用于确定在光学效应层的延伸区域上方的颜料颗粒取向的方法和装置的制造方法_2

文档序号:9693026阅读:来源:国知局

[0043] 术语"涂层组合物"是指能够在固态基底上形成本发明的光学效应层(0化)并且可 优选但非排他地通过印刷方法施加的任何组合物。涂层组合物包括至少片形颜料颗粒和在 硬化之后保持颜料颗粒处于适当方位(即位置和取向)的粘合剂。由于它们的非球形形状, 颗粒具有非各向同性的反射率。
[0044] 如在此所使用的术语"光学效应OEL(OEL)"表示包括片形颜料颗粒W及粘合剂的 层,其中颜料颗粒的取向在粘合剂内固定。片形颜料颗粒在本领域中称为"效应颗粒",即把 方向性的光反射、散射、吸收或光学可变形态传给它们施加在其中或其上的基底的结构。 [004引如在此所使用的"延伸区域"表示至少大到在统计上支持多个片形颜料颗粒的一 个W上局部取向的区域。
[0046] 如在此所使用的"准直光"表示光线近乎平行的光束,W使得光束基本上不会聚或 发散。
[0047] 如在此所使用的"远屯、透镜"表示从实质上平行的光产生对象图像的透镜。
[0048] 如在此所使用的"拍摄图像"表示成像对象的表面到图像表面的点到点映射,即图 像应在聚焦条件下拍摄,即是摄影图像。
[0049] 术语"滚动条"或"滚动条效应"表示提供半圆柱条形状的光学效应或光学印模的 在犯L内区域。观察者看见,随着图像倾斜,远离观察者或朝向观察者移动的镜面反射区域。 "滚动条"即半圆柱条形状可W是对称的或是不对称的。"滚动条"效应的示例在图3A和3B中 示出,其中片形颜料颗粒巧良据负"滚动条"效应(图3A)或根据正"滚动条"效应(图3B)取向。
[0050] 术语"安全元件"或"安全特征"用于表示可用于认证目的的图像或图形元件。安全 元件或安全特征可W是公开的和/或隐藏的安全元件。
[0051] 在一个方面中,本发明提供了一种方法,用于确定在包括所述颜料颗粒的犯L的延 伸区域上方的片形颜料颗粒,特别是片形光学可变磁性或可磁化颜料颗粒的分布和取向, 该方法包括W下步骤:
[0052] a)通过使用具有沿至少一个第二方向取向的远屯、透镜光轴的远屯、透镜和摄像机 组件,在采用从至少一个第一方向入射的准直光对0化的所述延伸区域的照射下,拍摄从 0化的所述延伸区域反射到所述至少一个第二方向中的光的至少一个图像,W及
[0053] b)处理所述延伸区域的至少一个图像,W提取定量的颗粒分布和取向信息。
[0054] 根据本发明的方法允许有效和准确地确定在包括所述颜料颗粒的(ffiL的延伸区域 上方的片形颜料颗粒的分布和取向。要分析的0EL在限定的取向中于此保持在适当方位。 0化具有基本上平面的形状,并且平面犯L的取向可例如由保持器、输送器或类似部件设定, 0化可通过它们保持或放置在其限定的取向中。
[0055] 在限定取向中的要分析和放置的(ffiL采用来自至少一个第一方向的准直光源的准 直光照射,并且被(ffiL的所述延伸区域反射到至少一个第二方向中的光的图像借助于远屯、 透镜和摄像机组件来收集。仅由特定取向的片形颜料颗粒反射到远屯、透镜的轴线方向的光 将对所形成的图像起作用,运意味着仅那些颜料颗粒将在图像中是可见的,其表面法线沿 在照射方向与远屯、透镜光轴方向(即在镜面反射条件中取向的颜料颗粒)之间的角平分线 (也称为平分线B)取向。该图像然后示出其中具有该特定取向的颜料颗粒位于0EL中的位 置。
[0056] 准直光因此W特定入射角被引导到0EL上并从0化被接收,由此可W推断反射片形 颜料颗粒的取向。如果照射光源不是准直的,则无法确定片形颜料颗粒的取向,因为入射光 的入射角是未知的。所需的准直光可W通过准直透镜或通过任何包括用于发射准直光的部 件的光源提供。激光也是可W在本发明的上下文中使用的准直光源。
[0057] 来自第二方向的反射光的收集如此实现,使得仅沿预定方向(第二方向)传播的光 被收集,而在其它方向中传播的光被忽略。通过分别限制光的照射和收集两者于第一和第 二方向,确保收集的光从具有相对于所述第一和所述第二方向的特定镜面取向的平面反 射。结合0EL的取向和反射片形颜料颗粒的测量取向的知识,可W推断反射颜料颗粒相对于 0化的相对取向的信息。收集的光由远屯、透镜重建成图像,并采用摄像机或图像传感器捕 捉,并且因此可能不仅测量光是否从0化反射,即是否存在在0化内相应地取向的片形颜料 颗粒,而且为(ffiL的所述取向记录在(ffiL表面上方的反射片形颜料颗粒的分布。通过该方法, 可W测量W相对于(ffiL的特定取向而取向的片形颜料颗粒的量。通过上述方法可W测量的 该相对取向,由(ffiL取向W及照射光和收集光的第一和第二方向分别来确定。
[0058] 如果所述第二方向即成像方向与所述第一方向即照射方向相同,则产生特别简单 的情况。运可W通过使用具有轴上照射部件的远屯、透镜来实现。在运种透镜中,照射光经由 分束器禪合到光成像路径中,向透镜给出准直光照射器的附加功能。在运种条件下拍摄的 图像仅示出犯L的那些片形颜料颗粒,其反射面正交于光学成像轴,即其具有沿远屯、透镜的 光轴取向的它们的表面法线。
[0059] 来自所述第二方向的反射光的收集借助于远屯、透镜来实现,该远屯、透镜的光学器 件仅容许沿其轴线方向的窄角内行进的光,而在其它方向中行进的光被丢弃。通过限制照 射光和收集光,使两者成锥形W缩小角度,反射片形颜料颗粒的平面在狭窄确定的特定取 向内限定。
[0060] 用于对准直光源、远屯、透镜和摄像机组件W及(ffiL取向的系统的特征在于Ξ个独 立自由度:所述第一方向或准直的照射方向,与(ffiL的方位角(α)对应的远屯、透镜光轴的所 述第二方向,W及犯L的另外的平面外仰角(η)。为限定一般的测量条件,必须设定运Ξ个角 度。优选地,预设定在照射和观察之间的角度,并且仅(ffiL的方位角和/或仰角在测量序列期 间改变。最优选地,像采用轴上照射的情况,照射角和观察角相同,。运是特别令人关注的, 因为仅0化的取向在方法被执行时改变。
[0061] 从一般观点来考虑,在包括片形颜料颗粒的0化的二维延伸区域中包含的信息是 四维多方面的:颜料颗粒可具有横跨0EL的xy平面的密度分布,并且每个颜料颗粒可W在相 对于0EL的xy平面的方位角和仰角中取向。
[0062] 在图像处理步骤中,在图像数据可W被评估之前,图像通常必须首先对背景光和 其它背景效应校正。为了实现运点,完全吸光背景的图像在相同照射和曝光条件下采用远 屯、透镜和摄像机组件拍摄。在所有进一步的处理之前,该背景图像然后从要处理的图像减 去。当采用轴上照射远屯、透镜工作时背景光总是存在,因为一些光必然在充当禪合平面镜 的光束分离器前面的光学元件处进行菲涅尔反射。其它背景效应包括可同样W该方式补偿 的摄像机的暗电流。
[0063] 在各种方位角(α)和仰角(η)处拍摄的(x,y)图像优选进一步补偿透视失真,W在 进一步处理中覆盖相同区域。运很容易分别通过W(l/cos(a))和(l/cos(ri))的系数拉伸在 X和y方向中的图像来实现。在此方位角(α)是从法线位置围绕y轴完成的旋转,而仰角(η)是 从法线位置围绕(ffiL的X轴完成的旋转。
[0064] 根据本发明的方法包括步骤b),其处理所述延伸区域的至少一个图像W提取定量 的颜料颗粒分布和取向信息。借助于适当的数学模型,通过组合在图像上的反射片形颜料 颗粒的分布与0EL的相应取向,可W获得关于横跨0EL的反射颜料颗粒的分布和取向的定量 信息。
[0065] 处理至少一个图像的步骤b)可W例如通过形成所收集的光的一维或二维图像来 实现,其中亮点对应于其中反射高强度光的位置或坐标。图像可W同样被处理并呈现为0EL 的方位角(α)和/或仰角(η)的函数;可收集的信息量跨越了四维空间(x,y,a,n)。另外,可通 过向量或任何其它数值方式来说明所收集的光的强度。处理所述延伸区域的至少一个图像 的步骤C)可W因此包括拟合图像特征的一维或二维曲线;一维或二维的数学模型可使用本 领域中已知的最小二乘算法,在处理步骤中拟合图像特征,W便获得定量颗粒取向信息。
[0066] 处理的步骤b)可W包括沿一个图像轴的片形颜料颗粒的强度积分或求和,W便获 得沿其它图像轴积分或累积的强度(或颗粒)分布函数。运种分布函数可能显示最大值,其 强度和/或位置和/或宽度可W代表所寻找的定量颗粒取向信息。有利地,强度最大值的运 种强度或位置或宽度被评价作为在相对于远屯、透镜光轴的方位角和/或仰角中的(ffiL旋转 角度的函数,W提取在0化中包含的定量颗粒分布和取向信息。
[0067] 可W在处理步骤中施加至少一个图像的强度过滤,W便将在镜面反射条件中成像 的强反射颜料颗粒与图像弱反射的其余部分隔离。W运种方式,图像可W被转换成黑色(= 无颗粒存在)和白色(=颗粒存在)的半色调信息。类似地,可在处理步骤中施加至少一个图 像的颜色过滤,W便将确定颜色的颜料颗粒与图像的其余部分隔离。
[0068] 有利地,确定在二维图像中所收集的光的最大强度的位置或坐标,其中优选地相 对于光被收集的(ffiL的取向来设定所收集的光的最大强度的位置或坐标。对于测量包括系 统地分布和取向的片形颜料颗粒的0EL,最大强度的位置或最大强度的坐标具有特别关注。 所收集的光的最大强度的位置或坐标对应于W那些角设定最有效地反射入射光到第二方 向中的片形
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