(57)【要約】  シートは、マイクロレンズの表面を有する形状記憶ポリマー材料の層を含み、前記マイクロレンズのそれぞれは、シートの中の複数の画像のうちの１つと関連付けられている。前記形状記憶ポリマー材料の層は、前記マイクロレンズの光学特性が第１の値を有する第１の状態から、前記マイクロレンズの光学特性が第２の値を有する第２の状態に遷移することによって、外的刺激、例えば、温度、溶媒、又は湿気に応答する。前記マイクロレンズは、前記形状記憶ポリマー材料の層が前記第１の状態及び前記第２の状態のうちの１つにある場合、前記シート中の位置まで光を透過させて、前記シートの中に形成された画像から合成画像を生成させる屈折面を有する。前記画像の少なくとも１つは、部分的に完全な画像であり、前記画像のそれぞれは、前記マイクロレンズのうちの異なる１つに関連付けられている。
2010503005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロレンズの表面を有する形状記憶ポリマー材料の層、
前記マイクロレンズのそれぞれは、シートの中の複数の画像のうちの１つに関連付け
られており、
前記マイクロレンズの光学特性が第１の値を有する第１の状態から、前記マイクロレ
ンズの光学特性が第２の値を有する第２の状態に遷移することによって、前記形状記
憶ポリマー材料の層は、外的刺激に応答する、
を含んで成るシート。
【請求項２】
前記形状記憶ポリマー材料の層が、前記第１の状態又は前記第２の状態のうちの１つにある場合、前記マイクロレンズが、前記シート中の位置まで光を透過させて、前記シートの中に形成された画像から合成画像を生成させる屈折面を有する、請求項１に記載のシート。
【請求項３】
前記画像の少なくとも１つが、部分的に完全な画像であり、前記画像のそれぞれが、前記マイクロレンズのうちの異なる１つに関連付けられている、請求項１に記載のシート。
【請求項４】
前記マイクロレンズに関連付けられている前記画像のそれぞれが、同一である、請求項１に記載のシート。
【請求項５】
前記外的刺激が、前記形状記憶ポリマー材料の遷移温度より高い温度である、請求項１に記載のシート。
【請求項６】
前記遷移温度が、ガラス転移温度である、請求項５に記載のシート。
【請求項７】
前記外的刺激が、溶媒又は湿気である、請求項１に記載のシート。
【請求項８】
前記形状記憶ポリマー材料が、ポリ（メタ）アクリレートスイッチングセグメントを有するポリシロキサンである、請求項１に記載のシート。
【請求項９】
前記形状記憶ポリマー材料が、（メタ）アクリレートモノマーと共反応されたテレケリックシロキサンである、請求項８に記載のシート。
【請求項１０】
前記テレケリックシロキサンが、メタクリルオキシウレアシロキサン（ＭＡＵＳ）、アクリルアミドアミドシロキサン（ＡＣＭＡＳ）、メタクリルアミドアミドシロキサン（ＭＡＣＭＡＳ）、及びメチルスチリルウレアシロキサン（ＭｅＳｔＵＳ）のうちの１種である、請求項９に記載のシート。
【請求項１１】
前記（メタ）アクリレートモノマーが、イソボルニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、トリメチルシクロヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、メタクリル酸、及びｔ−ブチルアクリレートのうちの１種である、請求項９に記載のシート。
【請求項１２】
前記形状記憶ポリマー材料が、ポリ（ε−カプロラクトン）スイッチングセグメントを有するポリウレタン、ポリ（テトラヒドロフラン）スイッチングセグメントを有するポリウレタン、ポリノルボルネン、ポリエチレンまたは共有結合で架橋されたエチレンコポリマー、及びメタクリレート末端基で官能化されたオリゴ（ε−カプロラクトン）ジオールのうちの１種である、請求項１に記載のシート。
【請求項１３】
前記光学特性が、前記マイクロレンズの焦点距離であり、そして
前記形状記憶ポリマー材料の層が、第１の物理的状態から第２の物理的状態に遷移する場合、前記マイクロレンズの曲率半径が、変化する、請求項１に記載のシート。
【請求項１４】
前記形状記憶ポリマー材料の層が、前記第２の状態で存在する場合、前記マイクロレンズが、前記シート中の位置まで光を透過させて、前記形状記憶ポリマー材料の層の中に形成された画像から合成画像を生成させる屈折面を有しており、
前記焦点距離の第１の値が、４５０〜６００ミクロンであり、そして
前記焦点距離の第２の値が、２５〜８５ミクロンである、請求項１３に記載のシート。
【請求項１５】
前記形状記憶ポリマー材料の層が、前記第１の状態で存在する場合、前記マイクロレンズが、前記シート中の位置まで光を透過させて、前記形状記憶ポリマー材料の層の中に形成された画像から合成画像を生成させる屈折面を有しており、
前記焦点距離の第１の値が、２５〜１２５ミクロンであり、そして
前記焦点距離の第２の値が、７５０〜９５０ミクロンである、請求項１３に記載のシート。
【請求項１６】
前記合成画像が、テキスト又はグラフィックの少なくとも１種を含む、請求項１に記載のシート。
【請求項１７】
前記合成画像が、前記シートの適用された物品が損傷を受けた可能性のあることを知らせる警告を含む、請求項１に記載のシート。
【請求項１８】
前記形状記憶ポリマー材料の遷移温度が、８０℃より高い、請求項１に記載のシート。
【請求項１９】
前記形状記憶ポリマー材料の遷移温度が、２５〜３５℃である、請求項１に記載のシート。
【請求項２０】
前記マイクロレンズが、前記ポリマー材料の中に１つ以上の画像を形成させ、そして前記マイクロレンズが、前記材料の位置まで光を透過させて、前記材料の中に形成された画像から合成画像を形成させる屈折面を有する、前記マイクロレンズの表面の反対側にある前記形状記憶ポリマー材料の層に隣接して配置された材料の層を更に含む、請求項１に記載のシート。
【請求項２１】
前記材料の層が、放射線感受性材料である、請求項２０に記載のシート。
【請求項２２】
前記マイクロレンズが、前記形状記憶ポリマー材料の層の中に１つ以上の画像を形成させ、そして前記マイクロレンズが、前記層の位置まで光を透過させて、前記層の中に形成された画像から合成画像を生成させる屈折面を有する、請求項１に記載のシート。
【請求項２３】
形状記憶ポリマー材料の層を含むシートを、恒久的な形状に形成させる工程と、
前記層は、マイクロレンズの表面を有する、
前記マイクロレンズの表面が、前記シート中の位置に画像を形成させるように、前記シートを、イメージングする工程と、
前記形状記憶ポリマー材料の層を、一時的な形状に変形させる工程と、
を含む方法。
【請求項２４】
前記シートをイメージングする工程が、前記画像のうちの１つを前記マイクロレンズのそれぞれに対して形成させるように、前記シートをイメージングすることを含み、前記画像の少なくとも１つが、部分的に完全な画像である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記形状記憶ポリマー材料の層を変形させる工程が、
前記形状記憶ポリマー材料の遷移温度より高い温度で前記マイクロレンズの表面を平坦化することによって、前記形状記憶ポリマー材料の層を一時的な形状に変形させる工程と、
前記シートを変形させている間に、前記シートを冷却する工程と、を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記シートの冷却後に、前記シートが、前記形状記憶ポリマー材料の遷移温度より高い温度まで加熱された場合、前記シートが、前記一時的な形状から前記恒久的な形状に遷移する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記シートをイメージングする工程が、前記形状記憶ポリマー材料の層を変形させる前に、恒久的な形状にある前記シートをイメージングする工程を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記シートをイメージングする工程が、前記形状記憶ポリマー材料の層を変形させた後に、一時的な形状にある前記シートをイメージングする工程を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
物品に貼られたシートを有する物品、前記シートは、
前記シート中の位置に形成された１つ以上の画像から合成画像を可視的に生成させるマイクロレンズの表面を有する形状記憶ポリマー材料の層、
前記形状記憶ポリマー材料の層は、前記マイクロレンズの光学特性が第１の値を有す
る第１の状態から、前記マイクロレンズの光学特性が第２の値を有する第２の状態に
遷移することによって、外的刺激に応答する、
を含む。
【請求項３０】
前記シートが、湿気、圧力、又は温度のうちの１つへの物品の露出を可視的に知らせる、請求項２９に記載の物品。
【請求項３１】
前記物品が、銀行券、パスポート、運転免許証、身分証明書、クレジットカード、又は安全文書のうちの１種である、請求項２９に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互対照）
本出願は、本出願の譲受人に譲渡された同時係属中の、「ミクロ構造化表面を含む形状記憶ポリマー物品（Shape Memory Polymer Articles with Microstructured Surface）」という表題の米国特許出願番号第１１／４６０，６８５号（２００６年７月２８日出願）、及び、本出願の譲受人に譲渡された同時係属中の、「形状記憶ポリマー物品の表面の形状を変える方法（Methods for Changing the Shape of a Surface of a Shape Memory Polymer Article）」という表題の米国特許出願番号第１１／４６０，６８２号（２００６年７月２８日出願）に関する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、１つ以上の合成画像をもたらすシートに関する。
【背景技術】
【０００３】
グラフィック画像又は他のしるしを有するシート材料は、特に物品又は文書を認証するためのラベルとして、広く使用されている。例えば、１つの従来型のイメージングされたシートでは、マスク又はパターンを介してシートにレーザー照射を行うことによって画像が形成される露出−レンズ型の高−利得の再帰反射シートが使用されている。そのシートは、結合剤層の中に部分的に埋め込まれるとともに結合剤層の上方に部分的に露出された複数個の透明なガラス微小球を、複数個の微小球の各々の埋め込まれた表面上にコーティングされた金属反射層とともに含む。結合剤層はカーボンブラックを含有し、これは、シートが画像化されている間にシートに衝突するどんな迷光も最小化すると言われている。
【０００４】
レーザービームのエネルギーは、結合剤層の中に埋め込まれた複数のマイクロレンズの集束効果により更に濃縮される。この再帰反射シートの中に形成された画像は、シートに向けられたレーザー照射の角度と実質的に同じ角度からシートを見た場合かつ見た場合に限り、見ることができる。それは、換言すると、非常に限られた観測角においてのみ画像が見えることを意味する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
広くは、本開示は、外的刺激に応じてシートが第１の状態と第２の状態との間で遷移するようにさせる形状記憶特性を有する形状記憶ポリマー材料で形成されるシートについて説明する。このシートは、形状記憶ポリマー材料の１つの表面上にマイクロレンズの層を有する。形状記憶ポリマー材料の形状記憶特性の結果、制御された再現可能な方法で、外的刺激への露出により、マイクロレンズの光学特性を変えることができる。例えば、適切な視野角で見た場合に合成画像が見えるように、シートをイメージングしてよい。この合成画像は、外的刺激に応じて可視的に「出現する」か又は「消失する」かしてよい。この実例的な作用は、マイクロレンズの光学特性の変化によるものであり、この変化は、形状記憶ポリマー材料の遷移によるマイクロレンズの層の物理的な形状の変化の結果である。例えば、シートが、熱、溶媒、又は湿気といった外的刺激に露出されると、シートは、第１の物理的状態から第２の物理的状態に遷移する。形状記憶ポリマー材料で起きた物理的遷移に応じて、マイクロレンズの光学特性（焦点距離など）は第１の値から第２の値に変化する。
【０００６】
本明細書に記載のシートは、様々な用途で用いてよい。一例として、このシートは、所定の温度への露出を可視的に知らせる受動的センサーとして用いてよい。別の例として、このシートは、湿度センサー、圧力センサーとして機能してよく、あるいは、溶媒の存在を検出してよい。このシートは、外的刺激に応じて可視的に変化し、それによって、シートの適用された物品の真正を確認する安全対策機構としても利用してよい。安全対策機構として、銀行券、パスポート、運転免許証、身分証明書、クレジットカード、又はその他の安全文書のような様々な用途でこのシートを用いてよい。
【０００７】
１つの実施形態では、シートは、マイクロレンズの表面を有する形状記憶ポリマー材料の層を含んでおり、そのマイクロレンズのそれぞれは、シートの中の複数の画像のうちの１つと関連付けられている。形状記憶ポリマー材料の層は、マイクロレンズの光学特性が第１の値を有する第１の状態から、マイクロレンズの光学特性が第２の値を有する第２の状態に遷移することによって、外的刺激に応答する。
【０００８】
別の実施形態では、１つの方法は、形状記憶ポリマー材料の層を含むシートを恒久的な形状に形成させる工程（前記層はマイクロレンズの表面を有する）、及び、マイクロレンズの表面がシート内の位置に画像を形成させるように、シートをイメージングする工程を含む。この方法は、形状記憶ポリマー材料の層を一時的な形状に変形させる工程を更に含む。
【０００９】
別の実施形態では、物品は、その物品に適用されたシートを有し、そのシートは、シート中の位置に形成された１つ以上の画像から合成画像を可視的に生成させるマイクロレンズの表面を有する形状記憶ポリマー材料の層を含む。形状記憶ポリマー材料の層は、マイクロレンズの光学特性が第１の値を有する第１の状態から、マイクロレンズの光学特性が第２の値を有する第２の状態に遷移することによって、外的刺激に応答する。
【００１０】
本発明の１以上の実施形態の詳細は、添付図面及び以下の説明において記載される。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、その説明と図面から、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】形状記憶材から形成された実例的なマイクロレンズシートの拡大断面図。
【図１Ｂ】形状記憶材から形成された実例的なマイクロレンズシートの拡大断面図。
【図２】形状記憶材で形成されたマイクロレンズの層を有するシートを作製する実例的なプロセスを示すフローチャート。
【図３】形状記憶材から形成されたマイクロレンズの層を有する代表的なシートの温度対時間特性を示すグラフ。
【図４】形状記憶材で形成されたマイクロレンズの層を有するシートをプログラミングする実例的なプロセスを示すフローチャート。
【図５】形状記憶材で形成されたマイクロレンズの層を有する別の代表的なシートの温度対時間特性を示すグラフ。
【図６Ａ】実例的なマイクロレンズアレイを示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像。
【図６Ｂ】実例的なマイクロレンズアレイを示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像。
【図６Ｃ】実例的なマイクロレンズアレイを示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像。
【図７Ａ】アズキャストレンズの光トレースモデルの結果を示す光線トレース図。
【図７Ｂ】平坦化レンズの光トレースモデルの結果を示す光線トレース図。
【図８Ａ】アズキャストレンズの光学顕微鏡写真。
【図８Ｂ】平坦化レンズの光学顕微鏡写真。
【図９】ＡＦＭで測定した場合の、アズキャストマイクロレンズ、及び、変形させてから熱的に回復させたマイクロレンズの表面プロファイルの比較を示すグラフ。
【図１０Ａ】代表的なエンボスマイクロレンズを示すＡＦＭ顕微鏡写真。
【図１０Ｂ】本発明の原理に従ってフィルムを元来の平らな状態に戻した後のエンボスレンズを示すＡＦＭ顕微鏡写真。
【図１１Ａ】高温でシートを圧縮させたときに消失し、シートを加熱したときに再出現した浮遊画像によってイメージングされたサンプルシートの写真。
【図１１Ｂ】高温でシートを圧縮させたときに消失し、シートを加熱したときに再出現した浮遊画像によってイメージングされたサンプルシートの写真。
【図１１Ｃ】高温でシートを圧縮させたときに消失し、シートを加熱したときに再出現した浮遊画像によってイメージングされたサンプルシートの写真。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１Ａは、実例的なシート１０の拡大断面図である。この実施例では、シート１０は、第１及び第２の表面を有する平凸又は非球面ベースシート１１を含んでおり、前記第１の表面は、実質的に半球状又は半非球状マイクロレンズ１４のアレイを有し、第２の表面１２は実質的に平面である。ベースシート１１は、以下で更に詳細に説明するように、形状記憶ポリマー材料から形成されている。この第１の実施形態では、マイクロレンズの形状、及びベースシート１１の厚さは、前記アレイに入射したコリメート光がほぼ第２の表面１２で集束するように選択される。材料１６の層は、シート１０の第２の表面の上にもたらされている。いくつかの実施形態では、材料１６の層は、放射線感受性材料でよい。ベースシート１１は、透明、透光性、又は半透光性であってよい。
【００１３】
図１Ｂは、マイクロレンズの単層を含むマイクロレンズシート２０の拡大断面図である。図１Ｂの図解された実施形態では、シート２０は、第１及び第２の表面を有する透明な平凸又は非球面シートを含み、前記第１の表面は、その上に形成されたほぼ半球状又は半非球状のマイクロレンズ２４のアレイを有し、第２の表面２２は実質的に平面である。層２６は、以下で更に詳細に説明するように、形状記憶ポリマー材料から形成されている。この第２の実施形態では、マイクロレンズ２４の形状、及び層２６の厚さは、前記アレイに入射したコリメート光が単層２６内部の領域２８で集束するように選択される。層２６の厚さは、マイクロレンズが光を集束させる距離などのマイクロレンズ２４の光学特徴に少なくとも部分的に依存する。例えば、レンズの正面から６０μｍの距離で光を集束する複数のマイクロレンズが使用されてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロレンズが層２６の内部で光を集束させるように、層２６の厚さは約２０〜１００μｍでよい。
【００１４】
図１Ａ〜１Ｂのシート１０、２０のマイクロレンズは、好ましくは、画像形成が行われるように画像形成屈折表面を有し、一般的には、これは湾曲マイクロレンズ表面によってもたらされる。湾曲表面の場合、マイクロレンズは、好ましくは、均一な屈折率を有するであろう。空気に露出された球状屈折面の画像焦点距離ｆは、以下の式で表される。
【００１５】
【数１】
2010503005.tif 000003
【００１６】
式中、ｎは、前記表面を構成する材料の屈折率であり、Ｒは、前記表面の曲率半径である。この屈折率は、前記材料の構成原子の電子的特性に依存するため、この原子の電子配置を変えられない場合には、光の特定の波長に対して一定である。この場合、屈折面のイメージング特性を制御するための１つの手段は、前記球状屈折面の曲率半径、即ち形状の変更によるものである。本開示の技法は、外的刺激への露出又は環境の変化に応じて、形状記憶ポリマー材料から形成されたマイクロレンズ１４、２２の屈折面の形状の制御変更を行うための機構をもたらす。
【００１７】
「浮遊する合成画像を有するシート（SHEETING WITH COMPOSITE IMAGE THAT FLOATS）」という表題の米国特許出願番号第１１／３９９，６９５号（２００６年４月６日出願）に記載されている「浮遊画像」シートの中のレンズ層として環境感受性マイクロレンズを使用でき、前記特許は、米国特許出願番号第０９／５１０，４２８号（２０００年２月２２日出願、現在、米国特許第６，２８８，８４２号）の一部継続出願である米国特許出願番号第０９／８９８，５８０号（２００１年７月３日出願）の一部継続出願であり、これら特許のそれぞれの内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。マイクロレンズの光学特性、例えば曲率半径、ひいては焦点距離は、異なる外的刺激に露出されると変化するようにできるため、シートは、環境要因に基づき予想可能に変化する外観を有する浮遊画像を可視的にもたらすように作製できる。
【００１８】
マイクロレンズの表面は好ましくは本質的に球形であるが、非球面も許容可能である。マイクロレンズは、円筒形又は球形のようないずれかの対称性を有してよい。ただし、屈折面が、材料１６の層の中（図１Ａ）、あるいは、材料の劣化、アブレーション、組成変化、又は相変化を介して領域２６（図１Ｂ）、のいずれかに実像を形成させることを条件とする。マイクロレンズは、複製プロセス又はエンボス加工プロセスから形成させてよく、この場合、シートの表面は、イメージング特徴を有する反復プロファイルを生成するように形状が改変される。
【００１９】
本発明の原理によれば、マイクロレンズは、形状記憶ポリマー材料で形成させる。即ち、図１Ａ及び１Ｂの実施例では、図１Ａのベースシート１１又は図１Ｂの層２８は、形状記憶ポリマー材料から形成されている。一般に、形状記憶ポリマー材料は、形状を物理的に変化させることによって外的刺激に反応するポリマーである。とりわけ、形状記憶ポリマー材料は、「恒久的」形状（本明細書では、第２の物理的「状態」という）で形成させ、遷移温度Ｔｔｒａｎｓを上回る温度で一時的な形状（第１の物理的「状態」）に変形させ、変形した形状に保ちながら冷却することができる。解放後、前記材料は、Ｔｔｒａｎｓを上回る温度に露出されるまで一時的な形状を保つことになり、前記温度に露出された時点で、前記材料は第２の物理的状態に遷移し、恒久的な形状に戻る。形状記憶材の１つの構成成分は、「スイッチング」セグメントと呼ばれ、ポリマーの恒久的な形状及び一時的な形状を決定する。スイッチングセグメントのＴｔｒａｎｓを上回る温度では、スイッチングセグメントは可撓性であり、ポリマーを変形させることができる。スイッチングセグメントのＴｔｒａｎｓを下回る温度では、スイッチングセグメントは可撓性を喪失する。
【００２０】
ポリマー構造を架橋することによって、所望の形状を恒久的にしてよい。この架橋は、化学的又は物理的のいずれかでよい。例えば、三又は四官能基を有する反応物質の添加、電子ビーム架橋、又は、分解して、最終的にポリマーを架橋させる側鎖をもたらすフリーラジカルを形成させる過酸化物によって、ゴムを架橋して流動を防ぐようにしてよい。流動による変形なしに上記構造を反復させるには、絡み合い点間分子量に匹敵するか又はこれよりも小さい架橋間平均分子量が好ましい。
【００２１】
好ましい共有結合で架橋された系の一例は、エチレンコポリマーベースのものであってよい。より明瞭な虚像を得られるように光散乱を最小限にするために、ポリエチレン結晶構造の寸法を縮小させるいずれかのコモノマーが適している。電子ビーム照射又は過酸化物架橋を採用し、その後、加熱及び冷却して一時的な形状にすることができる。融解温度を上回る温度まで材料が加熱された場合、恒久的な形状が回復されることになる。
【００２２】
物理的架橋ポリマーは、熱可塑性エラストマーの土台である。ゴムのようなこれらの材料は、共有結合で架橋されたゴムとは異なり、射出成型、更には、再溶融によって再成形してよい。ブロックコポリマーが好ましいであろう。いくつかの例は、ポリオール若しくはポリエステルソフトセグメントと一体のポリウレタンハードセグメント、又は、ポリオレフィンソフトセグメントと一体のポリスチレンハードセグメントである。本発明に有用であるこれらのタイプのポリマーでは、スイッチングセグメントの遷移温度は、ハードセグメントのＴｇ又はＴｍよりも低くなければならない。例えば、ポリエステルスイッチングセグメントは、ポリカプロラクトンベースであるとともに、６０℃付近で融解してよく、その一方で、ポリウレタンハードセグメントは、約１３０℃のガラス転移温度を有してよい。恒久的な形状を形成させる実用的な温度範囲は、１３０℃と分解閾値との間である。一時的な形状を形成させる実用的な範囲は６５〜１２５℃であり、この形状に対して、５０℃未満を下回る温度まで冷却を行って、ポリエステルスイッチングセグメントを結晶化させるようにする。続いて、６０℃を上回るまで再加熱して、ポリエステルセグメントを溶解させ、恒久的な形状が再形成されるようにすることになる。
【００２３】
従って、外的刺激は温度変化であってよい。あるいは、材料は、溶媒に露出されるか、湿気に露出されるか、圧力変化に露出されるか、又はその他の環境の変化に露出されると、状態が変化するように設計してよい。例えば、溶媒への露出は、材料の有効Ｔｔｒａｎｓを室温未満に低下させる可能性がある。形状記憶材の遷移温度は、その形状記憶材の融解温度Ｔｍ又はガラス転移温度Ｔｇでよい。遷移温度とは一般には、本開示にわたってガラス転移温度Ｔｇを指すが、代わりに遷移温度は材料の融点Ｔｍでもよいことが理解される。更に、いくつかの実施形態では、形状記憶ポリマー材料は、１つを超える遷移温度を有してよい。
【００２４】
例としては、マイクロレンズが形成される形状記憶ポリマーは、ポリ（ε−カプロラクトン）スイッチングセグメントを有するポリウレタン；ポリ（テトラヒドロフラン）スイッチングセグメントを有するポリウレタン；ポリノルボルネン；ポリエチレン又は電離放射線を用いて共有結合で架橋されたエチレンコポリマー、若しくはその他のポリマー（熱収縮性ポリマー）；メタクリレート末端基で官能化されたオリゴ（ε−カプロラクトン）ジオール；又はその他の形状記憶ポリマーでよい。別の例としては、形状記憶ポリマーは、異なる官能基及び一連の分子量を有し、異なるシロキサンとアクリレートとの比で（メタ）アクリレートモノマーと共反応されたテレケリックシロキサンから形成させてよい。例えば、テレケリックシロキサンは、メタクリルオキシウレアシロキサン（ＭＡＵＳ）、アクリルアミドアミドシロキサン（ＡＣＭＡＳ）、メタクリルアミドアミドシロキサン（ＭＡＣＭＡＳ）、又はメチルスチリルウレアシロキサン（ＭｅＳｔＵＳ）であってよい。また、例としては、前記（メタ）アクリレートモノマーは、イソボルニルアクリレート（ＩＢＡ）、シクロヘキシルアクリレート、トリメチルシクロヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、メタクリル酸、又はｔ−ブチルアクリレートであってよい。
【００２５】
可視線及び赤外線波長にわたり約１．３５〜３．０の均一な屈折率を有するマイクロレンズが最も有用であろう。好適なマイクロレンズ材料は、可視光の最小吸収を有することになり、放射線感受性層をイメージングするためにエネルギー源を使用する実施形態では、前記材料は更にエネルギー源の最小吸収も同様に示す必要がある。図１Ａに示されている例示的実施形態では、マイクロレンズ１４の屈折力は好ましくは、屈折面に入射する光が屈折し、それぞれのマイクロレンズの反対側で集束するように、即ち、光が、マイクロレンズの裏面１２の上、又はマイクロレンズ１４に隣接する材料１６の上のいずれかで集束するようにする。材料層１６が放射線感受性である実施形態では、マイクロレンズ１４は好ましくは、その層の上の適切な位置に、縮小された実像を形成させる。およそ１００〜８００倍による画像の縮小化は、良好な解像度を有する画像を形成するために特に有用である。
【００２６】
シートの中、例えば、マイクロレンズの層の中、又はマイクロレンズに隣接する材料の層の上に画像パターンをもたらす１つの方法は、シートをイメージングさせる放射線源を用いることである。２００ｎｍ〜１１μｍの波長を有する放射線を提供できる装置は、特に好ましいと考えられている。本発明に有用な高ピーク出力放射線源の例には、エキシマーフラッシュランプ、受動Ｑスイッチマイクロチップレーザー、及びＱスイッチのネオジミウムをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧと短縮される）、ネオジムをドープしたイットリウムリチウムフロライド（Ｎｄ：ＹＬＦと短縮される）、及びチタンをドープしたサファイア（Ｔｉ：サファイア（Ti:sapphire）と短縮される）レーザーが挙げられる。これらの高ピーク出力源は、アブレーション、即ち材料の除去を通じて、又は多光子吸収プロセスを通して画像を形成させる放射線感受性材料に対して最も有用である。有用な放射線源の他の例には、半導体レーザー、イオンレーザー、非Ｑスイッチ固体レーザー、金属蒸気レーザー、ガスレーザー、アークランプ、及び高出力白熱光源などの低ピーク出力を与える装置が挙げられる。これらの光源は、非アブレーション法によって放射線感受性媒体をイメージングする場合に特に有用である。
【００２７】
図１Ａのシート１０、又は図１Ｂのシート２０をイメージングするには、放射線源からのエネルギーをそれぞれマイクロレンズ１４又は２２の方に誘導して、高発散エネルギービームをもたらすように制御する。本発明による代表的なイメージングプロセスは、レンズを通じて、レーザーからのコリメート光をマイクロレンズシートの方に誘導する工程からなる。以下で更に説明するように、浮遊画像を有するシートを作製するために、１つの実施形態では、大きい開口数（ＮＡ）を有する発散レンズに光を透過させて、高発散光錐を生成させる。例えば、特定の実施形態では、０．３以上のＮＡを有するレンズを用いてよい。
【００２８】
イメージングされる「物体」は、「物体」のアウトラインをトレースするか、又はマスクを使用するかのいずれかによる強い光源を用いて形成させてよい。このようにして記録される画像に複合的様相を持たせるために、物体からの光は、広範な角度にわたって放射状に広がる。オブジェクトから放射する光がオブジェクトの単一点から来ているとともに、広範囲の角度にわたって放射しているとき、すべての光線は、オブジェクトについての情報を伝えているが、情報はその単一点のみから伝えられ、光線の角度の視点からである。個々のマイクロレンズの各々が、光軸に対して特有の位置を占有するため、各マイクロレンズに衝突する光は、他のマイクロレンズの各々への入射光に対して特有の入射角を有する。従って、光は、それぞれのマイクロレンズによって、シートの特有の位置まで透過され、特有の画像を生成させることになる。
【００２９】
より詳細には、物体のアウトラインをトレースする例では、単一の光パルスは、シートの中に、単一のイメージングされたドットだけを生成するので、それぞれのマイクロレンズに隣接する画像をもたらすために、複数の光パルスを用いて、複数のイメージングされたドットからその画像を形成させる。各パルスについて、光軸は、前のパルスの間の光軸の位置に対して新しい位置にある。マイクロレンズに対する光軸の位置を逐次的に変化させると、それに対応してそれぞれのマイクロレンズへの入射角が変化し、これに従って、そのパルスによってシートの中に形成される、イメージングされたドットの位置も変化する。その結果、マイクロレンズによって集束される入射光により、放射線感受性層の中に所定のパターンがイメージングされる。それぞれのマイクロレンズの位置は各々の光軸に対して特有であるため、それぞれのマイクロレンズに対応して放射線感受性材料の中（又はマイクロレンズ自体の中）に形成される画像は、他の各々のマイクロレンズに関連付けられた画像と異なる。
【００３０】
浮遊合成画像を形成させるための別の方法では、レンズアレイを使用して高発散光を生成させて、シートをイメージングする。レンズアレイは、水平配列で配置されたすべてが高開口数を有する複数の小レンズからなる。アレイが光源によって光に照らされるとき、アレイは複数の高発散の光錐を生成するが、個々の錐は各々、アレイの中のその対応するレンズを中心としている。アレイの寸法に基づいて、レンズレットによって形成される個々のエネルギー錐は、光パルスを受ける間、個々のレンズがアレイの全ての点で順次配置されるかのように、シートを露出することになる。どのレンズで入射光を受けるかの選択は、露出すべき合成画像部分に対応する透明区域と、画像を露出してはならない反射区域とを有する反射マスクを用いて行われる。入射エネルギーによってマスクを完全に照らされることにより、エネルギーを通過させるマスクの部分は、画像が単一レンズにより描かれているかのように、浮動画像の輪郭を描く高発散光の多くの個々の錐を形成する。結果として、マイクロレンズシートの中に合成画像の全体を形成するために、単一の光パルスのみが必要とされる。
【００３１】
シートの中に形成された個々の画像は、反射光又は透過光の下で観察者が見た場合に、シートの上方、平面内、及び／又は下方に浮遊又は浮いているように見える合成画像をもたらす。上記のイメージング技法によって形成される合成画像は、いずれも実物体の様々な透視像を有する多くの画像（部分的画像及び完全な画像の両方）をまとめた結果であると考えることができる。多くの独特のの画像が、ミニチュアレンズのアレイを通して形成され、それらのすべてが異なる視点からオブジェクト又は画像を「見ている」。個々のミニチュアレンズの背後で、画像の透視像がシートの中に形成され、その透視像は、画像の形状、及びイメージングエネルギー源を受けた方向に左右される。しかし、レンズから見えるすべてのものがシートの中に記録されるとは限らない。レンズから見える画像又は物体のうち、シートを改変するのに十分なエネルギーを有する部分だけが記録されることになる。
【００３２】
シートの上方に浮かぶ合成画像は、発散レンズを伴う光学イメージング技法を用いて、材料層からそれぞれのマイクロレンズを通り更に発散レンズを通って戻るようにトレースした一式の仮定的な「画像線」が、シートの上方の位置に集まるように生成させてよい。同様に、シートの下方に浮かぶ合成画像は、収束レンズを伴う光学イメージング技法を用いて、材料層からそれぞれのマイクロレンズを通り更に収束レンズを通って戻るようにトレースした一式の仮定的な「画像線」が、シートの下方の位置に集まるように生成させる。
【００３３】
浮遊合成画像を形成させる別の方法のうち、放射線感受性材料である材料１６（図１Ａ）の層を必要としない方法を用いてもよい。例として、高解像度インクベースの印刷技術、フォトリソグラフィー技法、又は所望の構造のナノ複製を用いて、材料１６の層の上に個々の画像を形成してよい。個々の画像は、完全な画像又は部分的に完全な画像でよく、個々の画像のそれぞれは異なるマイクロレンズに関連付けられており、マイクロレンズを通して見ると、合成画像を形成させる。例えば、シートでは、モアレ倍率の原理を利用してよい。例えば１９９８年１月２７日発行の、ドリンクウォーター（Drinkwater）らに対する米国特許第５，７１２，７３１号を参照されたい。例えば、シートは、インクを用いて印刷された構成要素、及び上記のようにイメージングされた構成要素を有する個々の画像を備えてよい。シートがモアレ倍率を伴ういくつかの実施形態では、マイクロレンズに関連付けられた個々の画像のそれぞれは同一であってよい。別の例としては、高強度光源を用いて、それぞれのマイクロレンズの背後で材料層の光分解又は炭化をもたらすことによって、個々の画像を形成させてよい。
【００３４】
本発明の原理に従って作製される合成画像は、２次元（長さ及び幅を有する）であるように見えるとともに、シートの下方、若しくは平面内、若しくは上方のいずれかに見えるか、又は、三次元（長さ、幅、及び高さを有する）に見えるかのいずれかであってよい。三次元の合成画像は、シートの下方若しくは上方にのみ見える場合もあるし、又は所望のように、シートの下方、シートの面内、及びシートの上方のいずれかの組み合わせにおいて見える場合もある。
【００３５】
図１Ａ及び１Ｂのシート１０、２０は、様々な用途で用いてよい。一例として、形状記憶ポリマー材料を有するとともに、上記のようにイメージングされるシートは、所定の温度への露出を可視的に知らせる受動的センサーとして用いてよい。別の例として、このシートは、湿度センサー、圧力センサーとして機能してよく、あるいは、溶媒の存在を検出してよい。このシートは、外的刺激に応じて可視的に変化し、それによって、シートの適用された物品の真正を確認する安全対策機構としても利用してよい。安全対策機構として、銀行券、パスポート、運転免許証、身分証明書、クレジットカード、又はその他の安全文書のような様々な用途でこのシートを用いてもよい。
【００３６】
図２は、１つ以上の外的刺激に露出されるとマイクロレンズの光学特性を予想可能な形で変化させる形状記憶材から形成されたマイクロレンズの層を有するシートを作製する実例的方法を示すフローチャートである。まず、マイクロレンズのアレイを含むシートを、形状記憶ポリマー材料から形成させる（３０）。例えば、マイクロレンズアレイを有するシートは、凹部のアレイを有するツールの上で溶液をキャストして、紫外線（ＵＶ）光への露出によってその溶液を硬化させることによって作製してよい。得られたシートは、図１Ａのシート１０、又は図１Ｂのシート２０に似ていてよい。この形態、又は第２の状態は、本明細書では、シートの「恒久的」な形状と呼ぶ。次に、シートの中に画像を形成させる（３２）。この画像は、上記の技法のうちの１つを用いて形成される合成画像（「虚」像又は「浮遊」画像と呼ぶ）でよい。
【００３７】
続いて、製造中に、形状記憶ポリマーのＴｇを上回る温度までシートを加熱してから、何らかの方法で物理的に変形させてよい（３４）。一例として、シートに圧縮力を加えることによって、シートを平坦化してよい。この変形によって、マイクロレンズの光学特性（マイクロレンズの焦点距離など）が変化する。例えば、シートを平坦化すると、マイクロレンズの焦点距離に加えて、マイクロレンズの曲率半径が増大する。光学特性の変化が原因で、虚像が目に見えなくなるか、又は、視覚的に変化すると思われる。続いて、変形形状に保ちながら、シートを冷却する（３６）。このプロセスによって、シートが、一時的な変形形状（第１の状態と呼ぶ）に固定される。シートを一時的な形状に固定させるこのプロセスを「プログラミング」と呼ぶ。
【００３８】
形状記憶ポリマーのＴｇを上回る温度までシートを再加熱する（３８）までは、シートは、平坦化した形状に保たれ、この時点で、シートは恒久的な形状（第２の状態）を回復し（４０）、虚像が再出現するか、又は元来の視覚的外観に戻る。例えば、第１の状態では、マイクロレンズは５０〜７０ミクロンの曲率半径を有してよく、第２の状態では、マイクロレンズは２０〜３５ミクロンの曲率半径を有してよい。別の例としては、第１の状態では、マイクロレンズは４５０〜６００ミクロンの焦点距離を有してよく、第２の状態では、マイクロレンズは６５〜８５ミクロンの焦点距離を有してよい。
【００３９】
図３は、本発明の原理と一貫した形状記憶材から形成されたマイクロレンズの層を有する代表的なシートの温度対時間特徴を示すグラフである。図３に示されているように、時間ｔ１では、室温Ｔｒで、シートを形状記憶ポリマーとともに恒久的な形状にキャストする。この恒久的な形状は、マイクロレンズのアレイを含む。時間ｔ２では、シートを、上記のような虚像を含むようにイメージングする。時間ｔ３では、形状記憶ポリマーのＴｇを上回る温度までシートを加熱し、平坦化することによって一時的な形状に変形させる。このため、虚像はもはや存在しない。ｔ３とｔ４との間では、再び室温Ｔｒまでシートを冷却する。冷却した時点では、シートは一時的な形状を保持する。時間ｔ５では、Ｔｇを上回る温度までシートを加熱する。その結果、シートは恒久的な形状を回復し、虚像が再出現する。従って、この実施例では、虚像は、ｔ２からｔ３まで存在し、ｔ３からｔ５までは目に見えず、時間ｔ５の後に再出現する。
【００４０】
上記のようにマイクロレンズを単に平坦化した形状以外の一時的な形状を代わりに用いてもよい。例えば、マイクロレンズと異なるデザイン、又は、マイクロレンズよりも大きい寸法尺度のテキストを有するエンボス加工ロールを用いてもよい。すべての場所でマイクロレンズが平坦化され、パターンがより深いケースでは、物体は、文字メッセージ、又は浮遊画像を有さない大きなアイコンに見えてもよいであろう。加熱された場合、その大きな画像が大部分（又はおそらく完全に消失し）、その一方で、浮遊画像が出現する。エンボス部分間の領域がマイクロレンズを阻害しない場合、エンボス画像及び浮遊画像の双方を（阻害されるマイクロレンズの比率によって様々な明瞭度とともに、）有するのが可能と思われ、この浮遊画像は、エンボス加工を有する更に明確な浮遊画像になるか、単なるゴースト画像になるか、又は場合によっては完全に消失することになる。
【００４１】
図４は、形状記憶材から形成されたマイクロレンズの層を有するシートを作製する別の実例的方法を示すフローチャートである。まず、形状記憶ポリマー材料からシートを形成させる（４４）。この実施例では、シートを実質的に平らな形状で形成させてよい。平らな形状は、シートの恒久的な形状である。続いて、形状記憶ポリマーのＴｇを上回る温度までシートを加熱し、マイクロレンズアレイパターンをエンボス加工することによって変形させる（４６）。エンボス形状に保ちながら、シートを冷却する（４８）。エンボス加工の結果、シートは、マイクロレンズのアレイを有する一時的な形状を保持する。
【００４２】
続いて、シートを上記のようにイメージングして、適切な視野角で見たときにシートが虚像を生成させるようにする（５０）。形状記憶ポリマーのＴｇを上回る温度までシートを再加熱する（５２）まで、シートはマイクロレンズアレイ形状に保たれ、この時点で、シートは平らな恒久的な形状を実質的に回復し（５４）、虚像は消失するか又は視覚的に変化する。例えば、シートが平らな形状に戻ると、マイクロレンズの光学特性、即ち曲率半径、ひいては焦点距離の変化が原因で、虚像は目に見えなくなると思われる。
【００４３】
例えば、第１の状態では、マイクロレンズは２０〜３５ミクロンの曲率半径を有してよく、第２の状態では、マイクロレンズは２５０ミクロンより大きい曲率半径を有してよい。別の例として、第１の状態では、マイクロレンズは７５〜９５ミクロンの焦点距離を有してよく、第２の状態では、マイクロレンズは７５０〜９５０ミクロンの焦点距離を有してよい。
【００４４】
図５は、本発明の原理と一貫した形状記憶材から形成されたマイクロレンズの層を有する別の代表的なシートの温度対時間特徴を示すグラフである。図５に示されているように、時間ｔ１では、室温Ｔｒでシートを形状記憶ポリマーとともに恒久的な形状にキャストする。時間ｔ２では、形状記憶ポリマーのＴｇを上回る温度までシートを加熱して、あるパターンをエンボス加工してシートの表面上にマイクロレンズのアレイを形成させることによって一時的な形状に変形させる。ｔ２とｔ３との間では、再び室温Ｔｒまでシートを冷却する。冷却した時点では、シートは一時的な形状を保持する。時間ｔ４では、シートを、上記のような虚像を含むようにイメージングする。
【００４５】
その後の時間ｔ５では、Ｔｇを上回る温度までシートを加熱する。続いて、シートは平らな恒久的な形状を実質的に回復する。このため、虚像は消失する。従って、この実施例では、虚像は、ｔ４からｔ５まで存在し、時間ｔ５の後に消失する。いくつかの実施形態では、シートは、Ｔｇを上回る温度まで加熱された後に、厳密に元来の形状に戻らなくてもよく、おぼろげなマイクロレンズアレイ形状を保持してよい。しかし、虚像は、依然として実質的に消失してよい。いずれの残存マイクロレンズ形状も、虚像を見えるようにするのに十分に小さい曲率半径を有さないためである。
【００４６】
図３及び５に記載されている例では、Ｔｇを上回る温度にシートが露出されたことを検出して、その可視的表示を生成するセンサーとして、シートを用いてよい。例えば、シートをある物品に適用して、その製品が特定の温度に露出されたときに知らせる温度センサーとして用いてもよい。一例として、この物品は、高温に露出してはならない医薬品又は食品でよい。シートは、物品が損傷を受ける可能性のある温度に近いＴｇを有する形状記憶材で形成させてよい。図３の例では、シートは、物品が高温に露出されて損傷を受けた可能性があるか、又は消費に適さない可能性があることを知らせるメッセージ又は警告を有する虚像を備えてよい。この例では、シートが恒久的な物理的状態に戻っても虚像が存在するため、虚像は、後にシートがＴｇを下回る温度に戻っても存続する。虚像は、テキスト及び／又はグラフィックを含んでよい。図５の例では、シートは、物品が、望ましくない条件（例えば高温）に露出されていないことを知らせるテキスト及び／又はグラフィックを含む虚像を含んでよい。この場合、シートが高温に露出されると虚像は消失する。虚像は、シートが恒久的な物理的状態に戻ったため、後にシートがＴｇを下回る温度に戻っても再出現しない。
【００４７】
いくつかの実施形態では、シートは、物品が、ある温度範囲に、対応する範囲の累積時間の間露出されたことを知らせる時間／温度表示器の機能を果たしてよい。例えば、形状記憶ポリマーは、Ｔｇをわずかに上回る温度に長期間露出されると、Ｔｇを大きく上回る温度に短時間露出された場合と同じ効果をもたらすようにしてよい。形状記憶効果は、Ｔｇを上回る温度への累積露出後に生じることになる。
【００４８】
別の例示的実施形態では、シートは、溶媒への露出を示してもよい。例えば、シートが溶媒に接触すると、溶媒は、マイクロレンズの膨張を引き起こしてよく、この膨張は、マイクロレンズの寸法又は形状を変化させて、虚像の変化又は消失を引き起こしてよい。更に、溶媒は、形状記憶材の有効Ｔｇを、いくつかのケースでは室温を下回る温度まで低下させてよい。この例では、溶媒への露出により、シートは、形状記憶材のＴｇを上回る温度に到達したかのように挙動するとともに、上記の形状記憶効果を経てよい。溶媒の蒸発により、形状記憶材は、以前の寸法及び／又は形状に実質的に戻ってよい。溶媒は好ましくは、形状記憶材を実質的に損傷又は溶解させない。
【００４９】
更なる例示的実施形態では、シートは、湿気への露出を知らせてよい。例えば、シートは、親水性アクリレートのような親水性材料で形成させてよい。別の例として、シートは、ポリエチレンオキシド又はポリビニルアルコールのような親水性ヒドロゲル材料で形成させてよい。更に別の例として、シートは、ウレタンで架橋された水性ポリマーで形成させてよい。例えば、シートが湿気と接触すると、材料の屈折率ｎのような光学特性が変化してよい。別の例として、湿気への露出により、マイクロレンズの曲率半径も変化してよい。
【００５０】
上で示したように、広範なＴｇを有する様々な形状記憶材を用いて、本発明のシートを形成させてよい。適切な形状記憶材、及び対応するＴｇは、シートの特定の用途に応じて選択してよい。例えば、シートは、８０℃超、更に詳細には８０〜９０℃、又は１００〜１１０℃のような高い遷移温度を有する形状記憶材で形成させてよい。本開示の原理の別の代表的な用途では、室温をわずかに上回るＴｇを有する形状記憶ポリマーでシートを形成させたとき、圧力及び体温を加えることによって消失及び／又は再出現するように虚像を作製してよい。この場合、形状記憶ポリマーは、２５〜３５℃の遷移温度を有してよい。このようなシートは、安全対策機構として、例えば、銀行券、身分証明書、運転免許証、クレジットカード、パスポート、又はその他の安全文書内の認証機構として使用してよい。
【００５１】
以下では、本明細書に記載したように作製した３つの実例的シートによって、本発明の原理を説明していく。
【実施例】
【００５２】
（実施例１）
図６Ａ〜６Ｃは、本明細書に記載の技法に従ってマイクロレンズアレイを作製した場合の第１の実験の結果を示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像である。５，０００ＭＷのテレケリックシリコーン（末端にメタクリルオキシウレア基を有するポリジメチルシロキサン）（５Ｋ  ＭＡＵＳ）をイソボルニルアクリレート（ＩＢＡ）中に４０／６０ｗ／ｗで溶解させて、溶液を形成させた。次に、この溶液に、０．５重量％の光開始剤ダロキュア（Darocur）（商標）１１７３を加えた。
【００５３】
この溶液のフィルムを厚さ５ミルのポリイミドツール上でキャストした。このツールは、平面のエキシマレーザー加工（ＥＬＭｏＦ）プロセスによって製造された凹部の六角形アレイ（３４ミクロン間隔）を備えていた。ＥＬＭｏＦプロセスの詳細については、例えば、２００１年９月４日付けの、フレミング（Fleming）らに対する米国特許第６，２８５，００１号を参照されたい）。上記の凹部は、２８．７ミクロンの曲率半径及び−０．７４５の円錐定数を特徴とする球形状とともに、３０ミクロンの直径を有していた。ポリイミド基材上のフィルムをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のシートで覆い、低強度の紫外線（ＵＶ）光に１０分間露出させることによって硬化させた。図６Ａは、このプロセスによって作製された、得られたマイクロレンズアレイを示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像である。マイクロレンズアレイは、フィルム（シート）の恒久的な形状を示した。
【００５４】
ＰＥＴフィルムに対して１１０℃で押し付けてから、加圧下で室温まで冷却することによって、一片のマイクロレンズアレイフィルムを平坦化した。図６Ｂは、変形したマイクロレンズアレイフィルムを示すＡＦＭ画像である。平坦化マイクロレンズアレイフィルムは、フィルムの一時的な形状を示していた。図６Ａ及び６Ｂに示されているマイクロレンズの形状のＡＦＭ分析によって、アズキャストマイクロレンズの曲率半径は約２３ミクロンで、平坦化マイクロレンズの曲率半径は約６０ミクロンであったことが示されている。曲率半径の２．６倍増というこの要因は、アズキャストマイクロレンズに比べて、平坦化マイクロレンズの光パワーに顕著な影響を及ぼした。
【００５５】
図７Ａ〜７Ｂは、（Ａ）アズキャストマイクロレンズのレンズ及び（Ｂ）平坦化マイクロレンズの平坦化レンズの光トレースモデル（ワシントン州ベルビューのゼマックスディベロップメント社（Zemax Development Corporation）のゼマックスオプティカルデザインプログラム（Zemax OpticalDesign Program））の結果を示す光線トレース図である。図８Ａ〜８Ｂは、（Ａ）アズキャストマイクロレンズ及び（Ｂ）平坦化マイクロレンズの光学顕微鏡写真である。上記のモデルによって、アズキャストレンズが可視光（λ＝５５０ｎｍ）を、そのレンズの前面から７４．４ミクロンの距離で回折限界スポット近くまで集束させることが示されている。これに対して、図７Ｂに示されているように、この距離における平坦化レンズの集束スポット寸法は、アズキャストレンズよりも７倍大きかった。これは、図８Ａ〜８Ｂの光学顕微鏡写真と一致しており、図８Ａ〜８Ｂは、アズキャストレンズアレイ内のレンズによって形成される焦点面が、はっきりした明るいスポットであった一方で、平坦レンズアレイの同じ平面の画像が、それよりもかなり大きくぼんやりしたスポットを含んでいたことを示している。
【００５６】
続いて平坦フィルムを非制約形態で１１０℃まで加熱し、図６Ｃに示されている回復構造をもたらした。図９は、ＡＦＭで測定した場合の、アズキャストマイクロレンズ、及び、変形させてから熱的に回復させたマイクロレンズの表面プロファイルの比較を示すグラフである。直径３０ミクロンより大きいこれらの２つのレンズに関しては、表面プロファイルの差異は最大で約２００ｎｍで、それは、初期形状の良好な回復を示していたことに留意されたい。これらの結果は、熱履歴に応じて光学性能を受動的及び可逆的に変えることのできる材料を光学デバイスに組み込めることを示していた。この例では、マイクロレンズの光学性能が熱及び圧力によって破壊され、その後、加熱することによってレンズの集光力が回復した。
【００５７】
（実施例２）
第２の実験では、実施例１のように、厚さを制御するためにスペーサーによって隔てられた２枚のＰＥＴフィルムの間に、ＭＡＵＳ／ＩＢＡ溶液を重合させることによって、平らな４０／６０の５Ｋ  ＭＡＵＳ／ＩＢＡフィルムを作製した。実施例１に記載されているポリイミドツールを用いて、得られたフィルムにマイクロレンズアレイパターンをエンボス加工した。エンボス加工手順は、スチールプレート上に置かれたライナーの上に上記のツールを配置する工程を伴った。上記のツールの上にＭＡＵＳ／ＩＢＡフィルムを配置して、別のＰＥＴフィルム及び別のスチールプレートで覆った。続いて、この積み重ね体を、１１０℃に予熱した精密プレス内に配置し、１０分間プレスしてから、加圧下で室温まで冷却した。この複製フィルムの一部を、非制約形態で１０分間、１１０°の温度まで加熱して、フィルムを元来のトポロジーに戻した。
【００５８】
図１０Ａは、この実験のエンボスマイクロレンズのＡＦＭ顕微鏡写真を示しており、図１０Ｂは、フィルムを元来の平らな状態に「戻した」後のエンボスレンズのＡＦＭ顕微鏡写真を示している。このレンズ形状のＡＦＭプロファイルによって、エンボスレンズの曲率半径が約２９ミクロンであったこと、及び、「戻した」レンズの曲率半径が前記値の少なくとも１０倍であることが示唆される。上記の式１を用いたところ、平らな状態に「戻した」レンズの８７０ミクロンという焦点距離に対して、エンボスレンズは約８７ミクロンの焦点距離を有していた。この実施例では、ＭＡＵＳ／ＩＢＡフィルムを使用することによって、熱及び圧力を用いて機能性マイクロレンズを形状記憶材の上にエンボス加工でき、マイクロレンズが、その後に熱に露出されると、光パワーの劇的な変化を経ることが示唆された。
【００５９】
（実施例３）
Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（波長＝１０６４ｎｍ）からの光に露出されると黒色に変化する添加物を含む厚さ１７７．８マイクロメートル（７ミル）のポリカーボネートフィルムの上に形状記憶マイクロレンズをコーティングすることによって、シートを形成させた。このフィルムに、４０重量％のシリコーン樹脂（５Ｋ  メチルスチリルウレアシロキサン（ＭｅＳｔＵＳ））及び６０重量％のイソボルニルアクリレート（ＩＢＡ）を含む溶液をコーティングした。ダロキュア（Darocur）１１７３（０．５％）を光開始剤として使用した。所望のレンズパターンを含むＥＬＭｏＦプロセスによってパターン化された１片のフッ素化カプトンツールを上記のコーティングに押し付け、３１．４ｍＷ／ｃｍ２の強度及び３７１ｎｍのピーク波長のマイクロ波駆動型水銀ランプの出力に４分間露出させることを利用して、基材を通じてこのコーティングを硬化させた。得られたシートは、形状記憶ポリマー材料から形成された直径３０μｍ、焦点距離６０μｍの形状記憶レンズを備えていた。１ワットの平均出力で動作するパルスＮｄ：ＹＡＧレーザー（パルス幅１ナノ秒、パルス周波数１ｋＨｚ）を用いて、マイクロレンズを通じて、レーザー刻印可能なポリカーボネートフィルム内に浮遊画像を描いた。この浮遊画像は、それぞれのマイクロレンズの背後に生成された黒いマイクロ画像によって形成させた。
【００６０】
図１１Ａは、上記のシートのサンプル内に描かれた３つの代表的画像５２の写真である。これらの画像は、浮遊／沈下状態の正方形及び円である。図１１Ａに示されている、イメージングされたサンプルシートを、１３７．８℃（２８０°Ｆ）で１分４５秒間、寸法約７．６２×７．６２ｃｍ（３インチ×３インチ）の２枚の研磨クロムプレート間で、７２５７ｋｇ（１６，０００ポンド）の力でプレスした。サンプルシートをプレスから外したとき、シートは、平坦化形態を保持するとともに、マイクロレンズの平坦化により、透明な外観を有する区域を備えた。これらの透明区域では、浮遊／沈下状態の円及び正方形の浮遊画像は見えなくなっていた。
【００６１】
図１１Ｂは、圧縮されたサンプルシートの透明区域のうちの１つの写真である。浮遊画像は消失していたが、サンプルシートは、正方形及び円形形状を示すかすかな２Ｄ画像５４を保持していた。これは、浮遊画像書き込みプロセス中にマイクロレンズの背後に生成された黒いマイクロ画像によるものである。これらの２Ｄ画像は、浮遊画像の形状の中に位置していたため、これらの画像は、２Ｄパターンのおぼろげな外観をもたらしたが、浮遊／沈下状態の浮遊画像としては出現しなかった。レンズ配合物内のＩＢＡ構成成分のＴｇを上回る温度までサンプルシートを再加熱したとき、元来のマイクロレンズ形状が回復し、浮遊画像５２が再出現した。図１１Ｃは、再加熱後のサンプルシートの写真である。
【００６２】
本発明の様々な実施形態について説明した。これら及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲に含まれる。
【図１Ａ】
2010503005.tif 000004
【図１Ｂ】
2010503005.tif 000005
【図２】
2010503005.tif 000006
【図３】
2010503005.tif 000007
【図４】
2010503005.tif 000008
【図５】
2010503005.tif 000009
【図６Ａ】
2010503005.tif 000010
【図６Ｂ】
2010503005.tif 000011
【図６Ｃ】
2010503005.tif 000012
【図７Ａ】
2010503005.tif 000013
【図７Ｂ】
2010503005.tif 000014
【図８Ａ】
2010503005.tif 000015
【図８Ｂ】
2010503005.tif 000016
【図９】
2010503005.tif 000017
【図１０Ａ】
2010503005.tif 000018
【図１０Ｂ】
2010503005.tif 000019
【図１１Ａ】
2010503005.tif 000020
【図１１Ｂ】
2010503005.tif 000021
【図１１Ｃ】
2010503005.tif 000022