[发明专利]用于基于圆形和正方形的微透镜阵列以实现全容积3D和多方向运动的像素映射、排列和成像

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年9月5日提交的美国临时申请No.61/743,485的权益，其全部通过引用合并于此。

技术领域

本发明总体涉及一种将打印图像与透镜阵列组合以显示具有或不具有运动的三维(3D)图像，并且更具体地涉及一种适用于与基于正方形或圆形的微透镜使用以提供具有全容积和/或具有多方向运动的增强3D影像的像素映射、提供像素的排列以及成像的方法。

背景技术

当前存在其中期望经由透镜的阵列观看打印图像的许多应用。例如，防伪的努力通常涉及使用由透镜的阵列组成的防伪器件或元件，以及打印在透镜阵列的背面或下层基板或表面(例如，纸片或塑料片)上的图像。防伪元件可以用于显示图像，该图像被选择为唯一并且是携带防伪元件的物品不是伪造品的指示符。防伪市场在全世界快速增长，其中防伪元件被放置在范围广泛的物品上，例如在货币(例如，在纸币的表面上以帮助防止复制)和用于零售产品的标签(例如，显示真实性的衣物上的标签)上。

在该方面中，莫尔图案已在具有圆形透镜的阵列和具有六边形阵列的阵列(或圆形和六边形透镜阵列)的防伪元件中使用多年。通常，在这些透镜阵列下的墨水层中提供的打印图像相对于透镜的大小是小而精细的图像。莫尔图案以次要(secondary)和视觉明显叠加的图案的形式被提供在打印图像中，该次要和视觉明显叠加的图案是当表面上的两个相同图案覆盖同时彼此少量移位或旋转时创建的。

在这种基于莫尔图案的防伪元件中，图像中的一些可以以与两个轴中的一到一维透镜相比略频繁或略不频繁的频率打印，并且图像中的一些可以相 对彼此稍微不同地打印。图1示出可以用作防伪元件的示例组件100。组件100包括由圆形透镜114的并排、平行的列(或行)112组成的透镜阵列110，并且可以看出列112彼此偏移(大约50％)，使得列中相邻透镜114的对并不对齐(例如，下一列中的透镜位于前一列中的两个透镜之间的空间中)。

打印图像120被提供在透镜阵列110下的墨水层中(在透镜阵列110的背面、平坦表面上)。图1中难以看出的结果是经由阵列110的透镜112向观看者提供景深的错觉，或者在一些情况下图像正在移动的感觉(显示的物品的运动或动画)的莫尔图案。通常，透镜112中的每一个的厚度在0.5/1000到5/1000英寸(或12到大约125微米)的范围内，并且阵列110中的这些透镜112的频率是每英寸大约400X 400到超过1000X 1000。

虽然有助于减少伪造，但是对于防伪市场使用具有圆形透镜阵列的莫尔图案并不是完全满意的。一个原因在于可以使用莫尔图案实现的效果是有限的。例如，不能拍摄照片并且使用莫尔图案显示3D。通常，莫尔图案在具有大约20到75微米的焦距和一个轴中每英寸超过500个透镜或每平方英寸大于250,000个透镜的频率的非常精细的透镜中用在安全和/或防伪行业中。作为结果，透镜阵列中透镜下的图像通常以至少12,000DPI(每英寸点数)打印，并且甚至可以以超过25,000DPI提供。这些微透镜阵列通常如图2中具有其阵列210的元件200中所示地紧密嵌套。阵列210使用在偏移和覆盖的列212(例如，并排透镜214并未在一行中对齐，并且定位以填充或嵌套在相邻列212的两个透镜之间的空间中)中提供的六边形透镜以对焦在下层墨水层中的图像或莫尔图案220上。

使用这种阵列210和图像220的一个难题或问题在于元件200对于反向工程是相对容易的，这限制了它作为防伪元件的效用。具体地，透镜214下的图案220可以使用便宜和容易获取的显微镜看见，这允许人确定图像和图案的频率。此外，透镜214可以被浇铸和重塑，这使得打印识别的图像成为成功复制元件200(并且随后伪造一张货币或产品的标签)的唯一障碍。不幸的是，由于高分辨率激光和调节器和其他打印进步，打印图像220变为更容易实现。通常，对于元件200，使用浮雕和填充技术打印微透镜，由于该工艺在一个颜色之后往往是自污染的事实，这将打印限制为一个颜色，并且还由于该工艺根据浮雕和填充工艺中的相对色调到色调的间距(pitch)而难以控制的事实。

因此，存在对于将具有打印图像(包含图像/图案的墨水层)以显示影像的透镜阵列组合的组件或元件的设计和制造中的进步的需要。这种改进可以允许产生与货币、标签、信用/储蓄卡和其他物品一起使用的新的防伪器件或元件，并且这些防伪器件优选地将更难以(如果不是几乎不可能)复制或拷贝。此外，存在对于提供它们显示的例如图像的影像浮在焦平面之上和/或之下(例如，更真实的3D显示)的惊奇或“哇效应”的这种防伪器件的增长的需求。

发明内容