一种具有悬浮立体图像的制品及其制造方法
一种具有悬浮立体图像的制品及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及裸眼立体成像的技术领域，更具体地讲，本发明涉及一种具有悬浮立 体图像的制品及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 美国Visual Physics公司研发了基于微光学技术的Unison?系列产品，其中 Motion?产品就是对微透镜光学元件的成功开发应用，它是利用三维微透镜阵列对微缩图 文阵列的放大功能以产生水平和垂直视差的动感放大效果，该技术被作为下一代防伪特征 而受到高度重视。
[0003] 微透镜阵列成像技术是古典理论和当代技术结合的范例，是一种超脱传统光变图 像（0VD)、特别有创意的公众防伪识别技术。从光学原理来说是几何光学中透镜成像定律， 而它的成功应用却依赖于当代的微电子制版和先进的生产技术。
[0004] 由于该技术的应用要求微透镜阵列与微图文阵列的加工精度非常高，常规的制版 和生产工艺无法满足需求，需要借助于现代精密微纳加工等特殊工艺并通过特殊的功能材 料来实现，而且两者之间还需要严格的结构匹配关系，工艺要求非常高。
[0005] 3D浮动图像是通过微复制工艺制作的衍射微透镜阵列薄膜，包括激光全息复制 工艺生产的薄膜以及包含玻璃微球的反光膜（如以3M公司的Scotchlite?产品系列和 Confirm?产品系列为典型代表）。这些材料中的微透镜阵列和玻璃微球是3D成像的关键 光学元件。通过复制工艺形成的微透镜阵列可用于通过物质转移工艺制作彩色浮动图像， 用于制作浮动图像的反光膜材料通常至少包含一层玻璃微球以及一层通过真空蒸馏工艺 制作的金属、金属氧化物或金属硫化物等材料层，该材料层一般具有反光作用，该工艺也相 对复杂。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种基于柱镜光栅的 具有悬浮立体图像的制品及其制造方法，该制品能够实现自然条件下简单阵列和复杂的悬 浮立体图像。
[0007] 为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种具有悬浮立体图像的制品，所述 制品包括高透明薄膜层以及分别位于所述高透明薄膜层的两个表面上的柱状微透镜光栅 层和微图像层，所述柱状微透镜光栅层包括多个互相平行且连续排列的柱状光栅，所述微 图像层为采用全息图像复制工艺复制在高透明薄膜层上的物体的多角度复合图像，其中， 所述微图像层与所述柱状微透镜光栅层互相匹配以形成所述物体的悬浮立体图像。
[0008] 根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的一个实施例，所述柱状微透镜光栅层为 通过光栅辊压印成型并固化在高透明薄膜层上形成的。
[0009] 根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的一个实施例，所述柱状微透镜光栅层与 所述高透明薄膜层通过挤出工艺一体成型为单层结构。
[0010] 根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的一个实施例，所述柱状微透镜光栅层的 柱状光栅具有凸起或凹下的弧形表面。
[0011] 根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的一个实施例，所述制品还包括位于所述 微图像层表面上的镀层，所述镀层为镀铝层、镀二氧化硅层、镀铜层或镀钛层。
[0012] 根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的一个实施例，所述制品的厚度为50~ 250 y m，所述柱状微透镜光栅层的柱状光栅的宽度为50~150 y m且高度为2~30 y m。 [0013] 本发明的另一方面提供了上述具有悬浮立体图像的制品的制造方法，所述制造方 法包括以下工艺步骤：
[0014] 采用高透明薄膜作为基材得到高透明薄膜层；
[0015] 制作光栅辊；
[0016] 在所述高透明薄膜层的一个表面上通过光栅辊压印成型并固化形成柱状微透镜 光栅层；
[0017] 将物体的图像通过计算机处理为多角度复合图像并制作多角度复合图像全息复 制母版，再通过全息复制工艺将物体的多角度复合图像复制在所述高透明薄膜层的另一个 表面上形成微图像层，得到具有悬浮立体图像的制品；
[0018] 其中，制备柱状微透镜光栅层的步骤与制备微图像层的步骤的实施顺序可以互相 更换。
[0019] 本发明的又一方面提供了上述具有悬浮立体图像的制品的制造方法，所述制造方 法包括以下工艺步骤：
[0020] 制作光栅辊；
[0021] 利用所述光栅辊并通过挤出工艺将柱状微透镜光栅层与高透明薄膜层直接成型 为单层结构；
[0022] 将物体的图像通过计算机处理为多角度复合图像并制作多角度复合图像全息复 制母版，再通过全息复制工艺将物体的多角度复合图像复制在在所述单层结构的无柱状微 透镜光栅层的表面上形成微图像层，得到具有悬浮立体图像的制品。
[0023] 根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的制造方法的一个实施例，所述制造方法 还包括在所述微图像层的表面上形成镀层的步骤。
[0024] 本发明将透明光栅技术和全息图像复制技术相结合并且基于柱状光栅实现所需 的悬浮立体图像，本发明不同于现有的玻璃微球技术并且本发明具有结构简单、便于加工 和生产等优点，其精密加工成型更能保证高线数柱状光栅精度，同时与微图像层的匹配度 更高。通过设置的柱状微透镜光栅层实现悬浮立体图像效果，可以形成强烈的动感、体视、 变换等多种效果，包括上浮、下沉、平行运动（动感效果与移动方向一致）、多层次景深复杂 图像等。
【附图说明】
[0025] 图1示出了根据本发明示例性实施例的具有悬浮立体图像的制品的主视结构示 意图。
[0026] 图2示出了根据本发明示例性实施例的具有悬浮立体图像的制品的立体结构示 意图。
[0027] 图3示出了根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的第一实施方式的主视结构 示意图。
[0028] 图4示出了根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的第二实施方式的主视结构 示意图。
[0029] 图5示出了根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的第三实施方式的主视结构 示意图。
[0030] 附图标记说明：
[0031] 1-柱状微透镜光栅层、2-高透明薄膜层、3-微图像层、4-镀层、5-单层结构。
【具体实施方式】
[0032] 在下文中，将参照附图来详细说明本发明的具有悬浮立体图像的制品及其制造方 法。
[0033] 图1示出了根据本发明示例性实施例的具有悬浮立体图像的制品的主视结构示 意图，图2示出了根据本发明示例性实施例的具有悬浮立体图像的制品的立体结构示意 图，图3示出了根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的第一实施方式的主视结构示意 图，图4示出了根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的第二实施方式的主视结构示意 图，图5示出了根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的第三实施方式的主视结构示意 图。
[0034] 如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施例，所述具有悬浮立体图像的制品包 括高透明薄膜层2以及分别位于所述高透明薄膜层2的两个表面上的柱状微透镜光栅层1 和微图像层3。
[ 0035] 其中，所使用的高透明薄膜通常为PET双向拉伸膜或PET挤出薄膜（包括双向和 单向），当然也可以选用PC、PP等透明材料制成的薄膜。在本领域中，厚度达0. 25mm以下 即可称作为薄膜，透光率达90 %以上即可称作为高透明薄膜。
[0036] 根据本发明，所述柱状微透镜光栅层1采用的是柱状光栅结构形式，其不同于现 有的玻璃微球技术。具体地，柱状微透镜光栅层1包括多个互相平行且连续排列的柱状光 栅。为了实现更好的光反射并实现悬浮立体图像效果，柱状微透镜光栅层1的柱状光栅具 有凸起或凹下的弧形表面，其中，具有凸起的弧形表面的柱状光栅可以参见图1和图2,具 有凹下的弧形表面的柱状光栅可以参见图5所示的第三实施方式。其中，具有凸起的弧形 表面的柱状光栅具有立体度强、可视角度大、表面不易磨损的特点；具有凹下的弧形表面的 柱镜光栅具有同线数情况下生产厚度更小且易于贴合的特点。柱状微透镜光栅层1需要具 有高精度，因此采用的加工方式也应保证其的高精度。柱状微透镜光栅层1结构简单且便 于加工和生产，其精密加工成型更能保证高线数柱状光栅的精度，同时与微图像层的匹配 度更高。
[0037] 根据本发明的示例性实施例，柱状微透镜光栅层1可以通过光栅辊压印成型并固 化在高透明薄膜层上形成，即，先通过现代精密模具加工工艺生产光栅辊，再通过UV纳米 压印技术将光栅辊压印成型的柱状微透镜光栅层固化在高透明薄膜层上，具体可参见图1 和图2。根据本发明的另一个实施例，柱状微透镜光栅层与所述高透明薄膜层通过挤出工艺 一体成型为单层结构，即先通过现代精密模具加工工艺生产光栅辊，再利用光栅辊作为挤 出工艺的辊子即可通过挤出工艺一体成型为具有柱状微透镜光栅层的单层结构，具体可参 见图4所示的第二实施方式。其中，光栅辊压印成型具有生产光栅线数高、复制表面结构精 度高、制品厚度薄的特点，适合高要求的微图像防伪标类制品；而光栅辊挤出成型具有生产 速度快、生产工艺简单、成本低的特点，适合要求较低的包装类制品。
[0038] 根据本发明，所述微图像层为采用全息图像复制工艺复制在高透明薄膜层上的物 体的多角度复合图像。其中，所述的物体可以为需要成像为悬浮立体图像的任何物体，例如 可以为图案、文字、数字、字母等，本发明不对此进行具体限制。操作时，可以先将物体进行 多角度拍照获得多张角度图像，再通过软件进行分割和重新组合处理，然后通过全息图像 复制工艺制作全息版并利用全息版将图像信息复制在高透明薄膜层上形成微图像层。
[0039] 其中，全息图像复制工艺包括全息记录和全息再现复制两个部分。全息记录技术 是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程，被摄物体在激光辐照下形成漫射式的 物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上和物光束叠加产生干涉，并把物体光 波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将 物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成 为一张全息图，或称全息照片。第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成像过程。 全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光 波一般可给出两个像，即原始像（又称初始像）和共轭像。再现的图像立体感强，具有真实 的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都 能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且 能互不干扰地分别显示出来。而对于工业化生产应用来说，全息再现需要通过记录有全息 信息的模版，将记录的全息条纹复制到需要的材料如薄膜上，以便于批量生产的实现。由于 全息图像复制工艺为现有技术的内容，在此不进行过多的赘述。
[0040] 具体地，所述多角度复合图像是指将物体的多张角度图像进行分割和重新拼接处 理后得到的复合图像，以通过柱状微透镜光栅层的折射作用在人眼中形成物体的悬浮立体 效果。
[0041] 为了实现悬浮立体效果，需保证所述微图像层3与所述柱状微透镜光栅层1互相 匹配以形成所述物体的悬浮立体图像。具体地，所述的互相匹配是指对物体的多张角度图 像进行分割和重新拼接处理后得到的多角度复合图像的参数需与柱状微透镜光栅层中单 个柱状光栅的参数相匹配，其中的参数主要是指物体的角度图像的张数（或拍摄角度的个 数）、多角度复合图像中线条图像的宽度和柱状光栅的宽度。也即，微图像层3看起来是一 张完整的图像，但其实其是由很多细小的线条图像组成的，这些线条图像是由物体的多张 角度图像分割后得到的并且这些线条图像的排列就构成了多角度复合图像及微图像层，其 中，每个线条图像的宽度需由柱状微透镜光栅层中单个柱状光栅的宽度和物体的角度图像 的张数（或拍摄角度的个数）共同决定，并且形成互相匹配的对应关系以实现悬浮立体效 果。
[0042] 下面举个例子来简单说明上述的互相匹配关系（此处的描述不涉及全息图像复 制工艺的处理）。例如，柱状微透镜光栅层1上设置有多个互相平行且连续排列的柱状光 栅，每个柱状光栅的宽度为1mm ;对待成像的物体进行2个不同角度的拍摄，获得2张角度 图像并编号，每张角度图像的宽度为l〇cm ;然后对所获得的2张角度图像进行分割和重新 拼接处理来形成微图像层的多角度复合图像，即将每张角度图像分割为100份宽度为1mm 的图像（即需要使得每张角度图像分割得到的每份图像的宽度与单个柱状光栅的宽度相 等），再将第一张角度图像的每份1mm的图像平分为2个宽度相同的线条图像并分别编号为 A1和B1 (即将每张角度图像的每份图像平分为N个宽度相同的线条图像，N等于角度图像 的张数或拍摄角度的个数），则A1图像的宽度为0. 5mm且B1图像的宽度也为0. 5mm，可以 根据需求舍弃所有B1图像并保留每份1mm图像的A1图像（在保留或舍弃图像时，应尽量 选取连续的图像以保证立体效果的连续性，例如均保留每份图像的第一张线条图像），将所 有100份1mm图像的A1图像依次放置并排列于各柱状光栅的下方与之匹配和对应，例如， 第一份1mm图像的A1图像位于第一个柱状光栅的下方且A1图像占柱状光栅的宽度的一 半，第二份1mm图像的A1图像位于第二个柱状光栅的下方且A1图像占柱状光栅的宽度的 一半，以此类推；然后将第二张角度图像的每份1_的图像平分为2个宽度相同的线条图像 并分别编号为A2和B2,则A2图像的宽度为0? 5mm且B2图像的宽度也为0? 5mm，可以根据 需求舍弃所有B2图像并保留每份1mm图像的A2图像，将所有100份1mm图像的A2图像依 次放置并排列于各柱状光栅的下方与之匹配和对应，例如，第一份1_图像的A2图像位于 第一个柱状光栅的下方且A2图像占柱状光栅的宽度的另一半，第二份1mm图像的A2图像 位于第二个柱状光栅的下方且A2图像占柱状光栅的宽度的另一半，以此类推，由此则在柱 状微透镜光栅层下排列成包括A1A2A1A2A1A2…的多角度复合图像的微图像层，且该微图像 层能够体现出物体的两个不同角度的图像信息。由此，则能够通过柱状微透镜光栅层1在 人眼中实现物体的悬浮立体图像效果，形成强烈的动感、体视、变换等多种效果，包括上浮、 下 沉、平行运动（动感效果与移动方向一致）、正交运动（动感效果与移动方向垂直）、多层 次景株复杂图像等。
[0043] 上述的互相匹配关系是本领域技术人员容易理解和实施的关系，并且上面仅列举 了对物体进行2个角度的拍摄并获得2张角度图像的处理方式，还可以根据需要进行4个、 6个、8个或更多个角度的拍摄并获得4张、6张、8张或更多张角度图像的处理方式，从而获 得信息更丰富且立体感更强的悬浮立体图像效果。
[0044] 为了提高反射效果以看到更加明显的悬浮立体图像效果，同时也为了方便制品在 后续更广阔的包装、装饰应用领域的加工使用，本发明的制品还可以包括位于微图像层3 表面上的镀层4,具体可以参见图3中所示的第一实施方式。优选地，所述镀层可以为镀铝 层、镀二氧化硅层、镀铜层或镀钛层。
[0045] 根据本发明，制品的厚度可以为50~250 y m，柱状微透镜光栅层1的柱状光栅的 宽度可以为50~150 ym且高度可以为2~30 ym，以上基础数据有助于制品获得更佳的悬 浮立体效果，但本发明不限于此。其中，柱状光栅的光栅高度会影响聚焦厚度并影响立体效 果的实现，在本领域中通常须将聚焦厚度设计为与生产的制品厚度一致才能达到最佳的立 体效果。
[0046] 在提供的以上具有悬浮立体图像的制品的基础上，本发明还提供了上述具有悬浮 立体图像的制品的制造方法。
[0047] 根据本发明的一个实施例，所述制造方法包括以下工艺步骤：
[0048] 首先，采用高透明薄膜作为基材得到高透明薄膜层。例如，可以选用PET双向拉伸 膜，或者PC膜。
[0049] 然后，制作光栅辊。例如，可以采用金刚石刀具在镀铜或镀镍磷合金辊筒表面加工 光栅条，再在光栅条表面镀铬等提高表面硬度，即可得光栅辊。
[0050] 之后，在所述高透明薄膜层的一个表面上通过光栅辊压印成型并固化形成柱状微 透镜光栅层。例如，通过涂布压印方式生产柱状微透镜光栅层，即在高透明薄膜表面通过辊 涂方式涂布一层胶水（一般为丙烯酸树脂类），再通过光栅辊将胶水压制成柱状微透镜光 栅，再采用UV光同步照射在成型位置并将光栅层结构固化，就形成所需的柱状微透镜光栅 层。
[0051] 并且，将物体的图像通过计算机处理为多角度复合图像并制作多角度复合图像全 息复制母版，再通过全息复制工艺将物体的多角度复合图像复制在所述高透明薄膜层的另 一个表面上形成微图像层，得到具有悬浮立体图像的制品。
[0052] 其中，制备柱状微透镜光栅层的步骤与制备微图像层的步骤的实施顺序可以互相 更换，即除了上面的工艺顺序以外，还可以先根据设计的柱状微透镜光栅层制备微图像层， 之后再完成柱状微透镜光栅层的制备，得到具有悬浮立体图像的制品。
[0053] 根据本发明的另一个实施例，所述制造方法包括以下工艺步骤：
[0054] 首先，制作光栅辊。例如，采用金刚石刀具在镀铜或镀镍磷合金辊筒表面加工光栅 条，再在光栅条表面镀铬等提高表面硬度，即可得光栅辊。
[0055] 然后，利用所述光栅辊并通过挤出工艺将柱状微透镜光栅层与高透明薄膜层直接 成型为单层结构。例如，将该光栅辊在挤出生产设备在作为成型辊（如三辊式挤出机的中 辊），则可以通过挤出生产方式将熔融状态的PC原料压制并瞬间冷却固化为表面具有柱状 微透镜光栅层的单体结构
[0056] 之后，将物体的图像通过计算机处理为多角度复合图像并制作多角度复合图像全 息复制母版，再通过全息复制工艺将物体的多角度复合图像复制在在所述单层结构的无柱 状微透镜光栅层的表面上形成微图像层，得到具有悬浮立体图像的制品。
[0057] 此外，如果需要获得具有镀层的制品，则上述制造方法均还可以包括在微图像层 的表面上形成镀层的步骤。
[0058] 本发明将进一步通过以下实施例进行具体说明。
[0059] 实施例1 :
[0060] 本实施例制备的为包括多个具有凸起的弧形表面的柱状光栅的柱状微透镜光栅 层且微图像层表面形成有镀层的制品，具体结构可参见图3。
[0061] 本实施例采用厚度为125 y m的PET双向拉伸高透明薄膜，其为宽度为500mm的卷 材，一般以2000米为一卷。柱状微透镜光栅层设计为300线（即每英寸宽度包含的柱状微 透镜条数），每个柱状光栅的宽度为25. 4 + 300 = 0. 0847mm，柱状光栅的高度为8 y m。
[0062] 采用金刚石加工柱状光栅刀具，通过精密加工机床在表面镀铜的光栅辊筒表面加 工柱状光栅，所得光栅辊的长度为1250mm、直径为185mm。
[0063] 根据柱状光栅的宽度进行微图像层设计，采用英文字母W作为基本图像单元，其 大小为4mm2 (长宽各2mm)，按照间隔（空格）2mm进行阵列，形成一个包括20*20 = 400个 基本图像单元、规格为80*80mm的图像，将该图像进行12个角度的拍摄并获得12张角度图 像，通过上面的方式对12张角度图像进行分割和重新拼接处理形成与柱状微透镜光栅层 互相匹配的多角度复合图像，再将设计的多角度复合图像采用全息技术雕刻复制模板并将 记录有多角度复合图像的复制模板复制在PET双向拉伸高透明薄膜上，形成微图像层。再 在微图像层表面通过镀膜方式形成一层镀铝层，使得微图像层呈现的图像效果更清晰。
[0064] 将复制有微图像层的PET双向拉伸高透明薄膜作为基材，采用涂布纳米压印方式 在该基材的光滑透明面（另一面为微图像层）生产柱状微透镜光栅层，柱状微透镜光栅层 所用的材料为丙烯酸树脂聚合物，采用UV光进行固化。
[0065] 通过以上步骤生产的制品由于柱状微透镜光栅层和微图像层都是经过处理的并 且互相匹配，就可以透过柱状微透镜光栅层看到清晰的悬浮立体图像。
[0066] 实施例2 :
[0067] 本实施例制备的为包括多个具有凸起的弧形表面的柱状光栅的柱状微透镜光栅 层且微图像层表面没有镀层的制品，具体结构可参见图4。
[0068] 本实施例中柱状微透镜光栅层设计为200线（即每英寸宽度包含的柱状微透镜条 数），每个柱状光栅的宽度为25. 4 + 200 = 0. 127_，柱状光栅的高度为14 ym。
[0069] 采用金刚石加工柱状光栅刀具，通过精密加工机床在表面镀铜的光栅辊筒表面加 工柱状微透镜并在加工完成的柱状微透镜辊筒表面镀一层铬以提高辊筒表面硬度，所得光 栅辊筒的长度为1400mm、直径为500mm。
[0070] 将该光栅辊在挤出生产设备中作为成型辊（如三辊式挤出机的中辊），通过挤出 生产方式将熔融状态的PC原料压制并瞬间冷却固化为表面具有柱状微透镜光栅层的单体 结构，将单体结构的光滑面用于制备微图像层。
[0071] 根据柱状光栅的宽度进行微图像层设计，采用数字2000作为基本图像单元，其大 小为6. 25mm2 (长宽各2. 5mm)，按照间隔（空格）2. 5mm进行阵列，形成一个包括20*20 = 400个基本图像单元、规格为100*100mm的图像，将该图 像进行16个角度的拍摄并获得16 张角度图像，通过上面的方式对16张角度图像进行分割和重新拼接处理形成与柱状微透 镜光栅层互相匹配的多角度复合图像，再将设计的多角度复合图像采用全息技术雕刻复制 模板并将记录有多角度复合图像的复制模板复制在上述单体结构的光滑面上，形成微图像 层。
[0072] 通过以上步骤生产的制品由于柱状微透镜光栅层和微图像层都是经过处理的并 且互相匹配，就可以透过柱状微透镜光栅层看到清晰的悬浮立体图像。
[0073] 实施例3 :
[0074] 本实施例制备的为包括多个具有凹下的弧形表面的柱状光栅的柱状微透镜光栅 层且微图像层表面没有镀层的制品，具体结构可参见图5。
[0075] 本实施例采用厚度为75 ym的PET双向拉伸高透明薄膜，其为宽度为500mm的卷 材，一般以2000米为一卷。柱状微透镜光栅层设计为400线（即每英寸宽度包含的柱状微 透镜条数），每个柱状光栅的宽度为25. 4 + 400 = 0. 0635mm，柱状光栅的高度为6. 5 y m。
[0076] 采用金刚石加工柱状微透镜刀具，通过精密加工机床在表面镀铜的光栅辊筒表面 加工柱状光栅，所得光栅辊的长度为1250mm、直径为185mm。
[0077] 根据柱状光栅的宽度进行微图像层设计，采用特殊符号★作为基本图像单元，其 大小为2. 25mm2 (长宽各1. 5mm)，按照间隔（空格）1. 5mm进行阵列，形成一个包括20*20 = 400个基本图像单元、规格为60*60mm的图像，将该图像进行8个角度的拍摄并获得8张角 度图像，通过上面的方式将8张角度图像进行分割和重新拼接处理形成与柱状微透镜光栅 层互相匹配的多角度复合图像，再将设计的多角度复合图像采用全息技术雕刻复制模板并 将记录有多角度复合图像的复制模板复制在PET双向拉伸高透明薄膜上，形成微图像层。 再在微图像层表面通过镀膜方式形成一层镀铝层，使得微图像层呈现的图像效果更清晰。
[0078] 将复制有微图像层的PET双向拉伸高透明薄膜作为基材，采用涂布纳米压印方式 在该基材的光滑透明面（另一面为微图像层）生产柱状微透镜光栅层，柱状微透镜光栅层 所用的材料为丙烯酸树脂聚合物，采用UV光进行固化。
[0079] 通过以上步骤生产的制品由于柱状微透镜光栅层和微图像层都是经过处理的并 且互相匹配，就可以透过柱状微透镜光栅层看到清晰的悬浮立体图像。
[0080] 综上所述，本发明将透明光栅技术和全息图像复制技术相结合并且基于柱状光栅 实现所需的悬浮立体图像，本发明不同于现有的玻璃微球技术并且本发明具有结构简单、 便于加工和生产等优点，其精密加工成型更能保证高线数柱状光栅精度，同时与微图像层 的匹配度更高。通过设置的柱状微透镜光栅层实现悬浮立体图像效果，可以形成强烈的动 感、体视、变换等多种效果，包括上浮、下沉、平行运动（动感效果与移动方向一致）、多层次 景深复杂图像等。
[0081] 尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明的具有悬浮立体图像的制品及其 制造方法，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下， 可以对上述实施例进行各种修改和变化。
【主权项】
1. 一种具有悬浮立体图像的制品，其特征在于，所述制品包括高透明薄膜层以及分别 位于所述高透明薄膜层的两个表面上的柱状微透镜光栅层和微图像层，所述柱状微透镜光 栅层包括多个互相平行且连续排列的柱状光栅，所述微图像层为采用全息图像复制工艺复 制在高透明薄膜层上的物体的多角度复合图像，其中，所述微图像层与所述柱状微透镜光 栅层互相匹配以形成所述物体的悬浮立体图像。2. 根据权利要求1所述的具有悬浮立体图像的制品，其特征在于，所述柱状微透镜光 栅层为通过光栅辊压印成型并固化在高透明薄膜层上形成的。3. 根据权利要求1所述的具有悬浮立体图像的制品，其特征在于，所述柱状微透镜光 栅层与所述高透明薄膜层通过挤出工艺一体成型为单层结构。4. 根据权利要求1所述的具有悬浮立体图像的制品，其特征在于，所述柱状微透镜光 栅层的柱状光栅具有凸起或凹下的弧形表面。5. 根据权利要求1所述的具有悬浮立体图像的制品，其特征在于，所述制品还包括位 于所述微图像层表面上的镀层，所述镀层为镀铝层、镀二氧化硅层、镀铜层或镀钛层。6. 根据权利要求1所述的具有悬浮立体图像的制品，其特征在于，所述制品的厚度 为50~250ym，所述柱状微透镜光栅层的柱状光栅的宽度为50~150ym且高度为2~ 30um〇7. 如权利要求1至2、4至6中任一项所述的具有悬浮立体图像的制品的制造方法，其 特征在于，所述制造方法包括以下工艺步骤： 采用高透明薄膜作为基材得到高透明薄膜层； 制作光栅辊； 在所述高透明薄膜层的一个表面上通过光栅辊压印成型并固化形成柱状微透镜光栅 层； 将物体的图像通过计算机处理为多角度复合图像并制作多角度复合图像全息复制母 版，再通过全息复制工艺将物体的多角度复合图像复制在所述高透明薄膜层的另一个表面 上形成微图像层，得到具有悬浮立体图像的制品； 其中，制备柱状微透镜光栅层的步骤与制备微图像层的步骤的实施顺序可以互相更 换。8. 根据权利要求7所述的具有悬浮立体图像的制品的制造方法，其特征在于，所述制 造方法还包括在所述微图像层的表面上形成镀层的步骤。9. 如权利要求1、3至6中任一项所述的具有悬浮立体图像的制品的制造方法，其特征 在于，所述制造方法包括以下工艺步骤： 制作光栅辊； 利用所述光栅辊并通过挤出工艺将柱状微透镜光栅层与高透明薄膜层直接成型为单 层结构； 将物体的图像通过计算机处理为多角度复合图像并制作多角度复合图像全息复制母 版，再通过全息复制工艺将物体的多角度复合图像复制在在所述单层结构的无柱状微透镜 光栅层的表面上形成微图像层，得到具有悬浮立体图像的制品。10. 根据权利要求9所述的具有悬浮立体图像的制品的制造方法，其特征在于，所述制 造方法还包括在所述微图像层的表面上形成镀层的步骤。
【专利摘要】本发明公开了一种具有悬浮立体图像的制品及其制造方法。所述制品包括高透明薄膜层以及分别位于所述高透明薄膜层的两个表面上的柱状微透镜光栅层和微图像层，所述柱状微透镜光栅层包括多个互相平行且连续排列的柱状光栅，所述微图像层为采用全息图像复制工艺复制在高透明薄膜层上的物体的多角度复合图像，其中，所述微图像层与所述柱状微透镜光栅层互相匹配以形成所述物体的悬浮立体图像。本发明将透明光栅技术和全息图像复制技术相结合并且基于柱状光栅实现所需的悬浮立体图像，本发明不同于现有的玻璃微球技术并且本发明具有结构简单、便于加工和生产等优点，其精密加工成型更能保证高线数柱状光栅精度，同时与微图像层的匹配度更高。
【IPC分类】G02B27/22
【公开号】CN104898290
【申请号】CN201510345691
【发明人】熊建, 马庚英, 阳培翔, 周立权
【申请人】四川省宜宾普什集团3D有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月19日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及裸眼立体成像的技术领域，更具体地讲，本发明涉及一种具有悬浮立 体图像的制品及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 美国Visual Physics公司研发了基于微光学技术的Unison?系列产品，其中 Motion?产品就是对微透镜光学元件的成功开发应用，它是利用三维微透镜阵列对微缩图 文阵列的放大功能以产生水平和垂直视差的动感放大效果，该技术被作为下一代防伪特征 而受到高度重视。
[0003] 微透镜阵列成像技术是古典理论和当代技术结合的范例，是一种超脱传统光变图 像（0VD)、特别有创意的公众防伪识别技术。从光学原理来说是几何光学中透镜成像定律， 而它的成功应用却依赖于当代的微电子制版和先进的生产技术。
[0004] 由于该技术的应用要求微透镜阵列与微图文阵列的加工精度非常高，常规的制版 和生产工艺无法满足需求，需要借助于现代精密微纳加工等特殊工艺并通过特殊的功能材 料来实现，而且两者之间还需要严格的结构匹配关系，工艺要求非常高。
[0005] 3D浮动图像是通过微复制工艺制作的衍射微透镜阵列薄膜，包括激光全息复制 工艺生产的薄膜以及包含玻璃微球的反光膜（如以3M公司的Scotchlite?产品系列和 Confirm?产品系列为典型代表）。这些材料中的微透镜阵列和玻璃微球是3D成像的关键 光学元件。通过复制工艺形成的微透镜阵列可用于通过物质转移工艺制作彩色浮动图像， 用于制作浮动图像的反光膜材料通常至少包含一层玻璃微球以及一层通过真空蒸馏工艺 制作的金属、金属氧化物或金属硫化物等材料层，该材料层一般具有反光作用，该工艺也相 对复杂。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种基于柱镜光栅的 具有悬浮立体图像的制品及其制造方法，该制品能够实现自然条件下简单阵列和复杂的悬 浮立体图像。
[0007] 为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种具有悬浮立体图像的制品，所述 制品包括高透明薄膜层以及分别位于所述高透明薄膜层的两个表面上的柱状微透镜光栅 层和微图像层，所述柱状微透镜光栅层包括多个互相平行且连续排列的柱状光栅，所述微 图像层为采用全息图像复制工艺复制在高透明薄膜层上的物体的多角度复合图像，其中， 所述微图像层与所述柱状微透镜光栅层互相匹配以形成所述物体的悬浮立体图像。
[0008] 根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的一个实施例，所述柱状微透镜光栅层为 通过光栅辊压印成型并固化在高透明薄膜层上形成的。
[0009] 根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的一个实施例，所述柱状微透镜光栅层与 所述高透明薄膜层通过挤出工艺一体成型为单层结构。
[0010] 根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的一个实施例，所述柱状微透镜光栅层的 柱状光栅具有凸起或凹下的弧形表面。
[0011] 根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的一个实施例，所述制品还包括位于所述 微图像层表面上的镀层，所述镀层为镀铝层、镀二氧化硅层、镀铜层或镀钛层。
[0012] 根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的一个实施例，所述制品的厚度为50~ 250 y m，所述柱状微透镜光栅层的柱状光栅的宽度为50~150 y m且高度为2~30 y m。 [0013] 本发明的另一方面提供了上述具有悬浮立体图像的制品的制造方法，所述制造方 法包括以下工艺步骤：
[0014] 采用高透明薄膜作为基材得到高透明薄膜层；
[0015] 制作光栅辊；
[0016] 在所述高透明薄膜层的一个表面上通过光栅辊压印成型并固化形成柱状微透镜 光栅层；
[0017] 将物体的图像通过计算机处理为多角度复合图像并制作多角度复合图像全息复 制母版，再通过全息复制工艺将物体的多角度复合图像复制在所述高透明薄膜层的另一个 表面上形成微图像层，得到具有悬浮立体图像的制品；
[0018] 其中，制备柱状微透镜光栅层的步骤与制备微图像层的步骤的实施顺序可以互相 更换。
[0019] 本发明的又一方面提供了上述具有悬浮立体图像的制品的制造方法，所述制造方 法包括以下工艺步骤：
[0020] 制作光栅辊；
[0021] 利用所述光栅辊并通过挤出工艺将柱状微透镜光栅层与高透明薄膜层直接成型 为单层结构；
[0022] 将物体的图像通过计算机处理为多角度复合图像并制作多角度复合图像全息复 制母版，再通过全息复制工艺将物体的多角度复合图像复制在在所述单层结构的无柱状微 透镜光栅层的表面上形成微图像层，得到具有悬浮立体图像的制品。
[0023] 根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的制造方法的一个实施例，所述制造方法 还包括在所述微图像层的表面上形成镀层的步骤。
[0024] 本发明将透明光栅技术和全息图像复制技术相结合并且基于柱状光栅实现所需 的悬浮立体图像，本发明不同于现有的玻璃微球技术并且本发明具有结构简单、便于加工 和生产等优点，其精密加工成型更能保证高线数柱状光栅精度，同时与微图像层的匹配度 更高。通过设置的柱状微透镜光栅层实现悬浮立体图像效果，可以形成强烈的动感、体视、 变换等多种效果，包括上浮、下沉、平行运动（动感效果与移动方向一致）、多层次景深复杂 图像等。
【附图说明】
[0025] 图1示出了根据本发明示例性实施例的具有悬浮立体图像的制品的主视结构示 意图。
[0026] 图2示出了根据本发明示例性实施例的具有悬浮立体图像的制品的立体结构示 意图。
[0027] 图3示出了根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的第一实施方式的主视结构 示意图。
[0028] 图4示出了根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的第二实施方式的主视结构 示意图。
[0029] 图5示出了根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的第三实施方式的主视结构 示意图。
[0030] 附图标记说明：
[0031] 1-柱状微透镜光栅层、2-高透明薄膜层、3-微图像层、4-镀层、5-单层结构。
【具体实施方式】
[0032] 在下文中，将参照附图来详细说明本发明的具有悬浮立体图像的制品及其制造方 法。
[0033] 图1示出了根据本发明示例性实施例的具有悬浮立体图像的制品的主视结构示 意图，图2示出了根据本发明示例性实施例的具有悬浮立体图像的制品的立体结构示意 图，图3示出了根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的第一实施方式的主视结构示意 图，图4示出了根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的第二实施方式的主视结构示意 图，图5示出了根据本发明的具有悬浮立体图像的制品的第三实施方式的主视结构示意 图。
[0034] 如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施例，所述具有悬浮立体图像的制品包 括高透明薄膜层2以及分别位于所述高透明薄膜层2的两个表面上的柱状微透镜光栅层1 和微图像层3。
[ 0035] 其中，所使用的高透明薄膜通常为PET双向拉伸膜或PET挤出薄膜（包括双向和 单向），当然也可以选用PC、PP等透明材料制成的薄膜。在本领域中，厚度达0. 25mm以下 即可称作为薄膜，透光率达90 %以上即可称作为高透明薄膜。
[0036] 根据本发明，所述柱状微透镜光栅层1采用的是柱状光栅结构形式，其不同于现 有的玻璃微球技术。具体地，柱状微透镜光栅层1包括多个互相平行且连续排列的柱状光 栅。为了实现更好的光反射并实现悬浮立体图像效果，柱状微透镜光栅层1的柱状光栅具 有凸起或凹下的弧形表面，其中，具有凸起的弧形表面的柱状光栅可以参见图1和图2,具 有凹下的弧形表面的柱状光栅可以参见图5所示的第三实施方式。其中，具有凸起的弧形 表面的柱状光栅具有立体度强、可视角度大、表面不易磨损的特点；具有凹下的弧形表面的 柱镜光栅具有同线数情况下生产厚度更小且易于贴合的特点。柱状微透镜光栅层1需要具 有高精度，因此采用的加工方式也应保证其的高精度。柱状微透镜光栅层1结构简单且便 于加工和生产，其精密加工成型更能保证高线数柱状光栅的精度，同时与微图像层的匹配 度更高。
[0037] 根据本发明的示例性实施例，柱状微透镜光栅层1可以通过光栅辊压印成型并固 化在高透明薄膜层上形成，即，先通过现代精密模具加工工艺生产光栅辊，再通过UV纳米 压印技术将光栅辊压印成型的柱状微透镜光栅层固化在高透明薄膜层上，具体可参见图1 和图2。根据本发明的另一个实施例，柱状微透镜光栅层与所述高透明薄膜层通过挤出工艺 一体成型为单层结构，即先通过现代精密模具加工工艺生产光栅辊，再利用光栅辊作为挤 出工艺的辊子即可通过挤出工艺一体成型为具有柱状微透镜光栅层的单层结构，具体可参 见图4所示的第二实施方式。其中，光栅辊压印成型具有生产光栅线数高、复制表面结构精 度高、制品厚度薄的特点，适合高要求的微图像防伪标类制品；而光栅辊挤出成型具有生产 速度快、生产工艺简单、成本低的特点，适合要求较低的包装类制品。
[0038] 根据本发明，所述微图像层为采用全息图像复制工艺复制在高透明薄膜层上的物 体的多角度复合图像。其中，所述的物体可以为需要成像为悬浮立体图像的任何物体，例如 可以为图案、文字、数字、字母等，本发明不对此进行具体限制。操作时，可以先将物体进行 多角度拍照获得多张角度图像，再通过软件进行分割和重新组合处理，然后通过全息图像 复制工艺制作全息版并利用全息版将图像信息复制在高透明薄膜层上形成微图像层。
[0039] 其中，全息图像复制工艺包括全息记录和全息再现复制两个部分。全息记录技术 是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程，被摄物体在激光辐照下形成漫射式的 物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上和物光束叠加产生干涉，并把物体光 波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将 物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成 为一张全息图，或称全息照片。第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成像过程。 全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光 波一般可给出两个像，即原始像（又称初始像）和共轭像。再现的图像立体感强，具有真实 的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都 能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且 能互不干扰地分别显示出来。而对于工业化生产应用来说，全息再现需要通过记录有全息 信息的模版，将记录的全息条纹复制到需要的材料如薄膜上，以便于批量生产的实现。由于 全息图像复制工艺为现有技术的内容，在此不进行过多的赘述。
[0040] 具体地，所述多角度复合图像是指将物体的多张角度图像进行分割和重新拼接处 理后得到的复合图像，以通过柱状微透镜光栅层的折射作用在人眼中形成物体的悬浮立体 效果。
[0041] 为了实现悬浮立体效果，需保证所述微图像层3与所述柱状微透镜光栅层1互相 匹配以形成所述物体的悬浮立体图像。具体地，所述的互相匹配是指对物体的多张角度图 像进行分割和重新拼接处理后得到的多角度复合图像的参数需与柱状微透镜光栅层中单 个柱状光栅的参数相匹配，其中的参数主要是指物体的角度图像的张数（或拍摄角度的个 数）、多角度复合图像中线条图像的宽度和柱状光栅的宽度。也即，微图像层3看起来是一 张完整的图像，但其实其是由很多细小的线条图像组成的，这些线条图像是由物体的多张 角度图像分割后得到的并且这些线条图像的排列就构成了多角度复合图像及微图像层，其 中，每个线条图像的宽度需由柱状微透镜光栅层中单个柱状光栅的宽度和物体的角度图像 的张数（或拍摄角度的个数）共同决定，并且形成互相匹配的对应关系以实现悬浮立体效 果。
[0042] 下面举个例子来简单说明上述的互相匹配关系（此处的描述不涉及全息图像复 制工艺的处理）。例如，柱状微透镜光栅层1上设置有多个互相平行且连续排列的柱状光 栅，每个柱状光栅的宽度为1mm ;对待成像的物体进行2个不同角度的拍摄，获得2张角度 图像并编号，每张角度图像的宽度为l〇cm ;然后对所获得的2张角度图像进行分割和重新 拼接处理来形成微图像层的多角度复合图像，即将每张角度图像分割为100份宽度为1mm 的图像（即需要使得每张角度图像分割得到的每份图像的宽度与单个柱状光栅的宽度相 等），再将第一张角度图像的每份1mm的图像平分为2个宽度相同的线条图像并分别编号为 A1和B1 (即将每张角度图像的每份图像平分为N个宽度相同的线条图像，N等于角度图像 的张数或拍摄角度的个数），则A1图像的宽度为0. 5mm且B1图像的宽度也为0. 5mm，可以 根据需求舍弃所有B1图像并保留每份1mm图像的A1图像（在保留或舍弃图像时，应尽量 选取连续的图像以保证立体效果的连续性，例如均保留每份图像的第一张线条图像），将所 有100份1mm图像的A1图像依次放置并排列于各柱状光栅的下方与之匹配和对应，例如， 第一份1mm图像的A1图像位于第一个柱状光栅的下方且A1图像占柱状光栅的宽度的一 半，第二份1mm图像的A1图像位于第二个柱状光栅的下方且A1图像占柱状光栅的宽度的 一半，以此类推；然后将第二张角度图像的每份1_的图像平分为2个宽度相同的线条图像 并分别编号为A2和B2,则A2图像的宽度为0? 5mm且B2图像的宽度也为0? 5mm，可以根据 需求舍弃所有B2图像并保留每份1mm图像的A2图像，将所有100份1mm图像的A2图像依 次放置并排列于各柱状光栅的下方与之匹配和对应，例如，第一份1_图像的A2图像位于 第一个柱状光栅的下方且A2图像占柱状光栅的宽度的另一半，第二份1mm图像的A2图像 位于第二个柱状光栅的下方且A2图像占柱状光栅的宽度的另一半，以此类推，由此则在柱 状微透镜光栅层下排列成包括A1A2A1A2A1A2…的多角度复合图像的微图像层，且该微图像 层能够体现出物体的两个不同角度的图像信息。由此，则能够通过柱状微透镜光栅层1在 人眼中实现物体的悬浮立体图像效果，形成强烈的动感、体视、变换等多种效果，包括上浮、 下 沉、平行运动（动感效果与移动方向一致）、正交运动（动感效果与移动方向垂直）、多层 次景株复杂图像等。
[0043] 上述的互相匹配关系是本领域技术人员容易理解和实施的关系，并且上面仅列举 了对物体进行2个角度的拍摄并获得2张角度图像的处理方式，还可以根据需要进行4个、 6个、8个或更多个角度的拍摄并获得4张、6张、8张或更多张角度图像的处理方式，从而获 得信息更丰富且立体感更强的悬浮立体图像效果。
[0044] 为了提高反射效果以看到更加明显的悬浮立体图像效果，同时也为了方便制品在 后续更广阔的包装、装饰应用领域的加工使用，本发明的制品还可以包括位于微图像层3 表面上的镀层4,具体可以参见图3中所示的第一实施方式。优选地，所述镀层可以为镀铝 层、镀二氧化硅层、镀铜层或镀钛层。
[0045] 根据本发明，制品的厚度可以为50~250 y m，柱状微透镜光栅层1的柱状光栅的 宽度可以为50~150 ym且高度可以为2~30 ym，以上基础数据有助于制品获得更佳的悬 浮立体效果，但本发明不限于此。其中，柱状光栅的光栅高度会影响聚焦厚度并影响立体效 果的实现，在本领域中通常须将聚焦厚度设计为与生产的制品厚度一致才能达到最佳的立 体效果。
[0046] 在提供的以上具有悬浮立体图像的制品的基础上，本发明还提供了上述具有悬浮 立体图像的制品的制造方法。
[0047] 根据本发明的一个实施例，所述制造方法包括以下工艺步骤：
[0048] 首先，采用高透明薄膜作为基材得到高透明薄膜层。例如，可以选用PET双向拉伸 膜，或者PC膜。
[0049] 然后，制作光栅辊。例如，可以采用金刚石刀具在镀铜或镀镍磷合金辊筒表面加工 光栅条，再在光栅条表面镀铬等提高表面硬度，即可得光栅辊。
[0050] 之后，在所述高透明薄膜层的一个表面上通过光栅辊压印成型并固化形成柱状微 透镜光栅层。例如，通过涂布压印方式生产柱状微透镜光栅层，即在高透明薄膜表面通过辊 涂方式涂布一层胶水（一般为丙烯酸树脂类），再通过光栅辊将胶水压制成柱状微透镜光 栅，再采用UV光同步照射在成型位置并将光栅层结构固化，就形成所需的柱状微透镜光栅 层。
[0051] 并且，将物体的图像通过计算机处理为多角度复合图像并制作多角度复合图像全 息复制母版，再通过全息复制工艺将物体的多角度复合图像复制在所述高透明薄膜层的另 一个表面上形成微图像层，得到具有悬浮立体图像的制品。
[0052] 其中，制备柱状微透镜光栅层的步骤与制备微图像层的步骤的实施顺序可以互相 更换，即除了上面的工艺顺序以外，还可以先根据设计的柱状微透镜光栅层制备微图像层， 之后再完成柱状微透镜光栅层的制备，得到具有悬浮立体图像的制品。
[0053] 根据本发明的另一个实施例，所述制造方法包括以下工艺步骤：
[0054] 首先，制作光栅辊。例如，采用金刚石刀具在镀铜或镀镍磷合金辊筒表面加工光栅 条，再在光栅条表面镀铬等提高表面硬度，即可得光栅辊。
[0055] 然后，利用所述光栅辊并通过挤出工艺将柱状微透镜光栅层与高透明薄膜层直接 成型为单层结构。例如，将该光栅辊在挤出生产设备在作为成型辊（如三辊式挤出机的中 辊），则可以通过挤出生产方式将熔融状态的PC原料压制并瞬间冷却固化为表面具有柱状 微透镜光栅层的单体结构
[0056] 之后，将物体的图像通过计算机处理为多角度复合图像并制作多角度复合图像全 息复制母版，再通过全息复制工艺将物体的多角度复合图像复制在在所述单层结构的无柱 状微透镜光栅层的表面上形成微图像层，得到具有悬浮立体图像的制品。
[0057] 此外，如果需要获得具有镀层的制品，则上述制造方法均还可以包括在微图像层 的表面上形成镀层的步骤。
[0058] 本发明将进一步通过以下实施例进行具体说明。
[0059] 实施例1 :
[0060] 本实施例制备的为包括多个具有凸起的弧形表面的柱状光栅的柱状微透镜光栅 层且微图像层表面形成有镀层的制品，具体结构可参见图3。
[0061] 本实施例采用厚度为125 y m的PET双向拉伸高透明薄膜，其为宽度为500mm的卷 材，一般以2000米为一卷。柱状微透镜光栅层设计为300线（即每英寸宽度包含的柱状微 透镜条数），每个柱状光栅的宽度为25. 4 + 300 = 0. 0847mm，柱状光栅的高度为8 y m。
[0062] 采用金刚石加工柱状光栅刀具，通过精密加工机床在表面镀铜的光栅辊筒表面加 工柱状光栅，所得光栅辊的长度为1250mm、直径为185mm。
[0063] 根据柱状光栅的宽度进行微图像层设计，采用英文字母W作为基本图像单元，其 大小为4mm2 (长宽各2mm)，按照间隔（空格）2mm进行阵列，形成一个包括20*20 = 400个 基本图像单元、规格为80*80mm的图像，将该图像进行12个角度的拍摄并获得12张角度图 像，通过上面的方式对12张角度图像进行分割和重新拼接处理形成与柱状微透镜光栅层 互相匹配的多角度复合图像，再将设计的多角度复合图像采用全息技术雕刻复制模板并将 记录有多角度复合图像的复制模板复制在PET双向拉伸高透明薄膜上，形成微图像层。再 在微图像层表面通过镀膜方式形成一层镀铝层，使得微图像层呈现的图像效果更清晰。
[0064] 将复制有微图像层的PET双向拉伸高透明薄膜作为基材，采用涂布纳米压印方式 在该基材的光滑透明面（另一面为微图像层）生产柱状微透镜光栅层，柱状微透镜光栅层 所用的材料为丙烯酸树脂聚合物，采用UV光进行固化。
[0065] 通过以上步骤生产的制品由于柱状微透镜光栅层和微图像层都是经过处理的并 且互相匹配，就可以透过柱状微透镜光栅层看到清晰的悬浮立体图像。
[0066] 实施例2 :
[0067] 本实施例制备的为包括多个具有凸起的弧形表面的柱状光栅的柱状微透镜光栅 层且微图像层表面没有镀层的制品，具体结构可参见图4。
[0068] 本实施例中柱状微透镜光栅层设计为200线（即每英寸宽度包含的柱状微透镜条 数），每个柱状光栅的宽度为25. 4 + 200 = 0. 127_，柱状光栅的高度为14 ym。
[0069] 采用金刚石加工柱状光栅刀具，通过精密加工机床在表面镀铜的光栅辊筒表面加 工柱状微透镜并在加工完成的柱状微透镜辊筒表面镀一层铬以提高辊筒表面硬度，所得光 栅辊筒的长度为1400mm、直径为500mm。
[0070] 将该光栅辊在挤出生产设备中作为成型辊（如三辊式挤出机的中辊），通过挤出 生产方式将熔融状态的PC原料压制并瞬间冷却固化为表面具有柱状微透镜光栅层的单体 结构，将单体结构的光滑面用于制备微图像层。
[0071] 根据柱状光栅的宽度进行微图像层设计，采用数字2000作为基本图像单元，其大 小为6. 25mm2 (长宽各2. 5mm)，按照间隔（空格）2. 5mm进行阵列，形成一个包括20*20 = 400个基本图像单元、规格为100*100mm的图像，将该图 像进行16个角度的拍摄并获得16 张角度图像，通过上面的方式对16张角度图像进行分割和重新拼接处理形成与柱状微透 镜光栅层互相匹配的多角度复合图像，再将设计的多角度复合图像采用全息技术雕刻复制 模板并将记录有多角度复合图像的复制模板复制在上述单体结构的光滑面上，形成微图像 层。
[0072] 通过以上步骤生产的制品由于柱状微透镜光栅层和微图像层都是经过处理的并 且互相匹配，就可以透过柱状微透镜光栅层看到清晰的悬浮立体图像。
[0073] 实施例3 :
[0074] 本实施例制备的为包括多个具有凹下的弧形表面的柱状光栅的柱状微透镜光栅 层且微图像层表面没有镀层的制品，具体结构可参见图5。
[0075] 本实施例采用厚度为75 ym的PET双向拉伸高透明薄膜，其为宽度为500mm的卷 材，一般以2000米为一卷。柱状微透镜光栅层设计为400线（即每英寸宽度包含的柱状微 透镜条数），每个柱状光栅的宽度为25. 4 + 400 = 0. 0635mm，柱状光栅的高度为6. 5 y m。
[0076] 采用金刚石加工柱状微透镜刀具，通过精密加工机床在表面镀铜的光栅辊筒表面 加工柱状光栅，所得光栅辊的长度为1250mm、直径为185mm。
[0077] 根据柱状光栅的宽度进行微图像层设计，采用特殊符号★作为基本图像单元，其 大小为2. 25mm2 (长宽各1. 5mm)，按照间隔（空格）1. 5mm进行阵列，形成一个包括20*20 = 400个基本图像单元、规格为60*60mm的图像，将该图像进行8个角度的拍摄并获得8张角 度图像，通过上面的方式将8张角度图像进行分割和重新拼接处理形成与柱状微透镜光栅 层互相匹配的多角度复合图像，再将设计的多角度复合图像采用全息技术雕刻复制模板并 将记录有多角度复合图像的复制模板复制在PET双向拉伸高透明薄膜上，形成微图像层。 再在微图像层表面通过镀膜方式形成一层镀铝层，使得微图像层呈现的图像效果更清晰。
[0078] 将复制有微图像层的PET双向拉伸高透明薄膜作为基材，采用涂布纳米压印方式 在该基材的光滑透明面（另一面为微图像层）生产柱状微透镜光栅层，柱状微透镜光栅层 所用的材料为丙烯酸树脂聚合物，采用UV光进行固化。
[0079] 通过以上步骤生产的制品由于柱状微透镜光栅层和微图像层都是经过处理的并 且互相匹配，就可以透过柱状微透镜光栅层看到清晰的悬浮立体图像。
[0080] 综上所述，本发明将透明光栅技术和全息图像复制技术相结合并且基于柱状光栅 实现所需的悬浮立体图像，本发明不同于现有的玻璃微球技术并且本发明具有结构简单、 便于加工和生产等优点，其精密加工成型更能保证高线数柱状光栅精度，同时与微图像层 的匹配度更高。通过设置的柱状微透镜光栅层实现悬浮立体图像效果，可以形成强烈的动 感、体视、变换等多种效果，包括上浮、下沉、平行运动（动感效果与移动方向一致）、多层次 景深复杂图像等。
[0081] 尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明的具有悬浮立体图像的制品及其 制造方法，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下， 可以对上述实施例进行各种修改和变化。
【主权项】
1. 一种具有悬浮立体图像的制品，其特征在于，所述制品包括高透明薄膜层以及分别 位于所述高透明薄膜层的两个表面上的柱状微透镜光栅层和微图像层，所述柱状微透镜光 栅层包括多个互相平行且连续排列的柱状光栅，所述微图像层为采用全息图像复制工艺复 制在高透明薄膜层上的物体的多角度复合图像，其中，所述微图像层与所述柱状微透镜光 栅层互相匹配以形成所述物体的悬浮立体图像。2. 根据权利要求1所述的具有悬浮立体图像的制品，其特征在于，所述柱状微透镜光 栅层为通过光栅辊压印成型并固化在高透明薄膜层上形成的。3. 根据权利要求1所述的具有悬浮立体图像的制品，其特征在于，所述柱状微透镜光 栅层与所述高透明薄膜层通过挤出工艺一体成型为单层结构。4. 根据权利要求1所述的具有悬浮立体图像的制品，其特征在于，所述柱状微透镜光 栅层的柱状光栅具有凸起或凹下的弧形表面。5. 根据权利要求1所述的具有悬浮立体图像的制品，其特征在于，所述制品还包括位 于所述微图像层表面上的镀层，所述镀层为镀铝层、镀二氧化硅层、镀铜层或镀钛层。6. 根据权利要求1所述的具有悬浮立体图像的制品，其特征在于，所述制品的厚度 为50~250ym，所述柱状微透镜光栅层的柱状光栅的宽度为50~150ym且高度为2~ 30um〇7. 如权利要求1至2、4至6中任一项所述的具有悬浮立体图像的制品的制造方法，其 特征在于，所述制造方法包括以下工艺步骤： 采用高透明薄膜作为基材得到高透明薄膜层； 制作光栅辊； 在所述高透明薄膜层的一个表面上通过光栅辊压印成型并固化形成柱状微透镜光栅 层； 将物体的图像通过计算机处理为多角度复合图像并制作多角度复合图像全息复制母 版，再通过全息复制工艺将物体的多角度复合图像复制在所述高透明薄膜层的另一个表面 上形成微图像层，得到具有悬浮立体图像的制品； 其中，制备柱状微透镜光栅层的步骤与制备微图像层的步骤的实施顺序可以互相更 换。8. 根据权利要求7所述的具有悬浮立体图像的制品的制造方法，其特征在于，所述制 造方法还包括在所述微图像层的表面上形成镀层的步骤。9. 如权利要求1、3至6中任一项所述的具有悬浮立体图像的制品的制造方法，其特征 在于，所述制造方法包括以下工艺步骤： 制作光栅辊； 利用所述光栅辊并通过挤出工艺将柱状微透镜光栅层与高透明薄膜层直接成型为单 层结构； 将物体的图像通过计算机处理为多角度复合图像并制作多角度复合图像全息复制母 版，再通过全息复制工艺将物体的多角度复合图像复制在在所述单层结构的无柱状微透镜 光栅层的表面上形成微图像层，得到具有悬浮立体图像的制品。10. 根据权利要求9所述的具有悬浮立体图像的制品的制造方法，其特征在于，所述制 造方法还包括在所述微图像层的表面上形成镀层的步骤。
【专利摘要】本发明公开了一种具有悬浮立体图像的制品及其制造方法。所述制品包括高透明薄膜层以及分别位于所述高透明薄膜层的两个表面上的柱状微透镜光栅层和微图像层，所述柱状微透镜光栅层包括多个互相平行且连续排列的柱状光栅，所述微图像层为采用全息图像复制工艺复制在高透明薄膜层上的物体的多角度复合图像，其中，所述微图像层与所述柱状微透镜光栅层互相匹配以形成所述物体的悬浮立体图像。本发明将透明光栅技术和全息图像复制技术相结合并且基于柱状光栅实现所需的悬浮立体图像，本发明不同于现有的玻璃微球技术并且本发明具有结构简单、便于加工和生产等优点，其精密加工成型更能保证高线数柱状光栅精度，同时与微图像层的匹配度更高。
【IPC分类】G02B27/22
【公开号】CN104898290
【申请号】CN201510345691
【发明人】熊建, 马庚英, 阳培翔, 周立权
【申请人】四川省宜宾普什集团3D有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月19日
最新回复(0)