СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦВЕТНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ С ВЫСОКОЙ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТЬЮ И ДОКУМЕНТ С ТАКИМ ЦВЕТНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ИЗОБРАЖЕНИЕМ
METHOD OF PRODUCING COLOUR LASER IMAGE WITH HIGH REFLECTING POWER AND DOCUMENT WITH SAID COLOUR LASER IMAGE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается улучшения отражательной способности цветных лазерных изображений. Оно находит свое применение для получения идентификационных изображений, предназначенных для официальных документов: удостоверений личности, кредитных карточек, медицинских карточек, паспортов, водительских прав, пропусков с высокой степенью защиты и т.д.
Первичные красный, зеленый и синий цвета (сокращенно RGB, то есть начальные буквы "red, green, blue" в английской терминологии) получают путем равномерного смешивания первичных желтого, пурпурного и голубого цветов (сокращенно YMC, то есть начальные буквы "yellow, magenta, cyan" в английской терминологии). В печатной индустрии используют первичные цвета YMC. Эти цвета называют субтрактивными, так как, если на белом листе бумаги напечатать желтую поверхность, синий цвет поглощается, и глаз, палочки которого различают только красный, зеленый и синий цвета, видит только зеленый и красный цвета. Для поверхности, напечатанной в пурпурном цвете, поглощается зеленый цвет, и глаз видит только красный и синий цвета. Наконец, для поверхности, напечатанной в голубом цвете, поглощается красный цвет, и глаз видит только зеленый и синий цвета.
Таким образом, по сути цвета RGB включают в себя цвета YMC, из которых они были получены. Триплеты цветов RGB или YMC называют независимыми, так как смешивание двух цветов одного триплета не может образовать третий цвет этого триплета. Существует большое количество независимых цветов и, следовательно, большое количество триплетов первичных цветов.
Если напечатать примыкающие друг к другу небольшие поверхности, в дальнейшем называемые «субпикселями», и если эти поверхности являются достаточно малыми, глаз воспринимает световые пучки от этих трех субпикселей и видит цвет, представляющий собой комбинацию световых пучков, получаемых при отражении белого света от этих трех субпикселей. Эту комбинацию называют аддитивной, так как в данном случае происходит не смешивание цветов, а простое сложение окрашенных световых пучков, исходящих из трех субпикселей. Такое же сложение происходит с любым первичным цветом субпикселей, в частности с цветами RGB или цветами YMC, колориметрическое пространство которых включено в колориметрическое пространство триплета RGB. Таким образом, аддитивная комбинация напечатанных субпикселей с независимыми цветами воспринимается глазом как нейтральный цвет, более или менее близкий к белому.
Чтобы белый цвет проявлялся четко, необходимо интенсивно освещать цвета субпикселей. Освещение этих цветов иногда создает большие проблемы, поэтому устройства усиливают белый цвет путем добавления дополнительного белого цвета.
Уровень техники
Это решение появилось в 1950 году, как описано, в частности, в патенте GB 646642 (A), в котором к трем источникам RGB системы освещения было предложено добавить четвертый белый источник W (начальная буква от "White" в английской терминологии).
В некоторые жидкокристаллические экраны добавляют белый субпиксель, чтобы одновременно усилить яркость и белую составляющую изображений. Из 130 патентов, существующих в этой области, наиболее типичные примеры представлены в патентах US 6453067 от 2002 года, KR 20040063647, CN 101763803.
В патентной заявке № FR 1001415 под названием «Устройство персонификации внедренных скрытых изображений», поданной 7 апреля 2010 года, описана структура, содержащая матрицу пикселей, состоящих из субпикселей первичных цветов RGB, встроенную под прозрачным защитным слоем. При помощи лазера через прозрачный защитный слой в субпикселях RGB, покрытых черной не отражающей поверхностью, создают уровни серого. Эта обработка обеспечивает высококачественную персонификацию цветного изображения. Эта персонификация цветного лазерного изображения находит применение, в частности, в идентификационных или в эквивалентных карточках.
Персонифицированное изображение просматривают за счет отражения через прозрачный защитный слой. Персонифицированное изображение должно обладать достаточной отражательной способностью, чтобы его можно было просматривать в белом свете без использования дополнительного светового источника.
Чтобы избежать использования этого дополнительного светового источника, в вышеупомянутой патентной заявке было предложено добавить белый субпиксель (W) в дополнение к трем субпикселям RGB, чтобы одновременно усилить яркость изображения, а также его белую составляющую. Так, было предложено, чтобы четыре субпикселя RGBW образовали, например, квадрат. Таким образом, белый субпиксель покрывает четверть поверхности пикселя, состоящего из трех субпикселей RGB и одного белого субпикселя.
Эта субпиксельная структура представляет определенный интерес, однако она имеет ряд недостатков. Действительно, технология печати субпикселей не позволяет избежать перекрывания цветов RGBW, что может привести к появлению серого цвета, снижающего качество изображения. Кроме того, параметры печати цветов, качество используемых красок, отражательная способность этих красок приводят к тому, что фиксированное отношение 25% белого (W) к размеру пикселя не всегда оказывается хорошим отношением для создания качественного изображения.
Если говорить о печатных документах, то для печати субпикселей были предложены другие цвета, такие как цвета YMC, которые, как было указано выше, основаны на цветах RGB. Например, в патенте US 7,763,179 были предложены субпиксели с цветами YMC, перекрываемые белым слоем. Лазер удаляет белый слой, чтобы проявились нижележащие окрашенные субпиксели.
Те же проблемы наложения цветов возникают в способе, описанном в этом патенте. С другой стороны, отражательная способность цветов через отверстия, выполненные в белом слое, является очень низкой.
По сути, вышеупомянутые недостатки проявляются при любом цвете субпикселей: RGB, YMC или любом другом цвете.
В дальнейшем субпикселями RGB будут называться субпиксели, цвета которых отвечают определению независимых цветов и соответствуют цветам, воспринимаемым палочками RGB человеческого глаза.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение направлено на устранение недостатков известных технических решений за счет улучшения отражательной способности и яркости изображений. Для этого изобретением предлагаются особые геометрические формы субпикселей, наносимых путем офсетной печати, струйной печати или при помощи любой известной специалисту технологии на прозрачный «поддающийся лазерной обработке» материал, который образует также защитный слой. В дальнейшем под поддающимся лазерной обработке материалом следует понимать любой материал, который чернеет под действием лазерного луча.
В частности, объектом изобретения является способ получения цветного лазерного изображения с высокой отражательной способностью при помощи комплекса, содержащего защитный слой, пиксели, состоящие из субпикселей, напечатанных в первичных цветах, и подложку. Печать субпикселей осуществляют, разделяя субпиксели для получения не содержащей печати прозрачной зоны между окрашенными субпикселями, усиливая белую составляющую персонифицированного изображения, при этом защитный слой является прозрачным и выполнен из поддающегося лазерной обработке материала. Комплекс из защитного слоя, субпикселей с прозрачной зоной и подложки ламинируют. Затем лист поддающегося лазерной обработке материала частично обугливают под действием лазерного луча для образования не отражающих поверхностей над субпикселями и получения уровней серого в персонифицированном изображении.
В качестве не ограничительных примеров поддающихся лазерной обработке материалов можно указать поликарбонаты, обработанные поливинилхлориды, обработанные акрилонитрил-бутадиен-стиролы или обработанные полиэтилентерефталаты. Поддающийся лазерной обработке материал частично обугливают при помощи лазера для формирования уровней серого в персонифицированном изображении.
Поскольку поверхности напечатанных субпикселей не примыкают друг к другу, через них видны не содержащие печати поверхности, которые за счет прозрачности и за счет отражения от по существу белого отражающего слоя увеличивают яркость лазерного изображения.
Степень почернения пропорционально соотносят с энергией лазерного воздействия при помощи известной специалисту компьютерной программы линеаризации.
Лазерное обугливание, способствующее появлению уровней серого, осуществляют одновременно над субпикселями, а также над прозрачными поверхностями, при этом понятие «над» подразумевает «как можно ближе» к пространству визуализации. Таким образом, сохраняется контрастность, которая является соотношением яркости между белым изображением и черным изображением.
Предпочтительно прозрачный лист из поддающегося лазерной обработке материала имеет толщину в пределах от 10 мкм до 500 мкм. Подпиксели печатают на листе из поддающегося лазерной обработке материала путем офсетной печати, струйной печати или при помощи любой другой технологии. Подпиксели сгруппированы в параллельных столбцах или в равномерно распределенных небольших пространствах.
На втором этапе изготовления, называемом «ламинированием», лист поддающегося лазерной обработке материала закрепляют путем горячей пайки под давлением на подложке документа, при этом между листом поддающегося лазерной обработке материала и подложкой заключена субпиксельная матрица с образованием по существу белого фона, проявляющегося между субпикселями.
Персонификацию изображения в соответствии с изобретением осуществляют при помощи лазерного луча, который обугливает лист из поддающегося лазерной обработке материала по толщине в зависимости от переменных значений интенсивности или от изменения площади над каждым субпикселем или над каждой прозрачной поверхностью, не покрытой цветами субпикселей, для проявления уровней серого в окончательном изображении. Прозрачные поверхности между каждым субпикселем имеют площадь, определяемую разработчиком субпиксельной матрицы, чтобы повысить отражательную способность и усилить белые цвета персонифицированного изображения. При этом окружающий свет проходит через прозрачный поддающийся лазерной обработке лист и через прозрачные поверхности, не покрытые первичными цветами, и отражается от по существу белого фона подложки. Таким образом, яркость изображения повышается за счет усиления оттенков белых доминант. Кроме того, эти прозрачные поверхности, не покрытые первичными цветами, позволяют допускать определенные погрешности позиционирования окрашенных субпикселей и избежать наложения первичных цветов.
Согласно частным вариантам выполнения:
- субпиксели печатают на листе из поддающегося лазерной обработке материала;
- субпиксели печатают на подложке;
- поверхность поддающегося лазерной обработке материала напротив субпикселей перекрывают средствами, обеспечивающими отражение и плоскостность, причем эти субпиксели печатают на этих средствах;
- субпиксели перекрывают отражающим средством перед ламинированием;
- отражающее средство наносят на подложку.
Согласно варианту изобретения, субпиксели печатают в виде матрицы или столбцов на по существу белой подложке и покрывают поддающимся лазерной обработке материалом.
Объектом изобретения является также документ, содержащий лазерное изображение, выполненное при помощи описанного выше способа. Этот документ содержит лист из поддающегося лазерной обработке материала, служащий защитным слоем, причем этот лист, по меньшей мере, частично обугливают лазерным излучением, напечатанные пиксели между поддающимся лазерной обработке листом и подложкой документа, причем эти пиксели образуют изображение и содержат субпиксели, сгруппированные по поверхностям, разделенным прозрачной зоной. Поддающийся лазерной обработке лист, субпиксели, разделенные прозрачной зоной, и подложка выполнены с возможностью совместного ламинирования.
Согласно частным вариантам выполнения:
- печать субпикселей осуществляют на слое лака, нанесенном между поддающимся лазерной обработке листом и подложкой;
- слой отражающего лака выполнен с возможностью перекрывания субпикселей;
- подложка имеет по существу белую поверхность напротив субпикселей;
- субпиксели RGB сгруппированы согласно конфигурации, выбранной из параллельных столбцов, образующих прозрачную зону, из законченных геометрических форм, распределенных в виде линии и столбцов и разделенных решеткой, образующей прозрачную зону, и из геометрических форм, образованных группами субпикселей и подогнанных по площади таким образом, чтобы интенсивность света, отражаемого каждой из этих групп, была одинаковой.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - фронтальный вид в пространстве визуализации пикселя, содержащего три субпикселя R, G, B, а также четвертый белый субпиксель W согласно известному решению.
Фиг.2 - фронтальный вид плоского пикселя RGB, состоящего из трех субпикселей R, G, B, каждый из который образует столбец, причем эти столбцы разделены столбцами из прозрачных поверхностей.
Фиг.3 - фронтальный вид пикселей RGB, состоящих из прямоугольных субпикселей в виде равномерной матрицы, при этом субпиксели разделены решеткой, образованной прозрачной поверхностью.
Фиг.4 - фронтальный вид пикселей RGB, типа показанных на фиг.3, с субпикселями разного размера.
Фиг.5 - вид в сечении готового к ламинированию комплекса из листа поддающегося лазерной обработке материала, содержащего матрицу R, G, B, напечатанную на подложке карточки.
Фиг.6 - вид в сечении варианта комплекса, показанного на фиг.5, в котором на поддающийся лазерной обработке лист нанесен слой отражающего лака, площадь которого соответствует площади напечатанной матрицы R, G, B, перед печатью цветов этой матрицы и ламинированием.
Фиг.7 - вид в сечении другого варианта выполнения набора, показанного на фиг.6, в котором слой отражающего лака покрывает печатную матрицу цветов и который показан до ламинирования.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан пиксель 1 согласно известному решению, описанному в вышеупомянутом патенте FR 1001415. Поверхности четырех субпикселей RGBW являются смежными, как в структуре с субпикселями YMC, описанной в патенте US 7,769,179. Показанные на фиг.1 субпиксели частично перекрыты не отражающими поверхностями, выполненными посредством лазерного почернения и образующими, таким образом, уровни серого в персонифицированном изображении. Субпиксель W напечатан в белом цвете для улучшения воспроизведения белого цвета персонифицированного изображения. Он покрывает фиксированную площадь, соответствующую 25% поверхности субпикселя.
На фиг.2 представлен пример структуры (2) в соответствии с изобретением, то есть структуры субпикселей RGB, образованной соответственно параллельными и линейными столбцами C1, C2, C3, имеющими в данном примере одинаковую ширину и одинаковую длину и напечатанными соответственно в цветах RGB на листе из прозрачного поддающегося лазерной обработке материала. В альтернативном варианте матрицу можно напечатать на подложке карточки перед ламинированием с поддающимся лазерной обработке листом.
Столбцы C1, C2, C3 разделены не содержащими печати, то есть прозрачными зонами T. Лазерный луч, который формирует уровни серого посредством обугливания прозрачного поддающегося лазерной обработке листа для получения персонифицированного изображения, сканирует столбцы C1, C2, C3 в направлении их длины. Таким образом, субпиксели имеют ширину, равную ширине столбцов C1, C2, C3, и переменную длину в зависимости от длины лазерного обугливания для воспроизведения персонифицированного изображения.
Прозрачные зоны T между каждым столбцом C1, C2, C3 имеют ширину, заранее определенную разработчиком матрицы, чтобы оптимизировать компромисс между яркостью изображения, которая пропорциональна ширине зон T, и цветовой потерей, происходящей при уменьшении ширины напечатанных столбцов C1, C2, C3. Ширина прозрачных зон T между двумя столбцами C1, C2, C3 может составлять от нескольких процентов до 90 процентов поверхности столбцов C1, C2, C3.
Лазерное обугливание внутри поддающегося лазерной обработке листа создает не отражающие поверхности, которые могут частично перекрывать столбцы C1, C2, C3 в зависимости от требуемых уровней серого. Это обугливание может также перекрывать все или часть прозрачных зон T, чтобы получать более или менее выраженные оттенки черного в изображении. Таким образом, контрастность конечного персонифицированного изображения является очень высокой.
Печать цветов R, G, B на листе поддающегося лазерной обработке материала или на подложке карточки приводит к получению столбцов C1, C2, C3 с определенной погрешностью точности краев этих столбцов. Если бы не было прозрачных зон T, то могло бы произойти перекрывание цветов между двумя столбцами, сказывающееся на качестве персонифицированного изображения. Это же касается точности лазерной обработки, которая в отсутствие прозрачных зон T могла бы привести к почернению смежных субпикселей и к изменению результирующего цвета соответствующего пикселя. Прозрачные зоны (T) в соответствии с изобретением позволяют избежать этих дефектов.
На фиг.3 показана матрица RGB (30), содержащая субпиксели заранее определенной геометрической формы, которая является прямоугольной в примере, представленном на фиг.3. Однако в рамках изобретения можно использовать и другие правильные и заранее определенные геометрические формы, например квадратные, шестиугольные или круглые. В отличие от структуры в виде столбцов, показанной на фиг.2, каждый субпиксель имеет определенную площадь. Каждый субпиксель отделен от соседних с ним субпикселей не содержащей печати зоной, то есть прозрачной зоной T, образующей решетку. Ширина прозрачных зон T этой решетки может отличаться «в столбцах» в вертикальном направлении на фиг.3 или «в линиях» в горизонтальном направлении на этой же фигуре. Это зависит от точности печати в вышеуказанных направлениях. К структурам, показанным на фиг.2 и 3, применимы одинаковые критерии отношения площадей прозрачных зон T и цветных зон.
На фиг.4 тоже показан набор субпикселей (40), представляющий собой матрицу субпикселей RGB, разделенных прозрачными зонами Т. В этом примере осуществления изобретения размеры некоторых групп субпикселей не соответствуют размерам других групп субпикселей: так, площадь прямоугольных субпикселей B группы (G3) превышает площадь прямоугольных субпикселей R группы (G1) и G группы (G2). Наблюдатель воспринимает цвет субпикселей благодаря отражению. Отражательная способность субпикселей зависит от многих параметров: от состава применяемой краски, от шероховатости поверхности, на которую наносят краску, от шероховатости поверхности самой краски и т.д.
«Когда матрица субпикселей еще не персонифицирована лазерным обугливанием, она должна смотреться равномерно светлой. В действительности так происходит очень редко именно по причине вышеуказанных параметров. Часто она имеет слегка розовый или бледно-голубой оттенок».
Согласно изобретению, площадь некоторых групп субпикселей определяют таким образом, чтобы сила света, отражаемого каждой группой субпикселей G1, G2, G3, была одинаковой. Пример такого регулирования представлен на фиг.4, где субпиксели В группы G3 имеют большую площадь, чем красные субпиксели R группы G1 и субпиксели G группы G2. Вместе с тем, не выходя за рамки изобретения, можно предусмотреть любую другую комбинацию между этими площадями.
На фиг.5 в разрезе показан комплекс (50) с поддающимся лазерной обработке листом (41), ламинированным на подложке (42) карточки. Между листом (41) поддающегося лазерной обработке материала и подложкой (42) карточки находится матрица субпикселей RGB (52), а также прозрачные зоны T.
Лазерный луч создает за счет обугливания темные или черные зоны в толщине прозрачного листа (41) поддающегося лазерной обработке материала. Эти зоны частично перекрывают отражение проходящего через них окружающего света, который отражается либо от поверхностей R, G, В, либо от поверхности подложки (42) карточки.
На фиг.6 показан вариант (60) изобретения. До печати цветов R, G, B на листе (41) поддающегося лазерной обработке материала непосредственно на этот лист (41) наносят прозрачный слой (51) лака с высоким показателем отражения на площади, соответствующей матрице (52) субпикселей RGB. Затем на слое (51) лака печатают матрицу (52) субпикселей RGB, что делает поверхность субпикселей, обращенную к наблюдателю, очень блестящей с повышенной степень отражательной способности.
Лак (51) является прозрачным, что позволяет окружающему свету проходить через него и отражаться через прозрачные зоны T. Слой (51) лака образует слой выравнивания плоскости. Поверхность листа (41) поддающегося лазерной обработке материала, на котором напечатана матрица (52) субпикселей RGB, иногда имеет шероховатость, которая ограничивает качество отражения цветов R, G, B. Поверхность, выровненная лаком, является очень гладкой, что способствует отражению цветов R, G, B.
На фиг.7 показан еще один вариант выполнения изобретения для сравнения с вариантом, показанным на фиг.6. В дополнение или альтернативно, согласно другому варианту слоя (51) лака, показанного на фиг.6, и после печати матрицы (52) субпикселей RGB на листе (41) поддающегося лазерной обработке материала на матрицу (52) субпикселей RGB наносят отражающий слой (61) до ламинирования листа поддающегося лазерной обработке материала с подложкой (42) карточки.
Этот слой еще больше способствует отражению окружающего света, что делает персонифицированное изображение еще более светлым и ярким. Слой (61) может быть выполнен из отражающего лака, отражающей краски или в виде любой отражающей поверхности, известной специалисту, например, в виде тонкой алюминиевой фольги. Согласно альтернативному варианту изобретения, слой (61) можно наносить на подложку (42) карточки. Часть окружающего света отражается от поверхности цветов R, G, B, а другая часть проходит через эти цвета и отражается от слоя (61), что обеспечивает повышение отражательной способности изображения.