專利名稱：用于制造包括透鏡狀陣列以及模糊像素軌跡的安全證件的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造顯示裝置、尤其安全證件的方法，包括以下步驟提供物體的m幅圖像，其中，m至少等于2 ；將每幅圖像劃分成以間距δ隔開的圖元的η組相鄰的陣列(Iwl1^lun),…Π I ··· I ).
y \iml，丄m2，，丄mnZ ，將所述圖像以交錯(cuò)的方式施加在位于透鏡結(jié)構(gòu)下方呈交錯(cuò)陣列(I11, 12廣· Iml)，…，dm, I2n,…，IJ的組的圖像層上，其中所述透鏡結(jié)構(gòu)包括位于圖像層上方的直線形透鏡元 件，一個(gè)直線形透鏡元件上覆一個(gè)對(duì)應(yīng)組的相鄰陣列。本發(fā)明還涉及用于制造這種顯示裝置的設(shè)備以及包括透鏡狀透鏡陣列的顯示裝置。
背景技術(shù)：
這種方法由美國(guó)專利公開文獻(xiàn)US 7480100可知，該文獻(xiàn)公開了將多個(gè)交錯(cuò)的圖片施加到透鏡狀結(jié)構(gòu)的圖像層上，以便顯示三維、動(dòng)態(tài)和其它圖像。透鏡狀結(jié)構(gòu)可以包括多個(gè)直線形透鏡。多個(gè)10至30交錯(cuò)的圖像被形成，并且這些圖像的像素軌跡被交錯(cuò)并且利用透鏡系統(tǒng)的柵距在透鏡下方被印制，從而一組交錯(cuò)的像素軌跡可以每次位于單個(gè)直線形透鏡下方。取決于觀察的角度，其中一個(gè)交錯(cuò)的圖像由觀察者觀察到，并且通過使得透鏡狀結(jié)構(gòu)傾斜，不同的圖像被觀察到。在有利的實(shí)施例中，透鏡狀結(jié)構(gòu)上的圖像可以包括多個(gè)在不同角度獲得的兩個(gè)人像，所述人像交錯(cuò)以使得產(chǎn)生兩組圖像，所述圖像由觀察者的每個(gè)眼睛在例如20至IOOcm的觀察距離范圍內(nèi)分別地觀察。以這種方式，通過觀察距離的范圍實(shí)現(xiàn)立體感的效果。交錯(cuò)的圖像可以在諸如聚碳酸酯的基板上被印制，而這是在直線形透鏡狀結(jié)構(gòu)可以利用模或模具施加在每組交錯(cuò)的像素軌跡上方之后?？蛇x地，透鏡結(jié)構(gòu)首先被形成，并且交錯(cuò)的圖像隨后借助于掃描光束例如激光被寫到基板上。利用多個(gè)交錯(cuò)的圖像的不足之處在于，在經(jīng)由透鏡狀裝置觀察這些圖像時(shí)，隨著改變觀察角度，暗陰影的圖案出現(xiàn)橫貫圖像。這就產(chǎn)生了不穩(wěn)定的視覺效果，而這種不穩(wěn)定的視覺效果由于對(duì)于透鏡狀裝置用作為安全裝置而言妨礙準(zhǔn)確的以及可靠的識(shí)別。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種透鏡狀裝置，在該裝置中減少上述效果。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種透鏡狀裝置，其尤其適于產(chǎn)生準(zhǔn)確的與可靠的識(shí)別或安全證件。

發(fā)明內(nèi)容
為此，根據(jù)本發(fā)明的方法，其特征在于在將各陣列施加到所述圖像層中之后和/或在設(shè)置所述透鏡元件之后，圖元的每個(gè)陣列以非對(duì)焦的方式被設(shè)置到所述圖像層上以形成模糊的陣列或者每個(gè)陣列由所述透鏡元件成像以形成模糊的陣列，相鄰的模糊的陣列的邊緣的間距小于所述間距δ。像素軌跡能夠在數(shù)字化處理器內(nèi)被處理成是模糊的，從而像素軌跡的寬度增加，并且相鄰的像素軌跡之間的間距減小。優(yōu)選地，像素軌跡的寬度將增加成相鄰的像素軌跡的邊緣接觸?？蛇x地，像素軌跡可以經(jīng)由透鏡以非對(duì)焦的方式被投影到圖像層上，以使得模糊的像素軌跡加寬。優(yōu)選地，像素軌跡經(jīng)由位于上方的透鏡狀透鏡陣列的透鏡結(jié)構(gòu)以非對(duì)焦的方式被施加至圖像層。這可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)，在圖像層上方一距離處安置透鏡陣列，該距離不 同于透鏡狀透鏡系統(tǒng)的焦距，該焦距是針對(duì)透鏡狀陣列的材料(例如聚碳酸酯)的折射率的激光波長(zhǎng)的激光。令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，像素軌跡的非對(duì)焦效果不會(huì)對(duì)圖片的觀察銳度產(chǎn)生負(fù)面影響，而以不同角度進(jìn)行觀察時(shí)圖像的光強(qiáng)變化被顯著減小。因此，模糊化技術(shù)導(dǎo)致了改進(jìn)的透鏡狀圖像并且允許產(chǎn)生準(zhǔn)確的以及可靠的透鏡狀安全/認(rèn)證圖像。在優(yōu)選的實(shí)施例中，圖元的陣列通過以下方式被設(shè)置在所述圖像層上，即將光束投射或掃描到透鏡元件上并且通過所述透鏡將光束聚焦到圖像層上，所述圖像層與所述透鏡元件之間的距離H與所述透鏡元件的焦距相差至少5%、優(yōu)選至少10%、更加優(yōu)選至少20%。通過以非對(duì)焦方式實(shí)施所述陣列所造成的寬度增加是在5%與100%之間、優(yōu)選是在5%與50%之間、更加優(yōu)選是在5%與30%之間、并且最優(yōu)選是在5%與15%之間。為了產(chǎn)生銳利的以及穩(wěn)定的交錯(cuò)圖像，相鄰的模糊的陣列的邊緣可以大致接觸。另一用于獲得模糊的像素軌跡的方案是在顯示裝置上采用透鏡元件，所述透鏡元件被粗糙化以在施加像素軌跡時(shí)造成光散。另一用于獲得模糊的像素軌跡的方案是首先以對(duì)焦的方式將像素軌跡產(chǎn)生到圖像層上并且隨后(通過粗糙化)處理透鏡元件，以在觀察時(shí)造成光散，并且因此產(chǎn)生加寬的像素軌跡。一種用于制造安全證件的合適裝置包括光束發(fā)生器；基板載體；用于以直線的模式使得光束掃描橫貫所述基板載體上的圖像層的掃描裝置；控制單元；以及使得所述基板載體繞相對(duì)于所述光束大致橫向延伸的軸線傾斜的傾斜裝置，其中所述控制單元用于控制所述光束發(fā)生器，以便將所述陣列掃描到所述基板載體上的圖像層上。所述控制單元適于形成模糊交錯(cuò)的像素陣列，其中所述模糊交錯(cuò)的像素陣列能夠被寫到在所述基板載體上安置的圖像層上，以使得相鄰的模糊像素陣列的邊緣的間距小于間距δ。圖像層可以包括聚碳酸酯層，透鏡狀結(jié)構(gòu)已經(jīng)附著在該層上被形成。激光以直線的方式橫貫透鏡結(jié)構(gòu)掃描，并且通過透鏡狀陣列以非對(duì)焦的方式被成像到圖像層上，以形成(模糊的)像素軌跡，在此，激光通過局部碳化圖像層而產(chǎn)生明暗像素?；迮_(tái)使得基板每次傾斜一小角度，從而針對(duì)每次傾斜角度形成一圖像。


參照附圖借助于非限制性實(shí)例將詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的一些實(shí)施例。在附圖中圖I示出了已知的透鏡狀結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖；圖2示出了三個(gè)相鄰的交錯(cuò)的像素軌跡的俯視圖3示出了用于在透鏡狀結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生交錯(cuò)圖像的根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的示意圖；圖4示出了用于在非對(duì)焦透鏡狀結(jié)構(gòu)中激光雕刻交錯(cuò)圖像的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的不意圖；圖5a和5b分別示出了以對(duì)焦和非對(duì)焦的方式將激光束投射到圖像層上的透鏡狀透鏡陣列的剖視圖；圖6a至6d示出了以不同高度的透鏡陣列由激光雕刻所產(chǎn)生的像素軌跡；并且圖7和圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的模糊的交錯(cuò)的像素軌跡的示意性強(qiáng)度分布圖。
具體實(shí)施例方式圖I示意性示出了已知的透鏡狀顯示裝置或圖像載體1，其例如用于諸如護(hù)罩、身份證、駕照、銀行卡、簽證貼條等的安全證件中。圖像載體I包括基板2，在其頂側(cè)具有位于基板2的表面上的η個(gè)線形透鏡元件3、4、5的陣列。透鏡元件的數(shù)量η例如包括每英寸325個(gè)透鏡元件。在基板2的位于透鏡元件3至5之下的圖像層7中，交錯(cuò)的像線或“像素軌跡”的組8、9、10已經(jīng)被施加至圖像層7，這例如借助于印制或激光雕刻實(shí)現(xiàn)。在所示的實(shí)施例中，線組8至10在激光束由透鏡元件3至5聚焦到圖像層7上的點(diǎn)處包括碳化圖像層材料(例如聚碳酸酯)制成的垂直區(qū)。通過在寫入的過程中由透鏡元件3至5使得激光束聚焦，由各線組8至10所形成的交錯(cuò)的圖像精確地與透鏡元件3至5相對(duì)應(yīng)。像素軌跡(I11, lylln)，···，(Iml，Im2, ··· IJ的每個(gè)組8至10包括m個(gè)軌跡，其中m可以是在2與大約60之間(出于簡(jiǎn)化的原因，僅僅示出了每組三個(gè)像線)。一組中的每個(gè)像素軌跡由單個(gè)上覆的透鏡元件3至5沿預(yù)定的方向成像。以特定的角度觀察圖像載體I的觀察者將理想地看到每透鏡元件3至5 —個(gè)像素軌跡，也就是說，每組像素軌跡(I11,1 2···1 η)，···，(1ml，I m2 …InJ中的像素軌跡V，I lv，l2v··· Imv。通過使得圖像載體I相對(duì)于觀察者傾斜，可以這樣看到不同的圖像。還可行的是，對(duì)于每組像素軌跡(I11, Iylln),…，(Iffll, Iffl2, "·1πη)，在與觀察者的眼睛的位置對(duì)應(yīng)的位置處由每個(gè)透鏡3至5成像2條線，從而每只眼睛觀察到不同的圖像，并且可以看到有立體感的整體圖片。與在不同觀察距離處有立體感的圖像對(duì)應(yīng)地，在每組中可以設(shè)置多對(duì)這種立體感匹配的像素軌跡。這已經(jīng)在歐洲專利申請(qǐng)文件ΕΡ1874557中詳細(xì)說明，該文件全文結(jié)合在此引作參考?；?的高度例如可以是大約25 μ m,圖像層7的厚度T例如可以是50 μ m。透鏡元件的寬度L例如可以是75 μ m,并且高度D可以是大約10 μ m。如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)圖像載體中的像素軌跡10、11、12可以具有大約15μπι的寬度W，并且以大約Ιμπι的間距δ相互平行地布置。在圖3中，示出了用于將交錯(cuò)的圖像激光雕刻到圖像載體15上的裝置，該裝置包括激光器16、諸如透鏡或準(zhǔn)直儀或偏轉(zhuǎn)鏡的光學(xué)元件17、基板臺(tái)18以及控制單元19。控制單元19控制激光器16和/或透鏡17，以通過每個(gè)透鏡元件20、21將像素軌跡寫入到圖像載體15的位于下方的圖像層中。然后，基板臺(tái)18可以繞與紙面垂直地延伸的軸線14傾斜至一預(yù)定的角度，并且每組中的第二像素軌跡被施加，直至每組m個(gè)像素軌跡被雕刻。在為了產(chǎn)生有立體感的圖像而寫入四組像素軌跡時(shí)，激光束13的傾斜角度Θ例如可以是6°、2°、-2°、-6°。在寫入的過程中，激光借助于合適的偏轉(zhuǎn)裝置(例如鏡子)被偏轉(zhuǎn)從而以直線的方式掃描橫貫圖像載體15，并且經(jīng)由透鏡17聚焦。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，透鏡17的焦點(diǎn)例如可以被調(diào)節(jié)成像素軌跡能夠以非對(duì)焦(out of focus)的方式寫入到圖像載體15的基板上，從而在一組中兩個(gè)相鄰的像素軌跡之間的間距δ減小?？蛇x地,透鏡17可以造成對(duì)焦投影(in-focus projection),或者可以是一掃描裝置，該掃描裝置使得像素軌跡掃描運(yùn)動(dòng)到圖像載體15的基板上，而在控制單元19中，像素軌跡已經(jīng)被數(shù)字化處理從而產(chǎn)生模糊的像素軌跡。圖4示出了用于將交錯(cuò)的圖像激光雕刻到圖像載體15上的裝置的優(yōu)選實(shí)施例。激光束13通過鏡30被偏轉(zhuǎn)，并且橫貫圖像載體15的表面被掃描。為了在圖像層12上產(chǎn)生銳利的圖像，該圖像層12應(yīng)當(dāng)位于透鏡元件20、21的焦點(diǎn)上。透鏡元件20、21的焦距由下列公式給出F=nr/ (η-1) 在此，η是折射率，其對(duì)于聚碳酸酯1064nm的激光波長(zhǎng)而言是大約I. 56，并且r是透鏡元件的半徑、例如92 μ m。這導(dǎo)致了在大約256 μ m的聚碳酸酯中的焦距f，從而對(duì)于對(duì)焦寫入而言，基板15的高度H應(yīng)當(dāng)大致等于該焦距，對(duì)于如圖5a所示的情況而言，Η=250 μ m。激光束被聚焦到圖像層12上，并且直徑方面從大約45 μ m的束寬度減小至大約15 μ m的聚焦寬度W。根據(jù)本發(fā)明并如圖5b所示，通過現(xiàn)在選擇高度H與250 μ m的對(duì)焦高度不同的圖像載體15，加寬的非對(duì)焦像素軌跡能夠形成具有例如16μπι至30μπι的非對(duì)焦覽度w'。圖6a示出了每個(gè)對(duì)于150 μ m的高度H的四個(gè)模糊的像素軌跡組成的組31、32的圖像，造成了非對(duì)焦加寬，從而在相鄰的像素軌跡之間沒有開放空間。在圖6b中，高度H取為200 μ m,從而以相互間隔產(chǎn)生稍微更加銳利的像素軌跡的圖像，并且圖6c示出了以25(^111的高度!1獲得的像素軌跡組31、32的銳利圖像。在圖6d中，以300 μ m的高度H產(chǎn)生了模糊像素軌跡的組31、32。圖6a至6d的圖像通過以下方式獲得，即通過將折射率等于基板15的折射率的浸液施涂到圖像載體上抵消透鏡20、21的透鏡效應(yīng)?？梢缘贸?，在圖6a和6b中通過在激光13的焦點(diǎn)上方激光雕刻像素軌跡，形成非對(duì)焦加寬的像素軌跡。在厚度H為200 μ m的基板上采用激光敏感性圖像層12，可以產(chǎn)生非常良好的且穩(wěn)定的3D圖像。如圖6a所示，采用150μπι的厚度H，像素軌跡重疊，這導(dǎo)致了很差的3D圖像。如圖6d所示，以300 μ m的厚度H，可以產(chǎn)生更加微弱的3D圖像，在傾斜觀察角度時(shí)具有減少的躁動(dòng)視覺。如圖7所示，該圖示出了多個(gè)相鄰的像素軌跡22、23、25的強(qiáng)度/亮度值，直邊的像素軌跡22、23、25的寬度w增加了相互間距距離δ，這是由于這些像素軌跡非對(duì)焦成像到圖像層上造成的，例如如圖6b所示。因此，像素軌跡的強(qiáng)度不再是階躍函數(shù)，而示出在距離
0.5 5內(nèi)是從最大強(qiáng)度值Ih逐漸減小至低值II。如圖8所示，非對(duì)焦使得每個(gè)像素軌跡22、23、25的寬度增加了 δ，從而相鄰的像素軌跡現(xiàn)在表現(xiàn)出某些重疊，并且強(qiáng)度值由曲線28給出，如圖6a所示。發(fā)現(xiàn)，在使得圖像相對(duì)于觀察者傾斜時(shí)陰影橫貫圖像移動(dòng)的效果(就像如圖2所示像素軌跡間隔出現(xiàn)那樣)能夠通過根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生非對(duì)焦像素軌跡而強(qiáng)烈地被減少，而為觀察者維持了交錯(cuò)圖像的觀察到的銳度。
應(yīng)該注意的是，盡管本發(fā)明已經(jīng)參照激光雕刻以在根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置中提供 像素軌跡進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明還可以應(yīng)用于像素軌跡組被印制或被投影到透鏡狀陣列的聚碳酸酯基板上，而這是在透鏡元件借助于加熱模具被形成之后。
權(quán)利要求
1.一種制造顯示裝置、尤其安全證件的方法，包括以下步驟 提供物體的m幅圖像，其中，m至少等于2 ; 將每幅圖像劃分成以間距δ隔開的圖元的η組相鄰的陣列(Iui, Ili2…I1,n)，···，(Iffll, 將所述圖像以交錯(cuò)的方式施加在位于透鏡結(jié)構(gòu)下方呈交錯(cuò)陣列(In，lflml)r··，dm, I2n,…，IJ的組的圖像層上，其中所述透鏡結(jié)構(gòu)包括位于圖像層上方的直線形透鏡元件，一個(gè)直線形透鏡元件上覆一個(gè)對(duì)應(yīng)組的相鄰陣列， 其特征在于，在將各陣列施加到所述圖像層上之后和/或在設(shè)置所述透鏡元件之后，圖元的每個(gè)陣列以非對(duì)焦的方式被設(shè)置到所述圖像層上以形成模糊的陣列或者每個(gè)陣列由所述透鏡元件成像以形成模糊的陣列，相鄰的模糊的陣列的邊緣的間距小于所述間距δ。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，圖元的陣列通過以下方式被設(shè)置在所述圖像層上，即將光束投射或掃描到透鏡元件上并且通過所述透鏡元件將光束聚焦到圖像層上，所述圖像層與所述透鏡元件之間的距離H與所述透鏡元件的焦距相差至少5%、優(yōu)選至少10%、更加優(yōu)選至少20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，圖元的陣列通過印制以非對(duì)焦的方式被設(shè)置到所述圖像層上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一所述的方法，其特征在于，相鄰的模糊的陣列的邊緣大致接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的方法，其特征在于，通過以非對(duì)焦方式實(shí)施所述陣列所造成的寬度增加是在5%與100%之間、優(yōu)選是在5%與50%之間、更加優(yōu)選是在5%與30%之間、并且最優(yōu)選是在5%與15%之間。
6.一種根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的方法制成的顯示裝置，該顯示裝置包括透鏡元件陣列，其與具有像素軌跡組的圖像層重疊。
7.一種用于制造顯示裝置、例如安全證件的設(shè)備，所述設(shè)備包括光束發(fā)生器；用于承載具有頂表面的圖像層的基板載體；用于以直線的模式使得光束掃描橫貫所述基板載體上的圖像層的掃描裝置，其特征在于，所述光束在所述圖像層的頂表面上方或在所述圖像層下方被聚焦。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括傾斜裝置，該傾斜裝置使得所述基板載體繞相對(duì)于所述光束大致橫向延伸的軸線傾斜。
9.一種用于制造顯示裝置、例如安全證件的設(shè)備，所述設(shè)備包括光束發(fā)生器；基板載體；用于以直線的模式使得光束掃描橫貫所述基板載體上的圖像層的掃描裝置；控制單元；以及使得所述基板載體繞相對(duì)于所述光束大致橫向延伸的軸線傾斜的傾斜裝置，其中所述控制單元用于存儲(chǔ)以間距S隔開的具有寬度w的圖素的多個(gè)陣列并且用于控制所述光束發(fā)生器和/或所述掃描裝置，以便將所述陣列掃描到所述基板載體上的圖像層上，其中，所述控制單元適于形成具有非對(duì)焦寬度W,的模糊交錯(cuò)的像素陣列，該非對(duì)焦寬度W'大于寬度W，所述模糊交錯(cuò)的像素陣列能夠被寫到在所述基板載體上設(shè)置的圖像層上，以使得相鄰的模糊像素陣列的邊緣的間距δ，小于間距δ。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，光束經(jīng)由透鏡被投射到所述圖像層表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8或9或10所述的設(shè)備，其特征在于，所述光束發(fā)生器包括激光器。
12.—種顯示裝置，其包括圖像層以及基板，所述基板在距所述圖像層上方一距離H處具有多個(gè)直線形透鏡元件，所述透鏡元件適于聚焦光束，以便在一焦面中將圖元的陣列施加到所述圖像層上，所述焦面距所述透鏡元件一距離L，L大于或小于H。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其特征在于，H是在ΙΟΟμπι與500μπι之間，L與H相差至少10%、優(yōu)選至少20%、更加優(yōu)選至少30%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造顯示裝置、尤其安全證件的方法，包括以下步驟提供物體的m幅圖像，其中，m至少等于2；將每幅圖像劃分成以間距δ隔開的圖元的n組相鄰的陣列(l1，1,l1，2…11，n),…,(lm1，lm2，…,lmn)；將所述圖像以交錯(cuò)的方式施加在位于透鏡結(jié)構(gòu)下方呈交錯(cuò)陣列(ll1，l21…1m1),…,(l1n,l2n,…,lmn)的組的圖像層上，其中所述透鏡結(jié)構(gòu)包括位于圖像層上方的直線形透鏡元件，一個(gè)直線形透鏡元件重疊一個(gè)對(duì)應(yīng)組的相鄰陣列，其特征在于，在將各陣列施加到所述圖像層上之后和/或在設(shè)置所述透鏡元件之后，圖元的每個(gè)陣列以非對(duì)焦的方式被設(shè)置到所述圖像層上以形成模糊的陣列或者每個(gè)陣列由所述透鏡元件成像以形成模糊的陣列，相鄰的模糊的陣列的邊緣的間距小于所述間距δ。
文檔編號(hào)G02B3/00GK102725674SQ201080057471
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者J·范登博格 申請(qǐng)人:摩爾福私人有限公司