平面菲涅爾透鏡陣列動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)防偽及動(dòng)態(tài)安全膜技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種平面菲涅爾透鏡陣列動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜，可應(yīng)用于鈔票、證卡、證券、安全文件等以及具有高附加值的品牌產(chǎn)品的光學(xué)防偽。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)防偽技術(shù)具有顯著的視覺(jué)識(shí)別性，且易于被公眾識(shí)別，被廣泛應(yīng)用于品牌產(chǎn)品、重要安全文件、證卡證券等涉及經(jīng)濟(jì)利益和公共安全等領(lǐng)域。激光全息防偽技術(shù)曾是國(guó)際公認(rèn)的具有發(fā)展前途的防偽技術(shù)確實(shí)起到了重要的防偽作用，但隨著技術(shù)的普及，很多廠家都具有生產(chǎn)并使用該技術(shù)的能力，使得其防偽功能降低。
[0003]另一類基于莫爾放大的光學(xué)防偽技術(shù)進(jìn)入研宄者和公眾的視野，莫爾放大技術(shù)將微透鏡陣列和微圖形陣列相結(jié)合，根據(jù)不同的排布方式，可產(chǎn)生微圖形放大、移動(dòng)、上浮和下沉等立體效果。美國(guó)專利US5612731利用微凸透鏡陣列與微圖形陣列結(jié)合獲得條狀安全元件。使用的微透鏡陣列的口徑在50-250 μ m，焦距一般為200 μ m，該設(shè)計(jì)配置不利于制作超薄型光學(xué)動(dòng)態(tài)防偽膜。對(duì)鈔票、證券等高端防偽產(chǎn)品而言，要求用作開(kāi)窗安全線的動(dòng)態(tài)防偽膜的厚度盡可能小，一般情況下，安全膜的厚度要小于50μπι。美國(guó)專利申請(qǐng)2008/0037131Α1拓展了莫爾放大防偽的應(yīng)用范圍，為制作適合證卡和鈔票應(yīng)用的超薄動(dòng)態(tài)防偽膜(厚度小于50 μ m)，將微透鏡陣列口徑縮小至20-30 μ m，焦距小于50 μ m。并且微圖形陣列層和微透鏡陣列層可具有復(fù)雜多變的排布方式，實(shí)現(xiàn)更豐富的動(dòng)態(tài)顯示功能。在光學(xué)放大與顯示效果上，中國(guó)專利CN201010180251.4公布了隨機(jī)分布的微凸透鏡陣列，結(jié)合與該陣列一一對(duì)應(yīng)的微圖形陣列，實(shí)現(xiàn)在二者重疊區(qū)域內(nèi)只有一個(gè)放大圖形。微透鏡口徑尺寸為25至100 μm，間隔層厚度可小于30 μm。
[0004]以上文獻(xiàn)提出的動(dòng)態(tài)安全膜均是基于折射型微透鏡陣列，折射型微透鏡陣列與微圖形結(jié)合產(chǎn)生一定的放大與動(dòng)態(tài)等光學(xué)效應(yīng)。但微透鏡陣列具有矢高，在微透鏡陣列上面印刷會(huì)改變光學(xué)放大的效果。因此，這種結(jié)構(gòu)不易與印刷技術(shù)直接結(jié)合，難以提供更多的色彩組合以實(shí)現(xiàn)更富于視覺(jué)變化的圖形。
[0005]對(duì)于傳統(tǒng)的利用折射型透鏡陣列的安全膜而言，要求微透鏡陣列結(jié)構(gòu)存在折射率不同的邊界，例如空氣和透鏡陣列的交界面。當(dāng)微透鏡陣列暴露在空氣中，沒(méi)有保護(hù)層的情況下，易造成安全膜的損壞，使其使用壽命縮短。
[0006]中國(guó)專利申請(qǐng)200510086954.X公開(kāi)了菲涅爾波帶片型的微透鏡陣列制作縮微文字平板放大鏡，但必須要與對(duì)應(yīng)陣列的縮微文字或圖案配合使用。
[0007]中國(guó)專利申請(qǐng)200810186575.1公開(kāi)了一種平面衍射型菲涅爾透鏡陣列再現(xiàn)縮微圖案陣列的放大圖像。但其菲涅爾波帶片陣列采用印刷、噴墨、部分金屬化等方式制作，受工藝限制，波帶片邊緣很難做到微米量級(jí)，更不可能做到納米量級(jí)，那么，短焦距的菲涅爾波帶片陣列難以實(shí)現(xiàn)。采用印刷、噴墨、部分金屬化等方式很難將菲涅爾透鏡口徑做到100微米以下。
[0008]已有動(dòng)態(tài)光學(xué)放大膜的上表面微透鏡陣列口徑從25 μ m到200 μ m，為了獲得短焦距，微透鏡的數(shù)值孔徑較大，微透鏡陣列具有一定矢高。微透鏡陣列的矢高使得不能在微透鏡陣列表面直接印刷油墨，否則，在印刷區(qū)域，矢高部分被油墨填平，這樣，動(dòng)態(tài)光學(xué)膜的放大效果就會(huì)消失。同時(shí)，受制于工藝限制，短焦距微透鏡陣列制作非常困難，例如25μπι 口徑的微透鏡陣列，理論上最短的焦距為25 μ m，實(shí)際從工藝上可做到28 μ m。考慮到微圖形層和間隔層，動(dòng)態(tài)光學(xué)放大薄膜的厚度最小能達(dá)到35 μ m左右，除非微透鏡口徑縮小，否則動(dòng)態(tài)光學(xué)放大薄膜的厚度很難進(jìn)一步降低。
[0009]為獲得超薄型平面集成成像動(dòng)態(tài)安全膜，就必須尋找減小微透鏡焦距的新方法。同時(shí)也要考慮在微透鏡陣列的表面直接印刷油墨圖像，以改進(jìn)動(dòng)態(tài)放大光學(xué)薄膜的顯示效果。并且使表面結(jié)構(gòu)不受印刷油墨的影響，這是本發(fā)明需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0010]因此，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，有必要提供一種平面菲涅爾透鏡陣列動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]有鑒于此，為了解決所述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種平面菲涅爾透鏡陣列動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜，具有基材層、菲涅爾透鏡陣列層和微圖形層，微圖形層位于菲涅爾透鏡陣列層的焦平面附近，由菲涅爾透鏡的成像作用，使得微圖形層中的圖形放大再現(xiàn)，且再現(xiàn)的放大像具有動(dòng)態(tài)立體的效果。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:
[0013]一種平面菲涅爾透鏡陣列動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜，所述光學(xué)膜包括基材層、位于基材層上方的若干菲涅爾透鏡陣列層、以及位于基材層下方的若干微圖形層，其中所述菲涅爾透鏡陣列層由若干陣列設(shè)置的菲涅爾透鏡組成，所述菲涅爾透鏡陣列層與微圖形層的距離為菲涅爾透鏡的焦距。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述菲涅爾透鏡包括沿光軸依次設(shè)置的第一傅立葉變換透鏡、菲涅爾位相元件、第二傅立葉變換透鏡、輸出面、以及縮微光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)第一傅立葉變換透鏡、菲涅爾位相元件和第二傅立葉變換透鏡，在輸出面上形成不同焦距的菲涅爾透鏡的光場(chǎng)分布，經(jīng)過(guò)后繼縮微光學(xué)系統(tǒng)，獲得菲涅爾透鏡陣列。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述平面菲涅爾透鏡陣列動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜的厚度大于或等于20 μ m，菲涅耳透鏡陣列層的厚度為200nm_l μπι。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述基材層的厚度為10μηι-500 μηι。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微圖形層中微圖形的特征尺寸大于或等于I ym，微圖形的溝槽深度為I μ??-5 μπι。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微圖形層中微圖形的特征尺寸為2 μπι-5 μπι。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述菲涅爾透鏡陣列層中，菲涅爾位相元件的邊緣處的空頻范圍為50線對(duì)/mm-10線對(duì)/mm，縮微光學(xué)系統(tǒng)的物鏡數(shù)值孔徑ΝΑ>0.45，縮微倍數(shù)>20倍，視場(chǎng)為2mm。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述菲涅爾透鏡陣列層的外側(cè)蒸鍍有高折射率介質(zhì)層，所述高折射率介質(zhì)層的折射率大于或等于2.00
[0021]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述菲涅爾透鏡陣列層的不同區(qū)域涂覆不同顏色的油墨，菲涅爾透鏡陣列層的不同區(qū)域中菲涅爾透鏡的焦距不同。
[0022]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述基材層包括從上向下依次設(shè)置的第一基材層和第二基材層，所述菲涅爾透鏡陣列層包括位于第一基材層上的第一菲涅爾透鏡陣列層和第二菲涅爾透鏡陣列層，所述微圖形層包括位于第一基材層下方的第一微圖形層和位于第二基材層下方的第二微圖形層。
[0023]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一菲涅爾透鏡陣列層中菲涅爾透鏡的焦距為第一菲涅爾透鏡陣列層與第一微圖形層的距離，第二菲涅爾透鏡陣列層中菲涅爾透鏡的焦距為第二菲涅爾透鏡陣列層與第二微圖形層的距離。
[0024]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0025]菲涅爾透鏡陣列有更短焦距，有利于實(shí)現(xiàn)更薄的動(dòng)態(tài)光學(xué)放大膜，本發(fā)明在數(shù)值孔徑大于0.45雙遠(yuǎn)心投影干涉光學(xué)系統(tǒng)中，能實(shí)現(xiàn)短焦距的菲涅爾透鏡陣列；
[0026]菲涅爾透鏡屬于平面工藝，在菲涅爾透鏡陣列層上再蒸鍍高折射率介質(zhì)層，與具有矢高的微透鏡陣列不同，采用用菲涅爾透鏡陣列的動(dòng)態(tài)光學(xué)放大膜，可在陣列層上表面印刷顏色圖形，如印刷油墨透明顏色，圖像放大效果基本不受印刷的影響；
[0027]不同區(qū)域的菲涅爾透鏡陣列可有不同焦距分布，可實(shí)現(xiàn)放大率不同或者更多的動(dòng)態(tài)圖像放大效果；
[0028]在動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜的微圖形層上，微圖形顏色與表面印刷的顏色不同，可形成兩種不同的顏色組合的動(dòng)態(tài)圖形效果；
[0029]微圖形層的填充顏色為純色，這樣菲涅爾透鏡陣列層的色散會(huì)降低，可不影響圖像顯示的放大效果，提升圖像清晰度。
【附圖說(shuō)明】
[0030]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一中菲涅爾透鏡的制備原理圖；
[0033]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中菲涅爾透鏡陣列的示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二中動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明實(shí)施例三中動(dòng)態(tài)放大光學(xué)膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖6