CN111867849A - 具有交互式动态安全特征的微光学安全装置 - Google Patents

具有交互式动态安全特征的微光学安全装置 Download PDF

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Abstract

一种安全装置包括图像投影***，所述图像投影***包括聚焦元件阵列(101)和图像图标元件阵列(103)，所述聚焦元件阵列和所述图像图标元件阵列相对于彼此设置，使得通过所述图像投影***投影合成图像。所述合成图像与至少一个其他图像一起用作目标图像。作为目标图像(310’、310”)，这些图像进行空间协调，使得在所述目标图像具有预先确定的变换后，原本至少部分地隐藏的奖励图像(350)被显示。该目标效果用作游戏，其吸引附接有所述安全装置的高价值制品的最终用户的注意。所述安全装置允许查看者通过尝试打开所述奖励图像来与所述安全装置主动交互。

Description

具有交互式动态安全特征的微光学安全装置
技术领域
根据本公开的实施方案整体涉及一种安全装置，该安全装置适用于通过在附连到高价值制品上时向高价值制品赋予美化或认证效果中的至少一种来为所述高价值制品提供增强的安全性。在某些实施方案中，光学安全装置包括相对于聚焦元件的布置而设置的微图像元件的布置，使得当通过聚焦元件的布置或其部分查看微图像或其部分时，微图像或其部分投影一个或多个合成图像。该安全装置提供至少一种动态光学效果，由此装置所投影的合成图像中的至少一个对观察者而言看起来随观察者的视角改变而变换(就其形状、位置、颜色或尺寸中的至少一者而言)。更具体地，动态光学效果是交互式动态光学效果，其中光学效果伴随有或包括至少一个目标效果。目标效果包括两个或更多个目标图像(其中至少一个是合成图像中的一个)的交互，这些目标图像看起来在空间上进行协调以显示至少一个奖励图像。例如，在动态光学效果是合成图像位置的变换的情况下，所述至少两个目标图像在空间上彼此交互，使得在预先确定的相对位置处显示奖励图像。
根据本公开的实施方案包括制造安全装置的方法、安全装置的用途、用安全装置保护高价值制品的方法、制造安全的高价值制品的方法以及通过本文描述的过程制备的产品。
背景技术
目前有若干种光学安全装置。例如，光学安全装置在美国专利号7,333,268、7,738,175和7,468,842中描述和示出，其中安全装置投影一个或多个合成图像。
尽管有若干种光学安全装置适于为各种制品提供增强的安全性，但这些通常是“1级”(例如，对用户眼睛而言是可见的)安全特征，其需要最终用户目视检查集成的安全装置，以认证其所附连到的制品。然而，此类装置遭受如何使用这种制品的内在动力。例如，虽然纸币通常通过附连到其上的此类安全装置来保护(美化和/或认证)，但此类安全装置的有效性取决于最终用户与安全装置的交互。然而，在很大程度上由于快速的使用速度，纸币和其他此类制品的最终用户常常脱离认证过程，因为最终用户经常在没有通过采用安全装置来对纸币进行认证的情况下使用纸币。
发明内容
根据本公开的某些实施方案提供了一种安全装置，该安全装置改善了最终用户与用于保护高价值制品的安全装置的交互和对其的采用。此类安全装置继而将提高该安全装置作为1级安全装置的有效性，从而阻止伪造。
根据本公开的各种实施方案的安全装置提供鼓励用户采用安全装置或与其交互的功能。通过这样做，最终用户不仅采用合成图像或动态光学效果，而且还采用交互式动态光学效果(即，目标效果)，从而挑战并奖励最终用户的智力。更具体地，在一些实施方案中，安全装置包括允许最终用户变换目标图像的光学关系以产生/显示奖励图像的游戏。例如，当最终用户能够成功地迫使目标图像在空间上完全重叠、占据预先确定的非重叠位置或者部分地重叠时，她将获得奖励图像。通过这种采用，通过增加最终用户对安全装置的采用，安全装置的认证或美化特征得到更频繁地利用。在某些实施方案中，通过在安全装置的安全特征中提供“类似游戏”的功能，最终用户可能更有可能仔细注意安全装置的存在和功能，并暗示更频繁地发现伪造品。
在本公开的一个方面，提供了一种光学安全装置。在某些实施方案中，光学安全装置是包括图像投影***的微光学安全装置，该图像投影***包括：(i)聚焦元件阵列；(ii)图像图标元件阵列，该图像图标元件阵列邻近聚焦元件阵列设置，使得当通过聚焦元件阵列的至少部分查看图像图标元件阵列的至少部分时，通过图像投影***投影至少一个合成图像；(iii)控制图案元件阵列，该控制图案元件阵列跨图像图标元件阵列或其一部分集成；一组目标图像，该组目标图像中的至少一个是通过图像投影***投影的合成图像中的一个；以及至少一个奖励图像。微光学安全装置的特征还在于，该安全装置提供目标效果，由此目标图像在预先确定的对准相位处进行空间协调，以与奖励图像的显示重合。
在各种实施方案中，微光学安全装置的特征还在于，目标图像和奖励图像的可视性由控制图案元件阵列来调节。
在根据本公开的一些实施方案中，提供了一种制造微光学安全装置的方法。在一个具体实施方案中，微光学安全装置通过以下方式制造：提供图像投影***，该图像投影***具有与控制图案元件阵列集成并与聚焦元件阵列层叠的图像图标元件阵列，使得当通过聚焦元件阵列的至少部分查看图像图标元件阵列的至少部分时，通过图像投影***投影至少一个合成图像。该方法的特征还在于，微光学安全装置提供至少两个目标图像，当控制图案阵列的同相部分对准聚焦元件阵列的焦点时，所述至少两个目标图像在预先确定的对准相位处进行空间协调，以与至少一个奖励图像的显示重合，使得显示至少一组奖励图像。根据某些实施方案，预先确定的对准相位与预先确定的视角或视角范围相关联。在一些实施方案中，由于控制元件和图像图标元件之间的相互作用而存在预先确定的对准相位，但是与预先确定的对准相关联的视角不是预先确定的或者提前已知的。
在一些实施方案中，一种方法包括：(i)提供聚焦元件阵列；(ii)提供图像图标元件阵列；以及(iii)将聚焦元件阵列和图像图标元件阵列相对于彼此布置，使得当通过聚焦元件阵列的至少部分查看图像图标元件阵列的至少部分时，通过图像图标元件投影合成图像。该方法的特征还在于，微光学安全装置提供至少两个目标图像，这些目标图像在预先确定的对准相位处进行空间协调，使得空间协调与至少一个奖励图像的显示重合。该方法的特征还在于，当控制图案元件阵列的同相部分对准聚焦元件阵列的焦点时，目标图像的空间协调与之重合。在一个或多个预先确定的对准相位中，控制图案元件阵列的同相部分对准焦点，并且显示至少一个奖励图像。
根据本公开的各种实施方案，图像图标元件阵列和聚焦元件阵列相对于彼此布置，使得安全装置提供具有动态光学效果的至少一个合成图像，所述动态光学效果构成目标效果的一部分。如本文通篇所述，目标效果包括具有动态光学效果的一个目标图像与另一目标图像的空间交互，该另一目标图像可以是具有动态光学效果的另一合成图像、具有静态光学效果的合成图像、自然图像或所选光学坐标。本文通篇所设想的空间交互包括其中在预先确定的对准相位处将目标图像相对于彼此隔开预先确定的距离，诸如以目标距离隔开、部分地重叠或完全重叠，优选至少部分地重叠。在该预先确定的对准相位处，控制图案元件阵列的同相部分对准聚焦元件阵列的焦点，从而显示(例如，打开)奖励图像。优选地，当奖励图像被打开时，目标图像被关闭，并且当奖励图像被关闭时，目标图像中的一个或多个被打开或关闭。然而，在一些实施方案中，仅关闭目标图像的一部分，或者仅打开奖励图像的一部分，反之亦然。目标图像的空间交互可以是目标图像的重叠、目标图像彼此以预先确定的距离的放置、目标图像尺寸的变化或目标图像颜色的变化或在平面上的变化(深度、平面内或浮动)。
在根据本公开的某些实施方案中，提供了一种保护制品的方法。在一些实施方案中，一种方法包括通过将安全装置的面联接到制品的面来将微光学安全装置固定到制品。在一个优选的实施方案中，当将安全装置联接到制品时，图像图标元件阵列在制品近侧，而聚焦元件阵列位于远侧。
在本公开的另一方面，提供了一种通过所公开的制造光学安全装置的方法制造的微光学安全装置。在一个具体实施方案中，微光学安全装置包括图像投影***，该图像投影***具有(i)聚焦元件阵列；(ii)图像图标元件阵列，该图像图标元件阵列邻近聚焦元件阵列设置，使得当通过聚焦元件阵列的至少部分查看图像图标元件阵列的至少部分时，通过图像投影***投影至少一个合成图像；以及(iii)控制图案元件阵列，该控制图案元件阵列跨图像图标元件阵列集成；一组目标图像，该组目标图像中的至少一个是通过图像投影***投影的合成图像中的一个；以及至少一个奖励图像。微光学安全装置的特征还在于，其通过以下方式制造：(i)提供聚焦元件阵列；(ii)提供图像图标元件阵列；以及(iii)将聚焦元件阵列和图像图标元件阵列相对于彼此布置，使得当通过聚焦元件阵列的至少部分查看图像图标元件阵列的至少部分时，通过图像图标元件投影合成图像。微光学安全装置的特征还在于，其提供至少两个目标图像，这些目标图像在预先确定的对准相位处进行空间协调，使得空间协调与至少一个奖励图像的显示重合。该方法的特征还在于，当控制图案元件阵列的同相部分对准聚焦元件阵列的焦点时，目标图像的空间协调与之重合。
在另一方面，提供了一种安全制品。在一些实施方案中，该安全制品包括(i)制品，以及(ii)至少一个微光学安全装置。该安全制品的特征在于，微光学安全装置牢固地联接到制品的至少一个面，使得其对于最终用户至少部分地可见。在另一个实施方案中，安全制品的特征在于，微光学安全装置联接到制品，使得最终用户可以在视觉上采用微光学安全装置。在另一个实施方案中，微光学安全装置包括：(i)聚焦元件阵列；(ii)图像图标元件阵列；以及(iii)当通过聚焦元件阵列的至少部分查看图像图标元件阵列的至少部分时，通过图像图标元件投影的合成图像。微光学安全装置的特征还在于，该安全装置提供包括至少一个目标效果的动态光学效果。在另一个实施方案中，微光学安全装置的特征还在于，图像图标元件阵列包括控制图案元件阵列。
根据本公开的其他实施方案包括使用微光学安全装置来认证制品。此处，微光学安全装置与制品集成，使得其可以被制品的最终用户容易地采用。某些实施方案包括一种安全制品，该安全制品包括至少一个如本文所述的微光学安全装置。一种将微光学安全装置与制品集成的方法也构成本公开的一个方面，其中该方法包括提供具有基底表面的制品，以及将微光学安全装置联接到基底表面。
实施方案现在将在本文中进一步描述，使得本领域的普通技术人员(以下称为“PHOSITA”)能够制造和使用本发明，而不必依靠过度实验。这样，本文之前或之后描述的实施方案无意于限制要求保护的本发明的范围，并且应仅被解释为出于描述要求保护的本发明的目的而提供的示例性实施方案。对于PHOSITA应当显而易见的是，除了本文明确描述的那些以外，更多的修改和实施方案是可能的。此外，在解释本公开时，所有术语应以与本文所表达的上下文一致的最广泛的可能方式来解释。具体地，术语“包括”、“具有”和“包含”应解释为以非排他性方式指代元件、部件或步骤，表示所引用的元件、部件或步骤可存在、被利用或者与未明确引用或可以具体地与本文描述的其他实施方案组合的其他元件、部件或步骤组合。
如本公开和所附权利要求书中所用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指代物。
除非上下文明确要求不同的解释，否则本文中对诸如目标图像、奖励图像、图像图标元件阵列、聚焦元件阵列或控制图案元件阵列的部件的引用应理解为包括具有那些部件的全部或仅一部分的实施方案。
本文提及的所有出版物均以引用方式并入本文，以公开和描述与引用出版物相关的方法和/或材料。提供本文讨论的出版物仅是出于公开的目的。本文中的任何内容均不得视为承认本发明无权凭借在先发明而早于此类出版物。
定义
如本文所用，术语“动态效果”可与“动态光学效果”和“交互式动态光学效果”互换，并且是指由安全装置或图像投影***投影的图像随着安全装置或图像投影***的视角改变的变换。
如本文所用，术语“同相”定义了从至少一个视角来看控制图案与图像图标元件的至少一个图案重叠的部分。
如本文所用，术语“自然图像”是指不是通过聚焦元件和图像图标元件的配合而提供的图像，或者不需要聚焦元件来放大和组合图像的图像。自然图像的示例包括但不限于传统印刷图像，诸如平版印刷、凹版印刷或丝网印刷图像、水印、安全制品的基底中的某些特征、制品基底中的窗口或者安全制品的未印刷或印刷有不同颜色的区域。
如本文所用，术语“光学坐标”是指在微光学安全装置内可观察到的位置，尤其是指通过聚焦元件阵列可观察到的位置。其用作目标图像，并且可通过聚焦元件阵列进行观察，使得其可以与主要合成图像进行协调，从而当主要合成图像在预先确定的对准相位处进行空间协调时，其空间协调将与奖励图像的显示重合(例如，当主要合成图像到达距光学坐标预先确定的距离时，奖励图像打开)。
如本文所用，术语“光学图像”是指由图像投影***提供的图像，该图像未被放大或者不是由聚焦元件阵列组成的。
如本文所用，术语“异相”定义了从任何视角来看控制图案不与图像图标元件的至少一个图案重叠的部分。
如本文所用，术语“静态光学效果”是指不变换但在所有视角上都保持相同的合成图像。
如本文所用，术语“对准相位”是指由观察者的视角确定的聚焦元件的焦点相对于图标图像阵列的相对位置。对于特定的制品，对准相位与观察者查看安全装置的角度相关联。在某些实施方案中，视角与对准相位之间的关联是一致的(例如，对准相位以相同或基本相同的视角发生)。在各种实施方案中，视角与对准相位之间的关联是变化的(例如，对准相位与跨装置的不同视角相关联)。
附图说明
通过参考附图示出了所公开的本发明的具体特征，其中：
图1a至图1e示出了安全装置的剖视图，该安全装置具有印刷在光学间隔件上的图像图标元件阵列(1a)；具有形成为空隙(可被填充或涂覆)的图像图标元件阵列(1b)；具有在光学间隔件内形成为填充的空隙的图像图标元件阵列(1c)；具有通过聚焦元件阵列查看的图像图标元件阵列，该聚焦元件阵列是在单独层中的针孔(1d)；具有作为反射***设置在图像图标元件阵列下方的聚焦元件(1e)；并且具有通过密封的聚焦元件阵列查看的图像图标元件阵列(1f)。
图2a至图2d示出了与控制图案集成的图像图标元件阵列的顶侧视图，其中两个视差图像被协调以在预先确定的对准相位处显示奖励图像(2a)；其中控制图案是窗口，通过该窗口可以看到奖励图像(2b)；其中控制图案用于消除图像元件中的一个或多个(2c)；并且其中目标图像是印刷图像(2d)。
图3提供了图像图标元件阵列和对应的目标效果的视图。
具体实施方式
根据某些实施方案，通过提供具有目标效果的微光学安全装置，最终用户可以调节目标图像的变换或交互以显示至少一个奖励图像，从而增加诱使最终用户采用安全装置的可能性。这样，安全装置的最终用户可通过移入和移出与对准相位相关联的视角范围来改变视角以对目标图像进行空间协调，从而打开或关闭目标图像和/或奖励图像。打开目标图像和/或奖励图像意味着在某些视角显示这些图像或使这些图像可见，而关闭目标图像和/或奖励图像则意味着在某些视角使这些图像不那么可见、部分地不可见或完全不可见。通过最终用户对这些目标效果的调节，安全装置更具交互性，并且更吸引最终用户，因此，更有可能通过对附连有安全装置的制品进行认证或美化来保护制品。
微光学安全装置，在本文中可互换地称为安全装置，包括图像投影***，并显示一组目标图像和至少一个奖励图像。
图像投影***以及一组目标图像和奖励图像包括安全装置的元件。该图像投影***包括聚焦元件阵列，该聚焦元件阵列与图像图标元件(例如，微图像元件)阵列联接。这些联接的阵列可以直接彼此层叠，或者可以散布在其他阵列或层中，或者可包括多个微图像元件阵列或多个聚焦元件阵列。在各种实施方案中，图像元件阵列与控制元件的图案集成，该图案调节奖励图像、目标图像或这两者的显示。图像投影***单独提供一组目标图像，或者提供少于整组目标图像，然后将其与自然图像组合以提供整组目标图像。在任何情况下，目标图像中的至少一个将通过图像投影***提供。这些图像投影***包括至少一个以图像图标元件形式的微图像元件阵列和至少一个聚焦元件阵列。图像图标元件和聚焦元件一起相对于彼此设置，使得它们配合以提供至少一个目标图像，该目标图像是当通过聚焦元件的至少部分查看图像图标元件的至少部分时从图像图标元件阵列投影的合成图像。重要的是，图像投影***包括跨图像图标元件阵列或其一部分设置的控制图案元件阵列。控制图案元件阵列调节目标图像和奖励图像的打开和关闭；具体地，控制图案元件调节奖励图像的显示。在一个实施方案中，如在图1中最佳地示出，聚焦元件阵列(101)和图像图标元件阵列(103)彼此接近地层叠。在一个或多个视角处，查看图像图标元件的观察者观察到通过图像图标元件和聚焦元件的配合由安全装置投影的合成图像。设想各种实施方案适合用作图像图标元件和聚焦元件。合适的图像元件和聚焦元件以及提供它们的方法在国际专利申请公布WO2005/052650、WO2006/125224、WO2008/008635、WO2011/019912、WO2011/163298、WO/2013/028534、WO2014/143980、WO2009/017824、WO2016/044372、WO2016/011249、WO2013/163287、WO2007/133613、WO2012/103441和WO2015/148878、WO2005/106601、WO2006/08713中进行了描述，这些专利申请均全文并入本文。在优选的实施方案中，图像元件为空隙、实心区域、突起或它们的任何组合的形式。合适的聚焦元件及其提供方法在国际专利申请公布WO2006/125224、WO2008/008635、WO2011/019912、WO/2013/028534、WO2014/143980、WO2016/044372、WO2016/011249、WO2007/133613、WO2012/103441、WO2015/148878、WO2017/105504、、WO2005/106601、WO2006/087138中进行了描述，这些专利申请均全文并入本文。
此外，在本文中还设想可以将其他部件添加到图像图标元件阵列、聚焦元件阵列中，或添加在图像图标元件阵列或聚焦元件阵列之间。合适的附加部件的示例包括但不限于光学间隔件、涂层、粘结层、主浮雕漆层、图案化金属层、反射层、遮光层、气相沉积层、变色建筑层、防污层、硬化层或者着色或染色层。还设想了，微图像元件或图像图标元件的多个阵列也被集成为图像投影***的部分。类似地，还设想了，聚焦元件的多个阵列也被集成为图像投影***的部分。还设想了，聚焦元件是部分地或完全密封的密封透镜。例如，在某些实施方案中，密封层占据各个聚焦元件之间的间隙空间，而在其他实施方案中，密封层覆盖各个聚焦元件的整个高度，并且可以成形为聚焦元件的形式或者可以在聚焦元件的远侧是平坦的。在其他实施方案中，密封层覆盖整个图像投影***，包括聚焦元件和微图像元件阵列。
本文中还设想了可以各种顺序对图像图标元件阵列和聚焦元件阵列进行排序。例如，在一个实施方案中，图像图标元件阵列层叠在聚焦元件阵列下方，使得从第一侧查看安全装置的观察者将通过聚焦元件查看图像图标元件。在另一个实施方案中，图像图标元件阵列层叠在聚焦元件阵列上方，使得从第一侧查看安全装置的观察者将看到图像图标元件而无需通过聚焦元件进行查看。本文还设想了通过用作聚焦元件的针孔的单独阵列查看图像元件。
在本发明的范围内设想了各种聚焦元件和图像图标元件；根据本公开，其中许多对于PHOSITA将变得显而易见。优选的实施方案示于图1a至图1e中。替代方案在国际专利申请公布WO 2013/028534中进一步描述，该专利申请描述了一种可转移微光学***，其中图像图标元件基本上嵌入聚焦元件内；WO 2005/052650描述了一种微光学安全装置，该微光学安全装置描述了以各种顺序组织和布置以提供合成图像的各种图像图标元件、聚焦元件；WO 2013/163287和WO 2014/039476也描述了合适的微光学安全装置，其中图像图标元件是交织的图像的不同视角，其中不同视角被交织并进行像素映射以形成图像图标元件；WO 2009/017824描述了图像图标元件，该图像图标元件是多个图像元件的组合，这些图像元件被缝合在一起以形成单个图像图标元件；WO 2011/163298描述了被嵌入的聚焦元件；所有这些文献均全文以引用方式并入本文。
合适的聚焦元件可以采取各种形式，并且包括能够被组织成阵列的所有元件，在阵列中这些元件可用于放大图像图标元件或其部分并将其合并或组合成组合和放大图像(即，合成图像)。例如，合适的聚焦元件包括但不限于透镜，诸如平行或带交叉影线的双凸透镜，或者非柱面或微透镜。可以选择形状、尺寸和任何颜料以满足期望的目的。这些透镜可以是反射的或折射的。此外，当与图像图标元件配合时，可以分别调节折射率、f＃、直径和形状以获得期望的光学效果。本发明还设想聚焦元件是具有梯度折射率的格林透镜(grin lens)。例如，图1a提供了印刷图像图标元件(103)，该印刷图像图标元件以阵列设置在光学间隔件(102)的一侧上并且与聚焦元件阵列(101)相对。相比之下，图1b提供了呈形成在光学间隔件(102)之上/之中的微图像元件(103)形式的图像图标元件(103)，所述微图像元件可以任选地被填充(全部或部分)或涂覆(溢流、图案)。在另选的实施方案中，图像图标元件可以形成在光学间隔件(102)中，被填充(103)并被覆盖，或者可被施加为如图1c所示的单独层。聚焦元件本身可以是折射的、反射的或它们的组合。或者，如图1d所示，聚焦元件(104)可以是针孔，通过该针孔可以查看图像图标元件以投影合成图像。图1e提供了呈设置在图像图标元件阵列(103)下方的反射透镜阵列(101)的形式的聚焦元件，使得位于图像图标元件(103)附近的观察者可通过反射聚焦元件阵列(101)的反射查看所投影的合成图像形式的图像元件阵列。
在某些实施方案中，本文的各种实施方案中描述的聚焦元件是微透镜。在根据本公开的各种实施方案中，微透镜是非球面的或具有多边形底面的球面，并且被布置在六边形布置的多个域中。在某些实施方案中，微透镜以矩形、三角形和其他几何重复的布置方式布置。在各种实施方案中，微透镜具有多边形、圆形或椭圆形底面。在一些实施方案中，微透镜具有带倒圆顶点的多边形底面。申请人已经发现，利用六边形布置的实施方案可以有效地提高由聚焦元件和微图像元件形成的合成图像的分辨率。设想在本公开的范围内的聚焦元件可以是凸的或凹的。
如本文所述，微光学安全装置包括具有图像图标元件阵列和聚焦元件阵列的图像呈现***。当通过聚焦元件阵列查看图像图标元件时，图像图标和聚焦元件配合以产生合成图像。
图像图标元件以与图像图标层集成的阵列形式组织。这些图像图标元件可以是图像的形式，也可以是图像的部分。通过与聚焦元件阵列的配合，当各个聚焦元件聚焦在图像或图像的各部分上时，这些图标元件被放大并组合以形成组合图像。在一些实施方案中，图像图标元件通过与图像图标层集成的浮雕结构形成图像。这样，在此上下文中使用的集成包括将浮雕结构施加到图像图标层中(例如通过压印)，或者涉及将浮雕结构施加到图像图标层上(例如通过印刷或将涂层施加到图像图标层并用表示图像或图像部分的浮雕结构压印该涂层)。
形成图像图标元件的浮雕结构可具有各种尺寸，包括微米尺寸、纳米尺寸、宏观尺寸或它们的任何组合。尽管可以设想纳米尺寸或宏观尺寸将是合适的，但在一些实施方案中，微米尺寸的图像图标元件也是有效的。本发明人已发现，图像图标元件的这种优选实施方案与替代方案相比具有改进的可制造性。
形成图像图标元件的浮雕结构可以是凹部、柱子或它们的组合的形式。在此类浮雕结构是凹部的情况下，它可以是终止于图像图标层的厚度内的某处的浅凹部，或者它可以是穿过图像图标层并邻接另一层的空隙。
图像图标元件可通过各种方法形成，包括例如激光图案化、光刻、机加工、压纹、印刷、注塑、其他成型技术或它们的任何组合。
空隙可通过各种方法来涂覆，包括例如电镀、无电解镀、气相沉积(例如，化学和/或物理)、单体气相沉积、溅镀、旋涂、辊涂、其他涂覆方法以及它们的任何组合。
在根据本公开的某些实施方案中，图像图标元件与聚焦元件阵列配合以提供合成图像。
控制图案元件与图像图标元件阵列集成，使得在同相布置中，目标图像关闭，并且奖励图像打开。控制图案可以是期望的任何形状或尺寸的形式，并且被布置为使得在预先确定的对准相位处，装置允许观察者看到目标图像，而在另一组预先确定的对准相位处，装置允许观察者看到一组奖励图像。这由图3示出，其中作为目标图像的合成图像(310)以10度的旋转视角被观察到，并且被隔开分隔距离d。在该例示性示例中，小于d的分隔距离将允许观察者看到奖励图像。在安全装置被取向为15度旋转视角时，目标图像接近小于d的分隔距离，这导致奖励图像(320)打开(显示)，而目标图像(310’、310”）关闭。当目标图像(340’、340”)在80度旋转视角处开始重叠时，观察到类似效果，使得在77度旋转视角处，目标图像针对该特定设计充分重叠以产生奖励图像，并且奖励图像(350')打开，并且目标图像(340’、340”)关闭。
如图2a至图2d所示，控制图案可同相和/或异相存在，具体取决于图像图标元件阵列中的图像图标元件的图案设计。在图2a的例示性示例中，图标图像1 (201)和图标图像2(202)是图像图标元件阵列的组成部分。在该例示性示例中，部件彼此叠置。该特定叠置具有201和202同相对准或以其他方式重叠的区域(204)。在某些实施方案中，重叠被视为同相的程度是一种设计选择。然后可将控制图案元件阵列(203)附加地添加到图标元件阵列并叠置，使得其也与两个先前的部件(206)同相。根据某些实施方案，这确保调节奖励图像的出现的控制图案与图像图标元件同相，使得当图像图标元件足够靠近在一起时，控制图案将在特定位置处显示奖励图像。在图2a的例示性示例中，当提供视差图像1的“图标图像1”(201)和“图标图像2”(202)在其长度的一部分上彼此同相并且还与控制图案(203)的“窗口”同相时，创建奖励图像。另外，如该例示性示例中所示，在区域(205)中，当图标图像(201)和(202)彼此异相时，奖励图像不可见。类似地，在区域(204)中，图标图像(201)和(202)彼此同相，并且控制图案(203)的元件显示奖励图像。此外，控制图案可被集成为图像图标元件阵列的部分，从而起到打开奖励图像的作用。这样，控制图案本身可通过用对比材料填充或涂覆的空隙阵列(图2c)本身，或者可以是窗口(图2b)，用于投影一组奖励图像的图像图标元件可通过该窗口查看。
图2b示出了其中奖励图像被组成为视差图像(213)的实施方案，该图像在预先确定的对准相位处通过控制图案(213)的“窗口”可见。控制图案(213)与图标层(225)的元件之间的相互作用示于线(215)中。在某些区域中，例如在区域(217)中，控制图案(213)的元件在图标层上创建空白空间，其中该图标通过控制图案不可见。类似地，在某些区域中，例如在区域(219)中，控制图案(213)允许图标层具有高可见性，诸如通过允许大量的一种或多种墨水填充的凹陷部可见。如图2b的非限制性示例中所示，图标层(221)包括两组或更多组图标图像，这些图标图像可以彼此并且与控制图案的元件不同地同相(例如，如区域(225)中所示)，或者彼此并且与控制图案的元件不同相(例如，如区域(223)中所示)。
图2c进一步示出了根据某些实施方案的控制图案(237)的操作。在根据本公开的各种实施方案中，控制图案(237)不是墨水填充的凹陷部，而是消除一种或多种其他图案(例如，图标层图案(235))的元件图案，从而使奖励图像信息通过控制图案(237)的“窗口”或“孔”可见。在图2c的例示性示例中，该消除示于行(230)中。
在一个例示性实施方案中，如图2d所示，诸如星星的印刷元件(240)用作目标图像，使得当图像投影***提供的另一目标图像与印刷的星星对准时，如区域(245)所示，控制图案(241)和投影的合成图像同相，从而触发奖励图像的显示。类似地，当控制图案(241)和投影的合成图像异相时(例如，如区域(247)中所示)，奖励图像不可见。
如本公开中所用，术语“合成图像”涵盖被聚焦元件阵列以两种方式合成放大的图像。这样，聚焦元件在用于查看图像图标元件阵列时增加了由图像图标元件的浮雕结构描绘的微图像或其部分的表观尺寸。另外，当通过聚焦元件阵列查看图像图标元件阵列时，以任何给定视角聚焦的图像图标元件阵列的各部分被光学组合以形成至少一个合成图像。
在各种实施方案中，合成放大图像的尺寸可通过多个因素的协调或选择来调节。例如，如本文所述，图像图标元件阵列和聚焦元件阵列中的每一者可以单独布置，使得图像图标元件或图像图标元件集合的重复图案或者聚焦元件或聚焦元件集合的重复图案沿着所选角度重复。该所选角度在本文中称为偏斜轴，并且该偏斜轴将横越本文中被称为偏斜角的特定角度。合成放大率的大小可根据聚焦元件阵列的偏斜轴与图像图标元件阵列的偏斜轴之间的偏斜度而增大或减小。例如，在聚焦元件阵列和图像图标元件阵列中的每一者具有相同图案的情况下，使其偏斜轴略微不对准，使得聚焦元件阵列的偏斜角略微大于或小于图像图标阵列的偏斜角，可以产生一组合成图像，这些合成图像是图像图标元件的放大版本，但已相对于图像图标旋转大约90度左右。
根据本公开的一些实施方案的目标图像中的至少一个是由图像投影***投影的合成图像；更具体地，该合成图像是在通过聚焦元件阵列的至少部分查看图像图标元件的至少部分时通过图像图标元件投影的。因此，图像投影***包括至少一个聚焦元件阵列；至少一个图像图标元件阵列；以及至少一个控制图案元件阵列。
根据各种实施方案，安全装置的目标图像包括由图像投影***投影的至少一个合成图像。为简单起见，该目标图像将被称为主要合成图像。在一个优选的实施方案中，该目标图像提供动态光学效果(在本文中也称为动态效果)，由此该目标图像看起来随着视角的改变而改变位置、改变颜色、改变尺寸或改变形状。其他目标图像可选自光学坐标、光学图像、自然图像或另一合成图像。
对目标图像进行协调，使得在预先确定的对准相位处调节其出现。例如，在一个实施方案中，当通过改变视角来缩短目标图像之间的距离使得目标图像之间非常近或在一个或多个预先确定的对准相位处重叠时，目标图像中的至少一个消失；优选整组目标图像消失。另选地，在通过改变视角来改变目标图像中的一个的颜色或形状使得在预先确定的对准相位处观察到颜色/形状匹配的情况下，目标图像中的至少一个消失。在某些实施方案中，整组目标图像消失。在各种实施方案中，该组目标图像中的足够的目标图像消失，使得奖励图像不被对准的目标图像遮挡。在通过改变视角来向上或向下调整目标图像之间的尺寸使得在预先确定的对准相位处观察到预先确定的尺寸的情况下，目标图像中的至少一个消失；优选整组目标图像消失。
目标图像可采用任何形状、尺寸、颜色或它们的组合。如本文中使用的图像包括文本、数字、符号、肖像或它们的任何组合。
在某些实施方案中，目标图像被协调为具有与奖励图像的显示重合的空间交互。
如本文所用，奖励图像还可采用任何形状、尺寸、颜色或它们的组合。此外，当目标图像如上所述在空间上交互时，奖励图像被显示。在各种实施方案中，除了预先确定的对准相位之外，整个奖励图像在所有视角都保持隐藏。在某些实施方案中，奖励图像的仅一部分被隐藏，使得在预先确定的对准相位处，仅奖励图像的互补部分被显示。
如在本公开的上下文中使用的奖励图像包括合成图像，诸如主要合成图像，或光学图像，或自然图像，诸如印刷图像。在一些实施方案中，同样是主要合成图像的奖励图像可以有效地用作奖励图像，因为此类图像还提供了进一步吸引观察者的动态效果。在某些实施方案中，奖励图像可以是静态图像，其保持隐藏，直到目标图像以预先确定的方式诸如通过空间交互、形状交互、颜色交互、尺寸交互或它们的任何组合进行交互。
根据第一组实施方案的微光学安全装置包括图像投影***，该图像投影***包括：(i)聚焦元件阵列(101)，(ii)图像图标元件阵列(103)，该图像传感器元件阵列邻近聚焦元件阵列设置，使得当通过聚焦元件阵列的至少部分查看图像图标元件阵列的至少部分时，通过图像投影***投影至少一个合成图像，以及(iii)控制图案元件阵列(203)，该控制图案元件阵列跨图像图标元件阵列集成。微光学安全装置还包括一组目标图像(310’、310”)，该组目标图像包括至少一个目标图像和至少一个奖励图像(350)，所述目标图像是通过图像投影***投影的至少一个合成图像中的一个，其中安全装置提供目标效果，由此在预先确定的对准相位处，目标图像进行空间协调，以与奖励图像的显示重合。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，控制图案元件阵列包括同相部分和异相部分，其中当聚焦元件阵列聚焦在同相部分上时，控制图案元件阵列的基本上所有部分是焦点对准的。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，控制图案元件阵列消除了图像图标元件阵列的部分。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，控制图案元件包括窗口，当在预先确定的对准相位处查看微光学安全装置时，奖励图像通过所述窗口变得明显。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，目标图像中的至少两个是通过图像投影***投影的合成图像，并且奖励图像中的至少一个是通过图像投影***投影的合成图像。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，目标图像中的至少一个包括光学图像，并且奖励图像中的至少一个是合成图像或光学图像中的至少一者。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，在预先确定的对准相位中，目标图像被完全隐藏并且在预先确定的对准相位之外，奖励图像被完全隐藏，其中奖励图像仅在聚焦元件阵列聚焦在控制图案元件阵列的同相部分上时显示。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，目标图像中的至少一个具有动态效果，并且奖励图像中的至少一个具有动态效果。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，目标图像之间的空间协调基于以下中的至少一者：目标图像的预先确定的位置、目标图像的预先确定的颜色变化或者目标图像的预先确定的尺寸变化。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，目标图像中的至少一个包括印刷在制品上的光学图像。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，聚焦元件阵列中的聚焦元件是非柱面的；图像图标元件阵列中的图像图标元件是填充有颜料墨水的凹陷部，控制图案元件阵列中的控制图案元件被布置在图像图标元件的消除部分的阵列中，该组目标图像包括具有动态效果的一组两个合成图像，所述一组两个合成图像进行空间协调，使得当目标图像在预先确定的对准相位中重叠时，显示至少一个奖励图像并隐藏目标图像。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，聚焦元件阵列中的聚焦元件是非柱面的，图像图标元件阵列中的图像图标元件是填充有颜料墨水的凹陷部，控制图案元件阵列中的控制图案元件被布置在图像图标元件的消除部分的阵列中，所述一组目标图像包括一组一个合成图像和印刷在制品上的一个光学图像，所述一组一个合成图像和一个光学图像进行空间协调，使得当目标图像在预先确定的对准相位处重叠时，显示奖励图像并隐藏目标图像。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，聚焦元件阵列中的聚焦元件嵌入光学膜中。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，光学间隔件设置在聚焦元件阵列与图像图标元件阵列之间。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，图像图标元件阵列中的图像图标元件包括集成到微结构化层中的微结构化空隙、柱子或它们的组合中的至少一者。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，对比材料设置在微结构化空隙、柱子或它们的组合的至少部分之中或之上。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，聚焦元件阵列选自包括双凸透镜、带交叉影线的双凸透镜、非柱面透镜、微反射镜或它们的任何组合的组。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，聚焦元件阵列中的聚焦元件包括以六边形图案布置的非柱面球面或非球面透镜中的至少一种。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，聚焦元件阵列中的聚焦元件包括f＃小于3且直径小于50μm的聚焦元件。
在第一组实施方案内的一些实施方案中，目标图像或奖励图像中的至少一者是浮动图像、深度图像或可以从浮动图像过渡到深度图像的图像。
一种制造第一组实施方案的微光学安全装置的方法，包括：提供图像投影***，该图像投影***具有与控制图案元件阵列集成并与聚焦元件阵列层叠的图像图标元件阵列，使得当通过聚焦元件阵列的至少部分查看图像图标元件阵列的至少部分时，通过图像投影***投影至少一个合成图像。如此制成的微光学安全装置提供至少两个目标图像，这两个目标图像进行空间协调，使得在预先确定的对准相位处，控制图案元件阵列的同相部分是焦点对准的，并且显示至少一个奖励图像。
根据第一组实施方案的微光学安全装置用于认证制品的用途，其中微光学安全装置与制品集成，使得该微光学安全装置可以被所述制品的最终用户容易地采用。
一种安全制品，包括至少一个如第一组实施方案所述的微光学安全装置。
一种将如第一组实施方案所述的微光学安全装置与制品集成的方法。

Claims (24)

1.一种微光学安全装置，包括：
图像投影***，所述图像投影***包括：
(i) 聚焦元件阵列(101)；
(ii) 图像图标元件阵列(103)，所述图像图标元件阵列邻近所述聚焦元件阵列设置，使得当通过所述聚焦元件阵列的至少部分查看所述图像图标元件阵列的至少部分时，通过所述图像投影***投影至少一个合成图像；以及
(iii) 控制图案元件阵列(203)，所述控制图案元件阵列跨所述图像图标元件阵列集成；
一组目标图像(310’、310”)，所述一组目标图像包括至少一个目标图像，所述至少一个目标图像是通过所述图像投影***投影的所述至少一个合成图像中的一个；以及
至少一个奖励图像(350)；
其中所述安全装置提供目标效果，由此在预先确定的对准相位处，所述目标图像进行空间协调，以与所述奖励图像的显示重合。
2.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述控制图案元件阵列包括同相部分和异相部分，其中当所述聚焦元件阵列聚焦在所述同相部分上时，所述控制图案元件阵列的基本上所有部分是焦点对准的。
3.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述控制图案元件阵列消除了所述图像图标元件阵列的部分。
4.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述控制图案元件包括窗口，当在所述预先确定的对准相位中查看所述微光学安全装置时，所述奖励图像通过所述窗口变得明显。
5.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述目标图像中的至少两个是通过所述图像投影***投影的合成图像，并且所述奖励图像中的至少一个是通过所述图像投影***投影的合成图像。
6.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述目标图像中的至少一个包括光学图像，并且所述奖励图像中的至少一个是合成图像或光学图像中的至少一者。
7.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中，在所述预先确定的对准相位中，所述目标图像被完全隐藏并且在所述预先确定的对准相位之外，所述奖励图像被完全隐藏，其中所述奖励图像仅在所述聚焦元件阵列聚焦在所述控制图案元件阵列的同相部分上时显示。
8.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述目标图像中的至少一个具有动态效果，并且所述奖励图像中的至少一个具有动态效果。
9.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述目标图像之间的空间协调基于以下中的至少一者：所述目标图像的预先确定的位置、所述目标图像的预先确定的颜色变化或者所述目标图像的预先确定的尺寸变化。
10.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述目标图像中的至少一个包括印刷在制品上的光学图像。
11.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中：所述聚焦元件阵列中的聚焦元件是非柱面的；所述图像图标元件阵列中的图像图标元件是填充有颜料墨水的凹陷部，所述控制图案元件阵列中的控制图案元件被布置在所述图像图标元件的消除部分的阵列中，所述一组目标图像包括具有动态效果的一组两个合成图像，所述一组两个合成图像进行空间协调，使得当所述目标图像在所述预先确定的对准相位中重叠时，显示所述至少一个奖励图像并且隐藏所述目标图像。
12.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述聚焦元件阵列中的聚焦元件是非柱面的，所述图像图标元件阵列中的图像图标元件是填充有颜料墨水的凹陷部，所述控制图案元件阵列中的控制图案元件被布置在所述图像图标元件的消除部分的阵列中，所述一组目标图像包括一组一个合成图像和印刷在制品上的一个光学图像，所述一组一个合成图像和一个光学图像进行空间协调，使得当所述目标图像在预先确定的对准相位处重叠时，显示所述奖励图像并且隐藏所述目标图像。
13.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述聚焦元件阵列中的聚焦元件嵌入光学膜中。
14.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中光学间隔件设置在所述聚焦元件阵列与所述图像图标元件阵列之间。
15.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述图像图标元件阵列中的图像图标元件包括集成到微结构化层中的微结构化空隙、柱子或它们的组合中的至少一者。
16.如权利要求15所述的微光学安全装置，其中对比材料设置在所述微结构化空隙、所述柱子或它们的组合的至少部分之中或之上。
17.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述聚焦元件阵列选自包括双凸透镜、带交叉影线的双凸透镜、非柱面透镜、微反射镜或它们的任何组合的组。
18.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述聚焦元件阵列中的聚焦元件包括以六边形图案布置的非柱面球面或非球面透镜中的至少一者。
19.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述聚焦元件阵列中的聚焦元件包括f＃小于3并且直径小于50μm的聚焦元件。
20.如权利要求1所述的微光学安全装置，其中所述目标图像或所述奖励图像中的至少一者是浮动图像、深度图像或能够从浮动图像过渡到深度图像的图像。
21.一种制造如权利要求1所述的微光学安全装置的方法，包括：
提供图像投影***，所述图像投影***具有与控制图案元件阵列集成并与聚焦元件阵列层叠的图像图标元件阵列，使得当通过所述聚焦元件阵列的至少部分查看所述图像图标元件阵列的至少部分时，通过所述图像投影***投影至少一个合成图像，
其中所述微光学安全装置提供至少两个目标图像，所述至少两个目标图像进行空间协调，使得在预先确定的对准相位处，所述控制图案元件阵列的同相部分是焦点对准的，并且显示至少一个奖励图像。
22.如权利要求1所述的微光学安全装置用于认证制品的用途，其中所述微光学安全装置与所述制品集成，使得所述微光学安全装置能够被所述制品的最终用户容易地采用。
23.一种安全制品，包括至少一个如权利要求1所述的微光学安全装置。
24.一种将如权利要求1所述的微光学安全装置与制品集成的方法。
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