CN1906547A - 微光学安全及影像表示系统 - Google Patents

Abstract

一种膜材料，使用正规二维阵列的非圆柱透镜以放大称为图标的微影像、以经由多个个别的透镜/图标影像系统的联合作用而形成合成放大影像。合成放大微光学系统包含一个或更多光学间隔器(5)、微影像、及影像图标聚焦元件(1)的周期平面阵列，微影像由复数个影像图标(4)的周期平面阵列所形成，该周期平面阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴以及设于光学间隔器(5)上或相邻于光学间隔器(5)。

Description

微光学安全及影像表示系统

本申请要求2003年11月21日提交的美国临时专利申请第60/524,281号、2004年1月22日提交的美国临时专利申请第60/538,392号以及2004年11月12日提交的美国临时专利申请第60/＿＿号的利益和优先权，且在可允许处，各专利申请被全文引入作为参考。

发明所属的技术领域

本发明关于合成放大微光学系统，其在举例说明的实施例中是形成为聚合物膜。由本揭示的不同实施例所提供的非凡光学效果可以作为现金、文件、及产品之隐藏的或明显的认证、以及增进产品、包装、印刷材料、及消费品的视觉效果。

背景

已采用不同的光学材料以提供现金及文件的认证，以识别及区别真品与仿冒品、及提供所制造的物品与封装的视觉改进。实施例包含全息显示，以及有关透镜状结构(lenticular structures)及球面微透镜阵列的其它影像系统。全息显示已流行用于信用卡、驾驶执照、及衣服标签。

授予Kaule等的美国专利4,892,336中，揭示用于文件安全性的透镜结构之实施例，针对具体实施于文件中以提供防伪造措施的安全线(security thread)。安全线是透明的，其一侧上具有印刷图案而另一侧上具有与印刷图案调和的柱面透镜结构。透镜结构被说明成包括复数个平行圆柱透镜、或是球面或蜂巢透镜。

授予Drinkwater等的美国专利5,712,731揭示一种安全装置，其包含与实质球面微透镜阵列耦合的微影像阵列。透镜也可为散光透镜。每一透镜典型地为50-250μm且具有典型地200μm的焦距。

这些方式均苦于类似缺点。它们造成相当厚的结构，特别不适用于文件认证。它们使用圆柱或球面透镜而提供造成模糊影像的窄视野并要求透镜的焦点与相关连影像之正好及困难的对齐。此外，它们尚未证明对安全或反仿冒特别有效。

虑及这些及其它缺点，在此工业上，需要便于现金、文件、制品、及产品的隐藏认证之安全及视觉独特的光学材料以及提供制品、产品及包装视觉增强的光学材料。

发明内容

本揭示关于膜材料，其使用正规二维阵列的非圆柱透镜以放大此处称为图标(icon)的微影像(micro-image)，以及经由多个个别透镜/图标影像系统的联合性能以形成合成的放大影像。合成放大影像及围绕它们的背景可以是无色或有色的、影像或围绕它们的背景或是二者可为透明的、半透明的、染色的、荧光、磷光、显示光学上可变色、金属化的或实质上折射的。在透明或上色的背景上显示有色影像之材料特别适用于与下层被印刷信息结合。当此材料件施加于被印刷信息上时，在空间上或彼此动态的运动关系上，可同时看见印刷信息及影像。此种材料也可以被上覆印刷，亦即，可以在材料的最上(透镜)表面施加印刷。或者，在半透明或具有不同颜色之实质不透明的背景上显示有色影像(任何颜色，包含白色及黑色)的材料特别适用于单独使用的或上覆印刷的信息，而非与下层被印刷的信息结合。

藉由选取一些因素，可以控制所取得的合成放大的倍数，这些因素包含透镜阵列对称轴与图标阵列对称轴之间的‘偏斜’度。正规的周期阵列具有限定某些线的对称轴，图案可以围绕这些线被反射而不会改变图案的基本几何形状，以及，限定阵列理想上是无限延伸的。举例而言，方形阵列可以围绕任何方形的对角线被反射，而不会改变阵列的相对方向：假设所有的边是相同且无法区别的，如果方形的边对齐平面的x及y轴，则方形的边在反射之后仍然会与这些轴对齐。

取代镜像该方形阵列，阵列可以以等于相同类型的对称轴之间的角度的一个角度来旋转。在方形阵列的情形中，阵列可以旋转90度，对角线之间的角度，以到达无法与原始阵列区别开的阵列方向。类似地，正六角形阵列可以围绕一些对称轴而被镜像或旋转，包含六角形的‘对角线’(连接相对的顶角之线)或‘中点因子’(连接在六角形的相对边上面的中心点之间的线)。任一类型的对称轴之间的角度为六十度(60°)，造成与原始方向无法区别的阵列方向。

假使透镜阵列及图标阵列起初配置有限定它们个别的x-y平面的平面维度，对称轴之一被选择成代表第一阵列的x轴，对称轴的对应类型(举例而言，对称的对角线轴)被选成代表第二阵列的x轴，在z轴方向上，二阵列以实质均匀的距离分离，则当沿着z轴方向观看阵列时，假使阵列的x轴呈现彼此平行时，阵列可以说具有零偏斜。在复数个六角形阵列的情形中，一阵列旋转60度角或其倍数会使这些阵列再度对齐，以致于无偏斜，正如同复数个方形阵列的情形中，旋转90度或其倍数时，会无偏斜一样。不同于这些“零偏斜旋转”的x轴之间的任何角度不对齐被称为偏斜。例如0.06度等小的偏斜可以产生超过1,000x之大的放大，以及，例如20度等大的偏斜可以产生小的放大，可能小至1x。例如二阵列的相对比例及透镜的F#等其它因素可以影响合成影像的放大以及其旋转、正视差(orthoparallactic)移动、及表观视深(apparent visualdepth)。

本材料可以提供很多不同的视觉效果(随后将此材料通称为″Unison″、或是以″Unison Motion(Unison移动)″、″Unison Deep(Unison深度)″、″Unison SuperDeep(Unison超深)″、″Unison Float(Unison浮动)″、″Unison SuperFloat(Unison超浮动)″、″Unison Levitate(Unison漂浮)″、″Unison Morph(Unison幻影化)″、及″Unison 3-D″之名代表不同效果的Unison材料)，以及，它们产生这些效果的不同实施例将于下概述。

Unison移动呈现的影像显示了正视差移动(OPM)，是当材料倾斜时，影像在表现为垂直于正常视差所预期的方向之倾斜方向上移动。Unison深及超深呈现的影像是表现为静止于视觉上比材料厚度还深的空间平面上。Unison浮动及超深呈现的影像是表现为静止于材料表面上方有一距离的空间平面上，而Unison漂浮呈现的影像，是当材料旋转给定的角度(例如90度)时，影像从Unison深(或超深)振荡至Unison浮动(或超深)，接着，当材料又以相同的量旋转时，再度回至Unison深(或超深)。Unison幻影化呈现的合成影像，是当材料旋转时或从不同视点观看时，形式、形状、或尺寸会改变。Unison 3-D呈现的影像是显示大比例的三维结构，例如脸部影像。

多种Unison效果可以组合于一膜上，例如，合并可在形式、色彩、移动方向、及放大中不同的多重Unison移动影像平面的膜。另一膜可以组合Unison深影像平面及Unison浮动影像平面，而又有另一膜可以设计成组合相同或不同颜色的Unison深、Unison移动、及Unison浮动层，这些影像具有相同或不同的图形元素。多重影像平面的颜色、图形设计、光学效果、放大率、及其它视觉元素大部份是独立的，仅有少数例外，这些视觉元素的平面可以以任何方式结合。

对于很多现金、文件及产品安全应用而言，希望膜的总厚度可以小于50微米(此后称为″μ″、或″um″)，举例而言，小于约45微米，以及，另一实施例在约10微米至约40微米的范围。举例而言，这可以藉由使用具有小于50微米的有效基部直径的聚焦元件而完成此点，另一实施例可为小于30微米，在又另一实施例中，从约10微米至约30微米。关于其它实施例，可以使用具有小于约40微米的焦距的聚焦元件，又另一实施例是具有约10至小于约30微米的焦距的聚焦元件。在特别实例中，可以使用具有35微米的基部直径及30微米的焦距的聚焦元件。替代的、混合的折射/绕射实施例可以制成薄至8微米。

此处，由于膜的复合多层结构及它们的高的纵横比要素而不易由一般可取得的制造系统来再生，所以，它们是高度抗仿冒的。

如此，本系统提供微光学系统，优选地为具有一厚度的聚合物膜形式，当从肉眼观看时，其会以反射或透射光投射呈现下述情形之一个或更多的影像：

i.显示正视差移动(Unison移动)；

ii.呈现位于比聚合物膜的厚度更深的空间平面上(Unison深及Unison超深)；

iii.呈现位于聚合物膜的表面上方的空间平面上(Unison浮动及Unison超深)；

iv.当膜是在方位角上旋转时，在比聚合物膜的厚度更深的空间平面与膜的表面上方的空间平面之间振荡(Unison漂浮)；

v.从一形式、形状、尺寸、颜色(或这些特性的某些组合)转换成不同的形式、形状、尺寸、颜色(或这些特性的某些组合)(Unison幻影化)；及/或

vi.表现为具有真实的三维性(Unison 3-D)。

本揭示更特别地提供合成放大微光学系统及其制造方法，合成放大微光学系统包括：

(a)一个或更多光学间隔器；

(b)包括具有复数个影像图标的周期平面阵列的微影像，此周期阵列具有相对于其至少一平面轴及位于或相邻于光学间隔器的对称轴；及

(c)影像图标聚焦元件的周期平面阵列，具有相对于其至少一平面轴的对称轴，此对称轴是与微影像平面阵列的平面轴相同的平面轴，每一聚焦元件或为多边形基部多区域聚焦元件、在相关的影像图标的宽度上提供放大的视野的透镜以致相关影像图标的周边边缘不会落在视野之外、或是具有小于50微米的有效直径之非球面聚焦元件。

系统包含一个或更多上述效果。提供一方法，藉由此方法，这些效果可以被选择性地包含于系统之内。

本揭示又提供安全装置，其适用于至少部份地并入于其中或其上、及用于或相关连于包括至少一上述微光学系统的安全文件、标签、撕条、窜改标示装置、密封装置、或其它认证或安全装置。更特别地，本揭示提供文件安全装置及其制造方法，文件安全装置包括：

(a)一个或更多光学间隔器；

(b)包括具有复数个影像图标的周期平面阵列的微影像，此周期阵列具有相对于其至少一平面轴及位于或相邻于光学间隔器的对称轴；及

(c)影像图标聚焦元件的周期平面阵列，具有相对于其至少一平面轴之对称轴，此对称轴是与微影像平面阵列的平面轴相同的平面轴，每一聚焦元件可为多边形基部多区域聚焦元件、在相关的影像图标的宽度上提供放大的视野的透镜以致相关影像图标的周边边缘不会落在视野之外、或是具有小于50微米的有效直径的非球面聚焦元件。

此外，本揭示提供视觉增强装置，其包括如上述限定般及具有上述效果的至少一微光学系统，以用于衣服、皮肤产品、文件、印刷品、制品、封装、购买点显示、公告、广告装置、运动货品、金融文件和交易卡、以及所有其它货品的视觉强化。

也提供具有如上所述的至少一安全装置的安全文件或标签，此安全装置至少部份地嵌入于其中及/或安装于其上。

从配合附图的下述详细说明，本领域的技术人员将清楚可知本揭示的其它特征及优点。

本领域的技术人员，在检视下述附图及详细说明后，将清楚其它系统、装置、方法、特点、及优点。所有这些其它的系统、方法、特点、及优点包含在本说明中，在本揭示的范围之内，及受后附的权利要求所保护。

除非另外限定，否则此处所使用的所有技术及科学名词具有与本发明所属的领域的普通技术人员所共同了解的相同的意义。此处所述的所有公开、专利申请、专利及其它参考文件将全文引入作为参考。在冲突的情形中，以包含定义的本说明书为主。此外，材料、方法、及实例仅为说明之用并非限定之用。

附图说明

参考附图，将可更佳地了解本揭示的很多方面。图中的元件无需依照比例，重点在于清楚地显示本揭示的原理。此外，在图中，在数个视图中，类似的代号代表相对的构件。

图1a是微光学系统的剖面，举例说明本揭示之一实施例，提供系统的影像的正视差移动。

图1b是图1a的实施例的等距剖视图。

图2a显示图1a-b的实施例的正视差合成影像移动效果。

图2b-c显示本系统的深及浮动实施例的视觉效果。

图2d-f显示本系统的漂浮实施例的旋转所取得的视觉效果。

图3a-i为平面视图，显示本系统对称的二维阵列透镜的不同图案的填充因数以及多个实施例。

图4显示藉由改变图标元件周期/透镜周期比例而产生的深、Unison、浮动、及漂浮实施例效果的不同组合的图。

图5a-c为平面视图，显示图标影像的合成放大如何由本系统的透镜阵列与图标阵列轴之间的相对角度所控制。

图6a-c为平面视图，显示完成本系统的合成放大影像的幻影化效果(morphing effect)的实施例。

图7a-c为剖面视图，显示本系统的图标层的不同实施例。

图8a-b为平面视图，显示‘正’及‘负’图标元件实施例。

图9为剖面视图，显示用于产生具有不同特性的合成放大影像的区域的多层材料的实施例。

图10为剖面视图，用于产生具有不同特性的合成放大影像的区域的多层材料的另一实施例。

图11a-b为剖面视图，显示本系统的反射光学器件及针孔光学器件实施例。

图12a-b为剖面图，比较全折射材料实施例的结构与混合折射/反射材料实施例。

图13为剖面图，显示‘剥离显示’篡改标示材料实施例。

图14为剖面视图，显示‘剥离改变’篡改标示材料实施例。

图15a-d为剖面视图，显示双侧系统的不同实施例。

图16a-f为剖面图及对应的平面视图，显示用于产生灰度级或色调图标元件图案及接着由本系统合成放大影像的三种不同方法。

图17a-d为剖面视图，显示配合被印刷信息使用本系统。

图18a-f为剖面视图，显示将本系统应用于或并入不同基底以及与被印刷信息组合。

图19a-b为剖面视图，比较当一球面透镜与一平场非球面透镜均并入于本系统中时二者的对焦视野。

图20a-c为剖面视图，显示起因于使用本系统中的厚图标层的效用的二个优点。

图21是平面视图，显示应用本系统于现金作为‘有窗的(windowed)’安全线。

图22显示与“有窗的”安全线有关的影像的本系统的正视差移动实施例。

图23显示本系统的合成影像的半色调。

图24a显示使用本系统以产生尺寸上小于个别合成影像的最小特征的组合合成影像。

图24b显示使用本系统以产生图标影像元件之间的间隙的窄图案。

图25显示并入隐密的、隐藏的信息于本系统的图标影像中。

图26显示以本系统产生完全的三维影像。

图27显示用于设计图26的三维实施例的图标影像的方法。

图28显示起因于图27的方法的图标影像。

图29显示图27的方法如何应用至复合的三维合成影像。

图30显示举例说明的有效直径为28微米的六角基部多区域透镜的中央区焦点特性。

图31显示具有28微米直径的球面透镜的中央区焦点特性。

图32显示图30的六角透镜的侧边区的性能。

图33显示图31的球面透镜的外区的性能。

具体实施方式

现在将详细说明图中所示的实施例。虽然配合这些附图而说明数个实施例，但是，并非意图将本发明限定于此处所揭示的实施例。相反地，是要涵盖所有替代、修改、及等同物。

图1a显示本微光学系统12的一实施例，其提供系统的影像正视差移动。

系统12的微透镜1具有至少二个实质上相等的对称轴以及以其按二维周期阵列配置。透镜直径2优选地小于50μ且在透镜3之间的空隙间隔优选地为5μ或更少。(此处，‘μ’与‘μm’是可互换的且意指相同的度量)。微透镜1会将图标元件4的影像聚焦以及将此影像10投射向观看者。系统通常在具有正常程度的周围照明的情形中使用，以致于图标影像的照明从反射或透射的周围光而产生。图标元件4是图标元件周期阵列的一个元件，图标元件周期阵列的周期及尺寸实质上类似包含透镜1的透镜阵列的周期及尺寸。在透镜1与图标元件4之间是光学间隔器5，其可以与透镜1材料邻接或是可以可选地为一个分开基底8-在本实施例中，透镜9会与基底分开。图标元件4可由密封层6可选地保护，密封层6优选地由聚合物材料制成。密封层6为透明的、半透明的、着色的、染色的、不透明的、金属的、磁性的、光学上可变的、或是其任何组合，提供安全及认证目的所需的光学效果及/或增加的功能，包含支援依靠光学效果、导电性或电容、磁场检测等自动化现金认证、验证、追踪、计数及检测系统。

系统的总厚度7典型地小于50μ；真实厚度取决于透镜1的F#及透镜2的直径，以及增加的安全特性或视觉效果层的厚度。图标元件4的重复周期11与透镜1的重复周期实质相同；‘尺度比例’是图标的重复周期对透镜的重复周期的比例，用以产生很多不同的视觉效果。具有实质上等于1.0000的尺度比例的轴对称值，在透镜的对称轴与图标未对齐时，会造成Unison移动正视差效果，具有实质上小于1.0000的尺度比例的轴对称值，在透镜的对称轴与图标实质上对齐时，会造成Unison深和Unison超深效果，以及，具有实质上大于1.0000的尺度比例的轴对称值，在透镜的对称轴与图标实质上对齐时，会造成Unison浮动及Unison超浮动效果。具有例如X方向上为0.995及Y方向上为1.005之尺度比例的轴向不对称值，会造成Unison漂浮效果。

藉由透镜重复周期及图标重复周期的尺度变形、或是藉由将空间变化信息并入图标图案中，可以取得Unison幻影化效果。藉由将空间变化信息并入图标图案中，也可以产生Unison 3-D效果，但是，在本实施例中，信息代表从实质上对应于图标位置的特定位置处观看时三维物体的不同观看点。

图1b是呈现图1a中的剖面所示的本系统的等距视图，本系统具有有重复周期11及光学间隔器厚度5的透镜1和图标4的方形阵列图案(图1a不是特定的方形阵列图案，而是所有正规周期阵列图案的代表性剖面)。如同前方切开剖面清楚可见的，图标元件4显示为‘$’影像。虽然在透镜1与图标元件4之间实质上有一对一的对应性，但是，透镜阵列的对称轴大致而言将不会与图标阵列的对称轴准确地对齐。

在具有1.0000尺度比例的图1a-b的Unison(正视差移动)材料实施例的情形中，当透镜1的轴与图标元件4的轴实质上对齐时，所造成的图标元件的合成影像(在本实施例中为巨大的‘$’)会‘扩大’且以理论上接近无穷大的因数放大。透镜1的轴与图标元件4的轴的稍微角度不对齐会降低图标元件的合成影像的放大因数并造成放大的合成影像会旋转。

Unison深、Unison浮动、及Unison漂浮实施例的合成放大因素视透镜1的轴及图标元件4的轴的角度对齐以及系统的尺度比例而定。当尺度比例不等于1.0000时，从这些轴的实质对齐所取得的最大放大等于1/(1.0000-(尺度比例))的绝对值。如此，具有0.995的尺度比例的Unison深材料将呈现|1/(1.000-0.995)|＝200x的最大放大倍数。类似地，具有1.005的尺度比例的Unison浮动材料也将呈现|1/(1.000-1.005)|＝200x的最大放大倍数。以类似于Unison移动材料实施例的方式，Unison深、Unison浮动、及Unison漂浮实施例图标元件4的轴与透镜1的轴的稍微的角度不对齐会降低图标元件的合成影像的放大因数以及造成经过放大的合成影像会旋转。

由Unison深或超深图标图案所产生的合成影像相对于Unison深或超深图标图案的方向而言是竖直的，而Unison浮动或超浮动图案所产生的合成影像相对于Unison浮动或超浮动图标图案是上下颠倒、旋转一百八十度(180°)。

图2a是示意性地显示Unison移动实施例中所看见的反直觉正视差影像移动效果。图2a左侧以平面视图显示一件Unison移动材料12，其围绕水平轴16振荡。假使合成放大影像14根据视差移动。则当材料12围绕水平轴16振荡时，其会显现为上下置换(如图2a所示)。此明显的视差移动典型地为真实物体、传统印刷、及全息影像。取代展现视差移动，合成放大影像14显示正视差移动20-其为垂直于一般预期的视差移动方向的移动。图2a的右侧显示材料件12的立体视图，当其围绕水平旋转轴16振荡18时，呈现单一合成放大影像14的正视差移动。虚线轮廓22显示合成放大影像14以正视差移至右方之后的位置，虚线轮廓24显示合成放大影像14以正视差移至左方之后的位置。

图2b，c是等距地显示Unison深及Unison浮动实施例的视觉效果。在图2b中，一件Unison深材料26呈现合成放大影像28，当由观看者30的眼睛观看时，合成放大影像28立体镜地呈现在Unison深材料26的平面之下。在图2c中，一件Unison浮动材料32呈现合成放大影像34，当由观看者30的眼睛观看时，合成放大影像34立体镜地呈现在Unison浮动材料34的平面之上。从所有方位角观看位置及宽广范围的仰角位置，可看见Unison深及Unison浮动效果，宽广范围的仰角位置是从垂直仰角(以致于从观看者30的眼睛至Unison深材料26或Unison浮动材料32的视线是垂直于材料的表面)下达典型地小于45度的浅仰角。从宽广范围的视角及方位可看见Unison深及Unison浮动效果的能力会提供简单的及方便的方法，使Unison深及Unison浮动材料有别于使用圆柱双凸透镜光学器件或全像技术的仿真。

图2d-f显示Unison漂浮实施例效果，以等距(isometric)视图显示Unison漂浮材料36的三个不同的方位角旋转的合成放大影像38的立体镜感知的深度位置，以及Unison漂浮材料36的对应平面视图及观看者30的眼睛所见的合成放大影像38。图2d是显示合成放大影像38(此后称为‘影像’)，当Unison漂浮材料36如同平面视图中所示般定向时，其立体镜地呈现于Unison漂浮材料36下方的平面中。为了说明起见，平面视图中的粗黑线作为方位角方向代号37。注意，在图2d中，方向代号37对齐于垂直方向，影像38对齐于水平方向。由于沿着实质上平行于连接观看者双眼瞳孔的线的Unison漂浮材料36的第一轴尺度比例小于1.000(此后，这将称为‘立体镜尺度比例’)，所以，影像38呈现在Unison深位置。沿着垂直于第一轴的第二轴，Unison漂浮材料36的立体镜尺度比例大于1.000，因此，如图2f所示，当第二轴对齐成实质上平行于连接观看者眼睛的瞳孔的线时，会产生影像38的Unison浮动效果。注意，方向参考37是此图中的水平位置。图2e说明由于方位角方向上的立体镜尺度比例实质上为1.000，所以会产生Unison移动正视差影像效果的Unison漂浮材料36的中间方位角方向。

藉由组合Unison漂浮材料36与传统印制的信息，当材料以方位角旋转时从Unison漂浮材料36(图2d)的下方移至达到Unison漂浮材料36水平(图2e)的程度及进一步达到Unison漂浮材料36(图2f)水平的上方的Unison漂浮影像38的视觉效果可以增强。传统印刷的未改变的立体镜深度作为参考平面以更佳地知觉到影像38的立体深度移动。

当Unison材料由例如点光源(举例而言，光点或LED闪光)或经过准直的光源(阳光)等强的方向性光源照射时，可以看见图标的‘阴影影像’。这些阴影影像在很多方式上是不平常的。虽然Unison所呈现的合成影像不会随着照明方向而移动，但是，所产生的影像确实移动。此外，虽然Unison合成影像可能位于不同于材料平面的视觉平面，但是，阴影影像总是位于材料的平面中。阴影影像的颜色是图标的颜色。所以，黑色图标会产生黑色阴影影像，绿色图标会产生绿色阴影影像，白色图标会产生白色阴影影像。

当照明角度移动时阴影影像的移动是以与合成影像中呈现的视觉效果平行的方式与特定的深度或移动Unison效果相关连。如此，随着光的角度改变的阴影影像的移动会与视角改变时合成影像显示的移动相平行。特别地：

当光源移动时移动阴影影像会正视差地移动。

深阴影影像会在与光源相同的方向上移动。

浮动阴影影像会以相反于光源的方向移动。

漂浮阴影影像会以上述方向之组合移动：

漂浮深阴影影像在左右方向上以与光相同的方向移动，但是在上下方向上以与光的方向相反的方向移动；漂浮浮动阴影在左右方向上以与光相反的方向移动，但在上下方向上以与光相同的方向移动；漂浮移动阴影影像显示相对于光移动的正视差移动。

Unison幻影化阴影影像显示当光源移动时之幻影化效果。

当例如LED光等发散点光源移向及移离Unison膜时，会看见其它不平常的阴影效果。当光源更加远离时，其发散光线更接近近似经过准直的光，且深，超深、浮动、或超浮动Unison合成影像呈现几乎与合成影像相同的尺寸。当使光更接近表面时，深及超深材料的阴影影像会因为照明的强烈发散而收缩，而浮动及Super浮动材料的阴影影像会膨胀。以收敛照明来照明这些材料时，会造成深及超深阴影影像放大至大于合成影像的尺寸，而浮动及Super浮动阴影影像会收缩。

当照明的发收敛或发散改变时，Unison移动材料的阴影影像不会显著地改变比例，然而，阴影影像会围绕照明的中心旋转。当照明的收敛或发散改变时，Unison漂浮阴影影像会在一方向上收缩且在垂直方向上放大。当照明的收敛或发散改变时，Unison幻影化阴影影像会以对特别的图案特定的方式改变。

所有这些阴影影像效果可以作为用于安全、反仿冒、品牌保护应用、及其它类似应用的Unison材料的增加的认证方法。

图3a-i为平面视图，显示对称的二维阵列微透镜的不同图案的填充因数及不同实施例。图3a、d及g分别显示以正六角形阵列图案40配置的微透镜46、52、及60。(虚线阵列图案线40、42、及44标示透镜的图案的对称性但不需要代表透镜阵列的任何实体元件。)图3a的透镜具有实质上圆形基部几何形状46，图3g的透镜具有实质上六角形基部的几何形状60，图3d具有为圆化(rounded-off)的六角形52的中间基部的几何形状。透镜几何形状的类似演变可以应用至透镜48、54、及62的方形阵列42，其中，这些透镜具有如图3b、e、及h所示的范围从实质圆形48、圆化的方形54、至实质方形62的基部几何形状。对应地，等边三角形阵列44会保有如同图如图3c、f、及i所示的范围从实质圆形50、圆化的三角形58、至实质三角形64之基部几何形状的透镜。

图3a-i的透镜图案是代表可以用于本系统的透镜。透镜之间的空隙间隔不会直接有助于影像的合成合大。使用这些透镜图案之一所产生的材料也将包含以相同几何形状及几乎相同的尺寸配置之图标元件阵列，允许用以产生Unison移动、Unison深、Unison浮动、及Unison漂浮效果的尺寸差异。假使如图3c所示般空隙间隔大，则透镜可说具有低填充因数且影像与背景之间的对比将会因来自图标元件散射的光而缩小。假使空隙间隔小，则在透镜本身具有良好的聚焦特性及图标元件是在透镜的聚焦平面上的条件下，透镜可说具有高填充因数且影像与背景之间的对比将会高。通常以圆形或近乎圆形的基部会比方形或三角形的基部更容易形成高光学品质的微透镜。透镜性能与空隙间隔最小化的良好平衡显示于图3d中；具有为圆化的六角形的基部几何形状的六角形阵列透镜。

具有低F#(F数)的透镜特别有用于本系统。低F#意指小于4，特别对于Unison移动而言近似为2或更低。低F#透镜具有高曲率及对应的大的垂度、或中心厚度，作为它们的直径的一部份。具有0.8的F#的典型Unison透镜具有28微米宽及10.9微米中心厚度的六角形基部。直径为50微米及焦距为200微米的典型Drinkwater透镜具有4的F#及3.1微米的中心厚度。假使比例化成相同的基本尺寸，则Unison透镜具有几乎为Drinkwater透镜的六倍的垂度。

我们已发现多边形基部多区域透镜，例如六角形基部的多区域透镜，相较于圆形基部的球面透镜，其具有重要及超乎预期的优点。如同上述，六角形基部多区域透镜由于它们的应力释放几何形状而显著地改进制造力，但是，经由使用六角形基部多区域透镜而取得其它未预期的光学优点。

由于这些透镜处理三个光学区，每一光学区提供不同的及独特的优点给本发明，所以，我们将这些透镜称为多区域的。三个区域是中心区(几乎构成透镜的面积的一半)、侧区及角落区。这些多边形透镜具有有效直径，有效直径是绘制于围绕中心区的角落区之内且包含侧区的圆之直径。

本发明的六角形基部多区域透镜的中心区具有将光至少导至焦点的非球面形状(举例而言，对于具有28微米额定焦距的28微米直径透镜而言，具有[y＝(5.1316E)X4-(0.01679)X3+(0.124931)X+11.24824]所限定的形状)，以及具有相同的直径及焦距的球面表面。图30显示聚合物基底786中具有28微米额定焦距的28微米额定直径的六角形基部的多区域透镜784的中心区780的聚焦特性782(透镜及基底n＝1.51)，以及，图31显示聚合物基底794中具有30微米额定焦距的28微米直径的球面透镜792的中心区788的聚焦特性790(透镜及基底n＝1.51)。比较这二个图形，清楚地显示本主题揭示的六角形基部的多区域透镜784至少表现如同球面透镜792。该六角形基部多区域透镜784的中心区域789提供了从很大数量视角的高的影像分辨率和浅的视场深度。

本发明的六角形基部的多区域透镜784的六侧区796中的每一侧区具有以复杂方式取决于具有该区域位置的焦距，但是，如图32所示，效果是造成侧区域796的焦点散布于中心区域焦点的约+/-10百分比的值范围798。此焦点的垂直模糊798有效地增加这些区域796中的透镜的视场的深度，以及提供等同于具有平场透镜的优点。球面透镜792的外区800的性能见于图33中。对于球面透镜792而言，焦点802的垂直模糊显著地小于对于六角形基部多区域透镜784而言的焦点802的垂直模糊。

对于离位(off-normal)观看而言，这是特别重要的：增加的视场深度，以及有效的高精场(flatter field)、减轻球面透镜的曲线聚焦平面与图标平面分离时发生于球面透镜的急遽影像散焦、结果，使用六角形基部多区域透镜的Unison材料会显示合成影像，此合成影像以高于使用球面透镜的等同Unison材料的视角从焦点更柔和地衰减。由于这会增加材料的有效视角并因而增加其作为安全装置或影像演示装置的可用性，所以，这是所希望的。

图32的六角形基部的多区域透镜784的角落区806具有发散聚焦特性，提供将周遭照明散射808至图标平面的预期外的优点并因而降低Unison材料的灵敏度至照明条件。图33的球面透镜792不会使周遭照明散射于宽广区域(如同散射至图标平面区804的光线不存在时所见的)，所以，当从不同的角度观看时，使用球面透镜制造的Unison材料比使用六角形基部的多区域透镜制造的Unison材料，具有更大的合成影像亮度变化。

由于六角形基部的多区域透镜比球面透镜具有更高的填充因数(涵盖平面的能力)，所以，从举例说明的六角形基部多区域透镜取得的优点会被进一步放大。球面透镜之间的空隙间隔实际上未提供周遭光的散射，而此非散射区在六角形基部的多区域透镜的情形中是更加小的。

因此，可以看到，即使在以传统的光学标准评估时，六角形基部的多区域透镜的聚焦特性比球面透镜的聚焦特性差，但是，在本发明的上下文中，六角形基部的多区域透镜仍然提供优于球面透镜的超乎预期的好处及优点。

任一型式的透镜可以从被导入或并入透镜空隙间隔中以增强周遭照明的散射至图标乎面的添加的散射微结构或散射材料而得利。此外，透镜空隙间隔可以由会形成具有收敛或发散聚焦特性的小半径凹凸透镜(meniscus)的材料所填充，以将周遭光导至图标平面。举例而言，藉由合并光散射粒子至透镜空隙凹凸透镜填充材料中，可以组合这些方法。或者，以适当的散射透镜空隙区，初始地制造透镜空隙区。

由于膜表面与透镜边缘之间的高接触角作为制造期间施加以从工具分离透镜的力量的应力凝聚器，所以，具有这些比例的球面透镜是非常难以制造。这些高应力倾向于造成透镜对这些膜的附着失败及透镜从工具移除会失败。此外，对于远离透镜的中心的径向区低F#球面透镜的光学性能逐渐地受损：低F#球面透镜除了它们的中心区附近外无法良好聚焦。

六角形基部透镜相较于具有更加实质圆形基部的透镜，具有超乎预期的及显著的优点：六角形透镜比具有实质圆形基部的光学上等效的透镜，以更少的剥离力量从它们的工具释放。六角形透镜具有的形状是从接近它们中心的实质轴向对称过渡至六角形对称，在它们的基部上具有作为应力凝聚器的转角。由尖锐的基本转角所造成的应力凝聚会降低制造期间分离透镜与模所需的整体剥离力。此效果的量值是实质的---相较于实质上圆形基部的透镜，在制造期间，六角形基部的透镜的剥离力可以以二或更大的因数降低。

以吸光(深色的)的不透明颜料来填充透镜空隙间隔而有效地形成透镜掩罩，可以增强材料的影像对比。这将消除起因于经由透镜空隙间隔而从图标层散射的光的对比度降低。此空隙填充的增加效果是整体影像会因进入的周遭照明被阻挡通过空隙间隔至图标平面而变得更暗。藉由不透明的着色空隙填充，倘使该填充会堵塞偏离常规的周边透镜区，也可增进在周边处具有偏离常规的聚焦的透镜所产生的影像的清晰度。

以白色或淡色材料、或是颜色与要用于Unison材料的基底相匹配的材料填充透镜空隙间隔，可以取得不同的效果。假使淡色透镜空隙填充够稠密且图标平面在图标元件与背景之间具有强的对比，则当以反射光观看时，Unison合成影像实质上是不可见的，然而，当以来自透镜侧的透射光观看时，却是明显可见，但从图标侧观看时是不可见的。这提供具有单向透射影像的新颖安全效果，此单向透射影像仅在透射光中是可见的，且仅从一侧是可见的。

在透镜空隙涂敷中可以使用荧光材料以取代、或是附加于可见光颜料，以提供增加的认证方式。

图4是显示沿着本材料的轴，改变立体镜尺度比例SSR(图标元件重复周期/透镜阵列重复周期)的效果。具有大于1.0000的SSR的系统的区域将产生Unison浮动以及超浮动效果，具有实质上为1.0000的SSR的区域将产生Unison移动正视差移动(OPM)效果，具有小于1.0000的SSR的区域将产生Unison深以及Unison超深效果。沿着系统膜的轴，可以产生所有这些效果，以及以不同方式彼此转移。此图显示这些组合的无穷变化之一。虚线66表示实质上相当于1.0000的SSR值、Unison深和Unison超深与Unison浮动和Unison超浮动之间的分隔线、及展示OPM的SSR值。在区域68中，Unison材料的SSR是0.995，产生Unison深效果。

与此相邻的是区域70，其中，SSR是从0.995突升至1.005，产生从Unison深至Unison浮动效果的空间转移。在下一区域72中，SSR是1.005，产生Unison浮动效果。下一区74产生从Unison浮动效果向下平滑转移至Unison深效果。区域76会从Unison深效果逐步地向上至OPM、Unison浮动效果，区域78会向下步进回至OPM。完成这些效果所需的重复周期变化通常最容易在图标元件层中实施。除了改变每一区的SSR之外，可能希望改变阵列的每一区的旋转角度，优选地在图标元素阵列之内，以使合成的放大影像在尺寸上实质上类似。

解释此图形的最容易的方法是将其视为横越一件系统材料的这个轴所认知的立体镜深度的剖面。因此，藉由SSR本地控制及可选地藉由阵列旋转角度的对应的本地控制，能够产生立体镜雕塑的影像场、轮廓虚拟表面。此立体镜雕塑表面可以用以代表无限的形状范围，包含人脸。会产生立体镜雕塑栅、或周期点的效果的图标元件的图案可以是虚拟地显示复杂表面的特别有效的方式。

图5a-c是平面视图，显示在具有本系统的材料的产品中，以一阵列图案相对于另一阵列图案旋转的效果。图5a显示透镜阵列80，其具有正规的周期阵列间隔82，但在阵列轴的角度上无实质改变。图5b显示具有逐渐改变的阵列轴方向角86的图标元件阵列84。假使如同绘示般藉由在图标阵列上平移透镜阵列而使透镜阵列80与图标元件阵列84相组合，则产生图5c中所示的近似视觉效果。在图5c中，藉由组合透镜阵列80与像素阵列84而产生的材料88会在材料上产生合成放大影像89、90、91，这些影像在比例上及旋转上是不同的。朝向材料88的左下边缘，影像89较大，且显示没有旋转。朝向材料88的上中部分，影像90较小且通过相对影像89的一个有效角度旋转。影像89和90之间的不同比例和旋转是透镜图案82和图标元件图案86的角度不对齐中差异的结果。

图6a-c显示当第一影像通过图标元件图案92及94中的边界104时使一合成放大的OPM影像98幻影化成另一合成放大影像102的方法。图标元件图案92具有圆形的图标元件98，显示于放大图96中。图标元件图案94具有星形图标元件102，显示于放大图100中。图标元件图案92及94并非分开的对象，而是在它们的边界104处接合。当使用此合并的图标元件图案以组接材料时，所造成的OPM影像将显示图6b及c中所示的幻影化效果。图6b显示当星形影像102也向右移时，通过边界104而移至右方107以及从该边界合并的OPM圆形影像98。影像106处于过渡中，当其越过边界时，部份为圆形，部份为星形。图6c显示影像进一步移至右方后的情形：影像98现在较接近边界104且影像106已几乎完全越过边界以完成其从圆形变成星形之幻影化。藉由产生从一图标元件图案转变至另一图标元件图案的转变区，取代硬边界104，可以以较不急遽的方式完成幻影化效果。在转变区中，图标会经由一系列阶段，从圆形逐渐地变成星形。所造成的OPM影像的视觉幻影化的平滑度取决于用于转变的阶段数目。图形可能性的范围是无穷尽的。举例而言：转变区可以设计成使得圆形呈现收缩，而尖锐的星点向上突出穿过它，或者，圆形的边可以呈现向内凹陷以产生矮胖的星形，矮胖的星形会逐渐地变成愈来愈尖直到它到达最后的设计为止。

图7a-c是本系统的材料的剖面图，显示图标元件的替代实施例。图7a显示材料，其具有以光学间隔器5而与图标元件108分离的透镜1。图标元件108是由施加至光学间隔器5的下表面的无色的图案、有色的、上色的、或染色的材料所形成。只要印刷解析度足够，则例如喷墨、激光、凸版印刷、胶版印刷、照相凹版印刷、及凹版印刷等众多一般印刷方法中的任一者可以用以淀积此种图标元件108。

图7b显示具有不同的图标元件112的不同实施例的类似材料系统。在本实施例中，图标元件是由嵌入于支撑材料110中的颜料、染料、或粒子所形成。本实施例的支撑材料110中图标元件112的示例包含：作为照相乳剂的凝胶中的银粒子、吸入于墨水接受器涂敷中的着色或染色的墨水、转换成染料接收器涂敷中的染料升华、及成像膜中的光致变色或热致变色的影像。

图7c显示形成图标元件114的微结构方式。此方法具有几乎无限空间解析度的优点。图标元件114可以由微结构113中的空穴(void)或实体区115单独地或组合地形成。空穴113可以由例如蒸镀金属、具有不同折射率的材料、或是染色的材料或着色的材料等其它材料可选地填充或涂敷。

图8a，b显示图标元件的正性及负性实施例。图8a显示相对于透明背景118之有色的、染色的、或着色的正性图标元件116。图8b显示相对于有色的、染色的、或着色的背景120之负性图标元件122。本系统的材料可以可选地具有正性及负性图标元件。此产生正性及负性图标元件的方法特别适用于图7c的微结构元件。

图9显示本系统的像素区材料之一实施例的剖面。本实施例包含具有短焦距透镜124的区域以及具有长焦距透镜136的其它区域。短焦距透镜124会将图标元件129的影像123投射在布置于透镜124的聚焦平面处的图标平面128中。长焦距透镜136会将图标元件137的影像134投射在布置于透镜136的聚焦平面处的图标平面132。光学分隔器126会将短焦距透镜124与它们相关的图标平面128分离。长焦距透镜136会以光学分隔器126、图标平面128、及第二光学分隔器130的厚度总和，与它们相关的像素平面132相分离。在第二图标平面132中的图标元件137是在短焦距透镜124的聚焦深度之外并因而不会在短焦距透镜区中形成不同的合成放大影像。依类似方式，图标元件129太接近长焦距透镜136而不会形成明显的合成放大影像。因此，载有短焦距透镜124的材料的区域将显示图标元件129的影像123，而载有长焦距透镜136的材料的区域将显示图标元件137的影像134。被投影的影像123和134可以在设计上、颜色上、OPM方向上、合成放大因数、及包含上述深、Unison、浮动、及漂浮等效果上是不同的。

图10是本系统的像素区材料的替代实施例的剖面图。本实施例包含具有透镜140的区域，透镜140会由透镜支撑平台144升高于未被升高的透镜148的基部之上方。升高的透镜140的焦距为距离158，将这些透镜的焦点置于第一图标平面152中。未被升高的透镜148的焦距为距离160，将这些透镜的焦点置于第二图标表面156中。这二个焦距158和160可以被选择成类似的或不类似的。被升高的透镜140会将图标元件162的影像138投影于配置在透镜140的聚焦平面的图标平面152中。未被升高的透镜148会将图标元件164的影像146投影于配置在透镜148的聚焦平面的图标平面156中。升高的透镜140与相关连的图标元件162是以透镜支撑平台144及光学分离150的厚度总和互相分开。未升高的透镜148与相关连的图标元件164是以光学分离150、图标层152、及图标分隔器154的厚度总和互相分开。第二图标平面156中的图标元件164是在升高的透镜140的聚焦深度之外并因而不会在升高的透镜区中形成明显的合成放大影像。依类似方式，图标元件152太接近未升高的透镜148而不会形成明显的合成放大影像。因此，具有升高的透镜140的材料的区域将显示图标元件162的影像138，而具有未升高的透镜148的材料的区域将显示图标元件156的影像146。被投影的影像138和146可以在设计上、颜色上、OPM方向上、合成放大因数、及包含上述深、Unison、浮动、及漂浮等效果上是不同的。

图11a、b是剖面图，显示本系统的非折射实施例。图11a显示使用聚焦反射器166取代折射透镜以投射图标元件172的影像174的实施例。图标层170位于观看者的眼睛与聚焦光学器件之间。聚焦反射器166可以被金属化167以取得高聚焦效率。图标层170是藉由光学分隔器168而维持在等于反射器的焦距的距离处。图11b揭示本材料的针孔光学器件实施例。不透明的上层176，优选地在颜色上为黑色的以增强对比，其会被孔径178穿透。光学分隔器元件180会控制系统的视场。图标层182中的图标元件184会以类似于针孔相机的针孔光学器件之方式，经由孔径178而成像。由于通过孔径的少量光，所以，当为背光照明，光首先通过图标平面182，接着经过孔径178时，本实施例是最有效的。使用反射系统设计或是针孔光学器件系统设计，可以产生上述每一实施例的效果、OPM、深、浮动、及漂浮效果。

图12a、b是剖面图，比较所有折射材料188与混合的折射/反射材料199的结构。图12a显示举例说明的结构，微透镜192藉由光学分隔器198与图标平面194相分离。可选的密封层195有助于总折射系统厚度196。透镜192会将图标影像190投射向现看者(未显示)。混合的折射/反射材料199包含微透镜210，以及图标平面208直接位于微透镜210之下。光学间隔器220会将透镜210及图标平面208与反射层202相分离。藉由例如蒸镀或溅射的铝、金、铑、铬、锇、贫化铀或银、化学淀积的银、或多层干涉膜，可以金属化反射层202。从图标层208散射的光会从反射层202反射，通过图标层208及进入透镜210，透镜210会将影像206投射向观看者(未显示)。这二个图示是以几乎相同的比例绘制：从视觉比较，可知混合的折射/反射系统199的总系统厚度212约为所有折射系统188的全部系统厚度196的一半。举例说明的等同系统的尺寸为29μ的全部折射系统188厚度196及17μ的全部混合的折射/反射系统199厚度212。藉由比例化，折射/反射系统的厚度可以进一步降低。如此，具有直径15μ的透镜的混合系统可以制成为具有总厚度约8μ。使用混合的折射/绕射设计，可以产生上述每一实施例的效果、OPM、深、浮动、漂浮、幻影化、及3D的效果。

图13是剖面图，显示本系统的‘剥离显示’篡改标示材料实施例。本实施例直到其被窜改时才会显示影像。未被窜改的结构显示于区域224中，其中，折射系统214在光学上是被掩埋在可选的基底218及可剥离层220组成的上层216之下，可剥离层220对透镜215是保形的。可剥离层220有效地形成负性透镜结构220，其套在正性透镜215上及抵消它们的光功率。透镜215无法在未经窜改的区域中形成图标层的影像，且从图标平面散射的光222未被聚焦。上层216包含可选的膜基底218。区域226中所示的窜改会造成上层216从折射系统214释放，使透镜215曝露，以致于它们可以形成影像228。图13的‘剥离显示’系统的窜改标示可以包含上述每一实施例的效果、OPM、深、浮动、漂浮、幻影化、及3D的效果。

图14是剖面图，显示本系统的‘剥离改变’篡改标示材料的实施例。本实施例显示遭窜改252前的第一图标平面242的第一影像248，然后显示其被窜改后在区域254的第二影像258。未被窜改的结构显示于区域252中，其中，二折射系统232和230是堆叠的。第一图标平面242位于第二系统的透镜240之下。在窜改区域252之前，第一或上方系统232会呈现第一图标平面242的影像。第二图标平面246在透镜234的聚焦深度外部太远而无法形成清楚影像。第一透镜234会以可选的基底236及可剥离层238而与第二透镜240分开，可剥离层238对第二透镜240是保形的。可剥离层232有效地形成负性透镜结构238，负性透镜结构238套在正性透镜240上及抵消它们的光功率。上层232可包含可选的膜基底236。窜改会造成区域254中所示的上层232从第二折射系统230剥离层256，曝露第二透镜240以致于它们可以形成第二图标层246的影像258。由于图标层太接近透镜240，所以，第二透镜240不会形成第一图标层242的影像。

篡改标示材料的本实施例良好地适于作为施加至物体上的标签或标示。窜改会释放上层232，留下附着至物品的第二系统。在窜改之前，本实施例呈现第一影像248。在窜改254之后，仍然附着至物品的第二系统230呈现第二影像258，而剥离层256完全未呈现影像。上述每一实施例的效果、OPM、深、浮动、漂浮、幻影化、及3D的效果可以包含在第一系统232或第二系统230中。

注意，完成类似于图14的实施例效果的替代实施例具有彼此层的二个分开的系统。在本实施例中，当上层剥离时，其会带去第一图标平面及其影像，从而显露第二系统及其影像。

图15a-d为剖面视图，显示本系统不同的二侧实施例。图15a显示二侧材料260，其包含单一图标平面264，图标平面264是由透镜262于一侧上成像以及于相对侧上由第二组透镜266成像。从左侧观看(如同绘制所示)的影像268是从右侧观看的影像270的镜像。图标平面264包含以类似镜像出现的符号或影像的图标元件、或是以不同于镜像出现的图标元件、或是图标元件的组合，其中，当从一侧观看时图标元件的部份是正确读取的，当从另一侧读取时，其它图标元件才是正确读取的。从根据本实施例的二侧材料之任一侧可以显示上述每一实施例的效果、OPM、深、浮动、及漂浮效果。

图15b显示另一二侧实施例272，其具有二个图标平面276和278，二图标平面276和278是分别由二组透镜274及280所成像282和286。本实施例基本上是二个分别的系统287和289，如图1a所示的，它们以图标层间隔器277介于它们之间而接合在一起。此图标层间隔器277的厚度将决定‘错误’图标层由一组透镜成像284和288的程度。举例而言，假使图标层277的厚度为零，以致于图标层276和278相接触，则此二个图标层将由二组透镜274和280成像。在另一实施例中，假使图标层间隔器277的厚度实质上大于透镜274和280的聚焦深度，则‘错误’图标层将不会由透镜274和280成像。在又有的另一实施例中，假使一组透镜274的聚焦深度大，但是另一组透镜的聚焦深度小(由于透镜274及280具有不同的F#)，则图标平面276和278均会经由透镜274而被成像282，但是仅有一图标平面278会经由透镜280而被成像，所以，此型式的材料将从一侧显示二个影像但这些影像中仅有一影像是从相对侧镜像的。上述每一实施例的效果、OPM、深、浮动、及漂浮效果可以从根据本实施例的二侧材料之任一侧显示，且投射的影像282和286可以具有相同或不同的颜色。

图15c显示又有的另一二侧材料290，其具有着色的图标层间隔器298，会阻挡从材料的一侧看见‘错误’图标组。由于着色的图标层298的存在，所以，透镜292会于图标层296上成像294，但是无法于图标层300上成像。同样地，由于着色图标层298的存在，所以，透镜302会于图标层300上成像304，但是无法于图标层296上成像。上述每一实施例的效果、OPM、深、浮动、及漂浮效果可以从根据本实施例的二侧材料之任一侧显示，且投射的影像294和304可以具有相同或不同的颜色。

图15d揭示又一二侧材料306的实施例，其具有透镜308及在相对侧上具有透镜316，透镜308会成像于图标层314上，透镜316会于图标层310上成像322。图标层310接近或实质上接触透镜316的基部。图标310太接近透镜308而无法形成影像，以致于它们的光会散射320而非聚焦。图标314太接近透镜316而无法形成影像，以致于它们的光会散射324而非聚焦。上述每一实施例的效果、OPM、深、浮动、及漂浮效果可以从根据本实施例的二侧材料之任一侧显示，且投射的影像318和322可以具有相同或不同的颜色。

图16a-f是剖面图及对应的平面视图，显示以本系统来产生灰度级或色调图标元件图案及后续合成放大影像的三种不同方法。图16a-c是材料307的图标侧的剖面细节，包含光学分隔器309及透明微结构图标层311的部份。图标元件是形成为浅浮雕表面313、315、317，这些表面接着会分别被填以着色的材料或染色的材料323、325、327。图标层的下侧可以由密封层321可选地密封，密封层321可为透明的、上色的、有色的、染色的或着色的、或为不透明的。图标元件的浅浮雕微结构313、315和317分别在染色的或着色的填充材料323、325、及327中提供厚度变化，而如同平面视图中所见的，产生图标元件的光学密度变化。对应于图标元件323、325、及327的平面视图是平面视图337、339、及341。使用本方法以产生灰度级或色调合成放大影像不限于此处所揭示的实施例的具体细节，而是大体上可应用以产生无限的各种灰度级影像。

图16包含图标元件313、染色的或着色的图标元件填充料323、以及对应的平面视图337。在本图的上方之图标平面的剖面视图仅显示一切割图标元件的切割平面。切割平面的位置是由经过平面视图337、339、和341的虚线319所标示。因此，图标元件313的剖面是经过实质上半球状图标元件的一个平面。藉由适当地限定填充料323的整体染料或颜料密度，染色或着色的填充料323之厚度变化可以产生平面视图337中所代表的色调的、或灰度级的光学密度变化。此型式的图标元件阵列可以在本材料系统之内合成地放大以产生显示等同的灰度级变化的影像。

图16b包含图标元件315、染色的或着色的图标元件填充料325、以及对应的平面视图339。平面视图339显示图标元件315是面的浅浮雕表示。如同剖面视图中复杂的厚度变化325所示的，面部的影像中的色调变化是复杂的。如同有关图标元件313的揭示的，如同315、325、及339所示的此型式的图标元件阵列可以在本材料系统内合成地放大，以产生显示本实施例中代表面部影像的等同灰度级变化的影像。

图16c包含图标元件317、染色的或着色的填充料327、以及对应的平面视图341。以类似于上述图16a、b所述的方式，此图标元件结构的浅浮雕形状会在染色的及着色的填充料327的外观中和在本材料系统所产生的合成放大影像中，产生色调变化。与在圆化表面中产生暗中心的图标元件313的效果相比较，图标元件317显示用于在圆化表面中产生明亮中心的方法。

图16d、e揭示透明的浅浮雕微结构图标层311的另一实施例，其包含涂敷有高折射率材料328的图标元件338和331。图标层311可以由可选的密封层321密封，密封层321会分别填充图标元件329及311、330及332。高折射率层328会藉由全内反射以从斜表面产生反射，而加强斜表面的可视性。平面视图342和344呈现图标元件329和311的外观的代表影像以及它们的合成放大影像。此高折射率涂敷实施例提供某种边缘增强效果，不用添加染料或颜料以使图标及其影像为可见的。

图16f揭示透明浅浮雕微结构图标335的又有的另一实施例333，其使用空气、气体或液体体积336以提供用于此相界面334微结构的视觉清晰度。可选的密封层340可以添加或不添加可选的粘合剂338以使空气、气体、或液体体积336陷于其中。相界面图标元件的视觉效果类似于高折射率涂敷的图标元件329和331的视觉效果。

图17a-d是剖面视图，显示使用本系统作为配合印刷信息的叠层膜，例如可用于识别卡及驾驶执照的制造，其中，材料348(由上述协调的微透镜阵列及影像所组成)遮盖表面的实质部份。图17a显示用作印刷品347上的叠层的Unison的实施例。在图标层中具有至少某些光学透明度的材料348会通过叠层粘合剂350层叠至例如纸或纸替代物的纤维基底354，遮盖或部分地遮盖先前施加至纤维基底354的印刷元件352。由于材料348至少部份地透明，所以，可以透过它而看到印刷元件352，以及，此组合的效果是提供本系统配合静态印刷的动态影像效果。

图17b显示系统材料的实施例，其作为施加至例如聚合物膜等非纤维基底358的印刷元件352之上的叠层。如图17a所示的，在图标层中具有至少部份透光性的材料348会藉由叠层粘合剂350而层叠至例如聚合物、金属、玻璃、或陶瓷替代物等非纤维基底358，遮盖或部份地遮盖先前施加至非纤维基底354的印刷元件352。由于材料348是至少部份透明的，所以，通过它可以看见印刷元件352且此组合效果会提供结合静态印刷的动态影像效果。

图17c显示印刷元件直接用于材料360的透镜侧上。在本实施例中，材料348具有直接施加至透镜上表面的印刷元件352。本实施例未要求材料为至少部份透明的：印刷元件352设于材料的之上以及在印刷元件周围可以看见动态影像效果。在本实施例中，材料348作为用于例如现金、识别卡、及其它需要认证或提供认证给另一物品的物品等最终产品的基底。

图17d显示印刷材料直接用于至少部份地透明的材料362的图标侧上。印刷元件352直接施加至至少部份透明的系统材料348的图标层或密封层。由于系统材料348是至少部份透明的，所以，可以通过它而看见印刷元件352且此组合的效果会提供结合静态影像的动态影像效果。在本实施例中，系统材料348作为用于例如现金、识别卡、及其它需要认证或提供认证给另一物品的物品等最终产品的基底。

可以单独地或组合地使用图17a-d的每一实施例。如此，举例而言，系统材料348可以被添印(图17c)及印刷于背面(图17d)，接着可选地层叠于基底上的印刷上(图17a、b)。例如这些的组合可以进一步增加本系统的材料抗仿冒、抗模仿、和抗窜改的能力。

图18a-f是剖面图，显示施加本系统至或并入不同基底以及结合被印刷的信息。图18a-f的实施例与图17a-d的实施例不同之处在于后者揭示遮盖大部份或全部物品的系统材料348，而图18a-f是揭示系统材料或其光学效果实质上不会遮盖整个表面而是仅遮盖部份表面的实施例。图18a显示至少部份透明的一件系统材料364，其藉由粘着元件366而粘着至纤维或非纤维基底368。可选的印刷元件370直接施加至材料364的上方、透镜、表面。印刷元件370可为延伸至该件材料364之外的较大图案的部份。该件材料364可选地层叠于印刷元件372上，印刷元件372在施加材料364之前施加至纤维或非纤维基底。

图18b是显示并入于非光学基底378中作为窗的单侧系统材料364的实施例，其中，系统材料364的至少某些边缘会被非光学基底378捕捉、遮盖、或包围。印刷元件380可以可选地施加至系统材料透镜之上，以及，这些印刷元件可以与施加至与印刷元件380相邻的区域中的非光学基底378的印刷元件382相对齐或相对应。同样地，印刷元件384可以施加至非光学基底的相对侧上，非光学基底是与施加至系统材料364的图标或密封层388的印刷元件386相对齐或对应的。当从透镜侧观看材料时，此种窗的效果将呈现明显的影像，但是，当从图标侧观看时，提供单向影像效果。

除了系统材料306为双侧材料306(或上述双侧实施例)之外，图18c显示类似于图18b的实施例。印刷元件390、392、394、及396在功能上实质上相当于先前所述的印刷元件380、382、384、386。当从相反侧观看材料时，此种材料窗的效果将呈现不同的明显影像。举例而言，当从钞票的正面侧观看时，并入纸钞中的窗将能显示纸钞面额的数值，例如‘10’，但是，当从纸钞的背侧观看时，Unison窗将显示不同的信息，例如‘USA’，其可以以与第一影像相同或不同的颜色。

图18d显示透镜基底373，其作为用于有限程度的透镜374的区域与实质上延伸至透镜374的区域周围以外的像素层376所形成的材料的光学间隔器。在本实施例中，本效果仅在包含透镜与图标(对应于此图中的透镜区374)二者的区域中是可见的。透镜374与相邻的基底可以可选地为被印刷375，以及，印刷元件也可以施加至图标层376或一个遮盖图标的可选密封层(未标示于此图中--请参见图1)。依本实施例的方式，多重透镜区可以用于物品上；透镜区无论置于何处，将可看见Unison效果；影像的尺寸、旋转、立体镜深度位置、及OPM特性对于每一透镜区可以不同。本实施例可良好地适用于识别卡、信用卡、驾驶执照、及类似应用。

除了图标平面402未实质延伸至透镜区400的范围之外，图18e显示类似于图18d的实施例。光学间隔器398会将透镜400与图标402分开。印刷元件404和406对应于图18d中的印刷元件375和377。多个区域400可以依本实施例的方式用于物品上；每一区可以具有分别的效果。本实施例可良好地适用于识别卡、信用卡、驾驶执照、及类似应用。

图18f显示类似于图18d的实施例，只是本实施例并入了会分开透镜413与图标平面410的光学间隔器408。透镜413实质上延伸至图标区412的周界之外。印刷元件414及416对应于图18d中的印刷元件375和377。多个透镜区可以依本实施例的方式用于物品上；透镜区无论置于何处，将可看见本效果；影像的尺寸、旋转、立体镜深度位置、及OPM特性对于每一透镜区可以不同。本实施例可良好地适用于识别卡、信用卡、驾驶执照、及类似应用。

图19a、b显示剖面视图，比较球面透镜与非球面透镜并入上述型式的结构时，球面透镜的聚焦视场与平场非球面透镜的聚焦视场。图19a显示应用于如上述系统的实质球面透镜。实质球面透镜418藉由光学间隔器420而与图标平面422分离。垂直于材料表面投射出去的影像424是起始于图标层422之内的焦点。由于焦点426是在图标层422之内，所以，影像424是灵敏地对焦。当从歪斜角度观看透镜时，则由于对应的焦点430不再处于图标平面中，而在其上方实质上一段距离处，所以，影像428是模糊的且散焦的。箭头432显示此透镜的场曲率，等同于从426至430的焦点扫描。焦点是在整个区434的图标平面之内，然后，移至区436中的图标平面之外。可良好地适用于结合印刷影像或图标的平面应用的透镜典型地具有F#，典型地小于1，从而造成非常浅的聚焦深度，可以有效地使用更高的F#透镜，具有深及浮动效果，但是，当用于Unison移动效果时，会造成对于上述效果的成比例的垂直双眼视差。只要聚焦深度的下限一移至图标平面的外部，影像清晰度会快速变差。从此图中可看见实质球面透镜的场曲率会限制影像的视场：影像仅在聚焦区434之内是清楚的，对于更大的歪斜视角而言会快速地散焦。实质上的球面透镜不是平场透镜，且这些透镜的场曲率对于低F#透镜会被放大。

图19b显示应用于本系统的非球面透镜。关于非球面透镜，其曲率不由球来近似。非球面透镜438会以光学间隔器440而与图标层442相分开。非球面透镜438会投射正交于材料平面的图标平面442的影像444。影像起始于焦点446。由于非球面透镜438的焦距具有平场452，所以，其在从法线444至歪斜线448的视角的宽广范围内位于图标平面442之内。透镜的焦距会根据经过它的视角而变。对于正面观看444而言，焦距是最短的，且焦距会随着视角变成更加歪斜而增加。在歪斜视角448时，焦点450仍然在图标平面的厚度之内，且对于此歪斜视角448而言，歪斜影像因此仍然聚焦。用于非球面透镜438的聚焦区454远大于用于实质球面透镜418的聚焦区434。相较于球面透镜41，非球面透镜438在相关的影像图标宽度上如此提供放大的视场，以致于相关的影像图标的周界边缘不会掉至视野之外。非球面透镜由于提供更大的视场且因而增加相关影像的可见度，所以，对于本系统而言，非球面透镜是较佳的。

图20a-c是剖面视图，显示起因于使用厚图标层的优点。无论用以观看的透镜456是否为实质球面418或非球面438，这些优点都适用，但是在与非球面透镜438相结合时优点最大。图20a显示薄的图标层460系统材料，其包含以光学间隔器458与图标层460相分开的透镜456。相较于透镜463的场曲率，图标元件462是薄的461，从而将聚焦区限制于小角度，此角度在投射于法线方向464的影像与具有位于图标层460之内的焦点470的最高歪斜角影像468之间。藉由将正影像焦点466设计成位于图标平面的底部，取得最大的视场，由此使歪斜的视场角度最大，其由焦点470位于图标平面顶部的点所限制。图20a的系统的视场限于30度。

图20b显示得自于并入图标平面471的优点，图标平面471相较于透镜456的场曲率是厚的472。透镜456会以光学间隔器458而与厚图标元件474相分离。厚图标元件474会比图20a的薄图标元件462，在55度的更大视场维持聚焦475。从焦点478经由透镜456投射的正影像476处于清楚聚焦，且视角一直增加至55度时，聚焦仍然维持清楚，在55度时，歪斜影像480焦点482位于厚图标平面471的顶部。对于例如图19b的非球面透镜438而言，增加的视场是最大的。

图20c显示厚图标平面492的又有的另一优点：降低本系统材料对于可能起因于制造差异的厚度变化的灵敏度。透镜484离厚度i的图标层的底部表面间隔一距离S。透镜484从配置于图标层492的底部的焦点498来投射影像496。此图绘制成显示透镜与图标层之间的光学空间S中的变化可以在等于图标层i的厚度的范围上变化而不会损失影像496、500、504聚焦。在透镜486，光学间隔器厚度约为(S+i/2)及影像500的焦点502仍然在图标层492的厚度i之内。在透镜488，光学间隔器的厚度增加至(S+i)490且影像504的焦点506位于厚图标元件494的顶部。光学间隔器厚度因此可以在对应于图标层i的厚度的范围内变化：薄图标层因而对光学间隔器厚度变化提供小的容限，而厚图标层对光学间隔器厚度提供较大的容限。

厚图标层492可以提供其它优点。例如实质球面透镜等不完美的透镜朝向它们的边缘比在它们的中心处具有更短的焦距493。这是一般的实质球面透镜的球形像差缺陷的一个方面。厚图标层提供可以在498至495的焦距范围上清楚聚焦的图标元件，藉以改进由具有焦距变化的透镜484所产生的影像的整体清楚度及对比。

图21是平面视图，显示本系统应用至现金及其它安全文件作为‘有窗的，安全线。图21显示包含系统材料508的有窗的线结构，系统材料是被分割成称为‘线’的条带，其典型地在0.5mm至10mm的宽度范围。线508会并入于纤维文件基底510中并提供有窗的区514。线508可以可选地并入着色的、染色的、填充的、或涂敷的密封层516以增加影像对比及/或提供增加的安全及认证特征，例如导电性、磁性、核磁共振检测及认证，或是在从基底的背面(与呈现Unison合成影像的侧相反之侧)观看时，将材料隐藏免于以反射的照明观看，以及并入粘着层517以强化线508与纤维基底510之间的接合。线508是维持在一方向上以将透镜保持在最高，以致于在有窗的区514中可以看见影像效果。纤维基底510与线这二者可以由印刷元件518添印且纤维基底可以印刷520在其反面上。

图21显示线及其影像效果522仅可从有窗的区514中基底510的上表面521看见。线508由在内部区512的纤维基底材料所遮盖且影像效果522在这些区中并非实质上可见的。当并入线508中时，OPM效果特别显著(请参见图22)。当纤维基底510在不同方向上倾斜时，可以使OPM影像扫描通过线的宽度524，从而产生令人惊讶及引人注目的视觉效果。此OPM影像的扫描特征能够呈现大于线508宽度的影像522。检查含有有窗的线508的文件的使用者可以接着倾斜文件以扫描横越线的整个影像，如同字幕符号般地滚动它。深、浮动、及漂浮实施例的效果也可以用以在有窗的线格式中产生优点。

可以藉由造纸工业中通常采用的技术，于制造期间，将线508至少部份地并入于安全纸中。举例而言，如同此处一并列入作为参考的美国专利4,534,398所揭示的，当纤维是未经强化且柔软时，线508可以被压制在湿纸之内。

本系统的有窗的线特别良好地适于应用至现金。线材料的典型总厚度是在22μ至34μ的范围内，而现金用纸的总厚度范围可以达到88μ。通过局部地将纸的厚度减少一个等同于线厚度的量，能够将本系统的有窗的安全线并入现金用纸中，却不会实质地改变纸的总厚度。

在举例说明的实施例中，线508包括：

(a)一个或更多光学间隔器；

(b)一个或更多可选的微影像或图标周期平面阵列，其位于光学间隔器内、光学间隔器上或邻接于光学间隔器；及

(c)一个或更多可选的非圆柱微透镜的周期平面阵列，其位于或邻接于光学间隔器或平面图标阵列上，每一微透镜具有小于50微米的基部直径。

在另一实施例中，微影像或图标构成形成于一个或更多光学间隔器的表面上的填充空穴或凹陷，而非圆柱微透镜是非球面微透镜，每一非球面微透镜具有从约15至约35微米范围上的基部直径。至少一着色的密封或模糊层516可以设于微影像或图标的平面阵列上，以用于增加对比度并因而增加图标的视敏度，而且，当线至少部份地嵌入于安全文件中时也可用于掩罩线508的存在。

在本发明的又有的另一实施例中，线508包括：

(a)具有相反的上及下平面表面的一个或更多光学间隔器；

(b)微影像或图标的周期阵列，包括形成在光学间隔器的下平面表面上的被填充凹陷；

(c)非圆柱、平场、非球面或多边形基部多区域微透镜的周期阵列，位于光学间隔器的上平面表面上，其中，每一微透镜具有从约20至约30微米范围的基部直径；及

(d)位于图标阵列上的着色的密封或模糊层516。

可使用一个或更多基本无色的聚合物以形成光学间隔器，无色的聚合物包括但不限于聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚偏二氯乙烯、等等。在举例说明的实施例中，使用聚酯或聚对苯二甲酸乙二酯以形成光学间隔器，以及光学间隔器具有约8至约25微米范围的厚度。

使用实质上透明的或澄明的照射可固化的材料，以形成图标及微透镜阵列，这些材料包含但不限于丙烯酸树脂、聚酯、环氧树脂、氨基甲酸乙酯、等等。优选地，使用可从Lord Chemical取得的商品号U107的丙基酸脂氨基甲酸乙酯(acrylated urethane)以形成阵列。

形成于光学间隔器的下平面表面上的图标凹陷的各自量测深度在约0.5至约8微米且微影像或图标宽度典型地为30微米。凹陷可以由任何适当的材料填充，例如，着色树脂、墨水、染料、金属、或磁性材料。在举例说明的实施例中，凹陷会由着色的树脂所填充，着色树脂包括亚微米颜料，其可从Sun Chemical公司取得，产品代号Spectra Pac。

使用不同的不透明涂料或墨水中的一个或更多，以形成着色的密封或模糊层516，不同的不透明涂料或墨水包含但不限于着色的涂料，着色涂料是包括散布于可固化的聚合材料的接合剂或载体之内的例如二氧化钛等颜料。优选地，使用照射可固化聚合物以形成密封或模糊层516，以及，密封或模糊层516具有从约0.5至约3微米的范围的厚度。

可以根据下述方法，制备上述线508。

(a)将实质透明或澄明的照射可固化树脂施加至光学间隔器的上及下表面；

(b)在上表面上形成微透镜阵列，以及，在光学间隔器的下表面上，形成凹陷形式的图标阵列；

(c)使用照射源，将实质透明或澄明的树脂固化；

(d)以着色树脂或墨水，填充图标阵列凹陷；

(e)从光学间隔器的下表面移除过量的树脂或墨水；及

(f)将着色的密封或模糊涂料或层施加至光学间隔器的下表面。

在很多情形中，希望以例如电容传感器、磁场传感器、光学透射及不透明传感器、荧光、及/或核磁共振等等高速非接触传感器，检测及认证用于现金及其它高价值财务和识别文档中的安全线。

将荧光材料并入Unison膜的图标填充元件、透镜、基底、或图标矩阵中，藉由观测荧光的存在及频谱特性，能够对Unison材料作隐藏的或法律上的认证。荧光Unison膜可以设计成具有可从材料的两侧或仅从材料的一侧看见其荧光特性。在图标层之下的材料中无光学隔离层的情形中，将可从Unison材料的任一侧看见其任何一部份的荧光。并入光学隔离层，有能够使荧光的可见性与其两侧分开。如此，在图标平面之下并入一个光学隔离层的Unison材料可以设计成以数种不同方式呈现荧光：可从透镜侧看见的荧光色A、从光学隔离层侧看不见荧光、从光学隔离层可看见但从透镜侧无法看见荧光色A或B、以及从透镜侧可看见荧光色A及从光学隔离层可看见荧光色A或B。由不同的荧光签名所提供的独特性可以用以进一步加强Unison材料的安全性。光学隔离层可以为着色或染色的材料层、金属层、或着色层与金属层二者的结合，其可以吸收或反射来自材料的一侧之荧光发光以及防止从另一侧看到此光。

由成形的空穴及其相反所形成的图标、由成形的柱(post)所形成的图标特别能够将机器可读取的认证特征加至用于现金及其它高价值文件的Unison材料安全线。图标矩阵、图标填充、及任何数目的背面涂敷(密封涂敷)都可以分别地及/或以所有组合来并入非荧光颜料、非荧光染料、荧光颜料、荧光染料、金属粒子、磁性粒子、核磁共振签名材料、激光粒子、有机LED材料、光学可变材料、蒸镀金属、薄膜干涉材料、液晶聚合物、光学上变频及下变频材料、二向色材料、光学活性材料(拥有光学旋转能力)、光学极化的材料、及其它联合(allied)材料。

在某些情形中，举例而言，当暗色或有色的涂料(例如磁性材料或传导层)已添加至Unison材料时，或是当经由基底的背面观看时图标平面的颜色会令人不悦，希望以反射光观看时，从纸基底的一侧掩罩或隐藏嵌入的、部份嵌入的、或有窗的的Unison材料安全线，但从基底的相反侧可看见线。其它型式的现金安全线通常并入典型为铝的金属层以将经过表面基底过滤的光反射，藉以提供类似的亮度给周围基底。可以以类似方式，使用铝或其它有色中性反射金属，藉由施加金属层于Unison材料的背面上及接着可选地将其原地密封，以从纸基底的背面掩罩Unison材料的出现。为了从文件的‘背面’侧隐藏或模糊安全线的相同目的，可以使用着色层，以取代金属化层，或是与其配合。着色层可以具有任何颜色，包含白色，但是，最有效的颜色是匹配于纤维基底之内内部地散射及之外散射的光的颜色及强度。

金属化层添加至Unison材料可以以数种方式完成，包含以蒸镀、溅射、化学淀积、或其它适当方式的Unison材料的图标或密封层的直接金属化、或是Unison材料的图标或密封层层叠至第二聚合物膜的金属化表面。产生现金安全线的一般实践是藉由将膜金属化、使此膜脱金属化(demetallized)以留下金属化区的狭窄‘条带’图案、将金属化表面层叠至第二聚合物膜、然后将叠层材料狭缝化以致于金属条会以叠层粘合剂而与狭缝线的边缘隔离，藉以保护该金属免于在线的边缘受到化学攻击。在本发明的情形中，也可以应用此方法：Unison材料可以简单地取代第二叠层膜。如此，藉由添加构图或未构图的金属层，可以加强Unison材料。

合成影像可以设计成二进制图案，具有限定图标的一颜色(或缺色)以及限定背景的不同颜色(或缺色)；在此情形中，每一图标区包含利用完全开或完全关的影像‘像素’的完整单色调影像。藉由提供所选取的图标颜色的色调变化，可以产生更复杂的合成影像。藉由控制每一图标影像中的颜色密度、或是藉由在选取的图标组中包含或排除设计元件而有效地‘半色调化’合成影像，可以产生合成的影像色调变化。

第一方法是藉由控制产生微印刷的图标影像的材料的光学密度，控制每一图标影像中的颜色密度。执行此点的一方便方法的利用先前已述的被填充空穴图标实施例。

第二方法是藉由在等于所需的颜色密度的图标区的部份中包含影像设计，而完全在如图23所示的选取的图标组中包含或排除设计元件的‘半色调化’合成影像。图23是以一实施例显示此点，其使用会与类似的透镜的六角形重复图案相协调的六角形重复图案，用于图标区570。每一图标区570未包含相同的信息。所有这些图标影像元件572、574、576、及578是以实质上相同的颜色密度呈现。图标影像元件572和574出现在某些图标区中，不同的图标影像元件出现在其它图标区。某些图标区包含单一影像元件570。具体而言，图标影像元件572出现在一半图标区中，图标影像元件574出现在四分之三的图标区中，图标影像元件578出现在一半的图标区中，图标影像元件576出现在三分之一的图标区中。出现在每一图标区中的信息决定其相关连的透镜是否将从特定观看方向来显示图标影像图案的颜色或图标影像背景的颜色。在所有与此图标图案相关连的透镜中，将可看见影像元件572或578，但是，图标影像元件572的合成影像580空间会重叠图标影像元件578的合成影像空间。由于每一透镜会将图标影像颜色投射于此区域中，所以，此意指图标572和578的合成影像的重叠区582将会以100％颜色密度出现。这二个合成影像的非重叠部份588仅在50％的透镜中可见，以致于其以50％颜色密度出现。图标元件576的合成影像586仅在三分之一的透镜中出现，所以，其以33.3...％密度出现。图标影像元件576的合成影像584对应地以75％颜色密度出现。在此指示的范围中清楚可知，经由在图标区的选取百分比中选择性地省略图标影像元件，可以在合成影像中取得广大的色调变化范围。为了最大的有效性，图标影像元件跨该图标影像的分布应该相对均匀。

图24a中所示的相关图标影像设计方法可以用以产生组合的合成影像元件，它们在尺寸上比个别合成影像元件的最小特征还小。在图标影像的最小特征尺寸大于该特征的安置精度的一般情形中，这是可能的。如此，图标影像可以具有尺寸上为二微米等级的最小特征，但是，这些特征可以准确地配置于具有0.25微米间隔的栅上的任一点。在此情形中，图标影像的最小特征为该特征的安置精度的八倍。虽然如同先前的图标所示的，此方法使用六角形图标图案594，但是，其均等地良好应用至任何其它可使用的图案对称性。以类似于图23的方法的方式，此方法依靠在至少一个图标区中使用不同的信息。在图24a的实施例中，二个不同的图标图案596和598均出现在一半的图标区中(为简明起见，此图中仅显示一图案)。这些图标影像产生复合合成影像600，复合合成影像600并入图标影像元件596所产生的合成影像602、及图标影像元件598所产生的合成影像604。二个合成影像602和604会设计成具有重叠区606和608，重叠区606和608呈现具有100％颜色密度，而非重叠区605具有50％颜色密度。复合的合成影像中重叠区的最小尺寸可以与图标影像元件的合成放大比例定位精度一样小，因此，可以小于设计成在小区域重叠的二个构成合成影像的最小特征尺寸。在图23的实例中，重叠区被用以产生数字‘10’的字符，其具有比其它可能情形还窄的线。

如图24b所示，此方法也可以用以产生图标影像元件之间狭窄的间隙图案。六角形图标区609可以为方形或任何其它适当形状以造成空间填充阵列，但是，六角形是较佳的。在本实施例中，一半的图标图案是图标影像610，它们中的另一半是图标影像611。理想上，这二种图案相当均匀地分布于图标区之间。所有这些图案的元件系被说明成具有实质上相等及均匀的颜色密度。在隔离中，这二个图案不会清楚地建议最后影像的形式，且这可作为安全元件，影像要直到由设于上方的透镜阵列形成为止，才会明显。由图标元件610的合成影像与图标元件611的合成影像的组合所形成的合成影像612的一实施例是显示成维持在分开的合成影像之间的间隙会形成数字‘10’。在此情形中，二合成影像会结合以形成最后的合成影像，以致于此影像613的有色部份显示50％颜色密度。此方法不受限于本实施例的细节：可以使用三个图标以取代二个图标，限定复合合成影像中的所需元件的间隙可以具有可变宽度及无限的形状变异，以及，此方法可以与图23、24a、b、或25的任一方法或我们已揭示的其它图标影像设计方法相结合。

隐藏的、隐蔽的信息可以并入无法在所造成的合成影像中看见的图标影像中。具有此隐藏于图标影像中的隐藏信息可以用于例如物体的隐藏认证。用于完成此点的二个方法由图25显示。藉由使用匹配的图标影像616及618，说明第一方法。图标影像616显示实线边框图案及包含于边框之内的数字‘42’。图标影像618显示实线形状，其在该形状中具有数字‘42’作为图形孔。在本实施例中，图标影像616和618的周界形状实质上相同且它们在个别图标区634和636之内的相对位置也实质上相同。当从这些图标影像产生复合的合成影像620时，由于所有的图标影像在该对应区中具有图案，所以，复合的合成影像622的边框将显示100％的颜色密度，以致于从图标影像616和618产生的合成影像中会有完全重叠。由于围绕‘42’的空间的影像来自于仅填充一半图标区的图标影像618，以及，有色的‘42’的影像来自也填充一半图标区的图标影像616，所以，复合合成影像620的内部624的颜色密度将为50％。结果，在‘42’与其背景之间没有色调差，以致于所观测到的复合合成影像626将显示具有100％颜色密度边框628及50％颜色密度内部630的影像。隐藏地存在于所有图标影像616及618中的‘42’因而会‘中性化’且在被观测的复合合成影像626中不会被看见。

用于将隐藏信息并入影像中的第二方法由图25中的三角形632所示。三角形632可以随机地配置于图标区之内(未显示于此图中)或者它们可以配置在未实质匹配图标区634、632的周期的阵列或其它图案中。从对应的规律微透镜阵列所成像的多个规律的阵列图标影像中，产生合成影像，未实质对应于微透镜阵列的周期的图标平面中的图案将不会形成完整的合成影像。三角形632的图案因而不会产生协调的合成影像且在受观测的合成影像626中将是看不见的。此方法不限于例如三角形632等简单的几何设计：以此方法，可以将例如字母数字信息、条码、数据位、及大比例图案等其它隐藏信息并入于图标平面之内。

图26显示在Unison材料(Unison 3-D)中产生完全三维整体影像的一般方式。单一图标区640含有图标影像642，其代表从图标区640的良好位置点观看时，要以3-D显示的物体的一个比例失真的视图。在此情形中，图标影像642设计成形成中空立方体674的合成影像670。图标影像642具有前景框644，代表中空立方体672的最近边674，具有尾端渐细的间隙图案646，代表中空立方体672的角落676，以及，具有背景框648，代表中空立方体672的最远边678。可以看到图标影像642中前景框644与背景框648的相对比例并未对应于合成影像中空立方体672的最近边674与最远边678的比例。比例上差异的理由在于影像要出现在更远离Unison材料的平面会遭受更大的放大率，以致于它们在图标影像中的尺寸必须降低以便提供放大时的正确比例而形成合成影像672。

在Unison 3-D材料上的不同位置处，我们发现图标区650，其包含不同的图标影像652。如同图标影像642那样，图标影像652代表从此图标区650的不同良好位置点观看时合成影像672的比例失真的视图。前景框654与背景框658的相对比例类似于图标影像642的对应元件(但是，一般而言，这将不为真)，但是，背景框658的位置伴随着角落图案656的尺寸及方向而偏移。图标区660位于更远离Unison 3-D材料的距离处且其代表又另一比例失真的图标影像662，包含具有前景框664、锥形间隙图案667、及背景框668。

一般而言，Unison 3-D材料中每一图标区中的图标影像将会稍微不同于其近处的邻居且显著不同于其远方的邻居。可以看到图标影像652代表图标影像642与662之间的过渡阶段。一般而言，Unison 3-D材料中每一图标影像可以是独特的，但是每一图标影像将代表在该图标影像至其任一边之间的过渡阶段。

合成影像670由例如图标影像640、650、及660等多个图标影像在经由相关透镜阵列而合成地成像时所形成。中空立方体674的合成影像显示不同的合成放大因数的效果，其是起因于每一图标影像的不同元件的有效重复周期。让我们假定中空立体影像674是打算要被视为超深影像。在此情形中，假使图标区640配置成离图标区650的左下方有一距离，且图标区660配置成离图标区650的右上方有一距离，则可以看到前景框644、654、及664的有效周期将小于背景框648、658、668的有效周期，因而造成立方体的最接近面(对应于前景框644、654、及664)位于较接近Unison材料的平面，及立方体的最远面678位于离Unison材料的平面更深及更远处，且以更大因数放大。角落元件646、656、及667会与前景及背景元件相协调以在它们之间产生平滑改变深度的效果。

图27更完整地说明设计用于Unison 3-D的图标影像的方法。此图隔离出单一影像投影器680的方法。如同先前所述的，单一影像投影器包含透镜、光学间隔器、及图标影像；图标影像具有实质上相同于透镜的重复周期的尺寸(允许比例上的小差异及产生Unison视觉效果)。用于透镜的视野及其相关图标被显示为圆锥形682：这也相当于透镜的聚焦圆锥的反转，以致于视场圆锥682的比例是由透镜的F#所决定。虽然图形显示此圆锥具有圆形基部，但是，基部形状将实际与图标区的形状相同，例如六角形。

在本实施例中，我们希望产生Unison 3-D合成影像，其并入在三个不同超深影像平面684、690、及692的相同视觉尺寸的三个‘UNISON’字的拷贝686、690、及694。影像平面684、688、及692的直径会随着圆锥视场而扩展：换言之，随着影像深度增加，由圆锥视场所遮盖的面积会增加。如此，在较浅深度平面684的观看场仅包围字UNISON的‘NIS’部份，而中间深度平面688包围所有‘NIS’以及‘U’和‘O’的部份，最深深度平面692包含几乎所有的‘UNISON’，仅缺少最后的‘N’部份。

由这些合成影像平面684、688、及692中的每一合成影像平面所呈现的信息(UNISON 686、690和694)必须最终并入影像投影器680中的单一图标影像。藉由捕捉每一深度平面684、688和692的圆锥视场686中的信息，接着将所造成的图标影像图案按比例定为相同的尺度。图标影像696代表深度平面684处所看见的UNISON影像686的视场，图标影像704代表深度平面688处所看见的UNISON影像690的视场，图标影像716代表深度平面692处所看见的UNISON影像694的视场。

在图标影像696之内，图标影像元件698起源于UNISON影像686的第一‘N’部份，图标影像元件700起源于UNISON影像686的‘I’部份，图标影像元件702起源于UNISON影像686的‘S’部份。在图标影像704之内，图标影像元件706起源于UNISON影像690的‘U’部份，图标影像元件708起源于UNISON影像690的第一‘N’部份，图标影像元件710起源于UNISON影像690的‘S’，图标影像元件714起源于UNISON影像690的‘O’部份。注意，虽然合成影像686、690、及694以类似比例出现，但是，用于中间深度平面688的图标影像704以比图标影像696还小的比例，呈现其UNISON字。这说明图标影像704将遭受到更高的合成放大(当对相同深度平面而与多个围绕的图标影像合成地结合时)。以类似方式，图标影像716并入起源于UNISON影像694之图标影像元件718，并入于其图标影像中的UNISON字母是以更进一步缩小的比例。

如图28所示，藉由合并这三个图标影像696、704、和716于单一图标影像730中，以产生用于此影像投影器的最后图标影像。经过组合的图标元件732并入所有图形及深度信息，这些信息是影像投影器680所需的，以使其本身能对多个影像投影器形成的合成影像有所贡献，每一影像投影器并入由其自己的、以影像投影器为中心的圆锥视场与要产生的合成影像的水平及元件相交会而产生的具体图标影像信息。由于每一影像投影器是以至少一透镜重复周期而与每一其它影像投影器相分离，所以，每一影像投影器将携带由其圆锥视场与合成影像空间的交会而产生的不同信息。

可以从知道的合成影像的三维数字模型、要出现于合成影像中所需的深度位置及深度跨距、透镜重复周期、透镜视场、及图标影像的最终图形分辨率，以计算出要呈现所选取的3-D影像所需的每一图标影像。此后一因素会对可以出现在每一深度平面的细节程度设限。由于位于离Unison材料的平面更远的深度平面携带有更大量的信息(由于增加的视场)，所以，图标的图形分辨率极限对于这些合成影像深度平面的分辨率具有最大的冲击。

图29显示图27的方法如何应用至复合的三维合成影像，例如，无价的冰河时期雕刻的猛犸象牙制品Lady of Brassempouy的影像742。并入至少一透镜、光学间隔元件、及图标影像(未显示于此点中)的个别的影像投影器738位于Unison材料的平面740中，平面740将浮动合成影像空间与深合成影像空间分离开。在本实施例中，合成影像空间跨越Unison材料，以致于影像的一部份位于浮动合成影像空间中，一部份位于深合成影像空间中。影像投影器738具有实质的圆锥视场，其会延伸至深合成影像空间744及浮动合成影像空间746中。以取得所需的深合成影像空间分辨率所要求的任何间距，选取深影像平面的数目748及752-762。同样地，以取得所需的浮动合成影像空间分辨率所要求的任何间距，选取浮动影像平面的数目750及764-774。这些平面中的某些平面，例如深平面748及浮动平面750将会延伸至合成影像之外，且将不会有助于图标影像中的最后信息。为了清楚起见，图29中所示的影像平面的数目限制在小数目，但是，所选取的影像平面的真实数目可以是高的，例如，50或100个平面，或者更多，以取得所需的合成影像深度分辨率。

接着，应用图27及28的方法，藉由决定物体742的表面与选取的深度平面756-774的交会的形状，以取得在每一深度平面的图标影像。所造成的分别的图标影像会按比例定为结合的图标影像的最后尺寸。所有的浮动图标影像会首先旋转180度(由于当它们被投影时会再度进行该旋转，藉以使它们返回至它们在合成影像中的正确方向)，然后，它们会与深图标影像相结合以形成用于此影像投射器738的最后图标影像。对影像投射器的每一位置，重复此处理，以取得形成完全的合成影像742所要求的完整图标影像图案。

合成影像的分辨率取决于光学投影器的分辨率及图标影像的图形分辨率。我们取得小于0.1微米的图标影像图形分辨率，超过放大光学器件的理论光学分辨率极限(0.2微米)。典型的图标影像是由0.25微米的分辨率产生。

藉由使用分别地并入透镜及图标微结构的工具的片或网处理，以制造Unison材料。透镜工具及图标工具均产生于使用光掩膜及光致抗蚀剂方法。

透镜工具最初设计成半导体型掩膜，典型地为玻璃上的铬。藉由光致还原、电子束写入、或激光写入，可以产生具有足够分辨率的掩膜。用于透镜工具的典型掩膜将并入重复的不透明六角形图案，此重复图案依例如30微米的选取周期重复，具有小于2微米宽的用于使六角形分离开的清楚的线。接着，使用此掩膜，以传统的半导体UV曝光系统，将玻璃板上的光致抗蚀剂曝光。抗蚀剂的厚度经过选取以取得所需的透镜垂度。举例而言，藉由例如旋转涂敷、浸渍涂敷、弯月形涂敷、或喷涂等适当方式，将5微米厚的AZ 4620正性光致抗蚀剂涂敷至玻璃板上，以形成具有额定的30微米重复及额定的35微米焦距的透镜。以传统方式，以掩膜图案来将光致抗蚀剂曝光，以及，显影于玻璃上，接着，在100C下干燥及脱气30分钟。根据本领域中所公知的标准方法，以热回流(thermal reflow)形成透镜。所得到的光致抗蚀剂微透镜会被涂敷以例如金或银等导电金属，以及，藉由电形成方式来产生负性镍工具。

以类似方式，产生图标工具。典型地藉由CAD软体以设计图标工具，且此设计会被传送给半导体掩膜制造商。除了要曝光的抗蚀剂的厚度典型地在0.5微米至8微米的范围之外，取决于所需的合成影像的光学密度，以类似方式，将此掩膜用于透镜掩膜。以传统方式，以掩膜图案将光致抗蚀剂曝光，将光致抗蚀剂显影至玻璃上，涂敷以导电金属，以及，以电形成方式产生负性镍工具。根据原始掩膜设计的选择以及所使用的抗蚀剂类型的选择(正性或负性)，可以抗蚀剂图案中空穴的形式，产生图标，或者，可以抗蚀剂图案中的‘凸形’或柱、或二者的形式，产生图标。

可以以不同的材料以及微光学及微结构的技术中所公知的多种方法，制造Unison材料，这些方法包含挤制压印、辐射固化铸造、软式压印、及注入成型、反应式注入成型、及反应式铸造。举例说明的制造方法是在铸造于(例如75量规(gage)附着力促进的PET膜的)基膜上的辐射固化的液体聚合物中，形成作为图标的空穴，然后，以相对于图标的正确的对齐或歪斜，在基膜的相反面上从辐射固化的聚合物形成透镜，接着，以类似照相凹版的刮刀来相对膜表面刮铲，而用亚微米粒子着色的有色材料填充该图标空穴，以适当方式实体化填充物(例如，溶剂移除、辐射固化、或化学反应)，以及，最后施加可选的密封层，密封层可为清澈的、染色的、着色的、或并入隐藏的安全材料。

Unison移动材料的制造需要图标工具及透镜工具并入二阵列的对称轴的选取的不对齐度。此图标及图案的对称轴的不对齐会控制所产生材料中合成的影像尺寸及合成的影像旋转。通常希望提供实质上与网方向或交合网(cross web)方向相对齐的合成影像，且在这些情形中，图标与透镜的总的角度不对齐会在透镜图案与图标图案之间均分。所需的角度不对齐的度数通常相当小。举例而言，在Unison移动材料中，0.3度等级的总的角度不对齐适于将30微米的图标影像放大至5.7mm的尺寸。在本实施例中，总的角度不对齐在二个工具之间会均分，以致于每一工具在相同方向上对这两个工具以0.15度的角度歪斜。由于这些工具在基膜的相反表面上形成微结构，所以，歪斜是在相同方向上，以致于工具的歪斜是彼此相加，而非彼此抵消。

可以在工具的原始设计时，藉由将整个图案于写入前旋转所需角度，以将歪斜并入工具中。也可以以数控机床，以适当角度切割平坦镍工具，而将歪斜以机械方式并入平坦的镍工具中。然后该歪斜的工具使用歪斜切割的边缘而形成到一个圆柱工具中以将该工具与一个压印滚筒的旋转轴对齐。

此处，合成的放大微光学系统可以与其它的特征相组合，这些特征包含但不限于下述单一元件或不同组合的实施例，例如：图标填充材料、背面涂料、表面涂料、透镜中构图的及不构图的填充物或杂物、光学间隔器或图标材料、叠层或涂附、包含正性或负性材料形式的含水的、溶剂的或可辐射固化的、光学上透明的、半透明的或不透明的、染色的或着色的标记物(Indicia)的墨水及/或粘合剂、或是包含但不限于墨水、金属、荧光、或磁性材料、X射线、红外线、或吸收或发射紫外线的材料的印刷物：包含铝、镍、铬、银、及金的磁性及非磁性的金属；用于检测或信息储存的磁性涂料及粒子；作为涂料及粒子的荧光染料和颜料；IR荧光涂料、填充物、染料或粒子；UV荧光涂料、填充物、染料或粒子；作为涂料及粒子的磷光染料及颜料；占板(planchette)、DNA、RNA、或其它高分子示踪剂(taggant)、二向色纤维(fiber)、放射性同位素、印刷受涂料、上浆、或底漆、化学反应材料、微胶囊成份、场影响材料、金属及非金属的导电粒子及涂料、微穿孔的洞、有色线或纤维、嵌入于文件、标签表面或材料表面中的Unison贴片，其被接合于纸或者聚合物作为一个载体以在制造期间粘着至纸、荧光二向色线或粒子、拉曼散射涂料或粒子、色移涂料或粒子、层叠至纸、纸板、卡板、塑料、陶瓷、织物、或金属基底的Unison、作为线、贴片、标签、外包装、火印箔、或可撕胶带的Unison、全息的、绕射的、绕射显像图、等值线、照相或折射光学元件、液晶材料、上变频及下变频材料。

分辨率分辨率公知此处，合成放大微光学系统具有很多领域的用途及应用。实例包含：

政府及国防应用——无论是联邦、州政府或外交部(例如护照、识别卡、驾驶执照、签证、出生证明、人口记录、投票人登记卡、选票、社会安全卡、债券、粮票、邮票、及税票)；

现金—无论是联邦、州政府或外交部(例如纸钞中的安全线、聚合物现金中的特征、及纸钞上的特征)；

文件(例如产权、契约、执照、文凭、及证明)；

金融及流通证券(例如经过证明的银行支票、公司支票、个人支票、银行凭单、股票证明、旅行支票、汇票、信用卡、借记卡、ATM卡、亲子卡、预付电话卡、及礼物卡)；

保密信息(例如电影脚本、法律文件、知识产权、医疗记录/医院记录、处方表/便笺、及‘秘方’)；

产品及品牌保护，包含纺织品及家用品(例如洗涤剂、纺织品柔软剂、洗盘剂(dish care)、家用清洁剂、表面涂料、纺织品清新剂、漂白剂、及特定纺织品的保养用品)；

美容用品(例如护发用品、染发用品、护肤及清洁用品、化妆品、芳香剂、防汗药及除臭剂、女性保护垫、卫生棉及、细薄卫生棉)；

婴儿及家居照顾用品(例如纸尿布、婴幼儿湿纸巾、婴儿围兜、婴儿更衣铺垫及床垫、纸巾、卫生纸、及面纸)；

保健用品(例如，口腔保健用品、宠物健康及营养、处方药、临柜药品、药物递送及个人保健、处方维他命以及运动和营养补充品；处方及非处方眼镜；销售给医院、医疗专业人员以及批发商医药零售商的医疗装置及设备(例如：绷带、设备、可植入装置、外科用品)；

食物及饮料包装；

干物包装；

电子设备、零件及元件；

服装及鞋类、包含运动服、鞋袜、许可的及未经许可的高级品、运动及豪华服装品项、纺织品；

生技药品；

太空元件及零件；

汽车元件及零件；

运动货品；

烟草产品；

软体；

光盘及DVD；

炸药；

新颖物品(例如礼物包装及彩带)；

书及杂志；

学校产品及办公室用品；

名片；

出货文件及包装；

笔记本封面；

书本封面；

书签；

比赛及交通工具门票；

博彩及游戏应用(例如彩票、游戏卡、游乐场筹码及用于游乐场、彩票销售及奖金全得或与之一起使用的物品)；

居家用品(例如毛巾、亚麻制品、及家俱)；

地板材料及墙面材料；

珠宝及手表；

手提袋；

艺术品、收藏品及纪念品；

玩具；

显示器(例如销售点及货品显示器)；

产品标记及标示(例如标签、使用保养说明签、货签、线、开封带、外包装、固定施加至品牌产品或文件以用于认证或增强的反仿冒影像，作为掩饰及财物追踪)。

用于上述实施例的适当的材料包含宽广范围的聚合物。丙烯酸树脂、聚丙烯酸酯(acrylated polyester)、丙烯酸氨基甲酸乙酯(acrylatedurethane)、聚丙烯、氨基甲酸乙酯及聚酯具有适当的光学及机械特性以用于微透镜及微结构图标元件。用于可选的基底膜的适当材料包含大部份的商业上可取得的聚合物膜，包含丙烯酸的、赛璐玢、萨冉树脂、酰胺纤维、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、及聚乙烯基。微结构图标填充材料包含适用于制造微结构图标元件的上述任何材料、以及基于溶剂的墨水和其它一般可取得的颜料或染料载体。并入于这些材料中的颜料或染料应与载体的化学组成相容。颜料的粒子尺寸必须具有小于图标元件的任何构件的最小尺寸。可选的密封材料可以包含上述适于制造微结构图标元件的任何材料，以及很多不同的商业上可取得的漆、墨水、外涂层、清漆、假漆(laquer)及用于印刷和纸及膜转换工业的清澈涂料。没有这些材料的较佳组合—材料的选择取决于材料几何形状的细节、系统的光学特性、及所需的光学效果。

虽然已显示及说明举例说明的实施例，但是，本领域的技术人员将清楚可知此处所述的发明的很多变化、修改、或改变。所有这些变化、修改、及改变应被视为在本揭示的范围之内。

Claims (84)

1.一种合成放大微光学系统。包括：

(a)一个或更多光学间隔器；

(b)微影像，包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或接邻于该光学间隔器；及

(c)影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一该聚焦元件具有小于50微米的有效直径以及与影像图标相关连并在该相关连的影像图标的宽度上提供放大的视场，以致于该相关连的影像图标的周界边缘不会掉至视野之外。

2.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，其中，该聚焦元件是选自非圆柱透镜及非圆柱聚焦反射器所组成的群组。

3.如权利要求2所述的合成放大微光学系统，其中，该聚焦元件是非球面聚焦元件。

4.如权利要求3所述的合成放大微光学系统，其中，该聚焦元件在其平面阵列的平面中具有基部几何形状，该基部几何形状是选自圆形基部、六角形基部、圆化六角形基部、方形基部、三角形基部、圆化三角形基部、及其混合。

5.如权利要求2所述的合成放大微光学系统，其中，该聚焦元件具有等于4或更小的F数。

6.如权利要求3所述的合成放大微光学系统，其中，该聚焦元件具有等于4或更小的F数。

7.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，其中，该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例实质上等于1，且该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴是不对齐的。

8.如权利要求7所述的合成放大微光学系统，其中，提供正视差移动效果。

9.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，其中，该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例实质上大于1，且该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴是对齐的。

10.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，其中，该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例实质上小于1，且该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴是对齐的。

11.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，其中，该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例在该影像图标平面及该聚焦元件平面中是轴向不对称的，以及，该尺寸比例在一对称轴上是小于1且在另一对称轴上是大于1，该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴是对齐的。

12.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，每一聚焦元件均具有从约15至约30微米的有效直径。

13.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，每一聚焦元件均具有小于30微米的有效直径。

14.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，具有小于约45微米的总厚度。

15.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，具有约10至约40微米的总厚度。

16.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，每一聚焦元件具有小于约40微米的焦距。

17.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，每一聚焦元件具有约10至小于约30微米的焦距。

18.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，其中，提供幻影化效果，以使一合成放大影像幻影化成另一合成放大影像。

19.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，每一影像图标是由选自喷墨、激光、凸版印刷、胶版印刷、照相凹版印刷、及凹版印刷法所组成的群组的印刷方法所形成。

20.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，其中，该影像图标在基底中形成为凹陷，在该凹陷中的空穴会由蒸镀的金属材料、染色的材料、着色的材料及其组合所填充。

21.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，在系统的不同深度处具有二层图标影像，以及一些具有焦距用以在该二层影像图标的一层上聚焦的聚焦元件与一些具有焦距用以在该二层影像图标的另一层上聚焦的聚焦元件的组合。

22.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，其中，该聚焦元件是非圆柱透镜，以及反射层是位于与该聚焦元件相对的该微影像的侧上。

23.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，包含设置于该聚焦元件上的透明篡改标示材料。

24.如权利要求1所述的合成放大微光学系统，包含设置于与该聚焦元件相对的该微影像的侧上的聚焦元件的第二周期平面阵列。

25.如权利要求24所述的合成放大微光学系统，具有位于该聚焦元件的二个平面阵列之间的影像图标的第二平面阵列。

26.一种文件安全装置，包括：

(a)一个或更多光学间隔器；

(b)微影像，包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；及

(c)影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件具有小于50微米的有效直径以及与影像图标相关连并在该相关连的影像图标的宽度上提供放大的视场，以致于该相关连的影像图标之周界边缘不会掉至视野之外。

27.如权利要求26所述的文件安全装置，该装置作为文件上的叠层膜。

28.如权利要求26所述的文件安全装置，该文件是选自识别卡、信用卡、驾驶执照、金融文件、银行券、银行支票及现金所组成的群组。

29.如权利要求26所述的文件安全装置，其中，该装置是并入纸钞中的安全线的形式。

30.如权利要求26所述的文件安全装置，其中，该聚焦元件是选自非圆柱透镜及非圆柱聚焦反射器所组成的群组。

31.如权利要求30所述的文件安全装置，其中，该聚焦元件是非球面聚焦元件。

32.如权利要求31所述的文件安全装置，其中，该聚焦元件在其平面阵列中具有基部几何形状，该基部几何形状是选自圆形基部、六角形基部、圆化六角形基部、方形基部、三角形基部、圆化三角形基部、及其混合。

33.如权利要求30所述的文件安全装置，其中，该聚焦元件具有等于4或更小的F数。

34.如权利要求31所述的文件安全装置，其中，该聚焦元件具有等于4或更小的F数。

35.如权利要求26所述的文件安全装置，其中，该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例实质上等于1，且该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴是不对齐的。

36.如权利要求35所述的文件安全装置，其中，提供正视差移动效果。

37.如权利要求26所述的文件安全装置，其中，该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例实质上大于1，且该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴是对齐的。

38.如权利要求26所述的文件安全装置，其中，该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例实质上小于1，且该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴是对齐的。

39.如权利要求26所述的文件安全装置，其中，该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例在该影像图标平面及该聚焦元件平面中是轴向不对称的，以及，该尺寸比例在一对称轴上是小于1且在另一对称轴上是大于1，该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴是对齐的。

40.如权利要求26所述的文件安全装置，每一聚焦元件均具有从约15至约30微米的有效直径。

41.如权利要求26所述的文件安全装置，每一聚焦元件均具有小于30微米的有效直径。

42.如权利要求26所述的文件安全装置，具有小于约45微米的总厚度。

43.如权利要求26所述的文件安全装置，具有约10至约40微米的总厚度。

44.如权利要求26所述的文件安全装置，每一聚焦元件具有小于约40微米的焦距。

45.如权利要求26所述的文件安全装置，每一聚焦元件具有约10至小于约30微米的焦距。

46.如权利要求26所述的文件安全装置，其中，提供幻影化效果，以使一合成放大影像幻影化成另一合成放大影像。

47.如权利要求26所述的文件安全装置，每一影像图标是由选自喷墨、激光、凸版印刷、胶版印刷、照相凹版印刷、及凹版印刷法所组成的群组的印刷方法所形成。

48.如权利要求26所述的文件安全装置，其中，该影像图标在基底中形成为凹陷，在该凹陷中的空穴会由蒸镀的金属材料、染色的材料、着色的材料及其组合所填充。

49.一种合成放大微光学系统包括：

(a)一个或更多光学间隔器；

(b)微影像，包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，以及，设于该光学间隔器上或接邻于该光学间隔器；及

(c)影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件是具有小于50微米的有效直径的非球面聚焦元件以及与影像图标相关连。

50.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，其中，该聚焦元件在其平面阵列的平面中具有基部几何形状，该基部几何形状是选自圆形基部、六角形基部、圆化六角形基部、方形基部、三角形基部、圆化三角形基部、及其混合。

51.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，其中，该聚焦元件具有等于4或更小的F数。

52.如权利要求50所述的合成放大微光学系统，其中，该聚焦元件具有等于4或更小的F数。

53.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，其中，该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例实质上等于1，且该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴是不对齐的。

54.如权利要求53所述的合成放大微光学系统，其中，提供正视差移动效果。

55.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，其中，该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例实质上大于1，且该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴是对齐的。

56.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，其中，该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例实质上小于1，且该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴是对齐的。

57.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，其中，该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例在该影像图标平面及该聚焦元件平面中是轴向不对称的，以及，该尺寸比例在一对称轴上是小于1且在另一对称轴上是大于1，该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴是对齐的。

58.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，每一聚焦元件均具有从约15至约30微米的有效直径。

59.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，每一聚焦元件均具有小于30微米的有效直径。

60.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，具有小于约45微米的总厚度。

61.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，具有约10至约40微米的总厚度。

62.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，每一聚焦元件具有小于约40微米的焦距。

63.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，每一聚焦元件具有约10至小于约30微米的焦距。

64.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，其中，提供幻影化效果，以使一合成放大影像幻影化成另一合成放大影像。

65.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，每一影像图标系由选自喷墨、激光、凸版印刷、胶版印刷、照相凹版印刷、及凹版印刷法所组成的群组的印刷方法所形成。

66.如权利要求49所述的合成放大微光学系统，其中，该影像图标在基底中形成为凹陷，在该凹陷中的空穴会由蒸镀的金属材料、染色的材料、着色的材料及其组合所填充。

67.一种文件安全装置，包括：

(a)一个或更多光学间隔器；

(b)微影像，包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；及

(c)影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件是具有小于50微米的有效直径的非球面聚焦元件以及与影像图标相关连。

68.一种制造合成放大微光学系统的方法，包括下述步骤：

(a)设置一个或更多光学间隔器；

(b)设置微影像，该微影像包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；及

(c)设置影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一该聚焦元件具有小于50微米的有效直径以及与影像图标相关连，以及，在该相关连的影像图标的宽度上提供放大的视场，以致于该相关连的影像图标之周界边缘不会掉至视野之外。

69.一种制造合成放大微光学系统的方法，包括下述步骤：

(a)设置一个或更多光学间隔器；

(b)设置微影像，该微影像包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；及

(c)设置影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件是具有小于50微米的有效直径的非球面聚焦元件以及与影像图标相关连。

70.一种制造文件安全装置的方法，包括下述步骤：

(a)设置一个或更多光学间隔器；

(b)设置微影像，该微影像包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；及

(c)设置影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件具有小于50微米的有效直径以及与影像图标相关连，以及，在该相关连的影像图标的宽度上提供放大的视场，以致于该相关连的影像图标之周界边缘不会掉至视野之外。

71.一种制造文件安全装置的方法，包括下述步骤：

(a)设置一个或更多光学间隔器；

(b)设置微影像，该微影像包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；及

(c)设置影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件是具有小于50微米的有效直径的非球面聚焦元件以及与影像图标相关连。

72.一种控制合成放大微光学系统中的移动效果的方法，包括下述步骤：

(a)设置一个或更多光学间隔器；

(b)设置微影像，该微影像包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；

(c)设置影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件具有小于50微米的有效直径以及与影像图标相关连，以及，在该相关连的影像图标的宽度上提供放大的视场，以致于该相关连的影像图标之周界边缘不会掉至视野之外；及

(d)从小于1、实质上等于1、及大于1所组成的群组中，选取该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例，以及选取该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴为对齐或不对齐。

73.一种控制合成放大微光学系统中的移动效果的方法，包括下述步骤：

(a)设置一个或更多光学间隔器；

(b)设置微影像，该微影像包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；

(c)设置影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一该聚焦元件是具有小于50微米的有效直径的非球面聚焦元件以及与影像图标相关连；及

(d)从小于1、实质上等于1、及大于1所组成的群组中，选取该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例，以及选取该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴为对齐或不对齐。

74.一种控制文件安全装置中的移动效果的方法，包括下述步骤：

(a)设置一个或更多光学间隔器；

(b)设置微影像，该微影像包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；

(c)设置影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件具有小于50微米的有效直径以及与影像图标相关连，以及，在该相关连的影像图标的宽度上提供放大的视场，以致于该相关连的影像图标之周界边缘不会掉至视野之外；及

(d)从小于1、实质上等于1、及大于1所组成的群组中，选取该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例，以及选取该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴为对齐或不对齐。

75.一种控制文件安全装置中的移动效果的方法，包括下述步骤：

(a)设置一个或更多光学间隔器；

(b)设置微影像，该微影像包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；

(c)设置影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件是具有小于50微米的有效直径的非球面聚焦元件以及与影像图标相关连。；及

(d)从小于1、实质上等于1、及大于1所组成的群组中，选取该影像图标的重复周期对该聚焦元件的重复周期的尺度比例，以及选取该微影像的周期平面阵列与该影像图标聚焦元件的周期平面阵列的对称轴为对齐或不对齐。

76.一种用于合成放大微光学系统中的影像图标，该合成放大微光学系统包括：

(a)一个或更多光学间隔器；

(b)微影像，包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；及

(c)影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件与影像图标相关连；及

该影像图标在基底中形成为凹陷，在该凹陷中的空穴会由蒸镀的金属材料、染色的材料、着色的材料及其组合所填充。

77.一种用于文件安全系统的影像图标，合成放大微光学系统包括：

(a)一个或更多光学间隔器；

(b)微影像，包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；及

(c)影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件与影像图标相关连；及

该影像图标在基底中形成为凹陷，在该凹陷中的空穴会由蒸镀的金属材料、染色的材料、着色的材料及其组合所填充。

78.一种合成放大微光学系统，包括：

(a)一个或更多光学间隔器；

(b)微影像，包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；及

(c)影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件是多边形基部多区域透镜。

79.一种文件安全装置，包括：

(a)一个或更多光学间隔器；

(b)微影像，包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；及

(c)影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件是多边形基部多区域透镜。

80.一种制造合成放大微光学系统的方法，包括下述步骤：

(a)设置一个或更多光学间隔器；

(b)设置微影像，该微影像包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；及

(c)设置影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件是多边形基部多区域透镜。

81.一种制造文件安全装置的方法，包括下述步骤：

(a)设置一个或更多光学间隔器；

(b)设置微影像，该微影像包括具有复数个影像图标的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，且设于该光学间隔器上或邻接于该光学间隔器；及

(c)设置影像图标聚焦元件的周期平面阵列，该阵列具有关于其至少一平面轴的对称轴，该对称轴与该微影像平面阵列的对称轴是相同的平面轴，每一聚焦元件是多边形基部多区域透镜。

82.一种安全线，包括：

(a)一个或更多光学间隔器；

(b)微影像或图标的一个或更多可选周期的平面阵列，设于光学间隔器上或邻接于光学间隔器；及

(c)非圆柱微透镜的一个或更多可选周期的平面阵列，设于光学间隔器或平面图标阵列上或邻接于光学间隔器或平面图标阵列，每一微透镜具有小于50微米的基部直径。

83.一种安全线，包括：

(a)光学间隔器，具有相反的上及下平坦表面；

(b)微影像或图标的周期阵列，包括形成于该光学间隔器上的下平坦表面上的被填充的凹陷；

(c)非圆柱、平场、非球面或多边形基部多区域微透镜的周期阵列，设于该光学间隔器的上平坦表面上，其中，每一微透镜具有从约20至约30微米范围的基部直径；及

(d)着色的密封或模糊层516，设于该图标阵列上。

84.一种制造安全线的方法，包括下述步骤：

(a)施加实质透明的或澄明的照射可固化树脂至光学间隔器的上及下表面；

(b)在该上表面上形成微透镜阵列，及在该光学间隔器的下表面上形成凹陷形式的图标阵列；

(c)使用照射源，固化该实质上透明的或澄明的树脂；

(d)以经过着色的树脂或墨水，填充该图标阵列凹陷；

(e)从该光学间隔器的下表面移除过量的树脂或墨水；及

(f)将着色的密封或模糊涂料或层施加至该光学间隔器的该下表面。

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