產生類似閃爍的光學效果的光學設備的制作方法

本申請要求2014年3月27日提交的美國臨時專利申請序列號61/971,240的優先權，該美國臨時專利申請被通過引用而在其整體上合并于此。

技術領域

本發明一般地涉及產生類似閃爍的光學效果的光學設備，并且更特別地涉及采用被定向性地固化的圖像圖標的光學設備。

背景技術：

投影合成圖像的微光學膜材料一般包括：微尺寸圖像圖標布置；聚焦元件（例如微透鏡、微反射器）布置；以及可選地，光透射聚合物襯底。圖像圖標布置和聚焦元件布置被配置為如下這樣：當使用聚焦元件布置觀看圖像圖標布置時，一個或多個合成圖像被投影。所投影的圖像可以示出許多種不同的光學效果。

這些微光學膜材料可以被用作為用于鑒定紙幣、安全文檔和產品的安全性設備。對于紙幣和安全文檔而言，這些材料被典型地以條帶、片塊或線的形式使用，并且可以被部分地嵌入在紙幣或文檔內，或被應用于其表面。對于護照或其它標識（ID）文檔而言，這些材料可以被用作為完整的迭層或被鑲嵌在其表面中。對于產品包裝而言，這些材料被典型地以標簽、印章或帶的形式使用并且被應用于產品包裝的表面。

微光學膜材料的示例被描述并且示出于美國專利No. 7,733,268和No. 7,468,842中。這些引文皆描述用以形成圖像圖標的微結構方法，其中單獨地或組合地由微結構中的空位或由實心區域來形成圖像圖標。空位可選地被利用如下來填充或涂敷：與周圍的或下方的材料相比具有不同的折射率的材料、染制的材料、金屬或著色材料。這樣的方法具有幾乎不受限制的空間分辨率的益處。

制造這些微光學膜材料的示例性方法是：在被抵靠基膜（諸如75 規厚（gage）的粘接提升的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜）澆筑的輻射固化的液體聚合物中形成圖標作為空位，然后關于圖標以正確的對準或偏斜在基膜的相對面上由輻射固化的聚合物來形成透鏡，然后通過抵靠膜表面進行類似凹版印刷的刮刀涂布來利用亞微米顆粒著色的上色材料填充圖標空位，通過合適的手段（例如溶劑移除、輻射固化或化學反應）固化填充，并且最終應用可以是清澈的或染制的或著色的可選密封層，或者合并隱秘安全性材料。在此，用于固化填充的手段是非定向性的，并且被直接應用于圖像圖標層并且不通過透鏡。這樣的被非定向性地固化的圖標的合成圖像在寬范圍的角度上是可見的。

圖標空位可以包括多個圖標填充材料。例如，在US 7,468,842的49欄36-63行中，圖標空位被利用第一圖標填充材料進行底部填充，并且可選地被穩定化（例如，通過輻射固化）。然后可選地利用第二圖標填充材料填充圖標空位。在該示例中，通過非定向性的技術（諸如被直接應用于圖標填充材料并且不通過透鏡的非定向性的固化）來對圖標填充材料進行穩定化。

從美國專利No. 7,738,175得知微光學膜材料的另一示例。該引文公開了產生類似閃爍的光學效果的合成微光學系統。該系統產生由圖像圖標的陣列或圖案和聚焦元件的陣列形成的平面內圖像。在此，平面內圖像被定義為如下的圖像：其具有在視覺上實質上位于襯底（平面內圖像被承載在該襯底上或被承載在該襯底中）的平面中的某種視覺邊界、圖案或結構。該系統還產生至少一個平面外合成圖像，（多個）平面外合成圖像進行操作以調制或控制平面內合成圖像的外觀的范圍。在一個實施例中，平面外合成圖像用來控制平面內圖像的視場，并且因此用來調制或控制平面內圖像的外觀的范圍。在此，取決于系統的觀看角度，平面內圖像的外觀在視覺上顯現以及消失或者開啟以及關閉。

通過本發明的方式，已經發現的是，使用準直光通過透鏡層定向性地固化這些膜材料的圖像圖標層極大地增加由這些材料展示的光學效果的范圍。

技術實現要素：

本發明因此提供一種產生類似閃爍的光學效果的光學設備，其中，所述光學設備包括：至少一個圖像圖標布置，其由一個或多個固化的著色材料形成；以及至少一個可選地嵌入的聚焦元件布置，其被定位為形成（多個）圖像圖標布置的至少一部分的一個或多個合成圖像，其中，以相對于光學設備的表面的一個或多個角度（在下文中，“（多個）固化角度”）使用被引導通過聚焦元件的準直光來固化（多個）著色材料中的一些或全部以形成被定向性地固化的圖像圖標，其中，隨著所述設備的觀看角度移動通過（多個）固化角度，被定向性地固化的圖像圖標的（多個）合成圖像在（多個）固化角度下是可見的并且因此在視覺上顯現并且消失或者開啟并且關閉。

如在此所使用的術語“著色材料”意圖表示能夠對圖像圖標以及通過準直光可固化的創新的設備的（多個）合成圖像賦予色彩的任何材料。在一個想見的實施例中，著色材料是可固化的色料分散物（即可固化的介質或載體中的色料顆粒）。

如以下將更詳細地解釋的那樣，當設備被關于實質上與設備的平面平行的軸傾斜時，由創新的光學設備投影的（多個）合成圖像可以展現許多獨特的視覺效果。例如，（多個）合成圖像可以示出正交視差移動（OPM）（即，當設備被傾斜時，圖像在顯現為與由正常視差所預期的方向垂直的傾斜方向上移動）。與產生類似閃爍的光學效果的上面描述的現有技術微光學系統不同，由本發明投影的（多個）圖像不一定是在視覺上實質上位于設備的平面中的圖像，而是還可以顯現為停留在視覺上比設備的厚度更深的空間平面上或者可以顯現為停留在設備的表面之上一定距離處的空間平面上。（多個）圖像也可以隨著設備被旋轉通過給定的角度（例如90度）而顯現為從設備之上的位置振蕩到設備之下的位置（或者反之亦然），然后隨著設備被按相同的量進一步旋轉而返回其初始位置。

可以在創新的光學設備的表面上或表面內以柱狀物的形式或者以空位或凹陷的形式制成使用一個或多個固化的著色材料準備的創新的設備的圖像圖標。可以由（多個）著色材料形成柱狀物，或者可以利用（多個）著色材料涂敷或是部分地或完全地填充柱狀物周圍的區域或者空位或凹陷。圖標的尺寸、形式和形狀不受限制。實際上，想見如下的實施例：其中兩種或更多種類型的圖像圖標（例如微米尺寸和納米尺寸的圖像圖標）在創新的設備內的圖像圖標的一個布置或層內彼此配準。

在一個示例性實施例中，由一個固化的著色材料形成（多個）圖像圖標布置中的每個圖像圖標，以給定的角度使用準直光固化所述著色材料。在該實施例中，（多個）合成圖像在固化角度下是可見的。換言之，隨著設備的觀看角度移動通過固化角度，所投影的（多個）合成圖像閃爍或開啟并且關閉。

可以通過利用準直光固化每個材料或通過利用準直光固化一個材料并且利用另一用于固化的手段（例如非定向性的輻射固化、化學反應）固化另一材料來準備由兩個或更多個著色材料形成的圖像圖標。由被定向性地固化的著色材料形成的合成圖像將在（多個）固化角度下是可見的，而由被非定向性地固化的著色材料形成的合成圖像將在寬范圍的角度上是可見的。注意的是，在本發明的實踐中使用的（多個）圖像圖標布置可以還包括現有技術圖像圖標，現有技術圖像圖標是在它們的整體上由被非定向性地固化的著色材料形成的。

在一個這樣的示例性實施例中，由每一個具有不同的色彩的兩個固化的著色材料形成（多個）圖像圖標布置中的每個圖像圖標。每個著色材料是以與用于固化其它著色材料的角度不同的通過聚焦元件的角度使用準直光來固化的。在該示例性實施例中光學設備將投影在第一固化角度下可見的第一色彩的（多個）合成圖像以及在第二固化角度下可見的第二色彩的（多個）合成圖像。

可以通過如下來產生該示例性實施例：使用準直光從一個角度固化上色的著色材料，把未被固化的著色材料從設備清洗掉，并且然后添加第二上色的著色材料并且固化它。如將容易地領會的那樣，可以以該方式添加大量的上色的著色材料。

在另一個這樣的示例性實施例中，由一個固化的熒光著色材料以及由一個固化的非熒光著色材料來形成（多個）圖像圖標布置中的每個圖像圖標。如將容易地領會的那樣，僅在給定的角度可檢測而在另外的給定的角度不可檢測的熒光特征可以充當有效的機器可讀鑒定特征。

在優選的實施例中，創新的光學設備被與具有一個或多個安全性打印特征（例如文本、照片）的ID卡一起使用。（多個）安全性打印特征在選擇觀看角度下將是看得見的，而由創新的設備投影的（多個）合成圖像在其它選擇觀看角度下將是看得見的。以此方式，（多個）合成圖像將不會模糊或削弱（多個）安全性打印特征。

在進一步的示例性實施例中，創新的光學設備是激光標記的光學設備，其基本上包括如上面描述的光學設備（例如光學膜材料）以及可選地位于所述光學設備之上和/或之下的一個或多個層，其中，所述光學設備的至少一個布置或層或者在所述光學設備之上或之下的至少一個層是激光可標記的布置或層，并且其中，所述激光可標記的（多個）布置或（多個）層在其上具有一個或多個激光標記的靜態二維（2D）圖像。

本發明進一步提供片材材料和基底平臺以及由這些材料制成的文檔，片材材料和基底平臺由創新的光學設備制成或者采用創新的光學設備。如在此使用的術語“文檔”指明具有金融價值的任何種類的文檔（諸如紙幣或貨幣、債券、支票、旅行支票、樂透彩票、郵票、股票證書和契約等）或身份文檔（諸如護照、ID卡和駕駛證等）或非安全文檔（諸如標簽）。創新的光學設備還被想見用于與消費者貨物以及與消費者貨物一起使用的包裹或包裝一起使用。

在一個這樣的實施例中，光學設備采用嵌入在聚合物ID卡中的片塊的形式。

根據以下的詳細描述和附圖，本發明的其它特征和優點對于本領域技術人員來說是明顯的。除非另外限定，在此使用的所有技術和科學術語具有與由本發明所屬領域的技術人員通常理解的相同的意義。在此提到的所有公開物、專利申請、專利和其它引文被通過引用而在它們的整體上合并于此。在沖突的情況下，包括定義的本說明書將進行支配。此外，材料、方法和示例僅為說明性的并且不意圖進行限制。

附圖說明

通過參照隨附附圖圖解所公開的發明的特定特征，在附圖中：

圖1-圖6描繪用于形成本發明的光學設備的一個示例性實施例的圖像圖標布置或層的方法。

圖1是在任何著色材料已經被合并到其中之前的光學設備的橫截面側視圖；

圖2是圖1中示出的光學設備，其中，圖像圖標層中的空位被示出為填充有第一著色材料，并且采用平行光線的形式的入射光被示出為正交于聚焦元件布置的表面地照射在聚焦元件布置上。

圖3是圖2中示出的光學設備，其中，已經從圖像圖標層移除未被固化的第一著色材料，僅留下固化的第一著色材料以及初始的圖標結構；

圖4是圖3中示出的光學設備，其中，重新創建的空位被示出為填充有第二著色材料，并且準直光被示出為以不同的固化角度照射在聚焦元件布置上；

圖5是圖4中示出的光學設備，其中，已經從圖像圖標層移除未被固化的第二著色材料，留下固化的第一著色材料和第二著色材料以及初始的圖標結構；以及

圖6是圖5中示出的光學設備，其中重新創建的空位被示出為填充有第三著色材料，并且非準直（散射）光被示出為照射在聚焦元件布置上。

圖7是根據圖1-圖6中描繪的方法準備的本發明的光學設備的示例性實施例的橫截面側視圖。設備具有三個不同的填充材料，其中的兩個是被定向性地固化的；

圖8是圖7中示出的光學設備，示出觀察者從第一固化角度觀看設備；

圖9是圖7中示出的光學設備，示出觀察者從第二固化角度觀看設備；以及

圖10是圖7中示出的光學設備，示出觀察者從第三固化角度觀看設備。

具體實施方式

通過本發明的方式，產生當從不同的觀看角度觀看時可選地改變色彩的類似閃爍的光學效果，其不一定位于光學設備的平面中。創新的光學設備可以與激光雕刻結合使用，在至少一個實施例中允許通過光學設備的高級激光雕刻。

如上面表明的那樣，本發明的光學設備包括：至少一個圖像圖標布置，其由一個或多個固化的著色材料形成；以及至少一個可選地嵌入的聚焦元件布置，其被定位以形成（多個）圖像圖標布置的至少一部分的一個或多個合成圖像，其中，以相對于光學設備的表面的一個或多個角度（（多個）固化角度）使用被引導通過聚焦元件的準直光來固化（多個）著色材料中的一些或全部以形成被定向性地固化的圖像圖標，其中，隨著所述設備的觀看角度移動通過（多個）固化角度，被定向性地固化的圖像圖標的（多個）合成圖像在（多個）固化角度下是可見的并且因此在視覺上顯現并且消失或者開啟并且關閉。

（多個）合成圖像當在（多個）固化角度下觀看時無論是在反射光還是在透射光中都可以展現以下的光學效果中的一個或多個：

i.示出正交視差移動；

ii.顯現為停留在比光學設備的厚度更深的空間平面上；

iii.顯現為停留在光學設備的表面之上的空間平面上；

iv.隨著設備被角向地旋轉，在比光學設備的厚度更深的空間平面與光學設備的表面之上的空間平面之間振蕩；

v.展示復雜的三維結構、圖案、移動或動畫；和/或

vi.具有顯現或消失的平面內圖像，保持靜態但是具有貫穿地移動的動態色彩帶，或者被利用貫穿地移動的動態色彩帶動畫化。

如在Steenblik等人的PCT/US2004/039315中描述的那樣，圖像的放大率或合成放大率的量值以及上面表明的視覺效果取決于聚焦元件（例如透鏡）的布置（例如陣列）與圖像圖標之間的“偏斜”的程度、兩個陣列的相對尺度（scale）以及聚焦元件或透鏡的f數，其中f數定義為通過將透鏡的焦距（f）除以透鏡的有效最大直徑（D）而獲得的商。

還如在Steenblik等人的PCT/US2004/039315中描述的那樣，正交視差效果得自于當聚焦元件的對稱軸和圖像圖標的對稱軸失準時實質上等于1.0000的“尺度比率”（即圖像圖標的重復周期對于聚焦元件或透鏡的重復周期的比率）。停留在比創新的光學設備的厚度更深的空間平面上的外觀得自于當聚焦元件的對稱軸和圖像圖標的對稱軸實質上對準時小于1.0000的“尺度比率”，而停留在創新的設備的表面之上的空間平面的外觀得自于當聚焦元件的對稱軸和圖像圖標的對稱軸實質上對準時大于1.0000的“尺度比率”。隨著設備被角向地旋轉在比光學設備的厚度更深的空間平面與光學設備的表面之上的空間平面之間的振蕩的外觀得自于尺度比率的軸向不對稱值（例如X方向上的0.995以及Y方向上的1.005）。

可以在創新的光學設備的表面上或表面內以柱狀物的形式或者以空位或凹陷的形式制成使用一個或多個固化的著色材料準備的在本發明的實踐中使用的圖像圖標。可以由（多個）固化的著色材料準備柱狀物，或者可以利用（多個）著色材料涂敷或是部分地或完全地填充柱狀物周圍的區域或者空位或凹陷。當圖標的尺寸、形式和形狀不受限制時，這些凸起的或凹陷的圖標可以假設例如可以在視覺上被檢測并且可能地被機器檢測或機器讀取的正的或負的符號、字母和/或數字的形式或形狀。它們也可以構成給出三維效果的淺浮雕結構或者由可以采取線、點、漩渦或它們的組合的形式的多個間隔開的凸起的或凹陷的圖標形成的復合的或類似馬賽克的圖像。在一個想見的實施例中，在本發明的實踐中使用的圖像圖標是具有范圍從大約0.5微米到大約8微米的高度或凹陷深度的凸起的或凹陷的圖標。

如上面表明的那樣，想見如下的實施例：其中兩種或更多種類型的圖像圖標（例如微米尺寸和納米尺寸的圖像圖標）在創新的設備內的圖像圖標的一個布置或層內彼此配準。對于這些實施例而言，要求優選的固化的形式。通過本發明的方式所想見的優選的固化的一種形式是填充物的差別化的溶解，這可以使用不同尺寸的結構以及不同溶解性的填充物來完成。這可以與準直固化組合以在單個層上產生具有不同組分的不同結構。準直固化也可以被單獨用作為用于產生這樣的單個層的多功能的微米尺寸和/或納米尺寸的圖像圖標的手段。

被想見用于在本發明中使用的著色材料包括但不限制于著色樹脂和墨水。在示例性實施例中，使用采用色料分散物的形式的亞微米色料，其可在產品名目‘Spectra Pac’下從太陽化學公司（Sun Chemical Corporation）獲得。向該色料分散物添加其它可固化（例如紫外（UV）可固化）材料和光敏引發劑，以便實現適合于在本發明中使用的可固化著色材料。所得到的可固化著色材料然后被用于準備柱狀物或填充空位（或凹陷）和/或柱狀物周圍的區域。

在本發明的實踐中使用的可選地嵌入的聚焦元件包括但不限制于折射聚焦元件、反射聚焦元件、混合折射/反射聚焦元件和它們的組合。在一個想見的實施例中，聚焦元件是折射微透鏡。合適的聚焦元件的示例被公開于Steenblik等人的美國專利No. 7,333,268、Steenblik等人的美國專利No. 7,468,842以及Steenblik等人的美國專利No. 7,738,175中，所有這些專利被通過引用而完整地合并，就好像被在此完整地闡述那樣。

聚焦元件的實施例用來改進創新的光學設備對使在光學上劣化的外部影響的抵抗性。在一個這樣的實施例中，從創新的設備的外表面到折射界面的折射率在第一折射率和第二折射率之間變化，第一折射率實質上或在測量上與第二折射率不同。如在此所使用的短語“實質上或在測量上不同”表示引起聚焦元件的（多個）焦距改變至少大約0.1微米的在折射率上的差異。

嵌入材料可以是透明的、半透明的、帶色的或著色的，并且可以提供用于安全性和鑒定目的的附加的功能，包括對自動化的貨幣鑒定、驗證、跟蹤、計數以及檢測系統的支持，其依賴于光學效果、導電性或電容、磁場檢測。合適的材料可以包括粘合劑、凝膠、膠水、涂料（lacquer）、液體、模制聚合物以及含有有機或金屬分散物的聚合物或其它材料。

本發明的光學設備在其中聚焦元件是微透鏡并且由一個固化的著色材料形成（多個）圖像圖標布置中的每個圖像圖標的示例性實施例中可以通過如下來準備：（a）將實質上透明的或清澈的輻射可固化樹脂應用到光學間隔物或間隔物層的上表面和下表面；（b）在光學間隔物的上表面上形成微透鏡陣列，并且在光學間隔物的下表面上形成采用空位（或凹陷）和/或柱狀物的形式的圖標陣列；（c）使用輻射源固化實質上透明或清澈的樹脂；（d）利用一個或多個著色材料填充圖標陣列凹陷和/或柱狀物周圍的區域；（e）從光學間隔物的下表面移除額外的（多個）著色材料；以及（f）以相對于光學設備的表面的一個或多個角度使用被朝向圖標層引導通過聚焦元件的準直（使得平行的）光來固化（多個）著色材料中的一些或全部。

（多個）著色材料的固化涉及：引導準直光從準直光源通過微透鏡陣列而朝向圖標陣列，以使得照射在陣列上的所得到的光引起（多個）著色材料的固化。合適的準直光源包括激光光、被從更加定向性的源（諸如LED陣列）引導通過一個或多個準直透鏡、通過窄縫而朝向拋物面反射器的光（例如太陽光、UV光、紅外（IR）光）或它們的組合。在一個想見的實施例中，準直光源是UV平版印刷曝光單元。

現在詳細參照附圖，圖1-圖6描繪用于形成本發明的光學設備的一個示例性實施例的圖像圖標布置或層的方法。在圖1中，在10處一般地示出在任何著色材料已經被合并在其中之前的光學設備的橫截面側視圖。設備10基本上包括：

（a）聚焦元件布置12；

（b）基膜或光學間隔物14；以及

（c）部分地形成的圖像圖標層（即初始的圖標結構）16，由實質上透明的或清澈的輻射可固化樹脂18來準備該圖像圖標層16，在其中具有圖標凹陷或空位20。

在圖2中示出的用于形成圖像圖標布置或層的方法的第一步驟中，利用第一著色材料22填充空位20。采用平行光線的形式的入射光24正交于聚焦元件布置12的表面照射。換言之，平行光線以等于零的角度到來。每個聚焦元件將其相應的入射光聚焦到圖像圖標布置或層上，其中在聚焦元件的近似焦距處發生聚焦。非常靠近焦點的被填充的空位的區域被固化。不在焦點附近的被填充的空位的區域將不被固化。

然后移除（例如，洗除）未被固化的第一著色材料22，如圖3中最佳地示出那樣，僅留下固化的第一著色材料26和初始的圖標結構16。該步驟在圖像圖標布置或層中重新創建空位20。

在下一步驟中，利用第二著色材料28填充所重新創建的空位20。選取不同的固化角度，并且產生來自該角度的準直光30。如圖4中示出那樣，固化角度為來自設備10的表面的右上。準直光30由所有的平行光線構成。如前面那樣，空位20中的一些非常靠近聚焦元件的焦點，并且在那些區帶中的第二著色材料28被固化。著色材料28中的一些未被曝光，因為其并不靠近焦點并且因而其保持未被固化。

然后移除未被固化的第二著色材料28，如圖5中最佳地示出那樣，留下固化的第一著色材料26和固化的第二著色材料32以及初始的圖標結構16。再次地，該步驟在圖像圖標布置或層中重新創建空位20。

在下一步驟中，利用第三著色材料34填充所重新創建的空位20。如圖6中示出那樣，使用非準直（散射的）光36固化材料。作為結果，不存在由聚焦元件進行的有效聚焦，并且整個圖標層被曝光。這有效地確保所有第三著色材料34被固化。

方法步驟中的一個或多個涉及：可以使用被設計為不吸收激光光的非著色材料來執行利用著色填充材料的空位填充。這提供“空出的”圖標空間，下面將進一步討論其益處。

根據該方法準備的光學設備被示出在圖7中，并且被標記有參考標號100。在此情況下存在三個不同的固化的著色材料26、32、38（固化的第三著色材料），其中的兩個（26、32）是被定向性地固化的。

現在參照圖8，正從第一固化角度觀看設備100的觀察者看見與固化的第一著色材料26關聯的（多個）合成圖像。在圖8-圖10中，觀察者距設備“非常遙遠”，以使得觀察者對于圖8中的聚焦元件中的每個的有效角度例如等同于第一固化角度。與固化的第一著色材料26關聯的（多個）合成圖像僅從第一固化角度看得見。

正從第二固化角度（見圖9）觀看設備的觀察者看見與固化的第二著色材料32關聯的（多個）合成圖像。該（多個）合成圖像僅從第二固化角度看得見。

從并非為固化角度中的一個的角度（見圖10）觀看設備的觀察者看見與固化的第三著色材料38關聯的（多個）合成圖像。該（多個）合成圖像是從并非等于第一固化角度或第二固化角度的任何角度看得見的。在一些情況下，尤其是其中光學設備或系統具有大的f數的那些情況下，觀察者可以從高的角度（即遠離“正常”角度的角度）觀看設備。由于觀看角度變得足夠高，所以通過聚焦元件的視線將開始看見在鄰近的聚焦元件之下的圖像圖標。在這種類型的情況下，觀察者可以在除了特定的固化角度之外的角度下看見與特定的固化角度關聯的一個或多個合成圖像。

可以使用包括但不限制于聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和聚偏二氯乙烯等的一個或多個實質上透明的或半透明的聚合物形成光學間隔物或間隔物層。在示例性實施例中，使用聚酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯形成光學間隔物或間隔物層。

注意的是，雖然在上面的示例性實施例中提到使用光學間隔物或間隔物層，但是也可以在沒有光學間隔物或間隔物層的情況下準備本發明的光學設備。

合適的輻射可固化樹脂包括但不限制于丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚酯、丙烯酸聚酯、聚丙烯、聚氨酯和丙烯酸聚氨酯等。優選地，使用從Lord Chemicals可獲得的丙烯酸聚氨酯形成陣列。

如先前提到那樣，可以通過利用準直光固化每個材料或通過利用準直光固化一個材料并且利用另一用于固化的手段（例如輻射固化、化學反應）固化另一材料來準備由兩個或更多個著色材料形成的圖像圖標。由這樣的（多個）被定向性地固化的著色材料形成的圖像圖標的合成圖像將在（多個）固化角度下是可見的，而由被非定向性地固化的著色材料形成的圖像圖標的合成圖像將在寬范圍的角度上是可見的。注意的是，在本發明的實踐中使用的（多個）圖像圖標布置可以還包括現有技術圖像圖標，現有技術圖像圖標是在它們的整體上由被非定向性地固化的著色材料形成的。

在一個這樣的示例性實施例中，由每一個具有不同的色彩的兩個固化的著色材料形成（多個）圖像圖標布置中的每個圖像圖標。在此，每個著色材料是以與用于固化其它著色材料的角度不同的通過聚焦元件的角度使用準直光來固化的。特別是，可以通過如下來產生該示例性實施例：使用準直光從一個角度固化上色的著色材料，把未被固化的著色材料從設備清洗掉，并且然后添加第二上色的著色材料并且以不同的角度固化它。如將容易地領會的那樣，可以以該方式添加大量的上色的著色材料。所得到的光學設備將投影在第一固化角度下可見的第一色彩的（多個）合成圖像以及在第二固化角度下可見的第二色彩的（多個）合成圖像。如將容易地領會的那樣，可以以該方式添加大量不同色彩的著色材料。附加地，添加在不使用準直光的情況下固化的另一不同色彩的著色材料，以提供可以從尚未被用于角度固化的任何角度看到的“背景色彩”。

在另一個這樣的示例性實施例中，由一個固化的熒光著色材料以及由一個固化的非熒光著色材料來形成（多個）圖像圖標布置中的每個圖像圖標。在此，僅在給定的角度可檢測而在另外的給定的角度不可檢測的熒光特征可以充當有效的機器可讀鑒定特征。

在本發明的進一步的示例性實施例中，光學設備是激光可標記的光學設備，其基本上包括上面描述的光學設備，以及可選地位于所述光學設備之上和/或之下的一個或多個層，其中，所述光學設備的至少一個布置或層或者在所述光學設備之上或之下的至少一個層是激光可標記的布置或層。

如在此使用的術語“激光可標記”或其任何變形意圖表示能夠由激光誘導或形成的物理或化學修改，包括但不限制于碳化、雕刻、具有或沒有色彩改變的雕刻、具有表面碳化的雕刻、色彩改變或內部黑化、和通過涂層移除、燒蝕、漂白、熔化、膨脹以及蒸發進行的激光標記等。

在優選的實施例中，創新的激光可標記光學設備具有：

（a）可選地嵌入的聚焦元件（例如嵌入的折射聚焦元件）的布置以及由還起光學間隔物的作用的激光可標記的層分離的圖像圖標布置；和/或

（b）位于光學設備之下的一個或多個激光可標記的層。

在可以被用在嵌入的透鏡和其它ID產品（例如嵌入在聚合物ID卡中的片塊）中的上面的優選實施例中，采用靜態二維（2D）圖像的形式的個性化數據將被以與應用準直固化能量的（多個）角度不同的角度激光雕刻到光學設備之中或之下。

在其中一個或多個激光可標記的層位于光學設備之下的后一實施例中，圖像圖標布置包含“空出的”圖標空間。如先前提到那樣，使用被設計為不吸收激光光的（多個）非著色材料（例如UV可固化的混合物）準備“空出的”圖標空間。該實施例中的（多個）非著色材料被以與激光雕刻機將使用以寫入靜態2D圖像的角度相同的角度定向性地固化。利用以與除了被用于固化（多個）非著色材料的角度之外的角度固化的著色材料來填充圖像圖標布置中的其余的圖標凹陷或空位。

通過該實施例的方式，允許激光能量在很少的激光能量被由此吸收的情況下通過光學設備，這提供通過光學設備的優異的激光雕刻。

本發明人已經發現，當作出對于通過光學設備的激光雕刻的嘗試時，特定的著色材料將吸收激光能量。結果是具有白色或丟失區域的有瑕疵的激光標記的暗圖像。可以通過謹慎地選取哪些色料將要使用或者通過采用上面提到的“空出的”圖標空間來避免該問題。如本領域技術人員將容易地領會的那樣，使用“空出的”圖標空間允許使用任何色料而沒有形成有瑕疵的激光標記的暗圖像的伴隨的風險。

在上面參照的實施例的凈效果是，上色的（多個）著色合成圖像在與靜態的2D激光雕刻的（多個）圖像是看得見的角度相同的角度下將是看不見的。這意味著無論聚焦元件傾向于聚焦來自激光雕刻機的激光與否在區域中都將不存在色料，并且避免（多個）著色材料將吸收激光能量的風險。

如上面提及的那樣，為了標記本發明的激光可標記的光學設備，來自雕刻激光的光能量將由聚焦元件聚焦，并且將以如下這樣的方式雕刻激光可標記的層：將在激光可標記的層中形成僅從雕刻角度可見的圖像。該技術允許利用可以被使得顯現并且消失的動態的個性化圖像來更大地定制創新的設備。多個激光標記角度可以被用在同一設備中，由此提供多個圖像，多個圖像中的每個是從不同的觀看角度可觀察的。以此方式，可以以個性化方式作出短動畫或改變的圖像。通過示例的方式，當這樣的設備被用在ID文檔上或與ID文檔結合使用時，可以使針對該ID文檔使用的小版本的描畫開啟并且關閉。由創新的設備顯示的該動態描畫對于該ID文檔來說將是獨特的，并且將增加文檔的安全性。

所得到的激光標記的光學設備將在（多個）激光可標記的層上具有一個或多個激光標記的靜態2D圖像。在此，術語“激光標記的”或其任何變形意圖表示攜帶或顯示由激光或類似激光的設備形成的任何標記。

可以使用熱塑性聚合物來準備合適的激光可標記的層。在第一類別中，可以使用具有良好的吸收和碳化的熱塑性聚合物。這些聚合物在缺少所謂的激光添加劑的情況下是激光可標記的，激光添加劑是在所使用的激光的波長處吸收光并且將其轉換為熱的化合物。在被暴露于激光的區域中產生廣泛黑化的這些聚合物的示例包括聚醚砜（PES）、聚砜（PSU）、聚碳酸酯（PC）以及聚苯硫醚（PPS）。在第二類別中，可以使用具有激光添加劑（例如色料或特殊添加劑）的熱塑性聚合物。可以被均勻地并且具有良好質量地標記的這些聚合物的示例包括聚苯乙烯（PS）、苯乙烯丙烯腈（SAN）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、PET、PETG、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）以及聚乙烯。這些激光添加劑的示例包括碳黑、銻金屬、氧化銻、錫銻混合氧化物、鐵、銅、錫和/或銻的含磷混合氧化物、涂敷有金屬氧化物的云母（頁硅酸鹽）。激光可標記的層具有范圍從大約5微米至大約500微米，更優選地從大約25微米至大約200微米的優選的厚度。

在優選的激光標記技術中，V-Lase 10瓦Q開關1064納米（nm）激光標記系統被用于標記創新的激光可標記的設備，激光標記系統在30,000赫茲（Hz）的設置下產生激光光發射。激光標記系統被設置為最大功率的80%以及每秒200毫米（mm/sec）的掃描速度。這些設置在創新的激光可標記的設備內的想要的位置中產生高對比度標記而沒有燃燒或過度曝光。

如上面提及那樣，本發明還提供片材材料和基底平臺以及由這些材料制成的文檔，片材材料和基底平臺由創新的光學設備制成或者采用創新的光學設備。創新的光學設備還被想見用于與消費者貨物以及與消費者貨物一起使用的包裹或包裝一起使用。

通過示例的方式，創新的光學設備可以以各種不同的形式（例如條帶、片塊、安全線、繪板（planchette））與任何紙幣、安全文檔或用于鑒定目的的產品一起被利用。對于紙幣和安全文檔而言，這些材料被典型地以條帶、片塊或線的形式使用，并且可以被部分地嵌入在紙幣或文檔內，或者被應用于其表面。對于護照或其它ID文檔而言，這些材料可以被用作為完整的迭層或被鑲嵌在其表面中。對于產品包裝而言，這些材料被典型地以標簽、印章或帶的形式使用并且被應用于產品包裝的表面。如上面表明的那樣，在一個示例性實施例中，光學設備采用嵌入在聚合物ID卡中的片塊的形式。

雖然上面已經描述了本發明的各個實施例，但是應當理解的是，它們只是已經以示例的方式被呈現并且不進行限制。因此，本發明的廣度和范圍不應當被任何示例性實施例限制。

要求保護的是。