УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ МИКРООПТИЧЕСКОЕ ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО
PERFECTED MICRO OPTICAL PROTECTIVE DEVICE

РОДСТВЕННАЯ ЗАЯВКА
Данная заявка притязает на приоритет предварительной патентной заявки США порядковый №60/953304, зарегистрированной 1 августа 2007 года, которая полностью содержится в данном документе по ссылке.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение, в общем, относится к микрооптическому защитному устройству для проецирования изображений, а более конкретно, относится к микрооптическому защитному устройству, которое использует одну или более планарных компоновок сшитых значков и которое проецирует под любым данным углом обзора одно или более искусственно увеличенных изображений. Искусственно увеличенное изображение(я) составляет одно- или многослойное изображение(я), которое необязательно изменяется на другое изображение(я) по мере того, как защитное устройство наклоняется, или по мере того, как угол обзора изменяется.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Оптические материалы долго считались ценными дополнениями к защитным волокнам, используемым в банкнотах. Эти материалы обеспечивают множество оптических эффектов самоаутентификации, при этом делая защитное волокно и тем самым банкноту более устойчивой к подделкам.
В качестве примера, патент США №7333268 авторов Steenblik и др. иллюстрирует пленочный материал, который использует регулярную двумерную матрицу нецилиндрических линз для того, чтобы укрупнять микроизображения. В одном варианте осуществления пленочный материал или структура содержит (a) один или более оптических разделителей; (b) регулярную периодическую плоскую матрицу значков изображений, размещенную на одной поверхности оптического разделителя; и (c) регулярную периодическую матрицу линз, размещенную на противостоящей поверхности оптического разделителя. Линзы описываются как многозонные линзы с многоугольным основанием, при этом линзы предоставляют увеличенные поля обзора по ширине ассоциированных значков изображений так, что периферийные края ассоциированных значков изображений не выпадают из вида, или асферические линзы, имеющие фактические диаметры основания менее 50 микрон. Для вариантов применения защиты валюты, документов и продуктов, требующих общей толщины пленки менее 50 микрон, эта ссылка раскрывает, что фактический диаметр основания линзы должен быть менее 50 микрон, и что фокусное расстояние линзы должно быть менее 40 микрон. Изображения, проецируемые посредством этой пленочной структуры, по имеющимся сведениям, демонстрируют ряд визуальных эффектов, в том числе ортопараллактическое перемещение.
Эти микрооптические пленочные структуры, в форме защитных полос или волокон, либо закрепляются на поверхности документа с защитой (к примеру, банкноты), либо частично встраиваются в документ, причем пленочные структуры являются видимыми в четко выраженных окнах на поверхности документа.
Искусственно увеличенные изображения, которые преобразуются из одного вида, формы, размера и/или цвета в другой вид, форму, размер и/или цвет по мере того, как пленочная структура азимутально вращается или просматривается с различных точек обзора, описываются по этой ссылке. Один такой способ для преобразования искусственно увеличенного изображения в другое искусственно увеличенное изображение заключает в себе резкое изменение от одной конфигурации элементов значков на другую. Как лучше всего показано на фиг.6a-c этой ссылки, конфигурации 92 и 94 элементов значков, будучи разделенными с обеих сторон посредством твердой границы 104, объединяются на пограничной линии. Как результат, преобразование осуществляется резко в этой пограничной линии. Другой способ, описанный по этой ссылке, заключает в себе менее резкое изменение. В этом способе переходная зона используется в матрице значков, где размер и форма двух значков, которые размещаются смежно под каждой линзой, постепенно изменяются (т.е. либо постепенно развиваясь в большую и более совершенную форму, либо постепенно возвращаясь к меньшей и менее совершенной форме) по мере того, как она перемещается вдоль матрицы. Хотя внезапность изменения смягчается при помощи переходной зоны, степень, до которой гладкость искусственных преобразований изображений может повышаться, а также число и сложность этих преобразований изображений ограничены, причем только два неповрежденных значка участвуют в каждом преобразовании, и причем преобразования осуществляются не непрерывно, а вместо этого только в течение части времени, в которое вращается пленочная структура или изменяются точки обзора. Следовательно, существует потребность в защитном устройстве, которое допускает более прозрачное преобразование проецируемых изображений в одно или несколько различных изображений вдоль горизонтальной и/или вертикальной оси. Также существует потребность в защитном устройстве, которое допускает проецирование нескольких изображений под любым данным углом обзора, тем самым предоставляя возможность формирования комплексных интегрированных изображений, которые являются более стойкими к имитации.
Международная заявка на патент №PCT/GB 2005/001618 авторов Commander и др. описывает защитное устройство, которое содержит подложку, имеющую матрицу микролинз на одной стороне и одну или более соответствующих матриц микроизображений на другой стороне. Расстояние между матрицей микролинз и матрицей(ами) микроизображений фактически равно фокусному расстоянию микролинз. Подложка является достаточно прозрачной для того, чтобы давать возможность свету проходить через микролинзы так, чтобы достигать микроизображений. Каждое микроизображение задается посредством антиотражающей структуры (к примеру, микрорельефной структуры) на подложке, которая формируется посредством периодической матрицы идентичных конструктивных элементов и, по меньшей мере, частично отражающего слоя. Микроизображения формируются посредством одного или обоих из антиотражающей структуры и, по меньшей мере, частично отражающего слоя. Свет, проходящий через подложку и сталкивающийся с микроизображениями, отражается в другой степени, чем свет, который не сталкивается с микроизображениями, тем самым делая изображения видимыми.
В попытке скрывать изменения ориентации и увеличения в устройстве, которые возникают в ходе изготовления, эта ссылка раскрывает предоставление преднамеренных изменений матрицы изображений. Одно такое изменение заключает в себе модификацию отдельных изображений в матрице микроизображения, чтобы осуществлять медленное вращение изображения через матрицу (см. стр. 35, строки 23-31 и фиг.42, PCT/GB2005/001618). Другое такое изменение описывается только как изменение формы изображений (см. стр. 35, строки 31-33, PCT/GB2005/001618). Средство для достижения такого изменения формы изображений не раскрывается.
Общая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы разрешать потребности предшествующего уровня техники посредством предоставления сшитых значков, состоящих из фрагментов (т.е. узких зон или полосок) из одной или более схем значков, при этом каждый фрагмент немного отстоит, примыкает (т.е. касается или присоединяется на крае или границе) или немного перекрывает смежный фрагмент(ы), и посредством дополнительного предоставления микрооптического защитного устройства, которое использует одну или более планарных компоновок таких сшитых значков. Изобретаемое защитное устройство проецирует под любым данным углом обзора одно или более искусственно увеличенных изображений.
Термин "частота", при использовании в данном документе, означает число фрагментов, которые присутствуют в сшитом значке. В качестве примера сшитый значок, который имеет частоту 4, означает, что сшитый значок содержит четыре (4) чередующихся фрагмента и имеет период 1/4, тогда как сшитый значок, который имеет частоту 2, означает, что сшитый значок содержит два (2) смежных фрагмента и имеет период 1/2.
Микрооптическое защитное устройство по настоящему изобретению содержит подложку, одну или более планарных компоновок сшитых значков на или внутри поверхности подложки и одну или более планарных компоновок микролинз, расположенных практически параллельно планарной компоновке(ам) сшитых значков на расстоянии, достаточном для микролинз, чтобы формировать искусственно увеличенные изображения схемы значков, осуществленной в сшитых значках. Размер и период схемы значков, осуществленной в сшитых значках, может быть (в направлениях X и/или Y) равным или превышающим размер и период микролинз. Другими словами, может быть или не быть корреляция "один-к-одному" между схемой(ами) значков, осуществленной в сшитых значках, и микролинзами. Это обеспечивает искусственное отображение схем значков, которые не "подходят" в рамки границ, заданных посредством одного периода микролинзы.
В первом рассматриваемом варианте осуществления сшитые значки состоят из примыкающих или немного перекрывающихся фрагментов. Посредством настоящего изобретения обнаружено, что микрооптическое защитное устройство, которое использует одну или более планарных компоновок сшитых значков, состоящих, по меньшей мере, из одного фрагмента (к примеру, вертикального фрагмента) из двух или более схем значков (фрагментов, примыкающих или немного перекрывающих смежные фрагменты), одновременно проецирует два или более искусственно увеличенных изображения. Такие одновременно проецируемые изображения могут размещаться смежно, чтобы формировать, например, уникальный рисунок или читаемую фразу, или могут быть соединены так, чтобы формировать одно более крупное и более подробное изображение. Кроме того, такие одновременно проецируемые изображения могут меняться на одно или более других изображений по мере того, как защитное устройство наклоняется, или по мере того, как угол обзора изменяется.
Во втором рассматриваемом варианте осуществления сшитые значки состоят из слегка разнесенных фрагментов. Посредством настоящего изобретения обнаружено, что микрооптическое защитное устройство, которое использует одну или более планарных компоновок сшитых значков, каждый из которых состоит из слегка разнесенных фрагментов (к примеру, вертикальных фрагментов) из двух или более схем значков, последовательно проецирует два или более искусственно увеличенных изображения по мере того, как устройство наклоняется или просматривается с различных углов обзора.
В дополнение к (или вместо) изменению одной формы на другую по мере того, как устройство наклоняется или просматривается с различных углов обзора, искусственно увеличенное изображение(я), проецируемое посредством защитного устройства по изобретению, может демонстрировать ряд других визуальных эффектов, таких как ортопараллактическое перемещение, видимость лежащим на пространственной плоскости больше толщины защитного устройства и/или видимость лежащим на пространственной плоскости выше поверхности защитного устройства. Например, первое проецируемое изображение (изображение A) может казаться лежащим на пространственной плоскости глубже толщины защитного устройства перед изменением на второе проецируемое изображение (изображение B), которое кажется лежащим на пространственной плоскости выше поверхности защитного устройства. Изображение B затем может изменяться на третье проецируемое изображение (изображение C), которое создает впечатление ортопараллактического перемещения. Когда два или более изображений одновременно проецируются, эти изображения также могут казаться быстро переключающимися или меняющимися местами.
Как подробнее описано ниже, искусственно увеличенные изображения, проецируемые посредством защитного устройства по изобретению, также могут быть динамическими изображениями, которые кажутся перемещающимися с непрерывным движением.
В первом предпочтительном варианте осуществления защитное устройство по изобретению содержит продолговатую подложку, имеющую длинную ось и короткую ось, и планарную матрицу сшитых значков, помещенных на или внутри поверхности подложки, причем плоская матрица имеет ось симметрии в своей плоскости. Сшитые значки, каждый из которых состоит из смежных или чередующихся фрагментов из двух или более схем значков, размещаются во множестве взаимно перпендикулярных столбцов и строк и имеют период повторения в рамках планарной матрицы. Схемы значков или их части, осуществленные в фрагментах, которые составляют каждый сшитый значок, изменяются или переходят (с точки зрения размера, формы и/или положения) либо вниз по каждому столбцу, либо вдоль каждой строки. Соответствующая планарная матрица микролинз, имеющая ось симметрии в своей плоскости, расположена практически параллельно планарной матрице сшитых значков, при этом фокусные точки, по меньшей мере, некоторых из микролинз практически совмещены с фрагментами в сшитых значках. Расстояние между плоскими матрицами является достаточным для микролинз, чтобы формировать искусственно увеличенные изображения переходных схем значков, осуществленных в фрагментах. Микролинзы имеют период повторения в рамках планарной матрицы.
Планарная компоновка сшитых значков в этом первом предпочтительном варианте осуществления обеспечивает плавный переход искусственно увеличенного изображения(ий) из одного вида, по меньшей мере, в один другой вид и затем, по выбору, обратно в исходный вид в горизонтальном направлении или в вертикальном направлении.
В более предпочтительном варианте осуществления отношение периода повторения сшитых значков к периоду повторения микролинз, по меньшей мере, в одном направлении по существу равно 1, а ось симметрии планарной матрицы сшитых значков и соответствующая ось симметрии планарной матрицы микролинз смещаются вращением, тем самым обеспечивая эффекты ортопараллактического движения искусственно увеличенных изображений переходных схем значков, осуществленных в фрагментах. Другими словами, по мере того как защитное устройство наклоняется, увеличенное изображение изменяется или развивается по мере того, как оно перемещается в направлении наклона, который оказывается перпендикулярным к направлению, ожидаемому за счет нормального параллакса.
Смещение поворотом или небольшое несовпадение шага позволяет наблюдателю наблюдать различную часть переходных схем значков в каждой соседней линзе, создавая впечатление того, что постепенно развивающееся увеличенное изображение находится в другом положении. По мере того как глаз наблюдателя плавно перемещается через смещенные за счет поворота матрицы, увеличенное изображение, которое ориентировано под углом 90° относительно сшитых значков в плоской матрице, постепенно изменяет форму, при этом создавая впечатление, что оно перемещается ортопараллактически относительно поверхности.
В другом более предпочтительном варианте осуществления отношение периода повторения сшитых значков к периоду повторения микролинз, по меньшей мере, в одном направлении больше 1, а ось симметрии планарной матрицы сшитых значков и соответствующая ось симметрии планарной матрицы микролинз совмещены, тем самым обеспечивая плавающий эффект искусственно увеличенных изображений переходных схем значков. Другими словами, по мере того как защитное устройство наклоняется, увеличенное изображение изменяется или развивается, при этом выглядя лежащим на пространственной плоскости выше поверхности защитного устройства.
В еще одном более предпочтительном варианте осуществления отношение периода повторения сшитых значков к периоду повторения микролинз, по меньшей мере, в одном направлении меньше 1, а ось симметрии плоской матрицы сшитых значков и соответствующая ось симметрии планарной матрицы микролинз совмещены, тем самым обеспечивая эффект глубоко посаженных или утопленных искусственно увеличенных изображений переходных схем значков. Другими словами, по мере того как защитное устройство наклоняется, увеличенное изображение изменяется или развивается, при этом выглядит лежащим на пространственной плоскости глубже толщины защитного устройства.
Во втором предпочтительном варианте осуществления сшитые значки также состоят из смежных или чередующихся фрагментов из двух или более схем значков, но размещение или чередование фрагментов выполняется под углом. Более конкретно, микрооптическое защитное устройство по изобретению содержит продолговатую подложку, имеющую длинную ось и короткую ось, и расположенную под углом планарную матрицу аналогично расположенных под углом сшитых значков, помещенных на или внутри поверхности подложки, причем планарная матрица имеет ось симметрии в своей плоскости. Сшитые значки размещены во множестве столбцов и строк и имеют период повторения в рамках плоской матрицы. Схема значков или ее части, осуществленные в каждом фрагменте в каждом сшитом значке, изменяются или переходят (с точки зрения размера, формы и/или положения) либо вниз по каждому столбцу, либо вдоль каждой строки. Соответствующая планарная матрица микролинз, имеющая ось симметрии в своей плоскости, расположена по существу параллельно планарной матрице сшитых значков на расстоянии, достаточном для микролинз, чтобы формировать искусственно увеличенные изображения переходных схем значков. Как указано выше, фокусные точки, по меньшей мере, некоторых из микролинз по существу согласованы с фрагментами в сшитых значках. Микролинзы имеют период повторения в рамках планарной матрицы.
Новая планарная компоновка сшитых значков в этом втором предпочтительном варианте осуществления обеспечивает плавный переход искусственно увеличенного изображения(ий) из одного вида, по меньшей мере, в один другой вид и затем, по выбору, обратно в исходный вид в горизонтальном направлении и в вертикальном направлении.
В более предпочтительном варианте осуществления сшитые значки размещены во множестве столбцов и строк, причем строки параллельны короткой оси, тогда как столбцы находятся под углом (относительно длинной оси) в пределах от более 0 до менее 90°, отношение периода повторения сшитых значков к периоду повторения микролинз, по меньшей мере, в одном направлении по существу равно 1, а ось симметрии планарной матрицы сшитых значков и соответствующая ось симметрии планарной матрицы микролинз смещаются посредством поворота, тем самым обеспечивая искусственно увеличенные изображения переходных схем значков, ориентированные под углом 90° относительно сшитых значков в планарной матрице, с эффектами ортопараллактического движения.
В другом более предпочтительном варианте осуществления сшитые значки также размещены во множестве столбцов и строк, причем строки параллельны короткой оси, тогда как столбцы также находятся под углом (относительно длинной оси) от более 0 до менее 90°. Отношение периода повторения сшитых значков к периоду повторения микролинз, по меньшей мере, в одном направлении, тем не менее, больше 1, и ось симметрии планарной матрицы сшитых значков и соответствующая ось симметрии планарной матрицы микролинз совмещены, тем самым обеспечивая плавающий эффект искусственно увеличенных изображений переходных схем значков.
В еще одном другом предпочтительном варианте осуществления сшитые значки также размещаются во множестве столбцов и строк, причем строки являются параллельными короткой оси, тогда как столбцы также находятся под углом (относительно длинной оси) в пределах от более 0 до менее 90°. Отношение периода повторения сшитых значков к периоду повторения микролинз, по меньшей мере, в одном направлении, тем не менее, меньше 1, а ось симметрии планарной матрицы сшитых значков и соответствующая ось симметрии планарной матрицы микролинз совмещены, тем самым обеспечивая эффект глубоко посаженных или утопленных искусственно увеличенных изображений переходных схем значков.
Настоящее изобретение дополнительно предлагает защищенный документ или ярлык, имеющий противостоящие поверхности и содержащий, по меньшей мере, одно микрооптическое защитное устройство согласно определенному выше, частично встроенное и/или закрепленное на поверхности защищенного документа или ярлыка.
В одном рассматриваемом варианте осуществления искусственно увеличенные изображения, сформированные посредством изобретаемого микрооптического защитного устройства, согласуются с напечатанными изображениями на самом устройстве и/или на защищенном документе или ярлыке.
Другие признаки и преимущества изобретения должны быть очевидными для специалистов в данной области техники из следующего подробного описания и прилагаемых чертежей.
Если не указано иное, все технические и научные термины, используемые в данном документе, имеют тот же смысл, как обычно понимается специалистами в области техники, к которой принадлежит это изобретение. Все публикации, заявки на патент, патенты и другие ссылки, упомянутые в данном документе, полностью включены по ссылке. В случае конфликта настоящее описание изобретения, в том числе определения, является преобладающим. Помимо этого, материалы, способы и примеры являются только иллюстративными и не имеют намерение быть ограничивающими.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Конкретные признаки раскрытого изобретения иллюстрируются со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 является увеличенным схематическим видом в плане или сверху одного варианта осуществления микрооптического защитного устройства настоящего изобретения, показывающего группу формирования изображений структур микролинз/сшитых значков, заданных посредством треугольной маркировки, которая проецирует одно или более искусственно увеличенных изображений по мере того, как устройство наклоняется, или по мере того, как угол обзора изменяется;
фиг.2 является схематическим изображением технологических операций, используемых при формировании одного варианта осуществления матрицы сшитых значков и микрооптического защитного устройства настоящего изобретения;
фиг.3A является видом сверху одного варианта осуществления документа с защитой настоящего изобретения с микрооптическим защитным устройством по изобретению, частично встроенным в него, иллюстрирующим на виде сбоку искусственную матрицу изображений, проецируемую посредством устройства по изобретению, тогда как фиг.3B является защищенным документом по фиг.3A, повернутым к наблюдателю, иллюстрирующим на виде сбоку искусственную матрицу изображений, проецируемую посредством устройства по изобретению под этим другим углом обзора;
фиг.4A-9A и 11A-15A являются схематическими видами в плане или сверху различных вариантов осуществления микрооптического защитного устройства настоящего изобретения, тогда как фиг.4B-9B и 11B-15B являются видами сверху матриц искусственно увеличенных изображений, проецируемых посредством этих микрооптических защитных устройств по изобретению по мере того, как устройство наклоняется, или по мере того, как угол обзора изменяется;
фиг.10 является видами сверху искусственно увеличенных изображений, которые одновременно проецируются посредством вариантов осуществления микрооптического защитного устройства по изобретению, в которых использованы сшитые значки, состоящие из одного или более примыкающих или немного перекрывающихся фрагментов; и
фиг.16 является видом сверху последовательности кадров, показывающих искусственно увеличенное изображение, которое кажется перемещающимся по мере того, как оно изменяется от одного вида на другой.
ОПТИМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Посредством настоящего изобретения обнаружено, что использование сшитых значков, состоящих из смежных или чередующихся фрагментов в микрооптическом защитном устройстве, может значительно расширять число и сложность визуальных эффектов, предлагаемых посредством таких устройств. Также обнаружено, что конфигурация или компоновка фрагментов в сшитом значке играют роль в числе искусственных изображений, которые могут быть проецированы под любым углом обзора посредством устройства. В частности, обнаружено, что примыкающие или немного перекрывающиеся фрагменты дают возможность устройству одновременно проецировать два или более искусственно увеличенных изображения, которые могут быть разделенными или связанными, тем самым значительно повышая сложность этих изображений.
Микрооптическое защитное устройство по настоящему изобретению может быть использовано во множестве различных видов для любого документа (к примеру, банкноты, паспорта, удостоверения личности, кредитной карты), ярлыка, средства идентификации, коммерческого продукта (к примеру, оптических дисков, CD, DVD, упаковки лекарств) и т.д., в целях аутентификации. Как будет понятно специалистам в данной области техники, визуальные эффекты, предлагаемые посредством изобретаемого микрооптического защитного устройства, служат для того, чтобы значительно повысить устойчивость к подделке этих продуктов.
Как указано выше, микрооптическое защитное устройство по настоящему изобретению содержит подложку, одну или более планарных компоновок сшитых значков на или внутри поверхности подложки и одну или более планарных компоновок микролинз, расположенных по существу параллельно планарной компоновке(ам) сшитых значков на расстоянии, достаточном для микролинз, чтобы формировать искусственно увеличенные изображения схем значков, осуществленных в сшитых значках.
Группы ассоциированных структур микролинз и сшитых значков ("структуры микролинз/значков"), которые могут повторяться или не повторяться по длине и/или ширине защитного устройства по изобретению, совместно формируют, увеличивают и проецируют синтетические изображения. В качестве примера и как лучше всего показано на фиг.1, структуры микролинз/значков, помещенные в треугольную часть 10 в одном варианте осуществления микрооптического защитного устройства 12 по изобретению, проецируют одно или более искусственно увеличенных изображений по мере того, как устройство наклоняется, или по мере того, как угол обзора изменяется. Фокусные точки микролинз, показанных на этом чертеже, представлены небольшими кругами, которые помечаются буквой "A". Число структур микролинз/значков в каждой "группе формирования изображений" определяется посредством следующей формулы:
Группы формирования изображений изобретаемого защитного устройства могут проецировать изображения с идентичными или различными визуальными эффектами. Одновременно проецируемые изображения или так называемые "суперзначки" могут появляться при просмотре одной части защитного устройства, тогда как фиксированные проецируемые изображения и/или последовательно проецируемые изображения, которые изменяются с одного вида на другой, могут появляться при просмотре других частей устройства. В любом размещении проецируемые изображения могут казаться лежащими на пространственной плоскости выше или ниже поверхности устройства или могут казаться перемещающимися ортопараллактически.
Когда изобретаемое микрооптическое защитное устройство имеет форму защитного волокна, оно может быть частично встроено в банкноту, видимо только в четко выраженных окнах на поверхности банкноты. Эти окна, которые обычно имеют размеры приблизительно от 6 до 21 миллиметра (мм) по длине и приблизительно от 3,5 до 4,5 мм по ширине, обеспечивают возможность физического присутствия групп формирования изображений, варьирующихся по числу приблизительно от 1/2 до 5, в любом таком окне. Устройство по изобретению может быть спроектировано так, чтобы группы формирования изображений в каждом окне проецировали изображения, имеющие идентичные или различные оптические эффекты. Чтобы дополнительно повышать устойчивость к подделке банкноты, эти проецируемые изображения могут согласовываться с напечатанными изображениями на устройстве и/или банкноте.
Подложка, используемая при осуществлении на практике настоящего изобретения, является светопропускающей полимерной пленкой, которая также может выступать в качестве оптического разделителя. Светопропускающая полимерная пленка может формироваться с использованием одного или более по существу бесцветных полимеров, выбираемых из группы, включающей в себя, но не только, полиэстер, полиэтилен, терефталат полиэтилена, полипропилен, поливинилкарбонат, поливинилиденхлорид и комбинации вышеозначенного.
Толщина полимерной пленки предпочтительно варьируется приблизительно от 12 до 26 микрон (более предпочтительно, приблизительно от 13 до 17 микрон).
Одна или более планарных компоновок микролинз выбираются из группы:
i. одной или более планарных компоновок цилиндрических или нецилиндрических линз;
ii. одной или более планарных компоновок фокусных отражателей;
iii. одного или более непрозрачных слоев, содержащих множество диафрагм; и
iv. одного или более отражающих слоев.
В предпочтительном варианте осуществления микролинзы являются нецилиндрическими линзами, имеющими сферическую или асферическую поверхность. Асферические поверхности включают в себя конические, эллиптические, параболические и другие профили. Эти линзы могут иметь круглые, овальные или многоугольные конфигурации подложки и могут размещаться в регулярных или случайных, одно- или двумерных матрицах. В еще более предпочтительном варианте осуществления микролинзы являются асферическими линзами, имеющими многоугольные (к примеру, шестиугольные) конфигурации оснований, которые размещены в регулярной двумерной матрице на подложке или светопропускающей полимерной пленке.
Настоящие микролинзы имеют предпочтительную ширину (в случае цилиндрических линз) и диаметры оснований (в случае нецилиндрических линз) менее 50 микрон (более предпочтительно, менее приблизительно 45 микрон и наиболее предпочтительно, приблизительно от 10 до 40 микрон), предпочтительные фокусные расстояния менее 50 микрон (более предпочтительно, менее приблизительно 45 микрон и наиболее предпочтительно, приблизительно от 10 до 30 микрон) и предпочтительные f-числа, меньшие или равные 2 (более предпочтительно, меньшие или равные 1).
Сшитые значки, используемые при осуществлении на практике настоящего изобретения, состоят из фрагментов (т.е. узких зон или полосок) из одной или более схем значков, при этом каждый фрагмент слегка отстоит, примыкает (т.е. касается или присоединяется на крае или границе) или слегка перекрывает смежный фрагмент(ы). Фрагменты могут обрабатываться с точки зрения содержимого, зазора и/или степени перекрытия, чтобы регулировать или подстраивать конечное проецируемое изображение(я).
Схемы значков, используемые для того, чтобы подготавливать эти сшитые значки, могут иметь любой тип фиксированной или текучей графической схемы, в том числе, но не только, символов позитива или негатива, форм, букв, номеров, текста и комбинаций вышеозначенного. Примеры фиксированных схем значков включают в себя звезду, прямоугольник, символ "звонок", символ "звонок" с числом и т.д., тогда как примеры текучих схем значков включают в себя подмигивающий глаз и сжимающийся или вращающийся валютный символ.
Чтобы формировать сшитый значок, схемы значков, которые составляют сшитый значок, раскладываются на зоны или полоски. Зоны или полоски из каждой схемы значков затем могут размещаться попеременным или чередующимся способом, где фрагменты разнесены, примыкают или слегка перекрываются так, чтобы формировать сшитые значки. Каждый фрагмент в рамках сшитого значка совмещается позади одной или более линз в своей фокусной точке(ках). В предпочтительном варианте осуществления компьютерные программы используются для того, чтобы подготавливать эти фрагменты.
В качестве примера и как лучше всего показано на фиг.2, первая схема значков в форме регулярной матрицы букв A разрезается с тем же периодом, что и соответствующая матрица линз, на вертикальные фрагменты, причем каждый вырезанный фрагмент имеет ширину, которая немного превышает половину периода повторения этой матрицы. Результатом является множество фрагментов, каждый из которых отображает немного различающуюся часть буквы A в немного другой позиции, чем часть буквы A, повторяющаяся вниз по фрагменту. Этот процесс, который может упоминаться как процесс "квантования времени", повторяется для второй схемы значков в форме регулярной матрицы букв Q. Альтернативные фрагменты из первой и второй схем значков затем рекурсивно объединяются, чтобы сформировать регулярную матрицу сшитых значков AQ, каждый из которых содержит 1 фрагмент из первой схемы значков и 1 фрагмент из второй схемы значков. Результирующая матрица сшитых значков AQ представляет половину первой схемы значков и половину второй схемы значков, причем часть схемы значков, показанной в каждом фрагменте в сшитом значке, изменяется или переходит вдоль каждой строки, но не вниз по каждому столбцу. Матрица сшитых значков AQ затем комбинируется с матрицей линз, которая на фиг.2 показывается как имеющая другой период (но совмещенную ось симметрии), тем самым предоставляя искусственно увеличенные изображения (матрица букв A ↔ матрица букв Q) с плавающим эффектом или глубоко посаженными или утопленными.
Как должно быть очевидно для специалистов в данной области техники, по мере того как число схем значков и/или фрагментов увеличивается, граница между фрагментами в сшитых значках должна казаться все более похожей на гладкий переход, при котором отдельные фрагменты в сшитых значках становятся все менее и менее заметными.
Каждый сшитый значок предпочтительно имеет размеры приблизительно от 15 до 30 микрон всего по высоте и приблизительно от 15 до 30 микрон всего по ширине. Фрагменты, которые составляют сшитые значки, предпочтительно имеют размеры приблизительно от 1/10 до менее 30 микрон всего по ширине.
В качестве примера, для сшитого значка, содержащего четыре фрагмента, каждый такой фрагмент должен иметь размеры приблизительно от 4 до 8 микрон всего по ширине.
Фрагменты могут быть напечатаны непосредственно на подложке. В предпочтительном варианте осуществления фрагменты выступают или заглублены относительно поверхности подложки. Более конкретно, фрагменты формируются как пустоты или канавки в подложке или выступают относительно подложки. В любом случае фрагменты могут формироваться посредством процессов литья или теплового давления.
В одном варианте осуществления, рассматриваемом в соответствии с настоящим изобретением, фрагменты необязательно являются покрытыми и/или заполненными пустотами или канавками, формируемыми на или внутри подложки. Пустоты или канавки, которые находятся в непосредственной близости, но фактически не соприкасаются, имеют размеры приблизительно от 0,5 до 8 микронов всего по глубине и приблизительно от 0,5 до 8 микронов всего по ширине.
Для тех вариантов осуществления, где фрагменты составляют заполненные пустоты или канавки, светопреобразующие или люминесцентные материалы могут быть добавлены к материалу (к примеру, практически прозрачному или смоляному материалу с радиационным отверждением), используемому для того, чтобы заполнять канавки. Эти материалы могут быть добавлены в количествах в пределах приблизительно от 2 до 30% по весу (предпочтительно, приблизительно от 5 до 10% по весу) на основе общего веса заполняющегося материала. Когда добавлены в форме частиц к заполняющемуся материалу, средний размер частиц этих светопреобразующих или люминесцентных материалов меньше или равен приблизительно 2 микронам (предпочтительно, меньше или равен приблизительно 1 микрону).
Помимо этого, фрагменты, формируемые как канавки посредством практически прозрачной, бесцветной или обесцвеченной смолы или смоляного материала, могут быть заполнены посредством одного или более магнитных материалов, таких как, например, магнитные чернила.
Планарная компоновка сшитых значков, используемых в изобретаемом защитном устройстве, предпочтительно содержит множество столбцов и строк, а более предпочтительно, содержит множество взаимно перпендикулярных столбцов и строк. Как подробнее описано ниже, сшитые значки могут быть идентичными или могут изменяться в рамках планарной компоновки. Например, сшитые значки могут изменяться вдоль каждой строки и/или вниз по каждому столбцу или под любым углом между ними. Более конкретно, по мере прохождения, например, вдоль каждой строки и/или вниз по каждому столбцу, схема(ы) значков или ее части, осуществленные в каждом фрагменте в каждом сшитом значке, могут (i) присутствовать в практически неизменной форме, (ii) изменяться с точки зрения размещения, формы, размера и/или цвета, (iii) изменяться или переходить, по меньшей мере, в одну другую форму, и/или (iv) представлять различные перспективы (т.е. виды с других угловых позиций) схемы значков или ее части, тем самым предоставляя проецируемое изображение(я) с трехмерным эффектом.
Ссылаясь теперь на фиг.3A и 3B, вариант осуществления защищенного документа по настоящему изобретению, в общем, показан как 14. Защищенный документ 14 содержит вариант осуществления микрооптического защитного устройства 12 в виде защитного волокна, частично встроенного в него, причем устройство 12 является видимым в четко выраженных окнах 16. Как лучше всего показано на фиг.3A, при просмотре устройства 12 через окна 16 документа 14 наблюдатель должен видеть матрицу шестиугольников, которые кажутся лежащими на пространственной плоскости выше поверхности устройства 12. Как лучше всего показано на фиг.3B, по мере того как защищенный документ 14 наклоняется к наблюдателю, матрица шестиугольников быстро переключается на матрицу кругов, которая также кажется лежащей на пространственной плоскости выше поверхности устройства 12.
Микрооптическое защитное устройство 12, которое показано отдельно на фиг.4A, содержит: подложку (не показана), имеющую длинную ось 18 и короткую ось 20; регулярную матрицу 22 сшитых значков, где каждый значок 22 имеет частоту 2 и (кроме частичных фрагментов, которые могут появляться вследствие периодических фазовых превращений) по существу состоит из одного фрагмента из двух различных схем значков, одной схемы значков в форме матрицы пятиугольников и другой в форме матрицы кругов; и регулярную матрицу 24 микролинз в форме асферических линз, имеющих шестиугольные конфигурации оснований. Матрица 24 микролинз расположена по существу параллельно матрице 22 сшитых значков на расстоянии, достаточном для микролинз, чтобы формировать (как показано на фиг.4B) матрицы 26, 28 искусственно увеличенных изображений. Каждый сшитый значок является симметричным в том, что каждый значок состоит из по существу одинакового числа фрагментов аналогичного размера из двух схем значков. Матрица микролинз и матрица сшитых значков имеют ось симметрии в своих соответствующих плоскостях. Кроме того, микролинзы и сшитые значки имеют период повторения в своих конкретных матрицах.
Ось симметрии матрицы 22 сшитых значков и соответствующая ось симметрии матрицы 24 микролинз совмещены, при этом отношение периода повторения сшитых значков к периоду повторения микролинз, по меньшей мере, в одном направлении больше 1. Части схем значков, осуществленных в фрагментах в каждом сшитом значке, изменяются или переходят вниз по каждому столбцу матрицы 22 значков. По существу и как лучше всего показано на фиг.4B, изобретаемое защитное устройство 12 последовательно проецирует матрицу пятиугольников и затем матрицу кругов, которые кажутся лежащими на пространственной плоскости выше поверхности защитного устройства 12 по мере того, как устройство наклоняется горизонтально, или по мере того, как угол обзора изменяется вдоль этой плоскости. Вследствие симметричного характера каждого сшитого значка, матрицы 26, 28 искусственно увеличенных изображений отображаются в течение равного количества времени по мере того, как устройство наклоняется, или по мере того, как угол обзора изменяется.
Хотя один конкретный визуальный эффект описан для проецируемых изображений, показанных на фиг.4B, возможны другие визуальные эффекты. В качестве примера, изменение отношения периода повторения сшитых значков к периоду повторения микролинз, по меньшей мере, в одном направлении до менее 1 должно приводить к тому, что матрицы проецируемых изображений кажутся лежащими на пространственной плоскости ниже поверхности защитного устройства 12. В качестве дополнительного примера, смещение оси симметрии матрицы 22 сшитых значков и соответствующей оси симметрии матрицы 24 микролинз должно приводить к тому, что матрицы проецируемых изображений кажутся перемещающимися ортопараллактически. Эти и другие возможные визуальные эффекты описываются подробно в патенте США №7333268 авторов Steenblik и др., который полностью включен в данный документ посредством ссылки.
На фиг.5A, как в предшествующем примере, сшитый значок имеет частоту 2. Части схем значков, осуществленных в фрагментах в каждом сшитом значке, изменяются или переходят вдоль каждой строки матрицы 22 значков. По существу и как лучше всего показано на фиг.5B, изобретаемое защитное устройство 12 последовательно проецирует матрицу пятиугольников 26 и затем матрицу кругов 28, которые кажутся лежащими на пространственной плоскости выше поверхности защитного устройства 12 по мере того, как устройство наклоняется вертикально, или по мере того, как угол обзора изменяется вдоль этой плоскости.
На фиг.6A каждый сшитый значок имеет частоту 2, но является асимметричным в том, что фрагменты из каждой схемы значков занимают различный процент от общей площади сшитого значка. На этом чертеже фрагмент(ы) матрицы пятиугольников составляет 25% общей площади сшитого значка, тогда как фрагмент(ы) матрицы кругов составляет 75%. Вследствие асимметричного характера каждого сшитого значка, искусственное изображение 26 в форме матрицы пятиугольников (см. фиг.6B) отображается только 25% времени, тогда как искусственное изображение 28 в форме матрицы кругов отображается 75% времени по мере того, как устройство наклоняется, или по мере того, как угол обзора изменяется.
На фиг.7A частота каждого сшитого значка равна 4. Другими словами, сшитый значок представляется посредством двух (2) фрагментов из каждой схемы значков. По существу и обращаясь теперь к фиг.7B, защитное устройство 12 по изобретению последовательно проецирует матрицу пятиугольников 26 и затем матрицу кругов 28 с интенсивностью, в два раза превышающей интенсивность устройств, показанных на фиг.4-6.
На фиг.8A строки, в которых размещаются сшитые значки, являются параллельными короткой оси 20, тогда как столбцы, а также сшитые значки находятся под углом 30° относительно длинной оси 18. Части схем значков, осуществленных в фрагментах в сшитых значках, изменяются или переходят вдоль каждой строки. Как в предшествующих примерах, частота сшитых значков равна 2, отношение периода повторения сшитых значков к периоду повторения микролинз, по меньшей мере, в одном направлении больше 1, и ось симметрии плоской матрицы 22 сшитых значков и соответствующая ось симметрии плоской матрицы 24 микролинз совмещены. По существу и обращаясь теперь к фиг.8B, защитное устройство 12 по изобретению последовательно проецирует матрицу пятиугольников 26 и затем матрицу кругов 28, которые кажутся лежащими на пространственной плоскости выше поверхности защитного устройства 12 по мере того, как устройство наклоняется горизонтально или вертикально, или по мере того, как угол обзора изменяется вдоль любой из этих плоскостей.
На фиг.9A столбцы и сшитые значки находятся под углом 60° относительно длинной оси 18.
Фиг.10-15 иллюстрируют "супер"-значки, которые проецируются посредством защитного устройства по изобретению, когда сшитые значки формируются с использованием примыкающих или слегка перекрывающихся фрагментов. Как показано на фиг.10A-B, искусственно увеличенные изображения, которые одновременно проецируются посредством защитного устройства по изобретению, могут размещаться смежно, чтобы формировать, например, уникальный рисунок или читаемую фразу, или могут быть соединены так, чтобы формировать одно более крупное и более подробное изображение.
На фиг.11A частота сшитых значков равна 2. Другими словами, каждый сшитый значок состоит из одного фрагмента из двух различных схем значков (матрицы пятиугольников и матрицы кругов). Части схемы значков, осуществленной в каждом фрагменте в каждом сшитом значке, изменяются или переходят вниз по каждому столбцу. Как в предшествующих примерах, отношение периода повторения сшитых значков к периоду повторения микролинз, по меньшей мере, в одном направлении больше 1, и ось симметрии планарной матрицы сшитых значков и соответствующая ось симметрии планарной матрицы микролинз совмещены. По существу и обращаясь теперь к фиг.11B, защитное устройство 30 по изобретению одновременно проецирует пятиугольники и круги в попеременных строках в матрице 32, которая кажется лежащей на пространственной плоскости выше поверхности защитного устройства 30 по мере того, как устройство наклоняется горизонтально, или по мере того, как угол обзора изменяется вдоль этой плоскости. Помимо этого, эти строки искусственных изображений должны казаться быстро переключающимися или меняющимися местами по мере того, как устройство наклоняется, или по мере того, как угол обзора изменяется.
На фиг.12A схемы значков находятся в форме символа Mercedes и номера 30. Частота сшитых значков снова равна 2, причем части схем значков, осуществленных в фрагментах в каждом сшитом значке, изменяются или переходят вниз по каждому столбцу. Матрица проецируемых изображений 32 показана на фиг.12B.
На фиг.13A ось симметрии планарной матрицы сшитых значков и соответствующая ось симметрии планарной матрицы микролинз смещаются посредством поворота. По существу и обращаясь теперь к фиг.13B, изобретаемое защитное устройство 30 одновременно проецирует и символы Mercedes, и номера в попеременных строках в матрице 32, которая кажется перемещающейся ортопараллактически по мере того, как устройство наклоняется горизонтально, или по мере того, как угол обзора изменяется вдоль этой плоскости. Помимо этого, эти строки изображений должны казаться быстро переключающимися или меняющимися местами по мере того, как устройство наклоняется, или по мере того, как угол обзора изменяется.
На фиг.14A сшитые значки и матрица, в которой размещаются сшитые значки, находятся под углом 60° относительно короткой оси 34. Части схем значков, осуществленных в фрагментах в сшитых значках, изменяются или переходят вниз по каждому столбцу. Как в предыдущих примерах, частота сшитых значков равна 2, отношение периода повторения сшитых значков к периоду повторения микролинз, по меньшей мере, в одном направлении превышает 1, и ось симметрии планарной матрицы сшитых значков и соответствующая ось симметрии планарной матрицы микролинз смещаются посредством поворота. По существу и обращаясь теперь к фиг.14B, защитное устройство 30 по изобретению одновременно проецирует матрицу 32 попеременных столбцов пятиугольников и кругов, которые кажутся перемещающимися ортопараллактически по мере того, как устройство наклоняется горизонтально или вертикально, или по мере того, как угол обзора изменяется вдоль любой из этих плоскостей. С другой стороны, эти столбцы изображений также должны казаться быстро переключающимися или меняющимися местами по мере того, как устройство наклоняется, или по мере того, как угол обзора изменяется.
На фиг.15A каждый сшитый значок 36 состоит из фрагментов из четырех схем значков в форме звездообразной матрицы, матрицы пятиугольников, матрицы подков и матрицы кругов. Частота сшитых значков равна 4. Части схем значков, которые осуществляются в фрагментах в каждом сшитом значке, изменяются или переходят вниз по каждому столбцу и вдоль каждой строки. Как в предшествующих примерах, отношение периода повторения сшитых значков к периоду повторения микролинз, по меньшей мере, в одном направлении больше 1, и ось симметрии планарной матрицы сшитых значков и соответствующая ось симметрии планарной матрицы микролинз совмещены. По существу и ссылаясь на фиг.15B, по мере того, как устройство наклоняется горизонтально (или по мере того, как угол обзора изменяется вдоль этой плоскости), защитное устройство 30 по изобретению одновременно проецирует матрицу звезд и матрицу пятиугольников, а затем матрицу подков и матрицу кругов. По мере того, как устройство наклоняется вертикально (или по мере того, как угол обзора изменяется вдоль этой плоскости), оно одновременно проецирует матрицу звезд и матрицу подков, а затем матрицу пятиугольников и матрицу кругов.
На фиг.16 показана последовательность кадров, в которой искусственно увеличенное изображение кажется перемещающимся по мере того, как оно изменяется с одного вида на другой. Такая анимация или видимое перемещение могут достигаться, например, с использованием текучих или развивающихся схем и посредством увеличения числа фрагментов (к примеру, более 25 фрагментов) схем, которые используются для того, чтобы формировать сшитые значки.
Микрооптическое защитное устройство 12, 30 по настоящему изобретению предпочтительно подготавливается с использованием процесса литья с радиационным отверждением. Такой процесс описывается в патенте США №7333268 авторов Steenblik и др. В качестве примера, для вариантов осуществления защитного устройства 12, 30, которые содержат подложку, имеющую матрицу сшитых значков, состоящих из фрагментов в форме заполненных канавок, и матрицу микролинз на противостоящих поверхностях, процесс литья с радиационным отверждением должен содержать:
(a) нанесение по существу прозрачного или смоляного материала с радиационным отверждением на противолежащую верхнюю и нижнюю поверхность подложки;
(b) формирование плоской матрицы микролинз на верхней поверхности и планарной матрицы сшитых значков в виде углубленных фрагментов на нижней поверхности подложки;
(c) отверждение по существу прозрачной смолы или смолы с радиационным отверждением с использованием источника излучения; и
(d) заполнение углубленных фрагментов пигментированной смолой или чернилами.
Полная толщина микрооптического защитного устройства 12, 30 по изобретению предпочтительно составляет менее 50 микрон (более предпочтительно, менее 45 микрон и наиболее предпочтительно, приблизительно от 10 до 40 микрон).
Микрооптическое защитное устройство 12, 30 по настоящему изобретению может включать в себя один или более дополнительных защитных признаков или устройств, покрытий или слоев, тем не менее, при условии, что любой такой дополнительный защитный признак или устройство, покрытие или слой не приводит к недопустимому увеличению толщины и не создает помехи оптическим эффектам или визуальному восприятию искусственных изображений, проецируемых посредством защитного устройства 12, 30. Рассматриваемые дополнительные защитные признаки или устройства, покрытия или слои включают в себя, но не только, светопреобразующие, магнитные, металлизированные или металлические и неметаллические проводящие защитные признаки или устройства, герметизирующие или маскирующие слои, внешние защитные слои и один или более светопропускающих клейких слоев на нижней стороне устройства 12, 30, которые упрощают встраивание устройства 12, 30 в или на документы с защитой или потребительские продукты.
Как упоминается выше, защищенный документ 14 по настоящему изобретению представляет собой предпочтительно ценные бумаги, а микрооптическое защитное устройство 12, 30, которое предпочтительно имеет вид защитной нити, частично встроено внутри или закреплено на поверхности бумаги. Для частично встроенных нитей их части открыты на поверхности бумаги с разнесенными интервалами по длине волокна в окнах или диафрагмах в бумаге.
Микрооптическое защитное устройство 12, 30 в виде защитного волокна может быть, по меньшей мере, частично встроено в ценные бумаги в процессе изготовления посредством технологий, обычно используемых в бумажной промышленности. Например, защитное волокно по изобретению может подаваться в бумагоделательную машину в виде круглосеточного цилиндра, машину в виде цилиндрической ванны или аналогичную машину известного типа, приводя к полному или частичному встраиванию волокна в подложку лощеной бумаги.
Микрооптическое защитное устройство 12, 30 по настоящему изобретению может быть закреплено на поверхности документа с защитой (защищенного документа) или ярлыка в процессе или после изготовления. Закрепление устройства 12, 30 может осуществляться посредством любого числа известных технологий, в том числе: применения чувствительного к давлению адгезива к поверхности устройства 12, 30, противоположной поверхности слоя(ев) микролинз (т.е. к нижней стороне устройства 12, 30), и прижатия устройства 12, 30 к поверхности документа или ярлыка; и применения активируемого при нагревании адгезива к нижней стороне устройства 12, 30 и применения устройства 12, 30 с помощью технологий термопереноса к поверхности документа или ярлыка.
В предпочтительном варианте осуществления документы с защитой или ярлыки по настоящему изобретению являются пористыми и делаются грязе- и/или влагонепроницаемыми посредством способа, содержащего:
(a) нанесение грязе- и/или влагонепроницаемого состава на противолежащие поверхности пористого документа или ярлыка; и
(b) использование клеильного пресса (к примеру, сварочной ванны или дозатора) либо другого аналогичного устройства для того, чтобы подавать грязе- и/или влагонепроницаемый состав в поры документа или ярлыка и удалять избыточный состав из противостоящих поверхностей документа или ярлыка, тем самым оставляя открытые поверхности микрооптического защитного устройства 12, 30 практически свободными от грязе- и/или влагонепроницаемого состава.
Грязе- и/или влагонепроницаемые составы, рассматриваемые для использования в настоящем изобретении, предпочтительно приготавливаются как водные составы (к примеру, дисперсии), содержащие компоненты, имеющиеся в наносимых до печати покрытиях и наносимых после печати лаках предшествующего уровня техники. В эти компоненты включаются термопластические смолы, такие как смолы, имеющие эфирную связь (к примеру, полиэстерные смолы, полистиролакрилаты, полиэфирные смолы), по выбору функционализированные полиуретаны (к примеру, карбоксилируемые полиуретаны) и сополимеры (к примеру, акриловые сополимеры на основе уретана) и их смеси.
Хотя различные варианты осуществления сшитого значка и микрооптического защитного устройства по изобретению описаны в данном документе, следует понимать, что они представлены только в качестве примера, а не в качестве ограничения. Таким образом, охват и границы настоящего изобретения не должны быть ограничены посредством какого-либо из примерных вариантов осуществления.