KR101369128B1 - 부유하는 합성 이미지를 갖춘 시트를 형성하는 방법 및부유하는 합성 이미지를 갖춘 시트 - Google Patents

Abstract

합성 이미지가 시트의 위나 아래 또는 위아래 양쪽으로 부유하는 합성 이미지를 갖는 마이크로렌즈 시트가 개시되어 있다. 합성 이미지는 2차원 또는 3차원일 수 있다. 이러한 이미지화된 시트를 제공하는 방법도 또한 개시되어 있다.

도너 기판, 방사원, 합성 이미지, 착색제, 시트

Description

부유하는 합성 이미지를 갖춘 시트를 형성하는 방법 및 부유하는 합성 이미지를 갖춘 시트{METHODS OF FORMING SHEETING WITH A COMPOSITE IMAGE THAT FLOATS AND SHEETING WITH A COMPOSITE IMAGE THAT FLOATS}

본 발명은 시트에 대하여 공중에서 부유하는 것으로 관측자에 의해 인지되는 하나 이상의 합성 이미지를 제공하고 시야각에 따라 합성 이미지의 경관(perspective)이 변하는 시트 상에 이미지를 형성하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 시트에 대하여 공중에서 부유하는 것으로 관측자에 의해 지각되는 하나 이상의 합성 이미지를 제공하고 시야각에 따라 합성 이미지의 경관이 변하는 시트에 관한 것이다.

그래픽 이미지 또는 다른 표시를 갖는 시트 재료는 특히 물품 또는 서류를 인증하기 위한 라벨(label)로서 널리 사용되어 왔다. 예를 들어, 미국 특허 제3,154,872호, 제3,801,183호, 제4,082,426호 및 제4,099,838호에 기재된 것과 같은 시트는 차량 번호판의 유효기간 스티커(validation sticker)로, 그리고 운전 면허증, 관공서 서류, 테이프 카세트, 게임 카드, 음료수 용기 등의 보호 필름으로 사용되어 왔다. 다른 용도로는 경찰차, 소방차 및 다른 긴급 차량에서와 같이 식별 목적을 위한 그래픽 용도와, 광고 및 판촉 디스플레이에서의 그리고 브랜드 이미지 제고를 위한 독특한 라벨로서의 그래픽 용도를 포함한다.

이미지화된 시트의 다른 형태는 미국 특허 제4,200,875호(갈라노스)에 개시되어 있다. 갈라노스 특허는 특히 "노출된 렌즈 형태의 고이득 역반사 시트"의 사용을 개시하고 있으며, 여기서 이미지들은 마스크 또는 패턴을 통해 시트를 레이저 조사함으로써 형성된다. 그러한 시트는 부분적으로 결합제 층 내에 매립되고 부분적으로 결합제 층 위로 노출되는 복수의 투명 유리 미소구체(microsphere)를 포함하며, 복수의 미소구체의 각각의 매립된 표면 상에는 금속 반사 층이 코팅되어 있다. 결합제 층은 이미지화되는 동안에 시트 상에 충돌하는 임의의 미광(stray light)을 최소화하는 것이라고 하는 카본 블랙을 함유한다. 레이저 빔의 에너지는 결합제 층 내에 매립된 마이크로렌즈들의 초점 효과에 의해 더욱 집중된다.

갈라노스 특허의 역반사 시트 내에 형성된 이미지들은 레이저 조사가 시트를 향하였던 각도와 동일한 각도로 시트를 보는 경우에 한해 관측될 수 있다. 이는 다르게 말하면 이미지가 매우 한정된 관측 각도에 걸쳐서만 관측 가능하다는 것을 의미한다. 이러한 이유로 그리고 다른 이유로, 이러한 시트의 특정 성질들을 개선하고자 하는 요구가 있었다.

일찍이 1908년에, 가브리엘 립맨(Gabriel Lippman)은 하나 이상의 감광층을 갖는 렌즈형 매체(lenticular media) 내에서 장면(scene)의 진정한 3차원 이미지를 생성하는 방법을 발명하였다. 집적 영상 기술(integral photography)로 공지된 그러한 공정은 또한 문헌[De Montebello, "Processing and Display of Three-Dimensional Data II" in Proceedings of SPIE, San Diego, 1984]에 기재되어 있 다. 립맨의 방법에서, 사진 건판은 렌즈(또는 렌즈릿(lenslet)) 어레이를 통해 노출되어, 어레이의 각 렌즈릿은 렌즈릿에 의해 점유되는 시트의 지점의 관점에서 보았을 때 재생되는 장면의 미니어쳐 이미지를 사진 건판 상의 감광층에 전달한다. 사진 건판이 현상된 후에, 렌즈릿을 통해 건판 상의 합성 이미지를 보는 관측자는 촬영된 장면을 3차원으로 보게 된다. 이미지는 사용된 감광 재료에 따라 흑백 또는 컬러일 수 있다.

건판의 노출 중에 렌즈릿에 의해 형성된 이미지는 각 미니어쳐 이미지가 단 한번만 반전되기 때문에, 생성된 3차원 그림(representation)은 도치 영상(pseudoscopic)이다. 즉, 이미지의 감지 깊이가 역전되어 물체가 "뒤집혀서"(inside out) 보인다. 이는 주요한 단점으로, 이미지를 보정하기 위해서 제2 광학적 반전(optical inversion)을 수행하는 것이 필요하기 때문이다. 이러한 방법들은 동일한 물체의 복수의 뷰(view)를 기록하기 위해서 하나의 카메라로 수회 노출시키거나, 여러 개의 카메라 또는 다중 렌즈 카메라와 관련되어 복잡하고, 하나의 3차원 이미지를 제공하기 위해 다수의 이미지를 극도로 정밀하게 맞추는 것을 필요로 한다. 또한, 종래의 카메라에 의한 임의의 방법은 카메라 앞에 실제 물체가 존재할 것을 필요로 한다. 이는 이러한 방법이 가상의 물체(사실상 존재하나 실제로는 존재하지 않는 물체를 의미함)의 3차원 이미지를 생성하는 데에는 적절하지 않게 한다. 집적 영상 기술의 추가 단점은 관측될 수 있는 실제 이미지를 형성하기 위해서 합성 이미지를 관측 측면에서 조명해야 한다는 점이다.

이미지화된 시트의 다른 형태는 미국 특허 제6,288,842호(플로크 작(Florczak) 등)에 개시되어 있다. 플로크작 등의 특허는 합성 이미지를 갖춘 마이크로렌즈 시트를 개시하는데, 여기서 합성 이미지는 시트의 위나 아래 또는 위아래 양쪽으로 부유한다. 합성 이미지는 2차원 또는 3차원일 수 있다. 마이크로렌즈에 인접한 방사선 감응 재료층에 방사선을 가하는 것을 비롯하여 이러한 시트를 제공하는 방법도 또한 개시되어 있다. 이 특허는 재료의 조성적 변경, 제거 또는 박리(ablation), 위상 변경, 또는 마이크로렌즈 층 또는 층들의 일 측면에 인접하게 배치되는 코팅의 중합의 결과로서 생성되는 이미지를 개시하고 있다.

미국 특허 제5,712,731호(드링크워터 등)(발명의 명칭: "은행권 및 신용 카드와 같은 보안 문서용 보안 장치")는 사실상 구형인 마이크로렌즈의 상응하는 어레이를 통해 관측하였을 때 확대된 이미지를 생성하는 마이크로이미지의 어레이를 포함하는 보안 장치를 개시하고 있다. 어떤 경우에는, 마이크로렌즈 어레이가 마이크로이미지 어레이에 접합된다.

국제 특허 출원 WO 03/061983 A1호(발명의 명칭: "물품 식별을 위한 마이크로 광학 기기")는 비홀로그램 마이크로 광학 기기와 수 미크론 초과의 표면 부조(surface relief)를 갖는 미세 구조(microstructure)를 이용하여 식별 및 위조 방지를 위한 방법 및 조성물을 개시하고 있다.

발명의 개요

본 발명의 일 태양은 마이크로렌즈 시트 상에 합성 이미지를 형성하는 방법을 제공한다. 이 특정 실시 형태에 있어서, 본 방법은 마이크로렌즈 어레이와 이 마이크로렌즈 어레이에 인접한 재료층을 갖는 시트를 제공하는 단계와, 시트의 재 료층에 인접하며 방사선 감응성인 제1 도너 기판을 제공하는 단계와, 방사원(radiation source)을 제공하는 단계와, 방사원을 사용하여 제1 도너 기판의 적어도 일 부분을 시트에 전달하여 복수의 마이크로렌즈의 각각에 관련된 재료층 상에 개개의 부분적으로 완전한 이미지들을 형성하고, 이럼으로써 시트가 개개의 이미지들에 의해 제공되며 육안으로 볼 때 시트의 위나 아래 또는 위아래 양쪽으로 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지를 나타내는 단계를 포함한다.

상기 방법의 일 실시 형태에 있어서, 제1 도너 기판은 착색제를 포함한다. 이 실시 형태의 일 태양에 있어서, 합성 이미지의 적어도 일 부분은 제1 도너 기판 내의 착색제와 유사한 색상을 나타낸다. 상기 방법의 다른 실시 형태에 있어서, 본 방법은 전달 단계 전에 시트와 제1 도너 기판을 서로 근접하게 배치하는 단계를 추가로 포함한다. 이 실시 형태의 일 태양에 있어서, 본 방법은 진공원을 제공하는 단계와, 전달 단계 전에 시트와 제1 도너 기판을 서로 근접하게 배치하는 배치 단계 중에 진공원을 사용하는 단계를 추가로 포함한다.

상기 방법의 다른 실시 형태에 있어서, 본 방법은 전달 단계 전에 시트와 제1 도너 기판 사이에 간극을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 이 실시 형태의 일 태양에 있어서, 간극은 미세 구조에 의해 제공된다. 상기 방법의 다른 실시 형태에 있어서, 시트와 제1 도너 필름이 각각의 노출 중에 방사원에 대하여 상이한 위치에 있는 상태에서 개별 이미지들은 다수의 패턴화된 방사원 노출에 의해 형성된다. 상기 방법의 다른 실시 형태에 있어서, 시트 상에 하나 초과의 합성 이미지를 제공하기 위해 본 방법은 반복된다. 상기 방법의 또 다른 실시 형태에 있어서, 합 성 이미지는 2차원 이미지다. 상기 방법의 다른 실시 형태에 있어서, 합성 이미지는 3차원 이미지다.

상기 방법의 다른 실시 형태에 있어서, 재료층과 마이크로렌즈는 동일한 재료로 제조된다. 상기 방법의 다른 실시 형태에 있어서, 재료층은 폴리에스테르를 포함하고 마이크로렌즈는 아크릴레이트를 포함한다. 상기 방법의 다른 실시 형태에 있어서, 방사원은 200 ㎚ 내지 11 ㎛의 파장의 방사선을 제공한다.

상기 방법의 또 다른 실시 형태에 있어서, 본 방법은 제1 도너층을 제거하는 단계와, 제2 도너층 - 여기서, 제2 도너 기파은 방사선 감응성임 - 을 시트의 재료층에 인접하게 제공하는 단계와, 제2 도너층에 대하여 전달 단계를 반복하는 단계를 추가로 포함한다. 이 실시 형태의 일 태양에 있어서, 제2 도너층은 제1 도너층의 착색제와는 상이한 착색제를 포함한다. 이 실시 형태의 다른 태양에 있어서, 합성 이미지의 적어도 일 부분은 제1 도너 기판과 제2 도너 기판 내의 착색제들과 유사한 색상을 나타낸다. 이 실시 형태의 다른 태양에 있어서, 합성 이미지의 적어도 일 부분은 제1 도너 기판과 제2 도너 기판 내의 착색제의 혼합물과 유사한 색상을 나타낸다. 이 실시 형태의 또 다른 태양에 있어서, 합성 이미지의 적어도 일 부분은 다색 합성 이미지를 나타낸다.

상기 방법의 또 다른 실시 형태에 있어서, 본 방법은 상기 방법에 의해 제조되는 시트를 제공한다. 이 실시 형태의 일 태양에 있어서, 시트는 기판에 시트를 적용하기 위한 접착제 층을 추가로 포함한다. 이 실시 형태의 일 태양에 있어서, 시트는 기판에 부착된다. 이 실시 형태의 다른 태양에 있어서, 기판은 문서, 표 지, 신분증, 용기, 화폐, 디스플레이, 신용 카드이거나, 또는 시트는 광고, 장식, 인증 또는 식별 목적으로 사용된다. 상기 방법의 또 다른 실시 형태에 있어서, 합성 이미지는 또한 육안으로 볼 때 적어도 일부가 시트의 평면 내에 있는 것으로 보인다.

본 발명의 다른 태양은 시트를 제공한다. 이 특정 실시 형태에 있어서, 시트는 마이크로렌즈 어레이와, 마이크로렌즈 어레이에 인접한 재료층과, 재료층과 접촉하며 복수의 마이크로렌즈의 각각에 관련된 재료층 상에 개개의 부분적으로 완전한 이미지를 형성하는 제1 도너 재료를 포함하며, 이럼으로써 시트는 개개의 이미지에 의해 제공되며 육안으로 볼 때 시트의 위나 아래 또는 위아래 양쪽으로 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지를 나타낸다.

상기 시트의 일 실시 형태에 있어서, 합성 이미지는 반사광 하에서 시트 위에서 부유하는 것처럼 보인다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 합성 이미지는 투과광 하에서 시트 아래에서 부유하는 것처럼 보인다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 합성 이미지는 반사광 하에서 시트 아래에서 부유하는 것처럼 보인다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 합성 이미지는 투과광 하에서 시트 아래에서 부유하는 것처럼 보인다. 상기 시트의 또 다른 실시 형태에 있어서, 합성 이미지의 적어도 일 부분이 형광 및/또는 인광 발광하고 육안으로 볼 때 시트의 위나 아래 또는 위아래 양쪽으로 부유하는 것처럼 보인다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 합성 이미지는 또한 육안으로 볼 때 적어도 일부가 시트의 평면 내에 있는 것으로 보인다.

상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 제1 도너 재료는 착색제를 포함한다. 이 실시 형태의 일 태양에 있어서, 합성 이미지의 적어도 일 부분은 도너 재료 내의 착색제와 유사한 색상을 나타낸다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 도너 재료는 방사선 감응 재료를 포함한다. 상기 시트의 또 다른 실시 형태에 있어서, 도너 재료는 방사선 감응 금속 재료를 포함한다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 도너 재료는 방사선 감응 비금속 재료를 포함한다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 시트는 노출된 렌즈 시트이다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 시트는 매립된 렌즈 시트이다.

상기 시트의 또 다른 실시 형태에 있어서, 합성 이미지가 150도 미만의 시야각에 걸쳐서 감지될 수 있다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 보는 위치가 시트에 대해 변함에 따라 합성 이미지가 시트에 대하여 이동하는 것처럼 보인다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 시트를 보는 각도가 변경될 때 합성 이미지가 사라졌다가 다시 나타난다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 합성 이미지의 색상이 150도 미만의 시야각에 대해 변화한다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 시트는 하나 초과의 합성 이미지를 포함한다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 합성 이미지는 2차원 이미지다. 상기 시트의 또 다른 실시 형태에 있어서, 합성 이미지는 3차원 이미지다.

상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 시트는 재료층에 인접한 제2 도너 재료를 추가로 포함하는데, 제2 도너 재료는 복수의 마이크로렌즈의 각각에 관련된 시트 상에 개개의 부분적으로 완전한 이미지를 형성한다. 이 실시 형태의 일 태양 에 있어서, 제2 도너 재료는 제1 도너 재료의 착색제와는 상이한 착색제를 포함한다. 이 실시 형태의 다른 태양에 있어서, 합성 이미지의 적어도 일 부분은 제1 도너 재료와 제2 도너 재료 내의 착색제와 유사한 색상을 나타낸다. 이 실시 형태의 다른 태양에 있어서, 합성 이미지의 적어도 일 부분은 제1 도너 재료와 제2 도너 재료 내의 착색제의 혼합물과 유사한 색상을 나타낸다.

상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 제1 도너 재료는 착색제를 포함하고 제1 합성 이미지를 제공하며, 제2 도너 재료는 형광 및/또는 인광 발광하는 제2 합성 이미지를 제공한다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 시트는 기판에 시트를 적용하기 위한 접착제 층을 추가로 포함한다. 이 실시 형태의 일 태양에 있어서, 시트는 기판에 부착된다. 이 실시 형태의 다른 태양에 있어서, 기판은 문서, 표지, 신분증, 용기, 디스플레이, 신용 카드이거나, 또는 시트는 광고, 장식, 인증 또는 식별 목적으로 사용된다.

상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 합성 이미지는 또한 육안으로 볼 때 적어도 일부가 시트의 평면 내에 있는 것으로 보인다. 상기 시트의 다른 실시 형태에 있어서, 시트는 마이크로렌즈 없이 윈도우를 포함한다.

다음과 같은 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 평철 기부 시트를 포함하는 마이크로렌즈 시트의 확대 단면도.

도 2는 "노출 렌즈형" 마이크로렌즈 시트의 확대 단면도.

도 3은 "매립 렌즈형" 마이크로렌즈 시트의 확대 단면도.

도 4a 및 도 4b는 제1 도너 시트를 이용하는 본 발명에 따른 방법의 일 실시 형태를 개략적으로 도시한 도면.

도 5a 및 도 5b는 제2 도너 시트를 사용하는 것을 제외하고는 도 4에 도시된 방법의 다른 실시 형태를 개략적으로 도시한 도면.

도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 방법들의 다른 실시 형태와 사용되기 위한 장치를 개략적으로 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 방법에 의해 제조된 개별 마이크로렌즈들과 관련된 재료층 내에 기록된 샘플 이미지를 도시하고 기록된 이미지들이 합성 이미지의 완전한 복제로부터 부분적인 복제에 걸쳐 있는 것도 또한 나타낸 마이크로렌즈 시트의 일 부분의 평면도.

도 8은 본 발명에 따른 시트의 위나 아래에서 부유하는 것처럼 보이는 적어도 2개의 합성 이미지들을 도시한 마이크로렌즈 시트의 일 부분의 사진.

도 9는 본 발명에 따른 방법의 일 실시 형태에 의해 이미지화된 도 8의 마이크로렌즈 시트의 배면의 일부의 현미경 사진으로, 개개의 부분적으로 완전한 이미지를 나타내며, 마이크로렌즈를 통해 보았을 때 본 발명에 따른 시트의 위나 아래에서 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지를 제공하는 현미경 사진.

도 10은 마이크로렌즈 시트 위에서 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지의 형성을 나타내는 기하학적인 광학도.

도 11은 시트를 반사광으로 보았을 때 합성 이미지가 본 발명의 시트 위에서 부유하는 것처럼 보이는 시트의 개략도.

도 12는 시트를 투과광으로 보았을 때 합성 이미지가 본 발명의 시트 위에서 부유하는 것처럼 보이는 시트의 개략도.

도 13은 관측시 마이크로렌즈 시트의 아래에서 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지의 형성을 나타내는 기하학적 광학도.

도 14는 시트를 반사광으로 보았을 때 합성 이미지가 본 발명의 시트 아래에서 부유하는 것처럼 보이는 시트의 개략도.

도 15는 시트를 투과광으로 보았을 때 합성 이미지가 본 발명의 시트 아래에서 부유하는 것처럼 보이는 시트의 개략도.

도 16은 기판에 부착된 본 발명의 시트의 일 실시 형태를 도시한 도면.

본 발명의 마이크로렌즈 시트와 이를 이미지화하는 방법은 다수의 마이크로렌즈와 관련된 개개의 부분적으로 완전한 이미지 및/또는 개개의 완전한 이미지들에 의해 제공되며 떠 있거나 시트의 위, 평면 내 및/또는 시트의 아래에서 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지를 생성한다. 이들의 떠 있는 이미지는 편의상 부유 이미지라 부르기로 하며, 이 이미지는 (2차원 또는 3차원 이미지로서) 시트의 위 또는 아래에 위치되거나 시트의 위, 평면 내 및 아래에 나타나는 3차원 이미지일 수 있다. 이미지는 흑백이거나 컬러일 수 있고, 관측자와 함께 이동하는 것처럼 보일 수 있다. 일부 홀로그래픽 시트와는 달리, 본 발명의 이미지화된 시트는 자체의 복제품을 생성하는 데 사용될 수 없다. 추가로, 부유하는 이미지(들)는 관측자에 의해 육안으로 관측될 수 있다.

본 발명의 방법에 의해 이미지화된 시트는 설명한 바와 같은 합성 이미지를 가지며, 여권, ID 배지, 이벤트 입장권, 어피니티 카드(affinity card), 제품 식별 포맷, 화폐 및 검증 및 인증용 광고 판촉물 내의 보안용 위조방지 이미지와, 브랜드의 이미지가 떠오르거나, 가라앉거나, 또는 떠오르다가 가라앉는 것을 제공하는 브랜드 이미지 제고 이미지와, 경찰차, 소방차 또는 다른 긴급 차량의 엠블렘(emblem)과 같은 그래픽 어플리케이션 내의 식별 제공 이미지와, 키오스크, 야간 표지 및 자동차 계기판 디스플레이와 같은 그래픽 어플리케이션 내의 정보 제공 이미지와, 그리고 명함, 품질 표시표(hang-tag), 예술 작품, 신발 및 병 제품과 같은 제품 상에 합성 이미지를 사용함으로써 신제품성 제고와 같은 다양한 용도로 사용될 수 있다.

본 발명은 전술한 합성 이미지를 포함하는 이미지화된 시트를 형성하는 본 발명의 방법을 추가로 제공한다. 일 실시 형태에 있어서, 하나의 합성 이미지가 형성된다. 둘 이상의 합성 이미지들이 형성될 뿐만 아니라 합성 이미지가 시트의 위나 아래 또는 시트의 평면 내에 있는 것처럼 보이는 실시 형태들이 또한 개시되어 있다. 다른 실시 형태들은 종래의 인쇄된 이미지와 본 발명에 의해 형성된 합성 이미지의 조합으로 이루어질 수 있다.

미국 특허 제6,288,842호(플로크작 등)는 재료의 조성 변경, 제거 또는 박리, 위상 변경, 또는 마이크로렌즈 층 또는 층들의 일 측면에 인접하게 배치되는 코팅의 중합의 결과로서 생성되는 마이크로렌즈 시트 상의 부유 이미지를 개시하고 있다. 이와는 반대로, 본 발명의 방법은 마이크로렌즈 시트 상에 재료를 추가함으로써 마이크로렌즈 시트 상에서 부유하는 이미지를 생성한다.

본 발명의 이미지들이 형성될 수 있는 마이크로렌즈 시트는 재료층이 마이크로렌즈 층 또는 층들의 일 측면에 인접한 하나 이상의 이산된 마이크로렌즈 층을 포함한다. 예를 들어, 도 1은 적절한 유형의 마이크로렌즈 시트(10a)의 일 실시 형태를 도시한다. 이러한 시트는 제1 및 제2 넓은 면을 갖는 투명한 기부 시트(8)를 포함하며, 제2 면(2)은 사실상 평면이고 제1 면(11)은 사실상 구면 또는 비구면 마이크로렌즈(4)의 어레이를 갖는다. 재료층(14)은 기부 시트(8)의 제2 면(2) 상에 선택적으로 제공된다. 재료층(14)은 이하에 보다 상세히 설명된 바와 같이 도너 재료를 수용하기 위한 제1 면(6)을 포함한다. 도 2는 적절한 유형의 마이크로렌즈 시트(10b)의 다른 실시 형태를 도시한다. 마이크로렌즈의 형태와 기부 시트의 두께 및 이들의 가변성은 시트를 보는 데에 적당한 빛이 제1 면(6)에 대략 집중되도록 선택된다. 본 실시 형태에서, 마이크로렌즈 시트는 중합체 재료와 같이 또한 전형적으로 비드 결합제 층인 재료층(14) 내에 부분적으로 매립된 투명한 미소구체(12)의 단일 층을 포함하는 "노출된 렌즈" 유형의 마이크로렌즈 시트(10b)이다. 재료층(14)은 이하에 보다 상세히 설명된 바와 같이 도너 재료를 수용하기 위한 제1 면(6)을 포함한다. 미소구체(12)는 도너 기판 재료(이하에 상세히 설명됨)를 이미지화하는 데 사용될 수 있는 방사선의 파장뿐만 아니라 합성 이미지를 보게 하는 빛의 파장 모두에 대해서 투과성이다. 이러한 유형의 시트는, 예를 들어 비드 접합층이 비드 사이에만 있거나 비드의 사이 공간들을 차지하고 있을 정도로 비드 접합층이 매우 얇은 점을 제외하고는 미국 특허 제3,801,183호에 보다 상세히 기재되어 있다. 대안적으로, 이러한 유형의 시트는 비드 접합층의 두께가 미국 특허 제3,801,183호에서 교시된 두께의 것인 경우에 대략 재료층(14)의 제1 면(6) 상에 방사를 집중시키기 위한 적절한 광학 지수(optical index)를 갖는 미소구체를 사용함으로써 제조될 수 있다. 이러한 미소구체들은 미국 플로리다주 사라소타 소재의 에스프릭스 테크놀로지즈(Esprix Technologies)로부터 구입 가능한 폴리메틸 메틸아크릴레이트 비드를 포함한다.

도 3은 적절한 유형의 마이크로렌즈 시트(10c)의 다른 실시 형태를 도시한다. 본 실시 형태에서, 마이크로렌즈 시트는 미소구체 렌즈(22)들이 전형적으로 중합체 재료인 투명 보호 오버코트(24)와, 중합체 재료와 같이 또한 전형적으로 비드 결합제 층인 재료층(14) 사이에 매립된 "매립된 렌즈" 유형의 시트(10c)이다. 재료층(14)은 이하에 보다 상세히 설명된 바와 같이 도너 재료를 수용하기 위한 제1 면(6)을 포함한다. 이러한 유형의 시트는 반사층과 접착제가 제거되고 간격층(14)이 미소구체의 곡률을 덜 따르도록 재형성된 것을 제외하고는 미국 특허 제3,801,183호에 보다 상세히 기재되어 있다.

시트(10)의 마이크로렌즈는 바람직하게는 이미지 형성(이하에 보다 상세히 설명하기로 함)이 발생되게 하기 위한 이미지 형성 굴절 요소를 갖는데, 이는 일반적으로 구형 또는 비구형 특징부를 형성함으로써 제공된다. 경사형 굴절률(gradient refractive index; GRIN)을 제공하는 다른 유용한 재료가 빛을 굴절시키기 위한 곡면을 반드시 필요로 하는 것은 아니다. 실제 이미지가 굴절면에 의해 형성된다면, 마이크로렌즈는 원통형 또는 구형과 같은 임의의 대칭성을 가질 수 있다. 마이크로렌즈 자체는 둥근 평철 렌즈릿, 둥근 이중 볼록 렌즈릿, 프레넬 렌즈릿, 회절 렌즈릿, 봉, 미소구체, 비드, 또는 원통형 렌즈릿과 같은 분리된 형태일 수 있다. 마이크로렌즈를 형성할 수 있는 재료는 유리, 중합체, 광물, 수정, 반도체 및 이들 및 다른 재료의 조합을 포함한다. 비분리형 마이크로렌즈 요소도 또한 사용될 수 있다. 그러므로, 복제 또는 엠보싱 공정(여기서, 이미지 형성 특성을 갖는 반복적인 프로파일을 생성하도록 시트 표면의 형태가 변경됨)으로부터 형성된 마이크로렌즈도 또한 사용될 수 있다.

비록 요구되지는 않지만, 가시광선 및 적외선 파장에 대하여 1.4 내지 3.0의 균일한 굴절률을 갖는 마이크로렌즈가 바람직하며, 더 바람직하게는 굴절률이 1.4 내지 2.5이다. 개별 마이크로렌즈들이 분리형 또는 반복형인지에 따라 그리고 마이크로렌즈를 제조하는 재료에 무관하게, 마이크로렌즈의 굴절력은 광학 요소에 입사하는 빛이 재료층(14)의 제1 면(6) 상에 또는 근처에 집중되도록 하는 것이 바람직하다. 소정 실시 형태에서, 마이크로렌즈는 바람직하게는 상기 층의 적당한 위치에 축소된 실상을 형성한다. 마이크로렌즈 시트의 구성은 마이크로렌즈 시트의 전방 표면에 입사하는 에너지가 이하에 보다 상세히 설명될 바람직하게는 방사선 감응성인 별도의 도너층 상에 대략 집중되도록 필수적인 초점 조건들을 제공한다.

15 마이크로미터 내지 275 마이크로미터 범위의 직경을 갖는 마이크로렌즈들이 바람직하지만, 다른 크기의 마이크로렌즈들도 사용될 수 있다. 비교적 짧은 거리로 마이크로렌즈 층으로부터 이격된 것처럼 보이는 합성 이미지를 위해서 전술한 범위의 작은 쪽의 직경을 갖는 마이크로렌즈를 사용함으로써 또한 더 큰 거리로 마이크로렌즈 층으로부터 이격된 것처럼 보이는 합성 이미지를 위해서 더 큰 마이크로렌즈를 사용함으로써, 양호한 합성 이미지 해상도를 얻을 수 있다. 마이크로렌즈에 대해 언급한 치수에 필적할 수 있는 렌즈릿 치수를 갖는 평철, 구형 또는 비구형 마이크로렌즈와 같은 다른 마이크로렌즈들은 유사한 광학적 결과를 생성할 것으로 기대할 수 있다. 마이크로렌즈에 대해 언급한 치수에 필적할 수 있는 렌즈릿 치수를 갖는 원통형 렌즈들은 유사한 광학적 결과를 생성할 것으로 기대할 수 있지만, 상이한 또는 대안적인 이미지 형성 광학 기기 트레인(imaging optics train)이 요구될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 도 1, 도 2 및 도 3의 재료층(14)은 마이크로렌즈 시트(10) 내의 마이크로렌즈에 인접하게 구비될 수 있다. 시트(10) 내의 재료층(14)에 적합한 재료로는 실리콘, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리카르보네이트, 폴리프로필렌, 또는 시트로 제조될 수 있거나 기부 시트(8)에 의해 지지될 수 있는 임의의 다른 중합체를 포함한다. 일 실시 형태에서, 시트(10)는 상이한 재료들로 제조되는 마이크로렌즈 층과 재료층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로렌즈 층은 아크릴레이트를 포함할 수 있고, 재료층은 폴리에스테르를 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 시트(10)는 동일한 재료로 제조되는 마이크로렌즈 층과 재료층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시트(10)의 마이크로렌즈 및 재료층은 실리콘, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리카르보네이트, 폴리프로필렌, 또는 시트로 제조될 수 있는 임의의 다른 중합체로 제조될 수 있고, 기계적인 엠보싱, 복제 또는 성형의 방법에 의해 형성될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하여 이하에 보다 상세히 기재된 바와 같이, 개개의 부분적으로 완전한 이미지들이 도너 기판 재료를 이용하여 복수의 마이크로렌즈들과 관련된 재료층(14) 상에 형성되는데, 이는 반사광 또는 투과광 하에서 상기 마이크로렌즈들의 전방에서 관측자가 보았을 때 떠 있거나 시트의 위, 평면 내 및/또는 시트의 아래에서 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지를 제공한다. 비록 다른 방법이 사용될 수 있지만, 이러한 이미지들을 제공하기 위한 바람직한 방법은 방사선 감응 도너 재료를 제공하고, 재료층의 제1 면 상에 개개의 부분적으로 완전한 이미지들을 제공하기 위해 방사선을 이용하여 원하는 방식으로 도너 재료를 전달하는 것이다. 이러한 전달 공정은 멜트스틱(meltstick), 승화, 추가적 박리(도너 박리에 의한 기판으로의 재료 전달), 확산 및/또는 다른 물리적 재료 전달 공정들을 포함할 수 있다.

본 발명에 유용한 적절한 방사선 감응 도너 재료 기판들은 추가의 방사선 감응 재료와 함께 또는 없이 바인더 내의 착색제로 코팅된 기판을 포함한다. 도너 재료는 벌크 형태 또는 롤 형태로 제공될 수 있다. 본 발명을 참조하여 이용되는 바와 같이, 도너 기판 재료는 소정 수준의 방사에 노출될 때 일부의 노출된 도너 재료가 전달되거나 바람직하게는 상이한 지점에 부착되는 경우 "방사선 감응성"이다. 개개의 부분적으로 완전한 이미지(도 7 및 도 9에 도시됨)는 방사선 감응 도너 기판 재료 또는 착색제 재료의 도너 기판 재료로부터의 적어도 부분적인 또는 완전한 제거와, 마이크로렌즈 시트(10)의 재료층으로의 도너 기판 재료 또는 착색제 재료의 후속 전달의 결과로서 생성된다.

일 실시 형태에 있어서, 도너 기판은 안료, 염료, 잉크, 또는 이들의 임의의 또는 모두의 조합과 같은 가시 스펙트럼 내의 색상을 제공하는 착색제를 포함하여 도 8에 도시된 바와 같이 부유하는 컬러 합성 이미지를 제공한다. 안료 또는 염료는 인광성 또는 형광성일 수 있다. 대안적으로, 도너 재료 내의 착색제는 또한 금속성으로 생각될 수도 있다. 전달된 도너 기판 성분들은 열적으로 안정하고 단지 작은 화학적 또는 조성적 변화만이 전달 시에 발생한다면, 결과적인 부유 이미지의 색상은 일반적으로 도너 기판 내의 착색제의 색상과 유사하다. 추가로, 결과적인 부유 합성 이미지의 색상은 도너 기판 내의 착색제의 색상과 동일할 수 있다. 또 다른 실시 형태에 있어서, 도너 기판은 기판 또는 다색 기판들 전체에 걸쳐 상이한 색상들의 줄무늬 또는 구역들과 같이 상이한 착색제들로 이루어진 육안으로 확인되는 패턴을 포함할 수 있다. 대안적인 실시 형태에서는, 도너 기판은 가시 스펙트럼 내의 색상을 제공하는 착색제를 포함할 필요가 없고, 그 대신 결과적인 부유 합성 이미지들이 무색으로 나타나게 된 것이다. 이러한 도너 기판들은 무색의 형광 염료 또는 인광 재료를 포함하여, 특정 파장에 노출된 동안에 또는 그 후에만, 또는 인광 재료의 경우 특정 파장에 노출된 동안에 그리고 노출후 일정 기간 중에 가시적인 합성 이미지를 생성할 수 있다. 대안적으로, 이러한 도너 기판들은 재료층(14)과 상이한 굴절률을 갖거나 갖지 않는 무색의 재료를 포함할 수 있다. 이러한 도너 재료로 형성되는 합성 이미지는 도 11에서와 같이 주변 조명으로 보았을 때는 단지 약간 볼 수 있지만, 표면(6)에 사실상 수직한 빛으로 보았을 때는 표면(6)의 이미지화되지 않은 영역으로부터의 반사보다 더 밝게 빛나 보일 수 있다. 모든 도너 기판들은 이미지 형성 방사에 대한 기판 민감도를 높이고 궁극적으로는 재료의 전달을 돕는 첨가제를 선택적으로 포함하거나, 또는 상기 기판들은 방사선 흡수를 높이기 위해서 반사성 및/또는 흡수성 층을 적어도 착색제 아래에 포함할 수 있다. 도 4a는 본 발명에 따른 마이크로렌즈 시트(10) 상에 합성 이미지를 형성하는 방법의 일 실시 형태를 개략적으로 도시한다. 본 방법은 방사원(30)을 사용하는 것을 포함한다. 원하는 세기 및 파장의 방사선을 제공하는 임의의 에너지원이 본 발명의 방법에서 방사원(30)으로 사용될 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 200 나노미터 내지 11 마이크로미터의 파장을 갖는 방사선을 제공할 수 있는 방사 장치가 바람직하며, 더 바람직하게는 270 나노미터 내지 1.5 마이크로미터이다. 본 발명에 유용한 고출력 방사원의 예로는 수동 Q-스위칭 마이크로칩 레이저 및 Q-스위칭 네오디뮴 도핑된 레이저 군 및 임의의 이들 레이저의 주파수의 2배, 3배 및 4배 버전(version)과, 티타늄 도핑된 사파이어(Ti:사파이어로 약칭됨) 레이저를 포함한다. 유용한 방사원의 다른 예로는 레이저 다이오드, 이온 레이저, 비 Q-스위칭 고체 상태 레이저, 금속 증기 레이저, 가스 레이저, 아크 램프 및 고출력 백열 광원과 같은 저출력을 제공하는 장치를 포함한다.

모든 유용한 방사원의 경우에, 방사원(30)으로부터의 에너지는 마이크로렌즈 시트 재료(10)로 향하게 되며, 고 발산 에너지 빔을 제공하도록 제어된다. 전자기 스펙트럼의 자외선, 가시광선 및 적외선 부분 내의 에너지원의 경우, 빛은 당업자에게 공지된 적당한 광학 요소들에 의해 제어된다. 일 실시 형태에 있어서, 통상 광학 트레인(optical train)으로 불리는 광학 요소들의 이러한 배치 요건은 광학 트레인이 원하는 각도로 마이크로렌즈를 조사하는 방사선 "원추"(cone)를 생성하도록 적당한 발산각 또는 확산각(divergence or spread)으로 빛을 시트 재료를 향하게 하여 상기 마이크로렌즈에 대하여 정렬된 도너 재료를 조사하게 하는 것이다. 본 발명의 합성 이미지는 바람직하게는 0.3 이상의 개구수(최대 발산 광선의 반각의 사인값(sine)으로 정의됨)를 갖는 방사 확산 장치를 사용함으로써 얻어지지만, 더 작은 개구수 조명도 이용될 수 있다. 더 큰 개구수를 갖는 방사 확산 장치는 보다 큰 시야각과, 이미지의 더 큰 가현 운동 범위를 갖는 합성 이미지를 생성한다. 다른 실시 형태에 있어서, 광학 트레인은 방사 원추의 각방향 부분 또는 부분들에서의 방사를 방지하기 위한 요소를 추가적으로 포함할 수 있다. 결과적인 합성 이미지(들)는 수정된 원추의 차단되지 않은 각방향 부분에 해당되는 각도에 걸쳐서만 볼 수 있게 된다. 다수의 합성 이미지들은 원한다면 수정된 원추의 개별 각방향 부분에서 생성될 수도 있다. 수정된 원추 및 그 역(inverse)을 이용하여, 샘플이 기울어질 때 하나의 색상에서 다른 색상으로 변화하는 합성 이미지를 생성할 수 있다. 대안적으로, 다수의 합성 이미지들은 샘플이 기울어질 때 동일한 영역에서 생성될 수 있어서 개별 이미지들이 나타났다가 사라질 수 있다.

본 발명에 따른 예시적 이미지 형성 공정은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 다음의 단계들을 포함한다. 도 4a는 방사원에 의한 이미지 형성 공정을 도시하며, 도 4b는 이미지 형성 공정 후의 생성된 시트(10)를 도시한다. 우선, 도 1 내지 도 3에 도시된 마이크로렌즈 시트(10a, 10b, 10c)와 같은 마이크로렌즈 시트(10)가 제공된다. 도 4a는 마이크로렌즈 시트(10a)의 사용을 도시하지만, 마이크로렌즈 시트(10b, 10c)가 공정에 사용될 수도 있다. 다음으로, 전술한 도너 기판과 같은 제1 도너 기판(40a)이 제공된다. 다음으로, 마이크로렌즈 시트(10)가 도너 기판(40a)에 인접 배치되거나 나란히 배향되어, 마이크로렌즈 시트(10)가 방사원(30)과 도너 기판(40a) 사이에 있게 된다. 일 실시 형태에 있어서, 마이크로렌즈 시트(10)와 도너 기판(40a)은 서로 근접해 있게 된다. 다른 실시 형태에 있어서, 마이크로렌즈 시트(10)와 도너 기판(40a)은 도 4a에 도시된 바와 같이 예를 들어 중력, 기계적인 수단 또는 진공원(36)에 의해 생성되는 압력 구배에 의해 서로 접촉하거나 서로에 대하여 가압된다. 또 다른 실시 형태에 있어서, 미세 구조(44)는 마이크로렌즈 시트(10)와 도너 기판(40a) 사이에 위치하여 마이크로렌즈 시트(10)와 도너 기판(40a) 사이에 일반적으로 균일한 간극 또는 공간을 제공한다. 미세 구조(44)는 마이크로렌즈 시트(10)와 도너 기판(40a) 사이에 배치되는 독립적인 미세 구조일 수 있다. 이러한 독립적인 미세 구조(44)의 예는 폴리메틸메타크릴레이트 구체, 폴리스티렌 구체 및 실리카 구체를 포함하며, 이들 모두는 미국 플로리다주 사라소타 소재의 에스프릭스 테크놀로지즈로부터 구입 가능하다. 대안적으로, 미세 구조(44)는 도너 기판(40a)으로부터 마이크로렌즈 시트(10)를 향해 또는 시트(10) 내에서 재료층(14)의 제1 면(6)으로부터 연장될 수 있다. 이러한 미소 구조(44)를 포함하는 적절한 도너 기판(40)의 예로는 미국 코네티컷주 노어워크 소재의 코닥 폴리크롬 그래픽스(Kodak Polychrome Graphics)로부터 구입 가능한 코닥 어프루벌 매체(Kodak™ Approval media) 및 매치프린트 디지털 하프톤 매체(Matchprint Digital Halftone media)를 포함한다. 이러한 미세 구조(44)를 포함하는 적절한 마이크로렌즈 시트는 당업자에 의해 복제(replication)와 같은 방법에 의해서 용이하게 제작된다. 이와는 무관하게, 미세 구조(44)의 크기, 간격, 배열 및 적용 범위에 의해 결정 및 제어되는 마이크로렌즈 시트(10)와 도너 기판(40a) 사이의 일반적으로 균일한 이격 거리 또는 간극이 바람직하게는 존재한다. 이러한 일반적으로 균일한 간극은 도너 기판(40a)의 상부면(41)과 마이크로렌즈 광학 기기의 초점(34) 사이의 일반적으로 균일한 정합을 제공한다.

다음으로, 본 방법은 도 4b에 도시된 바와 같이 제1 도너 재료 기판(40a)으로부터 시트(10)의 재료층(14)의 제1 면(6)으로 도너 재료의 일부를 전달하여 재료층(14)의 제1 면(6) 상에 개개의 부분적으로 완전한 이미지를 형성하는 단계를 포함한다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 본 발명의 방법의 일 실시 형태에 있어서, 이러한 전달은 방사원(30)으로부터의 시준 광을 렌즈(32)를 통해 마이크로렌즈 시트(10)를 향하게 함으로써 얻어진다. 방사원(30)은 렌즈(32)와 마이크로렌즈 시트(10)를 통과하여 도너 기판(40a)에 초점이 맞춰진다. 마이크로렌즈(4)의 초점(34)은 도 4a에 도시된 바와 같이 대체로 도너 기판(40a)과 마이크로렌즈 시트(10) 내의 재료층(14)의 제1 면(6) 사이의 계면에 있다. 기판(40a)의 도너 재료는 시트(10a) 상의 마이크렌즈(4)의 초점(34) 부근에서 입사 방사선을 흡수한다. 방사선의 흡수는 도너 기판(40a)의 도너 재료가 시트(10a) 상의 재료층(14)의 제1 면(6)에 전달되도록 하여, 도 4b에 도시된 바와 같이 시트(10a)의 마이크로렌즈(4)에 해당하는 부분적으로 완전한 이미지들을 포함하는 도너 재료(42a)의 이미지 픽셀을 생성한다. 시트(10a) 상의 재료층(14)의 제1 면(6)이 도너 재료(40a)에 근접해 있거나 또는 도너 재료(40a)에 부착되는 이러한 공정의 대안적인 실시 형태들에서, 시트(10a)의 마이크로렌즈(4)에 해당하는 부분적으로 완전한 이미지들을 포함하는 도너 재료(42a)의 이미지 픽셀을 생성하는 방사 유도 확산 및 우선적 부착(멜트-스틱 공정)과 같은 전달 기구도 또한 가능하다. 전달된 도너 재료(42a)는 화학적 조성 또는 성분 농도 상의 변화를 경험할 수 있다. 도너 재료(42a)로 제조된 이들 개개의 부분적으로 완전한 이미지들은 함께 부유 합성 이미지를 제공하며, 이는 육안으로 볼 때 이하에 추가로 기술된 바와 같이 시트(10)의 위나 아래 또는 위아래 양쪽으로 부유하는 것처럼 보인다.

각각의 개별 마이크렌즈(4)들이 광학축에 대하여 고유한 위치를 점유하기 때문에, 각 마이크로렌즈(4) 상에 충돌하는 방사선은 각각의 다른 마이크로렌즈 상에 입사되는 방사선에 대하여 고유한 입사각을 가질 것이다. 따라서, 빛은 각각의 마이크로렌즈(4)에 의해 초점(34)에 근접한 도너 기판(40a) 상의 특정 마이크로렌즈(4)에 대해 고유한 위치로 투과되고, 각각의 마이크로렌즈(4)에 해당하는 재료층(14)의 제1 면(6) 상에 도너 재료(42a)의 부분적으로 완전한 이미지의 고유한 이미지 픽셀을 생성한다. 보다 정확하게는, 단일 광 펄스는 적당히 노출된 각각의 마이크로렌즈(4) 후방에 도너 재료(42a)의 하나의 이미지화된 점(dot)만을 생성하여, 시트(10)의 재료층(14)의 제1 면(6) 상에 각 마이크로렌즈에 인접한 부분적으로 완전한 이미지를 제공한다. 다수의 방사 펄스 또는 신속하게 횡단하면서 연속적으로 조사하는 방사 빔이 사용되어 이미지를 생성할 수 있다. 각 펄스의 경우, 렌즈(32)의 초점은 마이크로렌즈 시트에 대한 선행 펄스 중에 초점(34)의 위치에 대하여 새로운 위치에 위치된다. 마이크로렌즈(4)에 대한 렌즈(32)의 초점의 위치에서의 이러한 연속적인 변화는 각 마이크로렌즈(4) 상으로의 입사각에 있어서의, 따라서 그 펄스에 의해 도너 재료(42)로써 시트(10)의 재료층(14) 상에 생성되는 도너 재료(42a)의 부분적으로 완전한 이미지의 이미지화된 픽셀의 위치에 있어서의 상응하는 변화를 초래한다. 그 결과, 초점(34) 부근에서 도너 기판(40a) 상에 입사하는 방사선은 방사선 감응 도너 재료(42a)의 선택된 패턴의 전달을 야기한다. 각 마이크로렌즈(4)의 위치가 모든 광축에 대하여 고유하기 때문에, 각 마이크로렌즈에 대해 전달된 방사선 감응 도너 재료(42a)에 의해 형성된 부분적으로 완전한 이미지는 모든 다른 마이크로렌즈와 관련된 이미지와는 상이하게 되는데, 그 이유는 각 마이크로렌즈가 상이한 위치에서 입사 방사선을 "보기" 때문이다. 따라서, 고유한 이미지가 도너 기판으로부터의 도너 재료(42a)가 재료층(14) 상에 있게 되어 각 마이크로렌즈와 관련하여 형성된다.

부유하는 합성 이미지를 형성하는 다른 방법은 렌즈 어레이와 같은 발산 생성 표적(divergence creating target)을 사용하여 마이크로렌즈 재료를 이미지화하도록 고 발산광(highly divergent light)을 생성하도록 한다. 예를 들어, 렌즈 어레이는 평면 기하학적 형상으로 배열된 모두가 높은 개구수를 갖는 다수의 소형 렌즈들로 이루어질 수 있다. 광원으로 어레이를 조명하면, 이 어레이는 각각이 어레이 내의 해당 렌즈 상에 중심이 놓인 고 발산광의 다수의 원추를 생성한다. 어레이의 물리적 치수는 합성 이미지의 최대 측방향 치수를 수용하도록 선택된다. 어레이의 치수에 의해, 렌즈릿에 의해 형성되는 개개의 에너지 원추는 광 펄스를 받는 동안에 개별 렌즈들이 어레이의 모든 지점들에 순차적으로 위치되는 것처럼 마이크로렌즈 재료를 노출시키게 된다. 어느 렌즈들이 입사광을 받는지의 선택은 반사 마스크와 회절 패턴 생성기의 사용 또는 낮은 개구수의 방사 빔을 이용하여 표적의 특정 지점들을 개별적으로 조명함으로써 일1어날 수 있다. 이러한 마스크는 노출시키고자 하는 합성 이미지의 부분들에 해당하는 투명 영역과, 노출시키지 않고자 하는 이미지의 반사 영역을 갖는다. 렌즈 어레이의 측방향 범위로 인해, 이미지를 트레이싱(trace out)하는 데에 다수의 광 펄스를 사용해야 할 필요는 없다.

입사 에너지에 의해 마스크가 충분히 조명되게 함으로써, 에너지가 통과할 수 있게 하는 마스크의 부분들은 이미지가 단일한 렌즈들에 의해 트레이싱된 것처럼 부유 이미지의 윤곽을 나타내는 다수의 개별 고 발산광의 원추들을 형성할 것이다. 그 결과, 단 하나의 광 펄스만이 마이크로렌즈 시트 내에 전체 합성 이미지를 형성하는 데에 필요하게 된다. 대안적으로, 반사 마스크 대신 검류식 xy 스캐너와 같은 빔 배치 시스템이 렌즈 어레이를 국부적으로 조명하고 어레이 상의 합성 이미지를 트레이싱하는 데에 사용될 수 있다. 에너지가 이러한 기술에 의해 공간적으로 한정되므로, 어레이 내의 수개의 렌즈릿만이 임의의 주어진 시간에 조명된다. 조명되는 이들 렌즈릿은 시트 내에 합성 이미지를 형성하기 위해 마이크로렌즈 재료를 노출시키는 데에 필요한 고 발산광 원추를 제공할 것이다.

이미지 형성 후에, 합성 이미지의 바람직한 관측 가능한 크기에 따라, 전체 또는 부분적으로 완전한 이미지가 도너 재료(42a)로부터 형성된 각각의 충분히 노출된 마이크로렌즈 후방에서 시트(10)의 재료층(14)의 제1 면(6) 상에 있게 된다. 재료층(14) 상의 각 마이크로렌즈(4) 후면에 이미지가 형성되는 범위는 마이크로렌즈에 입사되는 에너지에 좌우된다. 의도하는 이미지 부분들은 마이크로렌즈들의 영역으로부터 충분한 거리에 있어서, 이들 마이크로렌즈에 입사되는 방사선은 대응하는 도너 재료(42)를 전달하는 데 필요로 하는 방사 수준보다 낮은 에너지 밀도를 갖는다. 더욱이, 공간적으로 확장된 이미지의 경우, 고정된 NA 렌즈로 이미지를 형성할 때 시트의 모든 부분들이 의도하는 이미지의 모든 부분들을 위해 입사 방사선에 노출되는 것은 아니다. 그 결과, 의도하는 이미지 부분들은 전달된 방사선 감응 재료로 귀결되지 않고, 의도하는 이미지의 부분적인 이미지만이 재료층(14) 상의 이들 마이크로렌즈 후방에 나타나게 될 것이다.

도 4b에 있어서, 제1 도너 기판(40a)은 시트(10) 상에 도너 재료(42a)의 개개의 부분적으로 완전한 이미지를 생성하는 데 사용된다. 시트(10)가 제1 도너 기판(40a)을 이용하여 이미지화된 후에, 제1 도너 기판(40a)은 제거되고 도 5a에 도시된 바와 같이 제2 도너 기판(40b)으로 교체된다. 이어서, 도 4a 및 도 4b에 도시되고 전술한 방법은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 각각 반복된다. 제2 도너 기판(40b)은 시트(10) 상에 도너 재료(42b)의 이미지를 생성하는 데 사용된다. 일 실시 형태에 있어서, 제2 도너 기판(40b)은 제1 도너 기판(40a)의 착색제와는 상이한 착색제를 포함한다. 이는 사용자로 하여금 2개의 상이한 색상으로 이루어진 합성 이미지를 형성할 수 있게 한다. 즉, 합성 이미지는 다색이거나, 하나의 색상으로 된 부분들과 다른 색상인 부분들을 갖는다. 대안적으로, 제1 및 제2 도너 기판(40a, 40b)은 예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이 2개의 별개의 상이한 색상으로 된 부유하는 합성 이미지를 형성하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 도너 기판(40a, 40b)의 착색제는 2개의 착색제의 혼합물로부터 형성된 합성 이미지로 귀결될 수 있다. 다른 실시 형태에 있어서, 제1 및 제2 도너 기판(40a, 40b)의 착색제는 동일한 착색제를 포함할 수 있다. 단일한 시트(10) 상에 다양한 여러 색상의 조합으로 많은 부유 합성 이미지들을 형성하기 위해서 많은 도너 기판(40)이 마이크로렌즈 시트(10)를 이미지화하는 데 사용될 수 있다.

도 6은 롤투롤(roll-to-roll) 장치의 일 실시 형태를 도시하는 것으로, 이는 제1 도너 기판(40a)으로 마이크로렌즈 시트(10)를 이미지화한 후에 제2 도너 기판(40b)으로 마이크로렌즈 시트(10)를 이미지화하는 데에 편리하다. 본 장치는 제1 롤(50), 제2 롤(54) 및 아이들(idle) 롤(52)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 각 롤(50, 54)의 위에는 적당한 광학 트레인을 갖는 방사원(30)이 위치된다. 제1 도너 재료(40a)는 제1 롤(50) 둘레에 권취되고, 제2 도너 재료(40b)는 제2 롤(54) 둘레에 권취된다. 마이크로렌즈 시트(10)가 장치를 통해 이동함에 따라, 이 시트는 제1 도너 기판(40a)과 롤(50)에 대하여 먼저 가압되면서 도 4a 및 도 4b를 참조하여 전술한 바와 동일한 방식으로 방사원(30)에 의해 이미지화된다. 다음으로, 시트(10)는 제1 롤(50)로부터, 그리고 결과적으로 제1 도너 재료(40a)로부터 멀어지게 이동한다. 다음으로, 마이크로렌즈 시트(10)는 아이들 롤(52) 둘레로 계속 이동하고, 제2 도너 기판(40b)과 롤(54)에 대하여 가압되면서 도 5a 및 도 5b를 참조하여 전술한 바와 동일한 방식으로 방사원(30)에 의해 이미지화된다. 마이크로렌즈 시트(10)는 제2 롤(54)로부터 당겨지고, 그리고 결과적으로 제2 도너 재료(40b)로부터 멀어지게 된다. 결과적인 마이크로렌즈 시트(10)는 마이크로렌즈 시트(10)의 재료층(14)의 제1 면(6) 상에 이미지화된 제1 및 제2 도너 기판(40a, 40b)의 둘 모두로부터 도너 재료를 갖게 된다. 이 장치는 시트(10) 상에 다수의 부유 합성 이미지를 형성하기 위해 다수의 도너 기판(40)으로부터 마이크로렌즈 시트(10) 상에 도너 재료를 침착시키기 위한 많은 롤과 방사원을 포함할 수 있다.

도 7은 마이크로렌즈 시트의 마이크로렌즈 측에서 보았을 때 개별 미소구체(4)에 인접한 재료층(14) 상의 방사선 감응 도너 재료(42)에 의해 형성되는 예시적인 개개의 부분적으로 완전한 이미지(46)를 도시하고 기록된 이미지가 완전한 복제로부터 부분적인 복제에 걸쳐 있는 것을 또한 보여주는, 마이크로렌즈 시트(10)의 부분 사시도이다.

도 8 및 도 9는 다수의 다색 합성 이미지를 생성하기 위해 2개의 방사선 감응 도너 기판(40)을 사용하는, 본 발명의 방법의 일 실시 형태에 따라 이미지화된 마이크로렌즈 시트(10)를 도시한다. 도 9는 도 8에 도시된 시트(10) 상의 재료층(14)의 제1 면(6)의 확대된 광학 프로파일(optical profile)이다. 시트(10)는 흑색의 이중 원으로 보이고 시트의 아래에서 부유하는 제1 합성 이미지(60a)와, 이중 원의 내부에 위치하고 또한 흑색의 동일한 색상으로 시트의 위에서 부유하는 "3M"의 윤곽으로 된 제2 합성 이미지(60b)를 포함한다. 또한, 시트(10)는 자주색의 이중 원으로 보이고 시트의 아래에서 부유하는 제3 합성 이미지(60c)와, 이중 원의 내부에 위치하고 또한 자주색의 동일한 색상으로 시트의 위에서 부유하는 "3M"의 윤곽으로 된 제4 합성 이미지(60d)를 포함한다. 시트(10)는 흑색 착색제를 갖는 제1 도너 기판에 의해 이미지화되었다. 이어서, 시트(10)는 자주색 착색제를 갖는 제2 도너 기판에 의해 이미지화되었다.

도 8에 표시된 부분(A)의 일부는 도 9의 시트(10)의 저부(즉, 재료층(14)의 제1 면(6))를 도시한 도면에 해당한다. 구체적으로, 도 9는 본 발명에 따른 시트의 아래에서 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지(60a, 60c)(도 8의 A 부분에 도시됨)의 흑색 및 자주색 이중 원들을 함께 교차시킨 개개의 부분적으로 완전한 이미지(46)의 확대도를 도시한다.

이미지(46)는 2개의 부분, 즉 흑색 도너 재료(42a)의 제1 부분(64)과, 자주색 도너 재료(42b)의 제2 부분(66)을 갖는다. 각 이미지(46)는 일반적으로 개별 마이크로렌즈에 대응한다. 도 9의 이미지(46)는 크기가 24.5 내지 27 ㎛의 범위이지만, 다른 크기의 범위도 가능하다. 도 9는 재료층(14)의 표면 위로의 도너 재료의 높이뿐만 아니라 전달된 도너 재료(42) 에 바로 인접한 재료층(14)의 높이 수준에 대한 영향을 설명하는 데에 편리하다. 도너 재료(42a, 42b)의 부분(64, 66) 주위의 어두운 부분들은 이들 부분들 주위의 재료층(14)이 용융되었거나 그 온도가 유리 전이 온도를 초과하여 상승한 결과 해당 높이가 재료층(14)의 제1 면(6)의 평면 아래로 0.1 내지 0.2 ㎛임을 나타낸다. 이들 "디벗"(divot)은 제조 방법의 결과로서 도너 재료(42a, 42b) 주위에 생성되고, 이미지(60)를 향상시키는 것을 돕도록 기능할 수도 있다. 도너 재료(42a, 42b)의 전체 높이는 시트(10)의 재료층(14)의 제1 면(6)의 평면 위로 대략 0.1 내지 0.75 ㎛의 범위이지만, 다른 높이의 범위도 가능하다.

이들 부유 합성 이미지(60)는 또한 모두가 실제 물체의 서로 다른 경관을 갖는 많은 이미지(46)들을 함께 합한 결과로 간주될 수 있다. 많은 고유한 이미지들이 미니어쳐 렌즈 어레이를 통해 형성되며, 이 모든 렌즈들은 물체나 이미지를 서로 다른 유리한 시점에서 "본다". 개별 미니어쳐 렌즈의 후방에, 이미지의 형태와 이미지 형성 에너지원을 수용하는 방향에 좌우되는 재료층의 도너 재료에 의해 이미지의 경관이 생성된다. 본 발명의 방법의 일부 실시 형태들에 있어서, 방사선 감응 도너 재료의 일부를 전달시키기에 충분한 에너지를 갖는 렌즈에 의해 보이는 이미지 또는 물체의 부분만이 기록되게 된다. 상응하게 높은 에너지 수준으로 노출되는 렌즈와 상관되는 이미지 또는 물체의 부분들은 일반적으로 도너 재료가 더 많은 양으로 전달되게 하며, 즉 시트(10)의 재료층(14)의 제1 면(6) 위로 더 높은 이미지(46)를 초래할 수 있다.

이미지화하고자 하는 "물체"는 "물체"의 윤곽을 트레이싱하거나 마스크를 사용함으로써 강한 광원의 사용을 통해 형성된다. 이와 같이 기록된 이미지가 복합적인 외양(composite aspect)을 갖도록 하기 위해서, 물체로부터의 빛은 넓은 범위의 각도에 걸쳐서 방사하여야 한다. 물체로부터의 방사가 물체의 일 지점으로부터 나오고 넓은 범위의 각도에 걸쳐서 방사될 때, 모든 방사 광선은 물체에 대한 정보를 전송하지만, 비록 정보가 방사 광선의 각도의 관점에 의한 것일지라도 상기 정보는 단지 일 지점으로부터의 정보이다. 방사 광선들에 의해 전달되는 물체에 대한 비교적 완전한 정보를 갖기 위해서, 빛은 물체를 구성하는 지점들의 집합(collection of points)으로부터 광범위한 각도에 걸쳐서 방사해야 한다는 것을 이제 고려하기로 한다. 본 발명에 있어서, 물체로부터 발산되는 방사 광선의 각도 범위는 방사원과 마이크로렌즈 시트 사이에 개재되는 광학 요소에 의해 제어된다. 이들 광학 요소들은 합성 이미지를 생성하는 데에 필요한 최적의 각도 범위를 제공하도록 선택된다. 광학 요소에 대한 최선의 선택은 방사 원추로 귀결됨으로써, 원추의 정점(vertex)이 물체의 지점에서 종결되는 것이다.

기하학적 광학 기기를 사용하여 본 발명에 따른 다양한 합성 이미지들의 형성을 설명하기로 한다. 전술한 바와 같이, 이하에 기술하는 이미지화 공정들은 바람직하지만 배타적이지는 않는 본 발명의 실시 형태들이다.

전술한 바와 같이, 마이크로렌즈에 인접한 재료층 상에 이미지 패턴을 제공하는 바람직한 방법은 재료층 상에 이미지를 형성하기 위해 마이크로렌즈 시트의 재료층에 인접하게 위치된 방사선 감응 도너를 전달하도록 방사원을 이용하는 것이다.

A. 시트 위에서 부유하는 합성 이미지의 생성

도 10을 참조하면, 빛(100b)을 발산 렌즈(105a)를 향하도록 하는 광학 기기(102)에 의해 입사 방사선(100)(본 실시예에서는 빛)이 유도되고 시준된다. 발산 렌즈로부터, 광선(100c)은 마이크로렌즈 시트(10)를 향해 발산된다.

마이크로렌즈 시트(10)에 충돌하는 광선의 에너지는 재료층(14)과 도너 기판(도시되지 않음) 사이의 대략 계면에서 개별 마이크로렌즈(4)들에 의해 집중되게 된다. 이러한 집중된 방사선은 방사선 감응 재료의 적어도 일부 및/또는 도너 기판 내의 착색제가 전달되도록 하여 재료층(14)의 표면(6) 상에 이미지(46)를 제공하며, 그 크기, 형태 및 외형은 광선, 마이크로렌즈 및 방사선 감응 도너 기판 사이의 상호작용에 좌우된다.

도 11에 도시된 배열은 후술하는 바와 같이 관측자에게 시트의 위에서 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지를 갖는 시트를 제공하는데, 그 이유는 발산 광선(100c)이 렌즈를 통해 후방으로 연장되면 발산 렌즈의 초점(108a)에서 교차하기 때문이다. 다르게 말하면, 가상의 "이미지 광선"이 재료층으로부터 각각의 마이크로렌즈를 통해 다시 발산 렌즈를 통해 트레이스한다면, 합성 이미지의 일부가 나타나는 108a에서 만나게 된다.

B. 시트 위에서 부유하는 합성 이미지의 관측

합성 이미지를 갖는 시트는 관측자와 동일한 시트 측으로부터(반사광) 또는 관측자와 반대 쪽의 시트 측에서(투과광) 또는 양 측에서 시트에 충돌하는 빛을 이용하여 관측된다. 도 11은 반사광 하에서 관측했을 때 관측자(A)의 육안으로 볼 때 시트의 위에서 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지의 개략도이다. 육안은 정상 시력으로 보정될 수 있지만, 예를 들어 확대에 의해 또는 특정 뷰어(viewer)에 의해 달리 도움을 받지 않는다. 이미지화된 시트가 시준되거나 확산되는 반사광에 의해 조명되면, 광선이 부딪힌 개별 이미지(46) 내의 도너 재료(42)에 의해 결정되는 방식으로 광선은 이미지화된 시트로부터 다시 반사된다. 분명히, 도너 재료(42)에 의해 형성된 이미지들은 도너 재료(42)가 존재하지 않는 재료층(14)의 이미지화 되지 않은 부분들과는 상이하게 나타나며, 따라서 이미지를 인지할 수 있다.

예를 들어, 빛(L1)의 부분(예를 들어, 특정 파장 범위)은 도너 재료(42)에 의해 관측자에게 다시 반사되며, 이 빛들의 합산은 108a에 일부가 도시된 시트 위에서 부유하는 것처럼 보이는 컬러 합성 이미지를 생성한다. 간단히 말하면, 가시적 전자기 스펙트럼의 특정 부분들은 이미지화된 부분(46)으로부터 반사되거나, 여권(도시되지 않음)과 같은 라미네이트 기판으로부터 반사되고 이미지화된 부분(46)에 의해 흡수 또는 산란되는데, 이는 컬러 합성 이미지의 일부가 108a에서 뚜렷이 보이게 될 것임을 의미한다. 그러나, 도너 재료(42)는 빛(L2)을 다시 관측자에게 잘 반사시키지 못하거나 전혀 반사시킬 수 없거나, 또는 라미네이트 표면으로부터 반사되는 빛을 상당히 흡수하고 이어서 이 빛은 도너 재료(42)를 통해 투과된다. 따라서, 관측자는 108a에 광선이 없음을 검출할 수 있는데, 이 빛들의 합산은 108a에 일부가 나타난 시트 위에서 부유하는 것처럼 보이는 흑색 합성 이미지를 생성한다. 간단히 말하면, 빛은 전체 시트로부터 부분적으로 반사되거나 이미지화된 부분(46)을 제외한 시트 후방의 라미네이트로부터 많이 반사될 수 있는데, 이는 비교적 어두운 합성 이미지가 108a에서 뚜렷이 보이게 될 것임을 의미한다.

이미지화된 재료(42)가 입사광을 반사하거나 또는 부분적으로 흡수하고, 이미지화된 부분(46)에 인접하게 위치된 어두운 라미네이트(도시되지 않음)가 빛을 흡수하여 합성 이미지를 제공하는 데에 필요한 대비 효과(contrast effect)를 제공하는 것이 또한 가능하다. 이러한 조건 하의 합성 이미지는 비교적 어둡게 나타나는 라미네이트(도시되지 않음)가 구비된 시트의 나머지 부분에 비해서 비교적 밝은 합성 이미지로 나타난다. 이러한 가능성의 다양한 조합은 원하는 대로 선택될 수 있다.

이미지화된 특정 시트는 또한 도 12에 도시된 바와 같이 투과광에 의해 관측될 수 있다. 예를 들어, 재료층(14) 상의 도너 재료(42)의 이미지화된 부분이 반투명이고 가시 스펙트럼의 일부를 흡수하고, 이미지화되지 않은 부분이 투명하거나 반투명하지만 아주 투과성이면, 일부의 빛(L3)이 도너 재료(42)에 의해 선택적으로 흡수 또는 반사되고 초점(108a)을 향해 마이크로렌즈에 의해 유도된다. 합성 이미지는 초점에서 뚜렷이 보이게 되고, 여기서 본 실시예에서는 시트의 나머지 부분과 비교해서 더 어둡고 색상이 있는 것으로 보이게 된다.

C. 시트 아래에서 부유하는 합성 이미지의 생성

합성 이미지는 또한 관측자로부터 반대 쪽의 시트 측에서 떠 있는 것처럼 보이도록 제공될 수 있다. 시트의 아래에서 부유하는 이러한 부유 이미지는 도 10에 도시된 발산 렌즈(105) 대신에 수렴 렌즈를 사용함으로써 생성될 수 있다. 도 13을 참조하면, 입사 에너지(100)(본 실시예에서는 빛)가 빛(100b)을 수렴 렌즈(105b)를 향해 유도하는 시준기(102)에서 유도되고 시준된다. 수렴 렌즈로부터, 광선(100d)은 수렴 렌즈와 이 수렴 렌즈의 초점(108d) 사이에 위치되는 마이크로렌즈 시트(10)에 입사된다.

마이크로렌즈 시트(10)에 충돌하는 광선의 에너지는 재료층(14)과 방사선 감응 도너 기판(도시되지 않음) 사이의 대략 계면 내로 개별 마이크로렌즈(4)들에 의해 집중되게 된다. 이러한 집중된 방사선은 도너 기판 내의 방사선 감응 재료의 일부를 전달하여 도너 재료(42)로 형성된 이미지(46)를 제공하는데, 그 크기, 형태 및 외형은 광선, 마이크로렌즈 시트 및 도너 기판 사이의 상호작용에 좌우된다. 도 13에 도시된 배열은 후술되는 바와 같이 시트의 아래에서 부유하는 것처럼 관측자에게 보이는 합성 이미지를 갖는 시트(10)를 제공하는데, 그 이유는 수렴 광선(100d)이 시트를 통해 연장되면 수렴 렌즈의 초점(108b)에서 교차하기 때문이다. 다르게 말하면, 가상의 "이미지 광선"이 수렴 렌즈(105b)로부터 각각의 마이크로렌즈를 통해 그리고 각각의 마이크로렌즈와 관련된 도너 재료(42)로부터 형성된 재료층 상의 이미지를 통해 트레이스한다면, 합성 이미지의 일부가 나타나는 108b에서 만나게 된다.

D. 시트 아래에서 부유하는 합성 이미지의 관측

시트의 아래에서 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지를 갖는 시트는 또한 반사광, 투과광 또는 이들 모두로 관측될 수 있다. 도 14는 반사광 하에서 보았을 때 시트의 아래에서 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지의 개략도이다. 예를 들어, 빛(L5)의 가시 스펙트럼의 부분들은 재료층(14) 상의 도너 재료(42)에 의해 관측자에게 다시 반사된다. 따라서, 관측자는 108b에서 시작되는 것처럼 보이는 컬러 광선의 존재를 검출할 수 있고, 이들의 합산은 108b에 일부가 나타난 시트의 아래에서 부유하는 것처럼 보이는 컬러 합성 이미지를 생성한다. 간단히 말하면, 빛은 이미지화된 부분(46)에서 주로 반사되는데, 이는 더 어두운 컬러 합성 이미지가 108b에서 뚜렷이 보이게 됨을 의미한다. 대안적으로, 입사광이 재료층 후방의 라미네이트에 의해 반사될 수 있는데, 그 부분들은 이어서 도너 재료(42)에 의해 흡수 또는 산란되고 다시 관측자에게 돌아간다. 따라서, 관측자는 108b에서 시작되는 것처럼 보이는 컬러 광선의 존재를 검출하며, 이들의 합산은 컬러 합성 이미지를 생성한다. 간단히 말하면, 빛은 재료층 후방의 라미네이트로부터 반사되고 이미지화된 부분(46)에 의해 흡수되는데, 이는 더 어두운 컬러 합성 이미지가 108b에서 뚜렷이 보이게 됨을 의미한다.

재료층 후방의 라미네이트가 입사광을 흡수하고, 도너 재료(42)가 입사광을 각각 반사 또는 부분적으로 흡수하여 합성 이미지를 제공하는 데에 필요한 대비 효과를 제공하는 것이 또한 가능하다. 이러한 조건 하의 합성 이미지는 비교적 어둡게 나타나는 시트의 나머지 부분에 비해서 비교적 밝은 합성 이미지로 나타난다. 이러한 가능성의 다양한 조합은 원하는 대로 선택될 수 있다.

이미지화된 특정 시트는 또한 도 15에 도시된 바와 같이 투과광에 의해 관측될 수 있다. 예를 들어, 도너 재료(42)의 재료층(14) 상의 이미지화된 부분은 반투명하고 컬러 흡수성이며 도너 재료(42)가 존재하지 않는 이미지화되지 않은 부분은 투명한 경우, 투과광(L8)이 재료층 상의 나머지 부분들을 통과하는 동안에 빛(L7)의 가시 스펙트럼의 특정 부분들은 도너 재료(42)에 의해 흡수 또는 반사된다. 본 명세서에서 "이미지 광선 "으로 불리는 이들 광선을 입사광의 방향으로 다시 연장하면 합성 이미지가 형성되는데, 그 일부는 108b에 나타난다. 합성 이미지는 초점에서 뚜렷이 보이게 되는데, 여기서 본 실시예에서는 시트가 투명한 반면에 합성 이미지는 더 어둡고 색상이 있는 것으로 보이게 된다.

대안적으로, 재료층(14) 상의 도너 재료(42)의 이미지화된 부분이 반투명하지 않지만 재료층(14)의 나머지 부분들이 반투명하면, 이미지 영역 내에 투과광이 없게 되어 시트의 나머지 부분들보다 더 어둡게 보이는 합성 이미지를 제공된다.

도 16은 기판 또는 라미네이트(80)에 부착된 도 11의 시트(10)를 도시한다. 시트(10)는 도시된 바와 같이 접착제 층(70)에 의해 기판(80)에 부착될 수 있다. 대안적으로, 시트(10)는 기판(80)과 일체로 형성되거나 기판 내에 매립될 수도 있다. 기판(80)은 문서, 표지, 신분증, 용기, 화폐, 디스플레이, 신용 카드 또는 임의의 다른 형태의 기판일 수 있다. 기판(80)에 부착된 시트(10)는 광고, 장식, 인증, 식별 목적 또는 임의의 다른 소기의 목적으로 사용될 수 있다. 기판(80)은 기판(80) 상에 인쇄될 수 있는 추가 정보(82)를 포함할 수 있는데, 이는 합성 이미지(108a)에 더하여 관측자에 의해 또한 관측될 수 있다. 예를 들어, 빛(L9)의 일부(예를 들어, 특정 파장 범위)가 기판(80)에 의해 다시 관측자를 향해 반사될 수 있다. 빛(L10)은 전달된 도너 재료(42)로부터 반사되어, 매립 또는 덮인 그래픽(82)과 함께 합성 이미지가 관측자에게 보일 수 있다. 기판(80)은 반투명 또는 불투명 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 다른 실시 형태에 있어서, 마이크로렌즈 시트(10)는 마이크로렌즈(4)가 구비된 부분들과 마이크로렌즈가 구비되지 않은 부분들을 포함한다. 마이크로렌즈가 구비되지 않은 부분은 마이크로렌즈 시트(10)의 다른 부분들을 관측하거나 마이크로렌즈 시트가 부착된 기판의 부분들을 관측하기 위한 윈도우(window)일 수 있다. 대안적으로, 윈도우는 마이크로렌즈를 포함할 수 있으며 마이크로렌즈 주위의 부분은 마이크로렌즈를 포함하지 않는다.

본 발명의 원리들에 따라 제조된 합성 이미지는 길이와 폭을 갖고 시트의 아래, 시트의 평면 내 및 시트의 위에 나타나는 것을 의미하는 2차원이거나, 또는 길이, 폭 및 높이를 갖는 것을 의미하는 3차원으로 보일 수 있다. 3차원 합성 이미지는 단지 시트의 아래 또는 위에, 또는 원한다면 시트의 아래, 평면 내 및 위의 임의의 조합으로 나타날 수 있다. "시트의 평면 내"라 함은 시트가 평평하게 놓일 때 단지 일반적으로 시트의 평면을 지칭한다. 즉, 평평하지 않은 시트도 상기 어구가 본 명세서에 사용될 때 "시트의 평면 내"에 적어도 일부가 있는 것처럼 보이는 합성 이미지를 가질 수 있다.

3차원 합성 이미지는 단일 초점에서만 보이는 것이 아니라, 오히려 초점이 시트의 일 면으로부터 시트를 통과하여 다른 면 상의 일 지점에 이르는 연속적인 초점 또는 이산된 초점을 갖는 합성 이미지로서 나타난다. 이는 바람직하게는 (다수의 상이한 렌즈를 제공하기보다는) 시트 또는 방사원을 서로에 대해 순차적으로 이동시켜서 다수의 초점들에서 재료층에 인접한 도너 재료를 전달하여 재료층(14)의 표면(6) 상에 이미지(46)를 생성하게 함으로써 달성된다. 생성된 공간적으로 복합적인 이미지는 본질적으로 많은 개별 점들로 이루어진다. 이러한 이미지는 시트의 평면에 대한 3개의 직교 좌표(cartesian coordinate) 중 임의의 좌표에서 공간적 범위를 가질 수 있다.

다른 유형의 효과에 있어서, 합성 이미지가 사라지는 마이크로렌즈 시트의 영역 내로 합성 이미지가 이동하도록 만들어질 수 있다. 이러한 유형의 이미지는 마이크로렌즈 재료의 일부에 대해 이미지 형성 광을 부분적으로 차단하기 위해 마이크로렌즈 재료의 전방에 불투명한 마스크를 위치시키는 것에 추가하여 부유 이미지 예들과 유사한 방식으로 제작된다. 이러한 이미지를 관측할 때, 이미지는 이미지 형성 광이 접촉 마스크에 의해 감소 또는 제거된 영역으로 이동하도록 만들어질 수 있다. 이미지는 그러한 영역에서 "사라지는" 것처럼 보이게 된다.

다른 유형의 효과에 있어서, 합성 이미지는 관측 각도가 변경될 때 색상이 변하도록 만들어질 수 있다. 이러한 유형의 이미지는 제1 도너를 위한 이미지 형성 방사 원추의 각방향 부분을 차단하는 것과 같은 몇 가지 방법들 중 하나로 제작될 수 있다. 이어서, 동일한 가상 이미지가 상이한 착색제의 제2 도너에 의해 다시 이미지화되어, 앞서 차단되지 않은 원추의 부분만을 차단한다.

본 발명의 공정에 의해 형성된 이미지는 또한 제한된 시야각을 갖도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 이미지는 특정 방향 또는 이 방향에서 각방향으로 아주 작은 변동이 생긴 방향으로 관측되는 경우에만 보이게 될 것이다.

본 발명을 다음의 실시예들에 의해 더욱 상세히 설명하기로 한다. 본 실시예들은 미국 특허 제6,288,842호(플로크작 등)의 도 14 및 도 16을 참조하여 설명한 광학 트레인 장치와 본질적으로 유사한 광학 트레인 장치들을 본 발명의 합성 이미지를 생성하기 위해 사용하였다. 미국 특허 제6,288,842호(플로크작 등)의 전체 설명은 본 명세서에 참고로 포함된다.

실시예들의 경우, 시안(cyan) 및 카본 블랙(carbon black)의 서로 다른 색상의 2가지 도너 기판을 제조하였다. 우선, 컬러 용액을 준비하고, 이어서 이 컬러 용액을 기판 상에 코팅함으로써 도너 기판을 형성하였다.

시안 코팅 용액을 다음과 같이 제조하였다. 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치 컴퍼니(Sigma-Aldrich Company)로부터 입수 가능한 2-부타논 1 그램 중 제품 번호 SDB1217로 미국 플로리다주 주피터 소재의 에이치. 더블유. 샌즈 컴퍼니(H. W. Sands Company)로부터 구입 가능한 801 나노미터에서 흡수 피크를 갖는 근적외선 염료 0.05 그램과, 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치 컴퍼니로부터 입수 가능한 1-메틸-2-피롤리돈 1그램의 용액을 제품 번호 16S1206D로 미국 펜실바니아주 도일스타운 소재의 펜 컬러, 인크.(Penn Color, Inc.)로부터 구입 가능한 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 중 프탈로시아닌 블루 안료 분산물(피그먼트 블루 15:4)의 2 그램에 첨가하였다. 이 제조된 용액은 4 드램 유리 바이얼 내에 넣고 대략 5분 동안 롤러 상에서 혼합시켰다.

카본 블랙 코팅 용액을 다음과 같이 제조하였다. 4 그램의 흑색 폴리비닐 부티랄 페이스트, 즉 제품 번호 16B919D로 미국 펜실바니아주 도일스타운 소재의 펜 컬러, 인크.로부터 구입 가능한 카본 블랙, 메틸 에틸 케톤 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르의 혼합물을 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치 컴퍼니로부터 입수 가능한 1 그램의 1-메틸-2-피롤리돈과 혼합하였다. 이 제조된 용액을 14.8 ㎖(4 드램) 유리 바이얼 내에 넣고 대략 5분 동안 롤러 상에서 혼합시켰다.

도너 기판을 다음과 같이 제조하였다. 15.24 센티미터 x 25.4 센티미터의 크기로 된 투명한 중합체 재료인 50 미크론 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 시트를 유리 코팅면의 상부 상에 놓고 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치 컴퍼니로부터 구입 가능한 2-프로판올과 표준적인 청정실용 와이프(clean room wipe)로 청결하게 하였다. PET 시트의 표면은 PET 시트의 표면이 건조해질 때까지 청정실용 와이프로 닦아냈다. 그런 다음, 시안 코팅 용액을 20.3 센티미터 길이 및 12.7 밀리미터 직경의 마이어 바아(Meier bar)를 사용하여 PET 시트 상에 코팅하고, 0.2 ㎜ (8 mil)의 와이어로 바의 중심 15.24 센티미터 부분 상에 권취하고, 이어서 30 초 동안 섭씨 80도의 오븐에서 건조시켰다. 이러한 공정을 시안 코팅 용액 및 카본 블랙 코팅 용액을 사용하여 개별적으로 반복하였으며, 그에 따라 많은 시안 및 흑색 도너 기판 시트를 생성하였다.

필요한 재료층을 완성하기 위해서, 마이크로렌즈 어레이를 구비한 시트를 제조하였다. 아크릴레이트 렌즈 어레이가 50 미크론 두께의 PET 시트 상에 복제되었으며, PET 시트 표면은 아크릴레이트와 접합될 수 있도록 처리되었다. 생성된 시트는 두께가 대략 58 미크론이었다. 반복된 렌즈들은 곡률 반경이 18.7 미크론이며, 원추 계수(conic constant)는 -0.745였다. 아크릴레이트의 표면에 형성된 각 렌즈의 직경은 30 미크론이었으며, 렌즈의 중심간 거리는 34 미크론이었다.

실시예 1

본 실시예는 시트의 아래에서 부유하는 것처럼 보이는 2차원 합성 이미지와 시트의 위에서 부유하는 것처럼 보이는 3차원의 제2 합성 이미지를 갖는 마이크로렌즈 시트를 설명하고 있다. 도 16에 도시된 유형의 광학 트레인을 사용하여 부유 이미지를 형성하였다. 이하의 기재된 광학 트레인의 변형 및 전술한 물질 전달 방법을 제외하고는, 미국 특허 제6,288,842호에서 교시하는 이미지 형성 방법에 따라 이미지 형성이 수행되었다.

광학 트레인은 800 나노미터의 기본 파장과 마이크로렌즈 시트 위로 6.35 밀리미터 지점에서 측정한 45 밀리와트의 출력으로 작동하는 스펙트라 피직스(미국 캘리포니아주 마운틴 뷰 소재)의 허리케인 Ti-사파이어 울트라패스트 레이저(Hurricane™ Ti-Sapphire Ultrafast Laser)로 이루어졌다. 펄스 폭은 대략 120 펨토초이었으며, 펄스 반복율은 250 ㎐이었다. 본 실시예에서는 광학 트레인 내에 디퓨저(diffuser)를 채용하지 않았다. 57.15 밀리미터 x 69.85 밀리미터 크기의 직사각형 외관의 진공 구멍(vacuum hole)을 갖는 진공 척(chuck)을 진공 구멍이 XYZ 스테이지(stage)의 XY 평면에 수직한 상태로 XY 평면 상에 위치시켰다.

각각의 도너 기판을 대략 50.8 밀리미터 x 63.5 밀리미터 크기의 직사각형 단편들로 절단함으로써 시안 및 카본 블랙 모두의 도너 기판 부분을 제조하였다. 기판의 카본 블랙 코팅 면이 진공 척에서 멀어지게 향하는 상태로 카본 블랙 도너 기판의 단편을 진공 척 내의 진공 구멍의 직사각형 패턴에 대하여 중심에 위치시켰다. 다음으로, 마이크로렌즈 시트의 단편을 진공 척의 진공 구멍과 겹치기에 충분한 치수로 절단하였다. 즉, 마이크로렌즈 시트를 57.15 밀리미터 x 69.85 밀리미터보다 큰 치수로 절단하였다. 이어서, 마이크로렌즈 시트의 단편을 마이크로렌즈 시트의 렌즈 면이 진공 척으로부터 멀어지게 향하는 상태로 진공 척 상부의 도너 기판 위에 위치시켰다. 이어서, 진공을 진공 척으로 가했다. 이어서, 테이프를 마이크로렌즈 시트 단편의 일 모서리를 따라 위치시켰다.

이어서, 미국 특허 제6,288,842호의 이미지 형성 기술과 전술한 재료 전달 기술에 따라 합성 이미지를 마이크로렌즈 시트의 재료층 상으로 생성하여, 마이크 로렌즈 시트의 마이크로렌즈 면으로부터 이미지를 관측하였을 때 마이크로렌즈 시트의 표면 아래로 6.25 밀리미터에서 부유하는 것처럼 보이는 대략 16.5 밀리미터의 장축과 대략 11.4 밀리미터의 단축을 갖는 타원 이미지를 생성하였다. 이어서, 진공 척으로의 진공을 분리하였다. 테이프를 힌지점으로 사용하여 마이크로렌즈 시트를 진공 척의 표면으로부터 멀어지는 각도로 들어올렸다. 카본 블랙 도너 기판 단편을 제거하고 시안 도너 기판 단편을 카본 블랙 도너 기판 단편을 위치시켰던 것과 동일한 방식으로 진공 척 상에 위치시켰다. 마이크로렌즈 시트를 진공 척의 구멍들을 덮는 위치로 다시 하강하고, 진공을 다시 연결하였다. 이어서, 미국 특허 제6,288,842호의 이미지 형성 기술과 전술한 재료 전달 기술에 따라 3차원 합성 이미지를 마이크로렌즈 시트의 재료층 상으로 이미지화하여, 마이크로렌즈 시트의 마이크로렌즈 면으로부터 이미지를 관측하였을 때 3차원적이고 마이크로렌즈 시트의 표면 위에서 부유하는 것처럼 보이는 대략 5.7 밀리미터의 긴 변과 대략 5.2 밀리미터의 짧은 변을 갖는 직육면체 이미지의 중실 외관을 생성하였다.

마이크로렌즈 시트를 주변광으로 관측하면, 타원 이미지는 1) 색상은 검은색이고, 2) 2차원이고, 3) 마이크로렌즈 시트의 표면 아래에서 부유하는 것으로 보였고, 직육면체 이미지는 1) 색상이 시안색이고, 2) 3차원이고, 3) 마이크로렌즈 시트의 표면 위에서 부유하는 것으로 보였다. 더욱이, 합성 이미지는 관측자의 관측 관점과 관련하여 상당히 큰 움직임을 보였으며, 따라서 관측자는 보는 각도에 따라서 다양한 합성 이미지의 외양을 용이하게 관측할 수 있었다. 또한, 관측자가 보는 각도를 바꿈에 따라, 합성 이미지는 서로에 대해 이동하는 것으로 보였다.

실시예 2

본 실시예는 시트의 아래에서 부유하는 것처럼 보이는 단일 색상의 2차원 합성 이미지와 시트의 위에서 부유하는 것처럼 보이는 2가지 색상으로 이루어진 제2 2차원 합성 이미지를 갖는 마이크로렌즈 시트를 설명하고 있다. 도 16에 도시된 유형의 광학 트레인을 사용하여 부유 이미지를 형성하였다. 실시예 1에 기재된 광학 트레인의 변형 및 전술한 물질 전달 방법을 제외하고는, 미국 특허 제6,288,842호에서 교시하는 이미지 형성 방법에 따라 이미지 형성이 수행되었다.

시안 및 카본 블랙 모두의 도너 기판 부분과 마이크로렌즈 시트 단편을 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조하였다. 도너 기판 부분과 마이크로렌즈 시트를 실시예 1에 기재된 바와 같이 진공 척 상에 배열하였다.

이어서, 관측시 타원의 2차원 합성 이미지를 생성하는 이미지를 실시예 1에 기재된 바와 같이 마이크로렌즈 시트의 재료층 상에 이미지화하였다. 이어서, 관측시 2가지 색상으로 된 숫자 및 알파벳의 2차원 외관의 합성 이미지 "3M"을 생성할 이미지를 마이크로렌즈 시트의 재료층 상에 이미지화하였다. 타원을 이미지화하는 데 사용되었던 카본 블랙 도너 시트를 사용하여, "3M"의 다양한 선분을 검은색으로 이미지화하였다. 실시예 1에 상세히 설명한 절차에 따라, 진공 척으로의 진공을 제거하고, 테이프를 힌지점으로 사용하여 마이크로렌즈 시트를 진공 척의 표면으로부터 멀어지는 각도로 들어올리고, 카본 블랙 도너 기판 단편을 제거하고 시안 도너 기판 단편을 진공 척 상에 위치시키고, 마이크로렌즈 시트를 진공 척의 구멍에 겹치는 위치에 다시 하강시키고 진공을 다시 연결하였다. 이어서, 검은색 으로 이미지화되지 않았던 "3M"의 선분들을 시안색으로 이미지화하였다. 2차원의 "3M" 이미지는 합성 이미지가 이미지에 수직한 각도에서 관측하였을 때 "3M" 이미지가 타원 이미지의 장축에 맞춰지도록 크기를 정했다. 2차원 "3M"은 마이크로렌즈 시트의 표면 위로 6.35 밀리미터만큼 부유하는 것처럼 보이도록 이미지화하였다.

마이크로렌즈 시트를 주변광으로 관측하면, 타원 이미지는 1) 색상이 검은색이고, 2) 2차원이고, 3) 마이크로렌즈 시트의 표면 아래에서 부유하는 것처럼 보였고, "3M" 이미지는 1) 검은색의 단편과 시안색의 나머지 단편을 갖고, 2) 2차원이고, 3) 마이크로렌즈 시트 표면의 위에서 부유하고, 4) 이미지에 수직한 관측 각도로 관측하였을 때 타원 이미지의 장축에 적합한 것으로 보였다. 실시예 1에서와 같이, 합성 이미지는 관측자의 관측 관점과 관련하여 상당히 큰 움직임을 보였으며, 따라서 관측자는 보는 각도에 따라서 다양한 합성 이미지의 외양을 용이하게 관측할 수 있었다. 또한, 관측자가 보는 각도를 변경하면, 합성 이미지는 서로 관련하여 움직이는 듯이 보였다.

개시된 실시 형태들의 다양한 변형 및 조합은 당업자에게 명백할 것이며, 이러한 변형들은 첨부된 청구의 범위에서 한정된 본 발명의 범주 내에 있도록 의도된다.

Claims (55)

1. 마이크로렌즈 어레이와 마이크로렌즈 어레이에 인접한 재료층을 갖는 시트를 제공하는 단계와,

   시트의 재료층에 인접하고 방사선 감응성인 제1 도너 기판을 제공하는 단계와,

   방사원을 제공하는 단계와,

   방사원을 사용하여 제1 도너 기판의 적어도 일부를 시트에 전달하여 복수의 마이크로렌즈의 각각에 해당하는 재료층의 면 상에 개개의 부분적으로 완전한 이미지를 형성하고, 이럼으로써 개개의 부분적으로 완전한 이미지들에 의해 제공되고 육안으로 볼 때 시트의 위나 아래 또는 위아래 양쪽으로 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지를 시트가 나타내게 하는 단계를 포함하는, 마이크로렌즈 시트 상에 합성 이미지를 형성하는 방법.
2. 마이크로렌즈 어레이와,

   마이크로렌즈 어레이에 인접한 재료층과,

   재료층과 접촉해 있는 제1 도너 재료를 포함하고, 상기 도너 재료는 복수의 마이크로렌즈의 각각에 해당하는 재료층의 면 상에 개개의 부분적으로 완전한 이미지를 형성하고, 이럼으로써 개개의 부분적으로 완전한 이미지들에 의해 제공되고 육안으로 볼 때 시트의 위나 아래 또는 위아래 양쪽으로 부유하는 것처럼 보이는 합성 이미지를 시트가 나타내게 하는 시트.
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