МИКРООПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ
MICRO-OPTICAL SECURITY AND IMAGE DISPLAY SYSTEM

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ К РОДСТВЕННЫМ ЗАЯВКАМ
Эта заявка свидетельствует о преимуществе и предоставляет приоритет предварительной заявке на патент США №60/524281, поданной 21 ноября 2003 года, предварительной заявке на патент США №60/538392, поданной 22 января 2004 года, и предварительной заявке на патент США №60/627234, поданной 12 ноября 2004 года, каждая из которых, будучи разрешенной, включена в Описание изобретения в полном объеме путем ссылок.
Область изобретения
Это изобретение касается искусственной увеличительной микрооптической системы, которая в воплощении, приведенном в качестве примера, выполнена как полимерная пленка. Необычные оптические эффекты, полученные благодаря разным вариантам воплощения изобретения, могут использоваться в качестве устройства безопасности для открытого и скрытого засвидетельствования действительности валюты, документов, и продуктов, а также для визуального наблюдения за продуктами, упаковками, полиграфическими материалами, товарами потребления.
Уровень техники
Различные оптические материалы используются для установления подлинности валюты, документации, чтобы идентифицировать и отличить настоящие продукты от поддельных и обеспечить визуальное наблюдение за производимыми изделиями и их упаковкой. Примерами могут служить голографические изображения, и другие системы изображения, включительно с линзообразными структурами и матрицами сферических микролинз. Голографические изображения все чаще используются для кредитных карточек, водительских прав и носимых на одежде этикеток (бейджей).
Пример линзообразной структуры для обеспечения защиты документа представлен в патенте 4892336 Kaule et al. касательно защитной нити, которая включается в документ, чтобы обеспечить меры против фальсификации. Защитная нить является прозрачной и имеет печатный узор на одной стороне, на противоположной стороне, ступенчатая линзообразная структура (на основе линзы Френеля) скоординирована с печатным узором. Линзообразная структура описывается как состоящая из множества параллельных цилиндрических линз, или, в альтернативном варианте, сферических или ячеистых линз.
Патент США 5712731 Drinlwater et al. описывает устройство безопасности, включающее в себя матрицу микроизображений (пиктограмм) вместе с матрицей, состоящей в основном из сферических микролинз. Эти линзы также могут быть астигматическими. Каждая из линз, как правило, имеет размеры 50-250 микрон с типичным фокусным расстоянием в 200 микрон.
Все эти варианты воплощения имеют один и тот же недостаток. Они имеют относительно толстую структуру, которая не подходит для использования при проверке подлинности документов. Используемые в данных вариантах цилиндрические или сферические линзы обеспечивают узкое поле зрения, что приводит к размытому изображению и требует точной и сложной настройки фокальной точки линз относительно соответствующих изображений. Вдобавок, они проявили себя как особо эффективные в качестве мер безопасности или мер против фальсификации.
Из-за этого и других недостатков, в промышленности существует необходимость в защищенных и визуально уникальных оптических материалах, позволяющих проводить открытое установление подлинности валюты, документов, промышленных изделий, и продуктов, и в оптических материалах, обеспечивающих визуальное увеличение промышленных изделий, продуктов и упаковки.
Описание изобретения
Настоящее описание относится к пленочному материалу, использующему обычную двухмерную матрицу нецилиндрических линз, для увеличения микроизображений, называемых здесь пиктограммами или иконками (графическими образами), и формирования искусственно увеличенного изображения благодаря объединенной работе множества индивидуальных линзовых систем изображения или пиктограммных систем изображения. Искусственно увеличенные изображения и окружающий их фон могут быть либо бесцветными, либо цветными, и либо фон, либо изображения, либо и то и другое вместе, могут быть прозрачными, просвечивающимися, пигментированными, флуоресцирующими,
фосфоресцирующими, отображать оптически различные цвета, металлизированными или обладать значительными отражающими способностями. Материал, отображающий цветные изображения на прозрачном или окрашенном фоне, особенно подходит для комбинированного использования с соответствующей печатной информацией. Когда фрагмент такого материала накладывается на напечатанную информацию, то напечатанная информация и изображения видны одновременно, в пространственной или динамической связи друг с другом. Материалы такого рода также могут подкладываться под печатную информацию, т.е. иметь печать, нанесенную на верхнюю поверхность (линзу) данного материала. В качестве альтернативы, отображающий цветные изображения материал (любого цвета, включительно с белым и черным) на полупрозрачном или в значительной степени непрозрачном фоне любого цвета, особенно подходит для автономного использования или с нанесенной на него печатной информацией, а не в комбинации с расположенной ниже печатной информацией.
Достигнутые размеры искусственного увеличения могут регулироваться благодаря выбору различных факторов, включая градус наклона между осями симметрии линз и осями симметрии матрицы пиктограмм. Стандартные периодические матрицы обладают осями симметрии, определяющими линии, которые структура могла отразить в пространство, без изменения базовой геометрии самой структуры и которых, для идеальной матрицы, существует бесконечное количество. Квадратная матрица, например, может отражаться вокруг любой диагонали или квадрата без изменения относительной ориентации матрицы: если стороны квадратов выровнены согласно осям х и у в плоскости, тогда эти стороны также будут совмещены с этими же осями, после отражения, принимая во внимание то, что все стороны являются идентичными и неразличимыми.
Вместо зеркального отражения квадратной матрицы, матрица может быть повернута на угол, равный углу между осями симметрии одинакового типа. В случае квадратной матрицы матрица может быть повернута на угол 90 градусов, угол между диагоналями, чтобы получить ориентацию матрицы, которая не отличается от оригинальной матрицы. Подобно вышеизложенному, матрица правильных шестиугольников может отражаться или поворачиваться вокруг осей симметрии, включая «диагонали» шестиугольников (линии, соединяющие противоположные вершины) или «срединные делители» (линии, соединяющие центральные точки противоположных поверхностей шестиугольника). Угол между осями симметрии обоих типов, равный 60 градусам, приводит к ориентации матрицы, которая не отличается от оригинальной ориентации.
Если матрица линз и матрица пиктограмм первоначально согласованы с их плоскостными размерами, определяющими их соответствующую плоскость х-у, одна из осей симметрии выбирается для представления оси х в первой матрице, соответствующий тип оси симметрии (например, диагональная ось симметрии) выбирается для представления оси х во второй матрице, с двумя матрицами, разделенными, по сути, равномерным расстоянием в направлении оси z, тогда в данном случае матрицы имеют нулевой угол наклона, если оси х матрицы кажутся параллельными друг другу и если матрица просматривается с направления оси z. В случае шестиугольных матриц поворот матрицы на угол в 60 градусов или многократный поворот на угол в 60 градусов снова выравнивает матрицу, т.е. не существует угла наклона, как и в случае отсутствия наклона при повороте матрицы на 90 градусов, или многократного поворота на угол в 90 градусов в случае с квадратной матрицей. Любые угловые расхождения между осями х, отличающиеся от этих «поворотов с нулевым углом наклона», называются углами наклона. Малый угол наклона, например 0,06 градуса, может создать значительное увеличение, более чем в 1000 раз, а большой угол наклона, например 20 градусов, создает значительно меньшее увеличение, потенциально в 1 раз. Другие факторы, такие как относительные масштабы двух матриц и фокусное расстояние линз, могут воздействовать как на степень искусственного увеличения изображения, так и на степень его поворота, ортопараллактическое движение и очевидную пространственную глубину.
Существует множество отчетливых визуальных эффектов, которые можно получить благодаря настоящему материалу (далее «Unison» для материала в общем, или по названиям «Unison Motion», «Unison Deep», «Unison SuperDeep», «Unison Float», «Unison SuperFloat», «Unison Levitate», «Unison Morph» и «Unison 3-D» для материала Unison, производящего данные эффекты), или его различным вариантам исполнения, производящим каждый из вышеизложенных эффектов, в общем описываемых следующим образом:
Unison Motion представляет эффект, показывающий ортопараллактическое движение (ОРМ): когда материал наклоненный, то изображения движутся в направлении наклона перпендикулярно ожидаемому при нормальном параллаксе направлению. Unison Deep и Unison SuperDeep представляют изображения, лежащие в пространственной плоскости, как правило, более глубокой, чем сама толщина материала. Unison Float и Unison SuperFloat представляют изображения, лежащие в пространственной плоскости, находящейся выше поверхности материала на некотором расстоянии; и Unison Levitate представляет изображение, что превращающееся от Unison Deep или Unison SuperDeep до Unison Float или Unison SuperFloat, по мере поворота материала на данный угол (т.е. 90 градусов), и наоборот, по мере поворота материала на тот же угол. Unison Morph представляет изображения, меняющие форму, вид, размер по мере поворота материала или рассмотрения его под разными углами зрения. Unison 3-D представляет изображения, показывающие большую трехмерную структуру, например изображение лица.
Многочисленные эффекты Unison, могут объединяться в одной пленке, например в пленке, содержащей многочисленные плоскости изображения Unison Motion, которые могут отличаться по форме, цвету, направлению движения, и увеличению. Иная пленка может содержать плоскость изображения Unison Deep и плоскость изображения Unison Deep, в то же время, как другая пленка, может быть сконструирована для объединения уровней «Unison Motion», «Unison Deep», «Unison Float», в одном и том же цвете или в нескольких цветах, тех изображений, имеющих одинаковые или различные графические элементы. Цвет, дизайн графики, оптические эффекты, увеличение и другие визуальные элементы многочисленных плоскостей изображения являются в значительной степени независимыми; с некоторыми исключениями, плоскости данных визуальных элементов, могут объединяться в произвольном порядке.
Для многих вариантов применения в области защиты валюты, документов и продуктов желательно иметь общую толщину пленки менее 50 микрон (также обозначаемого в данном документе как µ или um), например, менее 45 микрон, и, в качестве дальнейших примеров, в диапазоне от 10 до 40 микрон. Этого, например, можно достичь благодаря использованию фокусирующих элементов с эффективным диаметром основания менее 50 микрон, и в последующих примерах менее 30 микрон, и далее в диапазоне от 10 до 30 микрон. В качестве последующего примера может использоваться фокусирующий элемент с фокусным расстоянием менее 40 микрон, далее с фокусным расстоянием в диапазоне от 10 до 30 микрон. В особенном примере может использоваться фокусирующий элемент с эффективным диаметром основания менее 35 микрон и с фокусным расстоянием в 30 микрон. В качестве альтернативы, гибридный преломляющий/дифракционный вариант воплощения, может быть реализован при толщине в 8 микрон.
Таким образом, пленка в значительной степени защищена от подделки из-за ее сложной многослойной структуры и из-за ее высоких характеристик в области форматного соотношения, не поддающихся воспроизведению с использованием широко доступных производственных систем.
Таким образом, настоящая система предоставляет микрооптическую систему, в основном в виде полимерной пленки, имеющей толщину, которая при рассмотрении невооруженным взглядом в отраженном или переданном свете производит одно или более изображений, которые:
i. показывают ортопараллактическое движение («Unison Motion»);
ii. в пространственной плоскости кажутся более глубокими, чем толщина самой полимерной пленки («Unison Deep» и «Unison SuperDeep»);
iii. кажутся лежащими, в пространственной плоскости, над поверхностью полимерной пленки («Unison Float» и «Unison SuperFloat»);
iv. превращается между пространственной плоскостью, которая глубже чем толщина самой полимерной пленки, и пространственной плоскостью над поверхностью полимерной пленки при азимутальном повороте пленки («Unison Levitate»);
v. трансформируются из одной формы, вида, размера, цвета (или некоторая комбинация данных свойств) - в другую форму, вид, размер, цвет (или некоторая комбинация данных свойств) («Unison Morph»); и/или
vi. кажутся реалистически трехмерными («Unison 3-D»).
Более конкретно, в данном описании представлена микрооптическая система искусственного увеличения и способ выполнения искусственного увеличения, включающий в себя:
(а) одну или более оптических прокладок;
(б) микроизображение, что состоит из периодической планарной (плоской) матрицы множества пиктограмм, с осью симметрии рядом, по меньшей мере, с одной из ее планарных осей симметрии, и расположенной на или следом за оптической прокладкой; и
(в) периодическую планарную (плоскую) матрицу фокусирующих элементов пиктограмм, с осью симметрии рядом, по меньшей мере, с одной из ее планарных осей симметрии, и данная ось симметрии является той же самой осью симметрии, как и в случае с планарной матрицей пиктограмм (микроизображений), и каждый фокусирующий элемент является или многозонным фокусирующим элементом с многоугольным основанием, т.е. линзой, и обеспечивает расширенное поле зрения по ширине соответствующей пиктограммы таким образом, что периферийные края соответствующей пиктограммы не выпадают из поля зрения, или асферическим фокусирующим элементом с эффективным диаметром менее 50 микрон.
Данная система может включить один или более вышеупомянутых эффектов. Обеспечивается способ для выборочного включения вышеупомянутых эффектов в систему.
Данное описание, в дальнейшем, представляет устройство защиты, подходящее для, по крайней мере, частичного внедрения в или на, или для использования на, или вместе с, документом, для которого необходима защита, этикеткой, отрывной лентой, устройством индикации несанкционированного вмешательства, опечатывающим устройством, или другого определения подлинности защищенного устройства или средства, что содержит, минимум, одну микрооптическую систему, как определено выше. Более конкретно, данное описание представляет средство защиты документа и способ выполнения защиты, что включает в себя:
(а) одну или более оптических прокладок;
(б) микроизображение, что состоит из периодической планарной (плоской) матрицы множества пиктограмм, с осью симметрии рядом, по меньшей мере, с одной из ее планарных осей симметрии, и расположенной на или следом за оптической прокладкой; и
(в) периодическую планарную (плоскую) матрицу фокусирующих элементов пиктограмм, с осью симметрии рядом, по меньшей мере, с одной из ее планарных осей симметрии, и данная ось симметрии является той же самой осью симметрии, как и в случае с планарной матрицей пиктограмм (микроизображений), и каждый фокусирующий элемент является либо многозонным фокусирующим элементом с многоугольным основанием, т.е. линзой, и обеспечивает расширенное поле зрения по ширине соответствующей пиктограммы таким образом, что периферийные края соответствующей пиктограммы не выпадают из поля зрения, либо асферическим фокусирующим элементом с эффективным диаметром менее 50 микрон.
Дополнительно, данное описание представляет устройство или средство визуального увеличения, которое включает в себя минимум одну микрооптическую систему, описанную выше и обладающую вышеописанными эффектами, для визуального увеличения покрытия, защитного слоя, документов, печатных материалов, произведенных товаров, упаковки, штрих кодов, публикаций, рекламных лозунгов, спортивных товаров, финансовых документов и платежных карточек, и других товаров.
Также представлен документ или этикетка безопасности, имеющие минимум одно средство защиты, как определено выше, по меньшей мере, частично внедренное в данный документ или этикетку, или смонтированное на нем/ней.
Другие характеристики и преимущества данного описания будут очевидны для обычных пользователей из последующего детального описания и соответствующих Фигур.
Другие системы, средства, способы, характеристики и преимущества станут очевидными для опытных специалистов при изучении последующих Фигур и детального описания. Все такие дополнительные системы, средства, способы, характеристики и преимущества намеренно включены в данное описание, в рамках соответствующего писания, и защищены сопутствующей формулой изобретения.
Если только не определено иначе, все использованные здесь научные и технические термины, имеют общепринятый смысл для обычных специалистов, в области, которой принадлежит данное изобретение. Все публикации, патентные заявки, патенты и другие ссылки, приведенные здесь, включены в их полной совокупности. В случае недоразумений следует обратиться к настоящей спецификации, включающей с приведенные определения Дополнительно, материалы, способы, и примеры являются только иллюстративными, и не следует ограничиваться только ими.
Краткое описание графических материалов
Многие аспекты описания понимаются лучше при ссылках на Фиг. Компоненты данных фигур не обязательно имеют реальный масштаб, а просто ясно иллюстрируют принципы данного изобретения. Более того, в Фиг. номера ссылок обозначают соответствующие части в нескольких обзорах.
Фиг.1а - является поперечным сечением микрооптической системы, представляющий один из вариантов реализации или воплощения данного изобретения, обеспечивающего ортопараллактическое движение изображений системы.
Фиг.1б является изометрическим видом в разрезе варианта воплощения на Фиг.1а. Фиг.2а описывает эффект ортопараллактического движения искусственного изображения варианта воплощения в соответствии с Фиг.1а-1б.
Фиг.2б-в демонстрируют визуальные эффекты Deep и Float вариантов воплощений настоящей системы.
Фиг.2г-д демонстрируют визуальные эффекты, полученные благодаря вращению Levitate варианта воплощения настоящей системы.
Фиг.3а-е являются горизонтальными проекциями, демонстрирующими различные варианты воплощения, с коэффициентами заполнения различных структур данной системы симметричных двумерных линзовых матриц.
Фиг.4 является графиком, демонстрирующим различные комбинации эффектов Deep, Unison Float и Levitate воплощений, созданных благодаря вариациям соотношения период элемента/период линзы.
Фиг.5а-в являются горизонтальными проекциями, демонстрирующими, как искусственное увеличение пиктограмм (микроизображений) может контролироваться благодаря изменениям относительного угла между осями линзовой матрицы и матрицы пиктограмм данной системы.
Фиг.6а-в являются горизонтальными проекциями, демонстрирующими вариант воплощения эффекта трансформации искусственно увеличенных изображений данной системы.
Фиг.7а-в являются поперечными сечениями, демонстрирующими различные варианты воплощения уровня пиктограмм данного изобретения.
Фиг.8а-б являются горизонтальными проекциями, демонстрирующими и «позитивное», и «негативное» воплощение элементов пиктограммы.
Фиг.9 является поперечным сечением, демонстрирующим вариант воплощения многоуровневого материала для создания областей искусственно увеличенного изображения, что имеют различные свойства.
Фиг.10 является поперечным сечением, демонстрирующим другой вариант воплощения многоуровневого материала для создания областей искусственно увеличенного изображения, что имеют различные свойства.
Фиг.11а-б являются поперечными сечениями, демонстрирующими отражательный оптический вариант воплощения и вариант воплощения оптики с точечной апертурой данной системы.
Фиг.12а-б являются поперечными сечениями, позволяющими сравнить структуры воплощения всепреломляющего материала с воплощением гибридного преломляющего/дифракционного материала.
Фиг.13 является поперечным сечением, демонстрирующим так называемый «отслоить-чтобы-показать» вариант воплощения индикации искажения (или фальсификации, или несанкционированного доступа).
Фиг.14 является поперечным сечением, демонстрирующим так называемый «отслоить-чтобы-изменить» вариант воплощения индикации несанкционированного доступа или искажения.
Фиг.15а-г являются поперечными сечениями, демонстрирующими различные варианты воплощения двусторонних систем.
Фиг.16а-е являются поперечными сечениями и соответствующими горизонтальными проекциями, демонстрирующими три различных способа создания полутоновых или тоновых картин элементов пиктограмм и последующих искусственно увеличенных изображений настоящей системы.
Фиг.17а-г являются поперечными сечениями, демонстрирующими использование данной системы вместе с печатной информацией.
Фиг.16а-е являются поперечными сечениями, демонстрирующими использование данной системы вместе с, или внедренной в, различные подложки (или подслои) и в комбинации с печатной информацией.
Фиг.19а-б являются поперечными сечениями для сравнения фокусного поля обзора сферической линзы с фокусным полем обзора асферической линзы с плоским полем, когда каждая из них внедряется в настоящую систему.
Фиг.20а-в являются поперечными сечениями, демонстрирующими два практических преимущества использования толстого слоя пиктограммы в настоящей системе.
Фиг.21 является горизонтальной проекцией, представляющей вариант применения настоящей системы в валюте в качестве защитной нити, создающей эффект «оконных зон».
Фиг.22 является вариантом воплощения ортопараллактического движения настоящей системы изображений, объединенного с защитной нитью, создающей эффект «оконных зон».
Фиг.23 показывает обработку полутонов искусственного изображения настоящей системы.
Фиг.24а показывает использование настоящей системы, чтобы создать объединенные искусственные изображения, меньшие по размерам, чем наименьшая характеристика или признак индивидуального искусственного изображения.
Фиг.24б показывает использование настоящей системы, чтобы создать узкие пробелы между элементами пиктограммы.
Фиг.25 показывает внедрение скрытой, спрятанной информации в пиктограммы настоящей системы.
Фиг.26 показывает создание полностью трехмерных изображений при помощи данной системы.
Фиг.27 представляет способ конструирования пиктограмм для трехмерного варианта воплощения, как на Фиг.26.
Фиг.28 представляет пиктограмму, как результат способа, продемонстрированного на Фиг.27.
Фиг.29 показывает, как продемонстрированный на Фиг.27 способ может быть применен в сложном трехмерном искусственном изображении.
Фиг.30 показывает фокальные свойства центральной зоны экспериментальной шестиугольной многозонной линзы с эффективным диаметром в 28 микрон.
Фиг.31 показывает фокальные свойства центральной зоны сферической линзы, с диаметром в 28 микрон.
Фиг.32 показывает работу боковых зон шестиугольной линзы на Фиг.30.
Фиг.33 показывает работу внешних зон сферической линзы на Фиг.31.
Детальное описание изобретения
Далее будет выполнено детальное описание вариантов воплощения данного изобретения, в соответствии с чертежами. И хотя несколько вариантов воплощения данного изобретения описаны в соответствии с чертежами, это не ограничивает данное изобретение только этими, изложенными здесь вариантами его воплощения. Наоборот, авторы стараются охватить все альтернативы, модификации и эквиваленты.
На Фиг.1а представлен один из вариантов реализации или воплощения микрооптической системы 12, обеспечивающей ортопараллактическое движение изображений системы.
Микролинзы 1 микрооптической системы 12 имеют, по меньшей мере, две, по сути одинаковых оси симметрии и включены в двухмерную периодическую матрицу. Диаметр линзы 2, предпочтительно, менее 50 микрон («µ») и промежуток между линзами, предпочтительно, 5 микрон или менее. (Авторы используют обозначения µ и «µm» для одних и тех же единиц измерения). Микролинза 1 фокусирует изображение элемента пиктограммы 4 и проектирует данное изображение в направлении наблюдателя. Эта система широко используется в ситуациях с наличием нормальных уровней общего освещения, поэтому свечение пиктограмм возникает благодаря отраженному или проходящему общему освещению. Элемент пиктограммы 4 - это один из элементов периодической матрицы пиктограмм, с периодами и размерами, в значительной степени похожими на периоды и размеры линзовой матрицы, включительно с линзой 1. Между линзой 1 и элементом пиктограммы 4 расположены оптическая прокладка 5, которая может соприкасаться с материалом линзы 1 или, на выбор, может быть отдельной подложкой 8 - в данном варианте линзы 9 отделены от данной подложки. Элементы пиктограммы 4, на выбор, могут быть защищены герметизирующим слоем 6, предпочтительно из полимерного материала. Герметизирующий слой 6 может быть прозрачным, полупрозрачным, окрашенным, пигментированным, матовым, металлическим, магнитным, с изменяющимися оптическими характеристиками, или иметь любую комбинацию вышеперечисленных свойств, что обеспечивают желаемые оптические эффекты и/или дополнительные функции для целей защиты и установления подлинности, включительно с обеспечением систем автоматического установления подлинности валюты, подтверждения, отслеживания, подсчета и обнаружения, что используют обнаружение оптических эффектов, электрической проводимости или электрической емкости, магнитного поля.
Общая толщина 7 системы, как правило, менее 50 микрон; действительная толщина зависит от индекса диафрагмы линз 1 и диаметра линз 2, и толщины дополнительного признака защиты или уровней визуальных эффектов. Период повторения 11 из 20 элементов пиктограмм 4 - в значительной степени идентичен периоду повторения линз 1; «коэффициент пересчета», это соотношения периода повторения пиктограмм к периоду повторения линз, используется для создания различных визуальных эффектов. Аксиально-симметричные показатели коэффициента пересчета равные, в основном, 1,000, приводят к ортопараллактическим эффектам Unison Motion, когда оси симметрии линз и пиктограмм смещены, аксиально-симметричные показатели коэффициента пересчета менее 1,000, приводят к эффектам Unison Motion и Unison SuperDeep, когда оси симметрии линз и пиктограмм, в значительной степени, совпадают, и аксиально-симметричные показатели коэффициента пересчета более 1,000, приводят к эффектам Unison Float и Unison SuperFloat, когда оси симметрии линз и пиктограмм, в значительной степени, совпадают. Аксиально-симметричные показатели коэффициента пересчета, такие как 0,995 в направлении оси X и 1,005 в направлении оси Y, приводят к эффекту Unison Levitate.
Эффекты Unison Morph достигаются за счет масштабных искажений либо периода повторения линзы, либо периода повторения пиктограммы, или периодов повторения и линзы, и пиктограммы, или благодаря внедрению изменяющейся в пространственном отношении информации, в структуру пиктограммы. Эффекты Unison 3-D также достигаются благодаря внедрению изменяющейся в пространственном отношении информации, в структуру пиктограммы, но в данном варианте воплощения - информация представляет различные точки наблюдения за трехмерным объектом из специфического местоположения, в значительной степени, соответствующего расположению пиктограмм.
Фиг.1б является изометрическим видом настоящей системы, как показано на поперечном сечении на Фиг.1а, имеющим структуры квадратных матриц линз 1 и пиктограмм 4, с периодами повторения 11 и толщиной оптических прокладок 5 (Фиг.1а не относится к структуре квадратной матрицы, но является поперечным сечением структур стандартных периодических матриц). Элементы пиктограмм 4 - показаны как "$" изображения, ясно видимые во фронтальном сечении. И хотя, существует значительное взаимное однозначное соответствие между линзами 1 и элементами пиктограмм 4, оси симметрии матрицы линз, в общем, не будут точно выровнены с осями симметрии матрицы пиктограмм.
В случае варианта воплощения материала Unison (ортопараллактическое движения), как на Фиг.1а-б, с коэффициентом пересчета 1,0000, когда оси симметрии линз 1 и элементов пиктограмм 4 в значительной степени, совпадают, результирующие искусственные изображения элементов пиктограмм (в данном примере большой "$") «возникают» и увеличиваются благодаря фактору, теоретически приближающемуся к бесконечности. Небольшое угловое смещение осей линз 1 и осей элементов пиктограмм 4, уменьшает степень увеличения искусственных изображений элементов пиктограмм и приводит к повороту увеличенных искусственных изображений.
Фактор искусственного увеличения вариантов воплощения Unison Deep, Unison Float и Unison Levitate, зависит от углового смещения осей линз 1 и осей элементов пиктограмм 4, так же как и от коэффициента пересчета системы. Когда коэффициент пересчета не равен 1,0000, максимальное увеличение, полученное от значительного выравнивания данных осей, равно абсолютной величине 1/(1,0000-(коэффициента пересчета)). Таким образом, материал Unison Deep с коэффициентом пересчета 0,995 дал бы максимальное увеличение в 11/(1,0000-(0,995)1=200×. Похожий материал Unison Float с коэффициентом пересчета 1,005 дал бы максимальное увеличение в 11/(1,0000-(1,005)1=200×. Похожий вариант воплощения Unison Motion с небольшим угловым смещением осей линз 1 и осей элементов пиктограмм 4, вариантов воплощения Unison Deep, Unison Float и Unison Levitate, уменьшает степень увеличения искусственных изображений элементов пиктограмм и приводит к повороту увеличенных искусственных изображений.
Созданное структурами пиктограмм Unison Deep или Unison SuperDeep искусственное изображение ориентировано вертикально в соответствии с ориентацией структур пиктограмм Unison Deep или Unison SuperDeep, в то время как, созданное структурами пиктограмм Unison Float и Unison SuperFloat искусственное изображение перевернуто и повернуто на 180 градусов, в соответствии с ориентацией структур пиктограмм Unison Float и Unison SuperFloat.
На Фиг.2а схематически изображены алогичные эффекты ортопараллактического движения, видимые в варианте воплощения Unison Motion. На левой стороне Фиг.2а показана часть материала Unison Motion 12 в горизонтальной проекции, колеблющейся 18 вокруг горизонтальной оси 16. Если искусственно увеличенное изображение 14 движется в соответствии с параллаксом, оно будет казаться перемещаемым вверх-вниз (как показано на Фиг.2а), по мере того как деталь 12 колеблется вокруг горизонтальной оси 16. Такое очевидное параллактическое движение является типичным для изображений реальных объектов, классической печати и голографических изображений. Вместо представления параллактического движения, искусственно увеличенное изображение 14 представляет ортопараллактическое движение 20 - движение, перпендикулярное нормальному ожидаемому направлению параллактического движения. На правой стороне Фиг.2а представлен перспективный вид части детали 12, с представлением ортопараллактического движения одного искусственно увеличенного изображения 14, по мере его колебания 18 вокруг горизонтальной оси 16. Точечная линия 22 показывает положение искусственно увеличенного изображения 14 после его движения вправо по ортопараллаксной оси, и точечная линия 24 показывает положение искусственно увеличенного изображения 14 после его движения влево по ортопараллаксной оси.
Визуальные эффекты вариантов воплощения Unison Deep и Unison Float изображены изометрически на Фиг.26в. На Фиг.26 часть материала Unison Deep 26 представляет собой искусственно увеличенное изображение 28, что кажется стереоскопически видимым внизу плоскости материала Unison Deep 26 при рассмотрении наблюдателем 30. На Фиг.2в часть данных Unison Float 32 представляет собой искусственно увеличенное изображение 34, появляющееся стереоскопически выше плоскости материала Unison Float 34 при рассмотрении наблюдателем 30. Визуальные эффекты Unison Deep и Unison Float являются видимыми со всех азимутальных точек зрения и в широком диапазоне различных углов от вертикальной проекции (например, линия прямого зрительного наблюдения от глаз наблюдателя 30 на материал Unison Deep 26 или материал Unison Float 32 перпендикулярна поверхности) вниз до угла поверхностной проекции, что, как правило, меньше 45 градусов. Видимость Unison Deep и Unison Float визуальных эффектов в широком диапазоне углов зрения и ориентации, обеспечивает простой и удобный способ дифференциации данных Unison Deep и Unison Float от подделок, использующих цилиндрическую линзообразную оптику или голографию.
Эффект варианта воплощения Unison Levitate иллюстрируется на Фиг.2в-д при помощи изометрических изображений, демонстрирующих воспринимаемое стереоскопически глубинное положение искусственно увеличенного изображения 38 при трех поворотах на азимутальные углы материала Unison Levitate 36, и соответствующую горизонтальную проекцию материала Unison Levitate 36, и искусственно увеличенного изображения 38, рассматриваемое наблюдателем 30. Фиг.2в изображает искусственно увеличенное изображение 38 (далее - «изображение»), кажущееся стереоскопически видимым внизу плоскости материала Unison Levitate 36 при ориентации вышеупомянутого материала как показано в горизонтальной проекции. Крупная темная линия в горизонтальной проекции служит как опорная точка азимутальной ориентации 37 для большей ясности. Следует отметить, что опорная точка азимутальной ориентации 37 на Фиг.2в, выровнена в вертикальном направлении и изображение 38 выровнено в горизонтальном направлении. Изображение 38 появляется в положении Unison Deep, поскольку коэффициент пересчета равен менее чем 1,000 вдоль первой оси материала Unison Levitate 36, которая практически параллельна линии, соединяющей зрачки глаз наблюдателя (далее стереоскопический коэффициент пересчета). Стереоскопический коэффициент пересчета материала Unison Levitate 36 больше чем 1,000 вдоль второй оси, перпендикулярной первой оси, таким образом, приводит к Unison Float эффекту изображения 38, когда вторая ось выровнена, практически параллельно, линии соединяющей зрачки глаз наблюдателя, как показано на Фиг.2е. Следует отметить, что опорная точка азимутальной ориентации 37в горизонтальной проекции на данной Фиг.2д показывает промежуточную азимутальную ориентацию материала Unison Levitate 36, что создает эффект ортопараллактического изображения Unison Motion, поскольку стереоскопический коэффициент пересчета в данной азимутальной ориентации по сути равен 1,000.
Визуальный эффект Unison Levitate изображения 38, движущегося снизу материала Unison Levitate 36 (Фиг.2г) и вверх до уровня материала Unison Levitate 36 (Фиг.2д), и далее выше уровня материала Unison Levitate 36 (Фиг.2е), по мере поворота материала в азимутальной плоскости, может усиливаться благодаря объединению материала Unison Levitate 36 с классической печатной информацией. Неизменяемая стереоскопическая глубина классической печатной информации служит в качестве базовой плоскости, чтобы лучше понять движение изображений 38 в стереоскопической глубине.
При освещении материала Unison, используя источник направленного света, такой как источник «точечного» света (то есть прожектор или светодиодный источник света) или коллимированный источник излучения (то есть солнечный свет), можно увидеть «теневые изображения» пиктограмм. Эти теневые изображения не являются обычными. В то время как искусственное, представленное Unison изображение не двигается по мере движения освещения, созданные теневые изображения реально двигаются. Более того, в то время как, различные искусственные изображения Unison могут лежать в различных визуальных плоскостях, не являющихся плоскостью материала, теневые изображения всегда лежат в плоскости материала. Цветом теневого изображения является цвет пиктограммы. Поэтому черные пиктограммы создают черные теневые изображения, зеленые пиктограммы создают зеленые теневые изображения и белые пиктограммы создают белые теневые изображения.
Движение теневого изображения при движении угла освещения связано со специфическим Unison эффектом глубины или движения, аналогично присутствующему в искусственном изображении визуальному эффекту. Таким образом, движение теневого изображения при изменении угла освещения аналогично движению, показываемому искусственным изображением, при изменении угла зрения. В частности:
Движущиеся теневые изображения двигаются ортопараллактически по мере движения источника света. Deep теневые изображения двигаются в том же самом направлении, что и источник света. Float теневые изображения двигаются в противоположном движению источника света направлении. Levitate теневые изображения двигаются в направлениях, являющихся комбинациями вышеизложенного:
Levitate Deep теневые изображения двигаются в том же самом направлении, что и источник света, слева направо, но противоположно движению света сверху вниз; Levitate Float теневые изображения двигаются в противоположном движению источника света направлении, слева направо, но в том же самом направлении движению света сверху вниз; Levitate Motion теневые изображения показывают ортопараллактическое движение относительно перемещения света.
Unison Morph изображения показывают эффект плавного преобразования изображений по мере перемещения света.
Дополнительные необычные эффекты теневых изображений видны, когда точечный источник рассеянного света, например, светодиод, движется к и от пленки Unison. Когда источник света относится дальше, то его рассеянные лучи сильнее приближают коллимированный свет и теневые изображения, созданные искусственными изображениями Unison Deep, Unison SuperDeep, Unison Float, Unison SuperFloat, кажутся приблизительно такого же размера, как и искусственные изображения. Когда свет подносится ближе к поверхности, Unison Deep, Unison SuperDeep, материалы сужаются, поскольку освещение является сильно рассеянным, в тоже время теневые изображения материалов Unison Float и Unison SuperFloat расширяются.
При освещении данных материалов рассеянным светом происходит расширение теневых изображений Unison Deep, Unison SuperDeep до размеров, больших, чем сами искусственные изображения, в то время как, Float и SuperFloat материалы сужаются.
Теневые изображения материала Unison Motion существенно не изменяют масштаб при изменении схождения или рассеяния освещения, а скорее данные теневые изображения поворачиваются вокруг центра освещения. Теневые изображения Unison Levitate сужаются в одном направлении и расширяются в перпендикулярном направлении при изменении схождения или рассеяния освещения. Теневые изображения Unison Morph изменяются специфическим для конкретной Morph структуры путем при изменении схождения или рассеяния освещения.
Все эти эффекты теневых изображений могут использоваться в качестве дополнительных способов установления подлинности для материалов Unison, используемых для защиты в качестве противофальсификационных мер, для защиты торгового брэнда и других схожих вариантов применения.
Фиг.3а-и - это горизонтальные проекции, демонстрирующие различные варианты воплощения и коэффициенты заполнения различных структур симметричных двухмерных матриц микролинз. Фиг.3а, г и ж изображают микролинзы 46, 52 и 60 соответственно, составленные в стандартную структуру шестиугольной матрицы 40 (Пунктирные линии матричных структур 40, 42 и 44 показывают симметрию линзовых структур, но не обязательно представляют какие-либо физические элементы данной матрицы). Линзы на Фиг.3а имеют практически круговую геометрию основания 46, линзы на Фиг.3ж имеют практически шестиугольную геометрию основания 60 и линзы на Фиг.3г имеют промежуточную геометрию основания, которая является закругленными шестиугольниками 52. Похожая последовательность геометрических форм линз применяется в квадратной матрице 42 линз 48, 54 и 62, где данные линзы имеют геометрические формы основания в диапазоне от практически круглой 48 до скругленного квадрата 54, или практически квадратной формы 62, как изображено на Фиг.3б, е и з. Соответственно, равносторонняя треугольная матрица 44 имеет линзы с геометрическими формами основания в диапазоне от практически круглой 50 до скругленного треугольника 58, или практически треугольной формы 64, как изображено на Фиг.3в, е, и.
Структуры линз на Фиг.3а-и являются структурами, которые могут использоваться для настоящей системы. Промежуточное пространство между линзами прямо не влияет на искусственное увеличение изображений. Материал, созданный с использованием одной из вышеупомянутых линзовых структур, также включает в систему матрицу элементы пиктограмм, согласованные по той же геометрии и приблизительно в том же масштабе, позволяя используемой разнице в масштабах создать эффекты Unison Motion, Unison Deep, Unison Float и Unison Levitate. Если промежуточное пространство велико, например, такое как представлено на Фиг.3в, это означает, что линзы имеют низкий коэффициент заполнения, и контраст между изображением и фоном будет уменьшен при помощи рассеянного элементами пиктограммы света. Если промежуточное пространство мало, это означает, что линзы имеют высокий коэффициент заполнения, и контраст между изображением и фоном, будет высоким, при условии, что сами линзы имеют хорошие фокальные свойства и элементы пиктограмм расположены в фокальных плоскостях линз. В общем, легче сформировать микролинзы с высокими оптическими качествами с круговой или практически круговым основанием, чем с квадратной или треугольной. Хороший баланс между характеристиками линз и минимизацией промежуточного пространства показан на Фиг.3г: шестиугольная матрица линз с геометрическими размерами основания, являющимися скругленными шестиугольниками.
Линзы, имеющие малый индекс диафрагмы (F#), особенно подходят для использования в настоящей системе. Под малым индексом диафрагмы понимается менее 4 и особенно для Unison Motion - приблизительно 2 или менее. Линзы, имеющие малый индекс диафрагмы, имеют высокую кривизну и, соответственно, большую толщину изгиба или центра пропорционально их диаметру. Типичные линзы Unison с индексом диафрагмы 0,8 имеют ширину шестиугольного основания в 28 микрон и толщину центра 10,9 микрон.
Типичная линза Дринквотера с диаметром в 50 микрон и фокусным расстоянием в 200 микрон имеет F#, равный 4, и толщину центра 3,1 микрон. Если линза Unison составлена по тем же базовым размерам, то она имеет почти в шесть раз больший изгиб, чем линза Дринквотера.
Авторы обнаружили, что многозонные линзы с многоугольным основанием, например, многозонные линзы с шестиугольным основанием, имеют важные неожиданные преимущества над сферическими линзами с круговым основанием. Как объяснено выше, многозонные линзы с шестиугольным основанием значительно повышают технологичность благодаря своей геометрии, позволяющей снять внутренние напряжения, но существуют неожиданные дополнительные оптические преимущества, полученные благодаря использованию многозонных линз с шестиугольным основанием.
Авторы называют данные линзы многозонными, поскольку они обладают тремя оптическими зонами, каждая из которых обеспечивает разные и уникальные преимущества для данного изобретения. Эти три зоны состоят из центральной зоны (занимающей приблизительно половину площади линзы), боковых зон и угловых зон. Многозонные линзы имеют эффективный диаметр, являющийся диаметром круга внутри угловых зон, вокруг центральной зоны, включая боковые зоны.
Центральная зона многозонных линз с шестиугольным основанием, описанная в данном изобретении, имеет асферическую форму (например, форму, определенную [у=(5,1316Е)Х4-(0,01679)Х3+(0,124931)Х+11,24824] для линзы диаметром 28 микрон с номинальным фокусным расстоянием 28 микрон), фокусирующую свет, по меньшей мере, так же, как и сферическая поверхность с тем же диаметром и фокусным расстоянием. На Фиг.30 показаны фокусирующие свойства 782 центральной зоны 780 многозонных линз 784 с шестиугольным основанием, с номинальным фокусным расстоянием в 28 микрон в полимерной подложке 786 (линза и подложка n=Т,51), и на Фиг.31 показаны фокусирующие свойства 790 центральной зоны 788 сферических линз 792 диаметром 28 микрон, и номинальным фокусным расстоянием 30 микрон в полимерной подложке 794 (линза и подложка n=1,51). Сравнение двух данных фигур ясно демонстрирует, что многозонные линзы с шестиугольным основанием 784 родственного изобретения, работают, по меньшей мере, так же, как и сферические линзы 792. Центральная зона 780 многозонных линз 784 с шестиугольным основанием обеспечивает высокое разрешение изображения и небольшую глубину поля зрения при различных углах зрения.
Каждая из шести боковых зон 796 многозонной линзы 784 с шестиугольным основанием родственного изобретения имеет фокусные расстояния со сложной зависимостью от их расположения, но это должно вызвать распространение фокуса боковых зон 796 в диапазоне показателей 798, охватывая приблизительно +/-10% фокуса центральной зоны, как представлено на Фиг.32. Эта вертикальная размытость 798 фокусной точки эффективно увеличивает глубину резкости линзы в данных зонах 796 и обеспечивает равные с плоской линзой преимущества. Функционирование внешних зон 800 сферических линз 792 показано на Фиг.33. Эта вертикальная размытость фокусной точки 802 значительно меньше для сферической линзы 792, чем вертикальная размытость для многозонных линз с шестиугольным основанием 784.
Это особенно важно для наблюдения не под нормальным углом зрения: увеличенная глубина резкости и эффективно более высокая резкость смягчают резкое размывание изображения, что возможно для сферической линзы при отделении искривленной фокусирующей поверхности от плоскости пиктограммы. Далее, материал Unison, использующий многозонные линзы с шестиугольным основанием, отображает искусственные изображения, что более мягко уходят из фокуса при рассмотрении под более высокими углами зрения, чем эквивалентный материал Unison, использующий сферические линзы. Это желательно, поскольку увеличивает эффективный угол зрения материала и, следовательно, увеличивает его полезность в качестве средства защиты или средства презентации изображения.
Угловые зоны 806 многозонных линз 784 с шестиугольным основанием на Фиг.32 обладают рассеивающими фокусными свойствами, что обеспечивают неожиданные преимущества рассеяния 808 окружающего освещения на плоскости пиктограммы, и, таким образом, уменьшают чувствительность материала Unison к условиям освещения. Сферические линзы 792 на Фиг.33 не рассеивают окружающее освещение на такую широкую площадь (это видно благодаря отсутствию рассеянных лучей на областях 804 плоскости пиктограммы), поэтому материалы Unison, созданные с использованием сферических линз, имеют больше вариаций яркости искусственного изображения при рассмотрении под различными углами зрения, чем материалы Unison, созданные с использованием многозонных линз с шестиугольным основанием.
Преимущество, полученное при использовании экспериментальных многозонных линз с шестиугольным основанием, далее увеличивается, поскольку многозонные линзы с шестиугольным основанием имеют более высокий коэффициент заполнения (способность охватывать плоскость), чем сферические линзы. Промежуточные расстояния или внутрипоровые пространства между сферическими линзами, по сути, не обеспечивают рассеяния окружающего освещения, в то время как такие нерассеивающие районы значительно меньше в случае многозонных линз с шестиугольным основанием.
Таким образом, видно, что даже несмотря на более низкие фокусирующие свойства многозонных линз с шестиугольным основанием, в сравнении со сферическими линзами, согласно классическим оптическим стандартам, в контексте данного изобретения многозонные линзы с шестиугольным основанием имеют неожиданные преимущества по сравнению со сферическими линзами.
Любой тип линзы можно усовершенствовать путем добавления рассеивающих микроструктур или рассеивающих материалов, нанесенных на или внедренных в промежуточные пространства линз, чтобы увеличить рассеяние окружающего света на плоскость пиктограммы. Более того, промежуточные пространства линз могут наполняться материалом, который формирует выпукло-вогнутые линзы малого радиуса, с либо сводящими, либо рассеивающими фокусирующими свойствами, чтобы направить окружающий свет на плоскость пиктограммы. Способы могут комбинироваться, например, благодаря внедрению рассеивающих свет частиц в материал заполнения выпукло-вогнутых линз малого радиуса. Альтернативно, промежуточные зоны линз могут первоначально производиться с подходящими промежуточными зонами рассеивающих линз.
Сферические линзы с данными пропорциями очень сложны в производстве, поскольку высокий угол между поверхностью пленки и краем линзы служит как накопитель напряженности для прикладываемых сил, чтобы отделить линзу от инструмента во время производства. Эти высокие напряженности способствуют слипанию линзы с пленкой и сложности удаления пленки с инструмента. Более того, оптические характеристики сферических линз с малым индексом диафрагмы постепенно ухудшаются для радиальных зон при удалении от центра линзы: сферические линзы с малым индексом диафрагмы плохо фокусируют, за исключением области вблизи центральной зоны.
Линзы с шестиугольным основанием имеют значительные и неожиданные преимущества над линзами с практически круговым основанием: шестиугольные линзы отделяются от инструментов с меньшей силой отслоения, чем эквивалентные оптически линзы с практически круговым основанием. Шестиугольные линзы имеют форму, постепенно переходящую от симметричной аксиально вблизи их центра до шестиугольно симметричной, с углами, служащими как накопители напряженности, в их основаниях. Сформированные резкими углами основания накопители напряженности уменьшают общую силу отслоения, необходимую для отделения линз от их форм при производстве.
Значительность данного эффекта очень велика - силы отслоения могут быть уменьшены при производстве в два или более раз для линз шестиугольного основания по сравнению с линзами практически с круговым основанием.
Контраст изображения материала может усиливаться благодаря наполнению промежуточных пространств линз поглощающим (темного цвета) непрозрачным пигментированным материалом, эффективно формируя маску для линз. Это исключает снижение контраста, возрастающего от рассеянного уровня пиктограммы света, через промежуточные пространства линз. Дополнительный эффект промежуточного заполнения состоит в том, что общее изображение темнеет из-за блокирования прохождения входящего внешнего освещения через промежуточные пространства на плоскость пиктограммы. Ясность изображения, созданного линзами с нетипичной фокусировкой на их периферии, также может быть улучшена непрозрачным пигментированным межпространственным заполнением, при условии, что данное заполнение загораживает периферийную линзовую зону с нетипичной фокусировкой.
Может быть получен другой эффект благодаря заполнению промежуточного пространства линзы белым или слегка окрашенным материалом, или материалом, имеющим цвет, подходящий к цвету подложки, используемой в материале Unison. Если слегка окрашенный материал заполнения промежуточного пространства линзы достаточно плотен, и плоскость пиктограммы вызывает сильный контраст между элементами пиктограммы и фоном, искусственное изображение Unison будет в значительной степени невидимым при просмотре в отраженном свете, однако будет ясно видимым при просмотре в преломленном от линзы свете, но не будет видимым при просматривании со стороны пиктограммы. Это обеспечивает инновационный эффект защиты касательно одностороннего изображения, видимого только в преломленном свете и только с одной стороны.
Флуоресцирующие материалы могут использоваться в качестве покрытия линз в промежуточных пространствах, вместо или вместе с видимым пигментом в качестве дополнительного средства определения подлинности. На Фиг.4 изображен эффект изменения стереоскопического коэффициента пересчета SSR (период повторения элемента пиктограммы/период повторения матрицы линзы) вдоль оси настоящего материала. Зоны системы, имеющие SSR больше 1,0000, обеспечивают Unison Float и Unison SuperFloat эффекты, зоны системы, имеющие SSR практически равный 1,0000 обеспечивают эффекты ортопараллактического движения (ОРМ) Unison Motion, и зоны системы, имеющие SSR менее 1,0000, обеспечивают Unison Deep и Unison SuperDeep эффекты. Все эти эффекты могут создаваться и трансформироваться друг в друга различными способами вдоль оси пленки системы. Данная фигура отображает один из бесконечных вариантов таких комбинаций. Пунктирная линия 66 показывает SSR практически равный 1,0000, разделительную линию между Unison Deep и Unison SuperDeep, и Unison Float и Unison SuperFloat, и показатель SSR, который демонстрирует ОРМ. В зоне 68 SSR материала Unison равен 0,995, что создает Unison Deep эффект.
Расположенная рядом зона - это зона 70, в которой SSR колеблется от 0,995 до 1,005, образуя пространственный переход от Unison Deep к Unison Float эффекту. SSR следующей зоны равен 1,005, что создает Unison Float эффект. Следующая зона 74 создает гладкий переход вниз от Unison Float эффекта к Unison Deep эффекту. Зона 76 скачкообразно переходит от Unison Deep эффекта к ОРМ и Unison Float эффекту, и зона 78 скачкообразно переходит назад к ОРМ. Необходимы вариации в периоде повторения, чтобы создать данные эффекты, и они наиболее легко выполняются на уровне элемента пиктограммы. Дополнительно к изменению SSR в каждой зоне, может быть желательным изменять углы поворота каждой зоны данных матриц, предпочтительно в границах матрицы элементов пиктограммы, чтобы удерживать искусственно увеличенные изображения такими, чтобы соответствовали их размерам.
Самый легкий путь интерпретации данного графика - рассмотреть поперечный профиль его стереоскопической глубины вдоль оси образца материала системы. Поэтому представляется возможным создать стереоскопически составленные области изображения, моделированные визуальные поверхности, контролируя SSR на месте и, по выбору, благодаря местному контролю угла поворота матрицы. Стереоскопически составленная поверхность может использоваться для отображения неограниченного диапазона форм, включая лицо человека. Структура элементов пиктограмм, создающая эффект стереоскопической решетки или периодических точек, может быть особенно эффективной при визуальном отображении сложной поверхности.
Горизонтальные проекции на Фиг.5а-в изображают эффект поворота одной структуры матрицы относительно другой при производстве материала настоящей системы. На Фиг.5 показана линзовая матрица 80, имеющая пространство 82 стандартной периодической матрицы без значительных изменений в углах наклона осей матрицы. На Фиг.5б показана матрица элементов пиктограмм 84 с последовательно изменяемым углом ориентации оси матрицы 86. Если линзовая матрица 80 объединяется с матрицей элементов пиктограмм 84 благодаря перемещению матрицы линз 80 над матрицей пиктограмм 84, как показано, то приблизительный результирующий визуальный эффект показан на Фиг.5в. На Фиг.5в материал 88, созданный посредством соединения матрицы линз 80 и матрицы пиктограмм 84, создает структуру искусственно увеличенных изображений 89, 90, 91, являющихся различными по масштабу и углу поворота материала. В направлении верхнего края материала 88 изображение 89 большое и имеет малый угол поворота. Изображение 90 в направлении верхней средней секции материала 88 имеет меньшие размеры и поворачивается на значительный угол относительно изображения 89. Различные масштабы и углы поворота между изображениями 89 и 91 - это результат разницы в угловом смещении структуры 82 линзы и структуры элемента пиктограммы 86.
На Фиг.6а-в показано способ трансформации одного искусственно увеличенного изображения с ОРМ 98 (эффект ортопараллактического движения) в другое искусственно увеличенное изображение 102 по мере движения первого изображения через границу 104 в структурах элементов пиктограмм 92 и 94. Структура элемента пиктограммы 92 имеет элементы пиктограммы 98 круглой формы, показанные на увеличенной вкладке 96. Структура элемента пиктограммы 94 имеет элементы пиктограммы 102 звездообразной формы, показанные на увеличенной вкладке 100. Структуры элементов пиктограмм 92 и 94 не являются отдельными объектами, но объединяются на их границе 104. Когда материал собирается с использованием объединенной структуры элементов пиктограмм, результирующие ОРМ изображения покажут эффекты трансформации, отображенные на Фиг.6б и в. На Фиг.6б показаны круглые изображения 107, движущиеся вправо через границу 104, и появляющиеся на границе как звездообразные изображения 102, также движущиеся вправо. Изображение 106 находится в переходном состоянии, частично круглое, частично звезда, поскольку оно пересекает границу. На Фиг.6в показаны изображения после их движения далее вправо: изображение 98 теперь ближе к границе 104, и изображение 106 практически полностью пересекло границу для завершения собственного преобразования из круга в звезду. Эффект преобразования может выполняться менее резко благодаря созданию переходной зоны от одной структуры элемента пиктограммы к другой вместо четкой границы 104.
В переходной зоне эти пиктограммы постепенно будут трансформироваться из кругов в звезды, проходя несколько стадий. Гладкость визуального преобразования результирующих ОРМ изображений будет зависеть от количества стадий, используемых для преобразования. Диапазон графических возможностей бесконечен. Например, переходная зона может быть сконструирована таким образом, чтобы появляющийся круг казался суженным или уменьшившимся, в то время как вершины звезды будут высовываться вверх из него, или, в качестве альтернативы, стороны круга могут казаться изгибающимися вовнутрь, чтобы создать укороченную звезду, постепенно становящуюся более резкой до достижения своей финальной формы.
Фиг.7а-в являются поперечными сечениями материалов настоящей системы, иллюстрирующие альтернативные варианты воплощения элементов пиктограмм. На Фиг.7а показан материал, имеющий линзы 1, отделенные оптической прокладкой 5 от элементов пиктограммы 108. Элементы пиктограммы 108 формируются структурами бесцветного, цветного, тонированного или окрашенного материала, наложенного на верхнюю поверхность оптической прокладки 5. Любой из множества общих способов печати, например, струйная печать, лазерная печать, высокая печать, флексография, глубокая печать и интаглио, могут использоваться для нанесения элементов пиктограммы 108 такого рода, до тех пор, пока разрешение печати достаточно хорошее.
На Фиг.7б показана похожая схема материала с различными вариантами воплощения элементов пиктограмм 112. В данном варианте воплощения элементы пиктограммы формируются из красочных и грунтовых красителей, или частиц, встроенных в поддерживающий материал 110. Примеры данного варианта воплощения элементов пиктограмм 112 в поддерживающем материале 110 включают серебряные частицы в желатине, как фотографическая эмульсия, пигментированные или окрашенные чернила, абсорбированные приемным чернильным покрытием, сублимация красителя в приемном покрытии красителя, и фотохромные и термохромные изображения на кинопленке.
На Фиг.7в показан микроструктурный подход к формированию элементов пиктограмм 114. Этот способ обладает преимуществом практически неограниченного пространственного разрешения. Элементы пиктограмм 114 могут формироваться из полостей в микроструктуре 113 или твердых областей 115, отдельно или в комбинации. Полости 113, на выбор, могут заполняться или покрываться другим материалом, например, металлическим напылением материала, имеющего различные коэффициенты отражения, или окрашенного или грунтованного (пигментированного) материала.
На Фиг.8а, б показаны позитивные и негативные варианты воплощения элементов пиктограмм. На Фиг.15 показаны позитивные элементы пиктограмм 116, являющиеся цветными, окрашенными, или пигментированными 120 на прозрачном фоне 118 На Фиг.8б показаны негативные элементы пиктограмм 122, являющиеся прозрачными на цветном, окрашенном, или пигментированном фоне 120. Материал настоящей системы может, на выбор, содержать и негативные, и позитивные элементы пиктограмм. Данный способ создания позитивных и негативных элементов пиктограмм особенно хорошо приспособлен для элементов пиктограмм микроструктуры на Фиг.7в.
На Фиг.9 показано поперечное сечение одного из вариантов воплощения материала элемента изображения настоящей системы. Этот вариант воплощения включает зоны с линзами 124 с коротким фокусом и с другими линзами 136 с длинным фокусом. Линзы с коротким фокусом 124 проектируют изображения 123 элементов пиктограммы 129 в плоскости пиктограммы 128, расположенной в фокальной плоскости линз 124. Линзы с длинным фокусом 136 проектируют изображения 134 элементов пиктограммы 137 в плоскости пиктограммы 132, расположенной в фокальной плоскости линз 136. Оптическая прокладка 126 отделяет линзы с коротким фокусом 124 от связанной плоскости пиктограммы 128. Линзы с длинным фокусом 136 отделяются от их связанной плоскости пиктограммы 132 благодаря суммарной толщине оптической прокладки 126 плоскости пиктограммы 128 и второй оптической прокладки 130. Элементы пиктограммы 137 во второй плоскости пиктограммы 132 находятся вне фокусной глубины линз с коротким фокусом 124 и, следовательно, не формируют четких искусственно увеличенных изображений в зонах линз с коротким фокусом. Аналогично, элементы пиктограммы 129 находятся слишком близко к линзам с длинным фокусом 136, чтобы сформировать четкие искусственно увеличенные изображения. Соответственно, зоны материала с линзами с коротким фокусом 124 будут отображать изображения 123 элементов пиктограммы 129, в то время как зоны материала с линзами с длинным фокусом 136 будут отображать изображения 134 элементов пиктограммы 137. Проектируемые изображения 123 и 134 могут отличаться дизайном, цветом, направлением ОРМ, фактором искусственного увеличения и эффектами, включая с описанные выше эффекты Deep, Unison, Float и Levitate.
Фиг.10 является поперечным сечением альтернативного варианта воплощения материала пиксельной зоны настоящей системы. Этот вариант воплощения включает зоны с линзами 140, поднятыми посредством меза-области объективодержателя 144 выше основания не поднятых линз 148. Фокусное расстояние поднятых линз 140 - это расстояние 158 с размещением фокуса данных линз в первой плоскости пиктограммы 152. Фокусное расстояние не поднятых линз 148 - это расстояние 160 с размещением фокуса данных линз во второй плоскости пиктограммы 156. Эти два фокусных расстояния, 158 и 160, могут быть одинаковыми или неодинаковыми. Поднятые линзы 140 проектируют изображения 138 элементов пиктограммы 162 в плоскости пиктограммы 152, расположенной в фокальной плоскости линз 140. Не поднятые линзы 148 проектируют изображения 146 элементов пиктограммы 164 в плоскости пиктограммы 156, расположенной в фокальной плоскости линз 148. Поднятые линзы 140 отделяются от их связанных элементов пиктограмм 162 благодаря совместной толщине меза-области объективодержателя 144 и оптической прокладки 150. Не поднятые линзы 148 отделяются от их связанных элементов пиктограмм 164 благодаря совместной толщине оптической прокладки 150 уровня пиктограмм 152 и прокладки (сепаратора) пиктограммы 154. Элементы пиктограммы 164 во второй плоскости пиктограммы 156 находятся вне фокусной глубины поднятых линз 140 и, следовательно, не формируют четких искусственно увеличенных изображений в зонах поднятых линз. Аналогично, элементы пиктограммы 152 находятся слишком близко к не поднятым линзам 148, чтобы сформировать четкие искусственно увеличенные изображения. Соответственно, зоны материала с поднятыми линзами 140 будут отображать изображения 138 элементов пиктограммы 162, в то время как зоны материала с не поднятыми линзами 136 будут отображать изображения 146 элементов пиктограммы 156. Проектируемые изображения 138 и 146 могут отличаться дизайном, цветом, направлением ОРМ, фактором искусственного увеличения и эффектами, включая описанные выше эффекты Deep, Unison, Float и Levitate.
Фиг.11а, б являются поперечными сечениями, иллюстрирущими нерефракционные варианты воплощения настоящей системы. На Фиг.11а изображен вариант воплощения с использованием фокусирующего рефлектора 166 вместо рефракционной линзы, чтобы спроектировать изображение 174 элементов пиктограмм 172. Уровень пиктограммы 170 находится между глазами наблюдателя и фокусирующей оптикой. Фокусирующие рефлекторы 166 могут иметь металлизированное покрытие 167 для высокой фокусирующей эффективности. Уровень пиктограммы 170 поддерживается на расстоянии, равном фокусному расстоянию рефлекторов, при помощи оптической прокладки 168. На Фиг.11б показан вариант воплощения данного материала с точечной оптикой. Непрозрачный верхний уровень 176, предпочтительно черный по цвету для увеличения контраста, пронзается апертурой 178. Элемент оптической прокладки (оптического сепаратора) 180 контролирует поле зрения данной системы. Элементы пиктограмм 184 в уровне пиктограммы 182 отображаются через апертуру 178 при помощи того же способа, применяемого в камере с точечной диафрагмой. Из-за малого количества проходящего через апертуру света, этот вариант воплощения является наиболее эффективным с задней подсветкой, со светом, проходящим сначала через плоскость пиктограммы 182, потом через апертуру 178. Эффекты каждого из вышеописанных вариантов воплощения, ОРМ, Deep, Float и Levitate, могут создаваться с использованием конструкции рефракционной системы и с использованием конструкции системы с точечной оптикой.
Фиг.12а, б являются поперечными сечениями, сравнивающими структуры всерефракционного или всепреломляющего материала 188 с гибридным рефракционным (преломляющим)/дифракционным материалом 199. На Фиг.12а показана примерная структура с микролинзами 192, отделенными от плоскости пиктограммы 194 оптическим сепаратором 198. Выборочный герметизирующий уровень 195 вносит свой вклад в общую толщину системы 196. Линзы 192 проектируют изображения пиктограмм в направлении наблюдателя (не показан). Гибридный преломляющий/отражающий материал 199 включает микролинзы 210 с плоскостью пиктограммы 208 прямо внизу. Оптическая прокладка 200 отделяет линзы 210 и плоскость пиктограммы 208 от отражающего слоя 202. Отражающий слой 202 может быть металлизирован, например, с использованием алюминиевого, золотого, родиевого, осмиевого, хромового, серебряного напыления или напыления с использованием обедненного урана, химически нанесенного серебра или многоуровневых интерференционных пленок. Рассеянный плоскостью пиктограммы 208 свет отражается от отражательного уровня 202, проходит через уровень пиктограммы 208 в линзы 210, проектирующие изображения 206 в направлении наблюдателя (не показан). Обе фигуры имеют приблизительно одинаковый масштаб: посредством визуального сравнения можно увидеть, что общая толщина системы 212 гибридной преломляющей/отражающей системы 199 равна примерно половине общей толщины 196 всепреломляющей системы 188. Примерные размеры для эквивалентных систем - 29 микрон, для общей толщины 196 всепреломляющей системы 188, и 17 микрон для общей толщины 212 преломляющей/отражающей системы 199. Толщина преломляющей/отражающей системы может быть и далее уменьшена посредством обработки. Таким образом, гибридная система, имеющая линзы 15 микронов в диаметре, может быть выполнена с общей толщиной в 8 микрон. Эффекты каждого из вышеописанных вариантов воплощения, ОРМ, Deep, Float, Morph, 3-D и Levitate, могут создаваться с использованием гибридной преломляющей/дифракционной конструкции.
Фиг.13 является поперечным сечением, демонстрирующим так называемый «отслоить-чтобы-показать» вариант воплощения материала индикации об искажении (или фальсификации), настоящей системы. Этот вариант воплощения не показывает изображения, если оно не искажено. Неискаженная структура показана в области 224, где преломляющая система 214 оптически введена под верхний слой 216, состоящий из выборочной подложки 218 и легко отслаивающегося или съемного слоя 220, согласованного с линзами 215. Съемный слой 220 эффективно формирует отрицательные линзовые структуры 220, которые насаживаются на положительные линзы 215 и подавляют их оптическую мощность. Линзы 215 не могут сформировать изображения уровня пиктограммы в неискаженной области, и рассеянный свет 222 от плоскости пиктограммы не является сфокусированным. Верхний уровень 216 может включать выборочную пленочную подложку 218. Искажение, показанное в области 226, приводит к высвобождению верхнего слоя 216 от преломляющей системы 214, экспонируя линзы 215 так, что они могут сформировать изображения 228. Эффекты каждого из вышеописанных вариантов воплощения, ОРМ, Deep, Float и Levitate, могут включаться в «отслоить-чтобы-показать» систему индикации об искажении такого типа, который изображен на Фиг.13.
Фиг.14 является поперечным сечением, демонстрирующим так называемый «отслоить-чтобы-изменить» вариант воплощения материала индикации об искажении настоящей системы. Этот вариант воплощения показывает первое изображение 248 первой плоскости пиктограммы 242 до искажения 252, затем отображает другое изображение 258 в области 254, после того, как произошло вмешательство. Неискаженная структура показана в области 252, где состыкованы две преломляющие системы. Первая плоскость пиктограммы 242 расположена снизу линз 240 второй системы. До искажения в области 252 первая, или верхняя, система 232 представляет изображения первой плоскости пиктограммы 242. Вторая плоскость пиктограммы 246 находится слишком далеко за пределами фокусной глубины линз 234, чтобы сформировать четкие изображения. Первые линзы 234 отделены от вторых линз 240 выборочной подложкой 236 и легкосъемным слоем 238, согласованным с другими линзами 240. Легкосъемный слой 232 эффективно формирует отрицательные линзовые структуры 238, которые насаживаются на положительные линзы 240 и подавляют их оптическую мощность. Верхний уровень 232 может включать выборочную пленочную подложку 236. Искажение приводит к отделению 256 верхнего слоя 232, показанного в области 254, от второй преломляющей системы 230, экспонируя вторые линзы 240 так, что они могут сформировать изображения 258 второго слоя пиктограммы 246. Вторые линзы 240 не формируют изображений первого слоя пиктограммы 242, поскольку слой пиктограммы находится слишком близко к линзам 240.
Вариант воплощения материала индикации несанкционированного доступа (или искажения, или фальсификации) хорошо подходит для использования в качестве ленты или ярлыка, наклеиваемого на изделие. Несанкционированный доступ приводит к отделению верхнего уровня 232, оставляя вторую систему 230 прикрепленной к изделию. До несанкционированного доступа данная система представляет первое изображение 248. После несанкционированного доступа 254 вторая система 230 все еще прикрепленная к изделию, представляет второе изображение 258, в то время как отделяемый слой 256 вообще не представляет какого-либо изображения. Эффекты каждого из вышеописанных вариантов воплощения, ОРМ, Deep, Float и Levitate, могут включаться или в первую систему 232 или вторую систему 230. Следует отметить, что альтернативный вариант воплощения, оказывающий действие, похожее на изображенное на Фиг.14, означает две отдельные системы, наслоенные друг на друга. В этом варианте воплощения, когда верхний уровень отделяется, он забирает с собой первую плоскость пиктограммы и ее изображения, оставляя вторую систему и ее изображения.
Фиг.15а-в являются поперечными сечениями, демонстрирующие двусторонние варианты воплощения настоящей системы. На Фиг.15 а показан двусторонний материал 260, включающий одну плоскость пиктограммы 264, отображающейся 268 посредством линз 262 на одной стороне и отображающейся 270 посредством второго комплекта линз на противоположной стороне. Изображение 268, видимое с левой стороны (как нарисовано), является зеркальным изображением 270, видимым с правой стороны. Плоскость пиктограммы 264 может содержать элементы пиктограммы, являющимися символами или изображениями, которые кажутся одинаковыми в зеркальном отображении, или элементы пиктограммы, которые кажутся разными в зеркальном отображении, или комбинацию элементов пиктограмм, где часть элементов пиктограмм читается правильно, когда рассматривается с другой стороны. Эффекты каждого из вышеописанных вариантов воплощения, ОРМ, Deep, Float и Levitate, могут отображаться с двух сторон двустороннего материала в соответствии с данным вариантом воплощения.
На Фиг.15б показан другой двусторонний вариант воплощения 272, имеющий две плоскости пиктограммы 276 и 278, что отображаются 282 и 286, соответственно, посредством двух комплектов линз, 274 и 280, соответственно. Этот вариант воплощения, по сути, представляет две отдельные системы 287 и 289, как изображено на Фиг.1а, которые были состыкованы вместе с прокладкой уровня пиктограммы 277 между ними. Толщина данной прокладки уровня пиктограммы 277 определяет степень изображения «неправильного» уровня пиктограммы 284 и 288 посредством комплекта линз. Например, если толщина прокладки уровня пиктограммы 277 равна нулю, то есть уровни пиктограммы 276 и 278 контактируют друг с другом, оба уровня пиктограммы будут отображаться комплектами линз 274 и 280. В другом примере, если толщина прокладки уровня пиктограммы 277 значительно больше фокусной глубины линз 274 и 280, тогда «неправильные» уровни пиктограммы не будут отображаться линзами 274 и 280. Однако в другом примере, если фокусная глубина комплекта линз 274 больше, но фокусная глубина другого комплекта линз мала (потому что линзы 274 и 280 имеют разные индексы диафрагмы), тогда обе плоскости пиктограммы 276 и 278 будут отображаться 282 линзами 274, но только одна плоскость пиктограммы 278 будет отображаться линзами 280, поэтому материал данного типа покажет два изображения с одной стороны, но только одно из этих изображений, отраженное, с противоположной стороны. Эффекты каждого из вышеописанных вариантов воплощения, ОРМ, Deep, Float и Levitate, могут отображаться с двух сторон двустороннего материала, в соответствии с данным вариантом воплощения, и два проецированные изображения 282 и 286 могут иметь одинаковые или разные цвета.
На Фиг.15в показан другой двусторонний материал 290, имеющий пигментированную прокладку слоя пиктограммы 298, которая блокирует линзы на одной стороне материала от просмотра «неправильного» комплекта пиктограмм. Линзы 292 отображают 294 уровень пиктограммы 296, но не могут отобразить уровень пиктограммы 300 из-за присутствия пигментированного слоя пиктограммы 298. Аналогично, линзы 302 отображают 304 уровень пиктограммы 300, но не могут отобразить уровень пиктограммы 296, из-за присутствия пигментированного слоя пиктограммы 298. Эффекты каждого из вышеописанных вариантов воплощения, ОРМ, Deep, Float и Levitate, могут отображаться с двух сторон двустороннего материала, в соответствии с данным вариантом воплощения, и два проецированные изображения 294 и 304 могут иметь одинаковые или разные цвета.
На Фиг.15г показан другой двусторонний материал 306, имеющий линзы 308, отображающие 318 слой пиктограммы 314 и линзы 316 на противоположной стороне, отображающие 322 слой пиктограммы 310. Слой пиктограммы 310 близок, или в значительной степени контактирует с основаниями линз 308, и слой пиктограммы 314 близок, или в значительной степени контактирует с основаниями линз 316. Пиктограммы 310 слишком близки к линзам 308, чтобы сформировать изображение, поэтому свет рассеивается 320 вместо того, чтобы фокусироваться. Пиктограммы 314 слишком близки к линзам 316, чтобы сформировать изображение, поэтому свет рассеивается 324 вместо того, чтобы фокусироваться. Эффекты каждого из вышеописанных вариантов воплощения, ОРМ, Deep, Float и Levitate, могут отображаться с двух сторон двустороннего материала, в соответствии с данным вариантом воплощения, и два проецированные изображения 318 и 322 могут иметь одинаковые или разные цвета.
Фиг.16а-е - это поперечные сечения и соответствующие горизонтальные проекции, отображающие три различных способа создания полутоновых или тоновых структур элемента пиктограммы и последующих искусственно увеличенных изображений с настоящей системой. Фиг.16а-в - это поперечные профильные детали стороны пиктограммы материала 307, включительно с частью оптической прокладки 309 и прозрачного микроструктурированного слоя 311. Элементы пиктограмм сформированы как рельефные поверхности 313, 315, 317, которые в дальнейшем заполняются пигментированным или красящим материалом 323, 325, 327 соответственно. Нижняя часть слоя пиктограммы может, на выбор, запечатываться, герметизирующим слоем 321, который может быть прозрачным, слегка окрашенным, цветным, окрашенным, пигментированным или непрозрачным. Рельефные микроструктуры элементов пиктограмм 313, 315, 317 обеспечивают различную толщину в материале с окрашенным или пигментированным заполнением 323, 325, 327 соответственно, что приводит к вариациям в оптической плотности элемента пиктограммы, как видно в горизонтальной проекции. Горизонтальные проекции, соответствующие элементам пиктограмм 323, 325, 327, - это горизонтальные проекции 337, 339 и 341. Использование данного способа для создания полутоновых или тоновых искусственно увеличенных изображений не ограничено приведенными примерами, но может широко применяться для создания неограниченного количества полутоновых изображений.
Фиг.16 включает элемент пиктограммы 313, окрашенное или пигментированное заполнение элемента пиктограммы 323 и соответствующую горизонтальную проекцию 337. Сечение плоскости пиктограммы в верхней части данной фигуры может показать только одну рассекающую плоскость через элементы пиктограммы. Расположение рассекающей плоскости отображается пунктирной линией 319 через горизонтальные проекции 337, 339 и 341. Соответственно, сечение плоскости пиктограммы 313 - это одна проекция на почти полусферический элемент пиктограммы. Посредством соответствующего ограничения общей плотности краски или пигмента наполнителя 323, различия по толщине окрашенного или пигментированного наполнителя 323 создают тоновые или полутоновые различия оптической плотности, представленные на горизонтальной проекции 337. Матрица элементов пиктограммы данного типа может быть увеличена искусственным путем в рамках системы из настоящего материала, чтобы создать изображения, показывающие эквивалентные полутоновые вариации.
Фиг.16б включает элемент пиктограммы 317, окрашенное или пигментированное заполнение элемента пиктограммы 325 и соответствующую горизонтальную проекцию 339. Сечение плоскости 339 показывает, что элемент пиктограммы 315 является рельефным представлением лица. Тоновые вариации в изображении лица являются сложными, как показано при помощи сложных вариаций толщины 325 в разрезе. Как показано для элемента пиктограммы 313, матрица элементов пиктограммы данного типа, 315, 325, и 339, может быть увеличена искусственным путем в рамках системы из настоящего материала, чтобы создать изображения, показывающие эквивалентные полутоновые вариации, представляющие в данном примере изображение лица.
Фиг.16с включает элемент пиктограммы 317, окрашенное или пигментированное заполнение элемента пиктограммы 327 и соответствующую горизонтальную проекцию 341. Аналогично показанному выше, на Фиг.16, рельефная форма данной структуры элемента пиктограммы создает тоновую вариацию во внешнем виде окрашенного или пигментированного заполнения 327 и в искусственно увеличенном изображении, созданном системой настоящего материала. Элемент пиктограммы 317 изображает способ создания яркого центра в округлой поверхности, в сравнении с эффектом элемента пиктограммы 313, создающей темный центр в округлой поверхности.
На Фиг.16г, д показан другой вариант воплощения прозрачного рельефного структурного микрослоя пиктограммы 311, включительно с элементами пиктограммы 329 и 331, которые покрыты материалом 328 с высоким индексом преломления. Слой пиктограммы 311 может быть, на выбор, опечатан герметизирующим слоем 321, заполняющим элементы пиктограммы 329, 331, 330 и 332 соответственно. Слой 328 с высоким индексом преломления увеличивает видимость наклонных поверхностей посредством создания преломления от них благодаря общему внутреннему преломлению. Сечения 342 и 344 представляют соответствующие изображения внешнего вида элементов пиктограмм 329 и 331 и их искусственно увеличенных изображений. Вариант воплощения покрытия с высоким индексом преломления обеспечивает своего рода эффект выделения контуров, без добавления пигмента или красителя, чтобы сделать видимыми пиктограммы и их изображения.
На Фиг.16е представлен другой вариант воплощения прозрачного рельефного структурного микрослоя пиктограммы 335, использующего воздушный, газовый или жидкий объем 336, чтобы обеспечить визуальное определение в этой микроструктуре межфазной поверхности 334. Выборочный герметизирующий слой 340 может быть добавлен с или без выборочного связующего вещества 338, чтобы удержать воздушный, газовый или жидкий объем 336. Визуальный эффект элемента пиктограммы межфазной поверхности похож на эффект элемента 329 и 331 с высоким индексом преломления покрытия.
Фиг.17а-г - это поперечные сечения, показывающие использование настоящей системы в качестве многослойной пленки вместе с печатной информацией, например, это может использоваться в производстве идентификационных карточек и водительских прав, где материал 348 (состоит из скоординированной микроматрицы линз и изображений, описанных выше) охватывает значительную часть поверхности. На Фиг.17а предложен вариант воплощения Unison, использованный как слой, наложенный на печать 347. Материал 348, имеющий, по меньшей мере, некоторую оптическую прозрачность в слое пиктограммы наносится на волоконную подложку 354, например, бумагу или ее заменитель, со слоистым вяжущим веществом 350, который покрывает или частично покрывает элемент печати 352, ранее нанесенный на волоконную подложку 354. Поскольку материал 348 имеет, по меньшей мере, некоторую оптическую прозрачность, элемент печати 352 может быть виден через него и эффект данной комбинации обеспечивает эффект динамического изображения настоящей системы в комбинации со статической печатью.
На Фиг.17б изображен вариант воплощения системного материала, использованный как слой, наложенный на элемент печати 352, который раньше был нанесен на неволоконную подложку 358, например, полимерную пленку. Как и на Фиг.17а, материал 348, имеющий, по меньшей мере, некоторую оптическую прозрачность в слое пиктограммы, наносится на неволоконную подложку 348, такую как полимер, металл, стекло или керамический заменитель, со слоистым вяжущим веществом 350, который покрывает или частично покрывает элемент печати 352, ранее нанесенный на неволоконную подложку 354. Поскольку материал 348 имеет, по меньшей мере, некоторую оптическую прозрачность, элемент печати 352 может быть виден через него и эффект данной комбинации обеспечивает эффект динамического изображения настоящей системы в комбинации со статической печатью.
На Фиг.17в показано использование печатного элемента прямо на линзовой стороне материала 360. В данном варианте воплощения материал 348 имеет элемент печати 352, нанесенный прямо на верхнюю поверхность линзы. Этот вариант воплощения не требует хотя бы частичной прозрачности материала: элемент печати 352 лежит сверху материала, и эффект динамического изображения просматривается со стороны печатного элемента. В данном варианте воплощения материал 348 используется как подложка для конечного продукта, например валюты, идентификационных карточек и других статей, требующих установления подлинности или обеспечивающих установление подлинности других изделий.
На Фиг.17г показано использование печатного элемента прямо на стороне пиктограммы, по меньшей мере, частично прозрачного материала 362. Печатный элемент 352 наносится прямо на слой пиктограммы или герметизирующий слой частично прозрачного материала 348 системы. Поскольку материал 348 имеет хотя бы некоторую оптическую прозрачность, элемент печати 352 может быть виден через него, и эффект данной комбинации обеспечивает эффект динамического изображения настоящей системы в комбинации со статической печатью. В данном варианте воплощения материал 348 используется как подложка для конечного продукта, например валюты, идентификационных карточек и других статей, требующих установления подлинности или обеспечивающих установление подлинности других изделий.
Каждый из вариантов воплощения на Фиг.17а-г может использоваться отдельно или в комбинации. Таким образом, например, материал системы 348 может печататься сверху (Фиг.17в) и на обратной стороне (Фиг.17г), затем, по выбору, наносится на печать на подложке (Фиг.17а, б). Комбинации вышеизложенного могут повысить защиту от подделки, фальсификации, несанкционированного доступа материала настоящей системы.
Фиг.18а-е - это поперечные сечения, показывающие использование настоящей системы с различными подложками или внедренной в них, и в комбинации с печатной информацией. Варианты воплощения, на Фиг.18а-е, отличаются от вариантов воплощения на Фиг.17а-г тем, что на предыдущих фигурах показан системный материал 348, покрывающий все или большую часть изделия, в то время как на настоящих фигурах показаны такие варианты воплощения, где системный материал или его оптические эффекты, не покрывают всю поверхность, а только ее часть. На Фиг.18а показана часть материала 346, имеющий некоторую оптическую прозрачность, который нанесен на волоконную или неволоконную подложку 368 при помощи связующего элемента 366. Выборочный элемент печати 370 нанесен прямо на верхнюю, линзовую, поверхность материала 364. Часть материала 346, на выбор, ламинирована на элемент печати 372, который был нанесен на волоконную или неволоконную подложку до нанесения материала 364.
На Фиг.18б показан вариант воплощения материала 364 с односторонней системы, включенного в неоптическую подложку 378 в качестве окна, где по меньшей мере некоторые из краев системного материала 364 охвачены, покрыты или заключены в неоптическую подложку 378. Печатные элементы 380, на выбор, могут наноситься на верхнюю часть линзовой поверхности системного материала, и эти печатные элементы могут выравниваться или согласовываться с печатными элементами 382, нанесенными на неоптическую подложку 378 в области, прилегающей к печатному элементу 380. Аналогично, печатные элементы 384 могут наноситься на противоположную сторону неоптической подложки, выровненной или согласованной с печатными элементами 386, нанесенными на пиктограмму или герметизирующий слой 388 системного материала 364. Эффект такого рода окна будет использоваться для создания четких изображений, когда данный материал просматривается со стороны линзы, и при просмотре со стороны пиктограммы не будет изображений, обеспечивая эффект одностороннего изображения.
На Фиг.18в показан вариант воплощения, похожий на Фиг.18б, за исключением того, что системный материал 306 является двусторонним материалом 306 (или другим двусторонним вариантом воплощения, описанным выше). Элементы печати 390, 392, 394 и 396 значительно совпадают по функциям с элементами печати 380, 382, 384, 386, которые описаны ранее. Эффект материального окна такого рода будет использоваться, для создания четких изображений, когда данный материал просматривается с противоположных сторон. Например, внедренное в бумагу для валюты окно может отображать цифровой номинал банкноты, например «10», при просмотре с лицевой стороны банкноты, но при просмотре с обратной стороны банкноты Unison окно может отобразить другую информацию, например «США», которая может иметь одинаковый с первым изображением цвет или другой цвет.
На Фиг.18г показана прозрачная подложка 373, действующая как оптическая прокладка для материала, сформированного зоной ограниченной протяженности линз 374 и слоем пиктограммы 376, которая значительно выходит за периферию зоны линз 374. В данном варианте воплощения настоящие эффекты будут видимы только в той зоне, которая включает в себя и линзы, и пиктограммы (соответствует линзовой зоне 374 на данной фигуре). Печатные материалы могут, на выбор, наносится 375 на линзы 374 и прилегающую подложку, и печатные элементы могут наноситься также на слой пиктограммы 376 или дополнительный слой, например, герметизирующий слой, покрывающий пиктограммы (не показан на данной фигуре - см. Фиг.1). Многолинзовые зоны могут использоваться на изделии для данного варианта воплощения; повсюду, где помещается линзовая зона, будут видны эффекты Unison; размер, угол поворота, стереоскопическая глубина, свойства ОРМ изображения могут быть различными для каждой линзовой зоны. Этот вариант воплощения хорошо подходит для применения в идентификационных карточках, кредитных карточках, водительских правах и похожих вариантах применения.
На Фиг.18д показан вариант воплощения, похожий на изображенный на Фиг.18в, за исключением того, что плоскость пиктограммы 402 не достигает пределов линзовой зоны 400. Оптическая прокладка 398 отделяет линзы 400 от пиктограмм 402. Печатные элементы 404 и 406 соответствуют печатным элементам 375 и 377 на Фиг.18в. Несколько зон 400 может использоваться на изделии для данного варианта воплощения; каждая зона имеет раздельные эффекты. Этот вариант воплощения хорошо подходит для применения в идентификационных карточках, кредитных карточках, водительских правах и похожих вариантах применения.
На Фиг.18е показан вариант воплощения, похожий на изображенный на Фиг.18г, за исключением того, что настоящий вариант воплощения включает оптическую прокладку 408, отделяющий линзы 413 от плоскости пиктограммы 410. Линзы 413 значительно выходят за периферию зоны пиктограммы 412. Печатные элементы 414 и 416 соответствуют печатным элементам 375 и 377 на Фиг.18г. Многолинзовые зоны могут использоваться на изделии для данного варианта воплощения; повсюду, где помещается линзовая зона, будут видны эффекты Unison; размер, угол поворота, стереоскопическая глубина, свойства ОРМ изображения могут быть различными для каждой линзовой зоны. Этот вариант воплощения хорошо подходит для применения в идентификационных карточках, кредитных карточках, водительских правах и похожих вариантах применения.
Фиг.19а, б отображают поперечные сечения, для сравнения фокусного поля зрения сферической линзы с плоским полем асферической линзы, когда каждая внедряется в структуру описанного выше типа. На Фиг.19а показано сферическую линзу, применяемую в описанной выше системе. Практически сферическая линза 418 отделена от плоскости пиктограммы 422 оптической прокладкой 420. Изображение 424, проектируемое перпендикулярно поверхности, возникает в фокусной точке 426 в границах слоя пиктограммы 422. Изображение 424 в резком фокусе, поскольку фокусная точка 426 находится границах слоя пиктограммы 422. Когда линза просматривается под острым углом, тогда изображение 428 является мутным и расфокусированным, поскольку соответствующая фокусная точка 430 не находится в плоскости пиктограммы, но значительно выше ее. Стрелка 432 показывает кривизну данной линзы, которая соответствует кривизне фокусной точки от 426 до 430. Данная фокусная точка находится в плоскости пиктограммы во всей зоне 434, затем выходит из плоскости пиктограммы в зону 436. Линзы, которые хорошо подходят для применения в координации с плоскостью печатных изображений или икон, имеют малый индекс диафрагмы, как правило менее 1, что приводит к очень малой фокусной глубине - линзы с большим индексом диафрагмы могут эффективно использоваться для достижения эффектов Deep и Float, но вызывают вертикальную бинокулярную диспаратность при описанных здесь эффектах, когда используются с эффектами Unison Motion. По мере движения низшего предела фокусной глубины за пределы плоскости пиктограммы ясность изображения значительно ухудшается. На данной фигуре можно увидеть, что кривизна в значительной степени сферической линзы ограничивает поле зрения изображения: изображение является четким только в пределах фокусной зоны 434 и быстро расфокусируется при более острых углах просмотра. Почти сферические линзы - это не плоские линзы, и кривизна данных линз увеличивается для линз с малым индексом диафрагмы.
На Фиг.19б показана асферическая линза, применяемая в настоящей системе. Поскольку она асферическая, ее кривизна не приближается к сфере. Асферическая линза 438 отделяется от слоя пиктограммы 442 оптической прокладкой 440. Асферическая линза 438 проектирует изображение плоскости пиктограммы нормально к плоскости материала. Изображение возникает в фокусной точке 446. Фокусная точка асферической линзы находится в плоскости пиктограммы в широком диапазоне углов зрения, от нормального 444 до острого 448, поскольку она имеет плоскость 452. Фокусное расстояние линзы изменяется относительно угла зрения. Фокусное расстояние является наиболее коротким для нормального 444 угла и увеличивается, по мере того, как угол зрения становится более острым. При остром угле зрения 448 фокусная точка 450 все еще находится в пределах толщины плоскости пиктограммы, изображение под острым углом зрения, следовательно, все еще находится в фокусе для данного острого угла зрения 448. Фокусная зона 454 значительно больше для асферической линзы 438, чем фокусная зона 434 для практически сферической линзы 418. Асферическая линза 438, таким образом, обеспечивает расширенное поле зрения в диапазоне соответствующей пиктограммы изображения так, что периферийные края соответствующей пиктограммы изображения не выпадают из поля зрения, в отличие от сферической линзы 418. Асферические линзы более предпочтительны для настоящей системы из-за большего поля зрения, который они обеспечивают, и результирующего увеличения видимости связанных изображений.
Фиг.20а-в - это поперечные сечения, изображающие два практических преимущества использования толстого слоя пиктограммы. Эти преимущества, независимо от того, является ли используемая линза 456 сферической 418 или асферической 438, больше при комбинации с асферической линзой 438. На Фиг.20а отображен системный материал тонкого слоя пиктограммы 460, включительно с линзами 456, отделенными от слоя пиктограммы 460 оптической прокладкой 458. Элементы пиктограммы 462 являются тонкими 461 в сравнении с кривизной линзы 463, ограничивая фокусную зону маленьким углом между проектированным в нормальном направлении 464 изображением и изображением 468 с наиболее острым углом, имеющим фокусную точку 470 в пределах слоя пиктограммы 460. Наивысшее поле зрения, получается посредством конструирования нормального фокуса изображения 466 на дне плоскости пиктограммы, таким образом максимально увеличивая острое поле угла зрения, ограниченное точкой, в которой фокальная точка 470 лежит на вершине плоскости пиктограммы. Поле зрения системы, аналогично Фиг.20а, ограничено 30 градусами.
На Фиг.20б показаны преимущества, являющиеся результатом внедрения плоскости 472 пиктограммы 471, которая толстая в сравнении с кривизной линзы 456. Линзы 456 отделены от элементов толстой пиктограммы 474 посредством оптической прокладки 458. Элементы толстой пиктограммы 474 остаются в фокусе 475 в более широком поле зрения, 55 градусов, чем тонкие элементы пиктограммы 462, как на Фиг.20а. Нормальное изображение 476, проецируемое через линзы 456 с фокусной точки 478, находится в ясном фокусе, и фокус остается ясным по мере увеличения угла зрения до 55 градусов, где фокусная точка 482 острого изображения 480 лежит вверху плоскости пиктограммы 471. Увеличенное поле зрения является большим для плоских линз, например, для асферических линз, как на Фиг.19б.
На Фиг.20в показано другое преимущество плоскости толстой пиктограммы 492; уменьшение чувствительности настоящего системного материала до вариаций в толщине S, что может стать результатом производственных вариаций. Линза 484 отделена расстоянием S нижней поверхности слоя пиктограммы с толщиной L Линза 484 проецирует изображение 496 с фокусной точки 498, расположенной на дне слоя пиктограммы 492. Эта фигура отображает то, что вариации в оптическом пространстве S между линзами и слоем пиктограммы могут изменяться в диапазоне, равном толщине слоя пиктограммы и без потерь фокуса изображения 496, 500, 504. В линзе 486 толщина оптического разделителя составляет приблизительно (S+i/202), и фокусная точка 502 изображения 500 все еще находится в толщине i слоя пиктограммы 492. В линзе 488 толщина оптического разделителя увеличилась до (S+i)490, и фокусная точка 506 изображения 504 находится на вершине элемента 494 толстой пиктограммы. Толщина оптического разделителя, следовательно, может варьироваться в диапазоне толщины слоя пиктограммы i: тонкий слой пиктограммы, следовательно, обеспечивает небольшое допустимое отклонение для вариаций толщины оптического разделителя, и тонкий слой пиктограммы обеспечивает большее отклонение для вариаций толщины оптического разделителя.
Дополнительное преимущество обеспечивается толстым слоем пиктограммы 492, Несовершенные линзы, например, практически сферические линзы, могут иметь более короткое фокусное расстояние 493 в направлении их краев, чем в их центре 496. Это один из аспектов общего дефекта сферической аберрации практически сферических линз. Толстый слой пиктограммы обеспечивает элемент пиктограммы, который может быть ясно сфокусирован через диапазон фокусных расстояний, 498-495, таким образом улучшая общую ясность и контраст изображения, созданного линзой 484, имеющей вариации фокусного расстояния.
Фиг.21 является горизонтальной проекцией, показывающей применение настоящей системы к валюте, другим защищенным документам в качестве защитной нити, создающей эффект «оконных зон». На Фиг.21 показана нитевидная структура, создающая эффект «оконных зон» и включающая системный материал 508, вшитый в ленту, далее называемую нитью, как правило, в диапазоне от 0,5 мм до 10 мм по ширине. Нить 508 внедрена в волоконную подложку документа 510 и обеспечивает оконные зоны 514. Нить 508 может, на выбор, включать пигментированный, окрашенный, заполненный или покрытый герметизирующий слой 516, чтобы увеличить контраст изображения и/или обеспечить дополнительные средства защиты или определения подлинности, например, электрическую проводимость, магнитные свойства, обнаружение и определение подлинности при ядерном магнитном резонансе, или чтобы убрать материал с поля зрения в преломленном освещении при просмотре с обратной стороны подложки (сторона, противоположная стороне, представляющей искусственные изображения Unison и связывающему слою 517, чтобы укрепить связь между нитью 508 и волоконной подложкой 510). Поддерживается ориентация нити 508 для поддержания линз как можно выше, чтобы эффекты изображения были видимыми в оконных зонах 514. И волоконная подложка 510, и нить могут служить поверхностью для нанесения печатных элементов 518, и печатные элементы могут наноситься 520 на волоконную подложку на ее обратной стороне.
На Фиг.21 показано, что нить 508 и эффекты ее изображения 522 видимы только с верхней поверхности 521 подложки 510 в оконных зонах 514. Нить 508 покрывается волоконным подложечным материалом во внутренних зонах, 512 и эффекты изображения 522 в основном невидимы в этих зонах. Особенно сложной является ситуация с ОРМ эффектами при внедрении в нить 508 (См. Фиг.22). Поскольку волоконная подложка 510 смещена в различных направлениях, может быть создано ОРМ изображение для сканирования по ширине 524 данной нити, создавая поразительные визуальные эффекты. Эта сканирующая характеристика ОРМ изображения делает возможным представить изображение 522, которое является большим, чем ширина нити 508. Пользователь, инспектирующий документ, который содержит защитную нить 508, может в дальнейшем сместить документ, чтобы просканировать полное изображение во всей нити, разворачивая ее как надпись на навесе. Эффекты вариантов воплощения Deep, Float и Levitate также, могут использоваться в формате такой защитной нити, создающей эффект «оконных зон». Нить 508 может быть, по меньшей мере, частично внедрена в защищенные документы при производстве посредством техники, широко используемой в целлюлозно-бумажной промышленности. Например, нить 508 может быть вдавлена прессом во влажную бумагу, пока волокна не схватились и легко отделяются, как описано в патенте США 4534398, включенном сюда в качестве ссылки.
Нить, создающая эффект «оконных зон», настоящей системы особенно хорошо подходит для применения в валюте. Типичная общая толщина материала нити находится в диапазоне 22-34 микрона, в то время как общая толщина бумаги валюты может достигать 88 микрон, можно внедрить защитную нить, создающую эффект «оконных зон», настоящей системы в бумагу валюты без значительного изменения общей толщины бумаги посредством уменьшения на месте толщины бумаги на величину, эквивалентную толщине нити.
В варианте воплощения, взятом в качестве примера, нить 508 содержит:
(а) одну или более оптических прокладок (разделителей);
(б) одну или более, на выбор, периодических планарных матриц микроизображений или пиктограмм, расположенных в пределах, на или рядом с оптической прокладкой; и
(в) одну или более, на выбор, периодических планарных матриц нецилиндрических микролинз, расположенных на или рядом с оптической прокладкой или планарной матрицей пиктограммы, с каждой микролинзой, имеющей диаметр основания менее 50 микрон.
В другом варианте воплощения микроизображения или пиктограммы содержат заполненные пустоты или выточки, сформированные на поверхности одной или более оптических прокладок, в то время как нецилиндрические микролинзы являются асферическими микролинзами, каждая асферическая микролинза имеет диаметр основания от около 15 до 35 микрон. По меньшей мере один пигментированный, герметизирующий или затененный слой 516 может располагаться на планарных матрицах микроизображений или пиктограмм для увеличения контраста, и, соответственно, резкости пиктограмм, а также для маскировки присутствия нити 508, когда нить, по меньшей мере, частично внедрена в защищенный документ.
В другом варианте воплощения настоящего изобретения, нить 508 содержит:
(а) оптическую прокладку, имеющую противоположные верхнюю и нижнюю плоские поверхности;
(б) периодическую матрицу микроизображений или пиктограмм, содержащих заполненные полости, сформированные на нижней плоской поверхности оптической прокладки;
(в) периодическую матрицу нецилиндрических, плоскостных, многозонных микролинз с асферическим или многогранным основанием, расположенных на верхней плоской поверхности оптической прокладки, где каждая микролинза имеет диаметр основания в диапазоне 20-30 микрон; и
(г) пигментированный, герметизирующий или затененный слой 516, расположенный на матрице пиктограммы.
Оптические прокладки могут формироваться с использованием одного или более бесцветных полимеров, включая, но не ограничиваясь, полиэфир, полипропилен, полиэтилен, полиэтиленовый терефталат, поливинилиденхлорид и подобные материалы. В варианте воплощения, приведенном в качестве примера, оптические прокладки формируются с использованием полиэстера или полиэтиленового терефталата и имеют толщину в диапазоне 8-25 микрон.
Матрицы пиктограмм и микролинз могут формироваться с использованием практически прозрачных или ясно просматриваемых под излучением материалов, включая, но не ограничиваясь, такие как акрил, полиэстер, эпоксидные составы, уретан и подобные материалы. Предпочтительно, матрицы формируются с использованием таких материалов, как уретановая смола, которая производится компанией «Lord Chemicals» с кодом продукта U107.
Проточки пиктограмм, сформированные на нижней плоской поверхности оптической прокладки, имеют типичные размеры около 0,5 - 8 микронов по глубине и 30 микронов в ширине микроизображения или пиктограммы. Проточки могут заполняться подходящим материалом, например, пигментированной резиной, чернилами, красителями, металлами, магнитными материалами. В варианте воплощения, приведенном в качестве примера, эти проточки заполняются пигментированной резиной, содержащей субмикронный пигмент, который производится компанией «Sun Chemical Corporation)) с кодом продукта Spectra Рас.
Пигментированный или замутненный слой 516 может формироваться с использованием одного или более непрозрачных покрытий или чернил, включая, но не ограничиваясь, такими материалами как пигментированное покрытие, содержащее пигмент, такой как диоксид титана, диспергированный в пределах связующего вещества или носителя затвердевающего полимерного материала. Предпочтительно, пигментированный или замутненный слой 516 формируется с использованием затвердевающих полимеров и имеет толщину от 0,5 до 3 микрон.
Нить 508, описанная выше, может быть подготовлена в соответствии со следующими способами:
(а) применяя практически прозрачную затвердевающую резину для верхних и нижних поверхностей оптической прокладки;
(б) формируя матрицу микролинз на верхней поверхности и матрицу пиктограмм в форме проточек на нижней поверхности оптической прокладки;
(в) производя затвердение практически прозрачной резины с использованием излучения;
(г) заполняя проточки матрицы пиктограмм пигментированной резиной или чернилами;
(д) удаляя лишнюю резину или чернила с нижней поверхности оптической прокладки; и
(е) применяя пигментированное или осаждаемое покрытие или слой к нижней поверхности оптической прокладки.
Во многих случаях желательно, чтобы защитные нити, используемые в валюте и других высокоценных финансовых документах, обнаруживались и идентифицировались высокоскоростными бесконтактными сенсорами, например, такими как емкостной датчик, магнитный датчик, датчик прозрачности, датчик непрозрачности, флуоресценция и/или ядерный магнитный резонанс.
Внедрение флуоресцентных материалов в линзу, подложку, матрицу пиктограммы, или элементы наполнения пиктограммы пленки Unison могут дать возможность скрытого или юридического определения подлинности материала Unison благодаря наблюдению наличия флуоресценции и ее спектральных характеристик. Флуоресцентная пленка Unison может конструироваться так, чтобы ее флуоресцентные свойства были ясно видимыми с обеих сторон материала или только с одной стороны материала. Без слоя оптической изоляции в материале внизу слоя пиктограммы, флуоресценция любой части материала Unison будет видима с обеих сторон материала. Включение слоя оптической изоляции в материал позволяет разделить видимость флуоресценции с двух сторон. Таким образом, материал Unison, включающий слой оптической изоляции внизу плоскости пиктограммы, может быть сконструирован таким образом, чтобы флуоресцировать в различных направлениях: флуоресцентный цвет А, видимый со стороны линзы, нет видимой флуоресценции со стороны слоя оптической изоляции, флуоресцентный цвет А или В, видимый со стороны слоя оптической изоляции, но не со стороны линзы, и флуоресцентный цвет А, видимый со стороны линзы, и флуоресцентный цвет А или В, видимый со стороны слоя оптической изоляции. Уникальность, обеспечивающая широкий диапазон возможных флуоресцентных подписей, может использоваться, чтобы далее увеличить защиту материала Unison. Слой оптической изоляции может быть слоем пигментированного или окрашенного материала, слоем металла, или комбинацией пигментированных и металлических слоев, которые поглощают или отражают флуоресцентное излучение с одной стороны материала и предотвращает видимость его с другой стороны.
Сформированные из формовых проточек и их противоположностей пиктограммы, сформированные из формовых узлов, являются особенно полезными, поскольку дают возможность машинного считывания характеристик, удостоверяющих подлинность, с защитной материала нити Unison материала, для валюты и других ценных документов. Матрица пиктограммы, наполнитель пиктограммы и любое количество вторичного покровного слоя (герметизирующий покровный слой), все могут, отдельно или в комбинации, включать в себя нефлуоресцирующие пигменты, нефлуоресцирующие красители, флуоресцирующие пигменты, флуоресцирующие красители, металлические частицы, магнитные частицы, материалы для ядерного магнитного резонанса, частицы, излучающие в оптическом диапазоне, органические материалы светодиодов, материалы с различными оптическими свойствами, напыляемый металл, тонкопленочные интерференционные материалы, жидкокристаллические полимеры, оптические материалы повышающего и понижающего преобразования частоты, дихроичные материалы, оптически активные материалы (имеющие силу оптического поворота), оптически поляризующие материалы и другие соответствующие материалы.
В некоторых обстоятельствах, например, при добавлении темного или цветного покрытия (например, магнитный материал или проводящий слой) к материалу Unison, или когда цвет плоскости пиктограммы является спорным при рассмотрении с обратной стороны подожки, может быть желательно замаскировать или спрятать встроенную, частично встроенную или защитную нить, создающую эффект «оконных зон», материала Unison, с одной стороны бумажной подложки, как видно в отраженном свете, в то время как нить является видимой с противоположной стороны подложки. Другие типы защитных нитей для валюты широко используют металлический слой, как правило, алюминиевый, чтобы отразить свет, фильтруемый через поверхность подложки, таким образом обеспечивая схожую яркость с окружающей подложкой. Алюминий или другой цветной нейтральный отражающий металл может использоваться так же, чтобы замаскировать появление защитной нити с обратной стороны бумажной подложки, накладывая металлический слой на обратную поверхность материала Unison и затем, по выбору, герметизируя его на месте. Пигментированный слой может использоваться с той же целью, то есть для маскировки или замутнения видимости защитной нити от «обратной» стороны документа на месте металлизированного слоя или в их комбинации. Пигментированный слой может быть любого цвета, включая белый, но наиболее эффективным цветом является цвет, соответствующий цвету и интенсивности света, рассеиваемому внутри и вне волоконной подложки.
Добавление металлизированного слоя к материалу Unison может выполняться различными способами, включая прямое металлическое напыление пиктограммы или герметизирующего слоя материала Unison путем термовакуумного напыления, металлического распыления, химического осаждения и другими подходящими способами или ламинированием пиктограммы или герметизирующего слоя материала Unison на металлическую поверхность другой полимерной пленки. Общепринятым является создание защитных нитей в валюте при помощи металлизации пленки, структурного снятия металла с данной пленки, чтобы оставить узкие металлизированные ленты, ламинирования металлизированной поверхности ко второй полимерной пленке, затем при помощи прорезывания ламинированного материала так, чтобы металлические ленты были изолированы от краев прорезанных нитей ламинирующим связующим слоем, таким образом предохраняя метал от химических реакций по краям нитей. Этот способ может также применяться в родственном изобретении: материал Unison может просто заменить вторую ламинирующую пленку. Таким образом, материал Unison может усиливаться при помощи структурированных или неструктурированных металлизированных слоев.
Искусственные изображения могут конструироваться как двойные структуры, имеющие один цвет (или отсутствие цвета), определяющий пиктограмму, и другой цвет (или отсутствие цвета), определяющий фон; в этом случае каждая зона включает завершенное однотонное изображение, использующее «пиксели» изображения, которые либо полны, либо пусты. Более сложные искусственные изображения могут конструироваться при помощи тональных вариаций выбранного цвета пиктограммы. Тональная вариация искусственного изображения может создаваться путем контроля плотности цвета в каждом изображении пиктограммы или эффективно «полутонируя» искусственное изображение при помощи включения или исключения элементов дизайна в выбранных группах пиктограмм.
Первый способ, контролирующий плотность цвета в каждом изображении пиктограммы, может быть реализован путем контроля оптической плотности материала, создающего микропечатное изображение пиктограммы. Один из таких удобных способов, использующий вариант воплощения пиктограммы с заполненными проточками, был уже описан ранее.
Второй способ, «полутонирование» искусственного изображения при помощи включения или исключения элементов дизайна в выбранных группах пиктограмм, изображенный на Фиг.23, выполняется благодаря включению элементов дизайна изображения пропорционально зоне пиктограмм, равной желательной плотности цвета. На Фиг.23 это проиллюстрировано примером использования шестиугольной структуры повторения для зон пиктограмм 570, которые будут координироваться с похожей шестиугольной структурой повторения линз. Каждая из зон пиктограммы 570 не содержит идентичной информации. Все элементы изображения пиктограмм 572, 574, 576 и 578 имеют практически одинаковую оптическую плотность (или интенсивность окрашивания). Элементы изображения пиктограмм 572 и 574 присутствуют в некоторых зонах пиктограмм, и другие элементы изображения пиктограмм присутствуют в других зонах пиктограмм. Некоторые зоны пиктограмм содержат отдельный элемент изображения пиктограммы 570. В некоторых случаях элемент изображения пиктограмм 572 присутствует в половине из зон пиктограмм, элемент изображения пиктограмм 574 присутствует в трех четвертых зон пиктограмм, элемент изображения пиктограмм 578 присутствует в половине из зон пиктограмм, и элемент изображения пиктограмм 576 присутствует в одной трети зон пиктограмм. Присутствующая в каждой зоне пиктограммы информация определяет, покажут ли ее соответствующие линзы цвет структуры изображения пиктограммы или цвет фона изображения пиктограммы при конкретной ориентации наблюдателя. Или элемент изображения пиктограмм 572, или элемент изображения пиктограмм 578 будут видимы во всех линзах связанных с данной структурой пиктограммы, но пространство 580 искусственного изображения элемента пиктограммы 572 перекрывает пространство искусственного изображения элемента изображения пиктограммы 578. Это означает, что перекрываемая зона 582 искусственных изображений пиктограмм 572 и 578 появится при 100% оптической плотности, поскольку каждая линза будет проецировать цвет изображения пиктограммы в данной зоне. Неперекрываемая часть этих двух искусственных изображений 588 видна в линзах только на 50%, поэтому появляется при 50% оптической плотности. Искусственное изображение 586 элемента пиктограммы 576 является видимым только в одной трети линз, поэтому оно появляется при 33,3% плотности. Искусственное изображение 584 элемента пиктограммы 576, соответственно, появляется при 75% плотности. Ясно, что огромное количество тоновых расхождений может быть получено в искусственном изображении благодаря селективному исключению элементов изображения пиктограмм в выбранной части зон пиктограмм. Для большей эффективности распределение элементов изображения пиктограмм по зонам изображения пиктограмм должно быть относительно равномерным. Относительный способ конструирования изображения пиктограммы, проиллюстрированный на Фиг.24а, может использоваться для создания комбинированных элементов искусственного изображения, меньших наименьшей детали индивидуальных элементов искусственного изображения. Это можно реализовать в общих условиях, где размер наименьшей детали изображения пиктограммы больше, чем точность размещения детали. Таким образом, изображение пиктограммы будет иметь минимум деталей, порядка двух микронов по масштабу, но данные детали могут быть размещены более точно в любой точке на решетке с интервалом порядка 0,25 микрон. В данном случае наименьшая деталь изображения пиктограммы в восемь раз больше, чем точность размещения данной детали. Как и в случае с предыдущей схемой, этот способ отображается с использованием шестиугольной структуры пиктограммы 594, но он хорошо применяется и для других видов подходящей структурной симметрии. В похожей на способ, как на Фиг.23, манере, данный способ использует различную информацию, по крайней мере, в одной зоне пиктограммы. В примере на Фиг.24а, каждая из двух различных структур пентаграммы 596 и 598, присутствует в половине зон пиктограммы (для ясности только одна из данных структуры показаны на данной Фиг.). Эти изображения пиктограммы создают составное искусственное изображение 600, что включает в себя искусственное изображение 602, созданное элементами изображения пиктограммы 596, и искусственное изображение 604, созданное элементом изображения пиктограммы 598. Эти два искусственных изображения, 602 и 604, созданы для перекрывания районов, 606 и 608, что появляются со 100% оптической плотности (или интенсивности окрашивания), в то время как неперекрытые районы 605, имеют 50% оптическую плотность. Минимальный масштаб перекрытых районов, в составном или композитном искусственном изображении, может быть также мал, как и приведенная к масштабу искусственного увеличения, точность размещения элементов изображения пиктограммы, и. поэтому, может быть меньше, чем минимальный размер детали двух составных искусственных изображения, что сконструированы, чтобы перекрываться в малой области. В примере на Фиг.23 перекрывающиеся области используются для создания деталей номера «10», с узкими линиями, применение которых, было бы невозможным иначе.
Этот способ может использоваться для создания узких структур пробелов между элементами изображений пиктограммы, как показано на Фиг.246. Шестиугольные зоны пиктограммы 609 могут быть квадратными или иметь любую подходящую форму, чтобы создать матрицу с наполняемым пространством, но шестиугольная форма является более предпочтительной. В данном примере, половина структур пиктограммы это изображение пиктограмм 610, и половина это изображение пиктограмм 611. в идеале, эти две структуры, были бы относительно равномерно распределены среди зон пиктограмм. Все из данных элементов, этих структур, изображены как практически равные и равномерные по оптической плотности. При изоляции эти две структуры ясно не представляют форму конечного изображения, и она может быть использована как элемент защиты - изображение не является очевидным, до тех пор, пока оно не сформировано вышележащей линзовой матрицей. Один из примеров искусственных изображений 612, сформированных комбинацией элементов пиктограммы 610 искусственного изображения с элементами пиктограммы 611 искусственного изображения, показан здесь, при котором остаются пробелы между отдельными искусственными изображениями, формирующими цифру «10». В данном случае два искусственных изображения объединены, чтобы сформировать конечное синтетическое изображение, поэтому окрашенные части изображения 613 показывают только 50% оптической плотности. Данный способ не ограничивается только деталями данного примера: три пиктограммы могут использоваться вместо двух, пробелы, определяющие желательный элемент в составных искусственных изображениях, могут иметь различную ширину и неограниченный диапазон изменения форм, и данный способ может объединяться с либо способами на Фиг.23, 24а, б, или 25, или другим способом конструирования изображения пиктограммы, что уже известен. Замаскированная, спрятанная информация может быть включена в изображения пиктограмм, что не будет возможным увидеть в результирующих искусственных изображениях. Имея такую замаскированную информацию, что спрятана в пиктограмме, изображения могут, например, использоваться для размещения информации удостоверяющей подлинность объекта. Два способа для реализации этой идеи, отображены на Фиг.25. Первый способ проиллюстрирован благодаря использованию подходящих изображений пиктограмм 616 и 618. Изображение пиктограммы 616 показывает твердую граничную структуру и номер «42», что содержится внутри границы. Изображение пиктограммы 618 показывает твердую форму с номером «42», в качестве графического отверстия в данной форме.
В этом примере, формы периметра изображений пиктограмм 616 и 618, являются, в значительной степени, идентичными и их относительное положение, в границах их соответствующих зон пиктограмм, 634 и 636, также, являются, в значительной степени, идентичными. Когда составное искусственное изображение 620, создается из данных изображений пиктограмм, граница составного искусственного изображения 622 покажет 100% оптическую плотность, поскольку все изображения пиктограммы имеют структуру в соответствующем районе, поэтому присутствует полное перекрытие искусственных изображений, созданных из изображений пиктограмм 616 и 618. Оптическая плотность внутреннего района 624 составного искусственного изображения 620 будет 50%, поскольку отображение пространства, что окружает «42» походит от изображений пиктограмм 618, что заполняют только половину зон пиктограмм, и изображение цветного «42» походит от изображений пиктограмм 616, что, также, заполняют только половину зон пиктограмм. Далее, нет тоновой дифференциации между «42» и фоном, поэтому обозреваемое составное синтетическое изображение 626 покажет изображение, что имеет 100% оптическую плотность на границе 628, и 50% оптическую плотность, внутри 630. «42» скрыто присутствует во всех изображениях пиктограмм 616 и 618, и, таким образом, «нейтрализовано», и не будет видимым в обозреваемом составном искусственном изображении 626.
Второй способ для включения спрятанной информации в изображения пиктограмм проиллюстрирован посредством треугольников на Фиг.25. Треугольники 632 могут быть в случайном порядке помещены в зоны пиктограммы (не показаны на данной Фигуре) или они могут размещаться в матрице или другой структуре, что практически, не подходит для периода зон пиктограмм 634, 632. Искусственные изображения создаются из множества стандартных матричных изображений пиктограмм, отображаемых соответствующей стандартной матрицей микролинз. Структуры в плоскости пиктограммы, которые в значительной степени не соответствуют периоду матрицы микролинз, не будут формировать завершенное искусственное изображение. Структура треугольников 632, следовательно, не создаст согласованного искусственного изображения и не будет видимой в наблюдаемом искусственном изображении 626. Данный способ не ограничивается простыми геометрическими конструкциями, например, треугольниками 632: другая скрытая информация, например, буквенно-цифровая информация, штрих коды, биты данных, крупномасштабные структуры, могут включаться в плоскость пиктограммы при помощи данного способа.
Фиг.26 иллюстрирует общий подход к созданию полностью трехмерных интегральных изображений в материале Unison (Unison 3-D). Отдельная зона пиктограммы 640 содержит изображение пиктограммы 642, что представляет вид объекта с искаженным масштабом, для отображения в 3-D, как просматривается с точки обзора зоны пиктограммы 640. В данном случае, изображение пиктограммы 642, сконструировано, чтобы сформировать искусственное изображение 670 голокуба 672. Изображение пиктограммы 642 имеет границы переднего плана 644, представляющие ближайшие углы 676 голокуба 672, конические щелевые структуры 646, представляющие углы 678 голокуба 672, и границы заднего плана 648, представляющие самую дальнюю сторону 678 голокуба 672. Можно увидеть, что относительные пропорции основы переднего плана 644 и заднего плана 648 в изображении пиктограммы 642, не соответствуют пропорциям ближайшей стороны 674 и самой дальней стороны 678 искусственного изображения голокуба 672.
Причина разницы в масштабах - изображения, которые должны появляться далее от плоскости материала Unison, получают большее увеличение, поэтому их размер в изображении пиктограммы должен быть уменьшен, для обеспечения правильного масштаба по увеличению, чтобы сформировать искусственное изображение 672.
В различных местах расположения на материале Unison 3-D находятся зоны пиктограммы 650, включающие в себя различные изображения пиктограммы 652. Так же, как с изображением пиктограммы 642, изображение пиктограммы 652 представляет вид искусственного изображения 672 с искаженным масштабом, как оно просматривается с точки обзора зоны пиктограммы 650. Относительное масштабирование переднего плана 654 и заднего плана 658 является похожим на соответствующие элементы изображения пиктограммы 642 (хотя это, в общем, не соответствует действительности), но расположение контура заднего плана 658 сместилось вместе с размерами и ориентацией угловых структур 656. Зона пиктограммы 660 расположена дальше, на расстоянии, на материале Unison 3-D, и представляет другое изображение пиктограммы 662, с искаженным масштабом, включительно с изображением пиктограммы 662, с контуром переднего плана 664, коническими щелевыми структурами 667 и контуром заднего плана 668.
В общем, изображение пиктограммы в каждой зоне пиктограммы в материале Unison 3-D, будет слегка отличаться от ближайших соседей, и может значительно отличаться от дальних соседей. Можно увидеть, что изображение пиктограммы 652 представляет собой переходную ступень между изображениями 642 и 662. В общем, каждое изображение пиктограммы в материале Unison 3-D может быть уникальным, но каждое будет представлять переходную ступень между изображениями пиктограммы к другой ее стороне.
Искусственное изображение 670 формируется из множества изображений пиктограмм, подобно изображениям пиктограмм 640, 650 и 660, которые отображаются искусственно через связанную линзовую матрицу. Искусственное изображение голокуба 674 показывает различные факторы искусственного увеличения, ставшего результатом эффективных периодов повторения различных элементов каждого из изображений пиктограмм. Предполагается, что изображение голокуба 674 предназначено для просмотра в качестве SuperDeep изображения. В этом случае зона пиктограммы 640 располагалась на некотором расстоянии снизу слева зоны пиктограммы 650, и зона пиктограммы 660 располагалась на некотором расстоянии вверху справа зоны пиктограммы 650, и можно было увидеть, что эффективный период контуров переднего плана 644, 654 и 664 будет меньше чем эффективный период контуров заднего плана 648, 658 и 668, таким образом, заставляя наиболее близкую сторону 676 куба (соответствует контурам переднего плана 644, 654 и 664) находиться ближе к плоскости материала Unison, и увеличиваться под действием большего фактора.
Угловые элементы 646, 656 и 667 скоординированы с элементами переднего и заднего плана, чтобы создать эффект гладкого изменения глубины между ними. Способ конструирования изображений пиктограммы для материала Unison 3-D более полно представлен на Фиг.27. Эта Фигура дает отдельное представление данного способа для отдельного проекционного аппарата 680. Как описано ранее, отдельный проекционный аппарат включает в себя линзу, оптическую прокладку и изображение пиктограммы, имеющее практически такие же размеры, как и период повторения линзы (позволяется небольшая разница в масштабе, что создает визуальный эффект Unison). Поле зрения данной линзы и связанной пиктограммы показано как конус 682: это также соответствует инверсии фокусного конуса линзы, поэтому пропорции поля зрения конуса 682 определяются индексом диафрагмы линзы. И хотя на Фигуре показано, что этот конус имеет круговое основание, форма основания в действительности будет такая же, как и форма зоны пиктограммы, например - шестиугольная.
В данном примере авторы желают создать искусственное изображение Unison 3-D, что содержит три копии слова «UNISON», 686, 690 и 694, с теми же визуальными размерами, что и три различных плоскости изображения SuperDeep 684, 690 и 692. Диаметр плоскостей изображений 684, 690 и 692 расширяется с конусом поля зрения: другими словами, по мере увеличения глубины изображения увеличивается область охвата конуса поля зрения. Таким образом, поле зрения, в плоскости с наименьшей глубиной 684 содержит только часть «NIS» слова «UNISON», в то время как плоскость со средней глубиной 688 содержит всю часть «NIS» и части «U» и «О», и плоскость с наибольшей глубиной 692 содержит практически все слово «UNISON», за исключением только части последней «N».
Информация, которую они представляют (UNISON 686, 690 и 694) посредством каждой из этих плоскостей искусственного изображения 684, 688 и 692, должна обязательно быть включена в отдельное изображение пиктограммы в проекционном аппарате 680. Это выполняется благодаря захвату информации в конус поля зрения 686, в каждой плоскости с различной глубиной 684, 688 и 692, затем масштабируя результирующие структуры изображений пиктограмм по таким же размерам. Изображение пиктограммы 696 представляет поле зрения изображения UNISON 686, что видно в глубинной плоскости 684, изображение пиктограммы 704 представляет поле зрения изображения UNISON 690, что видно в глубинной плоскости 688, и изображение пиктограммы 716 представляет поле зрения изображения UNISON 694, что видно в глубинной плоскости 692.
В границах изображения пиктограммы 696 элементы изображения пиктограммы 696 возникают из части первого «N» изображения UNISON 686, элемент изображения пиктограммы 700 возникает из части «I» изображения UNISON 686, элементы изображения пиктограммы 702 возникают из части «S» изображения UNISON 686. В пределах изображения пиктограммы 704 элемент изображения пиктограммы 706 возникает из части «U» изображения UNISON 690, элемент изображения пиктограммы 708 возникает из части первого «N» изображения UNISON 690, элемент изображения пиктограммы 710 возникает из части «S» изображения UNISON 690, и элемент изображения пиктограммы 714 возникает из части «О» изображения UNISON 690. Авторы обращают внимание на то, что несмотря на представление искусственных изображений 686, 690 и 694 в похожем масштабе изображение пиктограммы 704, для плоскости 688 со средней глубиной представляет свои буквы UNISON в более мелком масштабе, чем буквы изображения пиктограммы 696. Это объясняет более высокое искусственное увеличение, которому будет подвергаться изображение пиктограммы 704 (при систематическом соединении с множеством окружающих пиктограмму изображений, для одинаковой плоскости с той же самой глубиной). Аналогично, изображение пиктограммы 716 включает элементы изображения пиктограммы 718, возникающее из изображения UNISON 694, и буквы UNISON, включенные в данное изображение пиктограммы имеют далее уменьшенный масштаб.
Конечное изображение пиктограммы для данного проекционного аппарата создается благодаря комбинации всех трех изображений пиктограмм 696, 704 и 716 в одно изображение пиктограммы 730, показанное на Фиг.28. Элементы комбинированной пиктограммы 732 включают всю графическую и глубинную информацию, необходимую для проекционного аппарата 680, чтобы внести свой вклад в искусственное изображение, сформированное из множества проекторов изображений, каждый из которых имеет специфическую информацию об изображении пиктограммы, что является результатом пересечения его собственного конуса поля зрения, сосредоточенного на проекторе изображения, с уровнями и элементами создаваемого искусственного изображения. Поскольку каждый проектор изображения смещен по меньшей мере на один период повторения линзы от каждого другого проектора изображения, каждый проектор изображения будет нести разную информацию, что является результатом пересечения его собственного конуса поля зрения с пространством искусственного изображения.
Каждое из изображений пиктограмм, требуемое для представления выбранного 3-D изображения, может быть высчитано, исходя из данных о трехмерной цифровой модели искусственного изображения, желаемого глубинного положения и протяженности глубины для представления в искусственном изображении, периода повторения линзы, поля зрения линзы, наивысшего графического разрешения изображений пиктограммы. Этот последний фактор ставит верхний предел на уровне детали, которая может быть представлена в каждой глубинной плоскости. Поскольку глубинные плоскости, лежащие дальше от плоскости материала Unison, несут большое количество информации (из-за увеличенного поля зрения), предел графического разрешения пиктограмм имеет значительное воздействие на разрешение этих глубинных плоскостей искусственного изображения.
Фиг.29 иллюстрирует, как способ Фиг.27 может применяться к сложному трехмерному искусственному изображению, например, изображению с артефакта с бесценной резьбой на мамонтовой кости ледникового периода, Леди Брассемпоу 742. Индивидуальный проектор изображения 738, включающий, по меньшей мере, линзу, оптический пространственный элемент и изображение пиктограммы (не показано на данной Фиг.), находится в плоскости 740 материала Unison, отделяющей пространство искусственного изображения типа float от пространства искусственного изображения типа deep. В данном примере пространство искусственного изображения охватывает материал Unison таким образом, что часть изображения находится в пространстве искусственного изображения типа float, а часть находится в пространстве искусственного изображения типа deep. Проектор изображения 738 имеет практически коническое поле зрения, расширяемое как в пространство искусственного изображения типа deep 744, так и в пространство искусственного изображения типа float 746. Необходимое количество плоскостей изображения типа deep, 748 и 752-762, выбирается в пространстве, необходимом, чтобы получить желаемое разрешение пространства искусственного изображения типа deep. Аналогично, необходимое количество плоскостей изображения типа float, 750 и 764-774, выбирается в пространстве, необходимом, чтобы получить желаемое разрешение пространства искусственного изображения типа float. Некоторые из данных плоскостей, например, плоскости типа deep 748 и плоскости типа float 750, простираются за искусственное изображение и не будут вносить вклад в конечную информацию в изображении пиктограммы. Для ясности, показанное на Фиг.29 количество плоскостей изображения ограничено малым числом, но действительное количество выбранных плоскостей изображения может быть высоким, например, 50 или 100 плоскостей, или более, чтобы получить желаемое разрешение по глубине искусственного изображения. Способ, представленный на Фиг.27 и 28, применяется для получения изображения пиктограммы в каждой глубинной плоскости посредством определения формы пересечения поверхности объекта 742 с выбранной глубинной плоскостью 156-114. Результирующие отдельные изображения пиктограмм масштабированы до конечного размера объединенного изображения пиктограммы. Все изображения пиктограммы типа float сначала повернуты на 180 градусов (поскольку они снова поворачиваются на данный угол, когда проецируются, таким образом, поворачивая их на правильный угол ориентации в искусственном изображении), потом они объединяются с изображениями пиктограммы типа deep, чтобы сформировать конечное изображение пиктограммы для данного проекционного аппарата 738. Этот процесс повторяется для каждого из положений проекторов изображения, чтобы получить полную структуру изображений пиктограмм, требующихся для формирования полного искусственного изображения 742.
Разрешение искусственных изображений зависит от разрешения оптических проекторов и графического разрешения изображений пиктограмм. Авторы получили графические разрешения изображений пиктограмм менее чем 0,1 микрон, что превышает теоретический предел оптического разрешения увеличительной оптики (0,2 микрона). Типичное изображение пиктограммы создается с разрешением 0,25 микрон. Материалы Unison могут производиться путем листовой или ленточной обработки, с использованием инструментов, которые отдельно вставляют линзы и микроструктуры пиктограмм. Как линзовые инструменты, так и инструменты пиктограмм получаются с использованием фотошаблонов и фоторезистных способов.
Линзовые инструменты сначала были сконструированы как шаблоны полупроводникового типа, как правило, черный хром на стекле. Имеющие значительное разрешение шаблоны могут создаваться с использованием фотоуменьшения или фоторедуцирования, электронно-лучевой записи или лазерной записи. Типичный шаблон линзового инструмента включает в себя повторяющуюся структуру непрозрачных шестиугольников с выбранным периодом, например, 30 микрон, с чистыми линиями, отделяющими шестиугольники с шириной менее чем 2 микрона. Этот шаблон затем используется для нанесения фоторезистного слоя на стеклянную плоскость, используя классическую полупроводниковую систему УФ фотолитографии. Выбирается толщина защитного слоя, чтобы получить желаемый прогиб линзы. Например, позитивный защитный слой AZ 4620 толщиной 5 микрон наносится на стеклянную плоскость при помощи подходящих способов, например, нанесения покрытия с использованием способа центрифугирования, нанесения покрытия с использованием погружения, нанесение менискового покрытия или при помощи распыления, чтобы создать линзы с номинальным периодом в 30 микрон и номинальным фокусным расстоянием в 35 микрон. Защитный слой наносится с использованием шаблона, и внедряется в стекло классическим способом, затем высушивается и дегазируется при 100°С в течение 30 минут. Линзы формируются посредством оплавления стандартными способами, известными специалистам. Результирующие микролинзы с защитным слоем покрыты токопроводящим металлом, например, золотом или серебром, и посредством электроформовки создается отрицательный никелевый инструмент.
Инструменты пиктограмм создаются похожим способом. Структура пиктограммы, как правило, создается с использованием программного обеспечения CAD, и эта конструкция передается производителю полупроводникового шаблона. Этот шаблон используется аналогично линзовому шаблону, за исключением того, что толщина защитного слоя, как правило, находится в диапазоне от 0,5 микрон до 8 микрон, в зависимости от оптической плотности желаемого искусственного изображения. Фоторезистивный защитный слой наносится с применением шаблонной структуры, внедренной в стекло с использованием классических способов, покрывается проводящим металлом, и посредством электрической формовки создается отрицательный никелевый инструмент. Согласно выбору конструкции оригинальной маски и выбору используемого защитного слоя (позитивный или негативный), пиктограммы могут создаваться в форме проточек в защитных структурах или в форме "меза-областей" или узлов в защитных структурах, или в комбинации.
Материалы Unison могут производиться с использованием большого разнообразия материалов и с использованием множества известных специалистам способов микрооптической и микроструктурной репликации, включая экструзионную штамповку, радиационную вулканизацию, мягкую штамповку и литьевое прессование, реактивное литьевое прессование и литьевой способ противодавления. Способ производства включает формирование пиктограммы как проточки в радиационно-вулканизированном жидком полимере, наносящемся литьем на базовую пленку, например, клейкую пленку из полиэтилентерефталата, 75 калибра, затем сформировать линзы из радиационно-вулканизированного полимера на обратной стороне базовой пленки при корректном выравнивании или наклоне, относительно пиктограмм, затем, заполнить проточки пиктограммы субмикронными частицами цветного пигментированного материала, при помощи нанесения граверного покрытия ракельным ножом на поверхность пленки, сделать заполнение твердым, используя подходящие способы (примеры: удаление раствора, радиационная вулканизация или химическая реакция), и, в конечном итоге, нанести. На выбор, герметизирующий слой может быть либо ясным, окрашенным, пигментированным, или включать скрытые защитные материалы.
Производство материала Unison Motion, требует, чтобы в инструменте пиктограммы и линзовом инструменте была выбрана степень смещения осей симметрии двух матриц. Смещение осей симметрии пиктограмм и линз контролирует размер искусственного изображения и поворот искусственного изображения в создаваемом материале. Часто является желательным получить практически выровненные искусственные изображения, как в одном направлении сетки, так и в перекрестных сетевых направлениях, и в этих случаях, общее угловое смещение пиктограмм и линз разделяется в равной пропорции между линзовой структурой и структурой пиктограммы. Требуемая степень углового смещения обычно очень мала. Например, общее угловое смещение порядка 0,3 градуса, является подходящим для увеличения изображений пиктограмм в 30 микрон до размера в 5,7 миллиметров в материале Unison Motion. В данном примере общее угловое смещение разделяется в равной пропорции между двумя инструментами, так что каждый инструмент наклоняется под углом 0,15 градусов в том же направлении, что и для обоих инструментов. Наклон в том же направлении, поскольку инструменты формируют микроструктуры на обратных сторонах базовой пленки так, что наклоны инструментов складываются, вместо того, чтобы нейтрализовать друг друга.
Наклон может быть сделан в инструментах во время первоначального конструирования шаблонов посредством поворота всей структуры на желаемый угол до ее записи. Наклон может быть также внедрен механически в плоский никелевый инструмент посредством обрезки его под соответствующим углом, с применением станка с числовым программным управлением. Инструмент с наклоном затем формируется в цилиндрический инструмент, использующий срезанный косо край, чтобы выровнять инструмент относительно оси вращения печатного цилиндра.
Здесь микрооптическая система искусственного увеличения может быть объединена с дополнительными характеристиками, включая, но не ограничиваясь данными вариантами воплощения, в качестве отдельных элементов или различного рода комбинаций, например, материалы для заполнения пиктограмм, обратное покрытие, внешнее покрытие, слабоструктурированные и неструктурированные заполнения или включения в линзы, оптические прокладки или материалы пиктограмм в качестве ламината или покрытия, чернила или клеи, включая водные растворы, радиационно-вулканизированные, оптически прозрачные, полупрозрачные или непрозрачные, пигментированные или окрашенные клейма или фирменные знаки в форме позитивного или негативного материала, покрытий, или печати, включая, но не ограничиваясь, чернила, металлы, флуоресцентные, или магнитными материалы, рентгеновские, инфракрасные, или ультрафиолетовые абсорбенты или излучающие материалы, как магнитные, так и немагнитные металлы, включая алюминий, никель, хром, серебро и золото; магнитные покрытия и частицы для обнаружения и информационного хранения; флуоресцентные красители и пигменты, как покрытия и частицы; ER-флуоресцентные покрытия, наполнители, красители, или частицы; УФ флуоресцентные покрытия, наполнители, красители, или частицы; флуоресцентные красители и пигменты, как покрытия и частицы, ДНК, РНК или другие макромолекулярные соединения, двуцветные волокна, радиоизотопы, рецептивные к печати покрытия, калибровочные или грунтовочные покрытия, химически реактивные материалы, микроинкапсулированные ингредиенты, материалы с измененным полем зрения, проводящие частицы и металлические и неметаллические покрытия, перфорированные микроскопические отверстия, цветные нити или волокна, участки Unison, внедренные в поверхность документа, этикетки, или поверхность материала, прикрепленные к бумаге или полимеру, в качестве носителя, чтобы приклеиваться к бумаге при производстве, флуоресцентные двуцветные нити или волокна, покрытия с комбинированным рассеиванием или частицы с комбинированным рассеиванием, меняющие цвет покрытия или частицы, Unison ламинированный на бумагу, картон, папка, пластик, керамика, волокно, или металлическая подложка, Unison как нить, участок, этикетка, упаковка, горячее клеймо, или отрывная лента, голографическая, преломляющая, преломляющее кинетическое изображение, изограммы, фотографические и преломляющие оптические элементы, жидкокристаллические материалы, материалы с преобразованием с увеличением или с уменьшением частоты.
Здесь, микроптическая система искусственного увеличения имеет множество областей для использования или применения.
Примеры:
- использование в правительственном и оборонном секторе - независимо от того, в федеральном, государственном и иностранном (например, паспорта, удостоверения личности, водительские права, визы, свидетельства о рождении, записи актов гражданского состояния, карточки регистрации избирателей, избирательные бюллетени, карточки социального страхования, облигации, продовольственные талоны, почтовые марки и отметки об уплате налогов);
- валюта - федеральная, государственная или иностранная (например, защитные нити в бумажных денежных знаках, отличительные признаки в полимерных банкнотах и отличительные признаки в бумажных банкнотах);
- документы (например, документы о правовом титуле и документы о передаче права собственности, лицензии, дипломы и сертификаты);
- финансовые и оборотные документы (например, такие как подтвержденные банковские чеки, корпоративные чеки, именные чеки, банковские денежные документы, сертификаты о праве собственности на акции, дорожные чеки, платежные поручения, кредитные карточки, платежные карточки, ATM карточки, дисконтные карточки, предоплаченные телефонные карточки и подарочные сертификаты;);
- конфиденциальная информация (например, такая как киносценарии, юридические документы, интеллектуальная собственность, медицинские записи/истории болезней, рецептурные бланки/блокноты, а также секретные рецепты);
- защита изделия и марки, включая товары по уходу за одеждой и домом (например, ингредиенты для стирки, освежители для ткани, товары для мытья посуды, бытовые чистящие средства, поверхностные покрытия, отбеливатели и специальные средства ухода за тканями);
- косметические средства (например, средства ухода за волосами, краски для волос, средства очистки и ухода за кожей, косметические составы, ароматические составы, дезодоранты и средства против пота, женские прокладки, тампоны и другие средства);
- средства по уходу за ребенком и для домашнего пользования (например, детские памперсы, детские салфетки, детские пеленки и подгузники, бумажные полотенца, туалетная бумага, и лицевые салфетки);
- товары для здоровья (например, для орального применения, для животных, пищевые добавки, фармацевтические препараты, применяемые по; назначению врача, фармацевтические препараты, применяемые без врачебного предписания, средства введения лекарств и поддержания здоровья, витамины, спортивные товары и пищевые добавки; очки; медицинские инструменты и оборудование, продаваемое медицинским учреждениям, медицинским работникам, и оптовым распространителям медицинской техники (то есть: бандажи, оборудование, имплантаты, хирургические комплекты);
- упаковка пищевых продуктов и напитков;
- упаковка текстильных товаров;
- электронное оборудование, детали и компоненты;
- одежда и обувь, включая спортивную одежду, обувь, лицензированные и нелицензированные, одежда для спорта и элементы роскоши, ткань;
- биотехнологические фармацевтические препараты;
- детали и компоненты изделий аэрокосмической промышленности;
- детали и компоненты изделий автомобильной промышленности;
- спортивные товары;
- табачные изделия;
- программное обеспечение;
- компакт-диски DVD;
- взрывчатые вещества;
- сувенирные и подарочные изделия (например, подарочная упаковка и лента) книги и журналы;
- школьные принадлежности и канцелярские товары;
- визитные карточки;
- транспортная документация и упаковка;
- обертки для блокнотов;
- книжные обложки;
- книжные закладки;
- билеты на транспорт и представления;
- игорный бизнес и товары для игорного бизнеса (например, лотерейные билеты, игровые карточки, фишки казино и предметы для использования в казино, вещевая лотерея и тотализатор);
- хозяйственные товары (например, полотенца, постельное белье, и мебель);
- покрытия для пола и стен;
- ювелирные изделия и часы;
- сумки и чемоданы;
- предметы искусства, коллекционирования и памятные вещи;
- игрушки;
- экспозиции (например, экспозиция в месте продажи или торговая экспозиция);
- маркирования видов продукции и наклейка этикеток (например, этикетки, ярлыки, бэйджики, нити, отрывные ленты, оберточный материал, защищающий от несанкционированного доступа, применяемые для марочных продуктов или документа для аутентификации или усовершенствования, в качестве маскировочного средства или для отслеживания имущества.
Описанные выше материалы, подходящие для различных вариантов воплощения, включают в себя широкий диапазон полимерных материалов. Акриловые смолы, модифицированные акриловой смолой полиэстеры, модифицированные акриловой смолой уретаны, полипропилены, эпоксидные составы, уретаны и полиэстеры имеют подходящие оптические и механические свойства, как для микролинз, так и для элементов микроструктурированных пиктограмм. Подходящие материалы для выборочной подложечной пленки включают в себя большинство из находящихся в открытом доступе на рынке полимерных пленочных материалов, включая с акриловые, целлофановые, пленочные материалы из поливинилиденхлорида, нейлоновые, поликарбонатные, полиэфирные, полипропиленовые, полиэтиленовые и поливиниловые. Материалы наполнения микроструктурированных пиктограмм могут включать в себя любой из материалов, перечисленных выше, в качестве адекватных для создания элементов микроструктурированных пиктограмм, также как и чернила на основе растворов и другие находящиеся в открытом доступе на рынке пигменты или красители. Пигменты или красители, внедренные в эти материалы, должны быть совместимы с химическим составом связующего материала. Пигменты должны иметь значительно меньший размер частиц, чем наименьшие размеры любого из компонентов элемента пиктограммы. На выбор пользователя, материалы герметизирующего слоя могут включать в себя любые из перечисленных в предыдущих секциях материалы в качестве подходящих материалов для использования или применения при создании элементов микроструктурированных пиктограмм, и дополнительно, большое количество находящиеся в открытом доступе на рынке красок, чернил, покрытий, глянцевых покрытий, лаков, и прозрачных слоев, которые используются в полиграфии и в отрасли промышленности, занимающейся переработкой пленки или бумаги. Не существует наиболее предпочтительной комбинации материалов, - выбор материала зависит от геометрических деталей и геометрических размеров материала, оптических свойств системы и желаемого оптического эффекта.
И хотя, были описаны и показаны примерные варианты воплощения, специалистам будет совершенно ясно, что может существовать огромное количество изменений, модификаций, модернизаций изобретения, которое здесь описано. Поэтому все эти изменения, модификации и модернизации следует рассматривать в контексте данного описания изобретения.