[发明专利]一种双成像方法、装置及其应用

说明书

本发明基于聚焦元件阵列层和微图文阵列层，首次提出了一种双成像方法、装置及其应用，通过像素单元构成具有待成像图形的微图文单元，所述像素单元在光源的照明下产生散射光与零级光；多个微图文单元的零级光分别聚焦后，汇聚形成第一套放大的莫尔图像；微图文单元的散射光经聚焦后形成第二套放大的莫尔图像。上述成像方法和系统具有特殊的光响应，可用于信息与图像处理、防伪安全、包装装饰等领域。

技术领域

本发明涉及成像器件领域，具体涉及一种散射光与零级光分离成像方法和装置，可用于信息与图像处理、防伪安全、包装装饰等方面。

背景技术

当光线透过散射材料或者被散射材料反射后会形成散射光和零级光。零级光方向与入射光线或则其镜面反射光线的方向相同。散射光的方向则与之不同。

散射光的应用非常广泛，比如LCD背光模组、LED照明、投影等领域都需要利用散射光获得更加均匀的亮度分布。在这些应用中，通常需要设计材料消除透射或则反射光线中的零级光部分，而利用散射光部分。另一方面，在生物组织成像、水下目标探测、天文观察等领域的应用中，需要消除散射光的影响，而利用零级光获得清晰的图像。

区别于上述应用，本发明提出了一种能够同时利用散射光和零级光进行三维双成像的方法、装置及其光学防伪应用。目前，双成像的实现手段复杂，条件苛刻。因此，新兴的防伪技术局限于单个莫尔图像的甄别，例如，美国专利U.S.Pat.No.4,892,336公开了一种利用柱透镜阵列和条形微图形阵列相互叠加匹配形成的安全线。Drinkwater等人在美国专利U.S.Pat.No.5,712,731中提出了一种球面透镜阵列和微图形阵列相互匹配形成的莫尔成像系统。中国专利200680048634.8对安全器件中微透镜阵列和微图形阵列的排列对称性进行了扩展，提出了一种基于二维布拉维点阵的排列方式，利用这种排列结构实现了对应的安全器件，从而进一步加强了器件的安全性能。R.A.Steenblik等在美国专利U.S.Pat.No.2005/0180020A1以及后续专利U.S.Pat.No.2008/0037131A1中扩展了上述微光学系统的参数范围，减小了透镜的口径和焦距，使得系统的厚度小于50um，形成了薄膜型的安全器件，从而拓展了其应用范围。中国专利申请201710039586.6提出了一种可以对光照进行响应的反射型安全器件，提高了安全性能。

上述安全器件都基于莫尔成像原理，对同一图元发出的光线只能形成一套莫尔图像，无法实现同一图元的散射光与零级光的分离成像。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是避免背景技术中的缺点，提供一种能够实现散射光与零级光分离成像方法、装置及其光学防伪应用，及其在信息与图像处理、防伪安全、包装装饰中的应用。

本发明采用如下技术方案：一种双成像方法，该方法通过像素单元构成具有待成像图形的微图文单元，所述像素单元在光源的照明下产生散射光与零级光；多个微图文单元的零级光分别聚焦后，汇聚形成第一套放大的莫尔图像；微图文单元的散射光经聚焦后形成第二套放大的莫尔图像。

进一步地，散射光与零级光的能量的比例在10％-90％之间，优选在30％-70％之间。

一种双成像装置，包括聚焦元件阵列层和微图文阵列层，所述微图文阵列层中的微图文单元和聚焦元件阵列层中的聚焦元件一一对应；所述微图文单元由像素单元组成。像素单元构成具有待成像图形的微图文单元，所述像素单元在光源的照明下产生散射光与零级光；多个微图文单元的零级光分别经聚焦元件聚焦后，汇聚形成第一套放大的莫尔图像；微图文单元的散射光经聚焦元件聚焦后形成第二套放大的莫尔图像。

进一步地，所述微图文单元不在聚焦元件的一倍焦距处。

进一步地，微图文单元位于所述聚焦元件阵列层的一倍焦距以内，优选在0.3-0.7倍焦距之间。或微图文单元位于所述聚焦元件阵列层的一倍焦距之外，优选在1倍焦距与3倍焦距之间。