 방사선 감응성 물질은 또한 열변색성 물질을 포함한다. "열변색성"은 온도 변화에 노출될 때 색을 변화시키는 물질을 의미한다. 본 발명에 유용한 열변색성 물질의 예는 미국 특허 제4,424,990호에 기재되어 있으며, 탄산 구리, 질산 구리와 티오우레아, 및 탄산 구리와 티올, 티오에테르, 술폭시드 및 술폰과 같은 황 함유 화합물을 포함한다. 붕소, 알루미늄 및 비스무스의 수화된 황산염 및 질화물, 및 붕소, 철 및 인의 산화물 및 수화된 산화물을 포함한 기타 적합한 열변색성 화합물의 예는 미국 특허 제4,121,011호에 기재되어 있다.
물질층이 방사선원을 이용하여 자연적으로 영상화되지 않는다면, 물질층은 방사선 감응성일 수 있지만, 그것이 필요한 것은 아니다. 제조 용이함을 위해 방사선 감응성 물질이 선호되지만, 적합한 방사선원이 또한 바람직하게 사용된다.
III. 방사선원
상기한 바와 같이, 마이크로렌즈에 인접한 물질층 상에 영상 패턴을 제공하는 바람직한 방법은 방사선 감응성 물질을 영상화하기 위해 방사선원을 사용하는 것이다. 소정 강도 및 파장의 방사선을 제공하는 임의의 에너지원이 본 발명의 방법에 사용될 수 있다. 200 ㎚ 내지 11 ㎛의 파장을 가진 방사선을 제공할 수 있는 장치가 특히 바람직한 것으로 생각된다. 본 발명에 유용한 고 피크 출력 방사선원의 예는 엑시머 플래쉬램프, 수동 Q-스위치 마이크로칩 레이저 및 Q-스위치 네오디뮴 도프된-이트륨 알루미늄 가아넷 (약어 Nd:YAG), 네오디뮴 도프된-이트륨 리튬 플루오라이드 (약어 Nd:YLF) 및 티타늄 도프된-사파이어 (약어 Ti:사파이어) 레이저를 포함한다. 이러한 고 피크 출력 방사선원은 물질의 어블레이션, 즉 제거를 통해 또는 다광자 흡수 과정에서 상을 형성하는 방사선 감응성 물질의 경우 가장 유용하다. 유용한 방사선원의 다른 예는 레이저 다이오드, 이온 레이저, 비 Q-스위치 고체 레이저, 금속 증기 레이저, 가스 레이저, 아크 램프 및 고 출력 백열 광원과 같은 저 피크 출력을 제공하는 장치를 포함한다. 이들 방사선원은 방사선 감응성 매질이 비-어블레이션 방법에 의해 영상화될 때 특히 유용하다.
모든 유용한 방사선원의 경우, 방사선원으로부터의 에너지는 마이크로렌즈 시트 물질을 향하고 고 발산 에너지 빔을 제공하도록 조절된다. 전자기 스펙트럼의 자외선, 가시선 및 적외선 부분에서의 에너지원의 경우, 빛은 예로서 도 14, 15 및 16에 도시되어 있고 아래에 더욱 상세히 설명되는 적절한 광학 소자에 의해 조절된다. 한 실시태양에서, 통상적으로 광학 트레인으로서 불리우는, 광학 소자의 이러한 장치의 요건은, 광학 트레인이 마이크로렌즈 및 그에 따른 물질층을 소정의 각도로 조사하도록 빛을 적절히 발산 또는 확산시키며 시트 물질로 향하게 하는 것이다. 본 발명의 복합 영상은 바람직하게는 0.3 이상의 개구수 (최대 발산 광선의 반각의 사인으로서 정의됨)를 가진 광 확산 장치를 사용하여 얻어진다. 더 큰 개구수를 가진 광 확산 장치는 더 큰 시각 및 영상의 더 큰 가현 이동 범위를 가진 복합 영상을 형성한다.
IV. 영상화 과정
본 발명에 따른 예시적인 영상화 과정은 평행광을 레이저로부터 렌즈를 거쳐 마이크로렌즈 시트를 향하도록 하는 것으로 이루어진다. 아래에 더 설명되는 바와 같이 부유 영상을 갖는 시트를 형성하기 위해, 빛은 높은 개구수 (NA)를 가진 발산 렌즈를 통해 투과되어 고 발산 광의 원추를 형성한다. 높은 NA 렌즈는 0.3 이상의 NA를 가진 렌즈이다. 미소구의 방사선 감응성 코팅 면은 렌즈로부터 멀리 위치되므로, 빛의 원추의 축 (광학축)은 마이크로렌즈 시트의 면과 수직이 된다.
각개의 마이크로렌즈가 광학축에 대해 특이한 위치를 차지하므로, 각 마이크로렌즈에 충돌하는 빛은 각각의 다른 마이크로렌즈 상에 입사하는 빛에 대해 특이한 입사각을 가질 것이다. 따라서, 빛은 각 마이크로렌즈에 의해 물질층 상의 특이한 위치로 투과되어 특이한 영상을 형성할 것이다. 더욱 정확하게는, 단일 광 펄스는 물질층 상에 단일 영상화 도트 만을 형성하여 각 마이크로렌즈에 인접한 영상을 제공하며, 다중 광 펄스는 다중 영상화 도트 밖에 영상을 형성하는데 사용된다. 각 펄스의 경우, 광학축은 이전 펄싱 중의 광학축의 위치에 대해 새로운 자리에 위치된다. 마이크로렌즈에 대한 광학축의 위치의 연속적인 변화 결과 각 마이크로렌즈 상의 입사각의 상응하는 변화, 및 그에 따라 펄스에 의해 물질층에 형성된 영상화 도트의 위치 변화가 생긴다. 결과적으로, 미소구의 후면에 집속되는 입사광은 방사선 감응성 층에 선택된 패턴을 영상화한다. 각 미소구의 위치가 모든 광학축에 대해 특이적이므로, 각 미소구에 대한 방사선 감응성 물질에 형성된 영상 은 다른 모든 미소구와 연합한 영상과 상이할 것이다.
부유 복합 영상을 형성하는 또다른 방법은 고 발산 광을 발생시키는 렌즈 어레이를 사용하여 마이크로렌즈 물질을 영상화한다. 렌즈 어레이는 모두 평면 형태로 배열된 높은 개구수를 가진 다중 소 렌즈로 이루어진다. 어레이가 광원에 의해 조사될 때, 어레이는 고 발산 광의 다중 원추를 형성할 것이며, 각개의 원추는 어레이에서 그의 상응하는 렌즈 중심에 있다. 어레이의 물리적 디멘션은 복합 영상의 최대 측면 크기를 갖도록 선택된다. 어레이의 크기에 의해서, 렌즐릿에 의해 형성된 에너지의 개개의 원추는 개개의 렌즈가 광 펄스를 받는 동안 어레이의 모든 지점에 연속적으로 위치되는 것 처럼 마이크로렌즈 물질을 노출시킬 것이다. 입사광을 받아들이는 렌즈의 선택은 반사 마스크의 사용에 의해 이루어진다. 이 마스크는 노출될 복합 영상의 부분에 해당하는 투명 영역 및 영상이 노출되어야 하는 반사 영역을 가질 것이다. 렌즈 어레이의 측면 범위로 인해, 영상을 추적하기 위해 다중 광 펄스를 사용할 필요는 없다.
입사 에너지에 의해 완전히 조사되는 마스크를 가짐으로써, 에너지를 통과시키는 마스크의 일부는, 영상이 단일 렌즈에 의해 추적되는 것 처럼 부유 영상의 윤곽을 나타내는 고 발산 광의 많은 개개의 원추를 형성할 것이다. 결과적으로, 마이크로렌즈 시트에 전체 복합 영상을 형성하는데 단일 광 펄스 만이 필요하다. 별법으로, 반사 마스크 대신에 갈보메터 xy 스캐너와 같은 빔 정위화 시스템을 사용하여 렌즈 어레이를 국소적으로 조사하고 어레이 상의 복합 영상을 추적할 수 있다. 에너지가 이 기술에 의해 공간적으로 정위화되므로, 어레이 내의 몇가지 렌즐 릿 만이 일정 시간에 조사된다. 조사되는 렌즐릿은 마이크로렌즈 물질을 노출시키는데 필요한 고 발산 광의 원추를 제공하여 시트 내에 복합 영상을 형성할 것이다.
렌즈 어레이 자체는 분리 렌즐릿으로부터 또는 모놀리식 렌즈 어레이를 생산하는 에칭 방법에 의해 제작될 수 있다. 렌즈에 적합한 재료는 입사 에너지의 파장에서 비-흡수되는 것이다. 어레이 내의 개개의 렌즈는 바람직하게는 0.3을 넘는 개구수 및 30 ㎛ 내지 10 ㎜의 직경을 갖는다. 이들 어레이는 렌즈 재료에 대한 내부 손상을 야기시킬 수 있는 역반사 효과를 감소시키는 반사방지 코팅을 가질 수 있다. 또한, 렌즈 어레이를 떠나는 빛의 발산을 증가시키기 위해 렌즈 어레이와 동등한 효과적인 네가티브 초점 길이 및 디멘션을 가진 단일 렌즈를 사용할 수도 있다. 모놀리식 어레이 내의 개개의 렌즐릿의 형태는 높은 개구수를 가져서 약 60%를 넘는 큰 채움 인자를 제공하도록 선택된다.
도 4는 마이크로렌즈 시트에 충돌하는 발산 에너지의 그래픽 표시이다. 영상 I이 그 위에 또는 안에 형성되는 물질층의 일부는 각 마이크로렌즈가 다른 시각에서 유입 에너지를 "보기" 때문에 각 마이크로렌즈에 대해 상이하다. 따라서, 특이한 영상이 각 마이크로렌즈와 연합한 물질층 내에 형성된다.
영상화 후에, 확대된 물체의 크기에 따라서 물체의 완전 또는 부분 영상이 각 미소구 뒤의 방사선 감응성 물질에 존재할 것이다. 실제 물체가 미소구 뒤에 영상으로서 재생되는 정도는 미소구에 입사되는 에너지 밀도에 좌우된다. 확대된 물체의 일부는 미소구에 입사되는 에너지가 물질을 변형시키는데 필요한 정도의 방사선 보다 더 낮은 에너지 밀도를 갖는 마이크로렌즈의 영역으로부터 충분히 멀 수 있다. 또한, 공간적으로 확대된 영상의 경우, 고정형 NA 렌즈로 영상화할 때, 시트의 모든 부분이 확대된 물체의 모든 부분에 대한 입사 방사선에 노출되지는 않을 것이다. 결과적으로, 물체의 그러한 부분은 방사선 감응성 매질에서 변형되지 않을 것이며 물체의 부분 영상 만이 미소구 뒤에 나타날 것이다. 도 5는 개개의 미소구에 인접한 방사선 감응성 층에 형성된 샘플 영상을 도시하며, 기록된 영상이 복합 영상의 완전 복제에서 부분 복제에 걸쳐 분포되는 것을 더 나타내는 마이크로렌즈 시트의 단면의 사시도이다. 도 6 및 7은 방사선 감응성 층이 알루미늄 층인, 본 발명에 따라 영상화된 마이크로렌즈 시트의 광학 현미경 사진이다. 그안에 나타낸 바와 같이, 영상의 일부는 완전하고, 그 이외의 것은 부분적이다.
이들 복합 영상은 실제 물체가 모두 다르게 투시된, 부분 및 완전 영상인 많은 영상들을 함께 중첩시킨 결과로서 생각될 수도 있다. 많은 특이한 영상은 모두가 물체 또는 영상을 다른 시점에서 "보는" 소형 렌즈 어레이를 통해 형성된다. 개개의 소형 렌즈 뒤에서, 영상의 투시는 영상의 형태와 영상화 에너지원이 유입되는 방향에 따라 물질층에 형성된다. 그러나, 렌즈가 보는 모든 것이 방사선 감응성 물질 내에 기록되는 것은 아니다. 방사선 감응성 물질을 변형시키기에 충분한 에너지를 갖는 렌즈에 의해 보여지는 영상 또는 물체의 부분 만이 기록될 것이다.
영상화될 "물체"는 강력한 광원을 사용하여 "물체"의 윤곽을 추적하거나 또는 마스크를 사용함으로써 형성된다. 따라서, 기록된 영상이 복합적인 면을 갖도록 하기 위해, 물체로부터의 빛은 더 넓은 범위의 각도에 걸쳐 방사되어야 한다. 물체로부터 방사되는 빛이 물체의 단일 지점으로부터 생기고 넓은 범위의 각도에 걸쳐 방사될 때, 정보가 광선의 사선 투시로부터 얻어지지만, 단지 단일 지점으로부터의 모든 광선이 물체에 대한 정보를 갖고 있다. 이제는, 광선에 의해 운반되는, 물체에 대한 비교적 완전한 정보를 갖기 위하여, 빛은 물체를 구성하는 지점을 합하여 넓은 범위의 각도에 걸쳐 방사되어야 한다. 본 발명에서, 물체로부터 방사되는 광선의 각도 범위는 물체와 마이크로렌즈 물질 사이에 있는 광학 소자에 의해 조절된다. 이 광학 소자는 복합 영상을 형성하는데 필요한 최적 각도 범위를 제공하도록 선택된다. 광학 요소를 최상으로 선택하여 빛의 원추가 형성됨으로써 원추의 꼭지점이 물체의 위치에서 종결된다. 최적의 원추 각도는 약 40°를 넘는다.
물체는 소형 렌즈에 의해 축소되며 물체로부터의 빛은 소형 렌즈 후면을 향하여 있는 에너지 감응성 코팅 상에 집속된다. 렌즈의 후면에서 집속된 스팟 또는 영상의 실제 위치는 물체로부터 유래된 입사 광선의 방향에 좌우된다. 물체 위의 지점으로부터 방사되는 빛의 각 원추는 소형 렌즈의 분획을 조사하며 충분한 에너지로 조사된 소형 렌즈 만이 물체의 그 지점의 영구적인 상을 기록할 것이다.
본 발명에 따른 각종 복합 영상의 형성을 설명하는데 기하학적 광학소자가 사용될 것이다. 이미 언급된 바와 같이, 아래에 설명된 영상화 방법은 본 발명의 바람직하지만, 한정적이지 않은 실시태양이다.
A. 시트 위에 부유하는 복합 영상의 형성
도 8을 참고로 하면, 입사 에너지 (100) (이 실시예에서는, 빛)는 광 확산기 (101)로 향하여 광원 내의 비균일성을 균질화한다. 확산 산란 광 (100a)은 균일하게 분포된 빛 (100b)을 발산 렌즈 (105a)로 향하게 하는 광 콜리메이터 (102)에 의 해 수집되어 평행하게 된다. 발산 렌즈로부터 나온 광선 (100c)은 마이크로렌즈 시트 (106)을 향해 발산된다.
마이크로렌즈 시트 (106)에 충돌하는 광선의 에너지는 개개의 마이크로렌즈 (111)에 의해 물질층 (예시된 실시태양에서, 방사선 감응성 코팅 (112)) 상에 집속된다. 이러한 집속된 에너지는 방사선 감응성 코팅 (112)을 변형시켜 크기, 형태 및 외관이 광선과 방사선 감응성 코팅 사이의 상호작용에 좌우되는 영상을 제공한다.
도 8에 나타낸 장치는, 발산 광선 (100c)이 렌즈를 통해 후방으로 연장된다면 발산 렌즈의 초점 (108a)에서 교차할 것이므로, 관찰자에게 하기하는 바와 같은 시트 위에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 가진 시트를 제공할 것이다. 다르게 말하면, 가상 "영상 광선"이 물질층으로부터 각각의 미소구를 거치고 다시 발산 렌즈를 거쳐 추적된다면, 그 광선은 복합 영상이 나타나는 곳인 (108a)에서 만날 것이다.
B. 시트 위에 부유하는 복합 영상의 관찰
복합 영상을 가진 시트는 관찰자와 동일한 쪽에서 (반사광) 또는 관찰자로부터 시트의 반대쪽에서 (투과광), 또는 둘다에서 시트에 충돌하는 빛을 사용하여 관찰될 수 있다. 도 9는 시트를 반사광으로 볼 때 관찰자 A의 육안으로 시트 위에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상의 개략도이다. 육안은 정상 시력으로 보정될 수 있지만, 예를 들면 확대 또는 특수 뷰어에 의해 도움받지는 않는다. 영상화 시트가 평행하게 되거나 또는 확산될 수 있는 반사광에 의해 조사될 때, 광선은 광선 에 의해 부딪히는 물질층에 의해 결정되는 방식으로 영상화 시트로부터 다시 반사된다. 물질층에 형성된 영상은 물질층의 비-영상화 부분과 다르게 보이며, 따라서 영상이 인식될 수 있다.
예를 들면, 빛 L1은 물질층에 의해 관찰자를 향해 다시 반사될 수 있다. 그러나, 물질층은 빛 L2를 관찰자를 향해 적절하게 다시 반사할 수 없거나, 그의 영상화 부분으로부터는 전혀 반사할 수가 없다. 따라서, 관찰자는 (108a)에서 광선의 부재를 검출할 수 있으며, 그의 중첩은 (108a)에서 시트 위에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 형성한다. 요약하면, 빛은 영상화 부분을 제외한 전체 시트에서 반사될 수 있으며, 이는 상대적으로 어두운 복합 영상이 (108a)에서 또렷한 것을 의미한다.
또한, 비영상화된 물질이 입사광을 흡수하거나 투과하고, 영상화된 물질이 입사광을 각각 반사하거나 부분적으로 흡수하여 복합 영상을 제공하는데 필요한 콘트라스트 효과를 제공할 수도 있다. 그러한 상황 하의 복합 영상은 상대적으로 어두워 보이는 시트의 나머지에 비해 상대적으로 밝은 복합 영상으로 보일 것이다. 이 복합 영상은 그것이 빛의 부재가 아니고 실제 광이므로, 초점 (108a)에서 영상을 형성하는 "실상"으로서 불리울 수 있다. 이러한 가능한 각종 조합은 필요한 대로 선택될 수 있다.
특정 영상화 시트는 또한 도 10에 나타낸 바와 같이 투과광에 의해 보일 수도 있다. 예를 들면, 물질층의 영상화 부분이 반투명하고 비영상화 부분이 그렇지 않을 때, 대부분의 빛 L3은 물질층에 의해 흡수되거나 반사될 것이며, 투과광 L4는 물질층의 영상화 부분을 통과하여 마이크로렌즈에 의해 초점 (108a)으로 향하게 된다. 이 복합 영상은 이 실시예에서 시트의 나머지 보다 더 밝게 보이는 초점에서 또렷할 것이다. 이 복합 영상은 그것이 빛의 부재가 아니고 실제 광이므로, 초점 (108a)에서 영상을 형성하는 "실상"으로서 불리울 수 있다.
별법으로, 물질층의 영상화 부분이 반투명하지 않고 물질층의 나머지 부분이 그렇다면, 영상 면에서의 투과광의 부재는 시트의 나머지 보다 더 어두워 보이는 복합 영상을 제공할 것이다.
C. 시트 아래에 부유하는 복합 영상의 형성
관찰자로부터 시트의 반대편에 떠 있는 것으로 보이는 복합 영상이 제공될 수도 있다. 시트 아래에 부유하는 이러한 부유 영상은 도 8에 나타낸 발산 렌즈 (105) 대신 수렴 렌즈를 사용함으로써 형성될 수 있다. 도 11을 참고로 하면, 입사 에너지 (100) (이 실시예에서는, 빛)는 확산기 (101)로 향하여 광원 내의 비균일성을 균질화한다. 확산 광 (100a)은 빛 (100b)을 수렴 렌즈 (105b)로 향하게 하는 콜리메이터 (102)에 의해 수집되어 평행하게 된다. 수렴 렌즈로부터 나온 광선 (100d)은 수렴 렌즈와 수렴 렌즈의 초점 (108b) 사이에 놓여진 마이크로렌즈 시트 (106)에 입사된다.
마이크로렌즈 시트 (106)에 충돌하는 광선의 에너지는 개개의 마이크로렌즈 (111)에 의해 물질층 (예시된 실시태양에서, 방사선 감응성 코팅 (112)) 상에 집속된다. 이러한 집속된 에너지는 방사선 감응성 코팅 (112)을 변형시켜 크기, 형태 및 외관이 광선과 방사선 감응성 코팅 사이의 상호작용에 좌우되는 영상을 제공한 다. 도 11에 나타낸 장치는, 수렴 광선 (100d)이 시트를 통해 연장된다면 수렴 렌즈의 초점 (108b)에서 교차할 것이므로, 관찰자에게 하기하는 바와 같은 시트 아래에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 가진 시트를 제공할 것이다. 다르게 말하면, 가상 "영상 광선"이 수렴 렌즈 (105b)로부터 각각의 미소구를 거치고 각 미소구와 연합한 물질층 내의 영상을 거쳐 추적된다면, 그 광선은 복합 영상이 나타나는 곳인 (108a)에서 만날 것이다.
D. 시트 아래에 부유하는 복합 영상의 관찰
시트 아래에 부유하는 것으로 나타나는 복합 영상을 가진 시트는 반사광, 투과광 또는 둘다에서 보일 수 있다. 도 12는 시트를 반사광으로 볼 때 시트 아래에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상의 개략도이다. 예를 들면, 빛 L5는 물질층에 의해 관찰자를 향해 다시 반사될 수 있다. 그러나, 물질층은 빛 L6을 관찰자를 향해 적절하게 다시 반사할 수 없거나, 그의 영상화 부분으로부터는 전혀 반사할 수가 없다. 따라서, 관찰자는 (108a)에서 광선의 부재를 검출할 수 있으며, 그의 중첩은 (108a)에서 시트 위에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 형성한다. 요약하면, 빛은 영상화 부분을 제외한 전체 시트에서 반사될 수 있으며, 이는 상대적으로 어두운 복합 영상이 (108a)에서 또렷한 것을 의미한다.
또한, 비영상화된 물질이 입사광을 흡수하거나 투과하고, 영상화된 물질이 입사광을 각각 반사하거나 부분적으로 흡수하여 복합 영상을 제공하는데 필요한 콘트라스트 효과를 제공할 수도 있다. 그러한 상황 하의 복합 영상은 상대적으로 어두워 보이는 시트의 나머지에 비해 상대적으로 밝은 복합 영상으로 보일 것이다. 이러한 가능한 각종 조합은 필요한 대로 선택될 수 있다.
특정 영상화 시트는 또한 도 13에 나타낸 바와 같이 투과광에 의해 보일 수도 있다. 예를 들면, 물질층의 영상화 부분이 반투명하고 비영상화 부분이 그렇지 않을 때, 대부분의 빛 L7은 물질층에 의해 흡수되거나 반사될 것이며, 투과광 L8은 물질층의 영상화 부분을 통과할 수 있다. 본원에서 "영상 광선"으로 불리우는 이들 광선을 입사광의 방향으로 다시 연장한 결과 (108a)에서 복합 영상이 형성된다. 이 복합 영상은 이 실시예에서 시트의 나머지 보다 더 밝게 보이는 초점에서 또렷할 것이다.
별법으로, 물질층의 영상화 부분이 반투명하지 않고 물질층의 나머지 부분이 그렇다면, 영상 면에서의 투과광의 부재는 시트의 나머지 보다 더 어두워 보이는 복합 영상을 제공할 것이다.
E. 복합 영상
본 발명의 원리에 따라 제조된 복합 영상은 길이 및 너비를 가지며, 시트 아래에, 면 내에 또는 위에 보이는 것을 의미하는 2차원적, 또는 길이, 너비 및 높이를 갖는 것을 의미하는 3차원적인 것으로 보일 수 있다. 3차원적 복합 영상은 시트 아래 또는 위에만, 또는 필요에 따라 시트 아래에, 면 내에 및 위에 복합적으로 보일 수 있다. "시트의 면 내에"란 용어는 시트가 편평하게 놓여질 때 단지 시트의 면 만을 의미한다. 즉, 편평하지 않은 시트는 또한 본원에 사용될 때 "시트의 면 내에"에 적어도 부분적으로 보이는 복합 영상을 가질 수도 있다.
3차원적 복합 영상은 단일 초점에서 보이는 것이 아니라, 초점이 시트의 한 면에서 시트까지 또는 시트를 거쳐 다른 면의 지점까지 분포되어 있는 연속 초점을 가진 영상의 복합체로서 보인다. 이는 바람직하게는 (다수의 상이한 렌즈를 제공하기 보다는) 시트 또는 다른 것에 대한 에너지원을 연속적으로 움직이게 하여 다중 초점에서 물질을 영상화함으로써 이루어질 수 있다. 결과의 공간적으로 복합적인 영상은 많은 개개의 도트로 이루어진다. 이 영상은 시트의 면에 대해 3개의 직각 좌표에서 공간 영역을 가질 수 있다.
또다른 유형의 실시에서, 복합 영상은 그것이 사라지는 마이크로렌즈 시트의 영역 내로 움직이도록 만들어질 수 있다. 이러한 유형의 영상은 마이크로렌즈 물질의 일부에 대해 영상화 광을 부분적으로 차단시키기 위해 마이크로렌즈 물질과 접촉되는 불투명 마스크를 놓는 것 외에 공중 부양의 예와 유사한 방식으로 제작된다. 그러한 영상을 볼 때, 영상은 영상화 광이 접촉 마스크에 의해 감소되거나 제거되는 영역 내로 이동되도록 만들어질 수 있다. 영상은 그 영역에서 "사라지는" 것으로 보인다.
본 발명에 따라서 형성된 복합 영상은, 관찰자가 시트의 면과 시선 사이의 넓은 범위의 각도에 걸쳐 복합 영상을 볼 수 있음을 의미하는 아주 넓은 시각을 가질 수 있다. 마이크로렌즈 시트에 형성된 복합 영상은 약 70-80 ㎛의 평균 직경을 가진 단층의 유리 미소구로 이루어지며, 0.64의 개구수를 가진 비구면 렌즈를 사용할 때 중앙 축이 입사 에너지의 광학축에 의해 결정되는 원추 시야 내에서 보인다. 주변광 하에, 그렇게 형성된 복합 영상은 약 80-90 ° 전체 각의 원추에 걸쳐 보일 수 있다. 적은 발산 또는 더 낮은 NA를 가진 영상화 렌즈를 이용함으로써 더 작은 반각 원추를 형성할 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 형성된 영상은 제한된 시각을 갖는 것으로 구성될 수도 있다. 즉, 영상은 특별한 방향에서, 또는 그 방향의 작은 각 변환에서 볼 때에만 보일 것이다. 그러한 영상은, 최종 비구면 렌즈 상에 입사된 빛이 렌즈의 일부분 만이 레이저선에 의해 조사되도록 조정되는 것을 제외하고는, 아래의 실시예 1에 기재된 방법과 유사하게 형성된다. 렌즈를 입사 에너지로 부분적으로 채우면 마이크로렌즈 시트 상에 입사되는 발산광 원추가 제한적으로 형성된다. 알루미늄 코팅된 마이크로렌즈 시트의 경우, 복합 영상은 밝은 회색 배경 위의 어두운 회색 영상으로서 제한된 시각도 내에서만 보인다. 그 영상은 마이크로렌즈 시트에 대해 부유된 것으로 보인다.
본 발명은 다음 실시예에 의해 더 설명될 것이며, 편의상 도면을 참조할 수 있다.
실시예 1
이 실시예는 알루미늄 물질층을 가진 임베디드 렌즈 시트, 및 시트 위에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 설명한다. 도 14에 도시된 유형의 광학 트레인을 사용하여 부유 영상을 형성하였다. 광학 트레인은 1.06 ㎛의 그의 기초 파장에서 Q-스위치 모드로 작동하는 스펙트라 피직스 퀀타-레이TM DCR-2(10) Nd:YAG 레이저 (300)를 포함하였다. 이 레이저의 펄스 너비는 전형적으로 10-30 ns이다. 레 이저 다음에, 에너지는 99% 반사 전향 거울 (302), 초점 유리 확산기 (304), 5X 빔 확장 망원경 (306) 및 0.64의 개구수 및 39.0 ㎜의 초점 길이를 가진 비구면 렌즈 (308)에 의해 방향이 바뀌어진다. 비구면 렌즈 (308)로부터의 빛은 XYZ 스테이지 (310)를 향하였다. 스테이지는 3개의 선형 스테이지로 구성되었고, 에어로테크 인크. (Aerotech Inc.; Pittsburgh, Pennsylvania)로부터 상품명 ATS50060으로 시판된다. 하나의 선형 스테이지는 비구면 초점과 마이크로렌즈 시트 사이의 축 (z-축)을 따라 비구면 렌즈를 이동시키는데 사용하고, 다른 2개의 스테이지는 시트를 광학축에 대한 2개의 상호 직교 수평 축으로 이동되도록 하였다.
레이저 광은 초점 유리 확산기 (304)로 향하여 열 렌즈에 의해 야기되는 임의의 빔 불균일성을 제거하였다. 확산기에 바로 인접한 5X 빔 확장 망원경 (306)은 확산기로부터의 발산광을 평행하게 하고 광선을 확대시켜 비구면 렌즈 (308)을 채웠다.
이 실시예에서, 비구면 렌즈를 XYZ 스테이지의 XY 면 위에 위치시켜 렌즈의 초점이 마이크로렌즈 시트 (312)의 1 ㎝ 위에 형성되게 하였다. 젠텍, 인크. (Gentec, Inc.; Saint-Fey, Quebec, Canada)로부터 상품명 ED500으로 시판되는 천공 에너지 측정기를 사용하여 시트의 면에서 에너지 밀도를 조절하였다. 비구면 렌즈의 초점으로부터 1 ㎝에 있는 에너지 측정기의 조사된 면에 대해 평방 ㎝ 당 약 8 밀리주울 (8 mJ/㎠)을 얻도록 레이저 출력을 조정하였다. 80 ㎚ 두께의 알루미늄 방사선 감응성 층을 가진 임베디드 렌즈 시트 (312)의 샘플은 알루미늄 코팅된 면이 비구면 렌즈 (308)로부터 멀리 향하도록 XYZ 스테이지 (310)에 부착되었 다.
에어로테크 인크. (Aerotech Inc.; Pittsburgh, Pennsylvania)로부터 상품명 U21로 시판되는 제어기는 XYZ 스테이지 (312)의 이동에 대한 필요한 제어 신호 및 레이저 (300)의 펄싱에 대한 제어 전압을 제공하였다. 스테이지는 영상을 형성하는데 필요한 x-y-z 배위 정보, 이동 명령 및 레이저 점화 명령을 가진 제어기에 CAD 파일을 넣음으로써 이동된다. 마이크로렌즈 물질 위 공간의 영상을 추적하도록 레이저 펄싱하여 X, Y 및 Z 스테이지의 이동을 조정함으로써 임의의 복잡한 복합 영상을 형성하였다. 스테이지 속도는 10Hz의 레이저 펄스 속도에 대해 50.8 ㎝/분으로 조정되었다. 그 결과 마이크로렌즈에 인접한 알루미늄 층 내에 연속 복합 선이 형성되었다.
마이크로렌즈 시트를 주변광으로 볼 때, 영상은 밝은 회색 배경에 대해 어두운 회색이었다. 초점과 비드 시트 표면 사이에 1 ㎝ 공간이 고정된 경우, 결과 영상은 시트의 약 1 ㎝ 위에 부유하는 것으로 보이는 평면 복합 영상이었다. 더우기, 복합 영상은 관찰자의 시각에 대해 상당히 큰 이동을 나타내므로, 관찰자는 시각에 따라서 복합 영상의 다른 면을 쉽게 볼 수 있다.
실시예 2
이 실시예에서는, 투명 거울 방사선 감응성 층을 가진 노광 렌즈 시트 구조를 사용하여 마이크로렌즈 시트 아래에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 형성하였다. 실시예 1에 사용된 광학 트레인을 이 실시예에도 사용하였다. 마이크로렌즈 시트를 비구면 렌즈 (308)에 대해 렌즈가 마이크로렌즈 시트과 거의 접촉하도 록 위치시켰다. 비구면 렌즈 바로 아래에서 약 14 mJ/㎠를 얻도록 레이저 출력을 조정하였다. 노광 렌즈 시트는 미소구의 한 면 상에 황화 아연 (ZnS) 유전체 거울이 증착된, 미국 특허 제3,801,183호에 기재된 바와 같은 부분 임베디드 미소구를 포함하였다. ZnS 층의 두께는 공칭 60 ㎚였다. 실시예 1에서와 같이, 레이저를 10 Hz로 작동시키면서 시트를 50.8 ㎝/분으로 이동시킨 결과 마이크로렌즈 시트에 연속 복합 선이 형성되었다. "글로브" 패턴 (4개의 내접 호를 가진 원)은 스테이징 시스템에 의해 추적되었다.
주변광 하에, 글로브는 백색/황색 배경에 대해 어두운 화상으로 보였다. 어두운 복합 영상은 시트의 약 39 ㎜ 아래에 부유하는 것으로 보였다. 복합 영상의 위치는 비구면 렌즈의 초점 위치에 상응하였으며, 이 실시예의 경우 렌즈 뒤 약 39 ㎜와 상관이 있다.
실시예 3
이 실시예는 단일 비구면 렌즈 대신에 렌즈 어레이를 사용하여 알루미늄 방사선 감응성 층을 가진 노광 렌즈 시트 내에 복합 영상을 형성하는 것을 설명한다. 도 15에 도시된 유형의 광학 트레인을 사용하여 부유 복합 영상을 형성하였다. 광학 트레인은 Q-스위치 레이저 (300), 99% 반사 거울 (302), 광학 확산기 (304), 및 빔 확장 망원경 (306)으로 구성되었다. 이 실시예에 사용된 광학 트레인의 이러한 구성 성분들은 실시예 1에 기재된 것과 동일하다. 이 실시예의 광학 트레인에는 2차원 렌즈 어레이 (407), 반사 마스크 (409) 및 네가티브 양오목 렌즈 (411)가 또한 포함된다. 레이저 선에 노출될 마이크로렌즈 물질 (412)의 면과 일치하는 반사 마스크 (409)의 면은 투명한 반면, 마스크의 나머지 표면은 불투명하거나 반사성이었다.
렌즈 어레이 (407)는 MEMS 옵티칼, LLC (Huntsville, Alabama 소재)로부터 상품명 3038로 시판되는 융합 실리카 굴절 마이크로렌즈 어레이로 이루어졌다. 이러한 밀집 구면 렌즈 어레이는 직경이 75 ㎜이고 초점 길이가 네가티브 150 ㎜인 네가티브 양오목 렌즈 (411)와 거의 접촉되게 놓여졌다. 80 ㎚ 두께의 알루미늄 방사선 감응성 층을 가진 노광 렌즈 시트 (412)은 네가티브 양오목 렌즈 (411)의 25 ㎜ 내에 놓여졌다. 마이크로렌즈 물질은 마이크로렌즈 어레이와 네가티브 양오목 렌즈의 복합 광로의 초점 길이로부터 약 1 ㎝에 놓여졌다. 레이저로부터의 출력은 마이크로렌즈 시트의 노광 렌즈 표면에서 약 4 mJ/㎠을 형성하도록 조정되었다. 단일 레이저 펄스는 전체 영상을 노광하도록 활성화되었다.
결과의 영상화된 마이크로렌즈 시트는 주변광으로 볼 때 시트의 약 1 ㎝ 위에 부유하는 것으로 보이는 영상을 나타내었다. 영상은 밝은 회색 배경에 대해 어두운 회색을 나타내었다.
실시예 4
이 실시예에서, 발산 광원은 산란원으로부터의 반사에 의해 얻어졌다. 산란 반사기는 직경이 약 5 ㎜인 세라믹 비드로 이루어졌다. 이 실시예에서는 도 16에 도시된 유형의 광학 트레인을 사용하였다. 그것은 실시예 1에 기재된 것과 유사한 Q-스위치 Nd:YAG 레이저 (500)와, 그에 이어서 입사 레이저 빔의 크기를 약 1 ㎜의 직경으로 감소시키는 망원경 (502)을 포함하였다. 빛은 그후에 마이크로렌즈 시트 (512)을 향하는 세라믹 비드 (504)의 반구의 약 ¼을 조사하도록 수직으로부터 충분히 편향된 각도로 세라믹 비드 (504) 상에 충돌되었다. 이는 적외선 카메라를 통해 산란 방사선을 관찰함으로써 확인되었다.
세라믹 비드 (504)는 XY 스테이지 (510) 위에 약 25 ㎜의 거리에서 위치되었다. 레이저로부터의 입사광은 샘플 스테이지에 평행하도록 조정되었다. 80 ㎚ 알루미늄 방사선 감응성 층을 가진 임베디드 렌즈 시트 (512)은 XY 스테이지 (510)에 부착되고 제어기는 스테이지 및 레이저에 제어 신호를 제공하였다. 마이크로렌즈 시트의 표면에서 약 8 mJ/㎠를 얻도록 레이저 출력을 조정하였다. 마이크로렌즈 시트 (512)의 표면에 대한 가장 균일한 노광을 실시하기 위하여 세라믹 비드 (504)의 조사를 조정하였다. XY 스테이지 (510)는 10Hz로 레이저 펄싱하여 50.8 ㎝/분으로 이동되었다. 마이크로렌즈 시트가 세라믹 반사기로부터의 산란 방사선에 노출되면서 복합 영상이 스테이지로 추적되었다.
주변광에서, 복합 영상은 시트의 약 25 ㎜ 위에 부유되고, 밝은 회색 배경에 대해 어두운 회색으로 보였다. 영상은 관찰자의 보는 위치에 대해 많이 이동되었다. 투과광 하에서는, 발광 복합 영상이 시트의 약 25 ㎜ 위에 부유되었다.
실시예 5
이 실시예에서, 임베디드 렌즈 시트의 물질층은 가시 스펙트럼의 특정 색에 대해 조정된 다층 광학 스택으로 이루어졌다. 마이크로렌즈 기저 시트의 한 면 위에, 박막층을 진공 증발 및 플라즈마 중합에 의해 증착하여 크롬층이 임베디드 렌즈에 인접하는, 크롬/플라즈마 중합된 부타디엔/이산화 규소/알루미늄으로 이루어 진 연속 층을 얻었다. 개개의 재료의 두께는 가시 스펙트럼에서 적색, 녹색 및 청색 부분의 색을 얻도록 조정되었다. 하기 표 1은 제조된 개개의 재료의 특정 두께를 제공한다.
다층 구조
샘플 Cr (㎚) PP (㎚) SiO2 (㎚) Al (㎚) 색
1 4 97 0 80 청색
2 4 65 65 80 밝은 청색
3 4 89 65 80 녹색
4 4 165 20 80 적색/청색

그후에, 코팅된 마이크로렌즈 기저 시트를 다층이 적층 재료와 접촉되도록 지지체에 적층시켰다. 이후에, 마이크로렌즈 시트의 라이너를 제거하여 상기 표에 의해 제공된 색을 가진 임베디드 렌즈의 정면을 노출시켰다.
실시예 1에 기재된 바와 같은 광학 트레인을 사용하여 이 실시예의 샘플을 영상화하였다. 이 실시예에서, 비구면의 초점을 마이크로렌즈 시트의 1 ㎝ 위에 위치시켰다. 마이크로렌즈 시트 표면에서 5 mJ/㎠의 에너지 밀도를 얻도록 레이저 출력을 조정하였다. 조사된 영역에서 다층 스택의 광학 특성을 변형시켰다. 글로브 패턴을 추적하여 실시예 1에 기재된 바와 유사한 방식으로 다층 스택에 영상을 제공하였다.
주변광에서, 조사된 영역은 마이크로렌즈 시트의 배경 색에 대해 밝은 황색 내지 오렌지색으로 보였다. 모든 복합 영상은 시트 위에 부유되고 관찰자에 대해 이동되는 것으로 보였다.
실시예 6
이 실시예는 칼라 복합 영상을 생산하기 위한 방사선 감응성 층으로서 제2 유형의 다층 조정된 스택을 기재한다. 광학 스택은 임베디드 렌즈 시트를 포함하는 마이크로렌즈 기저 시트 상에 제조하였다. 마이크로렌즈 기저 시트의 한 면 상에, 박막 층을 진공 증발에 의해 증착하여 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 크롬/빙정석/알루미늄 (Cr/Na3AlF6/Al), 크롬/이산화 규소/알루미늄 (Cr/SiO2/Al) 또는 크롬/플루오르화 마그네슘/알루미늄 (Cr/MgF2/Al)으로 이루어진 연속 층을 얻었다. 가시 스펙트럼의 다양한 색을 얻기 위해 유전체 재료, SiO2, Na3AlF6 및 MgF2의 두께를 조정하였다. 표 2는 각종 샘플에서 제조된 개개의 재료의 특정 두께를 제공한다.
다층 구조
샘플 Cr 두께
(㎚)		 Na3AlF6
두께 (㎚)		 SiO2 두께
(㎚)		 MgF2 두께
(㎚)		 Al 두께
(㎚)		 색 영상화
에너지 밀도 (mJ/㎠)
A 4.8 200 0 0 83 청색 12.7
B 4.2 0 135 0 83 짙은 청색 8.6
C 4.2 0 0 259 83 옥색 8.6
D 4.2 0 275 0 83 보라색 7.5
E 4.2 0 160 0 83 녹색 7.5
F 4.2 0 225 0 83 오렌지-
황갈색		 7.5

그후에, 코팅된 마이크로렌즈 기저 시트를 다층이 적층 재료와 접촉되도록 지지체에 적층시켰다. 이후에, 마이크로렌즈 시트의 라이너를 제거하여 상기 표에 의해 제공된 색을 가진 임베디드 렌즈의 정면을 노출시켰다.
실시예 1에 기재된 바와 같은 광학 트레인을 사용하여 이 샘플들을 영상화하였다. 이 실시예에서, 최종 비구면 렌즈의 위치를 샘플과 거의 접촉되도록 위치시켜 시트 아래에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상을 제공하였다. 표 2에 나타낸 바와 같은, 각각의 다층 스택의 광학 특성을 영구적으로 변화시키는 에너지 밀도를 얻도록 레이저 출력을 조정하였다. 실시예 1에 기재된 바와 유사한 방식으로 이 재료 내의 영상에 대해 영숫자 문자 "SAMPLE"을 추적하였다.
주변광에서, 복합 영상은 마이크로렌즈 시트의 배경 색에 대해 백색/황색 윤곽을 가진 어두운 것으로 보였다. 모든 복합 영상은 시트의 약 39 ㎜ 아래에 부유되고 시트를 보는 관찰자에 대해 이동되는 것으로 보였다.
실시예 7
이 실시예에서, 칼라 복합 영상은 50 원자% 은 및 50 원자% 아연 (Ag50Zn50)의 상 변화 합금 및 방사선 감응성 층으로서 크롬 및 이산화 규소로 이루어진 조정된 이중층 스택을 사용하여 임베디드 렌즈 시트에 형성되었다. 상 변화 합금은 가해진 방사선에 의해 어블레이션되지 않았지만, 조정된 이중층은 가시선 전자 스펙트럼의 청색 부분의 분광 반사율을 증가시킨다. 방사선 감응성 층은 실시예 5에서 다층 스택의 박막 층을 마이크로렌즈 기저 시트 상에 증착시키는데 사용된 절차와 유사한 방식으로 봉입 렌즈 시트의 스페이서 층 상에 증착되었다. 먼저, 크롬 및 이산화 규소 층을 중합체 스페이서 층 상에 각각 40 ㎚ 및 260 ㎚ 두께로 증착시켰 다. 다음에, Ag50Zn50 합금의 80 ㎚ 두께의 층을 이산화 규소 층 상에 스퍼터 증착하였다. 그후에, 샘플들을 적층시키고 스트립핑하여 마이크로렌즈 시트의 투명한 부분을 노출시켰다.
시트는, 주위광 (반사광) 하에 볼 때 자주색-청색인 것으로 보였다. 실시예 1과 유사한 광학 트레인을 사용하여 Ag50Zn50 방사선 감응성 층을 영상화하였다. Q-스위치 레이저 대신에, 1.06 um의 파장에서 작동하는 연속파 Nd:YAG 레이저를 에너지원으로서 사용하였다. 광학 트레인에 음향-광 변조기를 사용하여 펄스 너비를 조절하였다. 1차 회절 빔은 도 14에 도시된 유형의 광학 트레인을 통해 보내어졌다. 봉입 렌즈 시트의 샘플을 XYZ 스테이지에 부착시켰다. 마이크로렌즈 물질에서 810 mW의 파워를 제공하도록 음향-광 변조기로 들어오는 레이저 출력을 조정하였다. 음향-광 변조기는 100 마이크로초 펄스 너비에서 20 Hz 펄싱되도록 설정하였다. 실시예 1에 기재된 바와 같이, 포지티브 비구면 렌즈는 마이크로렌즈 물질 표면의 12 ㎜ 위에 놓여졌다. 영상은 XYZ 스테이지로 추적되었고 방사선 감응성 층은 레이저 방사선에 노출되었다.
시트를 주변광으로 볼 때, 영상화된 영역은 색이 밝은 청색이고 마이크로렌즈 시트의 약 12 ㎜ 위에 부유하는 것으로 보였다.
실시예 8
이 실시예에서, 구리 방사선 감응성 층을 가진 복제 렌즈 구조물을 마이크로렌즈 시트로서 사용하였다. 미국 특허 제5,254,390호에 기재된 유형의 복제 시트 를 마이크로렌즈 시트로서 사용하였다. 구리의 방사선 감응성 층을 시트의 편평한 표면 상에 80 ㎚의 두께로 진공 증발시켰다. 미세복제된 마이크로렌즈 물질을 실시예 1에 기재된 바와 같은 광학 트레인으로부터의 레이저 방사선에 노출시켰다. 최종 비구면 렌즈를 마이크로렌즈 물질 표면으로부터 6.5 ㎜ 떨어진 초점을 갖도록 위치시켰다. 시트의 표면에서 약 7 mJ/㎠을 제공하도록 레이저 출력을 조정하였다. XYZ 스테이지를 50.8 ㎝/분의 속도로 이동하면서 10 Hz에서 펄싱하도록 레이저를 설정하였다. "글로브" 패턴 (4개의 호가 내접된 원)이 샘플 위에 추적되었다.
시트를 주변광으로 볼 때, 방사선 감응성 층의 구리색에 대해 부유 글로브의 백색 영상을 볼 수 있었다. 이 복합 영상은 시트의 약 6 ㎜ 위에 부유하는 것으로 보였다.
실시예 9
이 실시예는 시트 아래에 부유하는 것으로 보이는 복합 영상과 평면 복합 영상의 조합을 설명한다. 80 ㎚ 두께의 알루미늄 방사선 감응성 층을 가진 노광 렌즈 마이크로렌즈 시트를 실시예 1에 기재된 광학 구조를 사용하여 영상화하였다. 비구면 렌즈를 마이크로렌즈 시트과 거의 접촉되게 위치시키고, 샘플 표면에서 4 mJ/㎠를 얻도록 레이저 출력을 조정하였다. 영숫자 문자 "SAMPLE"을 추적하도록 제어기를 프로그래밍하였다. 흡수 마스크를 개방 시트의 표면 상에 놓았다. 이 마스크를 통상의 복사기에 의해 투명 쉬이트 상에 영숫자 문자 "3M"을 일렬로 프린팅하여 제조하였다. 주위 면이 레이저 방사선을 투과시키는 반면 영숫자 문자는 방사선을 흡수하였다. 흡수 마스크를 가진 노광 렌즈 시트를, "SAMPLE" 문자가 마스크 위치의 표면 상에 형성되도록 위치시켰다.
주변광 하에 볼 때, "SAMPLE" 문자는 시트의 약 39 ㎜ 아래에 부유하는 것으로 보이고, 비노광된 문자 "3M"은 시트의 면 내에 있는 것으로 보였다. "3M" 문자는 "SAMPLE" 문자에서 어두운 문자에 대해서만 관찰가능하였다.
실시예 10
이 실시예는 복잡한 3차원 영상을 가진 시트를 설명한다. 80 ㎚ 두께의 알루미늄 방사선 감응성 층을 가진 임베디드 렌즈 마이크로렌즈 시트를 이 실시예에 사용하였다. 실시예 1에 사용된 광학 트레인을 사용하였다. 마이크로렌즈 시트는 XYZ 이동 스테이지의 XY 면에 부착시키고, 비구면 렌즈는 z-축에 부착시켰다. 비구면 렌즈는 0.64의 NA 및 39 ㎜의 초점 길이를 가졌다. 5 ㎝ 길이의 입방체 대각선 (입방체의 두 대향 코너 사이의 거리)을 가진 등축 입방체의 윤곽을 추적하도록 제어기를 프로그래밍하였다. 제어기에서 프로그래밍된 입방체의 상대 위치 및 배향은, 복합 입방체 영상의 한 말단이 시트 표면의 약 5 ㎜ 위에 놓이고 복합 입방체 영상의 다른 말단이 그 표면의 약 5.5 ㎝ 위에 놓이도록 하였다. 입방체 영상은 입방체의 코너가 관찰자에게 가깝게 놓이도록 배향되었다.
등축 입방체의 추적 중에, 발산 렌즈와 시트 사이의 간격에 상관없이 샘플 표면에서 8 mJ/㎠의 일정한 에너지 밀도를 생산하도록 레이저로부터의 펄스 당 에너지를 조절하였다. 레이저를 10 Hz에서 작동시키고 X, Y 및 Z 스테이지를 50.8 ㎝/분의 속도로 이동시켰다. 등축 입방체의 영상은 제어기에 의해 마이크로렌즈 시트 위의 공간에서 연속적으로 추적되었다.
주변광으로 볼 때, 표면 위의 5 ㎜ 내지 5.5 ㎝ 사이에서 부유하는 등축 복합 입방체 영상은 밝은 회색 배경에 대해 어두운 회색으로 보였다. 또한, 관찰자가 그의 시각을 변화시켰을 때, 마이크로렌즈 시트 위의 공간에서 등축 입방체가 회전하여 이미 다른 시각에서 눈에 띄지 않았던 입방체 면을 노출시키는 것으로 보였다.
실시예 11
이 실시예는 사라지는 것으로 만들어질 수 있는 부유 영상을 설명한다. 즉, 복합 영상은 시각을 변화시킴으로써 시야로부터 사라지거나 다시 나타나는 것으로 만들어질 수 있다. 80 ㎚ 두께의 알루미늄 방사선 감응성 층을 가진 임베디드 렌즈 시트를 사용하였다. 실시예 1과 유사한 광학 트레인을 사용하여 영상을 형성하고, 초점이 마이크로렌즈 시트의 1 ㎝ 위에 위치하도록 시트로부터의 비구면 렌즈의 거리를 조정하였다. "글로브" 패턴 (4개의 내접 호를 가진 원)을 형성하도록 제어기를 프로그래밍하고, 샘플 표면에서 8 mJ/㎠를 제공하도록 레이저 출력을 조정하였다. 샘플 자체 위에서, 사각형 단면의 반투명 테잎을 임베디드 렌즈 시트의 표면에 부착하였다. 사각형 단면의 테잎을, 글로브의 영상화 중에 레이저에 의해 영상화되는 면의 일부가 반투명 테잎에 의해 커버되는 단면에 겹쳐지도록 위치시켰다.
영상화 시트를 주변광 하에 볼 때, 시트의 1 ㎝ 위에 부유하는 부유 글로브 패턴이 밝은 회색 배경에 대해 어두운 회색 영상으로서 관찰되었다. 시각을 변화 시킴으로써, "글로브"는 반투명 테잎에 의해 차단된 영역 내로 또는 영역 밖으로 이동되었다. 글로브가 차단된 영역 내로 이동되었을 때, 그 영역 내의 글로브의 일부분은 사라진다. 글로브가 차단된 영역 밖으로 이동되었을 때, 그 영역 내의 글로브의 일부분이 다시 나타났다. 복합 영상은 그것이 차단된 영역 내로 통과되었을 때, 단지 점점 희미해지는 것이 아니라, 그것이 그 영역내로 통과되었을 때 정확히 완전히 사라졌다.
본 발명의 복합 영상을 포함하는 영상화 시트는 차이를 나타내어 통상의 장치로 복제하기가 불가능하다. 복합 영상은 여권, 신분증명 배지, 화폐, 신분증명 그래픽 및 어피니티 카드와 같은 응용 분야에 전용되는 시트에 형성될 수 있다. 검증을 필요로 하는 문서에서는 이들 영상이 식별, 인증 및 가치 증진을 위해 적층 시트 상에 형성될 수 있다. 접착제를 사용하거나 하지 않고, 적층과 같은 통상의 결합 수단이 사용될 수 있다. 박스 포장된 전자 제품, 콤팩트 디스크, 운전면허증, 권리 증서, 여권 또는 상표 제품과 같은 가치 있는 물품의 공급업자는 본 발명의 다층 필름을 그의 제품에 간단히 붙여서 그의 거래처에 그렇게 표지된 인증 제품으로서 인정됨을 알린다. 이러한 보호를 필요로 하는 제품의 경우, 복합 영상을 포함하는 시트를 그의 구조 안에 넣거나 또는 그러한 시트를 제품에 부착시킴으로써 그의 가치가 증진될 수 있다. 복합 영상은 광고, 번호판 및 독특한 영상의 가시적인 표시를 필요로 하는 많은 다른 용도를 위한 디스플레이 재료로서 사용될 수 있다. 간판, 광고판 또는 세미트레일러와 같은, 큰 목적을 위한 광고 또는 안내는 복합 영상이 디자인의 일부로서 포함될 때 관심 증가를 유도할 것이다.
복합 영상을 가진 시트는 주변광, 투과광, 또는 역반사 시트의 경우에 역반사광에서 아주 두드러진 효과를 나타낸다. 이러한 가시적인 효과는 영상화 시트가 부착되는 제품의 외형을 향상시키는 장식으로서 사용될 수 있다. 그러한 부착으로 패션 또는 스타일 감각이 높아지고 아주 극적인 방식으로 디자이너 로고 또는 브랜드를 존재시킬 수 있다. 장식용 시트의 예상 용도는 평상복, 스포츠복, 디자이너 의류, 외투, 신는 것, 모자, 테있는 모자, 장갑 등과 같은 의복 분야를 포함한다. 마찬가지로, 패션 액세서리는 장식, 외관 또는 상표 식별을 위해 영상화 시트를 이용할 수 있다. 그러한 액세서리는 동전 지갑, 지폐 지갑, 서류 가방, 배낭, 허리 쌕, 컴퓨터 케이스, 여행 가방, 노트북 등을 포함할 수 있다. 영상화 시트의 추가의 장식 용도는 일반적으로 장식 영상, 상표 또는 로고로 장식된 각종 물체로 확대될 수 있다. 그 예는 책, 전기기구, 전자공학, 하드웨어, 차량, 스포츠 장비, 수집품, 예술품 등을 포함한다.
장식용 영상화 시트가 역반사성이면, 패션 또는 브랜드 인식은 안전 및 개인 보호와 겸비된다. 의복 및 액세서리에 대한 역반사능 부착은 잘 알려져 있으며 낮은 조명 조건에서 착용자의 가시도 및 선명도를 향상시킨다. 역반사능 부착이 복합 영상화 시트를 포함한다면, 눈에 띄는 가시적인 효과가 주위광, 투과광 또는 역반사광에서 얻어질 수 있다. 안전 및 보호복 분야에서의 예상되는 용도는 직업별 안전복, 예를 들면 조끼, 유니폼, 방호복, 신는 것, 벨트 및 안전모; 스포츠 장비 및 의복, 예를 들면 구동 장치, 신는 것, 구명 재킷, 보호 헬멧 및 유니폼; 어린이용 안전복 등을 포함한다.
상기 제품에 대한 영상화 시트의 부착은, 지지체 물질의 성질에 따라서 선택되는, 미국 특허 제5,691,846호 (Benson, Jr. 등), 5,738,746호 (Billingsley 등), 5,770,124호 (Marecki 등) 및 5,837,347호 (Marecki)에 교시된 공지된 기술에 의해 이루어질 수 있다. 직물 지지체의 경우, 시트는 다이 절단 또는 플롯터 절단되고, 재봉, 고온 용융 접착제, 기계적 체결구, 무선 주파수 용접 또는 초음파 용접에 의해 부착될 수 있다. 내구재의 경우, 감압 접착제가 바람직한 부착 기술일 수 있다.
일부 경우에는, 시트가 지지체 또는 제품에 부착된 후에 화상이 가장 잘 형성될 수 있다. 이는 주문하는 또는 독특한 영상이 필요할 때 특히 유용할 것이다. 예를 들면, 수공예품, 그림, 추상 디자인, 사진 등은 컴퓨터 제작되거나 컴퓨터에 디지탈 전송되고 시트 상에 영상화되며, 비영상화 시트는 지지체 또는 제품에 미리 부착되어 있다. 그후에, 컴퓨터는 상기한 영상 제작 장치를 향하게 될 것이다. 다중 복합 영상은 동일한 시트 상에 형성되며, 그 복합 영상은 동일하거나 상이할 수 있다. 복합 영상은 또한 프린트 영상, 홀로그램, 아이소그램, 회절 격자, 카인그램, 사진 등과 같은 통상의 다른 영상과 함께 사용될 수 있다. 영상은 시트가 제품 또는 물체에 붙여지기 전 또는 후에 시트에 형성될 수 있다.
개시된 실시태양의 각종 변형 및 조합은 당 업계의 숙련인에게 자명할 것이며, 그의 변형은 첨부된 청구 범위에 한정된 본 발명의 영역 내에 포함된다.

Claims (13)

  1. a. 제1 및 제2 면을 갖는 하나 이상의 층의 마이크로렌즈,
    b. 마이크로렌즈 층의 제1 면에 인접하여 배치된 물질층,
    c. 상기 물질에 형성된 하나 이상의 영상들(여기서, 상기 영상들 중 적어도 하나는 부분적으로 완전한 영상이며, 상기 영상들 각각은 다수의 마이크로렌즈 중 하나에 의해 형성됨), 및
    d. 반사광 또는 투과광 하에서, 시트 위에, 시트 아래에 또는 시트 면 내에 부유하는(floating) 것으로 보이는, 물질에 형성된 개개의 부분적으로 완전한 영상에 의해 제공되는 복합 영상
    을 포함하는 시트.
  2. 제1항에 있어서, 시트에 대해 보는 위치가 변화될 때 복합 영상이 시트에 대해 이동하는 것으로 보이는 시트.
  3. 제1항에 있어서, 시트를 보는 각도가 변화될 때 복합 영상이 사라지고 다시 나타나는 시트.
  4. 제1항에 있어서, 시트가 하나 이상의 복합 영상을 포함하는 것인 시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 물질층의 물질이 방사선 감응성 물질인 시트.
  6. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 차량 번호판에 적용되는 시트.
  7. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 화폐 및 문서에 적용되는 시트.
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