ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, СОЗДАЮЩЕЕ ПОХОЖИЕ НА МЕРЦАНИЕ ОПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ
AN OPTICAL DEVICE THAT PRODUCES FLICKER-LIKE OPTICAL EFFECTS

Родственная заявка
[0001] Эта заявка испрашивает приоритет по предварительной патентной заявке США под регистрационным номером 61/971,240, поданной 27 марта 2014 г., которая включена в настоящее описание в полном объеме путем ссылки.
Область техники
[0002] Настоящее изобретение в целом относится к оптическому устройству, создающему похожие на мерцание оптические эффекты, и, в частности, относится к оптическому изобретению, использующему направленно отвержденные пиктограммы изображений.
Уровень техники и краткое описание изобретения
[0003] Микрооптические пленочные материалы, проецирующие синтетические изображения, как правило, включают: структуру пиктограмм изображений микроразмера: структуру фокусирующих элементов {например, микролинз, микроотражателей); и, необязательно, светопроводящей полимерной подложки. Структуры пиктограмм изображений и фокусирующих элементов сконфигурированы таким образом, что при наблюдении структуры пиктограмм изображений с использованием структуры фокусирующих элементов проецируются одно или более синтетических изображений. Спроецированные изображения могут демонстрировать множество различных оптических эффектов.
[0004] Такие микрооптические пленочные материалы могут быть использованы в качестве защитных устройств для подтверждения подлинности банкнот, защищаемых документов и товаров. В случае банкнот и защищаемых документов такие материалы обычно используются в виде полосы, накладки или нити и могут быть частично включены в банкноту или документ, или же нанесены на их поверхность. В случае паспортов или других идентификационных (ИД) документов такие материалы могут быть использованы в виде полного ламинирования или быть вделаны в их поверхность. В случае упаковки товаров такие материалы обычно используют в виде этикетки, клейма или ленты и наносят на поверхность упаковки.
[0005] Примеры микрооптических пленочных материалов описаны и показаны в Патентах США №№7,733,268 и 7,468,842. Оба этих документа описывают микроструктурный подход к формированию пиктограмм изображений, в котором пиктограммы изображений формируются из пустот в микроструктуре или из сплошных зон, по отдельности или в комбинации. Пустоты необязательно заполнены или покрыты материалом, имеющим показатель преломления, который отличается от такового у окружающего или подлежащего материала, а именно: окрашенным материалом, металлическим или пигментированным материалом. Подобный подход имеет преимущество почти неограниченного пространственного разрешения.
[0006] Иллюстративный пример способа изготовления таких микрооптических пленочных материалов заключается в том, чтобы сформировать пиктограммы как пустоты в радиационно отверждаемом жидком полимере, отливаемом по базовой пленке, такой как полиэтилентерефталатная (ПЭТ) пленка 75 калибра с повышенной адгезивностью, затем сформировать линзы из радиационно отверждаемого полимера на противоположной стороне базовой пленки, правильно выровняв или скосив их по отношению к пиктограммам, затем заполнить пустоты пиктограмм придающим цвет материалом, пигментированным субмикронными частицами, путем схожего с гравюрным нанесения покрытия ракелем на поверхность пленки, отвердить заполнение подходящими средствами (например, удалением растворителя, радиационным отверждением или химической реакцией), и в конце нанести необязательный герметизирующий слой, который может быть прозрачным, окрашенным, пигментированным или включать скрытые защитные материалы. В этом случае средство для отверждения заполнения является ненаправленным и применяется напрямую к слою пиктограмм изображений, а не через линзы. Синтетические изображения таких ненаправленно отвержденных пиктограмм видимы под широким диапазоном углов наблюдения.
[0007] Пустоты пиктограмм могут включать многочисленные материалы заполнения пиктограмм. Например, в кол. 49, строки 36-63 патента US 7,468,842, пустоты пиктограмм заполняют не полностью первым материалом заполнения пиктограмм и необязательно стабилизируют (например, радиационным отверждением). Пустоты пиктограмм затем необязательно заполняют вторым материалом заполнения пиктограмм. В этом примере материал заполнения пиктограмм стабилизируют ненаправленными технологиями, такими как ненаправленное отверждение, применяемое непосредственно к материалу заполнения пиктограмм и не через линзы.
[0008] Другой пример микрооптического пленочного материала известен из Патента США №7,738,175. Этот документ описывает синтетическую микрооптическую систему, создающую похожий на мерцание оптический эффект. Система создает планарное изображение, сформированное из матрицы или узора пиктограмм изображений и матрицы фокусирующих элементов. В данном случае под планарным изображением следует понимать изображение, имеющее некоторую визуальную границу, узор или структуру, визуально находящееся в значительной степени в плоскости подложки, на которой или в которой находится планарное изображение. Система также создает, по меньшей мере, одно внепланарное синтетическое изображение, каковое внепланарное синтетическое изображение(-я) служит для модулирования или контроля степени видимости планарного синтетического изображения. В одном из вариантов осуществления внепланарное синтетическое изображение служит для контроля поля зрения планарного изображения и, таким образом, служит для модулирования или контроля степени видимости планарного изображения. В данном случае видимость планарного изображения визуально появляется и исчезает, или включается и выключается, в зависимости от угла наблюдения системы.
[0009] Настоящим изобретением было открыто, что направленное отверждение слоя пиктограмм изображений в этих пленочных материалах через слой линз с помощью коллимированного света сильно расширяет диапазон демонстрируемых этими материалами оптических эффектов.
[0010] Таким образом, предлагается оптическое устройство, создающее похожие на мерцание оптические эффекты, где оптическое устройство включает, по меньшей мере, одну структуру пиктограмм изображений, образованных из одного или более отвержденных пигментированных материалов, и, по меньшей мере, одну структуру необязательно включенных фокусирующих элементов, расположенных так, чтобы формировать одно или более синтетических изображений по меньшей мере части структуры (структур) пиктограмм изображений, при этом весь пигментированный материал(-ы) или некоторое его количество отверждено с помощью коллимированного света, направленного через фокусирующие элементы под одним или более углом(-ами) относительно поверхности оптического устройства (здесь и далее "угол (углы) отверждения"), чтобы образовать направленно отвержденные пиктограммы изображений, где синтетическое(-ые) изображение(-я) направленно отвержденных пиктограмм изображений видимо(-ы) под углом(-ами) отверждения и, таким образом, визуально появляется и исчезает, или включается и выключается, во время перемещения угла наблюдения устройства через угол (углы) отверждения.
[0011] Термин "пигментированный материал" здесь и далее означает любой материал, который способен придавать цвет пиктограммам изображений и синтетическому(-им) изображению(-ям) предлагаемого устройства, и который отверждаем коллимированным светом. В одном предусматриваемом варианте осуществления пигментированным материалом является отверждаемая дисперсия пигмента (т.е., частички пигмента в отверждаемой среде или носителе).
[0012] Как будет далее пояснено более детально, синтетическое(-ые) изображение(-я), проецируемые предлагаемым оптическим устройством, могут демонстрировать множество различных визуальных эффектов во время наклона устройства по оси, в существенной степени параллельной плоскости устройства. Например, синтетическое(-ые) изображение(-я) могут демонстрировать ортопараллактическое движение (ОПД), [т.е. когда устройство наклоняют, изображения перемещаются в направлении наклона, которое выглядит перпендикулярным направлению, предусмотренному нормальным параллаксом). В отличие от вышеописанной прототипной микрооптической системы, создающей похожий на мерцание оптический эффект, изображение(-я), проецируемое согласно предлагаемому изобретению, не обязательно является изображением, визуально в существенной степени находящимся в плоскости устройства, но также может выглядеть находящимся в пространстве на плоскости, визуально расположенной глубже толщины устройства, или может выглядеть находящимся в пространстве на плоскости, расположенной на расстоянии над поверхностью устройства. Изображение(-я) также могут выглядеть колеблющимися из положения над устройством в положение под устройством, или в обратном направлении, при повороте устройства на определенный угол (например, 90 градусов), затем возвращаться в первоначальное положение при дальнейшем повороте устройства на тот же угол.
[0013] Пиктограммы изображений согласно предлагаемому изобретению, изготовленные с использованием одного или более отвержденного пигментированного материала, могут быть сделаны в виде узлов, или в виде пустот или углублений на или внутри поверхности предлагаемого оптического устройства. Узлы могут быть образованы пигментированным(-и) материалам(-и), или же зоны, которые окружают узлы, или пустоты или углубления, могут быть покрытыми или частично или полностью заполненными пигментированным(-ыми) материалом(-ами). Размер, форма и очертания пиктограмм не ограничены. Фактически, предусмотрены варианты осуществления, в которых два или более типов пиктограмм изображений (например, пиктограммы изображений микро- и нано-размера) установлены вместе в одной структуре или слое пиктограмм изображений внутри предлагаемого устройства.
[0014] В одном примерном варианте осуществления каждая пиктограмма изображений в структуре(-ах) пиктограмм изображений образована из одного отвержденного пигментированного материала, при этом пигментированный материал отвержден путем применения коллимированного света под определенным углом. В этом варианте осуществления синтетическое(-ые) изображение(-я) видимо(-ы) под углом отверждения. Другими словами, проецируемое(-ые) синтетическое(-ые) изображение(-я) мерцает или включается и выключается, когда угол наблюдения устройства перемещается через угол отверждения.
[0015] Пиктограммы изображений, образованные двумя или более пигментированными материалами, могут быть изготовлены путем отверждения каждою материала коллимированным светом или путем отверждения одного материала коллимированным светом и другого материала - другим способом отверждения (например, ненаправленным радиационным отверждением, химической реакцией). Синтетические изображения, сформированные из направленно отвержденных пигментированных материалов, будут видимы под углами отверждения, в то время как синтетические изображения, сформированные из ненаправленно отвержденных пигментированных материалов, будут видимы под широким диапазоном углов. Следует заметить, что структура(-ы) пиктограмм изображений, используемая в практическом воплощении предлагаемого изобретения, может также включать известные пиктограммы изображений, образованные полностью из ненаправленно отвержденных пигментированных материалов.
[0016] В одном таком примерном варианте осуществления каждая пиктограмма изображений в структуре(-ах) пиктограмм изображений образована из двух отвержденных пигментированных материалов, каждый из которых имеет отличающийся цвет. Каждый пигментированный материал отверждают с помощью коллимированного света через фокусирующие элементы под углом, который отличается от утла, использованного для отверждения другого пигментированного материала. Оптическое устройство, в этом примерном варианте осуществления, будет проецировать синтетическое(-ые) изображение(-я) первого цвета, видимое(-ые) под первым углом отверждения, и синтетическое(-ые) изображение(-я) второго цвета, видимое(-ые) под вторым углом отверждения.
[0017] Этот примерный вариант осуществления может быть изготовлен путем отверждения цветного пигментированного материала с помощью коллимированного света под одним углом, смывания неотвержденного пигментированного материала с устройства и затем добавления второго цветного пигментированного материала и его отверждения. Как легко понять, таким путем можно добавлять большое количество цветных пигментированных материалов.
[0018] В другом примерном варианте осуществления каждая пиктограмма изображений в структуре(-ах) пиктограмм изображений образована одним отвержденным флуоресцирующим пигментированным материалом и одним отвержденным нефлуоресцирующим пигментированным материалом. Как легко понять, флуоресцирующий признак, выявляемый только под определенным углом и ни под каким другим, может послужить эффективным машино считываемым признаком подтверждения подлинности.
[0019] В предпочтительном варианте осуществления изобретения предлагаемое оптическое устройство используют с ИД-картой, имеющей один или более защитных печатных признаков (например, текст, фото). Защитный(-е) печатный(-е) признак(-и) будут видимы под избранными углами наблюдения, в то время как синтетическое(-ые) изображение(-я), проецируемые предлагаемым устройством, будут видимы под другими избранными углами наблюдения. Таким способом синтетическое(-ые) изображение(-я) не будут затенять или портить защитный(-е) печатный(-е) признак(-и).
[0020] В другом примерном варианте осуществления предлагаемое оптическое устройство является лазерно маркированным оптическим устройством, которое в целом включает описанное выше оптическое устройство (например, оптический пленочный материал) и, необязательно, один или более слоев, расположенных выше и/или ниже оптического устройства, при этом, по меньшей мере, одна структура или слой оптического устройства или, по меньшей мере, один слой выше или ниже оптического устройства является лазерно маркируемой структурой или слоем, и где на лазерно маркируемой структуре(-ах) или слое(-ях) имеются одно или более лазерно маркированных двумерных (2D) изображений.
[0021] Предлагаемое изобретение также обеспечивает листовые материалы и базовые платформы, сделанные из предлагаемого оптического устройства или использующие его, а также документы, сделанные из подобных материалов. Термин "документы" здесь и далее означает документы любого вида, имеющие финансовую ценность, такие как банкноты или денежные знаки, бонды, чеки, дорожные чеки, лотерейные билеты, почтовые марки, акционерные сертификаты, правоустанавливающие документы и тому подобные, или идентификационные документы, такие как паспорты, ИД-карты, водительские права и тому подобные, или незащищаемые документы, такие как этикетки. Предлагаемое оптическое устройство также предусматривается для использования с потребительскими товарами, а также сумками или упаковками, используемыми с потребительскими товарами.
[0022] В одном таком варианте осуществления оптическое устройство в форме накладки включено в полимерную ИД-карту.
[0023] Другие признаки и преимущества изобретения будут очевидны обычному специалисту в данной области из нижеследующего детального описания и чертежей. Пели не указано иное, все технические и научные термины использованы здесь и далее в значении, которое, как правило, подразумевается под ними обычным специалистом в области техники, к которой принадлежит это изобретение. Все публикации, патентные заявки, патенты и другие ссылки, упомянутые здесь, включены в заявку путем ссылки в полном объеме. В случае конфликта настоящее описание, включая определения, имеет преимущественную силу. Кроме того, материалы, способы и примеры являются исключительно иллюстративными и не предназначены для ограничения.
Краткое описание чертежей
[0024] Отдельные признаки описываемого изобретения проиллюстрированы ссылками на сопроводительные чертежи, где:
ФИГ. 1-6 изображают способ формирования структуры или слоя пиктограмм изображений одного из примерных вариантов осуществления оптического устройства по предлагаемому изобретению.
ФИГ. 1 - вид оптического устройства сбоку в поперечном разрезе перед внесением в него любого пигментированного материала;
ФИГ. 2 - оптическое устройство, показанное на ФИГ. 1, где пустоты в слое пиктограмм изображений показаны заполненными первым пигментированным материалом, и в виде параллельных лучей показан свет, падающий на структуру фокусирующих элементов перпендикулярно ее поверхности;
ФИГ. 3 - оптическое устройство, показанное на ФИГ. 2, где неотвержденный первый пигментированный материал удален со слоя пиктограмм изображений, оставляя только отвержденный первый пигментированный материал и первичную структуру пиктограмм;
ФИГ. 4 - оптическое устройство, показанное на ФИГ. 3, где заново созданные пустоты показаны заполненными вторым пигментированным материалом, и показан коллимированный свет, падающий на структуру фокусирующих элементов под другим углом отверждения;
ФИГ. 5 - оптическое устройство, показанное на ФИГ. 4. где неотвержденный второй пигментированный материал удален со слоя пиктограмм изображений, оставляя отвержденные первый и второй пигментированные материалы и первичную структуру пиктограмм; и
ФИГ. 6 - оптическое устройство, показанное на ФИГ. 5, где заново созданные пустоты показаны заполненными третьим пигментированным материалом, и показан неколлимированный (рассеянный) свет, падающий на структуру фокусирующих элементов.
ФИГ. 7 - вид сбоку в поперечном разрезе примерного варианта осуществления оптического устройства по предлагаемому изобретению, изготовленного согласно способу, показанному на ФИГ. 1-6. Устройство имеет три разных материала заполнения, два из которых были направленно отверждены;
ФИГ. 8 - оптическое устройство, показанное на ФИГ. 7, с показанным наблюдателем, смотрящим на устройство под первым углом отверждения;
ФИГ. 9 - оптическое устройство, показанное на ФИГ. 7, с показанным наблюдателем, смотрящим на устройство под вторым углом отверждения; и
ФИГ. 10 - оптическое устройство, показанное на ФИГ. 7, с показанным наблюдателем, смотрящим на устройство под третьим углом отверждения.
Детальное описание изобретения
[0025] Согласно предлагаемому изобретению, создается похожий на мерцание оптический эффект, который необязательно меняет цвет при наблюдении под разными углами наблюдения и который не обязательно должен находиться в плоскости оптического устройства. Предлагаемое оптическое устройство может быть использовано совместно с лазерной гравировкой, позволяя в, по меньшей мере, одном варианте осуществления нанести превосходную лазерную гравировку через оптическое устройство.
[0026] Как указано выше, предлагаемое оптическое устройство включает, по меньшей мере, одну структуру пиктограмм изображений, образованных из одного или более отвержденных пигментированных материалов, и, по меньшей мере, одну структуру необязательно включенных фокусирующих элементов, расположенных так. чтобы формировать одно или более синтетических изображений, по меньшей мере, части структуры (структур) пиктограмм изображений, при этом весь пигментированный материал(-ы) или некоторое его количество отверждено с помощью коллимированного света, направленного через фокусирующие элементы под одним или более углом(-ами) относительно поверхности оптического устройства (здесь и далее "угол (углы) отверждения"), чтобы образовать направленно отвержденные пиктограммы изображений, где синтетическое(-ые) изображение(-я) направленно отвержденных пиктограмм изображений видимо(-ы) под углом(-ами) отверждения и, таким образом, визуально появляется и исчезает, или включается и выключается, во время перемещения угла наблюдения устройства через угол (углы) отверждения.
[0027] Синтетическое(-ые) изображение(-я) при наблюдении под углом(-ами) отверждения в отраженном или пропускаемом свете может демонстрировать один или более из следующих оптических эффектов:
i. демонстрировать ортопараллактическое движение;
ii. выглядеть находящимся в пространстве на плоскости, расположенной глубже толщины оптического устройства;
iii. выглядеть находящимся в пространстве на плоскости, расположенной над поверхностью оптического устройства;
iv. колебаться между пространством на плоскости, расположенной глубже толщины оптического устройства, и пространством на плоскости, расположенной над поверхностью оптическою устройства, при азимутальном повороте устройства;
v. проявлять сложные трехмерные структуры, узоры, движения или анимации; и/или
vi. иметь планарные изображения, которые появляются и исчезают, остаются статичными, но имеют динамичные полосы цвета, движущиеся на всем их протяжении, или анимированы динамичными полосами цвета, движущимися на всем их протяжении.
[0028] Как описано в PCT/US2004/039315, Steenbliket al., степень увеличения или синтетического увеличения изображений, как и вышеупомянутые оптические эффекты, зависит от градуса наклона/скоса между структурами {напр., матрицами) фокусирующих элементов (напр., линз) и пиктограмм изображений, относительных масштабов двух матриц и f-показателя фокусирующих элементов или линз, при этом f-показатель определяют как отношение фокусного расстояния линзы (f) к эффективному максимальному диаметру линзы (D).
[0029] Как также описано в PCT/US2004/039315, Steenblik el аl., ортопараллактические эффекты достигаются "соотношением масштабов" {т.е. соотношением периода повторяемости пиктограмм изображений к периоду повторяемости фокусирующих элементов или линз), в существенной степени равным 1.0000, когда оси симметрии фокусирующих элементов и пиктограмм изображений не находятся на одной линии / не выровнены. Видимость нахождения в пространстве на плоскости, расположенной глубже толщины предлагаемого оптического устройства, достигается "соотношением масштабов", меньшим, чем 1.0000, при этом оси симметрии фокусирующих элементов и пиктограмм изображений в существенной степени выровнены, в то время как видимость нахождения в пространстве на плоскости, расположенной над поверхностью предлагаемого устройства, достигается "соотношением масштабов", большим, чем 1.0000, при этом оси симметрии фокусирующих элементов и пиктограмм изображений в существенной степени выровнены. Видимость колебания между пространством на плоскости, расположенной глубже толщины оптического устройства, и пространством на плоскости, расположенной над поверхностью оптического устройства, при азимутальном повороте устройства, достигается асимметричными по осям значениями соотношения масштабов (напр. 0,995 в направлении X и 1,005 в направлении Y).
[0030] Пиктограммы изображений, используемые в осуществлении предлагаемого изобретения, изготовленные с использованием одного или более отвержденных пигментированых материалов, могут быть сделаны в форме узлов, или в форме пустот или углублений на или внутри поверхности предлагаемого оптического устройства. Узлы могут быть изготовлены из отвержденного(-ых) пигментированного(-ых) материала(-ов). или же зоны, окружающие узлы, или пустоты или углубления могут быть покрытыми или частично или полностью заполненными пигментированным(-ыми) материалом(-ами). В то время как размер, форма и очертания пиктограмм не ограничены, эти приподнятые или углубленные пиктограммы могут принимать форму или очертания, например, положительных или отрицательных символов, букв и/или цифр, которые могут быть обнаружены визуально и с возможностью машинного выявления или машинной считываемости. Они могут также складываться в рельефные структуры, создающие трехмерный эффект, или композитные или мозаичные изображения, сформированные множеством расположенных на расстоянии/разнесенных, приподнятых или углубленных пиктограмм, могущих принимать форму линий, точек, завитков или их комбинаций. В одном из предусматриваемых вариантов осуществления изобретения пиктограммы изображений, используемые для осуществления изобретения, приподняты или углублены, при этом высота подъема или глубина углубления находятся в диапазоне от приблизительно 0,5 до приблизительно 8 микрон.
[0031] Как указано выше, предусмотрены варианты осуществления, в которых два или более типов пиктограмм изображений (например, пиктограммы изображений микро- и нано-размера) установлены вместе в одной структуре или слое пиктограмм изображений внутри предлагаемого устройства. Для таких вариантов необходима форма предпочтительного отверждения. Одна из форм предпочтительного отверждения, предусматриваемая способом предлагаемого изобретения - дифференциируемое растворение наполнителя, которое может быть достигнуто использованием структур различающегося размера и наполнителей различающейся растворимости. Это может быть скомбинировано с коллимированным отверждением, чтобы получить разные структуры разного состава в одном слое. Коллимированное отверждение также может применяться самостоятельно в качестве средства получения подобных однослойных многофункциональных пиктограмм изображений микро- и наноразмера.
[0032] Пигментированные материалы, предусматриваемые для использования в предлагаемом изобретении, включают, но не ограничиваются ими, пигментированные смолы и чернила. В примерном варианте осуществления использован субмикронный пигмент в форме пигментной дисперсии, доступный подтоварным именем "Spectra Pac" от Sun Chemical Corporation. К этой пигментной дисперсии добавляют другие отверждаемые (например, отверждаемые ультрафиолетом (УФ)) материалы и фотоинициаторы для получения отверждаемого пигментированного материала, пригодного для использования в предлагаемом изобретении. Полученный отверждаемый пигментированный материал затем используют для изготовления узлов или заполнения пустот (или углублений) и/или зон, окружающих узлы.
[0033] Необязательно включенные фокусирующие элементы, используемые в осуществлении предлагаемого изобретения, включают, но не ограничиваются ими, преломляющие фокусирующие элементы, отражающие фокусирующие элементы, гибридные преломляющие/отражающие фокусирующие элементы и их комбинации. В одном из предусматриваемых вариантов осуществления фокусирующие элементы являются преломляющими микролинзами. Примеры подходящих фокусирующих элементов описаны в Патенте США №7,333,268, выданном Steenblik et al., Патенте США №7,468,842, выданном Steenblik et al., и Патенте США №7,738,175, выданном Steenblik et al., все из которых включены в настоящее описание в полном объеме путем ссылки.
[0034] Включение фокусирующих элементов служит для повышения устойчивости предлагаемого оптического устройства к внешним воздействиям, оказывающим отрицательное влияние на оптические свойства. В одном подобном варианте осуществления коэффициент преломления от внешней поверхности предлагаемого устройства до преломляющих поверхностей раздела варьируется в интервале от первого до второго коэффициента преломления, при этом первый коэффициент преломления значительно или измеримо отличается от второго коэффициента преломления. Фраза "значительно или измеримо отличается" здесь и далее означает разницу в коэффициенте преломления, приводящую к изменению фокусного(-ых) расстояния(-й) фокусирующих элементов, по меньшей мере, на приблизительно 0,1 микрона.
[0035] Включающий материал может быть прозрачным, просвечивающимся, затененным или пигментированным и может обеспечивать дополнительную функциональность с целью защиты или аутентификации, включая поддержку автоматизированных систем подтверждения подлинности, верификации, отслеживания, счета и обнаружения денежных знаков, которые базируются на обнаружении оптических эффектов, электропроводности, электроемкости или магнитного поля. Подходящие материалы могут включать адгезивы, гели, клеи, лаки, жидкости, формованные полимеры, а также полимеры или другие материалы, содержащие органические или металлические дисперсии.
[0036] Оптическое устройство по предлагаемому изобретению, в примерном варианте осуществления, где фокусирующие элементы являются микролинзами, и каждая пиктограмма изображений в структуре пиктограмм изображений образована из одного отвержденного пигментированного материала, может быть изготовлено путем:
(а) нанесения в существенной степени прозрачной или ясной радиационно отверждаемой смолы на верхнюю и нижнюю поверхности оптической прокладки или разделительною слоя;
(б) формирования матрицы микролинз на верхней поверхности и матрицы пиктограмм в виде пустот (или углублений) и/или узлов на нижней поверхности оптической прокладки;
(в) отверждения в существенной степени прозрачной или ясной смолы с помощью источника излучения;
(г) заполнения углублений в матрице пиктограмм и/или зон, окружающих узлы, одним или более пигментированными материалами;
(д) удаления избыточного(-ых) пигментированного(-ых) материала(-ов) с нижней поверхности оптической прокладки; и
(е) отверждения некоторых или всех пигментированных материалов с помощью коллимированного (параллельного) света, направленного через фокусирующие элементы на слой пиктограмм под одним или более углом(-ами) относительно поверхности оптического устройства.
[0037] Отверждение пигментированного(-ых) материала(-ов) включает направление коллимированного света от источника коллимированного света через матрицу микролинз на матрицу пиктограмм таким образом, что падающий на матрицу свет вызывает отверждение пигментированного(-ых) материала(-ов). Подходящие источники коллимированного света включают лазерный свет, свет (например, солнечный свет, УФ-излучение, инфракрасное (ИК) излучение), пропущенный через одну или более коллимирующую линзу, через узкую щель, по направлению к параболическому отражателю, от более направленного источника, такого как матрица светодиодов, или их комбинации. В одном из предусматриваемых вариантов осуществления коллимированным источником света является УФ-литографическая экспонирующая установка.
[0038] Более детально описывая чертежи, на ФИГ. 1-6 изображен способ формирования структуры или слоя пиктограммы изображений одного из примерных вариантов осуществления оптического устройства по предлагаемому изобретению. На ФИГ. 1 показан общий вид 10 оптического устройства сбоку в поперечном разрезе перед внесением в него любого пигментированного материала; Устройство 10 в общем включает:
(a) структуру фокусирующих элементов 12;
(b) базовую пленку или оптическую прокладку 14; и
(c) частично сформированный слой пиктограмм изображений (т.е. первичную структуру пиктограмм) 16, изготовленную из в существенной степени прозрачной или ясной радиационно отверждаемой смолы 18, и имеющую углубления или пустоты 20 пиктограмм.
[0039] На первом этапе способа формирования структуры или слоя пиктограмм изображений, показанном на ФИГ. 2, пустоты 20 заполняют первым пигментированным материалом 22. Падающий свет 24 в форме параллельных лучей падает перпендикулярно поверхности структуры фокусирующих элементов 12. Другими словами, параллельные лучи падают под углом, эквивалентным нулю. Каждый фокусирующий элемент фокусирует соответствующий падающий пучок света на структуру или слой пиктограмм изображений, при этом фокусировка происходит приблизительно на фокусном расстоянии фокусирующего элемента. Зоны заполненных пустот, находящиеся очень близко к точкам фокуса, отверждаются. Зоны заполненных пустот, не находящиеся близко к точкам фокуса, не отверждаются.
[0040] Неотвержденный первый пигментированный материал 22 затем удаляют (например, смывают), оставляя, как лучше всего видно на ФИГ. 3, только отвержденный первый пигментированный материал 26 и первичную структуру пиктограмм 16. Этот этап заново создает пустоты 20 в структуре или слое пиктограмм изображений.
[0041] На следующем этапе заново созданные пустоты 20 заполняют вторым пигментированным материалом 28. Выбирают другой угол отверждения и обеспечивают коллимированный свет 30, падающий под этим углом. Как показано на ФИГ. 4. угол отверждения идет сверху и справа по отношению к поверхности устройства 10. В коллимированном свете 30 все лучи параллельны. Как прежде, некоторые из пустот 20 находятся очень близко от точек фокуса фокусирующих элементов, и второй пигментированный материал 28 в этих зонах отверждается. Некоторое количество пигментированного материала 28 не подвергается облучению, так как не находится близко к точке фокуса и остается неотвержденным.
[0042] Неотвержденный второй пигментированный материал 28 затем удаляют, оставляя, как лучше всего показано на ФИГ. 5, отвержденный первый пигментированный материал 26, отвержденный второй пигментированный материал 32 и первичную структуру пиктограмм 16. Этот этап также заново создает пустоты 20 в структуре или слое пиктограмм изображений.
[0043] На следующем этапе заново созданные пустоты 20 заполняют третьим пигментированным материалом 34. Как показано на ФИГ. 6, материал отверждают с помощью неколлимированного (рассеянного) света 36. В результате эффективного фокусирования фокусирующими элементами не происходит, и облучению подвергается весь слой пиктограмм. Это обеспечивает эффективное отверждение всего количества третьего пигментированного материала 34.
[0044] Один или более этап способа, включающий заполнение пустот пигментированным материалом заполнения, может быть выполнен с использованием непигментированного материала, не поглощающего лазерное излучение. Это обеспечивает "свободные" пространства пиктограмм, преимущества которых обсуждаются ниже.
[0045] Оптическое устройство, изготовленное согласно описанному способу, показано на ФИГ. 7 под номером 100. В данном случае использованы три разных отвержденных пигментированных материала 26, 32, 38 (отвержденный третий пигментированный материал), два из которых (26, 32) были отверждены направленно.
[0046] Что касается ФИГ. 8, то наблюдатель, смотрящий на устройство 100 под первым углом отверждения, видит синтетическое(-ие) изображение (-я), связанные с отвержденным первым пигментированным материалом 26. На ФИГ. 8-10 наблюдатель находится "очень далеко" от устройства, так что эффективный угол наблюдателя по отношению к каждому из фокусирующих элементов на ФИГ. 8, например, эквивалентен первому углу отверждения. Синтетическое(-ие) изображение(-я), связанные с отвержденным первым пигментированным материалом 26, видимы только под первым углом отверждения.
[0047] Наблюдатель, смотрящий на устройство под вторым углом отверждения (см. ФИГ. 9), видит синтетическое(-ие) изображение(-я), связанные с отвержденным вторым пигментированным материалом 32. Это синтетическое(-ие) изображение(-я) видимы только под вторым углом отверждения.
[0048] Наблюдатель, смотрящий на устройство под углом, не являющимся одним из углов отверждения (см. ФИГ. 10), видит синтетическое(-ие) изображение(-я), связанные с отвержденным третьим пигментированным материалом 38. Это синтетическое(-ие) изображение(-я) видимо под любым углом, не эквивалентным первому углу отверждения или второму углу отверждения. В некоторых случаях, особенно если оптическое устройство или система имеет большой f-показатель. наблюдатель может смотреть на устройство под большим углом (т.е. под углом, сильно отличающимся от "нормального"). Когда угол наблюдения становится достаточно большим, на линии видимости через фокусирующий элемент начнут появляться пиктограммы изображений, находящиеся под смежным фокусирующим элементом. В этом случае наблюдатель может увидеть одно или более синтетических изображений, связанных с конкретным углом отверждения, под углом, который отличается от конкретного угла отверждения.
[0049] Оптическая прокладка или разделительный слой могут быть образованы с использованием одного или более существенно прозрачных или просвечивающихся полимеров, включая, но не ограничиваясь ими, поликарбонаты, полиэфиры, полиэтилены, полиэтиленнафталаты, полиэтилентерефталаты, полипропилены, поливинилиденхлориды и им подобные. В примерном варианте осуществления оптическая прокладка или разделительный слой образованы с использованием полиэфира или полиэтилентерефталата.
[0050] Следует отметить, что хотя использование оптической прокладки или разделительного слоя и упоминается в вышеописанном примерном варианте осуществления, но оптическое устройство согласно предлагаемому изобретению может быть изготовлено также и без оптической прокладки или разделительного слоя.
[0051] Подходящие радиационно отверждаемые смолы включают, но не ограничиваются ими, акриловые смолы, эпокси, полиэстеры, акрилированные полиэстеры, полипропилены, уретаны, акрилированные уретаны и тому подобные. Предпочтительно матрицы формируют с использованием акрилированного уретана, наличествующего у Lord Chemicals.
[0052] Как упоминалось прежде, пиктограммы изображений, образованные двумя или более пигментированными материалами, могут быть изготовлены путем отверждения каждого материала коллимированным светом или путем отверждения одного материала коллимированным светом и другого материала - другим способом отверждения (например, радиационным отверждением, химической реакцией). Синтетические изображения пиктограмм изображений, образованных из такого(-их) направленно отвержденного(-ых) пигментированного(-ых) материала(-ов), будут видимы под углами отверждения, в то время как синтетические изображения пиктограмм изображений, образованных из ненаправленно отвержденных пигментированных материалов, будут видимы под широким диапазоном углов. Следует заметить, что структура(-ы) пиктограмм изображений, используемая в практическом воплощении предлагаемого изобретения, может также включать известные пиктограммы изображений, образованные полностью из ненаправленно отвержденных пигментированных материалов.
[0053] В одном таком примерном варианте осуществления, каждая пиктограмма изображений в структуре(-ах) пиктограмм изображений образована из двух отвержденных пигментированных материалов, каждый из которых имеет отличающийся цвет. В этом случае каждый пигментированный материал отверждают с помощью коллимированного света под углом через фокусирующие элементы, который отличается от угла, использованного для отверждения другого пигментированного материала. В частности, этот примерный вариант осуществления может быть изготовлен путем отверждения цветного пигментированного материала с помощью коллимированного света под одним углом, смывания неотвержденного пигментированного материала с устройства и затем добавления второго цветного пигментированного материала и его отверждения под другим углом. Полученное оптическое устройство будет проецировать синтетическое(-ые) изображение(-я) первого цвета, видимое(-ые) под первым углом отверждения, и синтетическое(-ые) изображение(-я) второго цвета, видимое(-ые) под вторым углом отверждения. Как легко понять, таким путем можно добавлять большое количество разных цветных пигментированных материалов. Дополнительно добавляют другой цветной пигментированный материал, отверждаемый без использования коллимированного света, с целью обеспечить "цвет фона", который можно увидеть под любым углом, еще не использованным для углового отверждения.
[0054] В другом примерном варианте осуществления каждая пиктограмма изображений в структуре(-ах) пиктограмм изображений образована одним отвержденным флуоресцирующим пигментированным материалом и одним отвержденным нефлуоресцирующим пигментированным материалом. В этом случае флуоресцирующий признак, выявляемый только под определенным углом и ни под каким другим, может послужить эффективным машино считываемым признаком подтверждения подлинности.
[0055] В другом примерном варианте осуществления предлагаемого изобретения оптическое устройство является лазерно маркируемым оптическим устройством, которое в общем включает описанное выше оптическое устройство и необязательно один или более слоев, расположенных выше и/или ниже оптического устройства, при этом по меньшей мере одна структура или слой оптического устройства или по меньшей мере один слой выше или ниже оптического устройства является лазерно маркируемой структурой или слоем.
[0056] Термин "лазерно маркируемый" или любой его вариант здесь и далее обозначает "способный к физической или химической модификации, индуцируемой или сформированной лазером", включая, но не ограничиваясь ими, карбонизацию, гравировку, гравировку с или без изменения цвета, гравировку с поверхностной карбонизацией, изменение цвета или внутреннее затемнение, лазерную маркировку путем удаления покрытия, абляцию, отбеливание, плавление, вспучивание, испарение и тому подобное.
[0057] В предпочтительном варианте осуществления предлагаемое лазерно маркируемое оптическое устройство имеет:
(а) структуру необязательно включенных фокусирующих элементов (например, включенных преломляющих фокусирующих элементов) и структуру пиктограмм изображений, разделенных лазерно маркируемым слоем, также выполняющим роль оптической прокладки; и/или
(б) один или более лазерно маркируемых слоев, расположенных ниже оптического устройства.
[0058] В вышеупомянутом предпочтительном варианте осуществления, который может быть использован во включенных линзах и других ИД-продуктах (например, накладка, включенная в полимерную ИД-карту), персонализированные данные в виде статических двумерных (2D) изображений выгравированы лазером на оптическом устройстве или под ним, под углом, отличающимся от угла (углов) применения коллимированной отверждающей энергии.
[0059] В последнем варианте осуществления, где один или более лазерно маркируемых слоя расположены ниже оптического устройства, структура пиктограмм изображений содержит "свободные" пространства пиктограмм. Как упоминалось ранее, "свободные" пространства пиктограмм изготавливают путем использования непигментированного(-ых) материала(-ов), не абсорбирующих лазерное излучение (напр., УФ-отверждаемых смесей). Непигментированный(-е) материал(-ы) в этом варианте направленно отверждается под тем же углом, который устройство лазерной гравировки использует для нанесения статических 2D изображений. Оставшиеся углубления или пустоты в структуре пиктограмм изображений заполняют пигментированными материалами, отверждаемыми под углами, отличающимися от угла отверждения непигментированного(-ых) материала(-ов).
[0060] Использование такого варианта способа позволяет лазерной энергии проходить через оптическое устройство без значительного поглощения последним, что обеспечивает превосходную лазерную гравировку через оптическое устройство.
[0061] Изобретатели обнаружили, что определенные пигментированные материалы при попытке нанесения лазерной гравировки через оптическое устройство поглощают лазерную энергию. В результате получается дефектное лазерно маркированное темное изображение с белыми или отсутствующими зонами. Эта проблема может быть решена внимательным выбором используемых пигментов или использованием вышеупомянутых "свободных" пространств пиктограмм. Как понятно специалистам в данной области, использование "свободных" пространств пиктограмм позволяет использовать любые пигменты без сопутствующего риска образования дефектных лазерно маркированных темных изображений.
[0062] Суммарный эффект вышеописанного варианта осуществления заключается в том, что цветное(-ые) пигментированное(-ые) синтетическое(-ые) изображение(-я) не будут видимы под тем же углом, под которым видимо лазерно гравированное статическое(-ые) 2D изображение(-я). Это значит, что в зонах, где фокусирующие элементы проявляют тенденцию фокусировать лазерное излучение гравировального устройства, не будет пигмента, и риска поглощения пигментированным(-и) материалом (-ами) лазерной энергии удается избежать.
[0063] Как упомянуто выше, чтобы маркировать лазерно маркируемое оптическое устройство согласно предлагаемому изобретению, световую энергию гравировального лазера фокусируют с помощью фокусирующих элементов и гравируют лазерно маркируемый слой таким образом, чтобы создать в лазерно маркируемом слое изображение, видимое только под углом гравирования. Такая технология позволяет более широкую кастомизацию предлагаемого устройства с помощью динамического персонализированного изображения, которое можно заставить появляться и исчезать. В одном и том же устройстве могут быть использованы множественные углы лазерной маркировки, дающие множественные изображения, каждое из которых видимо под разным углом наблюдения. Таким образом могут быть реализованы персонализированные короткие анимации или изменяющиеся изображения. Например, когда подобное устройство используют на ИД-документе или совместно с ним, можно выполнить уменьшенную версию портрета, использованного в ИД-документе, которая будет включаться и выключаться. Этот динамический портрет, показываемый предлагаемым устройством, будет уникальным для ИД-документа и повысит его защищаемость.
[0064] Полученное лазерно маркированное оптическое устройство будет иметь одно или более лазерно маркированных статических 2D изображений на лазерно маркируемом(-ых) слое(-ях). Здесь и далее термин "лазерно маркированный" или любой его вариант означает "имеющий или показывающий любой знак, сделанный лазером или лазероподобным устройством".
[0065] Подходящие лазерно маркируемые слои могут быть изготовлены с использованием термопластических полимеров. В первой категории могут использоваться термопластические полимеры с хорошим поглощением и карбонизацией. Такие полимеры являются лазерно маркируемыми в отсутствие так называемых лазерных добавок - соединений, поглощающих свет на длине волны используемого лазера и преобразующих его в тепло. Примеры таких полимеров, дающих обширное затемнение в зоне, подвергаемой лазерному облучению, включают полиэфирсульфон (ПЭС), иолисульфон (ПСУ), поликарбонат (ПК) и полифениленсульфид (ПФС). Во второй категории могут использоваться термопластические полимеры с лазерными добавками (напр., пигментами или специальными добавками). Примеры таких полимеров, которые могут быть маркированы однородно и в хорошем качестве, включают полистирол (ПС), стиролакрилонитрил (САН), акрилонитрилбутадиенстирол (АБС), ПЭТ, ПЭТГ, полибутилентерефталат (ПБТ) и полиэтилен. Примеры таких лазерных добавок включают углеродную сажу, металлическую сурьму, оксид сурьмы, смешанные оксиды олова-сурьмы, фосфоросодержащие смешанные оксиды железа, медь, олово и/или сурьму, слюду (слоистый силикат), покрытую оксидами металлов. Лазерно маркируемые слои имеют предпочтительную толщину в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 500 микрон, более предпочтительно от приблизительно 25 до приблизительно 200 микрон.
[0066] В предпочтительной технологии лазерной маркировки для нанесения маркировки на предлагаемое лазерно маркируемое устройство используют систем) лазерной маркировки V-Lase 10 Ватт с модуляцией добротности (Q-switched) 1064 нанометров (нм), с эмиссией лазерного излучения, установленной на 30000 Герц (Гц). Мощность системы лазерной маркировки устанавливают на 80% от максимальной, а скорость сканирования - на 200 миллиметров в секунду (мм/сек). Такие настройки дают высококонтрастную маркировку в желаемом месте внутри предлагаемого лазерно маркируемого устройства, не сжигая и не передерживая его.
[0067] Как упоминалось выше, предлагаемое изобретение также обеспечивает листовые материалы и базовые платформы, сделанные из предлагаемого оптического устройства или использующие его, а также документы, сделанные из подобных материалов. Предлагаемое оптическое устройство также предусматривается для использования с потребительскими товарами, а также с сумками или упаковками, используемыми с потребительскими товарами.
[0068] Например, предлагаемое оптическое устройство может быть использовано в ряде различных форм (например, полос, накладок, защитных нитей, планшеток) с любой банкнотой, защищаемым документом или товаром для целей подтверждения подлинности. В случае банкнот и защищаемых документов такие материалы обычно используются в виде полосы, накладки или нити и могут быть частично включены в банкноту или документ, или же нанесены на их поверхность. В случае паспортов или других ИД-документов такие материалы могут быть использованы в виде полного наслоения или быть вделаны в их поверхность. В случае упаковки товаров такие материалы обычно используют в виде этикетки, клейма или ленты и наносят на поверхность упаковки. Как отмечено выше, в одном примерном варианте осуществления оптическое устройство в форме накладки включено в полимерную ИД-карту.
[0069] В то время как выше описываются различные варианты осуществления предлагаемого изобретения, следует понимать, что они приведены только как примеры, а не ограничения. Таким образом, широта и суть настоящего изобретения не ограничиваются никаким из примерных вариантов осуществления.