设计焦散层的光重定向表面的方法、包括所设计的焦散层的光重定向表面的光学安全元件、被标记的物品、认证该物品的用途及方法技术

本发明专利技术涉及一种用于设计焦散层的折射性透明或部分透明的光重定向表面或者反射性光重定向表面的方法，包括提供输入目标图像的离散表示，针对目标图像的图像像素p

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】设计焦散层的光重定向表面的方法、包括所设计的焦散层的光重定向表面的光学安全元件、被标记的物品、认证该物品的用途及方法


[0001]本专利技术涉及设计焦散光学元件的
，特别涉及设计焦散层的折射性透明或部分透明的光重定向表面(或反射性光重定向表面)、以及可操作以在适当的照明时对焦散图案进行投影的折射性或反射性光学安全元件。

技术介绍

[0002]物品上需要可以由所谓的“路人”使用通常可获得的手段来认证的安全特征。这些手段包括使用五感
‑
主要是视觉和触觉
‑
加上使用诸如移动电话等的普遍的工具。
[0003]安全特征的一些常见示例是可在纸币、信用卡、身份证件(ID)、票证、证书、文件、护照等上找到的取证纤维(forensic fibers)、线或箔(例如嵌入如纸张等的基板中)、水印、凹版印刷或微缩印刷(可能使用光变油墨印刷在基板上)。这些安全特征可以包括光变油墨、隐形油墨或发光油墨(利用特定的激发光在适当的照明下发荧光或发磷光)、全息图和/或触觉特征。安全特征的主要方面在于其具有一些很难伪造的物理性质(光学效应、磁效应、材料结构或化学成分)，使得如果可以(视觉地或借助于特定设备)观察或显示该性质，则标记有这种安全特征的物品可以被可靠地认为是真品。
[0004]然而，当物品透明或部分透明时，这些特征可能不合适。实际上，出于美观或功能的原因，透明物品通常要求具有所需安全特征的安全元件不改变透明物品的透明度或透明物品的外观。显著的示例可以包括药品用的泡罩和小瓶。近来，例如，聚合物纸币和混合纸币在其设计中包含了透明窗，因此产生对与其兼容的安全特征的需求。尽管对于反射性焦散不适用该透明度论点，但该方法自然扩展到例如用例需要保留抛光的镜面般表面的外观的反射性焦散。
[0005]用于文件、纸币、有防伪的票证、护照等的大多数现有安全特征尚未专门地针对透明物品/区域进行研发，并且因此，并不十分适合这种应用。例如利用隐形油墨和荧光油墨获得的其它特征需要专门的激发工具和/或检测工具，这些工具对于“路人”可能不容易获得。
[0006]半透明的光变特征(例如液晶涂层或来自表面结构的潜像)是已知的并且可以提供这种功能。不幸的是，通常必须在黑背景/均质背景下观察包含这种安全特征的标记，以使效果良好可见。
[0007]其它已知的特征是衍射光学元件，诸如非金属化的表面全息图等。这些特征的缺点在于，当直接看时它们表现出非常低的对比视觉效果。此外，当与单色光源结合使用以对图案进行投影时，它们通常需要激光来给出令人满意的结果。而且，为了提供清晰可见的光学效果，需要光源、衍射光学元件和用户的眼睛的相当精确的相对空间配置。
[0008]激光雕刻的微文本和/或微代码已用于例如玻璃瓶等。然而，它们需要昂贵的工具来对其进行实现，并且需要特定的放大工具来对其进行检测。
[0009]因此，为了解决现有技术中存在的问题，已经进行了许多进一步的尝试来开发适用于透明或部分透明物品的光学安全元件。
[0010]一种可能的方法是引入使用具有折射性透明或部分透明的光重定向表面或者反射性光重定向表面的焦散层的设计方法，其中该焦散层具有浮雕图案，该浮雕图案适于重定向从光源接收到的入射光并形成包含焦散图案的投影图像。在具有镜面般表面的不透明物品的情况下，该方法自然地扩展到反射性光重定向表面的使用上。
[0011]该方法允许通过使焦散层的表面成形来控制焦散图案。已经开发出基于光传输的计算工具，以通过从目标图像开始对焦散光学元件的折射性或反射性表面的几何结构进行优化(计算)来形成几乎任何所期望的形状。
[0012]在理想的工作流程中，从目标图像开始计算合适的表面应该是快速的并且可适用于广泛的目标图像，应该不需要过多的计算资源，并且除了用于选择和提供目标图像的用户干预之外，应该不需要用户干预。
[0013]在现有技术中已经公开了用于从目标图像开始计算焦散表面的方法。
[0014]EP2711745 A2公开了将生成的表面离散为网格，然后使其变形以调整图像的相应区域的亮度。然后确定与网格相关联的法向场并对其进行积分以找到相应的焦散表面。然而，给定任意图像，不能保证相应的法向场将是可积分的，并且必须采取附加的预防措施以确保这一点。
[0015]EP2963464 A1采用类似的方法来确定最佳传输图(OTM)，并且同样地需要对不能保证可积分的法向场进行计算和积分。
[0016]US9188783B2和US2016041398将生成的表面划分为微补丁集，各微补丁负责对焦散高斯核进行投影，其中核的叠加近似于所期望的图像。然而，也如EP2711745 A2中所述的，该方法遭受离散化伪影的困扰，并且在解析低强度区域时存在困难。法向场也需要积分。
[0017]在所有这些情况下，最终通过射线描迹来模拟由计算出的焦散表面所投影的实际图像；当焦散图案未以足够的保真度近似于目标图像时，可能需要对目标图形进行图像调整。这需要额外的时间和精力，并且仍然不能保证所获得的焦散图案的完全的准确性。
[0018]因此，本专利技术的目的是提供一种快速、可规模化(scaled)、可靠和精确的用于设计焦散层的折射性透明或部分透明的光重定向表面或者反射性光重定向表面的方法。这使得能够显著地减少从目标图像到相应表面所需的总时间，因为需要更少的由于校正或调整而产生的迭代并且迭代是更快速的。这也减少了设计所需的总时间。
[0019]本专利技术的另一目的是消除对法向场进行计算和积分的步骤。消除对法向场进行积分的需要消除了先前已知方法的其中一个主要约束和不精确性的来源。
[0020]本专利技术的另一目的是减少或完全消除除了用于指定目标图像和接受所得到的表面的用户干预之外的用户干预。消除对用户干预的需要在生产工作流程环境中显著地简化方法的实现，在该生产工作流程中专门技能不一定是可用的。
[0021]本专利技术的另一目的是提供可操作以在适当的照明时投影焦散图案的光学安全元件，其适合于透明或部分透明的物品以及反射性物品。
[0022]本专利技术的另一目的是提供一种包括光学安全元件的标记物品，该标记物品选自包括消费品、有价文件和纸币的组。
[0023]本专利技术的另一目的是提供一种使用通常可获得的手段在视觉上认证标记有光学安全元件的物品的方法。
[0024]本专利技术的另一目的是使用光学安全元件来对选自包括消费品、有价文件和纸币的组的物品进行认证或防止对其进行伪造。

技术实现思路

[0025]根据一个方面，本专利技术涉及一种用于设计焦散层的折射性透明或部分透明的光重定向表面或者反射性光重定向表面的方法，该焦散层适于重定向从光源接收到的入射光并形成包含焦散图案的投影图像，该方法包括计算机实现的以下步骤：
[0026]‑
提供输入目标图像的离散表示，该离散表示包括图像平面中坐标为{(x
i
，y
i
)}的N个图像像素p
i
的集合P并且与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于设计焦散层的折射性透明或部分透明的光重定向表面或者反射性光重定向表面的方法，所述焦散层具有形成在透镜元件上的浮雕图案，并且适于重定向从光源接收到的入射光并形成包含焦散图案的投影图像，所述方法包括计算机实现的以下步骤：提供输入目标图像的离散表示，所述离散表示包括在图像平面中坐标为{(x
i
，y
i
)}的N个图像像素p
i
的集合P，所述N个图像像素p
i
具有相关联的非零目标光强度{I
i
}，i＝1，
…
，N，所述离散表示分布在所述目标图像的给定区域内并且与所述目标图像的目标焦散图案相对应；借助于使表面z＝f
i
(x，y)(i＝1，
…
，N)相交，基于所述光重定向表面的表示来计算所述焦散层的具有在(x，y)坐标平面之上的高度z的光重定向表面z＝F(x，y)的分段表示，所述表面z＝f
i
(x，y)(i＝1，
…
，N)分别根据由所述焦散层折射或反射并聚焦于所述图像平面的坐标为(x
i
，y
i
)(i＝1，
…
，N)的点P(i)的射线的光程长度的平稳性获得，其中各表面z＝f
i
(x，y)是绕通过点P(i)的轴旋转并在点(x
i
，y
i
，z
i
)处具有顶点且具有高度z
i
＝f
i
(x
i
，y
i
)(i＝1，
…
，N)的表面，与N个顶点的高度的各个值相关联的光重定向表面的分段表示是通过相应的N个表面z＝f
i
(x，y)(i＝1，
…
，N)的相交的包络形成的；针对N个表面的顶点的高度z1，
…
，z
N
的各个值的给定集合，计算相应的光强度I(1)，
…
，I(N)的值的集合，所述光强度I(1)，
…
，I(N)通过所述焦散层经由相关联的分段光重定向表面对入射光进行重定向而分别被聚焦于点P(1)，
…
，P(N)；以及计算相应的N个表面的N个顶点的N个高度z1，
…
，z
N
的各个值，所述N个高度z1，
…
，z
N
的各个值使计算出的经由相关联的光重定向表面聚焦于点P(1)，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：锡克拜控股有限公司，
类型：发明
国别省市：