SK12172002A3 - Fólia s kompozitným obrazom, ktorý sa vznáša - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Predložený vynález sa týka fólie, ktorá poskytuje jeden alebo viacero kompozitných obrazov, ktoré pozorovateľ vníma ako vznášajúce sa v priestore vzhľadom k fólii, a v ktorej sa perspektíva kompozitného obrazu mení so zorným uhlom.

Doterajší stav techniky

Fóliové materiály majúce grafický obraz alebo inú značku majú rozsiahle použitie, najmä ako značky na preukazovanie pravosti výrobku alebo dokumentu. Napríklad také fólie, ktoré sú opísané napríklad v patentoch USA č. 3,154,872; 3,801,183; 4,082,426; a 4,099,838, sa používajú ako platnosť potvrdzujúce nálepky na štátne poznávacie značky vozidiel a ako bezpečnostné filmy na vodičské preukazy, dokumenty štátnej správy, páskové kazety, hracie karty, nádoby na nápoje a podobne. Medzi ďalšie použitia patria grafické aplikácie na identifikačné účely, napríklad na policajných, požiarnických alebo iných záchranných vozidlách, v reklame a propagačných materiáloch a ako odlišujúce nálepky na zabezpečenie posilnenia komerčnej značky.

Ďalšia forma obrazovej fólie je publikovaná v patente USA č. 4,200,875 (Galanos). Galanos publikuje použitie osobitne „retroreflektívnej fólie s vysokým zosilnením typu exponovaných šošoviek“, kde sa obrazy tvoria ožiarením laserom fólie cez masku alebo vzor. Táto fólia zahŕňa viacero priehľadných sklených mikroguliek čiastočne zasadených vo vrstve spojiva a čiastočne exponovaných nad vrstvou spojiva s kovovou reflexnou vrstvou nanesenou na zasadený povrch každej z tohto množstva mikroguliek. Vrstva spojiva obsahuje sadze, ktoré majú minimalizovať akékoľvek zablúdené svetlo, ktoré dopadá na fóliu počas zobrazovania. Energia laserového lúča sa ďalej koncentruje zaostrovacím efektom mikrošošoviek zasadených vo vrstve spojiva.

Obrazy vytvorené v retroreflexnej fólii Galanos možno vidieť vtedy a len vtedy, ak sa na fóliu pozerá z toho istého uhla, z ktorého bolo na fóliu namierené laserové žiarenie. To inými slovami znamená, že obraz je viditeľný len vo veľmi obmedzenom uhle pozorovania. Z tohto a ďalších dôvodov existuje potreba zlepšiť isté vlastnosti takej fólie.

Ešte v roku 1908 Gabriel Lippman vynašiel spôsob vytvorenia skutočne trojrozmerného obrazu scény v šošovkovitom médiu majúcom jednu alebo viacero fotocitlivých vrstiev. Tento proces známy ako integrálna fotografia je opísaný aj v publikácii De Montebello, “Processing and Display of Three-Dimensional Data II” in Proceedings of SPIE, San Diego, 1984. V Lippmanovom spôsobe sa fotografická platňa exponuje cez pole šošoviek, takže každá šošovka poľa prenáša miniatúrny obraz reprodukovanej scény tak, ako je videná z perspektívy bodu fólie obsadenej danou šošovkou, na fotocitlivé vrstvy na fotografickej platni. Po vyvolaní fotografickej platne pozorovateľ pozerajúci sa na kompozitný obraz cez pole šošoviek vidí trojrozmernú reprezentáciu fotografovanej scény. Obraz môže byť čiernobiely alebo farebný v závislosti od použitých fotocitlivých materiálov.

Vzhľadom na to, že obraz vytvorený šošovkami počas expozície platničky prešiel len jedinou konverziou každého miniatúrneho obrazu, vytvorená trojrozmerná reprezentácia je pseudoskopická. To znamená, že vnímaná hĺbka obrazu je prevrátená, takže objekt sa javí „naopak“. Toto je veľká nevýhoda, pretože na korekciu obrazu je potrebné dosiahnuť dve optické inverzie. Tieto metódy sú zložité, zahŕňajú viacero expozícií tým istým fotoaparátom alebo viacerými fotoaparátmi alebo fotoaparátmi s viacerými objektívmi, aby sa zaznamenalo viacero pohľadov na ten istý objekt, a vyžadujú extrémne presnú registráciu viacerých obrazov, aby sa získal jediný trojrozmerný obraz. Navyše akýkoľvek spôsob, ktorý sa opiera o konvenčný fotoaparát, vyžaduje prítomnosť reálneho objektu pred fotoaparátom. To ďalej robí tento spôsob nevhodným na prípravu trojrozmerných obrazov virtuálneho objektu (teda objektu, ktorý existuje efektívne ale nie fakticky). Ďalšou nevýhodou integrálnej fotografie je, že kompozitný obraz musí byť osvetlený zo strany pohľadu, aby sa vytvoril reálny obraz, ktorý možno vidieť.

Podstata vynálezu ^!

Predložený vynález poskytuje mikrošošovkovú fóliu majúcu kompozitný obraz, ktorý je zdanlivo suspendovaný nad alebo pod fóliou. Tieto suspendované (zavesené) obrazy sa kvôli zjednodušeniu označujú ako vznášajúce sa obrazy a môžu byť umiestnené nad alebo pod fóliou (buď ako dvoj- alebo trojrozmerné obrazy), alebo môžu byť trojrozmerným obrazom, ktorý sa zobrazuje nad fóliou, v jej rovine a pod fóliou. Tieto obrazy môžu byť čiernobiele alebo farebné a môžu sa zdanlivo pohybovať s pozorovateľom. Na rozdiel od niektorých holografických fólií obrazovú fóliu podľa predloženého vynálezu nemožno použiť na vytvorenie repliky. Okrem toho vznášajúci sa obraz (obrazy) môže (môžu) byť pozorovateľom pozorované voľným okom.

Fólia podľa vynálezu majúca kompozitný obraz podľa opisu môže byť použitá v rade aplikácií, ako sú zabezpečenie obrazov odolných voči manipulácii do pasov, identifikačné odznaky, príležitostné preukazy, zberateľské karty, identifikačné znaky výrobkov a reklamná propagácia na overenie a autentickosť, obrazy podporujúce komerčnú značku, ktoré poskytujú vznášajúci sa alebo ponorený alebo vznášajúci sa a ponorený obraz značky, identifikačné prezentačné obrazy v grafických aplikáciách ako emblémy pre policajné, požiarne alebo iné záchranné vozidlá; informačné prezentačné obrazy v grafických aplikáciách ako kiosky, nočné znaky a automobilové prístrojové dosky; a reklamné pôsobenie prostredníctvom použitia kompozitných obrazov na výrobkoch ako vizitky, visačky, umelecké predmety, topánky a fľaškované produkty.

Predložený vynález ďalej poskytuje nový prostriedok na vytvorenie obrazovej fólie obsahujúcej opísané kompozitné obrazy. V jednom uskutočnení sa vytvorí jediný kompozitný obraz. Sú uvedené aj uskutočnenia, v ktorých sa vytvoria dva alebo viacero kompozitných obrazov ako aj kompozitné obrazy, ktoré sa javia nad aj pod fóliou. Dalšie uskutočnenia by mohli pozostávať z kombinácií konvenčné tlačených obrazov a kompozitných obrazov vytvorených týmto vynálezom.

Prehľad obrázkov na výkresoch ¹

Vynález tu bude opísaný s odkazom na pripojené výkresy, na ktorých:

Obrázok 1 je zväčšený prierez mikrošošovkovej fólie s „exponovanými šošovkami“;

Obrázok 2 je zväčšený prierez mikrošošovkovej fólie so „zapustenými šošovkami“;

Obrázok 3 je zväčšený prierez mikrošošovkovej fólie zahŕňajúcej planárno-konvexnú základnú vrstvu;

Obrázok 4 je grafická reprezentácia divergentnej energie dopadajúcej na mikrošošovkovú fóliu konštruovanú z mikroguliek;

Obrázok 5 je pôdorys rezu mikrošošovkovej fólie zobrazujúcej vzorové obrazy zaznamenané v materiálovej vrstve susediacej s jednotlivými mikrošošovkami a ďalej ukazujúci, že zaznamenané obrazy sa pohybujú od úplnej replikácie po čiastočnú replikáciu kompozitného obrazu;

Obrázok 6 je optická mikrosnímka mikrošošovkovej fólie s materiálovou vrstvou citlivou na žiarenie vyrobenou z hliníkového filmu, ktorý bol vybavený obrazom, aby vznikol kompozitný obraz, ktorý sa zdanlivo vznáša nad fóliou podľa predloženého vynálezu;

Obrázok 7 je optická mikrosnímka mikrošošovkovej fólie s materiálovou vrstvou citlivou nä žiarenie vyrobenou z hliníkového filmu, ktorý bol vybavený obrazom, aby vznikol kompozitný obraz, ktorý sa zdanlivo vznáša pod fóliou podľa predloženého vynálezu;

Obrázok 8 je geometrická optická reprezentácia vytvárania kompozitného obrazu, ktorý sa zdanlivo vznáša nad mikrošošovkovou fóliou;

Obrázok 9 je schematické znázornenie fólie s kompozitným obrazom, ktorý sa zdanlivo vznáša nad fóliou podľa vynálezu, keď sa na fóliu pozerá v odrazenom svetle;

Obrázok 10 je schematické znázornenie fólie s kompozitným obrazom, ktorý sa zdanlivo vznáša nad fóliou podľa vynálezu, keď sa na fóliu pozerá v prechádzajúcom svetle;

Obrázok 11 je geometrická optická reprezentácia vytvárania kompozitného obrazu, ktorý sa pri pozeraní zdanlivo vznáša pod mikrošošovkovou fóliou;

Obrázok 12 je schematické znázornenie fólie s kompozitným obrazom, ktorý sa zdanlivo vznáša pod fóliou podľa vynálezu, keď sa na fóliu pozerá v odrazenom svetle;

Obrázok 13 je schematické znázornenie fólie s kompozitným obrazom, ktorý sa zdanlivo vznáša pod fóliou podľa vynálezu, keď sa na fóliu pozerá v prechádzajúcom svetle;

Obrázok 14 je zobrazenie optickej série na vytvorenie divergentnej energie použitej na vytvorenie kompozitných obrazov podľa tohto vynálezu;

Obrázok 15 je zobrazenie druhej optickej série na vytvorenie divergentnej energie použitej na vytvorenie kompozitných obrazov podľa tohto vynálezu; a

Obrázok 16 je zobrazenie tretej optickej série na vytvorenie divergentnej energie použitej na vytvorenie kompozitných obrazov podľa tohto vynálezu.

Podrobný opis vynálezu

Mikrošošovková fólia podľa predloženého vynálezu poskytuje kompozitný obraz zabezpečený jednotlivými obrazmi spojenými s množstvom mikrošošoviek, ktorý sa javí ako suspendovaný, alebo vznášajúci sa (plávajúci), nad fóliou, v rovine fólie, a/alebo pod fóliou.

V záujme úplného opisu vynálezu budú opísané mikrošošovkové fólie v nižšie uvedenej časti I, ďalej nasledujú opisy materiálových vrstiev (výhodne vrstiev materiálu citlivého na žiarenie) takých fólií v časti II, zdrojov radiácie v časti III a procesu zobrazovania v časti IV. Je uvedených aj niekoľko príkladov v záujme ďalšieho vysvetlenia rôznych uskutočnení predloženého vynálezu.

I. Mikrošošovková fólia

Mikrošošovková fólia, v ktorej možno vytvárať obrazy podľa tohto vynálezu, zahŕňa jednu alebo viacero diskrétnych vrstiev mikrošošoviek s vrstvou materiálu (výhodne materiálu alebo povlaku citlivého na žiarenie, ako je opísané nižšie) usporiadanou priľahlo k jednej strane mikrošošovkovej vrstvy alebo vrstiev. Napríklad obrázok 1 predstavuje typ mikrošošovkovej fólie 10 s „exponovanými šošovkami“, ktorá zahŕňa monovrstvu transparentných mikroguliek 12. ktoré sú čiastočne zapustené vo vrstve 14 spojiva, ktorou je väčšinou polymérny materiál. Mikroguľky sú transparentné pre vlnové dĺžky žiarenia, ktoré možno použiť na vytvorenie obrazu na vrstve materiálu, ako aj pre vlnové dĺžky svetla, v ktorom sa kompozitný obraz bude prezerať. Vrstva 16 materiálu je umiestnená na zadnom povrchu každej mikroguľky a v ilustrovanom uskutočnení sa typicky dotýka len časti povrchu každej z mikroguliek 12. Tento typ fólie je opísaný podrobnejšie v patente USA č. 2,326,634 a je v súčasnosti k dispozícii od 3M pod označením reflexná štruktúra série Scotchlite 8910.

Obrázok 2 predstavuje ďalší vhodný typ mikrošošovkovej fólie. Táto mikrošošovková fólia 20 je typ fólie so „zapustenými šošovkami“, v ktorej sú mikroguľkové šošovky 22 zapustené v priehľadnej ochrannej vrstve 24, ktorou je väčšinou polymérny materiál. Vrstva 26 materiálu je umiestnená za mikroguľkami na zadnej strane priehľadnej oddeľovacej vrstvy 28, ktorá je tiež typicky polymérnym materiálom. Tento typ fólie je opísaný podrobnejšie v patente USA č. 3,801,183 a je v súčasnosti k dispozícii od 3M pod označením retroreflexná fólia strojárskej kategórie série Scotchlite 3290. Ďalší vhodný typ mikrošošovkovej fólie sa označuje ako fólia s enkapsulovanými šošovkami, ktorej príklad je opísaný v patente USA č. 5,064,272 a v súčasnosti je k dispozícii od 3M pod označením retroreflexná fólia vysokointenzitnej kategórie série Scotchlite 3870.

Obrázok 3 predstavuje ďalší vhodný typ mikrošošovkovej fólie. Táto fólia zahŕňa transparentnú planárno-konvexnú alebo asférickú základnú vrstvu 20 majúcu prvý a druhý široký povrch, pričom druhý povrch 32 je podstatne plochejší a prvý povrch má pole v podstate polguľových alebo polo-asferoidných mikrošošoviek 34. Tvar mikrošošoviek a hrúbka základnej vrstvy sú vybrané tak, že kolimované svetlo dopadajúce na toto pole je zaostrené približne na druhý povrch. Vrstva materiálu 36 je umiestnená na druhom povrchu. Fólia tohto druhu je opísaná napríklad v patente USA č. 5,254,390 a je v súčasnosti k dispozícii od 3M pod označením 3M Secure Card receptor série 2600.

Mikrošošovky fólie majú výhodne obrazotvorný refrakčný povrch, aby došlo k tvorbe obrazu; toto je vo všeobecnosti zabezpečené zakriveným povrchom mikrošošoviek. Pri zakrivených povrchoch budú mať mikrošošovky výhodne rovnomerný index lomu. Iné užitočné materiály, ktoré poskytujú gradientový index lomu (GRIN - gradient refractive index) nebudú nutne vyžadovať zakrivený povrch, aby odrážali svetlo. Povrchy mikrošošoviek sú výhodne svojou povahou guľové, ale sú prijateľné aj asférické povrchy. Mikrošošovky môžu mať akúkoľvek symetriu, napríklad valcovú alebo guľovú, za predpokladu, že refrakčné povrchy tvoria reálne obrazy. Mikrošošovky samotné môžu byť diskrétnej formy, napríklad okrúhle planárno-konvexné šošovky, okrúhle dvojité konvexné šošovky, tyčinky, mikroguľky, perličky alebo valcovité šošovky. Materiály, z ktorých môžu byť vytvorené mikrošošovky, zahŕňajú sklo, polyméry, minerály, kryštály, polovodiče a kombinácie týchto a iných materiálov. Možno použiť aj nediskrétne prvky mikrošošoviek. Takto možno použiť aj mikrošošovky z replikačného alebo embosovacieho procesu (kde sa povrch fólie zmení v tvare tak, aby sa získal repetitívny profil s charakteristikami tvorby obrazu).

Najužitočnejšie sú mikrošošovky s rovnomerným indexom lomu medzi 1,5 a 3,0 pre viditeľné a infračervené vlnové dĺžky. Vhodné materiály mikrošošoviek budú mať minimálnu absorpciu viditeľného svetla a v uskutočneniach, v ktorých sa používa zdroj energie na vytvorenie obrazu na vrstve citlivej voči žiareniu, by materiály mali vykazovať minimálnu absorpciu aj tohto zdroja energie. Lámavosť svetla mikrošošovkami, či ide o diskrétne alebo replikované mikrošošovky a bez ohľadu na materiál, z ktorého sú mikrošošovky vyrobené, je výhodne taká, že svetlo dopadajúce na odrážajúci povrch sa bude odrážať a zaostrovať na opačnú stranu mikrošošoviek. Konkrétnejšie, svetlo sa bude zaostrovať buď na zadný povrch mikrošošoviek alebo na materiál susediaci s mikrošošovkami. V uskutočneniach, v ktorých je materiálová vrstva citlivá na žiarenie, mikrošošovky výhodne tvoria demagnifikovaný reálny obraz vo vhodnej pozícii na tejto vrstve. Demagnifikácia obrazu približne 100 až 800 krát je osobitne užitočná na vytváranie obrazov, ktoré majú dobré rozlíšenie. Konštrukcia mikrošošovkovej fólie na zabezpečenie potrebných podmienok zaostrenia tak, aby energia dopadajúca na predný povrch mikrošošovkovej fólie bola sústredená na vrstvu materiálu, ktorý je výhodne citlivý na žiarenie, je opísaná v patentoch USA uvedených na začiatku tejto časti.

Mikroguľky s priemermi pohybujúcimi sa od 15 mikrometrov do 275 mikrometrov sú výhodné, hoci možno použiť aj mikroguľky iných veľkostí. Dobré rozlíšenie kompozitného obrazu možno získať použitím mikroguliek s priemermi na menšom konci vyššie uvedeného intervalu pre kompozitné obrazy, ktoré sa majú javiť ako oddelené od mikrogtiľkovej vrstvy relatívne krátkou vzdialenosťou, a použitím väčších mikroguliek pre kompozitné obrazy, ktoré sa majú javiť ako oddelené od mikroguľkovej vrstvy väčšími vzdialenosťami. Možno očakávať, že iné mikrošošovky, napríklad planárno-konvexné, valcovité, guľové alebo asférické mikrošošovky majúce rozmery šošoviek porovnateľné s rozmermi uvedenými pre mikroguľky, budú dávať podobné optické výsledky.

II. Vrstva materiálu

Ako je uvedené vyššie, v susedstve mikrošošoviek je umiestnená vrstva materiálu. Jednotlivé obrazy vytvorené v materiáli spojenom s množstvom mikrošošoviek pri pozorovaní pozorovateľom pod odrazeným alebo prechádzajúcim svetlom poskytujú kompozitný obraz, ktorý sa javí ako suspendovaný alebo vznášajúci sa (plávajúci) nad fóliou, v jej rovine a/alebo pod fóliou. Hoci možno použiť aj iné spôsoby, výhodným spôsobom na poskytnutie takých obrazov je poskytnutie materiálu citlivého na žiarenie ako materiálovej vrstvy a použitie žiarenia na zmenu tohto materiálu požadovaným spôsobom, aby sa poskytol ob9 raz. Teda hoci vynález týmto nie je obmedzený, zvyšná diskusia o vrstve materiálu susediacej s mikrošošovkami bude poskytnutá prevažne v kontexte vrstvy materiálu citlivého na žiarenie.

Medzi materiály citlivé na žiarenie užitočné pre tento vynález patria povlaky a filmy kovových, polymérnych a polovodičových materiálov ako aj ich zmesi. Vo význame používanom s odkazom na predložený vynález je materiál „citlivý na žiarenie“, ak sa pri vystavení pôsobeniu danej úrovni viditeľného alebo iného žiarenia vzhľad exponovaného materiálu zmení tak, že sa získa kontrast oproti materiálu, ktorý nebol vystavený tomuto žiareniu. Takto vytvorený obraz by teda mohol byť výsledkom zmeny zloženia, odstránenia alebo ablácie materiálu, fázovej zmeny alebo polymerizácie povlaku citlivého na žiarenie. Medzi príklady niektorých kovových filmových materiálov citlivých na žiarenie patrí hliník, striebro, meď, zlato, titán, zinok, cín, chróm, vanád, tantal a zliatiny týchto kovov. Tieto kovy typicky poskytujú kontrast v dôsledku rozdielu medzi natívnou farbou kovu a modifikovanou farbou kovu po vystavení pôsobeniu žiarenia. Obraz, ako je uvedené vyššie, môže byť vytvorený aj abláciou alebo radiačným zahrievaním materiálu, kým sa vytvorí obraz optickou modifikáciou materiálu. Patent USA č. 4,743,526 napríklad opisuje zahrievanie kovovej zliatiny s cieľom dosiahnuť zmenu farby.

Popri kovových zliatinách možno ako médium citlivé na žiarenie použiť aj kovové oxidy a kovové suboxidy. Medzi materiály v tejto triede patria oxidové zlúčeniny vytvorené z hliníka, železa, medi, cínu a chrómu. Aj nekovové materiály, napríklad sulfid zinočnatý, selenid zinočnatý, oxid kremičitý, oxid india a cínu, oxid zinočnatý, fluorid horečnatý a kremík, môžu poskytnúť farbu alebo kontrast, ktorý je užitočný pre tento vynález.

Možno použiť aj viaceré vrstvy tenkých filmových materiálov na získanie jedinečných materiálov citlivých na žiarenie. Tieto viacvrstvové materiály možno konfigurovať tak, aby sa získala kontrastná zmena objavením sa alebo odstránením farby alebo kontrastnej látky. Medzi príklady konštrukcií patria optické stohy alebo ladené dutiny, ktoré sú konštruované tak, aby sa na nich vytvárali obrazy (napríklad zmenou farby) špecifickými vlnovými dĺžkami žiarenia. Jeden kon10 krétny príklad je opísaný v patente USA č. 3,801,183, ktorý publikuje použitie kryolitu/sulfidu zinočnatého (NaxAlFô/ZnS) ako dielektrického zrkadla. Ďalším príkladom je optický stoh pozostávajúci z chrómu/polyméru (napríklad plazmovo polymerizovaného butadiénu)/oxidu kremičitého/hliníka, kde sú hrúbky vrstiev v rozmedziach 4 nm pre chróm, medzi 20 nm a 60 nm pre polymér, medzi 20 nm a 60 nm pre oxid kremičitý a medzi 80 nm a 100 nm pre hliník, a kde sú jednotlivé hrúbky vrstiev vybrané tak, aby poskytli špecifickú odrazivosť farieb vo viditeľnom spektre. Ladené dutiny v tenkej vrstve možno použiť s akýmikoľvek jednovrstvovými tenkými filmami diskutovanými vyššie. Napríklad ladené dutiny s približne 4 nm hrubou vrstvou chrómu a vrstvou oxidu kremičitého s približne 100 nm až 300 nm, pričom hrúbka vrstvy oxidu kremičitého je upravená tak, aby poskytovala farebný obraz ako reakciu na konkrétne vlnové dĺžky žiarenia.

Medzi materiály citlivé na žiarenie užitočné pre tento vynález patria aj termochromické materiály. „Termochromický“ opisuje materiál, ktorý mení farbu pôsobením zmeny teploty. Príklady termochromických materiálov užitočných v tomto vynáleze sú opísané v patente USA č. 4,424,990 a patrí sem uhličitan medi, dusičnan medi s tiomočovinou a uhličitan medi so zlúčeninami obsahujúcimi síru ako sú tioly, tioétery, sulfoxidy a sulfóny. Príklady ďalších vhodných termochromických zlúčenín sú opísané v patente USA č. 4,121,011 vrátane hydratovaných síranov a nitridov boru, hliníka a bizmutu a oxidov a hydratovaných oxidov boru, železa a fosforu.

Prirodzene ak na materiálovej vrstve nebude vytváraný obraz pomocou zdroja žiarenia, potom materiálová vrstva môže, ale nemusí byť citlivá na žiarenie. Materiály citlivé na žiarenie sú však výhodné vzhľadom na ľahkosť výroby a preto sa výhodne používa aj vhodný zdroj žiarenia.

III. Zdroje žiarenia

Ako je uvedené vyššie, výhodný spôsob zabezpečenia obrazových vzorov na vrstve materiálu susediacej s mikrošošovkami je použiť zdroj žiarenia na vytvorenie obrazu na materiáli citlivom na žiarenie. Pri spôsobe podľa predloženého vynálezu možno použiť akýkoľvek zdroj energie poskytujúci žiarenie požado11 vanej intenzity a vlnovej dĺžky. Osobitne výhodné sú zariadenia schopné vydávať žiarenie s vlnovou dĺžkou medzi 200 nm a 11 mikrometrov. Medzi príklady vysokoenergetických zdrojov žiarenia užitočných pre tento vynález patria excimérové baterky, pasívne mikročipové lasery pracujúce s moduláciou akosti rezonátora a neodýmom dopované ytrio-hliníkové garnetové lasery pracujúce s moduláciou akosti rezonátora (v skratke Nd:YAG), neodýmom dopované ytriolítno fluoridové (v skratke Nd:YLF) a titánom dopované zafírové (v skratke Ti.sapphire) lasery. Tieto vysokoenergetické zdroje sú najužitočnejšie pri materiáloch citlivých na žiarenie, ktoré tvoria obrazy cez abláciu - odstraňovanie materiálu alebo v procesoch multifotónovej absorpcie. Medzi ďalšie príklady užitočných zdrojov žiarenia patria zariadenia, ktoré dávajú nízkoenergetický výkon, napríklad laserové diódy, iónové lasery, lasery pevnej fázy nepracujúce s moduláciou akosti rezonátora, lasery na báze kovových pár, plynové lasery, oblúkové lampy a vysokoenergetické žeraviace zdroje svetla. Tieto zdroje sú osobitne užitočné, keď sa na médiu citlivom na žiarenie vytvára obraz neablatívnou metódou.

Pre všetky užitočné zdroje žiarenia je energia zo zdroja žiarenia smerovaná k mikrošošovkovému fóliovému materiálu a riadená tak, aby dávala vysoko divergentný lúč energie. Pre energetické zdroje v ultrafialovej, viditeľnej a infračervenej časti elektromagnetického spektra je svetlo kontrolované vhodnými optickými prvkami, ktorých príklady sú zobrazené na obrázkoch 14, 15 a 16 a podrobnejšie opísané nižšie. V jednom uskutočnení je požiadavkou tohto usporiadania optických prvkov, bežne označované ako optická séria, aby optická séria smerovala svetlo smerom k materiálu fólie s vhodnou divergenciou alebo rozptylom, aby ožiarilo mikrošošovky a tým materiálovú vrstvu v požadovaných uhloch. Kompozitné obrazy podľa predloženého vynálezu sa výhodne získavajú pomocou zariadení rozptyľujúcich svetlo s numerickými apertúrami (definovanými ako sínus polouhla maximálne divergujúcich lúčov) väčšími alebo rovnými 0,3. Zariadenia rozptyľujúce svetlo s väčšími numerickými apertúrami dávajú kompozitné obrazy majúce väčší zorný uhol a väčší rozsah zdanlivého pohybu obrazu.

IV. Zobrazovací proces

Príklad zobrazovacieho procesu podľa tohto vynálezu pozostáva z nasmerovania kolimovaného svetla z lasera cez šošovku smerom k mikroŠošovkovej fólii. Aby sa vytvorila fólia so vznášajúcim sa obrazom, ako je ďalej opísané nižšie, svetlo sa prenáša cez rozptylku s vysokou numerickou apertúrou (NA), čím sa získa kužeľ vysoko divergentného svetla. Šošovka s vysokou NA je šošovka s NA rovnou alebo väčšou ako 0,3. Strana mikroguliek s povlakom citlivým na žiarenie je umiestnená preč od šošoviek, takže os kužeľa svetla (optická os) je kolmá na rovinu mikrošošovkovej fólie.

Keďže každá jednotlivá mikrošošovka zaberá jedinečnú pozíciu voči optickej osi, svetlo dopadajúce na každú mikrošošovku bude mať jedinečný uhol dopadu voči svetlu dopadajúcemu na každú inú mikrošošovku. Svetlo bude teda prenášané každou mikrošošovkou na jedinečnú pozíciu na materiálovej vrstve a vytvorí jedinečný obraz. Presnejšie povedané - jeden svetelný pulz vyprodukuje len jediný obrazový bod na materiálovej vrstve, takže aby sa poskytol obraz pri každej mikrošošovke, používa sa viacero pulzov svetla na vytvorenie tohto obrazu z viacerých zobrazených bodov. Pre každý pulz je optická os umiestnená v novej polohe voči pozícii optickej osi počas predchádzajúceho pulzu. Tieto po sebe nasledujúce zmeny v pozícii optickej osi voči mikrošošovkám vedú k zodpovedajúcej zmene v uhle dopadu na každú mikrošošovku a v súlade s tým v pozícii zobrazeného bodu vytvoreného v materiálovej vrstve týmto pulzom. V dôsledku toho dopadajúce svetlo zaostrené na zadnú stranu mikroguliek vytvára obraz zvoleného vzoru vo vrstve citlivej na žiarenie. Vzhľadom na to, že poloha každej mikroguľky je vzhľadom na každú optickú os jedinečná, obraz vytvorený v materiáli citlivom na žiarenie pre každú mikroguľku sa bude líšiť od obrazu spojeného s každou ďalšou mikroguľkou.

Ďalší spôsob na vytváranie vznášajúcich sa kompozitných obrazov využíva pole šošoviek na vytvorenie vysoko divergentného svetla na vytvorenie obrazu na mikrošošovkovom materiáli. Pole šošoviek pozostáva z viacerých malých šošoviek s vysokými numerickými apertúrami usporiadaných v planárnej geometrii. Keď je toto pole osvetlené zdrojom svetla, pole produkuje viacero kužeľov vy13 soko divergentného svetla, pričom každý jednotlivý kužeľ je centrovaný na svoju zodpovedajúcu šošovku v poli. Fyzické rozmery poľa sú volené tak, aby zachytili najväčšiu laterálnu veľkosť kompozitného obrazu. Vzhľadom na veľkosť poľa budú jednotlivé kužele energie tvorené šošovkami exponovať mikrošošovkový materiál, ako keby boli jednotlivé šošovky pri prijímaní pulzov svetla umiestnené sekvenčne vo všetkých bodoch poľa. Výber toho, ktoré šošovky prijímajú dopadajúce svetlo, sa uskutočňuje pomocou reflexnej masky. Táto maska bude mať priehľadné oblasti zodpovedajúce častiam kompozitného obrazu, ktoré sa majú exponovať, a reflexné oblasti, kde by sa obraz nemal exponovať. V dôsledku laterálneho rozmeru poľa šošoviek nie je potrebné používať viacero svetelných pulzov na vykreslenie obrazu.

Tým, že je maska plne osvetlená dopadajúcou energiou, tie časti masky, ktoré umožňujú energii prechádzať, vytvoria mnoho jednotlivých kužeľov vysoko divergentného svetla načrtávajúceho vznášajúci sa obraz, ako keby bol obraz vykreslený jedinou šošovkou. V dôsledku toho je potrebný len jeden svetelný pulz na vytvorenie celého kompozitného obrazu na mikrošošovkovej fólii. Alternatívne možno namiesto reflexnej masky použiť systém smerovania lúča, napríklad galvanometrický xy skener, na lokálne ožiarenie poľa šošoviek a vykreslenie kompozitného obrazu na pole. Keďže je pri tejto technike energia priestorovo lokalizovaná, v akomkoľvek danom čase je ožiarených len niekoľko šošoviek v poli. Tie šošovky, ktoré sú ožiarené, poskytnú kužele vysoko divergentného svetla potrebného na exponovanie mikrošošovkového materiálu, aby sa vo fólii vytvoril kompozitný obraz.

Sošovkové pole samotné možno vyrobiť z diskrétnych šošoviek alebo procesom leptania, aby sa vytvorilo monolitické pole šošoviek. Materiály vhodné na šošovky sú tie, ktoré neabsorbujú pri vlnovej dĺžke dopadajúcej energie. Jednotlivé šošovky v poli majú výhodne numerické apertúry väčšie ako 0,3 a priemery väčšie ako 30 mikrometrov ale menej ako 10 mm. Tieto polia môžu mať antireflexné povlaky na zníženie účinkov spätných odrazov, ktoré môžu spôsobiť interné poškodenie materiálu šošoviek. Okrem toho možno použiť aj jednotlivé šošovky s efektívnou zápornou ohniskovou vzdialenosťou a rozmermi ekvivalent14 nými šošovkovému poľu na zvýšenie rozptylu svetla opúšťajúceho pole. Tvary jednotlivých šošoviek v monolitickom poli sú volené tak, aby mali vysokú numerickú apertúru a poskytovali veľký faktor plnenia približne väčší ako 60 %.

I

Obrázok 4 je grafická schematické znázornenie divergentnej energie dopadajúcej na mikrošošovkovú fóliu. Tá časť materiálovej vrstvy, na ktorej alebo v ktorej sa tvorí obraz I, sa líši pre každú mikrošošovku, pretože každá mikrošošovka „vidí“ prichádzajúcu energiu z inej perspektívy. Takto sa v materiálovej vrstve tvorí jedinečný obraz spojený s každou mikrošošovkou.

Po vytvorení obrazu, v závislosti od veľkosti objektu, bude v materiáli citlivom na žiarenie prítomný plný alebo čiastočný obraz objektu za každou mikroguľkou. Rozsah, v ktorom je vlastný objekt reprodukovaný ako obraz za mikroguľkou, závisí od hustoty energie dopadajúcej na mikroguľku. Časti rozsiahleho objektu môžu byť natoľko vzdialené od oblasti mikrošošoviek, že energia dopadajúca na tieto mikroguľky má energetickú hustotu nižšiu ako úroveň žiarenia potrebná na modifikovanie materiálu. Navyše pri priestorovo rozsiahlom obraze, keď sa vytvára obraz so šošovkami s pevnými NA, nie všetky časti fólie budú exponované dopadajúcim žiarením pre všetky časti rozsiahleho objektu. V dôsledku toho tieto časti objektu nebudú modifikované v médiu citlivom na žiarenie a za mikroguľkami sa objaví len čiastočný obraz objektu. Obrázok 5 je perspektívny pohľad rezu mikrošošovkovej fólie zobrazujúcej vzorové obrazy vytvorené v materiálovej vrstve citlivej na žiarenie susediacej s jednotlivými mikrošošovkami a ďalej ukazujúci, že zaznamenané obrazy sa pohybujú od úplnej replikácie po čiastočnú replikáciu kompozitného obrazu. Obrázky 6 a 7 sú optické mikrofotografie mikrošošovkovej fólie s vytvoreným obrazom podľa tohto vynálezu, kde vrstvou citlivou na žiarenie je hliníková vrstva. Ako je tu ukázané, niektoré z obrazov sú úplné a iné čiastočné.

Tieto kompozitné obrazy si možno predstaviť aj ako výsledok sumarizácie mnohých obrazov, čiastočných aj úplných, pričom všetky majú rôzne perspektívy reálneho objektu. Tieto mnohé jedinečné obrazy sú vytvorené cez pole miniatúrnych šošoviek, ktoré všetky „vidia“ objekt alebo obraz z iného možného bodu. Za jednotlivými miniatúrnymi šošovkami sa vytvorí v materiálovej vrstve per15 spektíva obrazu, ktorá závisí od tvaru obrazu a smeru, z ktorého bol prijatý energetický zdroj vytvárajúci obraz. Avšak nie všetko, čo šošovka vidí, sa zaznamená v materiáli citlivom na žiarenie. Zaznamená sa len tá časť obrazu alebo objektu videná šošovkou, ktorá má dostatočnú energiu na modifikovanie materiálu citlivého na žiarenie.

„Objekt“, ktorého obraz sa má vytvoriť, sa vytvorí použitím intenzívneho svetelného zdroja buď sledovaním obrysu „objektu“ alebo použitím masky. Aby mal takto zaznamenaný obraz kompozitný aspekt, svetlo z objektu musí žiariť cez široké spektrum uhlov. Keď svetlo žiariace z objektu prichádza z jediného bodu objektu a žiari cez široké spektrum uhlov, všetky svetelné lúče nesú informáciu o objekte, ale len z toho jediného bodu, hoci informácia je z perspektívy uhla svetelného lúča. Teraz zvážme, že aby sa získali relatívne úplné informácie o objekte nesené svetelnými lúčmi, svetlo musí žiariť cez široké spektrum uhlov z množiny bodov, ktoré tvoria objekt. V tomto vynáleze je spektrum uhlov svetelných lúčov vyžarujúcich z objektu kontrolované optickými prvkami vloženými medzi objekt a mikrošošovkový materiál. Tieto optické prvky sú vybrané tak, aby dali optimálny rozsah uhlov potrebných na vytvorenie kompozitného obrazu. Najlepší výber optických prvkov vedie ku kužeľu svetla, pri ktorom vrchol kužeľa končí v polohe objektu. Optimálne kužeľové uhly sú väčšie ako približne 40 stupňov.

Objekt sa demagnifikuje miniatúrnymi šošovkami a svetlo z objektu sa sústredí na povlak citlivý na energiu oproti zadnej strane miniatúrnych šošoviek. Skutočná poloha sústredeného bodu alebo obrazu na zadnej strane šošovky závisí od smeru dopadajúcich svetelných lúčov prichádzajúcich z objektu. Každý kužeľ svetla vyžarujúceho z bodu na objekte ožaruje časť miniatúrnych šošoviek a len miniatúrne šošovky ožiarené dostatočnou energiou zaznamenajú permanentný obraz daného bodu objektu.

Na opis tvorby rôznych kompozitných obrazov podľa predloženého vynálezu sa použije geometrická optika. Ako bolo poznamenané vyššie, nižšie opísané procesy zobrazovania sú výhodnými, ale nie výlučnými uskutočneniami vynálezu.

A. Vytvorenie kompozitného obrazu, ktorý sa vznáša nad fóliou

S odkazom na obrázok 8, dopadajúca energia 100 (v tomto príklade svetlo) je smerovaná na rozptyľovač 101 svetla, aby sa homogenizovali akékoľvek nerovnomernosti vo svetelnom zdroji. Difúzne rozptýlené svetlo 100a je zachytené a kolimované kolimátorom 102 svetla, ktorý smeruje rovnomerne distribuované svetlo 100b smerom k rozptylke 105a. Z rozptylky svetelné lúče 100c divergujú smerom k mikrošošovkovej fólii 106.

Energia svetelných lúčov dopadajúcich na mikrošošovkovú fóliu 106 je sústredená jednotlivými mikrošošovkami 111 na materiálovú vrstvu (v ilustrovanom uskutočnení povlak 112 citlivý na žiarenie). Táto sústredená energia modifikuje povlak 112 citlivý na žiarenie, čím sa získa obraz, ktorého veľkosť, tvar a vzhľad závisí od interakcie medzi svetelnými lúčmi a povlakom citlivým na žiarenie.

Usporiadanie zobrazené na obrázku 8 by poskytlo fóliu majúcu kompozitný obraz, ktorý sa pozorovateľovi javí ako vznášajúci sa nad fóliou, ako je opísané nižšie, pretože divergujúce lúče 100c. ak sa predĺžia späť cez šošovky, by sa preťali v ohnisku 108a rozptylky. Inak povedané, ak by sa hypotetický „lúč obrazu“ sledoval z materiálovej vrstvy cez každú z mikroguliek a späť cez rozptylku, stretli by sa v 108a. čo je miesto, kde sa objavuje kompozitný obraz.

B. Pozorovanie kompozitného obrazu, ktorý sa vznáša nad fóliou

Fólia, ktorá má kompozitný obraz, sa môže pozorovať pomocou svetla, ktoré dopadá na fóliu z tej istej strany, ako je pozorovateľ (odrazené svetlo), alebo z opačnej strany fólie, ako je pozorovateľ (prechádzajúce svetlo), alebo pomocou oboch. Obrázok 9 je schematické znázornenie kompozitného obrazu, ktorý sa voľnému oku pozorovateľa A zdá ako vznášajúci sa nad fóliou pri pohľade pod odrazeným svetlom. Voľné oko môže byť korigované na normálne videnie, ale inak nie je vybavené žiadnymi pomôckami napríklad na zväčšovanie alebo špeciálnou prehliadačkou. Keď je fólia s obrazom osvetlená odrazeným svetlom, ktoré môže byť kolimované alebo difúzne, svetelné lúče sa odrážajú späť od fólie s obrazom spôsobom určeným materiálovou vrstvou, na ktorú do17 padajú svetelné lúče. Podľa definície sa obrazy vytvorené v materiálovej vrstve javia inak ako časti materiálovej vrstvy bez obrazu, a preto možno vnímať obraz.

Napríklad svetlo L1 môže byť odrazené materiálovou vrstvou späť k pozorovateľovi. Materiálová vrstva nemusí odrážať svetlo L2 späť k pozorovateľovi zo svojich častí s obrazom dobre alebo vôbec. Pozorovateľ teda môže zistiť neprítomnosť svetelných lúčov pri 108a. sumarizácia čoho vytvára kompozitný obraz, ktorý sa javí ako vznášajúci sa nad fóliou pri 108a. Skrátka svetlo môže byť odrazené z celej fólie okrem častí s vytvoreným obrazom, čo znamená, že pri 108a bude vidno relatívne tmavý kompozitný obraz.

Je tiež možné, že materiál bez vytvoreného obrazu by absorboval alebo prepúšťal dopadajúce svetlo a že materiál s vytvoreným obrazom by odrážal resp. čiastočne absorboval dopadajúce svetlo, aby sa dosiahol efekt kontrastu potrebný na vytvorenie kompozitného obrazu. Kompozitný obraz by sa za týchto okolností javil ako relatívne jasný kompozitný obraz v porovnaní so zvyškom fólie, ktorá by sa javila ako relatívne tmavá. Tento kompozitný obraz možno označovať ako „reálny obraz“, pretože ide o skutočné svetlo a nie neprítomnosť svetla, ktoré vytvára obraz v ohnisku 108a. Podľa potreby možno vybrať rôzne kombinácie týchto možností.

Isté fólie s vytvoreným obrazom možno tiež prezerať v prechádzajúcom svetle, ako je zobrazené na obrázku 10. Napríklad keď sú časti materiálovej vrstvy s vytvoreným obrazom priesvitné a časti bez vytvoreného obrazu nie sú, potom väčšina svetla L3 bude absorbovaná alebo odrazená materiálovou vrstvou, zatiaľ čo prechádzajúce svetlo L4 bude prechádzať cez časti s vytvoreným obrazom materiálovej vrstvy a bude smerované mikrošošovkami smerom k ohnisku 108a. Kompozitný obraz sa bude javiť v ohnisku, kde v tomto príklade bude vyzerať jasnejší ako zvyšok fólie. Tento kompozitný obraz možno označovať ako „reálny obraz“, pretože ide o skutočné svetlo a nie neprítomnosť svetla, ktoré vytvára obraz v ohnisku 108a.

Alternatívne, ak časti materiálovej vrstvy s vytvoreným obrazom nie sú priesvitné, ale zvyšok materiálovej vrstvy je, potom neprítomnosť prechádzajú18 ceho svetla v oblastiach obrazu poskytne kompozitný obraz, ktorý sa javí tmavší ako zvyšok fólie.

C. Vytvorenie kompozitného obrazu, ktorý sa vznáša pod fóliou

Možno tiež vytvoriť kompozitný obraz, ktorý je zdanlivo suspendovaný na opačnej strane fólie od pozorovateľa. Tento vznášajúci sa obraz, ktorý sa vznáša pod fóliou, možno vytvoriť použitím spojky namiesto rozptylky 105 z obrázka 8. S odkazom na obrázok 11, dopadajúca energia 100 (v tomto príklade svetlo) je smerovaná na rozptyľovač 101, aby sa homogenizovali akékoľvek nerovnomernosti v svetelnom zdroji. Difúzne svetlo 100a je potom zachytené a kolimované v kolimátore 102, ktorý smeruje svetlo 100b smerom k spojke 105b. Zo spojky svetelné lúče 1 OOd dopadajú na mikrošošovkovú fóliu 106, ktorá je umiestnená medzi spojku a ohnisko 108b spojky.

Energia svetelných lúčov dopadajúcich na mikrošošovkovú fóliu 106 je sústredená jednotlivými mikrošošovkami 111 na materiálovú vrstvu (v ilustrovanom uskutočnení povlak 112 citlivý na žiarenie). Táto sústredená energia modifikuje povlak 112 citlivý na žiarenie, čím sa získa obraz, ktorého veľkosť, tvar a vzhľad závisí od interakcie medzi svetelnými lúčmi a povlakom citlivým na žiarenie. Usporiadanie zobrazené na obrázku 11 by poskytlo fóliu majúcu kompozitný obraz, ktorý sa pozorovateľovi javí ako vznášajúci sa, resp. plávajúci pod fóliou, ako je opísané nižšie, pretože konvergujúce lúče 100d, ak sa predĺžia cez fóliu, by sa preťali v ohnisku 108b spojky. Inak povedané, ak by sa hypotetický „lúč obrazu“ sledoval zo spojky 105b cez každú z mikroguliek a cez obrazy v materiálovej vrstve spojené s každou mikrošošovkou, stretli by sa v 108b, čo je miesto, kde sa objavuje kompozitný obraz.

D. Pozorovanie kompozitného obrazu, ktorý sa vznáša pod fóliou

Fóliu s kompozitným obrazom, ktorý sa zdanlivo vznáša pod fóliou, možno pozorovať v odrazenom svetle, v prechádzajúcom svetle alebo v oboch. Obrázok 12 je schematické znázornenie kompozitného obrazu, ktorý sa zdanlivo vznáša pod fóliou pri prezeraní pod odrazeným svetlom. Napríklad svetlo L5 môže byť odrazené materiálovou vrstvou späť k pozorovateľovi. Materiálová vrstva nemusí odrážať svetlo L6 späť k pozorovateľovi zo svojich častí s obrazom dobre alebo vôbec. Pozorovateľ teda môže zistiť neprítomnosť svetelných lúčov pri 108b. sumarizácia čoho vytvára kompozitný obraz, ktorý sa javí ako vznášajúci sa pod fóliou pri 108b. Skrátka svetlo môže byť odrazené i

z celej fólie okrem častí s vytvoreným obrazom, čo znamená, že pri 108b bude vidno relatívne tmavý kompozitný obraz.

Je tiež možné, že materiál bez vytvoreného obrazu by absorboval alebo prepúšťal dopadajúce svetlo a že materiál s vytvoreným obrazom by odrážal resp. čiastočne absorboval dopadajúce svetlo, aby sa dosiahol efekt kontrastu potrebný na vytvorenie kompozitného obrazu. Kompozitný obraz by sa za týchto okolností javil ako relatívne jasný kompozitný .obraz v porovnaní so zvyškom fólie, ktorá by sa javila ako relatívne tmavá. Podľa potreby možno vybrať rôzne kombinácie týchto možností.

Isté fólie s vytvoreným obrazom možno tiež prezerať v prechádzajúcom svetle, ako je zobrazené na obrázku 13. Napríklad keď sú časti materiálovej vrstvy s vytvoreným obrazom priesvitné a časti bez vytvoreného obrazu nie sú, potom väčšina svetla L7 bude absorbovaná alebo odrazená materiálovou vrstvou, zatiaľ čo prechádzajúce svetlo L8 bude prechádzať cez časti s vytvoreným obrazom materiálovej vrstvy. Predĺženie týchto lúčov tu označované ako „obrazové lúče“ späť v smere dopadajúceho svetla vedie k vytvoreniu kompozitného obrazu pri 108b. Kompozitný obraz sa bude javiť v ohnisku, kde v tomto príklade bude vyzerať jasnejší ako zvyšok fólie.

Alternatívne, ak časti materiálovej vrstvy s vytvoreným obrazom nie sú priesvitné, ale zvyšok materiálovej vrstvy je, potom neprítomnosť prechádzajúceho svetla v oblastiach obrazu poskytne kompozitný obraz, ktorý sa javí tmavší ako zvyšok fólie.

E. Komplexné obrazy

Kompozitné obrazy vyrobené podľa princípov predloženého vynálezu sa môžu javiť buď ako dvojrozmerné, čo znamená, že majú dĺžku a šírku, a javia sa buď pod fóliou, v jej rovine alebo nad ňou, alebo trojrozmerné, čo znamená, že majú dĺžku, šírku a výšku. Trojrozmerné kompozitné obrazy sa môžu javiť len pod fóliou alebo nad ňou, alebo v akejkoľvek kombinácii zobrazení pod fóliou, v jej rovine a nad ňou. Pojem „v rovine fólie“ sa vzťahuje len všeobecne na rovinu fólie pri uložení fólie naplocho. To znamená, že fólia, ktorá nie je plochá, môže tiež mať kompozitné obrazy, ktoré sa javia aspoň čiastočne „v rovine fólie“ vo význame, v akom je táto fráza tu používaná.

Trojrozmerné kompozitné obrazy sa nejavia v jedinom ohnisku, ale ako kompozit obrazov majúci kontinuum ohnísk, pričom ohniská sú umiestnené od jednej strany fólie k fólii alebo cez ňu po určitý bod na druhej strane. Toto sa výhodne dosahuje sekvenčným pohybovaním buď fólie alebo zdroja energie navzájom (namiesto zabezpečenia viacerých rôznych šošoviek) tak, aby sa v materiálovej vrstve vytvoril obraz pri viacerých ohniskách. Získaný priestorovo komplexný obraz v zásade pozostáva z mnohých jednotlivých bodov. Tento obraz môže mať priestorový rozmer v ktorejkoľvek z troch karteziánskych súradníc voči rovine fólie.

V ďalšom type efektu možno kompozitný obraz urobiť tak, aby sa pohyboval do oblasti mikrošošovkovej fólie, kde mizne. Tento typ obrazu sa vyrába spôsobom podobným ako príklady levitácie s prídavkom umiestnenia nepriehľadnej masky v kontakte s mikrošošovkovými materiálmi, aby sa čiastočne blokovalo zobrazovacie svetlo pre časť mikrošošovkového materiálu. Pri pozorovaní takého obrazu možno dosiahnuť, aby sa obraz pohyboval do oblasti, kde zobrazovacie svetlo bolo buď znížené alebo eliminované kontaktnou maskou. Obraz v tejto oblasti zdanlivo „mizne“.

Kompozitné obrazy vytvorené podľa predloženého vynálezu môžu mať veľmi široké zorné uhly, čo znamená, že pozorovateľ môže vidieť kompozitný obraz v rámci širokého spektra uhlov medzi rovinou fólie a osou pohľadu. Kompozitné obrazy vytvorené v mikrošošovkovej fólii pozostávajúcej z monovrstvy sklených mikroguliek majúcich priemerný priemer približne 70 - 80 mikrometrov a pri použití asférických šošoviek s numerickou apertúrou 0,64 sú viditeľné v rámci kónického zorného poľa, ktorého centrálna os je určená optickou osou dopadajúcej energie. Pod denným svetlom je takto vytvorený kompozitný obraz pozorovateľný v rámci kužeľa plného uhla približne 80 - 90 stupňov. Použitie zobrazovacích šošoviek s nižšou divergenciou alebo nižšou NA môže vytvoriť menšie polouhlové kužele.

Možno konštruovať aj obrazy vytvorené postupom podľa tohto vynálezu, ktoré majú obmedzený zorný uhol. Inak povedané, tento obraz by bol viditeľný len pri pohľade z určitého smeru alebo pri malých uhlových variáciách tohto smeru. Také obrazy sa tvoria podobne ako v spôsobe opísanom v príklade 1 nižšie s výnimkou, že svetlo dopadajúce na konečnú asférickú šošovku je upravené tak, že len časť šošovky je ožiarená laserovým žiarením. Čiastočné naplnenie šošoviek dopadajúcou energiou vedie k obmedzenému kužeľu divergentného svetla dopadajúceho na mikrošošovkovú fóliu. Pri hliníkom pokrytých mikrošošovkových fóliách sa kompozitný obraz javí len v rámci obmedzeného kužeľa pohľadu ako tmavosivý obraz na svetlosivom pozadí. Obraz sa javí ako vznášajúci sa voči mikrošošovkovej fólii.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Tento vynález bude ďalej vysvetlený nasledujúcimi príkladmi, ktoré môžu kvôli zjednodušeniu obsahovať odkazy na niektoré z obrázkov.

Príklad 1

Tento príklad opisuje fóliu so zapustenými šošovkami s hliníkovou materiálovou vrstvou a kompozitný obraz, ktorý sa zdanlivo vznáša nad fóliou. Na vytvorenie vznášajúceho sa obrazu bola použitá optická séria typu zobrazeného na obrázku 14. Optická séria pozostávala z lasera 300 typu Spectra Physics Quanta-Ray™ DCR-2(10) Nd:YAG pracujúceho v režime modulácie akosti rezonátora pri svojej základnej vlnovej dĺžke 1,06 mikrometra. Šírka pulzu tohto lasera je typicky 10 až 30 ns. Po opustení lasera bola energia presmerovaná 99 % reflexným otáčavým zrkadlom 302. rozptyľovačom 304 na báze mletého skla, 5X lúčovo expanzným teleskopom 306 a asférickou šošovkou 308 s numerickou apertúrou 0,64 a ohniskovou vzdialenosťou 39,0 mm. Svetlo z asférickej šošovky 308 bolo smerované k XYZ plošine 3 10. Táto plošina pozostávala z troch lineárnych plošín a je k dispozícii od Aerotech Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, pod označením ATS50060. Jedna lineárna plošina sa použila na pohyb asférickej šošovky pozdĺž osi medzi asférickým ohniskom a mikrošošovkovou fóliou (os z) a ďalšie dve plošiny umožnili pohyb fólie v dvoch navzájom kolmých horizontálnych osiach voči optickej osi.

Laserové svetlo bolo nasmerované smerom k rozptyľovaču 304 na báze mletého skla, aby sa odstránili akékoľvek nehomogenity lúča spôsobené tepelným vychyľovaním. Bezprostredne v susedstve rozptyľovača kolimoval 5X lúčovo expanzný teleskop 306 divergujúce svetlo z rozptyľovača a zväčšoval svetelný lúč tak, aby vyplnil asférickú šošovku 308.

V tomto príklade bola asférická šošovka umiestnená nad rovinou XY plošiny XYZ tak, že ohnisko šošovky bolo 1 cm nad mikrošošovkovou fóliou 312. Na kontrolu energetickej hustoty v rovine fólie bol použitý dierovaný merač energie dostupný od firmy Gentec, Inc., Saint-Fey, Quebec, Kanada pod označením ED500 s mechanickou maskou. Laserový výstup bol upravený tak, aby sa získalo približne 8 milijoulov na Štvorcový centimeter (8 mJ/cm²) nad ožiarenou oblasťou merača energie 1 cm od ohniska asférickej šošovky. Vzorka fólie 312 so zapustenými šošovkami s 80 nm hrubou hliníkovou vrstvou citlivou na žiarenie sa pripevnila na XYZ plošinu 310 tak, aby hliníkom pokrytá strana bola orientovaná preč od asférickej šošovky 308.

Ovládač dostupný od firmy Aerotech, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania pod označením U21 poskytol potrebné riadiace signály na pohyb XYZ plošiny 3 10 a riadenie napätí pre pulzovanie lasera 300. Plošiny sa pohybovali importom súboru CAD do ovládača s informáciami x-y-z koordinát, príkazmi na pohyb a príkazmi na spustenie lasera potrebnými na získanie obrazu. Vytvoril sa ľubovoľný komplexný kompozitný obraz koordinovaním pohybu plošín X, Y a Z s pulzovaním lasera, aby sa obraz sledoval v priestore nad mikrošošovkovým materiálom. Rýchlosť plošiny bola nastavená na 50,8 cm/min pre frekvenciu laserových pul23 zov 10 Hz. Takto sa vytvorili kontinuálne kompozitné čiary v hliníkovej vrstve susediacej s mikrošošovkami.

Keď sa mikrošošovková fólia prezerala v dennom svetle, obrazy boli tmavé oproti svetlosivému pozadiu. Pre pevnú vzdialenosť 1 cm medzi ohniskom a povrchom fólie s guľkami bol výsledným obrazom planárny kompozitný obraz, ktorý sa zdanlivo vznášal približne 1 cm nad fóliou. Navyše kompozitný obraz vykazoval pomerne veľký pohyb voči pozorovacej perspektíve pozorovateľa, takže pozorovateľ mohol ľahko vidieť rôzne aspekty kompozitného obrazu v závislosti od uhla pohľadu.

Príklad 2

V tomto príklade sa použila konštrukcia fólie s exponovanými šošovkami s vrstvou citlivou na žiarenie typu priehľadného zrkadla na vytvorenie kompozitného obrazu, ktorý sa zdanlivo vznášal pod mikrošošovkovou fóliou. Optická séria použitá v príklade 1 sa použila aj v tomto príklade. Mikrošošovková fólia bola umiestnená voči asférickej šošovke 308 tak, že šošovka bola takmer v kontakte s mikrošošovkovou fóliou. Výstup lasera bol upravený tak, aby dosiahol približne 14 mJ/cm² priamo pod asférickou šošovkou. Exponovaná šošovková fólia pozostávala z čiastočne zapustených mikroguliek podľa opisu v patente USA číslo 3,801,183 s dielektrickým zrkadlom na báze sulfidu zinočnatého (ZnS) naneseným z pár na jednu stranu mikroguliek. Hrúbka vrstvy ZnS bola nominálne 60 nm. Rovnako ako v príklade 1, laser bol spúšťaný vo frekvencii 10 Hz, zatiaľ čo fólia sa pohybovala rýchlosťou 50,8 cm/min, čo viedlo k vytvoreniu kontinuálnych kompozitných čiar v mikrošošovkovej fólii. Plošinovým systémom bol vykreslený vzor glóbusu (kruh so štyrmi oblúkmi).

Pod denným svetlom sa glóbus javil ako tmavý obraz oproti bielo-žltému pozadiu. Tmavý kompozitný obraz sa javil ako vznášajúci sa približne 39 mm pod fóliou. Umiestnenie kompozitného obrazu zodpovedalo umiestneniu ohniska asférickej šošovky, ktoré pre tento príklad bolo približne 39 mm za šošovkou.

Príklad 3

Tento príklad opisuje vytvorenie kompozitného obrazu vo fólii s exponovanými šošovkami s hliníkovou vrstvou citlivou na žiarenie použitím poľa šošoviek namiesto jedinej asférickej šošovky. Na vytvorenie vznášajúceho sa kompozitného obrazu bola použitá optická séria typu zobrazeného na obrázku 15. Optická séria pozostávala z lasera 300 pracujúceho s akosťou rezonátora, 99 % reflexného zrkadla 302. optického rozptyľovača 304 a lúčovo expanzného teleskopu 306. Tieto komponenty optickej série použitej v tomto príklade sú identické s tými, ktoré boli opísané v príklade 1. V optickej sérii tohto príkladu bolo zahrnuté aj dvojrozmerné pole 407 šošoviek, reflexná maska 409 a bikonkávna rozptylka 411.

Oblasti reflexnej masky 409 boli priehľadné, pričom sa zhodovali s oblasťami mikrošošovkového materiálu 412. ktoré mali byť exponované laserovým žiarením, zatiaľ čo ostávajúci povrch masky bol nepriehľadný alebo reflexný.

Pole 407 šošoviek pozostávalo z poľa šošoviek z taveného kremeňa dostupného od firmy MEMS Optical, LLC, Huntsville, Alabama pod označením 3038. Toto uzavreté lisované pole guľových šošoviek bolo umiestnené takmer v kontakte s bikonkávnou rozptylkou 411 s priemerom 75 mm a ohniskovou vzdialenosťou záporných 150 mm. Exponovaná šošovková fólia 412 s 80 nm hrubou hliníkovou vrstvou citlivou na žiarenie sa umiestnila 25 mm od bikonkávnej rozptylky 411. Mikrošošovkový materiál bol umiestnený približne 1 cm od ohniskovej vzdialenosti kombinovanej optickej dráhy poľa mikrošošoviek a bikonkávnej rozptylky. Výstup z lasera bol upravený tak, aby dával približne 4 mJ/cm² na povrchu exponovanej plochy šošoviek mikrošošovkovej fólie. Na exponovanie celého obrazu bol aktivovaný jediný pulz lasera.

Výsledná mikrošošovková fólia s vytvoreným obrazom pri prezeraní v dennom svetle odhalila obrazy, ktoré sa zdanlivo vznášali približne 1 cm nad fóliou. Obraz sa javil ako tmavý proti svetlosivému pozadiu.

Príklad 4

V tomto príklade bolo rozptýlené svetlo získané odrazom z rozptyľujúceho zdroja. Rozptyľujúci reflektor pozostával z keramickej perličky približne 5 mm priemeru. V tomto príklade bola použitá optická séria typu zobrazeného na

I obrázku 16. Pozostávala z Nd:YAG lasera 500 pracujúceho s moduláciou akosti rezonátora podobného ako v príklade 1 a teleskopu 502. ktorý redukoval veľkosť dopadajúceho laserového lúča na priemer približne 1 mm. Svetlo potom dopadalo na keramickú perličku 504 pod uhlom dostatočne odchýleným od normálu, aby sa osvetlila približne jedna štvrtina pologule keramickej perličky 504 obrátená k mikrošošovkovej fólii 512. Toto bolo potvrdené sledovaním rozptýleného žiarenia cez infračervenú kameru.

Keramická perlička 504 bola umiestnená nad XY plošinou 510 vo vzdialenosti približne 25 mm. Dopadajúce svetlo z lasera bolo upravené tak, aby bolo paralelné so vzorkovou plošinou. Fólia 512 so zapustenými šošovkami s 80 nm hliníkovou vrstvou citlivou na žiarenie bola upevnená na XY plošinu 5 10 a ovládač poskytoval riadiace signály pre plošinu a laser. Výstup lasera bol upravený tak, aby sa získalo približne 8 mJ/cm² na povrchu mikrošošovkovej fólie. Ožiarenie keramickej perličky 504 bolo upravené tak, aby sa získala najrovnomernejšia expozícia svetlom na povrchu mikrošošovkovej fólie 512. Plošina XY, 510 sa pohybovala rýchlosťou 50,8 cm/min, pričom laser pulzoval pri 10 Hz. Plošinou sa vykreslil komplexný obraz, zatiaľ čo mikrošošovková fólia bola exponovaná rozptýleným žiarením z keramického reflektora.

V dennom svetle sa kompozitný obraz vznášal približne 25 mm nad fóliou a javil sa ako tmavosivý oproti svetlosivému pozadiu. Tento obraz mal veľký pohyb voči pozorovacej pozícii pozorovateľa. Pod prechádzajúcim svetlom sa svietivý kompozitný obraz vznášal približne 25 mm nad fóliou.

Príklad 5

V tomto príklade materiálová vrstva fólie so zapustenými šošovkami pozostávala z mnohovrstvových optických stohov ladených na konkrétne farby vo viditeľnom svetle. Na jednom povrchu mikrošošovkovej základnej fólie boli nanesené tenké filmové vrstvy vákuovým odparovaním a plazmovou polymerizáciou, aby sa získala sekvencia vrstiev pozostávajúca z chrómu/plazmovo polymerizovaného butadiénu/oxidu kremičitého/hliníka, pričom chrómová vrstva susedila so zapustenými šošovkami. Hrúbky jednotlivých materiálov boli upravené tak, aby sa získali farby v červenej, zelenej a modrej časti viditeľného spektra. V tabuľke 1 sú uvedené konkrétne hrúbky jednotlivých pripravených materiálov.

Tabuľka 1: Zloženie série vrstiev (multivrstvy)

Vzorka	Cr (nm)	PP (nm)	SiO2 (nm)	Al (nm)	Farba
1	4	97	0	80	modrá
2	4	65	65	80	svetlomodrá
3	4	89	65	80	zelená
4	4	165	20	80	červenomodrá

Mikrošošovkové základné fólie s nanesenými vrstvami sa potom laminovali na nosnú vrstvu tak, aby série vrstiev boli v kontakte s laminujúcim materiálom. Krycia vrstva mikrošošovkovej fólie sa potom odstránila, aby sa exponoval čelný povrch zapustených šošoviek s farbami danými vyššie uvedenou tabuľkou.

Na vytvorenie obrazov na vzorkách tohto príkladu sa použila optická séria opísaná v príklade 1. V tomto príklade bolo ohnisko asféry umiestnené 1 cm nad t

mikrošošovkovou fóliou. Výstup lasera bol upravený tak, aby sa získala energetická hustota 5 mJ/cm² na povrchu mikrošošovkovej fólie. Optické vlastnosti viacvrstvových stohov boli modifikované v ožiarených oblastiach. Bol vykreslený vzor glóbusu, aby sa získali obrazy vo viacvrstvových stohoch podobným spôsobom ako v príklade 1. Pri dennom svetle sa ožiarené oblasti javili ako svetložlté až oranžové oproti farbe pozadia mikrošošovkovej fólie. Všetky kom27 pozitné obrazy sa javili ako vznášajúce sa nad fóliou a pohybovali sa voči pozorovateľovi.

Príklad 6

Tento príklad opisuje druhý typ mnohovrstvového ladeného stohu ako vrstvy citlivej na žiarenie na prípravu farebného kompozitného obrazu. Optické stohy boli pripravené na mikrošošovkovej základnej fólii pozostávajúcej z fólie so zapustenými šošovkami. Na jednu plochu mikrošošovkových základných fólií boli nanesené tenké filmové vrstvy vákuovým odparovaním, aby sa získala sekvencia vrstiev pozostávajúca z chrómu/kryolitu/hliníka (Cr/Na₃AlF₆/Al), chrómu/oxidu kremičitého/hliníka (Cr/SiO2/Al) alebo chrómu/fluoridu horečnatého/hliníka (Cr/MgF₂/Al), ako je uvedené v tabuľke 2 nižšie. Hrúbky dielektrických materiálov SiO₂, Na₃AlF₆ a MgF₂ boli upravené tak, aby sa získal rad farieb vo viditeľnom spektre. V tabuľke 2 sú uvedené konkrétne hrúbky jednotlivých materiálov pripravených v rôznych vzorkách.

Tabuľka 2: Zloženie série vrstiev (multivrstvy)

Vzorka	Hrúbka Cr (nm)	Hrúbka Na3AlF6 (nm)	Hrúbka SiO2 (nm)	Hrúbka MgF2 (nm)	Hrúbka Al (nm)	Farba	Zobrazovacia energetická hustota (mJ/cm2)
A	4,8	200	0	0	83	modrá	12,7
B	4,2	0	135	0	83	tmavomod- rá	8,6
C	4,2	0	0	259	83	vodná zelená	8,6
D	4,2	0	275	0	83	fialová	7,5
E	4,2	0	160	0	83	zelená	7,5
F	4',2	0	225	0	83	oranžovo- hnedá	7,5

Mikrošošovkové základné fólie s nanesenými vrstvami sa potom laminovali na nosnú vrstvu tak, aby multivrstva bola v kontakte s laminujúcim materiálom.

Krycia vrstva mikrošošovkovej fólie sa potom odstránila, aby sa exponoval čelný povrch zapustených šošoviek s farbami danými vyššie uvedenou tabuľkou.

Na vytvorenie obrazov na týchto vzorkách sa použila optická séria opísaná v príklade 1. V tomto príklade bola poloha konečných asférických šošoviek takmer v kontakte so vzorkou, aby sa získal kompozitný obraz, ktorý sa zdanlivo vznášal pod fóliou. Laserová energia bola upravená tak, aby sa získala energetická hustota, ktorá permanentne zmenila optické vlastnosti príslušných mnohovrstvových stohov, ako je uvedené v tabuľke 2. Ako obraz boli v tomto materiáli vykreslené znaky „SAMPLE“ podobným spôsobom ako v príklade 1. Pri dennom svetle sa kompozitný obraz javil ako tmavý s bielo-žltým obrysom oproti farbe pozadia mikrošošovkovej fólie. Všetky kompozitné obrazy sa zdanlivo vznášali (plávali) približne 39 mm pod fóliou a pohybovali sa vzhľadom na pozorovateľa pozorujúceho fóliu.

Príklad 7

V tomto príklade sa vytvoril farebný kompozitný obraz vo fólii so zapustenými šošovkami pomocou zliatiny vykazujúcej fázovú zmenu pozostávajúcej z 50 atómových percent striebra a 50 atómových percent zinku (Ag₅oZn_5O) a ladeného dvojvrstvového stohu pozostávajúceho z chrómu a oxidu kremičitého ako vrstvy citlivej na žiarenie. Zliatina vykazujúca fázovú zmenu nebola ablatovaná aplikovaným žiarením, zatiaľ čo ladená dvojvrstva zlepšuje spektrálny odraz v modrej časti viditeľného elektromagnetického spektra. Vrstva citlivá na žiarenie bola nanesená na medzivrstvu vloženej šošovkovej fólie spôsobom podobným ako pri nanášaní tenkých filmových vrstiev mnohovrstvového stohu na mikrošošovkovú základnú fóliu v príklade 5. Najprv boli vákuovo nanesené vrstva chrómu a vrstva oxidu kremičitého na polymérnu medzivrstvu do hrúbky 40 nm, resp. 260 nm. Potom sa na vrstvu oxidu kremičitého rozprašovaním naniesla nm hrubá vrstva zliatiny Ag5oZn_5O. Vzorky sa potom laminovali a stripovali, aby sa exponovala čistá časť mikrošošovkovej fólie.

Fólia pri prezeraní pod denným (odrazeným) svetlom sa javila ako fiatovomodrá. Na vytvorenie obrazu na vrstve Ag₅oZn₅o citlivej na žiarenie sa použila optická séria podobná ako v príklade 1. Namiesto lasera pracujúceho s moduláciou akosti rezonátora sa ako zdroj energie použil laser pracujúci v kontinuálnom režime Nd:YAG pri vlnovej dĺžke 1,06 pm. Šírka pulzu sa kontrolovala použitím akusticko-optického modulátora v optickej sérii. Difrakčný lúč prvého poriadku sa poslal cez optickú sériu typu zobrazeného na obrázku 14. Vzorky fólie so zapustenými šošovkami boli upevnené na XYZ plošinu. Výkon lasera do akusticko-optického modulátora sa upravil tak, aby dával 810 mW výkonu na mikrošošovkovom materiáli. Akusticko-optický modulátor bol nastavený tak, aby dosiahol 20 Hz pulzovanie pri 100 mikrosekundových šírkach pulzov. Asférická spojka opísaná v príklade 1 bola umiestnená 12 mm nad povrchom mikrošošovkového materiálu. Obraz bol vykreslený XYZ plošinou, zatiaľ čo laserové žiarenie exponovalo vrstvu citlivú na žiarenie.

Keď sa fólia pozorovala pri dennom svetle, oblasti s vytvoreným obrazom sa javili ako svetlomodré a vznášali sa približne 12 mm nad mikrošošovkovou fóliou.

Príklad 8

V tomto príklade sa ako mikrošošovková fólia použila štruktúra replikovaných šošoviek s medenou vrstvou citlivou na žiarenie. Ako mikrošošovková fólia sa použila replikovaná fólia typu opísaného v patente USA číslo 5,254,390. Na plochý povrch fólie sa vákuovo naparila vrstva medi citlivá na žiarenie do hrúbky 80 nm. Mikroreplikovaný mikrošošovkový materiál bol exponovaný laserovým žiarením z optickej série opísanej v príklade 1. Koncová asférická šošovka bola umiestnená s ohniskom 6,5 mm od povrchu mikrošošovkového materiálu. Výstup lasera bol upravený tak, aby dával približne 7 mJ/cm² na povrchu fólie. Laser sa nastavil na pulzovanie pri 10 Hz, zatiaľ čo plošina XYZ sa pohybovala rýchlosťou 50,8 cm/min. Nad vzorkou bol vykreslený vzor glóbusu (kruh so štyrmi oblúkmi).

Pri pozorovaní fólie v dennom svetle bolo vidno belavý obraz vznášajúceho sa glóbusu oproti medenej farbe vrstvy citlivej na žiarenie. Tento kompozitný obraz sa javil ako vznášajúci sa približne 6 mm nad fóliou.

Príklad 9

Tento príklad opisuje kombináciou planárneho kompozitného obrazu s kompozitným obrazom, ktorý sa zdanlivo vznášal pod fóliou. Na fólii s exponovanými mikrošošovkami s 80 nm hrubou hliníkovou vrstvou citlivou na žiarenie sa vytvoril obraz pomocou optickej konfigurácie opísanej v príklade 1. Asférická šošovka sa umiestnila takmer v kontakte s mikrošošovkovou fóliou a výstup lasera bol nastavený tak, aby dával 4 mJ/cm² na povrchu vzorky, Ovládač sa naprogramoval tak, aby vykreslil alfanumerické znaky „SAMPLE“. Na povrch odhalenej fólie sa umiestnila absorpčná maska. Táto maska bola vyrobená tlačou riadkov alfanumerických znakov „3M“ na priehľadné fólie konvenčnou fotokopírkou. Alfanumerické znaky absorbovali žiarenie, zatiaľ čo okolité oblasti laserové žiarenie prepúšťali. Exponovaná šošovková fólia s touto absorpčnou maskou bola umiestnená tak, že sa na polohe masky vytvorili znaky „SAMPLE“.

Pri pozorovaní pod denným svetlom sa zdalo, že znaky „SAMPLE“ sa vznášajú, resp. plávajú približne 39 mm pod fóliou, zatiaľ čo neexponované znaky „3M“ sa javili byť v rovine fólie. Znaky „3M“ boli pozorovateľné len oproti tmavým znakom nápisu „SAMPLE“.

Príklad 10

Tento príklad opisuje fóliu s komplexným trojrozmerným obrazom. V tomto príklade bola použitá mikrošošovková fólia so zapustenými šošovkami s 80 nm hrubou hliníkovou vrstvou citlivou na žiarenie. Použila sa optická .séria z príkladu 1. Mikrošošovková fólia bola upevnená na rovinu XY translačnej plošiny XYZ, zatiaľ čo asférická šošovka bola upevnená na os z. Asférická šošovka mala NA 0,64 a ohniskovú vzdialenosť 39 mm. Ovládač bol naprogramovaný tak, aby sledoval obrys izometrickej kocky s 5 cm dlhými diagonálami kocky (vzdialenosť medzi dvoma opačnými rohmi kocky). Relatívna pozícia a orientácia kocky naprogramovaná v ovládači umiestnila jeden koniec kompozitného obrazu kocky približne 5 mm nad povrch fólie a druhý koniec kompozitného obrazu kocky 5,5 cm nad tento povrch. Obraz kocky bol orientovaný tak, aby· bol roh kocky najbližšie k pozorovatéľovi.

Počas sledovania obrysov izometrickej kocky bola energia na jeden pulz z lasera kontrolovaná tak, aby dával konštantnú energetickú hustotu 8 mJ/cm² na povrchu vzorky bez ohľadu na vzdialenosť medzi rozptylkou a fóliou. Laser pracoval pri 10 Hz a plošiny X, Y a Z sa pohybovali rýchlosťou 50,8 cm/min. Obraz izometrickej kocky bol kontinuálne vykresľovaný v priestore nad mikrošošovkovou fóliou ovládačom.

Pri pohľade pri dennom svetle sa izometrický kompozitný obraz kocky javil ako tmavosivý oproti svetlosivému pozadiu, pričom sa vznášal medzi 5 mm a 5,5 cm nad povrchom. Navyše keď pozorovateľ zmenil svoju zornú perspektívu, zdalo sa, že izometrická kocka rotuje v priestore nad mikrošošovkovou fóliou a odhaľovali sa strany kocky, ktoré boli predtým zakryté pri rôznych zorných uhloch.

Príklad 11

Tento príklad opisuje vznášajúci sa obraz, ktorý môže zdanlivo zmiznúť. Teda možno dosiahnuť, že kompozitný obraz zmenou zorného uhla zmizne alebo sa znova zjaví. Použila sa fólia so zapustenými šošovkami s 80 nm hrubou hliníkovou vrstvou citlivou na žiarenie. Na vytvorenie obrazov sa použila optická séria podobná ako v príklade 1 a vzdialenosť asférickej šošovky od fólie bola upravená tak, aby bolo ohnisko 1 cm nad mikrošošovkovou fóliou. Ovládač bol naprogramovaný tak, aby vytvoril vzor glóbusu (kruh so štyrmi oblúkmi), a lase32 rový výstup bol nastavený tak, aby dával 8 mJ/cm² na povrchu vzorky. Na samotnú vzorku bol pripevnený štvorcový výsek priesvitnej pásky na fóliu so zav pustenými šošovkami. Štvorcový výsek pásky bol umiestnený tak, že počas vytvárania obrazu glóbusu časť oblasti zobrazovaná laserom prekrývala časť pokrytú priesvitnou páskou.

Keď sa fólia s obrazom pozorovala pri dennom svetle, pozoroval sa vznášajúci sa vzor glóbusu ako tmavosivý obraz oproti svetlosivému pozadiu vznášajúci sa 1 cm nad fóliou. Menením zorného uhla sa „glóbus“ pohyboval do oblasti zamaskovanej priesvitnou páskou alebo von z nej. Keď sa glóbus presunul do zamaskovanej oblasti, časť glóbusu v tejto oblasti zmizla. Keď sa glóbus presunul von zo zamaskovanej oblasti, časť glóbusu v tejto oblasti sa znova objavila.

Kompozitný obraz nielen postupne mizol pri prechode do zamaskovanej oblasti, ale úplne zmizol presne v momente, keď prešiel do tejto oblasti.

Fólia obsahujúca kompozitné obrazy podľa tohto vynálezu je exkluzívna a nedá sa duplikovať obyčajnými zariadeniami. Kompozitné obrazy možno vytvárať vo fólii, ktorá je špecificky určená na aplikácie ako sú pasy, identifikačné odznaky, identifikačná grafika a zberateľské karty. Dokumenty vyžadujúce verifikáciu môžu mať tieto obrazy vytvorené na laminovanej fólii na identifikáciu, autentickosť a vylepšenie. Možno použiť konvenčné prostriedky lepenia, ako je napríklad laminácia s použitím lepidiel alebo bez nich. Poskytovatelia hodnotných tovarov, napríklad balených elektronických výrobkov, kompaktných diskov, vodičských preukazov, dokladov vlastníctva, pasov alebo značkových výrobkov môžu jednoducho aplikovať viacvrstvový film podľa tohto vynálezu na svoje výrobky a inštruovať svojich zákazníkov, aby ako autentický tovar akceptovali len tovary takto označené. Pri výrobkoch vyžadujúcich takúto ochranu možno zvýšiť ich príťažlivosť zahrnutím fólie obsahujúcej kompozitné obrazy do ich konštrukcie alebo prilepením takých fólií na výrobky. Kompozitné obrazy možno použiť ako reklamné materiály, na štátne poznávacie značky a početné ďalšie aplikácie, kde je žiaduce vizuálne zobrazenie jedinečného obrazu.

Na tej istej fólii môžu byť vytvorené viaceré kompozitné obrazy a tieto kompozitné obrazy môžu byť rovnaké alebo rôzne. Kompozitné obrazy možno použiť aj spolu s inými konvenčnými obrazmi, ako sú tlačené obrazy, hologramy, izogramy, difrakčné mriežky, kinegramy, fotografie a podobne.

Odborníkovi budú zrejmé rôzne modifikácie a kombinácie publikovaných uskutočnení a tieto modifikácie spadajú do rozsahu vynálezu definovaného v pripojených nárokoch.

Claims (43)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Fólia zahrnujúca:

   a. aspoň jednu vrstvu mikrošošoviek, pričom táto vrstva má prvú a druhú stranu;

   b. vrstvu materiálu usporiadanú v susedstve prvej strany vrstvy mikrošošoviek;

   c. aspoň čiastočne úplný obraz vytvorený v materiáli spojený s každou z množstva mikrošošoviek, pričom tento obraz je v kontraste s materiálom; a

   d. kompozitný obraz poskytnutý jednotlivými obrazmi, ktorý sa voľnému oku javí ako vznášajúci sa nad alebo pod fóliou, alebo oboje.
2. 2. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že kompozitný obraz sa javí pod odrazeným svetlom ako vznášajúci sa nad fóliou.
3. 3. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že kompozitný obraz sa javí v prechádzajúcom svetle ako vznášajúci sa nad fóliou.
4. 4. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že kompozitný obraz sa javí pod odrazeným svetlom ako vznášajúci sa pod fóliou.
5. 5. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že kompozitný obraz sa javí v prechádzajúcom svetle ako vznášajúci sa pod fóliou.
6. 6. Fólia podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa tým, že kompozitný obraz sa voľnému oku javí aj aspoň čiastočne v rovine fólie.
7. 7. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že materiálom je materiál citlivý na žiarenie.
8. 8. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že materiálom je kovový materiál citlivý na žiarenie.
9. 9. Fólia podľa nároku 8, vyznačujúca sa tým, že kovový materiál citlivý na žiarenie je vybraný z hliníka, striebra, medi, zlata, titánu, zinku, cínu, chrómu, vanádu, tantalu a zliatin týchto kovov.
10. 10. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že materiálom je nekovový materiál citlivý na žiarenie.
11. 11. Fólia podľa nároku 10, vyznačujúca sa tým, že nekovový materiál citlivý na žiarenie je vybraný zo sulfidu zinočnatého, selenidu zinočnatého, oxidu kremičitého, indium-cín oxidu, oxidu zinočnatého, fluoridu horečnatého a kremíka.
12. 12. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že materiálom je zlúčenina citlivá na žiarenie na báze kovového oxidu.
13. 13. Fólia podľa nároku 12, vyznačujúca sa tým, že materiál zlúčeniny citlivej na žiarenie na báze kovového oxidu je vybraný z oxidových zlúčenín vytvorených z hliníka, železa, medi, cínu a chrómu.
14. 14. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že materiálom je termochromický materiál citlivý na žiarenie.
15. 15. Fólia podľa nároku 14, vyznačujúca sa tým, že termochromický materiál citlivý na žiarenie je vybraný z uhličitanu medi, dusičnanu medi s tiomočovinou, uhličitanu medi so sírou obsahujúcimi zlúčeninami tiolov, tioéterov, sulfoxidov a sulfónov, hydratovaných sulfátov, nitridov boru, hliníka a bizmutu.
16. 16. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že materiálom je materiál citlivý na žiarenie pozostávajúci z viacvrstvového tenkého filmu.
17. 17. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že ďalej obsahuje medzivrstvu umiestnenú medzi materiálovou vrstvou a mikrošošovkami.
18. 18. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že fóliou je fólia s exponovanými šošovkami.
19. 19. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že fóliou je fólia so zapustenými šošovkami.
20. 20. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že mikrošošovky sú vybrané z planárno-konvexných šošoviek, okrúhlych dvojitých konvexných šošoviek, tyčiniek, mikroguliek, perličiek alebo valcovitých šošoviek.
21. 21. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že kompozitný obraz je vnímateľný v zornom uhle menej ako sto (100) stupňov.
22. 22. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že kompozitný obraz sa zdanlivo pohybuje voči fólii s meniacou sa polohou pozorovania voči fólii.
23. 23. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že kompozitný obraz mizne a znova sa objavuje, keď sa mení uhol, pod ktorým sa fólia pozoruje.
24. 24. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že fólia zahrnuje viac ako jeden kompozitný obraz.
25. 25. Spôsob vytvorenia kompozitného obrazu na mikrošošovkovej fólii vyznačujúci sa tým, že zahŕňa nasledujúce kroky:

    a. poskytnutie fólie majúcej pole mikrošošoviek a materiálovú vrstvu citlivú na žiarenie susediacu s jednou stranou vrstvy mikrošošoviek;

    b. poskytnutie zdroja žiarenia; a

    c. vytvorenie aspoň čiastočne úplného obrazu v materiáli citlivom na žiarenie spojenom s každou z množstva mikrošošoviek s použitím zdroja žiarenia, čím fólia vykazuje kompozitný obraz poskytovaný jednotlivými obrazmi, ktorý sa voľnému oku javí ako vznášajúci sa nad alebo pod fóliou alebo oboje.
26. 26. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa tým, že každý¹ obraz je vytvorený násobnými vzorovanými expozíciami zdroja žiarenia, pričom fólia je v rozdielnej pozícii voči zdroju žiarenia počas každej expozície.
27. 27. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa tým, že každý obraz je tvorený aspoň jednou expozíciou zdroja žiarenia cez pole šošoviek.
28. 28. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa tým, že spôsob sa opakuje na získanie viac ako jedného kompozitného obrazu na fólii.
29. 29. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa tým, obrazy sú vytvorené násobnými expozíciami zdroja žiarenia, pričom fólia je v rôznej vzdialenosti od zdroja žiarenia počas každej expozície.
30. 30. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa tým, že zdroj žiarenia poskytuje žiarenie s vlnovou dĺžkou medzi 200 nm a 11 pm.
31. 31. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že je vyrobená spôsobom podľa nároku 25.

    I
32. 32. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že ďalej zahŕňa adhezívnu vrstvu na aplikovanie fólie na substrát.
33. 33. Fólia podľa nároku 31, vyznačujúca sa tým, že fólia je nalepená na substrát.
34. 34. Výrobok podľa nároku 32, vyznačujúci sa tým, žé substrátom je dokument.
35. 35. Výrobok podľa nároku 32, vyznačujúci sa tým, že substrátom je znak.
36. 36. Výrobok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že fólia je použitá na zobrazovanie informácií na reklamné účely.
37. 37. Fólia podľa nároku 32, vyznačujúca sa tým, že substrát je komponentom identifikačnej karty.
38. 38. Spôsob podľa nároku 32, vyznačujúci sa tým, že substrátom je obal.
39. 39. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa tým, že kompozitný obraz sa voľnému oku javí aj aspoň čiastočne v rovine fólie.
40. 40. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že kompozitným obrazom je dvojrozmerný obraz.
41. 41. Fólia podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že kompozitným obrazom je trojrozmerný obraz.
42. 42. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa tým, že kompozitným obrazom je dvojrozmerný obraz.
43. 43. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa tým, že kompozitným obrazom je trojrozmerný obraz.