ОПТИЧЕСКОЕ ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2018 года по МПК B42D25/00 

РОДСТВЕННАЯ ЗАЯВКА

Эта заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США под регистрационным номером 61/791,695, поданной 15 марта 2013 г., которая включена в настоящее описание путем ссылки в полном объеме.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение касается усовершенствованной формы оптического защитного устройства для применения в защите документов и ценных изделий от подделки и для проверки подлинности. Более конкретно, настоящее изобретение касается оптического защитного устройства, обеспечивающего повышенные проектные возможности, улучшенное визуальное воздействие и большую устойчивость к производственным отклонениям.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Микрооптические пленочные материалы, проецирующие синтетические изображения, как правило, включают: структуру микроразмерных пиктограмм; структуру фокусирующих элементов (например, микролинз, микрорефлекторов); и, необязательно, светопроводящую полимерную подкладку. Структуры пиктограмм и фокусирующих элементом сконфигурированы таким образом, что при наблюдении структуры пиктограмм с применением структуры фокусирующих элементов проецируются одно или несколько синтетических изображений. Эти спроецированные изображения могут демонстрировать много различных оптических эффектов.

Такие пленочные материалы могут использоваться в качестве защитных устройств для установления подлинности банкнот, защищенных документов и товаров. Для банкнот и защищенных документов эти материалы обычно применяются в форме ленты, лоскута или нити и могут быть частично или полностью включены в банкноту или документ или нанесены на их поверхность. Для паспортов или других удостоверяющих (ID) документов эти материалы могут использоваться как полный ламинат или вделанный в его поверхность. Для упаковки товара эти материалы обычно используют в форме ярлыка, печати или ленты и наносят на его поверхность.

Один пример микрооптического защитного устройства известен из патента США №7,738,175, в котором раскрывается микрооптическая система, в которой воплощены (a) двухмерное изображение, имеющее границу и площадь изображения в пределах границы, которое наносится и визуально лежит в плоскости подкладки, (b) контрольный рисунок из пиктограмм, содержащихся в пределах границы двухмерного изображения, и (c) матрица фокусирующих элементов* пиктограмм. Матрица фокусирующих элементов пиктограмм располагается таким образом, чтобы образовывать как минимум одно синтетически увеличенное изображение контрольного рисунка из пиктограмм, причем синтетически увеличенное изображение обеспечивает ограниченное поле зрения для наблюдения двухмерного изображения, изменяя внешний вид двухмерного изображения. Другими словами, внешний вид двухмерного изображения визуально появляется и исчезает или включается и выключается, в зависимости от угла зрения системы.

Некоторые недостатки этой микрооптической системы становятся очевидными при использовании в формате герметичной линзы (т.е., системы, в которой используется встроенная матрица линз). Во-первых, когда синтетическое изображение пребывает в "выключенном" состоянии, слабое фантомное изображение синтетического изображения может оставаться видимым из-за света, рассеянного сквозь фокусирующую оптику или вокруг нее. Эти фантомные изображения особенно выражены в формате герметичной линзы. Во-вторых, формат герметичной линзы имеет сравнительно большую относительную апертуру, как правило, около 2. Как станет легко понятным специалисту в области микрооптики, увеличение относительной апертуры ведет к ускорению движения синтетических изображений, а также увеличивает нерезкость и чувствительность системы к производственным отклонениям. Эти недостатки делают эту систему неприемлемой для применения в формате герметичной линзы.

Настоящее изобретение направлено на устранение этих недостатков путем обеспечения оптического защитного устройства, которое включает:

необязательно встроенную матрицу фокусирующих элементов пиктограмм;

как минимум одно полутоновое двухмерное изображение, визуально лежащее по сути в плоскости подкладки, на которую нанесено двухмерное изображение; и

множество коэкстенсивных (смешанных) контрольных рисунков пиктограмм, содержащихся на/в как минимум одном двухмерном изображении, образующем слой пиктограмм, причем каждый контрольный рисунок отображается на участках двухмерного изображения, имеющих ряд полутоновых уровней, причем расположение контрольных рисунков пиктограмм в пределах двухмерного изображения определяют, используя одно или несколько распределений вероятностей контрольных рисунков, связанных с каждым полутоновым уровнем в пределах всего двухмерного изображения или его части,

причем матрица фокусирующих элементов пиктограмм располагается таким образом, чтобы образовывать как минимум одно синтетически увеличенное изображение как минимум части пиктограмм в каждом коэкстенсивном контрольном рисунке из пиктограмм, как минимум одно синтетически увеличенное изображение (пересекающее как минимум одно двухмерное изображение) имеет один или несколько динамических эффектов, причем один или несколько динамических эффектов как минимум одного синтетически увеличенного изображения координируются контрольными рисунками пиктограмм.

При наклоне оптического защитного устройства синтетически увеличенные изображения демонстрируют динамические оптические эффекты, например, в форме динамических полос переливающихся цветов, проходящих через двухмерное изображение, увеличивающихся концентрических кругов, вращающихся ярких участков, стробоскопических эффектов, пульсирующего текста, пульсирующих изображений, переливающихся параллельных и непараллельных линий, переливающихся линий, перемещающихся в противоположных направлениях, но с одинаковой скоростью, переливающихся линий, перемещающихся в противоположных направлениях, но с разными или изменяющимися в пространстве скоростями, цветных пластинок, поворачивающихся вокруг центральной точки наподобие вентилятора, цветных пластинок, сходящихся внутрь или расходящихся наружу от неподвижной фигуры, тисненых поверхностей, гравированных поверхностей, а также эффектов анимационного типа, таких, как анимационные фигуры, движущийся текст, движущиеся символы, анимационные абстрактные рисунки математического или органического характера и т.п. К динамическим оптическим эффектам также относятся оптические эффекты, описанные в Патенте США №7,333,268, выданном Steenblik et al., Патенте США №7,468,842, выданном Steenblik et al., и Патенте США №7,738,175, выданном Steenblik et al., которые, как указано выше, полностью включены в данное описание путем ссылки в полном объеме.

В типичном варианте осуществления один или несколько слоев металлизации покрывают внешнюю поверхность слоя пиктограмм.

Благодаря оптическому защитному устройству согласно изобретению, синтетически увеличенное(ые) изображение(я) двухмерного(ых) изображения(й) всегда находится во "включенном" состоянии. В одном типичном варианте осуществления при наклоне устройства синтетически увеличенные изображения в форме цветных полос развертываются по поверхности двухмерного изображения, открывая огромную деталь (т.е., обеспечивая улучшенное визуальное воздействие). Цветные полосы "координируются" с использованием множества контрольных рисунков пиктограмм. "Фантомное изображение", которое является нежелательным для микрооптической системы согласно Патенту США №7,738,175, делает оптические эффекты согласно настоящему изобретению более выраженными, обеспечивая силуэт двухмерного изображения при каждом угле наклона, который всегда может быть виден. Также, поскольку изображение никогда не "выключается" и всегда визуально определяется скоординированными оптическими эффектами (например, полосами переливающихся цветов), двухмерное изображение может быть значительно увеличено, что обеспечивает повышенные проектные возможности. Кроме того, устройство согласно изобретению более чувствительно к производственным отклонениям. Хотя любое подобное производственное отклонение может служить для изменения угла и формы синтетических изображений, относительная координация остается неизменной, и, таким образом, эффект не нарушается настолько, как в системе существующего уровня техники.

Настоящее изобретение также обеспечивает способ изготовления вышеописанного оптического защитного устройства, причем способ включает:

(a) обеспечение как минимум одного полутонового двухмерного изображения, визуально лежащего по сути в плоскости подкладки, на которую нанесено двухмерное изображение;

(b) обеспечение множества коэкстенсивных (смешанных) контрольных рисунков пиктограмм, содержащихся на/в как минимум одном двухмерном изображении, образующем слой пиктограмм, причем каждый контрольный рисунок отображается на участках двухмерного изображения, имеющих ряд полутоновых уровней, причем расположение контрольных рисунков пиктограмм в пределах двухмерного изображения определяют, используя одно или несколько распределений вероятностей контрольных рисунков, связанных с каждым полутоновым уровнем в пределах всего двухмерного изображения или его части;

(c) обеспечение необязательно встроенной матрицы фокусирующих элементов пиктограмм; и

(d) размещение необязательно встроенной матрицы фокусирующих элементов пиктограмм относительно слоя пиктограмм таким образом, чтобы образовывалось как минимум одно синтетически увеличенное изображение как минимум части пиктограмм в каждом коэкстенсивном контрольном рисунке из пиктограмм, как минимум одно синтетически увеличенное изображение (пересекающее как минимум одно двухмерное изображение) имеет один или несколько динамических эффектов, причем один или несколько динамических эффектов как минимум одного синтетически увеличенного изображения координируются контрольными рисунками пиктограмм.

В типичном варианте осуществления оптического защитного устройства согласно изобретению устройство включает полутоновое двухмерное изображение, множество контрольных рисунков пиктограмм, содержащихся в пределах двухмерного изображения, таким образом, образуя слой пиктограмм, и матрицу фокусирующих элементов пиктограмм, расположенных таким образом, чтобы образовывать как минимум одно синтетически увеличенное изображение контрольных рисунков пиктограмм. Способ образования слоя пиктограмм в этом типичном варианте осуществления включает: выбор полутонового двухмерного изображения; и использование полутонового двухмерного изображения для осуществления расположения контрольных рисунков пиктограмм в пределах двухмерного изображения для образования слоя пиктограмм.

В типичном варианте осуществления способ согласно изобретению включает:

(a) выбор полутонового двухмерного изображения и масштабирование полутонового изображения до размера, приемлемого для применения в слое пиктограмм (например, от нескольких квадратных миллиметров дот нескольких квадратных сантиметров);

(b) наложение мозаичного рисунка на масштабированное полутоновое двухмерное изображение, причем мозаичный рисунок включает ячейки, содержащие контрольные рисунки пиктограмм, причем каждая ячейка имеет предпочтительный размер, подобный одному или нескольким фокусирующим элементам (например, от нескольких микрон до десятков микрон);

(c) выбор числового диапазона для представления черного и белого цветов и различных уровней серого между черным и белым (например, 0 для черного, 1 для белого и непрерывную последовательность действительных чисел между ними, представляющих различные уровни серого);

(d) определение уровня полутонов масштабированного полутонового двухмерное изображение в каждой ячейке наложенного мозаичного рисунка;

(e) назначение каждой ячейке номера, представляющего определенный уровень полутонов и охватываемого выбранным числовым диапазоном (например, 0-1), причем назначенное число представляет полутоновое значение ячейки;

(f) выбор определенного количества контрольных рисунков пиктограмм для использования в палитре контрольного рисунка и назначение для каждого контрольного рисунка из пиктограмм диапазона полутоновых уровней, охватываемых выбранным числовым диапазоном;

(g) указание распределения вероятностей контрольного рисунка в пределах двухмерного изображения и для каждого возможного полутонового значения использование распределения вероятностей контрольного рисунка для назначения диапазона случайных чисел для каждого контрольного рисунка;

(h) обеспечение каждой ячейки в мозаичном рисунке случайным номером, охватываемым выбранным числовым диапазоном (например, 0-1) с использованием генератора случайных чисел (RNG);

(i) определение контрольного рисунка, который должен использоваться для заполнения каждой ячейки, с использованием полутонового значения ячейки и случайного номера ячейки в связи с математической последовательностью, соответствующей распределению вероятностей контрольного рисунка; и

(j) заполнение каждой ячейки определенным контрольным рисунком из пиктограмм.

В другом типичном варианте осуществления оптического защитного устройства согласно изобретению устройство включает последовательность полутоновых двухмерных изображений, набор контрольных рисунков пиктограмм для каждого двухмерного изображения, причем каждый набор контрольных рисунков пиктограмм содержится в его соответствующем двухмерном изображении, и вместе они образуют слой пиктограмм и матрицу фокусирующих элементов пиктограмм, расположенных таким образом, чтобы образовывать анимацию синтетически увеличенных изображений контрольных рисунков пиктограмм. Способ образования слоя пиктограмм в этом типичном варианте осуществления включает: выбор последовательности полутоновых двухмерных изображений, выбор набора контрольных рисунков пиктограмм для каждого полутонового двухмерного изображения; и использование полутонового двухмерного изображения для осуществления расположения контрольных рисунков пиктограмм в пределах двухмерного изображения, таким образом, чтобы они вместе образовывали слой пиктограмм.

В типичном варианте осуществления способ согласно изобретению включает:

(a) выбор последовательности полутоновых двухмерных изображений, образующих анимацию, и масштабирование полутоновых изображений до размера, приемлемого для использования в слое пиктограмм (например, от нескольких квадратных миллиметров дот нескольких квадратных сантиметров);

(b) наложение мозаичного рисунка на каждое масштабированное полутоновое двухмерное изображение, причем мозаичный рисунок включает ячейки, содержащие контрольные рисунки пиктограмм, причем каждая ячейка имеет предпочтительный размер, подобный одному или нескольким фокусирующим элементам (например, от нескольких микрон до десятков микрон);

(c) выбор числового диапазона для представления черного и белого цветов и различных уровней серого между черным и белым (например, 0 для черного, 1 для белого и непрерывную последовательность действительных чисел между ними, представляющих различные уровни серого);

(d) определение уровня полутонов масштабированного полутонового двухмерное изображение в каждой ячейке наложенного мозаичного рисунка;

(e) назначение каждой ячейке номера, представляющего определенный уровень полутонов и охватываемого выбранным числовым диапазоном (например, 0-1), причем назначенное число представляет полутоновое значение ячейки;

(f) для каждого полутонового двухмерного изображения, образующего анимацию, выбор определенного количества контрольных рисунков пиктограмм для использования в палитре контрольного рисунка и назначение для каждого контрольного рисунка из пиктограмм диапазона полутоновых уровней, охватываемых выбранным числовым диапазоном, причем выбранное количество контрольных рисунков пиктограмм составляет набор контрольных рисунков для полутонового двухмерного изображения, и каждое полутоновое двухмерное изображение имеет один набор контрольных рисунков пиктограмм;

(g) указание для каждого набора контрольных рисунков пиктограмм распределения вероятностей контрольного рисунка в пределах соответствующего двухмерного изображения и использование для каждого возможного полутонового значения распределения вероятностей контрольного рисунка для назначения диапазона случайных чисел для каждого контрольного рисунка;

(h) обеспечение каждой ячейки в мозаичном рисунке случайным номером, охватываемым выбранным числовым диапазоном (например, 0-1) с применением RNG;

(i) определение для каждого набора контрольных рисунков, каждого набора, назначенного для конкретного и отличного от других полутонового изображения, причем контрольный рисунок используется для заполнения каждой ячейки, с использованием полутонового значения ячейки и случайного номера ячейки в связи с математической последовательностью, соответствующей распределению вероятностей контрольного рисунка; и

(j) заполнение каждой ячейки определенным контрольным рисунком из пиктограмм, причем каждая ячейка принимает определенный контрольный рисунок из каждого набора контрольных рисунков пиктограмм.

Настоящее изобретение также предлагает способ увеличения проектного пространства, уменьшения чувствительности к производственным отклонениям и снижение нерезкости изображений, образованных оптическим защитным устройством, причем оптическое защитное устройство включает как минимум одно двухмерное изображение, множество контрольных рисунков пиктограмм содержащихся в пределах двухмерного изображения и образующих слой пиктограмм, и матрицу фокусирующих элементов пиктограмм, расположенных таким образом, чтобы образовывать как минимум одно синтетически увеличенное изображение контрольных рисунков пиктограмм, причем способ включает: использование как минимум одного полутонового двухмерного изображения; и использование скоординированных контрольных рисунков пиктограмм на/в двухмерном изображении для контроля и упорядочивания одного или нескольких динамических эффектов синтетически увеличенных изображений.

Настоящее изобретение также обеспечивает листовые материалы и базовые платформы, которые состоят из оптического защитного устройства согласно изобретению, или в которых оно используется, а также документы, выполненные из этих материалов.

В типичном варианте осуществления оптическое защитное устройство согласно изобретению представляет собой микрооптический пленочный материал, такой, как сверхтонкая (например, толщиной от приблизительно 1 до приблизительно 10 микрон) структура герметичной линзы для применения в банкнотах.

В другом типичном варианте осуществления оптическое защитное устройство согласно изобретению представляет собой поликарбонатный слой герметичных линз для базовых платформ, применяемых в производстве пластиковых паспортов.

Другие особенности и преимущества изобретения станут очевидными для специалистов в данной области по ознакомлении со следующим подробным описанием и прилагаемыми фигурами.

Если нет иного определения, все применяемые авторами технические и научные термины имеют общепринятое значение среди специалистов в области, к которой относится это изобретение. Все публикации, патентные заявки, патенты и другие упомянутые авторами источники включены путем ссылки в полном объеме. В случае противоречия преимущественной силой обладает настоящее описание, включая определения. Кроме того, материалы, способы / процессы и примеры являются лишь пояснительными и не ограничивают объем изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Данное описание станет более понятным по ознакомлении с представленными далее фигурами. Показанные на фигурах компоненты не обязательно представлены в масштабе, и основное внимание уделено четкому пояснению принципов настоящего изобретения. Хотя типичные варианты осуществления описываются в связи с фигурами, авторы не ставили целью ограничение настоящего изобретения раскрытыми вариантами его осуществления. Напротив, цель состояла в охватывании всех альтернатив, модификаций и эквивалентов.

Конкретные особенности описываемого изобретения поясняются со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых изображено:

на ФИГ. 1А показан типичный вариант осуществления полутонового двухмерного изображения, применяемого при практическом осуществлении настоящего изобретения,

на ФИГ. 1B показан мозаичный рисунок, наложенный на полутоновое двухмерное изображение с ФИГ. 1A;

на ФИГ. 2 показана увеличенная часть мозаичного полутонового двухмерного изображения с ФИГ. 1А, на которой показаны уровни полутонов двухмерного изображения, измеренные в нижнем левом углу прямоугольных плиток или ячеек;

на ФИГ. 3 показан пример распределения вероятностей контрольного рисунка с вертикальным перекрытием между контрольными рисунками в распределении, в котором выбраны случайные числа от 0 до 1, и полутоновые значения составляют от 0,0 до 1,0;

на ФИГ. 4 показан пример распределения вероятностей контрольного рисунка без вертикального перекрытия между контрольными рисунками в распределении, в котором случайные числа также выбраны от 0 до 1, и полутоновые значения также составляют от 0,0 до 1,0;

на ФИГ. 5 показан набор из шести контрольных рисунков полутоновых пиктограмм каждая из которых находится в одной из смежных прямоугольных плиток, а на ФИГ. 7 эти шесть контрольных рисунков показаны наложенными на одну плитку;

на ФИГ. 6 показан мозаичный набор из шести коэкстенсивных (смешанных) контрольных рисунков пиктограмм;

на ФИГ. 8 и 9 показано пересечение полутонового двухмерного изображения с синтетически увеличенными изображениями, образуемыми контрольными рисунками пиктограмм;

на ФИГ. 10 и 11 показаны разные распределения контрольных рисунков (ФИГ. 10A и 11A) и образуемые в результате изображения, которые может видеть наблюдающий (ФИГ. 10B и 11B);

на ФИГ. 12 показано полутоновое двухмерное изображение, показанное на ФИГ. 1A, "заполненное" контрольными рисунками пиктограмм, показанных на ФИГ. 6;

на ФИГ. 13 показано одно из изображений (без динамических оптических эффектов), видимых с поверхности типичного варианта осуществления оптического защитного устройства согласно изобретению, в котором используется "заполненное" двухмерное изображение, показанное на ФИГ. 12;

на ФИГ. 14 показан набор из шести полутоновых изображений, образующих анимацию; и

на ФИГ. 15 показан этап формирования слоя пиктограмм, используемых для образования анимации, показанной на ФИГ. 14, которая имеет шесть наборов контрольных рисунков пиктограмм (колонки), каждый из которых включает шесть контрольных рисунков пиктограмм (строки).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Благодаря оптическому защитному устройству согласно настоящему изобретению, обеспечивается новая платформа для получения очень подробных изображений. Как указано выше, устройство согласно изобретению обеспечивает повышенные проектные возможности, улучшенное визуальное воздействие и большую устойчивость к производственным отклонениям.

Два описанных выше примера осуществления оптического защитного устройства согласно изобретению далее более подробно описываются со ссылкой на фигуры.

Двухмерное изображение

Двухмерное изображение оптического защитного устройства согласно изобретению представляет собой изображение, имеющее определенную визуальную границу, узор или структуру, визуально лежащую по сути в плоскости подкладки, на/в которой находится двухмерное изображение.

На ФИГ. 1А пример осуществления полутонового двухмерного изображения в форме морды обезьяны обозначен условным номером 10. Полутоновое двухмерное изображение 10, которое просто является изображением, на котором единственными цветами являются оттенки серого (т.е., оттенки от черного до белого), имеет граница 12 и площадь изображения 14 в пределах границы, которая, как отмечено выше, визуально лежит по сути в плоскости подкладки, на которой находится двухмерное изображение 10. В этом типичном варианте осуществления полутоновое изображение было выполнено таким образом, чтобы части, которые кажутся "ближайшими" к наблюдающему (глаза и нос) были наиболее близкими к белому, тогда как части, которые кажутся "наиболее отдаленными" от наблюдающего, были самыми темными.

При образовании слоя пиктограмм оптического защитного устройства согласно изобретению выбирается отдельное полутоновое изображение (такое, как показано на ФИГ. 1A) и масштабируется до "реального размера", в котором оно пребывало бы в физической форме. В одном типичном варианте осуществления изображение масштабируется до размера от нескольких квадратных миллиметров до приблизительно нескольких квадратных сантиметров. Как правило, оно значительно больше, чем фокусирующие элементы, которые в случае микролинз обычно имеют размер порядка микронов или десятков микронов.

Далее, как наилучшим образом показано на ФИГ. 1B, на полутоновое изображение 10 накладывается мозаичный рисунок 16. Этот мозаичный рисунок 16 представляет ячейки, содержащие контрольные рисунки пиктограмм. Размер каждой ячейки не ограничивается, но в типичном варианте осуществления ориентировочно соответствует размеру одного или нескольких фокусирующих элементов (например, от нескольких микрон до десятков микрон). Хотя на ФИГ. 1B показаны ячейки прямоугольной формы, могут использоваться любые из различных форм, составляющих мозаику (например, параллелограммы, треугольники, правильные или неправильные шестиугольники или квадраты).

Затем выбирают область числовых значений для представления черного и белого цветов и различных уровней серого между черным и белым. Согласно некоторым способам, черный отображается как 0, белый - как 255, а уровни серого - как целые числа между этими значениями (например, в 8-битных полутоновых изображениях), тогда как некоторые способы предполагают более широкие диапазоны чисел (например, в 16- или 32-битных полутоновых изображениях). Однако в представленном примере осуществления для простоты 0 используется как черный, и 1 используется как белый, а непрерывная последовательность действительных чисел от 0 до 1 используется для представления различных уровней серого.

Затем определяют уровень полутонов в месте каждой ячейки в полутоновом изображении 10. Например, как наилучшим образом показано на ФИГ. 2, для каждой ячейки выбирают общую точку (например, нижний левый угол каждой прямоугольной плитки или ячейки) и уровень полутонового двухмерного изображения 10, соответствующий этой точке, измеряют в общей точке и присваивают ячейке. Это может достигаться путем прямого измерения полутонового изображения в этой точке (как показано на ФИГ. 2), или значение может быть интерполировано из пикселей полутонового изображения с применением различных способов выборки изображений.

На ФИГ. 2 пиксели полутонового двухмерного изображения 10 являются меньшими, чем ячейки мозаичного рисунка 16. Однако пиксели полутонового двухмерного изображения могут быть и большими, чем ячейки. Как станет легко понятным специалистам в данной области, в последнем случае преимуществом может быть использование способа интерполяции или технологии взятия подвыборки пикселей.

Затем каждой ячейке присваивается номер, представляющий определенный уровень полутонов, охватываемый выбранным числовым диапазоном (например, 0-1). Этот присвоенный номер называется полутоновым значением ячейки.

Контрольные рисунки пиктограмм

Как было отмечено выше, коэкстенсивные контрольные рисунки пиктограмм содержатся на/в двухмерном(ых) изображении(ях), образующем(их) слой пиктограмм, причем каждый контрольный рисунок, содержит пиктограммы, отображаемые на участках двухмерного изображения, охватываемых диапазоном уровней полутонов (например, уровнем полутонов от 0 (черный) до 0,1667).

Как только каждой ячейке в мозаичном рисунке 16 присваивается полутоновое значение (и, соответственно, определяется каждое возможное полутоновое значение), указывается распределение вероятностей контрольного рисунка, которое служит для назначения диапазона случайных чисел для каждого контрольного рисунка. Каждая ячейка затем получает случайный номер, охватываемый выбранным числовым диапазоном (например, 0-1) при помощи генератора случайных чисел.

Как только выбирается случайный номер ячейки, и становится известным полутоновое значение этой ячейки, может быть присвоен конкретный контрольный рисунок для этой конкретной ячейки. Распределение вероятностей контрольного рисунка эффективно создает возможность использования конкретного контрольного рисунка в палитре контрольного рисунка для заполнения конкретной ячейки.

Пример распределения контрольных рисунков показан на ФИГ. 3. В этом примере три разных контрольных рисунка присутствуют в палитре контрольных рисунков (Контрольного рисунка A (CP А), Контрольного рисунка B (CP В) и Контрольного рисунка C (CP С)), причем каждый контрольный рисунок в распределении контрольных рисунков занимает собственный треугольный участок. Каждое возможное полутоновое значение отображается в вертикальном разрезе этого распределения. Вертикальный разрез показывает, какие случайные числа соответствуют какому контрольному рисунку.

Например, для ячейки, полутоновое значение которой равняется 1,0, оно должно соответствовать точке согласно распределению, где вероятность выбора Контрольного рисунка A составляет 100%, вероятность выбора Контрольного рисунка B составляет 0%, и вероятность выбора Контрольного рисунка C составляет 0%. Это объясняется тем, что все случайные числа от 0 до 1 соответствуют контрольному рисунку A.

В качестве еще одного примера, для ячейки, полутоновое значение которой равняется 0,7, случайный номер, выбранный от 0 до 0,4, соответствует конкретной ячейке, заполненной Контрольным рисунком A, тогда как случайный номер, выбранный от 0,4 до 1,0, соответствует конкретной ячейке, заполненной Контрольным рисунком B. Не существует возможности заполнения этой ячейки Контрольным рисунком C.

В качестве еще одного примера, для ячейки, полутоновое значение которой равняется 0,25, случайный номер от 0 до 0,5, соответствует конкретной ячейке, заполненной Контрольным рисунком C, тогда как случайный номер, выбранный от 0,5 до 1,0, соответствует конкретной ячейке, заполненной Контрольным рисунком B. Другими словами, существует 50% вероятность заполнения ячейки Контрольным рисунком C и 50% вероятность заполнения ячейки Контрольным рисунком B.

Не существует практической границы определения распределения вероятностей контрольного рисунка, которое просто является математическим конструктом, связывающим случайный номер с выбором контрольного рисунка. Распределение контрольных рисунков может регулировать многие аспекты динамических оптических эффектов настоящего изобретения, например, более быстрого или медленного перехода между контрольными рисунками и многими контрольными рисунками, видимыми одновременно. Кроме того, как упоминалось выше, разные части двухмерного изображения могут иметь различные распределения контрольных рисунков и различные наборы или палитры контрольных рисунков. Благодаря этому, некоторые части двухмерного изображения могут быть активированы наклоном влево-вправо, тогда как другие части активируются наклоном к себе - от себя, а еще другие части активируются независимо от направления наклона. В представленном примере осуществления первичная цель распределения контрольных рисунков состоит в автоматическом "размытии" или сглаживании границ между частями полутонового изображения, заполняемыми различными контрольными рисунками пиктограмм. Поскольку распределение контрольных рисунков представляет вероятностный способ, при помощи которого выбирают контрольные рисунки пиктограмм, участки двухмерного изображения, относящиеся к данному контрольному рисунку, не обязательно должны быть четко очерченными. Может быть предусмотрен плавный переход от одного участка контрольного рисунка к следующему.

Однако четко очерченные границы могут обеспечиваться путем надлежащего определения распределения вероятностей контрольного рисунка. Распределение контрольных рисунков, обеспечивающее резкий переход от одного контрольного рисунка к другому показано на ФИГ. 4. Поскольку вертикальное перекрытие между участками контрольного рисунка в этом распределении отсутствует, случайные числа по сути не играют роли в выборе контрольных рисунков. С другой стороны, любое полутоновое значение от 0,0 до 0,25 приводит к тому, что ячейка заполняется Контрольным рисунком C, любое полутоновое значение от 0,25 до 0,7 приводит к тому, что ячейка заполняется Контрольным рисунком B, и любое полутоновое значение от 0,7 до 1,0 приводит к тому, что ячейка заполняется Контрольным рисунком A.

Следующим этапом способа формирования слоя пиктограмм оптического защитного устройства согласно изобретению является заполнение каждой ячейки определенным контрольным рисунком из пиктограмм.

Как было указано выше, динамические эффекты синтетически увеличенных изображений, создаваемых оптическим защитным устройством согласно изобретению, координируются контрольными рисунками пиктограмм. Более конкретно, координация этих изображений определяется относительным фазированием контрольных рисунков и распределением контрольных рисунков, помимо характера полутонового двухмерного изображения.

На ФИГ. 5 для пояснения показан набор из шести (6) контрольных рисунков, каждый из которых состоит из различных полутоновых пиктограмм в форме горизонтальных линий 18. Жирные черные контуры 20 представляют плитку, которая должна использоваться для повторения (мозаичной укладки) контрольных рисунков пиктограмм на плоскости. Плитки для этих шести контрольных рисунков, определяющие способ мозаичной укладки контрольных рисунков на плоскости, в данном случае имеют одинаковую прямоугольную форму. Однако эти плитки, как отмечено выше, могут иметь любую форму, образующую мозаику. Плитки, показанные на ФИГ. 5, также имеют одинаковые размеры. Плитки являются "синфазными" в том смысле, что они стыкуются на одной решетке. Это гарантирует, что при распределении контрольных рисунков на/в двухмерном изображении относительная синхронизация "активации" контрольных рисунков остается неизменной.

Как показано на ФИГ. 5, а также на ФИГ. 6 (на которой шесть контрольных рисунков 22a-f показаны в виде мозаики на плоскости), пиктограммы в каждом контрольном рисунке сдвинуты относительно пиктограмм в других контрольных рисунках. Пиктограммы могут быть незначительно сдвинуты на несколько сотен нанометров или чуть больше сдвинуты на несколько микронов. Для контрольных рисунков пиктограмм в форме вертикальных линий пиктограммы в каждом контрольном рисунке могут быть сдвинуты влево-вправо или вправо-влево, тогда как для контрольных рисунков пиктограмм в форме диагональных линий пиктограммы в каждом контрольном рисунке могут быть сдвинуты вдоль диагонали.

Как отмечено авторами, существует много других способов координации контрольных рисунков между собой. Например, контрольные рисунки могут иметь специально скоординированную "начальную точку" и распределяться по разным решеткам.

Хотя на ФИГ. 5 и 6 показаны шесть (6) контрольных рисунков, количество контрольных рисунков, используемых согласно настоящему изобретению, не ограничивается. Фактически количество контрольных рисунков пиктограмм может быть бесконечным по числу и разновидностям, если они генерируются математически.

Как показано на ФИГ. 7, шесть контрольных рисунков на ФИГ. 5 показаны наложенными на одну плитку 24. В данном случае контрольные рисунки A-F показаны как "двойные" в прямоугольной плитке 24, поскольку эта плитка соответствует по размеру нескольким фокусирующим элементам. В одном предусмотренном варианте осуществления каждая плитка по размеру соответствует двум фокусирующим элементам с диаметрами шестиугольного основания. Другими словами, каждая плитка имеет форму прямоугольного блока, представляющего два шестиугольника. Без потери универсальности можно рассматривать плитку как группу контрольных рисунков пиктограмм, и использование прямоугольных мозаичных рисунков, в отличие от шестиугольных мозаичных рисунков может облегчить работу с укладкой мозаики и алгоритмами.

Совокупная группа всех контрольных рисунков, показанная на ФИГ. 7, полностью и равномерно покрывает плитку 24. Однако идея "полного и равномерного" покрытия плитки контрольными рисунками не рассматривается как ограничивающая. Например, в зависимости от требуемого эффекта, совокупная группа из всех контрольных рисунков может лишь покрывать плитку или может покрывать плитку много раз (т.е., несколько контрольных рисунков занимают одну и ту же площадь на плитке).

На ФИГ. 8 и 9 показано пересечение полутонового двухмерного изображения 10 с синтетически увеличенным изображением, образуемым контрольным рисунком из пиктограмм. На иллюстрациях, показанных на этих фигурах, синтетические изображения показаны в виде малых прямоугольников, плавающих на поверхности этого примера осуществления оптического защитного устройства согласно изобретению. На поверхности устройства согласно изобретению находится полутоновое двухмерное изображение 10. Если синтетические изображения, создаваемые контрольными рисунками пиктограмм, могут восприниматься как спроецированные на поверхность устройства согласно изобретению, они также показываются на этих фигурах как лежащие на поверхности устройства. Пересечение двухмерного изображения 10 и синтетического изображения, наряду с распределением контрольных рисунков, определяет то что фактически видит наблюдающий 26. В обоих из этих примеров осуществления, когда наблюдающий наклоняет оптическое защитное устройство согласно изобретению к себе - от себя, собранные фокальные точки фокусирующих элементов фактически сдвигаются вверх и вниз. Это означает, что пересечение синтетического изображения с двухмерным изображением 10 соответственно сдвинется таким образом, чтобы синтетическое изображение из нового составляющего контрольного рисунка высветило двухмерное изображение. Например, как показано на ФИГ. 8, наблюдающий 26 видит пересечение синтетического изображения 28, образуемого Контрольным рисунком F со средней частью двухмерного изображения 10, в то время как согласно ФИГ. 9, наблюдающий 26, глядя теперь с другого угла, видит пересечение синтетического изображения 30, образуемого контрольным рисунком D со средней частью двухмерного изображения 10.

Поскольку синтетические изображения, показанные на ФИГ. 8 и 9, полностью покрывают двухмерное изображение 10, всегда находятся части двухмерного изображения 10, которые являются видимыми или "включенными", независимо от угла зрения. Кроме того, легкие фантомные изображения синтетических изображений, остающиеся видимыми из-за света, рассеянного сквозь фокусирующую оптику или вокруг нее (как указано выше), способствуют очерчиванию двухмерного изображения в целом, таким образом, чтобы завершенное двухмерное изображение всегда было видимым.

На ФИГ. 10 и 11 показаны примеры распределения контрольных рисунков и образуемые в результате изображения, которые видит наблюдающий.

Распределение контрольных рисунков 32, показанное на ФИГ. 10А, представляет собой распределение контрольных рисунков с "жестким переходом", которое, как указано выше, в результате дает резкие переходы между синтетическими изображениями, создаваемыми контрольными рисунками пиктограмм. На ФИГ. 10B для демонстрации показано полутоновое изображение 10 с набором видов 34 пересечения между синтетическими изображениями контрольных рисунков и двухмерным изображением.

Распределение контрольных рисунков 36, показанное на ФИГ. 11A, представляет собой распределение контрольных рисунков с "мягким переходом", которое, как также было указано выше, в результате дает плавные переходы между синтетическими изображениями, создаваемыми контрольными рисунками пиктограмм. На ФИГ. 11B для демонстрации показано полутоновое двухмерное изображение 10 с набором видов 38 пересечения между синтетическими изображениями контрольных рисунков и двухмерное изображение.

Как показано на ФИГ. 10 и 11, синтетические изображения, создаваемые Контрольным рисунком F, при пересечении с полутоновым двухмерным изображением 10 представляют морду обезьяны с выделяющимися ушами. Это объясняется тем, что уши представляют собой наиболее темные части этого полутонового двухмерного изображения, и распределение контрольных рисунков имеет здесь наиболее темные полутоновые значения, связанные с Контрольным рисунком F.

В отношении "рамок" анимации, обеспечиваемых этими примерами осуществления оптического защитного устройства согласно изобретению, которые показаны на ФИГ. 10B и 11B, можно увидеть, что использование распределения контрольных рисунков с "жестким переходом" в результате дает "жесткую границу" между различными контрольными рисунками, составляющими двухмерное изображение в целом, тогда как использование распределения контрольных рисунков с "мягким переходом" в результате дает "мягкую границу" между компонентами, составляющими двухмерное изображение в целом. В обоих вариантах осуществления наблюдающий будет видеть перемещающиеся возвышения, перекатывающиеся по поверхности в форме двухмерного изображения (т.е., морды обезьяны).

Как станет очевидным из приведенного выше обсуждения, динамические оптические эффекты, демонстрируемые настоящим изобретением, определяются относительным фазированием контрольных рисунков и распределением контрольных рисунков, помимо характера полутонового двухмерного изображения.

На ФИГ. 12 показано двухмерное изображение 10, "заполненное" шестью (6) контрольными рисунками пиктограмм, показанными на ФИГ. 6. На ФИГ. 13 поясняется одно из изображений (без динамических оптических эффектов) 40, наблюдаемых с поверхности оптического защитного устройства согласно изобретению с использованием "заполненного" двухмерного изображения, показанного на ФИГ. 12.

В другом типичном варианте осуществления оптического защитного устройства согласно изобретению используют более одного полутонового изображения, что обеспечивает возможность анимации синтетически увеличенных изображений. В этом варианте осуществления каждому полутоновому изображению присваивается колонка или "набор" контрольных рисунков пиктограмм. Способ образования слоя пиктограмм в этом типичном варианте осуществления описывается выше, причем выбор контрольных рисунков пиктограмм осуществляется для каждого полутонового изображения одновременно, образуя верхний слой из результатов множества полутоновых изображений.

В примере, показанном на ФИГ. 14 и 15, набор из шести полутоновых изображений образует анимацию. Как наилучшим образом показано на ФИГ. 15, контрольные рисунки в пределах одного "набора" имеют вариацию в вертикальном направлении. Это означает, что для данного набора (или, подобным образом, для данного полутонового изображения) наклон в вертикальном направлении создает эффект перекатывания цвета по изображению в координации, описываемой распределением вероятностей контрольного рисунка этого набора. Соответствующие контрольные рисунки в смежных наборах имеют вариацию в горизонтальном направлении. Это означает, что наклон в горизонтальном направлении обладает эффектом изменения полутонового изображения и может создавать эффект анимации.

В этом примере наборы контрольных рисунков пиктограмм могут быть скоординированы таким образом, что создается один эффект, когда устройство наклоняется к себе - от себя (благодаря вариации в пределах набора контрольных рисунков пиктограмм), и другой эффект, когда устройство наклоняется вправо-влево или влево-вправо (благодаря вариации между наборами контрольных рисунков пиктограмм).

В целом не существует ограничения количества наборов контрольных рисунков пиктограмм (так же, как и количества полутоновых двухмерных изображений) или количества контрольных рисунков в пределах набора. Это объясняется тем, что вариация в пределах горизонтального или вертикального направления может быть непрерывной и может основываться на континууме времени (для "рамок" анимации) или континууме полутонов (так же, как и действительных числах в диапазоне (например, [0,1])).

Хотя это не является необходимой особенностью, пиктограммы, показанные и описываемые авторами, имеют довольно простой дизайн, принимая простые геометрические формы (например, окружности, точки, круги, прямоугольники, ленты, полосы и т.п.) и линии (например, горизонтальные, вертикальные или диагональные линии).

Пиктограммы могут иметь любую физическую форму и в одном примере осуществления являются микроструктурированными пиктограммами (т.е., пиктограммами, имеющими физический рельеф). В предпочтительном варианте осуществления микроструктурированные пиктограммы предусмотрены в форме:

(a) необязательно покрытых и/или заполненных пустот или проточек, образованных на/в подкладке. Общая глубина пустот или проточек составляет от приблизительно 0,01 до приблизительно 50 микрон; и/или

(b) фигурных выступов, образованных на поверхности подкладки, общая высота каждого из которых составляет от приблизительно 0,01 до приблизительно 50 микрон.

В одном таком варианте осуществления микроструктурированные пиктограммы предусмотрены в форме пустот или проточек в полимерной подкладке или обратных им фигурных выступов, причем пустоты (или проточки) или участки, окружающие фигурные выступы, необязательно заполняются контрастными веществами, такими, как красители, красящие агенты, пигменты, порошковые материалы, краски, порошковые минералы, металлические материалы и частицы, магнитные материалы и частицы, намагниченные материалы и частицы, магнитно-реактивные материалы и частицы, фосфор, жидкие кристаллы, жидкокристаллические полимеры, газовая сажа или другие светопоглощающие материалы, диоксид титана или другие светорассеивающие материалы, фотонные кристаллы, нелинейные кристаллы, наночастицы, нанотрубочки, бакиболлы, бакитрубочки, органические материалы, материалы с перламутровым эффектом, порошковый перламутр, многослойные интерференционные материалы, опалесцирующие материалы, радужные материалы, материалы или порошки с низким коэффициентом преломления, материалы или порошки с высоким коэффициентом преломления, алмазный порошок, структурные цветные материалы, поляризирующие материалы, материалы, которые оборачивают плоскость поляризации света, флуоресцентные материалы, фосфоресцентные материалы, термохромные материалы, пъезохромные материалы, фотохромные материалы, триболюминесцентные материалы, электролюминесцентные материалы, электрохромные материалы, магнитохромные материалы и частички, радиоактивные материалы, материалы, которые подвергаются радиоактивации, материалы, которые обеспечивают разделение электретных зарядов, и их комбинации. Примеры подходящих пиктограмм также описываются в Патенте США №7,333,268, выданном Steenblik et al., Патенте США №7,468,842, выданном Steenblik et al., и Патенте США №7,738,175, выданном Steenblik et al., которые, как указано выше, полностью включены в данное описание путем ссылки в полном объеме.

Слой пиктограмм оптического защитного устройства согласно изобретению может включать один или несколько слоев металлизации, нанесенных на его внешнюю поверхность. Возникающий в результате эффект подобен эффекту анизотропного освещения на металле, которое может использоваться для некоторых случаев применения.

Фокусирующие элементы пиктограмм

Встроенная матрица фокусирующих элементов пиктограмм необязательно располагается таким образом, чтобы образовывать как минимум одно синтетически увеличенное изображение как минимум части пиктограмм в каждом коэкстенсивном контрольном рисунке из пиктограмм. При наклоне оптического защитного устройства синтетически увеличенное изображение двухмерного изображения создает один или несколько динамических оптических эффектов (например, в виде проходящих через него динамических полос переливающегося цвета, увеличивающихся концентрических кругов, вращающихся ярких участков, стробоскопических эффектов). При надлежащем расположении матрицы фокусирующих элементов пиктограмм на "заполненном" двухмерном изображении проецируются одно или несколько синтетически увеличенных изображений, динамические оптические эффекты которых координируются контрольными рисунками пиктограмм.

Фокусирующие элементы пиктограмм, используемые при практическом осуществлении настоящего изобретения, не ограничиваются и включают, помимо прочих, цилиндрические и нецилиндрические преломляющие, отражающие и гибридные преломляющие/отражающие фокусирующие элементы.

В типичном варианте осуществления фокусирующие элементы являются нецилиндрическими выпуклыми или вогнутыми преломляющими микролинзами, имеющими сферическую или асферическую поверхность. Асферические поверхности включают конические, эллиптические, параболические и другие профили. Эти линзы могут быть круглыми, овальными или многоугольными (например, шестиугольными, по сути шестиугольными, квадратными, по сути квадратными) в основании и могут располагаться одно- или двухмерными матрицами правильной, неправильной или случайной формы. В предпочтительном варианте осуществления микролинзы представляют собой асферические вогнутые или выпуклые линзы, имеющие в основании многоугольную (например, шестиугольную) геометрическую форму, располагаемые в виде правильной двухмерной матрицы на подкладке или светопроводящей полимерной пленке.

Фокусирующие элементы в одном таком примере осуществления имеют оптимальную ширину (в случае цилиндрических линз) и базовый диаметр (в случае нецилиндрических линз), который является меньшим или равным 1 мм, включая (помимо прочих показателей) показатели ширины / базового диаметра: от приблизительно 200 до приблизительно 500 микрон; и от приблизительно 50 до приблизительно 199 микрон, оптимальное фокусное расстояние, которое является меньшим или равным 1 мм, включая (помимо прочих показателей) вышеуказанный поддиапазон, и оптимальную относительную апертуру, которая является меньшей или равной 10 (более предпочтительно - меньшей или равной 6. В другом предусмотренном варианте осуществления фокусирующие элементы имеют предпочтительные показатели ширины / базового диаметра менее, чем приблизительно 50 микрон (более предпочтительно - менее, чем приблизительно 45 микрон, и наиболее предпочтительно - от приблизительно 10 до приблизительно 40 микрон), оптимальное фокусное расстояние менее, чем приблизительно 50 микрон (более предпочтительно - менее, чем приблизительно 45 микрон, и наиболее предпочтительно - от приблизительно 10 до приблизительно 30 микрон), и предпочтительную относительную апертуру, которая является меньшей или равной 10 (более предпочтительно - меньшей или равной 6). В еще одном предусмотренном варианте осуществления фокусирующие элементы представляют собой цилиндрические линзы или линзовидные структуры, значительно большие, чем вышеописанные линзы, без верхней границы ширины линзы.

Как упомянуто выше, матрица фокусирующих элементов пиктограмм, используемая в оптическом защитном устройстве согласно изобретению, может составлять матрицу открытых фокусирующих элементов пиктограмм (например, открытых преломляющих микролинз), или же может составлять матрицу встроенных фокусирующих элементов пиктограмм (например, встроенных микролинз), причем встраивающий слой, составляющий крайний внешний слой оптического защитного устройства.

Оптическое разделение

Хотя этого не требуется настоящим изобретением, оптическое разделение между матрицей фокусирующих элементов и контрольными рисунками пиктограмм может обеспечиваться путем использования одной или нескольких оптических прокладок. В одном таком варианте осуществления оптическая прокладка связывается со слоем фокусирующих элементов. В другом варианте осуществления оптическая прокладка может быть образована как часть слоя фокусирующих элементов, причем оптическая прокладка может быт образована во время изготовления независимо от других слоев, или толщина слоя фокусирующих элементов может быть увеличена, таким образом, чтобы этот слой мог быть отдельным. В еще одном варианте осуществления оптическая прокладка связана с другой оптической прокладкой.

Оптическая прокладка может быть образована с использованием одного или нескольких практически бесцветных материалов, включая, помимо прочих, полимеры, такие, как поликарбонат, полиэстер, полиэтилен, полиэтиленнафталат, полиэтилентерефталат, полипропилен, поливинилиденхлорид и т.п.

В других предусмотренных вариантах осуществления настоящего изобретения в оптическом защитном устройстве не используется оптическая прокладка. В одном таком варианте осуществления оптическое защитное устройство необязательно может быть перемещаемым защитным устройством уменьшенной толщины ("тонкой конструкцией"), которое в основном включает слой пиктограмм по сути в контакте с матрицей необязательно встроенных фокусирующих элементов пиктограмм.

Способ производства

Оптическое защитное устройство согласно изобретению может быть изготовлено (насколько это не противоречит указаниям настоящего изобретения) в соответствии с материалами, способами и технологиями, раскрываемыми в Патенте США №7,333,268, выданном Steenblik et al., Патенте США №7,468,842, выданном Steenblik et al., Патенте США №7,738,175, выданном Steenblik et al., и публикации патентной заявки США №2010/0308571A1 от Steenblik et al., которые включены в данное описание в полной объеме путем ссылки, как если бы они были полностью изложены в данном описании. Как описывается в этих источниках, матрицы фокусирующих элементов и пиктограмм могут быть образованы из различных материалов, таких, как по сути прозрачные или светлые, цветные или бесцветные полимеры, такие, как акриловые смолы, модифицированные акриловой смолой полиэстеры, модифицированные акриловой смолой уретаны, эпоксидные смеси, поликарбонаты, полипропилены, полиэстеры, уретаны и т.п., с применением различных способов, известных специалистам в области микрооптической и микроструктурной репликации, включая экструзию (например, экструзионное штампование, мягкое штампование), радиационную вулканизацию и литье под давлением, реактив литье под давлением и литье способом противодавления. Также могут применяться имеющие высокий коэффициент преломления цветные или бесцветные материалы с коэффициентом преломления (при 589 нм, 20°C) более 1,5, 1,6, 1,7 или выше, такие, как описанные в публикации патентной заявки США №US 2010/0109317 A1 от Hoffmuller et al.. Также, как описано, встраивающие слои могут изготавливаться с использованием адгезивов, гелей, клеев, лаков, жидкостей, формованных или покрытых полимеров, полимеров или других материалов, содержащих органические или металлические дисперсии и т.п.

Как отмечено выше, оптическое защитное устройство согласно настоящему изобретению может быть предусмотрено в форме листовых материалов и базовых платформ, которые состоят из оптического защитного устройства согласно изобретению, или в которых оно используется, а также документов, выполненных из этих материалов. Например, устройство согласно изобретению может быть предусмотрено в форме защитной ленты, нити, лоскута, верхнего слоя или прослойки, прикрепленной к поверхности или как минимум частично встроенной в волоконный или неволоконный листовой материал (например, банкноту, паспорт, идентификационную карточку, кредитную карточку, ярлык) или промышленное изделие (например, оптические диски, компакт-диски, DVD-диски, упаковки лекарств). Устройство согласно изобретению также может применяться в форме самостоятельного продукта или в форме неволоконного листового материала для использования в изготовлении, например, банкнот, паспортов и т.п. или может приобретать более толстую, более жесткую форму для использования, например, в качестве базовой платформы для идентификационной карточки, ценного или другого защищенного документа.

В одном таком примере осуществления, устройство согласно изобретению представляет собой микрооптический пленочный материал, такой, как сверхтонкая, герметичная линзовая структура для применения в банкнотах, тогда как в другом примере осуществления устройство согласно изобретению представляет собой поликарбонатный слой герметичных линз для базовых платформ, применяемых в производстве пластиковых паспортов.

Хотя выше были описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что они были представлены лишь в качестве примера и не являются ограничивающими. Таким образом, сфера применения и объем настоящего изобретения не ограничиваются какими бы то ни было примерами осуществления.

Предложена усовершенствованная форма оптического защитного устройства для применения с целью защиты документов и ценных товаров от подделки и для проверки их аутентичности. Устройство согласно изобретению состоит из матрицы фокусирующих элементов пиктограмм, как минимум одного полутонового двухмерного изображения и множества коэкстенсивных контрольных рисунков пиктограмм, содержащихся на/в двухмерном изображении, причем каждый контрольный рисунок отображается на участках полутонового двухмерного изображения, имеющих ряд полутоновых уровней. Устройство обеспечивает повышенные проектные возможности, улучшенное визуальное воздействие и большую устойчивость к производственным отклонениям. 8 н. и 7 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Оптическое защитное устройство, включающее

матрицу фокусирующих элементов пиктограмм, где фокусирующие элементы включают нецилиндрические преломляющие, отражающие либо гибридные преломляющие/отражающие фокусирующие элементы,

как минимум одно полутоновое двухмерное изображение, имеющее границу и зону изображения внутри этой границы, визуально лежащее, по сути, в плоскости подкладки, на которую нанесено двухмерное изображение, и

множество коэкстенсивных контрольных рисунков пиктограмм, содержащихся на/в как минимум одном двухмерном изображении, образующих слой пиктограмм, причем каждый контрольный рисунок отображается на участках двухмерного изображения, имеющих ряд полутоновых уровней, причем расположение контрольных рисунков пиктограмм в пределах двухмерного изображения определяют с использованием одного или нескольких распределений вероятностей контрольных рисунков, связанных с каждым полутоновым уровнем в пределах всего двухмерного изображения или его части,

причем матрица фокусирующих элементов пиктограмм расположена таким образом, чтобы образовалось как минимум одно синтетически увеличенное изображение как минимум части пиктограмм в каждом коэкстенсивном контрольном рисунке пиктограмм, как минимум одно синтетически увеличенное изображение пересекается с как минимум одним полутоновым двухмерным изображением, имеет один или несколько динамических эффектов, причем один или несколько динамических эффектов как минимум одного синтетически увеличенного изображения координируются контрольными рисунками пиктограмм.

2. Оптическое защитное устройство по п. 1, отличающееся тем, что матрица фокусирующих элементов пиктограмм представляет собой встроенную матрицу фокусирующих элементов пиктограмм.

3. Оптическое защитное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что как минимум одно синтетически увеличенное изображение является видимым в диапазоне углов зрения и силуэт двухмерного изображения также является видимым в этом диапазоне углов зрения.

4. Оптическое защитное устройство по п. 1, отличающееся тем, что внешняя поверхность слоя пиктограмм покрыта одним или несколькими слоями металлизации.

5. Оптическое защитное устройство по п.1, отличающееся тем, что включает полутоновое двухмерное изображение, множество контрольных рисунков пиктограмм, содержащихся в пределах двухмерного изображения, с образованием таким образом слоя пиктограмм, и матрицу фокусирующих элементов пиктограмм, расположенных таким образом, чтобы образовывать как минимум одно синтетически увеличенное изображение контрольных рисунков пиктограмм.

6. Оптическое защитное устройство по п. 1, отличающееся тем, что включает последовательность полутоновых двухмерных изображений, набор контрольных рисунков пиктограмм для каждого двухмерного изображения, причем каждый набор контрольных рисунков пиктограмм содержится в его соответствующем двухмерном изображении, и вместе они образуют слой пиктограмм и матрицу фокусирующих элементов пиктограмм, расположенных таким образом, чтобы образовывать анимацию синтетически увеличенных изображений контрольных рисунков пиктограмм.

7. Способ изготовления оптического защитного устройства по п. 1, включающий следующие операции:

(a) обеспечение как минимум одного полутонового двухмерного изображения, имеющего границу и зону изображения внутри этой границы, визуально лежащего, по сути, в плоскости подкладки, на которую нанесено двухмерное изображение,

(b) обеспечение множества коэкстенсивных контрольных рисунков пиктограмм, содержащихся на/в как минимум одном двухмерном изображении, образующих слой пиктограмм, причем каждый контрольный рисунок отображен на участках двухмерного изображения, имеющих ряд полутоновых уровней, причем расположение контрольных рисунков пиктограмм в пределах двухмерного изображения определяют, используя одно или несколько распределений вероятностей контрольных рисунков, связанных с каждым полутоновым уровнем в пределах всего двухмерного изображения или его части,

(c) обеспечение матрицы фокусирующих элементов пиктограмм, и

(d) размещение матрицы фокусирующих элементов пиктограмм относительно слоя пиктограмм таким образом, чтобы образовывалось как минимум одно синтетически увеличенное изображение как минимум части пиктограмм в каждом коэкстенсивном контрольном рисунке пиктограмм, как минимум одно синтетически увеличенное изображение, пересекающееся с как минимум одним двухмерным изображением, имеет один или несколько динамических эффектов, причем один или несколько динамических эффектов как минимум одного синтетически увеличенного изображения координируются контрольными рисунками пиктограмм.

8. Способ формирования слоя пиктограмм оптического защитного устройства, которое включает полутоновое двухмерное изображение, причем двухмерное

изображение имеет границу и зону изображения внутри этой границы и визуально лежит, по сути, в плоскости подкладки, на которую нанесено двухмерное изображение, множество контрольных рисунков пиктограмм, содержащихся в пределах двухмерного изображения, таким образом, образуя слой пиктограмм, и матрицу фокусирующих элементов пиктограмм, расположенных таким образом, чтобы образовывать как минимум одно синтетически увеличенное изображение контрольных рисунков пиктограмм, где фокусирующие элементы включают нецилиндрические преломляющие, отражающие либо гибридные преломляющие/отражающие фокусирующие элементы, при этом синтетически увеличенное изображение пересекается с как минимум одним полутоновым двухмерным изображением,

причем способ включает выбор полутонового двухмерного изображения и использование полутонового двухмерного изображения для осуществления расположения контрольных рисунков пиктограмм в пределах двухмерного изображения, таким образом, чтобы они вместе образовывали слой пиктограмм.

9. Способ по п.8, включающий

(a) выбор полутонового двухмерного изображения и масштабирование полутонового изображения до размера, приемлемого для применения в слое пиктограмм,

(b) наложение мозаичного рисунка на масштабированное йолутоновое двухмерное изображение, причем мозаичный рисунок включает ячейки для контрольных рисунков пиктограмм, причем каждая ячейка имеет предпочтительный размер, подобный одному или нескольким фокусирующим элементам,

(c) выбор числового диапазона для представления черного и белого цветов и различных уровней серого между черным и белым,

(d) определение уровня полутонов масштабированного полутонового двухмерного изображения в каждой ячейке наложенного мозаичного рисунка,

(e) назначение каждой ячейке номера, представляющего определенный уровень полутонов и охватываемого выбранным числовым диапазоном, причем назначенное число представляет полутоновое значение ячейки,

(f) выбор определенного количества контрольных рисунков пиктограмм для использования в палитре контрольного рисунка и назначение для каждого контрольного рисунка пиктограмм диапазона полутоновых уровней, охватываемых выбранным числовым диапазоном,

(g) указание распределения вероятностей контрольного рисунка в пределах двухмерного изображения и для каждого возможного полутонового значения использование распределения вероятностей контрольного рисунка для назначения

диапазона случайных чисел для каждого контрольного рисунка,

(h) обеспечение каждой ячейки в мозаичном рисунке случайным номером, охватываемым выбранным числовым диапазоном с использованием генератора случайных чисел,

(i) определение контрольного рисунка, который должен использоваться для заполнения каждой ячейки, с использованием полутонового значения ячейки и случайного номера ячейки в связи с математическим конструктом, соответствующим распределению вероятностей контрольного рисунка и

(j) заполнение каждой ячейки определенным контрольным рисунком пиктограмм.

10. Способ формирования слоя пиктограмм оптического защитного устройства, включающего последовательность полутоновых двухмерных изображений, причем каждое двухмерное изображение имеет границу и зону изображения внутри этой границы и визуально лежит, по сути, в плоскости подкладки, на которую нанесено двухмерное изображение, набор контрольных рисунков пиктограмм для каждого двухмерного изображения, причем каждый набор контрольных рисунков пиктограмм содержится в его соответствующем двухмерном изображении, и вместе они образуют слой пиктограмм, и матрицу фокусирующих элементов пиктограмм, расположенных таким образом, чтобы образовывать анимацию синтетически увеличенных изображений контрольных рисунков пиктограмм, где фокусирующие элементы включают нецилиндрические преломляющие, отражающие либо гибридные преломляющие/отражающие фокусирующие элементы, при этом синтетически увеличенное изображение пересекается с как минимум одним полутоновым двухмерным изображением, причем способ включает выбор последовательности полутоновых двухмерных изображений, выбор набора контрольных рисунков пиктограмм для каждого полутонового двухмерного изображения и использование полутонового двухмерного изображения для осуществления расположения контрольных рисунков пиктограмм в пределах двухмерного изображения для образования слоя пиктограмм.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что включает

(a) выбор последовательности полутоновых двухмерных изображений, образующих анимацию, и масштабирование полутоновых изображений до размера, приемлемого для использования в слое пиктограмм,

(b) наложение мозаичного рисунка на каждое масштабированное полутоновое двухмерное изображение, причем мозаичный рисунок включает ячейки для контрольных рисунков пиктограмм, при этом каждая ячейка имеет предпочтительный размер,

подобный одному или нескольким фокусирующим элементам,

(c) выбор числового диапазона для представления черного и белого цветов и различных уровней серого между черным и белым,

(d) определение уровня полутонов масштабированного полутонового двухмерного изображения в каждой ячейке наложенного мозаичного рисунка,

(e) назначение каждой ячейке номера, представляющего определенный уровень полутонов и охватываемого выбранным числовым диапазоном, причем назначенное число представляет полутоновое значение ячейки,

(f) для каждого полутонового двухмерного изображения, образующего анимацию, выбор определенного количества контрольных рисунков пиктограмм для использования в палитре контрольного рисунка и назначение для каждого контрольного рисунка пиктограмм диапазона полутоновых уровней, охватываемых выбранным числовым диапазоном, причем выбранное количество контрольных рисунков пиктограмм составляет набор контрольных рисунков для полутонового двухмерного изображения, и каждое полутоновое двухмерное изображение имеет один набор контрольных рисунков пиктограмм,

(g) указание для каждого набора контрольных рисунков пиктограмм распределения вероятностей контрольного рисунка в пределах соответствующего двухмерного изображения и использование для каждого возможного полутонового значения распределения вероятностей контрольного рисунка для назначения диапазона случайных чисел для каждого контрольного рисунка,

(h) обеспечение каждой ячейки в мозаичном рисунке случайным номером, охватываемым выбранным числовым диапазоном с использованием генератора случайных чисел,

(i) определение для каждого набора контрольных рисунков, каждого набора, назначенного для конкретного и отличного от других полутонового изображения, какой контрольный рисунок должен быть использован для заполнения каждой ячейки, с использованием полутонового значения ячейки и случайного номера ячейки в связи с математическим конструктом, соответствующим распределению вероятностей контрольного рисунка, и

(j) заполнение каждой ячейки определенным контрольным рисунком пиктограмм, причем каждая ячейка принимает определенный контрольный рисунок из каждого набора контрольных рисунков пиктограмм.

12. Способ увеличения проектного пространства, уменьшения чувствительности к производственным отклонениям и снижения нерезкости изображений, образованных оптическим защитным устройством, причем оптическое защитное устройство включает как минимум одно полутоновое двухмерное изображение, множество контрольных рисунков пиктограмм, содержащихся в пределах двухмерного изображения и образующих слой пиктограмм, и матрицу фокусирующих элементов пиктограмм, расположенных таким образом, чтобы образовывать как минимум одно синтетически увеличенное изображение контрольных рисунков пиктограмм, которое пересекается с как минимум одним полутоновым двухмерным изображением, где фокусирующие элементы включают нецилиндрические преломляющие, отражающие либо гибридные преломляющие/отражающие фокусирующие элементы, причем способ включает использование как минимум одного полутонового двухмерного изображения, причем двухмерное изображение имеет границу и зону изображения внутри этой границы и визуально лежит, по сути, в плоскости подкладки, на которую нанесено двухмерное изображение; и использование скоординированных контрольных рисунков пиктограмм на/в каждом двухмерном изображении для контроля и упорядочивания одного или нескольких динамических эффектов синтетически увеличенных изображений.

13. Листовой материал для идентификационной карточки, ценного или другого защищаемого документа, состоящий из оптического защитного устройства по п. 1, или в котором оно используется.

14. Базовая платформа для идентификационной карточки, ценного или другого защищаемого документа, выполненная из оптического защитного устройства по п. 1, или в которой оно используется.

15. Документ, выполненный из листового материала по п. 13 или базовой платформы по п. 14.