用于投射一批合成图像的安全装置的制造方法

文档序号:8268423阅读:421来源:国知局
用于投射一批合成图像的安全装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请 本申请要求于2012年4月25日提交的序列号为61/637, 990的美国临时专利申请的 优先权,其全部内容通过引用包含于此。
技术领域
[0002] 本发明一般地涉及一种用于投射一批合成图像的安全装置,并且涉及一种用于生 产这种安全装置的计算机实现的方法。
[0003]
【背景技术】和
【发明内容】
投射合成图像的微光学薄膜材料通常包括:(a)光透射聚合基底,(b)位于聚合基底上 或位于聚合基底内的微小尺寸图像图标的排列,和(c)聚焦元件(例如,微透镜)的排列。 构造图像图标和聚焦元件排列,从而当通过聚焦元件的排列观看图像图标的排列时,投射 一个或多个合成图像。这些投射图像可显示许多不同光学效果。
[0004] 在下面的专利文件中描述能够提供这种效果的材料构造:Steenblik等人的第 7,333,268号美国专利、3七661*111^等人的第7,468,842号美国专利、3七661*111^等人的 第7, 738, 175号美国专利、Co_ander等人的第7, 830, 627号美国专利、Kaule等人的第 8, 149, 511号美国专利;Kaule等人的公开号为2010/0177094的美国专利申请;Kaule等人 的公开号为2010/0182221的美国专利申请;Kaule等人的第2162294号欧洲专利;和Kaule 等人的第08759342. 2号欧洲专利申请(或欧洲公开号2164713)。
[0005] 这些薄膜材料可被用作用于纸币、安全文档和产品的验证的安全装置。对于纸币 和安全文档,这些材料通常被以条或线的形式使用并且部分地嵌入在纸币或文档内或应用 于其表面。对于护照或其它识别(ID)文档,这些材料能够被用作完全薄片或作为防伪特征 嵌入在聚碳酸酯护照中。
[0006] 称为莫尔放大镜的上述现有技术薄膜材料通常开始于相同图像图标的二维(2D) 阵列。然而,它们也可开始于以提供不同效果(诸如,变化的图像或缓慢地旋转的图像等) 的方式改变或调制的图像图标。对于三维(3D)效果,在这样的意义上使用"颠倒"方案构 造这些薄膜材料:在空间上从静态3D物体的模型计算来自每个个体透镜的透视的静态物 体的视图,并且从所述一批透镜的视图产生对应图标。使用这个方案,基于3D物体的静态 模型单独计算每个图标。该方案具有至少下面的限制: (a) 完成的合成图像仅是静态3D物体; (b) 完成的合成图像将会在视场中具有"缺口";和 (c) 完成的合成图像局限于至多一个颜色的调色板,并且另外局限于该颜色的一个色 调。它是二值图像,并且不具有任何阴影或灰度。
[0007] 将在以下更详细地描述的术语"缺口"构成大的不连续性,其中观察者看见观察者 何时移动到装置的范围的外面(但在其视场内)并且看着该装置。
[0008] 上述缺点由本发明的示例性实施例解决,本发明的示例性实施例在这种意义上使 用"自上而下"方案:定义由观察者从所有给定视点看见的每个预期完成合成图像,然后与 不同视点对应的这些个体图像中的每一个(其不同于空间信息)被处理并且随后被用于定 义每个透镜看见的内容的一部分。所有这些视点图像的总和将会最终定义将会通常仅包含 图标的图像平面的显著部分("图像层")。这个方案将会允许下面相对于现有技术的重大 改进: (a) 完成的合成图像除了其它事情之外能够是:移动3D物体;动态(图像变形或变 换)3D物体;曲线的动态设计、抽象设计、形状、照片、3D物体和图像; (b) 能够设计完成的合成图像,从而在视场中不存在"缺口"; (c) 完成的合成图像能够包括类似于灰度抖动的"半色调"效果。另外,这种方法将会 帮助能够实现几个层的协调以最终产生包括全色动态设计和3D图像的合成图像;和 (d) 完成的合成图像不必源自3D物体的模型。合成图像能够源自任何类型的数字图像 (例如,照片、附图、数学图表和曲线等)。
[0009] 本发明具体地提供一种用于投射一批合成图像的安全装置,所述安全装置包括: 一批聚焦元件,每个聚焦元件具有光学印迹;和至少一个图像层,当在不同角度观看所述装 置时,聚焦元件和图像层一起投射不同图像, 其中图像层由分立数字化域的阵列构成,每个域构成每个聚焦元件的光学印迹的相同 或基本上相同的子集,域是分立的,因为没有两个子集交叠并且每个子集中的每个点最接 近它的各自的聚焦元件,每个域被划分为与图像的数量相同的数量的离散像素, 其中每个图像被以数字方式处理,每个以数字方式处理的图像中的像素的数量等于聚 焦元件的总数或与该总数成比例,每个以数字方式处理的图像中的像素被分配给每个数字 化域内的相同位置,从而一个数字化域内的每个位置被利用来自不同的以数字方式处理的 图像的像素的颜色标记,允许当在不同角度观看所述装置时所述装置投射不同图像。
[0010] 在下面的详细描述中,本发明的装置被描述为一种投射由观察者看见的合成图像 的装置。在观察者相对于装置的位置和观察者从任何特定视点看见的合成图像之间存在对 应。例如,当观察者相对于装置的位置改变时,合成图像可代表从一个视点图像改变为另一 视点图像的目标物体或图像的不同视点。然而,每个合成图像的性质能够是完全任意的,很 像由显示装置(诸如,电视或计算机监视器)提供的图像。此外,在示例性实施例中,特殊 对称性被用于产生合成图像,这允许在不考虑配准的情况下制造装置,所述配准是现有技 术装置的已知问题。
[0011]与具有或多或少"连续"图像的阵列的莫尔放大镜相比,本发明的安全装置中的 图像层的示例性实施例是分配的数字图像的二元网格,其中网格中的每个像素为"开或 关"(即,彩色或无色)。
[0012] 在第一示例性实施例中,本发明的安全装置投射一批灰度或半色调合成图像。在 这个实施例中,使用具有减少的调色板(例如,四个灰色阴影)的灰度图像和聚焦元件群集 (即,一组聚焦元件,而非一个聚焦元件被用于每个视点图像像素)实现灰度。
[0013] 在第二示例性实施例中,本发明的安全装置投射一批3D合成图像。在这个实施例 中,视点图像以这种方式相关:观察者同时看见至少两个不同2D图像,所述至少两个不同 2D图像在观察者中产生图像的双眼体视感知。
[0014]在第三示例性实施例中,本发明的安全装置投射一批没有缺口的合成图像。更具 体地讲,每个分配的视点图像是通过使用一个或多个连续数学标量函数定义或改变视点图 像中的可量化参数来准备的合成视点图像。
[0015] 本发明还提供一种用于生产用于投射一批合成图像的安全装置的计算机实现的 方法,其中所述安全装置由聚焦元件片的形式的一批聚焦元件和至少一个图像层构成,每 个聚焦元件具有光学印迹,当在不同角度观看所述装置时,所述聚焦元件和图像层一起投 射不同视点图像,所述方法包括: (a) 通过下述步骤形成图像层: (i) 编译一批不同原始视点图像,每个原始视点图像规定当从给定角度观察安全装置 时观察者应该看见什么; (ii) 为聚焦元件片中的每个聚焦元件选择域,并且在所述图像层上或在所述图像层内 以网格的形式布置域,域构成每个聚焦元件的光学印迹的相同子集,从而一旦图像层被放 置在所述一批聚焦元件的焦平面中,没有两个子集交叠并且每个子集中的每个点最接近它 的各自的聚焦元件,其中不需要域和聚焦元件之间的精确的配准; (iii) 通过将每个域划分为许多离散像素来将每个选择的域数字化,每个像素将会代 表不同视点图像的一部分,每个数字化域中的像素的数量等于不同视点图像的数量,数字 化域形成光栅网格; (iv) 以数字方式处理每个不同原始视点图像以形成二值图像,其中每个以数字方式处 理的视点图像中的像素的数量等于将会被用于代表预期完整图像的聚焦元件片中的聚焦 元件的总数(或与该总数成比例); (v) 通过称为"分配"的处理通过利用对应视点图像像素的颜色标记每个数字化域像素 来将所述一批不同的处理的视点图像分配到光栅网格中,所述"分配"处理包括将地址分派 给每个数字化域中的每个像素,并且然后将一个图像分派给在每个数字化域中具有相同地 址的每个像素,从而一个数字化域内的每个位置将会被利用来自不同的处理的视点图像的 像素的颜色标记;和 (b) 将形成的图像层放置在聚焦元件片的焦平面中。
[0016] 还作为本发明提供一种根据这种方法准备的安全装置。
[0017] 在第一示例性实施例中,本发明的方法生产一种投射一批灰度或半色调合成图像 的安全装置。更具体地讲,本发明的方法的当形成图像层时的"编译"步骤涉及一批不同原 始灰度或半色调视点图像,而该"处理"步骤包括:通过在每个图像的调色板中减少灰色阴 影的数量、可选地在每个图像的调色板中抖动剩余的灰色阴影并且随后将每个这种处理的 视点图像表示为完成的二值图像来修改原始视点图像。在将所述一批不同的完成的二值图 像分配到光栅网格中之后,这个第一示例性实施例中的本发明的方法还包括:将一组聚焦 元件(例如,一组2x2透镜)用于每个视点图像像素。
[0018] 在第二示例性实施例中,本发明的方法生产一种投射一批3D合成图像的安全装 置。更具体地讲,本发明的方法的当形成图像层时的"编译"步骤包括:在3D图形渲染程序 中对物体建模并且通过在多个位置使用(虚拟或真实)照相机渲染物体的视图来获得物体 的不同原始视点图像,一一对应存在于由照相机渲染的视图的数量和每个数字化域中的像 素的数量之间。
[0019] 在第三示例性实施
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