ЛИНЗОРАСТРОВЫЙ ЛИСТ, ОБЪЕКТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТАКОГО ЛИСТА, ОДИНОЧНАЯ ФОРМА И НАБОР ФОРМ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИСТА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО ЛИСТА Российский патент 2004 года по МПК G02B1/04 G02B3/04 G02B27/10 

Настоящее изобретение относится к прозрачному листу, содержащему две линзорастровые матрицы с различным шагом, расположенные на противоположных сторонах листа, причем каждая из матриц содержит серию элементов рельефного тиснения. Настоящее изобретение также относится к объекту, содержащему такой прозрачный лист, способу, одиночной форме и набору форм для изготовления указанного прозрачного листа.

Лист в соответствии с вышеприведенным описанием известен из американского патента №3357773. На обе поверхности известного пластикового листа наносится рельефное тиснение в виде равномерной матрицы выпуклых микролинз. Расстояние между центрами микролинз в обеих матрицах отличается на малую величину. С помощью такого листа наблюдатель может видеть различный муаровый узор в зависимости от величины, на которую матрицы отличаются друг от друга в одном направлении или в двух направлениях в плоскости листа. Визуально узор выходит за пределы плоскости листа и включает трехмерные впадины или выступы круглой или овальной конфигурации различного размера.

Целью настоящего изобретения является создание линзорастрового листа, имеющего улучшенную видимость муарового узора и улучшенное восприятие глубины.

Данная цель достигается тем, что в соответствии с настоящим изобретением в прозрачном листе, в отличие от известных, поперечное сечение элементов рельефного тиснения, по меньшей мере, одной из матриц в плоскости, перпендикулярной соответствующей поверхности, содержит, по меньшей мере, два нарушения однородности. Нарушение однородности в поперечном сечении имеет относительно короткую длину ограничивающей линии в поперечном сечении элементов рельефного тиснения в тех местах, где изменяется направление отражения падающего света. Нарушение однородности понимается как относительно короткое, если длина нарушения однородности в поперечном сечении короче, чем 40% длины линии границы элемента рельефного тиснения. Нарушения однородности в поперечном сечении, в местах, где элементы рельефного тиснения проходят наружу от или по направлению к листу, не должны включаться в количество нарушений однородности. Изменения в отражении из-за нарушений однородности становятся видимыми как четко выраженная структура в муаровом узоре, благодаря чему улучшается видимость узора и добавляется восприятие глубины. Нарушение однородности может представлять собой малую область элементов рельефного тиснения, которая диффузно отражает падающий свет, например, благодаря грубой структуре поверхности. Нарушение однородности может также представлять собой малую область, представляющую плоскости, расположенные под различными углами по отношению к падающему свету, такие как углубления или выступы, имеющие две или большее количество сторон; причем эти стороны могут быть плоскими или изогнутыми.

Такое нарушение однородности предпочтительно проходит вокруг элемента рельефного тиснения в форме замкнутой ленты, формируя, таким образом, кольцеобразные фигуры внутри изображения элемента рельефного тиснения, присутствующие в муаровом узоре. Если элемент рельефного тиснения сферический, нарушение однородности предпочтительно представляет собой плоское кольцо на элементе рельефного тиснения, которое расположено в плоскости, параллельной поверхности листа. Такие кольца на изображении улучшают видимость изображения рельефного тиснения в муаровом узоре.

Одиночный элемент рельефного тиснения предпочтительно имеет свойства, аналогичные линзе; это следует отнести, по меньшей мере, к большинству элементов рельефного тиснения одной или обеих линзорастровых матриц.

Нарушения однородности предпочтительно представляют собой изгибы. Изгибы позволяют достичь больших вариаций в кривизне поверхности, окружающей элементы рельефного тиснения, улучшая, таким образом, до неожиданно большой величины отражение и преломление падающего света, что увеличивает видимость узора. Изгиб представляет собой резкое местное изменение кривизны радиуса, по существу большее, чем изменение радиуса кривизны в других частях поперечного сечения. Изгиб элемента рельефного тиснения проходит предпочтительно вдоль линии, которая проходит параллельно поверхности листа, и которая может быть прямой или изогнутой.

В предпочтительном варианте воплощения прозрачного листа поперечное сечение содержит первую линию, имеющую первый радиус кривизны, и вторую линию, имеющую второй, отличающийся радиус кривизны. Поперечное сечение может содержать прямую линию между двумя изогнутыми линиями, причем эти две изогнутые линии имеют равные или различные радиусы кривизны. Элемент рельефного тиснения, выполненный с такими признаками, может иметь форму сферической зоны, имеющей первый радиус, и сферического сегмента, имеющего второй радиус, который меньше, чем первый радиус. Плоская часть сегмента располагается на меньшей из двух плоских частей зоны. Сферическая зона определена как часть сферы, имеющая две плоские части, расположенная между двумя плоскостями, имеющими постоянные, но различные величины z, причем центр сферы расположен в центре трехмерной системы координат xyz. Сферический сегмент определяется как часть сферы, имеющая одну плоскую часть, расположенную на одной стороне плоскости, характеризующейся постоянным значением z. Относительно крутые края сферической зоны могут отражать свет полностью благодаря внутреннему отражению, что дает местное сильное увеличение отражения листа, благодаря чему улучшается видимость структуры. Если одиночный сферический сегмент с крутыми краями будет использовался как элемент рельефного тиснения вместо формы в соответствии с настоящим изобретением, высота элемента рельефного тиснения будет относительно большой, что приведет к повышению трудоемкости изготовления формы для формирования листа и к повышению трудоемкости процесса формования.

Элементы рельефного тиснения могут быть расположены в виде прямоугольной матрицы. Элементы рельефного тиснения предпочтительно располагаются в виде шестиугольной плотно упакованной матрицы, благодаря чему область между элементами рельефного тиснения уменьшается до минимума.

На одной стороне или на каждой стороне листа могут быть расположены матрицы, имеющие элементы рельефного тиснения с двумя нарушениями однородности. В вышеупомянутом случае матрица, имеющая элементы рельефного тиснения без двух нарушений однородности, предпочтительно содержит элементы рельефного тиснения, подобные линзам. Фокусное расстояние этих элементов рельефного тиснения предпочтительно равно, по существу, толщине листа.

Когда матрица содержит, по меньшей мере, частично отражающий слой, отражение от листа усиливается и видимость муарового узора улучшается. Улучшение будет более ярко выраженным, когда матрица с элементами рельефного тиснения, имеющими два изгиба, будет иметь отражающий слой. Использование одного или двух отражающих слоев на листе позволяет получить особые преимущества, когда рельефное тиснение на листе будет выполнено из материала, имеющего коэффициент преломления, аналогичный коэффициенту преломления листа, потому что в этом случае величина отражения больше не будет прямо зависеть от разности коэффициентов преломления между листом и материалом рельефного тиснения.

Матрица, обращенная к стороне просмотра листа, предпочтительно защищена от воздействия окружающей среды с помощью защитного слоя. Если этот слой имеет коэффициент преломления, отличающийся от коэффициента преломления материала листа, оптический контраст матрицы, требуемый для формирования муарового узора, сохранится.

На одной или на обеих поверхностях листа может помещаться изображение. Изображение может также помещаться внутри листа. В случае, когда изображение размещается на рассматриваемой стороне листа или внутри листа, оно предпочтительно должно быть частично прозрачным для того, чтобы позволить формироваться муаровому узору в месте размещения изображения. Сам лист может представлять собой проецируемый слайд, несущий изображение. В качестве альтернативы лист может использоваться как рамка изображения. Картинка или проецируемое изображение, окруженное такой рамкой и расположенное в той же плоскости, будет выглядеть для бинокулярного наблюдателя как изображение, расположенное вне этой плоскости, что для наблюдателя улучшает восприятие глубины картинки или изображения.

Другой аспект настоящего изобретения относится к цели, достигаемой с помощью прозрачного листа в соответствии с настоящим изобретением. Назначением такого листа может быть улучшение отражения объекта, поскольку комбинированные матрицы позволяют получить существенную степень ретрофлексии для широкого диапазона углов падения и также для обеспечения рассеивания света и подсветки в широком диапазоне углов. Может также преследоваться декоративная цель с точки зрения широкого диапазона визуальных узоров, которые могут формироваться листом. Такой лист может составлять неотъемлемую часть объекта. Он может составлять, например, часть защитного корпуса, выполняя, таким образом, структурную и декоративную функции.

В особом варианте воплощения настоящего изобретения муаровый узор, формируемый листом, является особенным для владельца или изготовителя данного объекта. Например, узор на картридже носителя записи может быть специфическим для изготовителя картриджа, или носителя записи, или для владельца авторского права на информацию, записанную на носителе записи. Исключительная видимость узора дает дополнительные отличительные характеристики для потребителя с тем, чтобы легко отличать подлинный объект от подделки и позволять полицейским властям определенно удостоверять подлинность такого объекта. Поскольку копирование матриц листа очень трудно осуществить, маловероятно, что копия листа будет иметь такое же позиционное взаимоотношение между двумя матрицами, как на настоящем листе. При этом гарантированное изменение муарового узора может быть различимо невооруженным глазом.

В предпочтительном варианте воплощения лист прикрепляется к элементу объекта с помощью слоя клея. Если настоящий лист будет отделен от элемента с целью подделки, матрица, расположенная со стороны клея, будет повреждена. Копия поврежденной матрицы будет изображать муаровый узор, заметно отличающийся от подлинного узора.

Другой аспект настоящего изобретения относится к форме для использования при производстве прозрачного листа, содержащего линзорастровую матрицу. Форма содержит донную часть, имеющую серию элементов рельефного тиснения в виде узора линзорастровой матрицы, причем поперечное сечение элементов рельефного тиснения в плоскости, перпендикулярной к донной части, содержит, по меньшей мере, два нарушения однородности. Нарушения однородности предпочтительно представляют собой изгибы.

Настоящее изобретение также относится к набору форм для использования при производстве прозрачного листа, содержащего две линзорастровые матрицы, расположенные на противоположных поверхностях листа. По меньшей мере одна из форм содержит донную часть, имеющую серию элементов рельефного тиснения в виде узора линзорастровой матрицы, причем поперечное сечение элементов рельефного тиснения в плоскости, перпендикулярной к донной части, содержит, по меньшей мере, два нарушения однородности. Нарушения однородности предпочтительно представляют собой изгибы.

Другой аспект настоящего изобретения относится к способу изготовления прозрачного листа, содержащего линзорастровую матрицу, с использованием формы. Форма содержит донную часть, имеющую серию элементов рельефного тиснения в виде узора линзорастровой матрицы, и отличается тем, что поперечное сечение элементов рельефного тиснения в плоскости, перпендикулярной к донной части, содержит, по меньшей мере, два нарушения однородности.

Цели, преимущества и признаки настоящего изобретения будут очевидны из нижеследующего более конкретного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, которые иллюстрируются прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 изображает поперечное сечение линзорастрового листа в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2 - объект с нанесенным на него линзорастровым листом;

фиг.3А и 3В - две структуры с линзорастровыми листами, выполненными в виде рельефного тиснения;

фиг.4 - форму для использования при производстве линзорастрового листа.

Фиг.1 изображает поперечное сечение линзорастрового листа в соответствии с настоящим изобретением. Тело листа содержит центральный слой 1 и два слоя 2 и 3 с каждой стороны. Толщины d₁, d₂ и d₃ каждого из слоев 1, 2 и 3 составляют 150 мкм. Слой 2 имеет линзорастровую матрицу 4, имеющую большое количество правильно расположенных элементов 5 рельефного тиснения, каждый в форме выпуклого выступа. Предпочтительно, выступы имеют форму выпуклых линз. Радиус R₁ линз составляет 150 мкм, и расстояние t₁ между центрами линз составляет 336 мкм. Слой 3 также снабжен линзорастровой матрицей 6, имеющей большое количество равномерно расположенных элементов 7 рельефного тиснения. Каждый из элементов 7 рельефного тиснения имеет форму сферической зоны 8 и содержит коаксиальный сферический сегмент 9. В поперечном сечении элемента рельефного тиснения сферическая зона выглядит как две изогнутые линии, обозначенные на фиг.1 позицией 8, и сегмент выглядит как изогнутая линия, обозначенная позицией 9. Зона 8 представляет собой часть сферы, имеющей радиус R₂, равный 250 мкм. Сегмент 9 представляет собой часть сферы, имеющей радиус R₃, равный 150 мкм. В специальном варианте воплощения эти два радиуса имеют равную длину. Зона 8 и сегмент 9 соединены плоской кольцевой областью 10, которая выглядит на фиг.1 как две прямые линии 10 между двумя изогнутыми линиями. Поперечное сечение элемента рельефного тиснения содержит четыре изгиба 11-14 в местах перехода из зоны 8 в плоскую область 10, от плоской области 10 к сегменту 9, от сегмента 9 к плоской области 10 и от плоской области 10 к зоне 8, соответственно. Расстояние t₂ между центрами элементов 7 рельефного тиснения составляет 346 мкм. Зоны 8 соседних элементов 7 рельефного тиснения могут соприкасаться. Зоны 8 могут быть расположены так близко, что они могут соприкасаться по линии. В результате, небольшое пространство между элементами 7 рельефного тиснения способствует повышению яркости муарового узора.

Форма элемента 5 рельефного тиснения, зоны 8 и/или сегмента 9 не обязательно должна быть сферической, но может быть, например, параболической.

Радиус и расстояние между элементами рельефного тиснения предпочтительно выбираются в зависимости от расстояния, с которого обычно рассматривается данный лист. Когда расстояние наблюдения меньше одного метра, расстояние между элементами должно быть в диапазоне от 1 до 1000 мкм. Когда расстояние наблюдения будет больше одного метра, расстояние между элементами должно быть в диапазоне от 1 мм до 100 мм. Радиус должен увеличиваться пропорционально расстоянию между элементами.

Рельефное тиснение может покрывать всю область поверхности, на которую нанесен узор, или же элементы рельефного тиснения могут быть разнесены для того, чтобы оставить некоторые области без нанесения рельефного тиснения между ними. Элементы рельефного тиснения могут быть нанесены в виде любого узора в матрицах, таких как прямоугольный или треугольный узор. Шестиугольный узор является предпочтительным из-за его плотной упаковки. Вышеупомянутое расстояние между линзами измеряется в ближайшем соседнем направлении.

Так как элементы рельефного тиснения матриц 4 и 6 не совпадают на величину t₂-t₁, муаровый узор будет иметь период, равный t₁t₂/|t₁-t₂|, что соответствует приблизительно 11 мм для линзорастрового листа, изображенного на фиг.1. Если элементы рельефного тиснения совпадают в одном направлении и не совпадают в другом направлении, изменение муарового узора будет проявляться только в последнем упомянутом направлении. Если разница в расположении между двумя матрицами отличается в различных направлениях, муаровый узор будет иметь различные периоды в этих направлениях. Если фокусное расстояние элементов 5 рельефного тиснения будет составлять величину порядка толщины листа, муаровый узор будет представлять собой повторение увеличенных изображений элементов 7 рельефного тиснения, когда лист будет просматриваться со стороны матрицы 4, создавая впечатление изображения пузырьков. Для представленного листа диаметр элементов рельефного тиснения которого составляет 346 мкм, получится изображение пузырьков с размером 11 мм. Изображение будет круглым или эллиптическим в зависимости от разности в расстояниях между элементами матриц в различных направлениях в плоскости листа. При бинокулярном рассмотрении узор пузырьков выглядит лежащим в плоскости, которая не совпадает с плоскостью листа. Лист, изображенный на фиг.1, создает разницу по высоте приблизительно 5 мм между плоскостью узора и плоскостью листа.

Муаровый узор может рассматриваться на просвет и на отражение с любой стороны листа. Структура зоны 8 и сегмента 9 лучше всего видна, когда лист рассматривается со стороны матрицы 4.

На фиг.2 изображен картридж 15, имеющий линзорастровый лист в соответствии с настоящим изобретением. Картридж известен сам по себе, в частности из американского патента №4874085, и имеет элемент 16 крышки и элемент 17 основания, которое имеет средство для закрепления носителя 18 записи. Носитель записи может быть любого типа, например, магнитной лентой, оптической лентой, магнитным диском или оптическим диском. Носитель записи, изображенный на фигуре, представляет собой дискообразный оптический носитель записи, такой как компакт-диск или DVD диск. Элемент 16 крышки изготовлен из линзорастрового листа в соответствии с настоящим изобретением. Аналогично, элемент 17 основания может быть изготовлен из линзорастрового листа или части картриджа, такие как боковые стенки элементов крышки или основания могут быть изготовлены из линзорастрового листа. Носитель 18 записи снабжен этикеткой 19, содержащей линзорастровый лист.

Использование линзорастровых листов может быть чисто декоративным. Использование также может иметь назначение борьбы с подделками. Копирование листа может быть затруднено, если лист будет внедрен в корпус. На фиг.3А изображено поперечное сечение структуры, в которую был внедрен линзорастровый лист в соответствии с настоящим изобретением. Линзорастровый лист 20 в соответствии с настоящим изобретением прикрепляется к объекту 21 с помощью клеящего слоя 22. Отражающий слой 23, расположенный между линзорастровым листом 20 и клеящим слоем 22, предназначен для отражения света. Элементы рельефного тиснения линзорастрового листа не были изображены на фиг.3А для упрощения изображения. Поверхность линзорастрового листа 20, противоположная обращенной к отражающему слою 23, покрывается прозрачным защитным слоем 24. Защитный слой 24 изготавливают из материала, имеющего коэффициент преломления, отличающийся от коэффициента преломления линзорастрового листа 20 с тем, чтобы отражать свет от поверхности соприкосновения между листом и слоем. Защитный лист 24 защищает линзорастровый лист от воздействия окружающей среды, в частности, от механических повреждений и от загрязнения.

На фиг.3В изображен альтернативный вариант воплощения линзорастрового листа с рельефным тиснением. Вместо защитного слоя 24 на линзорастровом листе 20 помещен частично отражающий слой 25. Слой 26 наносится на отражающий слой 25. Слой 26 может представлять собой относительно тонкий защитный слой или прозрачный слой, имеющий достаточную механическую прочность. Коэффициент преломления слоя 26 может выбираться более свободно, чем коэффициент преломления защитного слоя 24. Отражающий слой 25 может представлять собой частично пропускающий свет металлический слой или слой диэлектрика, имеющий требуемые отражающие свойства. Выбор степени отражения обоих слоев 23 и 25 зависит от того, предполагается ли рассматривать линзорастровый лист только в отражении или только на просвет, или как в отражении, так и на просвет. Выбор величины отражения определяется также требуемой интенсивностью муарового узора.

Линзорастровый лист может быть изготовлен с использованием технологии репродуцирования, раскрытой в Европейском патенте ЕР 0156430. Слой 1 предпочтительно изготовленный из полимера, покрывают лаком, отвердевающим под воздействием ультрафиолетового облучения. Этот лак подвергают прессованию в матричной форме с применением формы, имеющей негативную форму матрицы 4. На фиг.4 изображена такая форма 30. Форма содержит камеру 31 формы с плоской донной частью 32, в которой имеются элементы 33 рельефного тиснения так, что формируется шестиугольный тесно упакованный двумерный узор. Для упрощения изображения на фиг.4 изображена только часть области элементов рельефного тиснения. Лак отвердевает под воздействием ультрафиолетового излучения. После затвердевания лак формирует слой 2, и форма удаляется. Аналогично на слое 1 формируется слой 3 с помощью формы, негативной форме элементов рельефного тиснения слоя 3. Две формы вместе составляют набор, элементы рельефного тиснения которого имеют четко определенное расположение. Линзорастровый лист может в качестве альтернативы быть изготовлен с помощью литья под давлением или формования сжатием. Процесс тиснения может также выполняться путем прокатки одного или большего количества пластичных прозрачных листов между двумя роликами, на которых нанесены элементы рельефного тиснения в соответствии с настоящим изобретением, как описано, в частности, в американском патенте №3357772.

Прозрачный лист содержит две линзорастровые матрицы (4, 6) с различными шагами на разных поверхностях листа. Элементы (7) рельефного тиснения одной из матриц имеют поперечное сечение по меньшей мере с двумя изгибами (11-14). Технический результат - создание линзорастрового листа, имеющего улучшенную видимость муарового узора и улучшенное восприятие глубины. 5 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Прозрачный лист, содержащий первую линзорастровую матрицу (4) с первым шагом на первой поверхности листа, при этом указанная первая матрица содержит последовательность первых элементов (5) рельефного тиснения, и вторую линзорастровую матрицу (6) со вторым шагом, отличным от указанного первого шага на второй поверхности указанного листа, противоположной первой поверхности, при этом указанная вторая матрица содержит последовательность вторых элементов (7) рельефного тиснения, при этом соответствующий элемент рельефного тиснения представляет собой углубления или выступы, при этом ограничивающая линия указанного поперечного сечения элемента рельефного тиснения образована по меньшей мере двумя разнородными поверхностями элемента рельефного тиснения.2. Лист по п.1, в котором указанное поперечное сечение имеет изгибы (11-14).3. Лист по п.1, в котором поперечное сечение содержит первую кривую линию (8), имеющую первый радиус кривизны (R₂), и вторую кривую линию (9), имеющую второй, отличный от первого, радиус кривизны (R₃).4. Лист по п.2, в котором поперечное сечение содержит прямую линию между первой кривой линией и второй кривой линией.5. Лист по п.1, в котором на одной из матриц расположен, по меньшей мере, частично отражающий слой (23, 25).6. Лист по п.1, в котором указанный лист изготовлен из материала с первым коэффициентом преломления и имеет защитный слой (24), имеющий второй показатель преломления, отличный от первого показателя преломления, нанесенный на рассматриваемую сторону листа.7. Объект (15), содержащий прозрачный лист, отличающийся тем, что прозрачный лист является листом по п.1.8. Объект по п.7, в котором муаровый узор, обеспечиваемый посредством двух указанных матриц, является предварительно заданным и характерным для владельца или изготовителя объекта.9. Объект по п.8, который содержит элемент (16, 17) объекта, при этом одна поверхность прозрачного листа прикреплена к указанному элементу объекта с помощью слоя (22) клея.10. Форма для использования при производстве прозрачного листа, имеющего линзорастровую матрицу, содержащая донную часть, на которую нанесена последовательность элементов рельефного тиснения в виде узора линзорастровой матрицы, при этом ограничивающая линия поперечного сечения элемента рельефного тиснения в плоскости, перпендикулярной к донной части, образована по меньшей мере двумя разнородными поверхностями элемента рельефного тиснения.11. Форма по п.10, в которой указанное поперечное сечение имеет изгибы.12. Набор форм для использования при производстве прозрачного листа, содержащего две линзорастровые матрицы на противоположных поверхностях листа, при этом по меньшей мере, одна из форм имеет признаки по п. 10 или 11.13. Способ изготовления прозрачного листа, содержащего линзорастровую матрицу с использованием формы, содержащей донную часть, на которой обеспечивается последовательность элементов рельефного тиснения в виде узора линзорастровой матрицы, при этом ограничивающая линия поперечного сечения элемента рельефного тиснения в плоскости, перпендикулярной к донной части, образована по меньшей мере двумя разнородными поверхностями элемента рельефного тиснения.