CN103236222B - 基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，包括微透镜阵列层和单元图像阵列层，所述单元图像阵列层包括多个存储有目标场景不同视角图像信息的单元图像，所述微透镜阵列层包括与所述单元图像一一对应设置并用于对所述单元图像成像的微透镜。本发明基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，通过设置微透镜阵列层和单元图像阵列层，并在单元图像阵列层设置存储有目标场景不同视角图像信息的单元图像，通过微透镜对单元图像一一对应成像后，能够还原目标物体三维场景，实现三维立体显示，使其具有独特的防伪特性，且单元图像阵列具有难以复制的优点，能够有效加大防伪性能。

Description

基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜

技术领域

本发明属于安全防伪技术领域，具体涉及一种基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜。

背景技术

近年来，我国市场上假冒伪劣商品泛滥，危害极大。据统计，从1985年到1994年，全国共发生假酒中毒事件20多起，中毒5400多人，其中200多人死亡；2001年国内假冒商品总值在1600至2000亿元，造成税收损失在275至345亿元之间；2000年至2004年的五年间，全国共收缴假人民币42.42亿元。查获的假冒伪劣商品主要有：食品，各种名牌酒，饮料，卷烟，药品，保健品，化妆品，洗涤用品，服装，鞋类，胶卷，医疗器械，钢材，水泥，化工原料，化肥，农药，种子，汽车零部件，电视机等等；从社会公共安全领域看，还有大量伪造的钞票，邮票，各种有价证券，居民身份证，户口簿，毕业证书，公章等。

由此可见，假冒伪劣商品涉及的种类之多，分布范围之广，造成的后果之严重实在是令人触目惊心。因此，研究防止产品被伪造，利用科学技术手段来保护优质名牌产品，杜绝假冒伪劣商品对这些商品造成的危害就显得尤为重要。尤其是，伪造的钞票、邮票等各种有价证券对社会的危害最为严重。拿人民币为例，如果伪造的钞票充斥市场，就会导致诸多经济问题，这不仅危及国家经济，更会影响人民生计。目前，我国采用第五套人民币。为了杜绝钞票的伪造，第五套人民币综合了多种防伪技术，主要有：

1）纸张防伪。人民币采用的纸张与普通纸张不同，亦不常见，在造纸技术中，加入的材料配比是保密的，这种纸张具有坚韧，耐用，耐水洗等特性；

2）水印防伪。在人民币上共有两处使用水印防伪技术，一处是图像水印，一处是数值水印。两处水印图案层次丰富、立体感强，均采用固定水印印刷，不易被仿造。

3）油墨防伪。在人民币上使用了多种油墨防伪技术，包括光变油墨数字、荧光油墨数字以及磁性油墨数字，光变油墨数字可以使数字呈现不同颜色的变换，肉眼即可识别；荧光油墨与磁性油墨用于验钞机的专用识别。

4）凹版印刷防伪。凹版印刷防伪技术的使用使人民币层次丰富、便于手指感觉、线条清晰。在人民币上的盲文、毛主席头像等的制作上均采用了这种防伪技术。

5）文字防伪。在人民币上有几处使用微缩、隐形的文字防伪技术，这种防伪技术虽肉眼可以分辨，但也需要利用工具才能看得更清楚。

6）其他防伪。除了上述几种防伪技术，在人民币上还使用了其他一些防伪技术，如前后面的对印技术，双色号码防伪技术，安全性防伪技术，防复印技术等。

在过去几年时间里，第五代人民币的防伪技术成功打破了不法分子伪造假人民币的不良企图，杜绝了伪钞的横行，保护了国内消费者的经济利益。近年来，随着国内外防伪技术的迅速发展，许多厂家的防伪技术都已达到了一定的水平。第五代人民币采用的防伪技术已经越来越不能满足防伪要求。目前市面上出现高仿伪钞已经屡见不鲜。2009年，广东，长沙等地出现了编号为“HD90”，“HB90”开头的高仿100元假钞，其伪造的精细度已达到以假乱真的程度，不仅广大消费者已经很难辨认这种钞票的真伪，就连部分验钞机都无法辨认出假币，引起了全国轰动。2012年12月，2013年1月厦门市出现了编号为“WF66”开头的高仿假钞，目前已很大程度的引起了人们的恐慌，搅乱了市场秩序，影响了国民经济。因此，提出并研究可应用于人民币，邮票等有价证券的新一代防伪技术已经迫在眉睫。

通常的大众防伪技术主要有印刷、水印、激光全息和变色油墨等，印刷和水印容易通过数字照相、扫描、复印等复制和仿造。近年来，人们研究出了多种不同类型的变色油墨，如温变型、光变型和荧光型等等，变色油墨一定要与其它技术相结合才能实现防伪功能。激光全息技术室依据全息成像原理及色彩斑斓的闪光、动态和立体效果引起了人们的普遍关注，曾被公认为最先进，最经济的技术，但是随着全息在票证、商标、包装等领域的广泛应用，许多厂家都已经具备了生产全息产品的能力，从而使激光全息防伪技术陷入了危机。

因此，人们迫切需要寻找满足技术高、成本低、易于识别的新一代大众防伪技术。如第四代激光组合全息技术——将几十甚至几百个不同的二维图像通过几十甚至几百次曝光记录的全息图将三维目标的各个侧面及随时间的变化记录先来，即该全息图不仅能够记录和在线物体的三维空间特性，还能够记录和再现三维物体随时间的变化，但是，要实现这种防伪技术需要专用的仪器设备和更为精巧的工艺过程才能够实现，极大的增加了制作上的困难。

1994年，M.C.Hutley等人提出来一种可应用于防伪标识的莫尔放大技术。莫尔放大技术涉及一种现象，从具有大致相同周期维度的微透镜阵列观察由相同微图形组成的阵列时将出现这种现象，即以微图形的放大或者旋转形式出现。莫尔放大技术基本原理在M.C.Hutley,R.Hunt,R.F.Stevens,andP.Savander,PureAppl.Opt.3(1994),pp.133-142中有所描述。而后，Drinkwater等人在美国专利US5712731A中率先提出将半球形微透镜阵列与微图像阵列相结合的安全器件。2010年，我国苏大维格公司的申溯等人改进了该种防伪薄膜制作工艺，提高了防伪薄膜三维成像质量。

然而，由于该种技术采用的微图像阵列中的各个微图像均完全相同，因此微图像只记录了某一方向上的目标场景形貌及光强，通过该安全薄膜显示出的图像将呈现在同一个平面内，突显于安全薄膜前或凹陷与安全薄膜内，并随观察视角变动，所成图像发生连续平移跳变。由于微图像完全相同，而且显示出的图像虽然可突显薄膜外或凹陷薄膜内，但依然分布于同一平面，这无疑导致该种安全薄膜存在被复制的隐患，而且给识别造成一定的困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，该防伪安全薄膜能够还原目标物体三维场景，实现三维立体显示，具有难以复制的优点。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，包括微透镜阵列层和单元图像阵列层，所述单元图像阵列层包括多个存储有目标场景不同视角图像信息的单元图像，所述微透镜阵列层包括与所述单元图像一一对应设置并用于对所述单元图像成像的微透镜。

进一步，所述单元图像阵列层与所述微透镜阵列层之间设有透明介质层。

进一步，所述透明介质层内设有具有透光特性的透明介质，所述透明介质为透明气体或透明固体或透明液体。

进一步，所述微透镜阵列层与所述透明介质层之间、以及所述单元图像阵列层与所述透明介质层之间均设有附加层。

进一步，所述微透镜阵列层与所述单元图像阵列层相背的外表面上设有具有保护、增透或滤波作用的膜层或微纳结构保护层；和/或

所述单元图像阵列层与所述微透镜阵列层相背的外表面上设有具有保护、增透或滤波作用的膜层或微纳结构保护层。

进一步，所述单元图像为单一颜色图像或多颜色图像。

进一步，所述单元图像阵列层为采用印刷技术或微纳加工技术制备得到的平面微结构图像阵列层或微浮雕状结构图像阵列层。

进一步，所述单元图像阵列层内的单元图像阵列采用以下方法生成：

1）利用光学成像器材对目标场景拍摄成像；

2）利用三维图像处理软件对光学成像器材拍摄的图像进行后期处理，添加或者削减图像信息，并生成单元图像阵列。

进一步，所述微透镜在所述微透镜阵列层平面上随机排布或规则排布，且所述微透镜在垂直于所述微透镜阵列层的方向上随机排布或规则排布。

进一步，还包括成像放大器，所述成像放大器设置在微透镜阵列层的上方。

本发明的有益效果在于：

本发明基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，通过设置微透镜阵列层和单元图像阵列层，并在单元图像阵列层设置存储有目标场景不同视角图像信息的单元图像，通过微透镜对单元图像一一对应成像后，能够还原目标物体三维场景，实现三维立体显示，使其具有独特的防伪特性，且单元图像阵列具有难以复制的优点，能够有效加大防伪性能。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜第一实施例的结构示意图；

图2为本发明基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜第二实施例的结构示意图；

图3a和图3b为在本实施例基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜上设置成像放大器后的结构示意图；

图4a-4c为成像的图像与防伪安全薄膜之间的位置关系图；

图4d为沿某一个方向观察的周期性动态成像效果示意图；

图5a-5c分别为微透镜的三种规则排布方式示意图；

图6a和图6b分别为微透镜的随机排布方式示意图；

图7a为微透镜在垂直于微透镜阵列层方向的一种规则排布方式示意图；

图7b为微透镜在垂直于微透镜阵列层方向的一种不规则排布方式示意图；

图8a为一维或二维的单元图像阵列层结构示意图；

图8b为三维的单元图像阵列层结构示意图；

图9a为采用本实施例防伪安全薄膜进行局部安全防伪的使用示例图；

图9b为采用本实施例防伪安全薄膜进行全包装安全防伪的使用示例图；

图10为采用本实施例防伪安全薄膜的一种具有自检功能的动态安全薄膜示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

第一实施例

如图1所示，为本发明基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜第一实施例的结构示意图。本实施例基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，包括微透镜阵列层2和单元图像阵列层3，单元图像阵列层3包括多个存储有目标场景不同视角图像信息的单元图像4，微透镜阵列层2包括与单元图像4一一对应设置并用于对所述单元图像成像的微透镜。且本实施例的单元图像阵列层3与微透镜阵列层2之间设有透明介质层1。本实施例的单元图像阵列层上设有微纳结构5，微纳结构可以为二维平面结构，也可以是具有一定深度的微浮雕结构，本实施例的微纳结构5采用微浮雕结构，一般深度较浅，可大幅面制备，并具有难以复制的优点。

本实施例基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，通过设置微透镜阵列层2和单元图像阵列层3，并在单元图像阵列层3设置存储有目标场景不同视角图像信息的单元图像4，通过微透镜对单元图像一一对应成像后，能够还原目标物体三维场景，实现三维立体显示，使其具有独特的防伪特性，且单元图像阵列具有难以复制的优点，能够有效加大防伪性能。

进一步，透明介质层1内设有具有透光特性的透明介质，透明介质为透明气体，如空气、氮气或氧气；或为透明固体，如石英、玻璃、PMMA、PC或PET；或为透明液体，如水或有机溶剂；或为采用液晶材料制作的透明液晶。本实施例的透明介质直接采用透明PC材料制作得到，且透明PC材料可以为软质材料，使本实施例的防伪安全薄膜可随着防伪包装任意弯曲，仍具有较好的三维立体成像效果。通过设置透明介质层1，能够方便调节微透镜阵列层2和单元图像阵列层3之间的距离，使单元图像阵列层3与微透镜阵列层2之间的距离大于或等于或小于微透镜阵列的焦距，并根据成像原理，能够在防伪安全薄膜上方、下方或防伪安全薄膜上进行成像，如图4a-4c所示，若在某一个方向上进行连续观察，本实施例的防伪安全薄膜可周期性动态成像，如图4d所示。

进一步，单元图像4为单一颜色图像或多颜色图像，当单元图像4为单一颜色图像时，可采用印刷和镀膜等技术生产制作；当单元图像4为多颜色图像时，可通过单层或者多层的纳米结构生产制作，也可采用变色墨水制作。本实施例的单元图像为多颜色图像，能够包含更多的目标场景图像信息，成像效果更好。

单元图像阵列层3内的单元图像阵列采用以下方法生成：

1）利用光学成像器材对目标场景拍摄成像；

2）利用三维图像处理软件对光学成像器材拍摄的图像进行后期处理，添加或者削减图像信息，并生成单元图像阵列。

得到单元图像阵列后，采用印刷技术或微纳加工技术制备得到的平面微结构图像阵列层或微浮雕状结构图像阵列层，本实施例的单元图像阵列为微浮雕状结构图像阵列层，微浮雕状结构内为纳米结构，具有更高的抗复制性能。

第二实施例

如图2所示，为本发明基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜第二实施例的结构示意图。本实施例基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，包括微透镜阵列层2和单元图像阵列层3，单元图像阵列层3包括多个存储有目标场景不同视角图像信息的单元图像4，微透镜阵列层2包括与单元图像4一一对应设置并用于对所述单元图像成像的微透镜。且本实施例的单元图像阵列层3与微透镜阵列层2之间设有透明介质层1，微透镜阵列层2与透明介质层1之间设有附加层8，单元图像阵列层3与透明介质层1之间均设有附加层9，附加层可以为金属层或介质层，附加层上可涂覆有油墨、荧光材料、磁性材料、磷性材料等，附加层上还可设置具有选择吸收或者抗反射的微纳结构，附加层还可以为透明保护层结构。本实施例的附加层为介质层，且附加层上设有荧光材料、并在附加层内设有具有选择吸收的微纳结构，通过在附加层内组合使用上述元素，能够增强防伪安全薄膜的成像效果。

本实施例的微透镜阵列层2与单元图像阵列层3相背的外表面上设有具有保护、增透或滤波作用的膜层或微纳结构保护层6；和/或单元图像阵列层3与微透镜阵列层2相背的外表面上设有具有保护、增透或滤波作用的膜层或微纳结构保护层7。本实施例的微透镜阵列层2上设有保护层，用于保护微透镜，单元图像阵列层3上设有微纳结构保护层7。

进一步，微透镜在微透镜阵列层平面上随机排布或规则排布，如图5a-5c所示，微透镜可正交排布在微透镜阵列层平面上，也可采用六边形阵列排布在微透镜阵列层平面上。如图6a-6b所示，微透镜也可随机排布或随机周期性排布在微透镜阵列层平面上。单元图像的排布方式与微透镜的排布方式相同。如图7a和7b所示，微透镜在垂直于微透镜阵列层2的方向上随机排布或规则排布。本实施例的微透镜在透镜阵列层平面上采用正交规则排布，在在垂直于微透镜阵列层2的方向上也采用规则排布。

单元图像可以为一维、二维或三维图像，如图8a所示，为采用一维或二维单元图像后的单元图像阵列层3结构示意图，图8b为采用三维单元图像后的单元图像阵列层3的结构示意图。本实施例的单元图层阵列层3采用三维图像单元，成像效果更好，难以复制。

如图3所示，本实施例的防伪安全薄膜还可在微透镜阵列层2的上方设置成像放大器10，即成像放大器10位于微透镜阵列层2远离单元图像阵列层3的一侧，通过设置成像放大器10，能够放大三维成像，便于观察。

本实施例基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，通过设置微透镜阵列层2和单元图像阵列层3，并在单元图像阵列层3设置存储有目标场景不同视角图像信息的单元图像，通过微透镜对单元图像一一对应成像后，能够还原目标物体三维场景，实现三维立体显示，使其具有独特的防伪特性，且单元图像阵列具有难以复制的优点，能够有效加大防伪性能。

本实施例的防伪安全薄膜可应用于钞票、有价证券、证书、证卡、标签和包装等作为防伪标识，可以采用局部安全防伪的方式进行防伪，如图9a所示，也可以采用全包装安全防伪的方式，如图9b所示。

在应用过程中，可以将本实施例的防伪安全薄膜制作为如图10所示的一种具有自检功能的防伪安全薄膜，此时微透镜阵列层2和单元图像阵列层3可以相互分离，当需要真伪鉴别时，将微透镜阵列层2与单元图像阵列层3相对准，就可以看到动态三维立体效果，简单方便。

本实施例的其他实施方式与第一实施例相同，不再一一累述。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，其特征在于：包括微透镜阵列层和单元图像阵列层，所述单元图像阵列层包括多个存储有目标场景不同视角图像信息的单元图像，所述微透镜阵列层包括与所述单元图像一一对应设置并用于对所述单元图像成像的微透镜；单元图像阵列层上设有微纳结构，所述微纳结构为二维平面结构或微浮雕结构，微浮雕状结构内为纳米结构；

所述单元图像阵列层与所述微透镜阵列层之间设有透明介质层；

所述透明介质层内设有具有透光特性的透明介质，所述透明介质为透明气体或透明固体或透明液体；

所述微透镜阵列层与所述透明介质层之间、以及所述单元图像阵列层与所述透明介质层之间均设有附加层；

所述微透镜阵列层与所述单元图像阵列层相背的外表面上设有具有保护、增透或滤波作用的膜层或微纳结构保护层；

所述单元图像阵列层与所述微透镜阵列层相背的外表面上设有具有保护、增透或滤波作用的膜层或微纳结构保护层。

2.根据权利要求1所述基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，其特征在于：所述单元图像为单一颜色图像或多颜色图像。

3.根据权利要求2所述基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，其特征在于：所述单元图像阵列层为采用印刷技术制备得到的平面微结构图像阵列层或者为采用微纳加工技术制备得到的微浮雕状结构图像阵列层。

4.根据权利要求3所述基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，其特征在于：所述单元图像阵列层内的单元图像阵列采用以下方法生成：

1）利用光学成像器材对目标场景拍摄成像；

2）利用三维图像处理软件对光学成像器材拍摄的图像进行后期处理，添加或者削减图像信息，并生成单元图像阵列。

5.根据权利要求1所述基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，其特征在于：所述微透镜在所述微透镜阵列层平面上随机排布或规则排布，且所述微透镜在垂直于所述微透镜阵列层的方向上随机排布或规则排布。

6.根据权利要求1所述基于集成成像原理并具有动态立体效果的防伪安全薄膜，其特征在于：还包括成像放大器，所述成像放大器设置在微透镜阵列层的上方。