闪耀光栅的加工方法及基于闪耀光栅的光学可变器件

1.本发明涉及微纳光学加工技术领域，特别是涉及闪耀光栅的加工方法及基于闪耀光栅的光学可变器件。


背景技术：

2.闪耀光栅也称为小阶梯光栅，是一种特殊形式的反射式或透射式衍射光栅，设计用于在特定衍射阶次产生最大的衍射效率。这意味着大部分光功率将会在设计衍射阶次下，同时将其它阶次的功率最小化。
3.机械刻划是闪耀光栅最传统的制作方法，已有十分悠久的历史。虽然目前在制作母版平面衍射光栅技术上，光刻技术与激光全息加工已得到了广泛的应用。但由于光刻技术的加工成本过高、激光全息加工对高密度衍射光栅的加工能力十分有限等问题，难以加工如红外闪耀光栅等含有特殊槽型的光栅。因此对于高密度闪耀光栅的制作依然需要采用机械刻划的传统加工方式。机械刻划制作衍射光栅的核心思想主要来源于牛头刨式加工。即在专用的光栅刻划机上，工作平台带动光栅毛坯按光栅常数做分度运动，安装金刚石刻刀的固定式刀桥做往复运动。机械划刻方式虽然具有光栅槽型容易控制等特点，但是当光栅的尺度下降到近可见光波光附近时，也存在加工效率较低等问题。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对传统对闪耀光栅的制作方法存在加工效率较低的问题，提供一种闪耀光栅的加工方法及基于闪耀光栅的光学可变器件。
5.一方面，一种闪耀光栅的加工方法，包括如下步骤：
6.对刀具施加椭圆振动，所述椭圆振动的周期分为前半程及后半程；
7.所述前半程中，所述刀具对工件进行切削加工，进行材料去除；
8.所述后半程中，所述刀具对工件进行塑性成形加工，形成闪耀光栅的闪耀面。
9.上述闪耀光栅的加工方法，通过对刀具施加椭圆振动的方式，并将椭圆振动的周期分为前半程和后半程，每一个振动周期上可加工出一个闪耀光栅，从而实现闪耀光栅的高效加工；在每个振动周期的前半程，刀具对工件进行切削加工，进行材料去除；在每个振动周期的后半程，刀具对工件进行塑性成形加工，形成闪耀光栅的闪耀面，从而在每个振动周期上实现切削和塑性成形的复合加工方式，促进了闪耀光栅的闪耀面的快速成形，相比传统的闪耀光栅的制作方法，加工效率更高。
10.在其中一个实施例中，在对所述刀具施加椭圆振动的同时施加名义切削速度，加工出多个闪耀光栅，一个像素长度内的多个相同规格的闪耀光栅形成一个闪耀光栅组，所述名义切削速度的方向与所述刀具的前侧朝向相同。
11.在其中一个实施例中，所述闪耀光栅的加工方法还包括如下步骤：
12.沿第一切削方向使用所述椭圆振动叠加第一名义切削速度加工出多个闪耀光栅组形成第一闪耀光栅列；
13.所述刀具以所述工件的基平面法线为轴旋转；
14.所述刀具移动产生第一进给量；
15.沿第二切削方向使用所述椭圆振动叠加第二名义切削速度加工出多个闪耀光栅组形成第二闪耀光栅列。
16.在其中一个实施例中，所述闪耀光栅的加工方法还包括如下步骤：
17.所述刀具移动产生第一平移量，
18.沿第一切削方向使用所述椭圆振动叠加第一名义切削速度，加工出多个相互平行的第一闪耀光栅列形成第一闪耀光栅阵列。
19.在其中一个实施例中，所述闪耀光栅的加工方法还包括如下步骤：
20.所述刀具产生第二平移量，
21.沿第二切削方向使用所述椭圆振动叠加第二名义切削速度，加工出多个相互平行的第二闪耀光栅列形成第二闪耀光栅阵列。
22.在其中一个实施例中，所述刀具以所述工件的基平面法线为轴旋转的角度为180
°
，所述第一切削方向与所述第二切削方向相反，所述第一闪耀光栅列的闪耀方向为第一闪耀方向，所述第二闪耀光栅列的闪耀方向为第二闪耀方向，所述第一闪耀方向与所述第二闪耀方向以所述工件的基平面法线为轴相互对称。
23.在其中一个实施例中，所述刀具以所述工件的基平面法线为轴旋转的角度为90
°
，所述第一切削方向与所述第二切削方向相互正交，所述第一闪耀光栅列的闪耀方向为第一闪耀方向，所述第二闪耀光栅列的闪耀方向为第二闪耀方向，所述第一闪耀方向与所述第二闪耀方向相互正交。
24.在其中一个实施例中，所述第一名义切削速度的大小与所述第二名义切削速度的大小能够以像素为单位进行变化。
25.在其中一个实施例中，所述刀具为金刚石刀具。
26.在其中一个实施例中，所述椭圆振动的轨迹的方向角为0
°
～90
°
。
27.另一方面，一种基于闪耀光栅的光学可变器件，包括工件，所述工件上成排设有第一闪耀光栅列与第二闪耀光栅列，所述第一闪耀光栅列包括成一列设置且闪耀方向为第一闪耀方向的多个闪耀光栅组，所述第二闪耀光栅列包括成一列设置且闪耀方向为第二闪耀方向的多个闪耀光栅组，一个像素长度内的多个相同规格的闪耀光栅形成一个闪耀光栅组，所述第一闪耀方向与所述第二闪耀方向相互正交或者以所述工件的基平面法线为轴相互对称。
28.上述基于闪耀光栅的光学可变器件，通过在工件上成排设置第一闪耀光栅列与第二闪耀光栅列，第一闪耀方向与第二闪耀方向相互正交或者以工件的基平面法线为轴相互对称，通过将基于闪耀光栅的光学可变器件旋转180
°
或90
°
、改变观察方向180
°
或90
°
，分别在第一闪耀方向与第二闪耀方向上观察，能够观察到两组画面。通过该器件能够实现将两组信息耦合于同一个基于闪耀光栅的光学可变器件上，通过改变观察方向或旋转工件的放置位置即可对同一平面上的信息进行解耦，扩展了信息传输的多样性与丰富性，能够应用于激光解耦、防伪标记、加密传输等领域。
29.在其中一个实施例中，所述工件上设有多列所述第一闪耀光栅列及多列所述第二闪耀光栅列，多列所述第一闪耀光栅列成排设置形成第一闪耀光栅阵列，多列所述第二闪
耀光栅列形成第二闪耀光栅阵列，所述第一闪耀光栅阵列与所述第二闪耀光栅阵列相邻设置或相互穿插设置。
30.在其中一个实施例中，所述第一闪耀光栅列的不同的所述闪耀光栅组的光栅间距相同或不同；和/或，
31.所述第二闪耀光栅列的不同的所述闪耀光栅组的光栅间距相同或不同。
32.在其中一个实施例中，所述第一闪耀光栅列的不同的所述闪耀光栅组的光栅深度相同或不同；和/或，
33.所述第二闪耀光栅列的不同的所述闪耀光栅组的光栅深度相同或不同。
附图说明
34.图1为一实施例的闪耀光栅的加工方法的闪耀光栅的基本参数图；
35.图2为一实施例的闪耀光栅的加工方法的闪耀光栅加工原理图；
36.图3为一实施例的闪耀光栅的加工方法的闪耀光栅组加工原理图；
37.图4为第一实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件的结构示意图；
38.图5为第一实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件从第一闪耀方向进行观察的视觉效果图；
39.图6为第一实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件从第二闪耀方向进行观察的视觉效果图；
40.图7为第二实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件的结构示意图；
41.图8为第二实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件从第一闪耀方向进行观察的视觉效果图；
42.图9为第二实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件从第二闪耀方向进行观察的视觉效果图。
43.图中：
44.1、刀具；2、名义切削速度；3、椭圆振动轨迹；4、方向角；5、工件；6、名义切削深度方向；7、半长轴；8、半短轴；9、名义切削深度；10、后角；11、未加工表面；12、合成加工轨迹；13、闪耀光栅；14、闪耀角；15、前半程；16、后半程；17、光栅间距；
45.100、第一实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件；101、白光照射方向；102、工件的基平面法线方向；103、第一进给方向；104、第一进给量；105、一个像素的长度；110、第一闪耀光栅阵列；111、第一闪耀光栅列；120、第二闪耀光栅阵列；121、第二闪耀光栅列；131、第一切削方向；132、第二切削方向；141、第一闪耀方向；142、第二闪耀方向；
46.200、第二实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件；201、白光照射方向；202、工件的基平面法线方向；203、第一进给方向；204、第一进给量；205、第二进给方向；206、第二进给量；210、第一闪耀光栅阵列；211、第一闪耀光栅列；220、第二闪耀光栅阵列；221、第二闪耀光栅列；231、第一切削方向；232、第二切削方向；241、第一闪耀方向；242、第二闪耀方向。
具体实施方式
47.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发
明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
48.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
49.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
50.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
52.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
53.一方面，本技术提供一实施方式的闪耀光栅的加工方法，包括如下步骤：
54.s01、对刀具施加椭圆振动，椭圆振动的周期分为前半程和后半程。
55.s02、前半程中，刀具对工件进行切削加工，进行材料去除。
56.s03、后半程中，刀具对工件进行塑性成形加工，形成闪耀光栅的闪耀面。
57.首先，请参考图1，图1示出了闪耀光栅的基本参数。闪耀光栅主要包括闪耀光栅平面以及闪耀面。进一步地，闪耀面与闪耀光栅平面之间的夹角即为闪耀角，闪耀面的法线与闪耀光栅平面的法线之间的夹角与闪耀角相等。其中，闪耀面的法线方向即为闪耀光栅的闪耀方向。相邻的两个闪耀光栅组之间的距离则为光栅间距。
58.具体地，请参考图2，图2示出了本实施例的闪耀光栅的加工方法的加工原理图。通过对刀具1施加椭圆振动，获得刀具1的椭圆振动轨迹3。其中，椭圆振动轨迹3的中心位置根据闪耀光栅加工过程中的名义切削深度9进行确定。通常，名义切削深度方向6指向闪耀光栅平面。
59.进一步地，刀具1的椭圆振动轨迹3由基于共振或者非共振的振动发生装置产生。
椭圆振动的频率由振动发生装置的能力决定。优选地，在本实施例中，刀具1的椭圆振动频率为2000hz，实现对闪耀光栅的高效加工。在其他实施例中，可根据实际振动发生装置的能力提高椭圆振动频率至更高的量级，在此不做限定。
60.进一步地，本实施例中的刀具1为金刚石刀具，可为天然金刚石材料或人造金刚石材料，由于金刚石材料具有硬度高的特点，从而能够保证闪耀光栅的加工效果。
61.可选地，刀具1的前端半径为500um-700um、前角为0
°
～5
°
、后角10为5
°
～15
°
。其中，刀具1的前角为刀具1的前侧平面与工件5的基平面法线之间的夹角；刀具1的后角10为刀具1的切割面与未加工表面11之间的夹角，通常闪耀光栅的闪耀角14等于刀具1的后角10。优选地，本实施例中的刀具1的前端半径为600um，从而能够实现亚微米级的光栅制造。刀具1的前角为0
°
，保证刀具1在加工过程中的强度，尽可能减少加工过程中产生的分力，高效利用动力源的输入。刀具1的后角10为10
°
，申请人经过大量实验验证得出，当刀具1的后角10为10
°
时，加工出的闪耀光栅的闪耀角14具有稳定值，且稳定趋近与刀具1的后角值，加工出的闪耀光栅的表面轮廓更加平滑。前述对于刀具1的具体参数值仅为举例说明，在其他实施例中，刀具1的前端半径、前角、后角10等参数可根据实际需求进行适应性调整。
62.可选地，椭圆振动轨迹3的方向角4为0
°
～90
°
。优选地，在本实施例中，椭圆振动轨迹3为方向角4为90
°
的正椭圆。其中，方向角4为椭圆的半长轴7与名义切削速度2之间的夹角。经过申请人大量实验验证，椭圆振动轨迹3的方向角4对闪耀光栅表面的生成存在重要影响，与散射白光的强度具有较强的相关性。在本实施例中，椭圆振动轨迹3的半长轴7为3um，半短轴8为1um。当椭圆振动轨迹3的方向角4为0
°
时，闪耀光栅的衍射强度达到最大值。通过将椭圆振动轨迹3的方向角4设定为90
°
，能够扩大闪耀光栅组中光栅间距17的可实现范围，也能够起到简化轨迹路径、减少闪耀光栅加工实验过程中的干扰变量、便于对工件5的加工过程进行分析的作用。当然，椭圆振动轨迹3的方向角4不限定为90
°
，在其他实施例中，椭圆振动轨迹3的方向角4也可根据实际加工需要进行调整。
63.进一步地，请参考图3，图3示出了本实施方式的闪耀光栅的加工方法对闪耀光栅组进行加工的原理图。在对刀具1施加椭圆振动的同时施加名义切削速度2，形成多个闪耀光栅，一个像素长度内的多个相同规格的闪耀光栅组成一个闪耀光栅组。进一步地，名义切削速度2的方向与刀具1的前侧朝向相同。椭圆振动轨迹3与名义切削速度2共同施加于刀具1，形成刀具1的合成加工轨迹12为近似于螺旋线的合成加工轨迹12。
64.进一步地，在一些实施例中，对刀具1使用刀具伺服技术，实现以像素为单位对名义切削速度2以及名义切削深度9进行控制。由于名义切削速度2需要根据所要加工的闪耀光栅组的闪耀光栅间距17与振动频率共同确定，即名义切削速度2等于闪耀光栅间距17与振动频率的乘积。通过改变名义切削速度2，调整闪耀光栅组的闪耀光栅间距17，能够使不同像素的闪耀光栅组反射出不同的颜色。进而在对多个闪耀光栅组进行加工时，能够根据所需要的图像的特点，通过调整刀具1的切削参数加工出不同的闪耀光栅组，满足多种需要。
65.具体地，使用本实施例的闪耀光栅的加工方法的工件5可为金属、树脂或其他非金属材料。从而，使用本实施例的闪耀光栅的加工方法能够应用于多种不同的应用场景。
66.上述闪耀光栅的加工方法，通过对刀具1施加椭圆振动的方式，并将椭圆振动的周期分为前半程15和后半程16，每一个振动周期上可加工出一个闪耀光栅，从而实现闪耀光
栅的高效加工；在每个振动周期的前半程15，刀具1对工件5进行切削加工，进行材料去除；在每个振动周期的后半程16，刀具1对工件5进行塑性成形加工，形成闪耀光栅的闪耀面，从而在每个振动周期上实现切削和塑性成形的复合加工方式，促进了闪耀光栅的闪耀面的快速成形，相比传统的闪耀光栅的制作方法，加工效率更高。
67.在一些实施例中，闪耀光栅的加工方法还包括如下步骤：
68.s11、沿第一切削方向使用椭圆振动叠加第一名义切削速度加工出多个闪耀光栅组形成第一闪耀光栅列。
69.具体地，第一闪耀光栅列的闪耀方向为第一闪耀方向。具体地，第一闪耀光栅列呈“一”字型排列。进一步地，第一名义切削速度的大小可以像素为单位进行变化，从而加工出的多个相邻的第一闪耀光栅组中，每个第一闪耀光栅组之间的光栅间距与光栅数量存在差别，根据光的衍射原理，当观察方向位于第一闪耀方向时，能够观察到不同的反射颜色，在实际应用中，能够丰富第一闪耀光栅列所成的像的色彩，提升了信息传输量与画面质量。
70.进一步地，步骤s11还可包括如下步骤：
71.s110、刀具移动产生第一平移量；沿第一切削方向使用椭圆振动叠加第一名义切削速度，加工出多个相互平行的第一闪耀光栅列形成第一闪耀光栅阵列。进一步地，第一平移量为两个像素的长度，从而使得多个成“一”字型排列的第一闪耀光栅列相互之间均匀间隔分布。
72.s12、刀具以工件的基平面法线为轴旋转。
73.具体地，工件的基平面与闪耀光栅组的基平面相互平行。通过刀具以工件的基平面法线为轴旋转，改变刀具的切削方向，从而改变刀具的运动轨迹。
74.s13、刀具移动产生第一进给量。
75.具体地，第一进给量为一个像素的长度。像素的长度由工件的尺寸与分辨率共同决定，一个像素的长度根据具体的成像需求可做出适应性调整。更具体地，第一进给量的产生的第一进给方向正交于第一名义切削速度方向。
76.s14、沿第二切削方向使用椭圆振动叠加第二名义切削速度加工出多个闪耀光栅组形成第二闪耀光栅列。
77.具体地，第二闪耀光栅列的闪耀方向为第二闪耀方向。具体地，第二闪耀光栅列呈“一”字型排列。由于刀具经过以工件的基平面法线为轴旋转，则第二切削方向与第一切削方向不同。从而使第二闪耀光栅列的第二闪耀方向与第一闪耀方向也不同。进一步地，第二名义切削速度也可以像素为单位进行调整，从而加工出的多个相邻的第二闪耀光栅组中，每个第二闪耀光栅组的光栅间距与光栅数量存在差别，根据光的衍射原理，当观察方向位于第一闪耀方向时，能够观察到不同的反射颜色，在实际应用中，能够丰富第二闪耀光栅列所成的像的色彩，提升了信息传输量与画面质量。
78.进一步地，步骤s14还可包括如下步骤：
79.s140、刀具移动产生第二平移量；沿第二切削方向使用椭圆振动叠加第二名义切削速度，加工出多个相互平行的第二闪耀光栅列形成第二闪耀光栅阵列。进一步地，第二平移量为两个像素的长度，从而使得多个成“一”字型排列的第二闪耀光栅列相互之间均匀间隔分布。在一些实施例中，分别成“一”字型排列的多个第二闪耀光栅列与多个第一闪耀光栅列相互之间穿插分布。
80.下面以具体的实施例对以上实施方式中的闪耀光栅的加工方法进行详细描述。
81.第一实施例
82.具体地，请结合参考图4，第一实施例的闪耀光栅的加工方法包括如下步骤：
83.s11-1、沿第一切削方向131使用椭圆振动叠加第一名义切削速度加工出多个闪耀光栅组形成第一闪耀光栅列111。
84.s12-1、刀具以工件的基平面法线为轴旋转180
°
。
85.s13-1、刀具移动产生第一进给量104。
86.s14-1、沿第二切削方向132使用椭圆振动叠加第二名义切削速度加工出多个闪耀光栅组形成第二闪耀光栅列121。
87.第一实施例的闪耀光栅的加工方法中，主要细化了前述实施方式中的刀具以工件的基平面的法线为轴进行旋转的角度为180
°
。从而，第一实施例的闪耀光栅的加工方法加工出的第二闪耀光栅列121的闪耀方向与第一闪耀光栅列111的闪耀方向以工件的基平面法线为轴相互对称，第二切削方向132与第一切削方向131相互反向设置。从而，能够将两组信息分别耦合至位于同一个工件的第一闪耀光栅列111与第二闪耀光栅列121，通过旋转工件或旋转观察方向180
°
即可对第一闪耀光栅列111与第二闪耀光栅列121的信息进行解耦。
88.第二实施例
89.具体地，请结合参考图7，第二实施例的闪耀光栅的加工方法包括如下步骤：
90.s11-2、沿第一切削方向231使用椭圆振动叠加第一名义切削速度加工出多个闪耀光栅组形成第一闪耀光栅列211。
91.s12-2、刀具以工件的基平面法线为轴旋转90
°
。
92.s13-2、刀具移动产生第一进给量204。
93.s14-2、沿第二切削方向232使用椭圆振动叠加第二名义切削速度加工出多个闪耀光栅组形成第二闪耀光栅列221。
94.第二实施例的闪耀光栅的加工方法中，主要细化了前述实施方式中的刀具以工件的基平面的法线为轴进行旋转的角度为90
°
。从而，第二实施例的闪耀光栅的加工方法加工出的第二闪耀光栅列221的闪耀方向与第一闪耀光栅列211的闪耀方向相互正交，第二切削方向232与第一切削方向231相互正交。从而，能够将两组信息分别耦合至位于同一个工件的第一闪耀光栅列211与第二闪耀光栅列221，通过旋转工件或旋转观察方向90
°
即可对第一闪耀光栅列211与第二闪耀光栅列221的信息进行解耦。
95.具体地，步骤s14-2中，还包括如下步骤：
96.s14-20、刀具移动产生第二进给量206。具体地，第二进给量206的进给方向与第二名义切削速度的方向相互正交，使多个第二闪耀光栅组能够呈“一”字型排列。进一步地，第二进给量206的距离为一个像素的长度。
97.另一方面，基于前述的闪耀光栅的加工方法，本技术还提供一实施方式的基于闪耀光栅的光学可变器件，包括工件，工件上成排设有第一闪耀光栅列与第二闪耀光栅列，第一闪耀光栅列包括成一列设置且闪耀方向为第一闪耀方向的多个闪耀光栅组，第二闪耀光栅列包括成一列设置且闪耀方向为第二闪耀方向的多个闪耀光栅组，一个像素长度内的多个相同规格的闪耀光栅形成一个闪耀光栅组，第一闪耀方向与第二闪耀方向相互正交或者以工件的基平面法线为轴相互对称。
98.光学可变器件(optically variable device，ovd)是一种能够显示多种信息通道的安全器件。传统的光学可变器件中通常利用一维光栅进行ovd的制作。然而，由于一维光栅的方向是固定的，一维光栅在对信息进行解耦的过程中存在解耦受限的问题，导致ovd的视觉质量较低。
99.上述基于闪耀光栅的光学可变器件，通过在工件上成排设置第一闪耀光栅列与第二闪耀光栅列，第一闪耀方向与第二闪耀方向相互正交或者以工件的基平面法线为轴相互对称，通过将基于闪耀光栅的光学可变器件旋转180
°
或90
°
、改变观察方向180
°
或90
°
，分别在第一闪耀方向与第二闪耀方向上观察，能够观察到两组画面。通过该器件能够实现将两组信息耦合于同一个基于闪耀光栅的光学可变器件上，通过改变观察方向或旋转工件的放置位置即可对同一平面上的信息进行解耦，扩展了信息传输的多样性与丰富性，能够应用于激光解耦、防伪标记、加密传输等领域。
100.下面以具体的实施例对以上实施方式中的基于闪耀光栅的光学可变器件进行详细描述。
101.请参考图4，第一实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件100，基于前述第一实施例的闪耀光栅的加工方法，包括工件，工件上成排设有第一闪耀光栅列110与第二闪耀光栅列120，第一闪耀光栅列110包括成一列设置且闪耀方向为第一闪耀方向141的多个闪耀光栅组，第二闪耀光栅列120包括成一列设置且闪耀方向为第二闪耀方向142的多个闪耀光栅组，一个像素长度内的多个相同规格的闪耀光栅形成一个闪耀光栅组，第一闪耀方向141与第二闪耀方向142工件的基平面法线102为轴相互对称。请参考图5至图6，分别为第一实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件100旋转180
°
、或者将观察角度旋转180
°
时所解耦得到的两组图像。
102.上述第一实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件100，通过将基于闪耀光栅的光学可变器件旋转180
°
或者改变观察方向180
°
，分别在第一闪耀方向141与第二闪耀方向142上观察，能够观察到两组画面。通过该器件能够实现将两组信息耦合于同一个基于闪耀光栅的光学可变器件上，通过改变观察方向或旋转工件的放置位置即可对同一平面上的信息进行解耦，扩展了信息传输的多样性与丰富性，能够应用于激光解耦、防伪标记、加密传输等领域。
103.请参考图7，第二实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件200，基于前述第二实施例的闪耀光栅的加工方法，包括工件，工件上成排设有第一闪耀光栅列210与第二闪耀光栅列220，第一闪耀光栅列210包括成一列设置且闪耀方向为第一闪耀方向241的多个闪耀光栅组，第二闪耀光栅列220包括成一列设置且闪耀方向为第二闪耀方向242的多个闪耀光栅组，一个像素长度内的多个相同规格的闪耀光栅形成一个闪耀光栅组，第一闪耀方向241与第二闪耀方向242相互正交。请参考图8至图9，分别为第二实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件200旋转90
°
、或者将观察角度旋转90
°
时所解耦得到的两组图像。
104.上述第二实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件200，通过将基于闪耀光栅的光学可变器件旋转90
°
或者改变观察方向90
°
，分别在第一闪耀方向241与第二闪耀方向242上观察，能够观察到两组画面。通过该器件能够实现将两组信息耦合于同一个基于闪耀光栅的光学可变器件上，通过改变观察方向或旋转工件的放置位置即可对同一平面上的信息进行解耦，扩展了信息传输的多样性与丰富性，能够应用于激光解耦、防伪标记、加密传输等
领域。
105.进一步地，基于前述的第一实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件100与第二实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件200，在一些实施例中，第一闪耀光栅阵列的各闪耀光栅组的光栅间距相同；在一些实施例中，第一闪耀光栅阵列的各闪耀光栅组的光栅间距不同。更多地，在一些实施例中，第二闪耀光栅阵列的各闪耀光栅组的光栅间距相同；在一些实施例中，第二闪耀光栅阵列的各闪耀光栅组的光栅间距不同。从而在第一闪耀方向或第二闪耀方向进行观察时，能够在第一闪耀光栅组或第二闪耀光栅组中分别观察到不同的颜色，从而能够呈现出更丰富多样的图像信息。
106.进一步地，基于前述的第一实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件100与第二实施例的基于闪耀光栅的光学可变器件200，在一些实施例中，第一闪耀光栅阵列的各闪耀光栅组的光栅深度相同；在一些实施例中，第一闪耀光栅阵列的各闪耀光栅组的光栅深度不同。更多地，在一些实施例中，第二闪耀光栅阵列的各闪耀光栅组的光栅深度相同；在一些实施例中，第二闪耀光栅阵列的各闪耀光栅组的光栅深度不同。其中，光栅深度为闪耀光栅的最低端与工件上的未加工平面之间的垂直距离。从而能够使得基于闪耀光栅的光学可变装置的成像效果具有一定的三维属性，传递的图像信息能够具有更多的维度。通常，在加工过程中为了保证加工效率，第一闪耀光栅阵列的各闪耀光栅组的光栅深度相同，第二闪耀光栅阵列的各闪耀光栅组的光栅深度相同。
107.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
108.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种闪耀光栅的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：对刀具施加椭圆振动，所述椭圆振动的周期分为前半程及后半程；所述前半程中，所述刀具对工件进行切削加工，进行材料去除；所述后半程中，所述刀具对工件进行塑性成形加工，形成闪耀光栅的闪耀面。2.根据权利要求1所述的闪耀光栅的加工方法，其特征在于，在对所述刀具施加椭圆振动的同时施加名义切削速度，加工出多个闪耀光栅，一个像素长度内的多个相同规格的闪耀光栅形成一个闪耀光栅组，所述名义切削速度的方向与所述刀具的前侧朝向相同。3.根据权利要求2所述的闪耀光栅的加工方法，其特征在于，还包括如下步骤：沿第一切削方向使用所述椭圆振动叠加第一名义切削速度加工出多个闪耀光栅组形成第一闪耀光栅列；所述刀具以所述工件的基平面法线为轴旋转；所述刀具移动产生第一进给量；沿第二切削方向使用所述椭圆振动叠加第二名义切削速度加工出多个闪耀光栅组形成第二闪耀光栅列。4.根据权利要求3所述的闪耀光栅的加工方法，其特征在于，还包括如下步骤：所述刀具移动产生第一平移量，沿第一切削方向使用所述椭圆振动叠加第一名义切削速度，加工出多个相互平行的第一闪耀光栅列形成第一闪耀光栅阵列。5.根据权利要求3所述的闪耀光栅的加工方法，其特征在于，还包括如下步骤：所述刀具产生第二平移量，沿第二切削方向使用所述椭圆振动叠加第二名义切削速度，加工出多个相互平行的第二闪耀光栅列形成第二闪耀光栅阵列。6.根据权利要求3-5任一项所述的闪耀光栅的加工方法，其特征在于，所述刀具以所述工件的基平面法线为轴旋转的角度为180
°
，所述第一切削方向与所述第二切削方向相反，所述第一闪耀光栅列的闪耀方向为第一闪耀方向，所述第二闪耀光栅列的闪耀方向为第二闪耀方向，所述第一闪耀方向与所述第二闪耀方向以所述工件的基平面法线为轴相互对称。7.根据权利要求3-5任一项所述的闪耀光栅的加工方法，其特征在于，所述刀具以所述工件的基平面法线为轴旋转的角度为90
°
，所述第一切削方向与所述第二切削方向相互正交，所述第一闪耀光栅列的闪耀方向为第一闪耀方向，所述第二闪耀光栅列的闪耀方向为第二闪耀方向，所述第一闪耀方向与所述第二闪耀方向相互正交。8.根据权利要求3-5任一项所述的闪耀光栅的加工方法，其特征在于，所述第一名义切削速度的大小与所述第二名义切削速度的大小能够以像素为单位进行变化。9.根据权利要求8所述的闪耀光栅的加工方法，其特征在于，所述刀具为金刚石刀具。10.根据权利要求8所述的闪耀光栅的加工方法，其特征在于，所述椭圆振动的轨迹的方向角为0
°
～90
°
。11.一种基于闪耀光栅的光学可变器件，其特征在于，包括工件，所述工件上成排设有第一闪耀光栅列与第二闪耀光栅列，所述第一闪耀光栅列包括成一列设置且闪耀方向为第一闪耀方向的多个闪耀光栅组，所述第二闪耀光栅列包括成一列设置且闪耀方向为第二闪
耀方向的多个闪耀光栅组，一个像素长度内的多个相同规格的闪耀光栅形成一个闪耀光栅组，所述第一闪耀方向与所述第二闪耀方向相互正交或者以所述工件的基平面法线为轴相互对称。12.根据权利要求11所述的基于闪耀光栅的光学可变器件，其特征在于，所述工件上设有多列所述第一闪耀光栅列及多列所述第二闪耀光栅列，多列所述第一闪耀光栅列成排设置形成第一闪耀光栅阵列，多列所述第二闪耀光栅列形成第二闪耀光栅阵列，所述第一闪耀光栅阵列与所述第二闪耀光栅阵列相邻设置或相互穿插设置。13.根据权利要求11或12所述的基于闪耀光栅的光学可变器件，其特征在于，所述第一闪耀光栅列的不同的所述闪耀光栅组的光栅间距相同或不同；和/或，所述第二闪耀光栅列的不同的所述闪耀光栅组的光栅间距相同或不同。14.根据权利要求11或12所述的基于闪耀光栅的光学可变器件，其特征在于，所述第一闪耀光栅列的不同的所述闪耀光栅组的光栅深度相同或不同；和/或，所述第二闪耀光栅列的不同的所述闪耀光栅组的光栅深度相同或不同。

技术总结
本发明涉及闪耀光栅的加工方法及基于闪耀光栅的光学可变器件。一种闪耀光栅的加工方法，包括步骤：对刀具施加椭圆振动，椭圆振动的周期分为前半程及后半程；前半程中，刀具对工件进行切削加工，进行材料去除；后半程中，刀具对工件进行塑性成形加工，形成闪耀光栅的闪耀面。上述闪耀光栅的加工方法，通过对刀具施加椭圆振动的方式，并将椭圆振动的周期分为前半程和后半程，每一个振动周期上可加工出一个闪耀光栅，从而实现闪耀光栅的高效加工，在每个振动周期上实现切削和塑性成形的复合加工方式，促进了闪耀光栅的闪耀面的快速成形。促进了闪耀光栅的闪耀面的快速成形。促进了闪耀光栅的闪耀面的快速成形。


技术研发人员：王健健 张建富 冯平法 郁鼎文 吴志军
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2022.02.09
技术公布日：2022/5/25