Оптическая система, демонстрирующая повышенную устойчивость к внешнему воздействию, отрицательно влияющему на оптические свойства

Система для проецирования одного или нескольких синтетических оптических изображений включает одну или несколько структур пиктограмм изображений; и одну или несколько полностью включенных структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений. При этом одна или несколько структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений расположены относительно одной или нескольких структур пиктограмм изображений таким образом, что, по меньшей мере, часть фокусирующих элементов пиктограмм изображений формирует, по меньшей мере, одно синтетическое изображение, по меньшей мере, части пиктограмм изображений. Фокусное(ые) расстояние(я) фокусирующих элементов в системе является(ются) неизменным(и) за счет полного включения - инкапсуляции - обеспечивающих фокусировку поверхностей раздела в систему. При этом пиктограммы изображений являются покрытыми и/или заполненными пустотами или углублениями, образованными на подкладке или внутри нее. Технический результат заключается в устранении дефокусировки фокусирующих элементов, которые проецируют защитное синтетическое изображение, вызванной соприкосновением каких-либо других прозрачных материалов или слоев с указанными элементами. 8 н. и 55 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Эта заявка является частичным продолжением Заявки на патент США с серийным №11/771,623, поданной 29 июня 2007 г., и Заявки на патент США с серийным №11/932,468, поданной 31 октября 2007 г.; в обеих заявляется об их приоритете в отношении Заявки на патент США с серийным №10/995,859, поданной 22 ноября 2004 г. (в настоящее время патент США №7,333,268), в которой заявляется о приоритете в отношении Временной заявки на патент США с серийным №60/524,281, поданной 21 ноября 2003 г., Временной заявки на патент США с серийным №60/538,392, поданной 22 января 2004 г., и Временной заявки на патент США с серийным №60/627,234, поданной 12 ноября 2004 г.; все указанные заявки во всей их полноте настоящим включены в эту заявку посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

[0002] Настоящее изобретение в общем относится к оптической системе для проецирования одного или нескольких синтетических оптических изображений, демонстрирующей повышенную устойчивость к внешнему воздействию, отрицательно влияющему на оптические свойства.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ И КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Микрооптические материалы для проецирования синтетических изображений обычно включают (а) светопроводящую полимерную подкладку, (b) структуру микро-пиктограмм изображений, расположенную на полимерной подкладке или внутри нее, и (с) структуру фокусирующих элементов (например, микролинз). Структуры пиктограмм изображений и фокусирующих элементов конфигурированы таким образом, что при просмотре структуры пиктограмм изображений через структуру фокусирующих элементов проецируется одно или несколько синтетических изображений. Эти проецируемые изображения могут демонстрировать ряд различных оптических эффектов. Материальные конструкции, способные демонстрировать такие эффекты, описаны в Патенте США №7,333,268, выданном на имя Стинблика и др., Патенте США №7,468,842, выданном на имя Стинблика и др., Патенте США №7,738,175, выданном на имя Стинблика и др., WO 2005/106601 А2 на имя Коммандера и др., WO 2007/076952 А2 на имя Кауле и др., WO 2009/000527 на имя Кауле и др., WO 2009/000528 на имя Кауле и др., WO 2009/000529 на имя Кауле и др. и WO 2009/000530 на имя Кауле.

[0004] Эти оптически изменчивые материалы могут использоваться в качестве устройств защиты для аутентификации банкнот, других защищенных документов и продуктов. В банкнотах и других защищенных документах такие оптически изменчивые материалы обычно используются в виде полосы, нити, накладки или покрытия, либо частично включаются в банкноту или другой защищенный документ, либо наносятся на поверхность такого документа. Эти материалы также могут использоваться в качестве отдельного продукта, служащего подкладкой для последующей печати или персонализации.

[0005] Данные изобретатели определили, что эти оптически изменчивые материалы обладают определенной степенью оптической чувствительности, связанной с восприимчивостью структуры фокусирующих элементов (например, матрицы фокусирующих элементов) к загрязнениям, физическому воздействию (например, царапинам) и нарушениям фокальных свойств при контакте поверхности матрицы с разрушающим материалом. Разрушающие материалы, являющиеся причиной такого нарушения фокальных свойств, включают подкладки с адгезивным слоем (например, клейкие ленты), жидкости и другие материалы с коэффициентом преломления, отличным от коэффициента преломления воздуха. В частности, синтетические изображения, проецируемые этими материалами, склонны исчезать, дефокусироваться или размываться при воздействии такого разрушающего материала на поверхность матрицы фокусирующих элементов; разрушающий материал приводит к нежелательным изменениям угла преломления на поверхности матрицы.

[0006] Данное изобретение предоставляет решение этой проблемы посредством системы для проецирования одного или нескольких синтетических оптических изображений, демонстрирующей повышенную устойчивость к внешнему воздействию, отрицательно влияющему на оптические свойства. Изобретенная система в основном включает следующее:

(a) одну или несколько структур пиктограмм изображений и

(b) одну или несколько частично или полностью включенных структур (фокусирующих элементов пиктограмм изображений,

где одна или несколько структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений расположены относительно одной или нескольких структур пиктограмм изображений таким образом, что, по меньшей мере, часть фокусирующих элементов пиктограмм изображений формирует, по меньшей мере, одно синтетическое изображение, по меньшей мере, части пиктограмм изображений.

[0007] В примере осуществления изобретения одна или несколько структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений являются преломляющими фокусирующими элементами (например, микролинзами). Коэффициент преломления от внешней поверхности этого примера системы до преломляющих поверхностей раздела изменяется в интервале от первого до второго коэффициента преломления; при этом первый коэффициент преломления значительно или измеримо отличается от второго коэффициента преломления.

[0008] В этом примере осуществления изобретения одна или несколько структур 4юкусирующих элементов расположены между глазами наблюдателя и одной или несколькими структурами пиктограмм изображений, при этом изменение коэффициента преломления достигается за счет материала (далее - «второй материал»), который либо (i) заполняет интерстициальные пространства между, по крайней мере, частью фокусирующих элементов пиктограмм изображений и(или) покрывает эти фокусирующие элементы, образуя отчетливую поверхность раздела с материалом, используемым для формирования фокусирующих элементов (далее - «первый материал»), или (ii) диффундируется в первый материал, образуя при этом градиентную поверхность раздела с первым материалом. Второй материал может содержать, либо частично, либо полностью, включенные в него структуры фокусирующих элементов или инкапсулировать изобретенную систему. Предпочтительно, чтобы второй материал либо образовывал внешнюю границу (или внешний слой) структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений (полное включение структур фокусирующих элементов), либо образовывал внешнюю границу (или внешний слой) как структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений, так и структур пиктограмм изображений (полная инкапсуляция системы).

[0009] Используемое выражение «значительно или измеримо отличается» означает разницу в значении коэффициента преломления (например, между первым и вторым материалами), которая приводит к изменению фокусного расстояния фокусирующих элементов, по меньшей мере, приблизительно на 0,1 микрона.

[0010] Фокусное расстояние фокусирующих элементов в изобретенной системе фиксируется в определенном значении за счет полного включения обеспечивающих фокусировку поверхностей раздела (например, преломляющих поверхностей раздела) в систему. Иными словами, соприкосновение каких-либо других прозрачных материалов или слоев с изобретенной системой не будет приводить к значительному изменению фокусного расстояния или оптической резкости синтетических изображений, формируемых системой.

[0011] Посредством данного изобретения изобретатели обнаружили, что в дополнение к созданию системы с улучшенной устойчивостью к внешнему воздействию, отрицательно влияющему на оптические свойства, использование материала со значительно или измеримо отличным коэффициентом преломления (например, второго материала) поверх фокусирующих элементов пиктограмм изображений может увеличить число F фокусирующих элементов с созданием усиленных оптических эффектов. Например, при наклоне изобретенной системы синтетические изображения могут казаться расположенными глубже в системе или выше над ней или казаться перемещающимися с большей скоростью в зависимости от желаемого оптического эффекта.

[0012] В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения система включает: (а) матрицу пиктограмм изображений; (b) матрицу фокусирующих элементов пиктограмм изображений, сформированную из первого материала с коэффициентом преломления (n1); и (с) второй материал с другим коэффициентом преломления (n2), заполняющий интерстициальные пространства и(или) покрывающий фокусирующие элементы, с отчетливой поверхностью раздела, образованной между первым и вторым материалами. В этом предпочтительном варианте осуществления изобретения второй материал, в который может быть полностью включена матрица фокусирующих элементов посредством образования внешней границы (или внешнего слоя) матрицы, также может использоваться для покрытия или включения в него матрицы пиктограмм изображений с соответствующей инкапсуляцией системы.

[0013] Когда коэффициент преломления первого материала (n1) больше коэффициента преломления второго материала (n2) [n1>n2], фокусирующие элементы в этом предпочтительном варианте осуществления изобретения являются собирающими {например, выпуклыми) линзами. И наоборот, когда коэффициент преломления первого материала (n1) меньше коэффициента преломления второго материала (n2) [n1<n2], фокусирующие элементы в этом предпочтительном варианте осуществления изобретения являются рассеивающими (например, вогнутыми) линзами.

[0014] Вариант осуществления изобретения, в котором матрица фокусирующих элементов полностью включена во второй материал, может использоваться в виде, например, защитной полосы, нити, накладки или покрытия и наноситься на поверхность волокнистого или неволокнистого листового материала или, по меньшей мере, частично включаться в такой материал (примеры: банкноты, паспорта, удостоверения личности, идентификационные карточки, кредитные карты, этикетки), или использоваться в коммерческих продуктах (примеры: оптические диски, компакт-диски, диски DVD, упаковки медикаментов) и т.д. для аутентификации. Этот вариант осуществления изобретения также может использоваться в виде отдельного продукта {например, подкладки для последующей печати или персонал изации) или в виде неволокнистого листового материала, используемого в изготовлении, например, банкнот, паспортов и тому подобного. Сведущие в этой области техники лица, несомненно, по достоинству оценят визуальные эффекты, предлагаемые изобретенной оптической системой и обеспечивающие значительное повышение степени защищенности этих материалов от подделки.

[0015] Вариант осуществления изобретения, в котором второй материал полностью инкапсулирует изобретенную систему посредством образования внешней границы (или внешнего слоя) как матрицы фокусирующих элементов пиктограмм изображений, так и матрицы пиктограмм изображений, может использоваться описанным выше образом или приобретать утолщенную и более прочную форму для использования в качестве, например, базовой платформы для идентификационных карточек, обладающих высокой ценностью документов и прочих документов, используемых в системах безопасности.

[0016] В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения отчетливая поверхность раздела между матрицей фокусирующих элементов и вторым материалом не образуется. Вместо этого система включает: (а) матрицу пиктограмм изображений и (b) матрицу фокусирующих элементов пиктограмм изображений (пример, градиентные линзы (граданы), формируемую из первого материала с коэффициентом преломления (n1) и второго материала с другим коэффициентом преломления (n2), причем второй материал диффундируется в первый материал, образуя при этом градиентную поверхность раздела с первым материалом. Градиентная поверхность раздела действует в качестве фокусирующего элемента, коэффициент преломления изменяется в пространстве между, например, внешними границами второго и первого материалов. В этом предпочтительном варианте осуществления изобретения второй материал служит для полного включения в него матрицы фокусирующих элементов и также может использоваться для покрытия или включения в него матрицы пиктограмм изображений. Предполагаемые способы использования этого примера осуществления изобретения включат способы, указанные выше.

[0017] Данное изобретение также предоставляет листовые материалы и базовые платформы, изготовленные из изобретенной оптической системы или использующие эту систему, а также документы, изготовленные из этих материалов. Используемый термин «документы» означает документы любого рода, имеющие финансовую ценность, например, банкноты или денежные знаки, облигации, чеки, дорожные чеки, лотерейные билеты, почтовые марки, сертификаты акций, документы о передаче правового титула и тому подобное или такие идентификационные документы, как паспорта, идентификационные карточки, водительские права и тому подобное, или такие незащищенные документы, как, например, этикетки. Изобретенная оптическая система также предназначается для использования с потребительскими товарами, а также с пакетами или упаковочными материалами, используемыми с потребительскими товарами.

[0018] Другие особенности и преимущества изобретения будут понятны для лиц, обладающих обычными навыками, из следующего подробного описания и прилагаемых чертежей. Если не определено иное, то все используемые технические и научные термины имеют значение, понимаемое всеми лицами, обладающими обычными навыками в области техники, к которой относится это изобретение. Все публикации, заявки на патенты, патенты и другие упоминаемые здесь справочные материалы включаются во всей их полноте посредством ссылок. В случае противоречия преобладает данная спецификация, включая определения. В дополнение к этому материалы, методы и примеры имеют лишь иллюстративный характер и не предназначены для какого-либо ограничения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0019] Пониманию предмета изобретения могут способствовать следующие чертежи. Одинаковые справочные номера обозначают соответствующие детали на всех чертежах; компоненты на чертежах не обязательно приведены в масштабе - основное внимание уделяется наглядной иллюстрации принципов предмета изобретения. Притом, что с чертежами приводятся примеры осуществления изобретения, отсутствуют какие-либо намерения ограничивать данное раскрытие предмета изобретения вариантом или вариантами осуществления изобретения, раскрытыми в этом документе. Напротив, есть намерение указать все альтернативы, модификации и эквиваленты.

[0020] Конкретные особенности раскрываемого изобретения иллюстрируются ссылками на прилагаемые чертежи:

Фиг.1: поперечное боковое сечение одного варианта осуществления инкапсулированной оптической системы данного изобретения, где в оптической системе используется матрица собирающих (например, выпуклых) линз;

Фиг.2: поперечное боковое сечение другого варианта осуществления инкапсулированной оптической системы данного изобретения, где в оптической системе используется матрица рассеивающих (например, вогнутых) линз;

Фиг.3: поперечное боковое сечение другого варианта осуществления инкапсулированной оптической системы данного изобретения, где в оптической системе используется матрица собирающих (например, выпуклых) градиентных линз (граданов).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0021] Как подробно описано, например, в Патенте США №7,333,268, выданном на имя Стинблика и др., фокусное расстояние фокусирующих элементов в микрооптических материалах определяет оптическое разделение фокусирующих элементов от матрицы пиктограмм изображений. Иными словами, матрицы в этих уже известных микрооптических материалах располагаются таким образом, чтобы совместить фокальную точку каждого фокусирующего элемента с соответствующими им пиктограммами изображений. Когда фокальная точка находится на матрице пиктограмм изображений или в ее пределах, синтетическое изображение находится в резком фокусе. Однако если фокальная точка находится выше или ниже матрицы пиктограмм изображений, то синтетическое изображение является размытым и находится не в фокусе.

[0022] С помощью примеров осуществления данного изобретения геометрия фокусирующих элементов (например, микролинз) и коэффициенты преломления как первого, так и второго материалов подгоняются для достижения требуемого фокусного расстояния, и, соответственно, оптического разделения (при наличии такового) между матрицами. Без такой подгонки фокусное расстояние фокусирующих элементов будет либо слишком большим или слишком малым (т.е. фокусное расстояние каждого фокусирующего элемента будет попадать выше или ниже матрицы пиктограмм изображений), из-за чего система не сможет сформировать одно или несколько синтетических изображений.

[0023] Физические свойства компонентов в этих примерах осуществления изобретения предназначены для работы только в сочетании друг с другом. Как это сразу становится понятным для лиц, сведущих в данной области техники, при подгонке фокусирующих элементов для получения требуемого фокусного расстояния обычно рассматриваются радиус кривизны и коэффициенты преломления материалов, используемых для изготовления фокусирующих элементов, и окружающего (инкапсулирующего) материала (обычно - воздуха). Разница между коэффициентами в сочетании с радиусом кривизны определяют угол преломления. При использовании градиентных (граданных) материалов радиус кривизны определяется концентрацией градиента, которая вместе с разницей между коэффициентами преломления определяет угол преломления.

[0024] Изобретенная оптическая система будет далее описана по одному из примеров ее осуществления как система, включающая (а) одну или несколько структур пиктограмм изображений и (b) одну или несколько частично или полностью включенных структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений, коэффициент преломления которых изменяется в интервале между первым и вторым коэффициентами преломления, причем первый коэффициент преломления значительно или измеримо отличается от второго коэффициента преломления.

[0025] Структуры фокусирующих элементов пиктограмм изображений могут формироваться из одного или нескольких материалов. Формируемые из одного материала структуры фокусирующих элементов пиктограмм изображений с изменяющимся коэффициентом преломления могут приготавливаться, например, посредством выборочной полимеризации материала, осуществляемой таким образом, чтобы степень сшивания полимера следовала за градиентом.

[0026] Одна или несколько структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений, используемые в данном изобретении, могут выбираться из группы, в которую входят:

i. матрица цилиндрических или нецилиндрических линз (например, микролинз, включая собирающие (например, выпуклые) линзы, рассеивающие (например, вогнутые) линзы, градиентные линзы (граданы), воздушные линзы;

ii. непрозрачный слой, содержащий многочисленные апертуры (пример: оптика микроотверстий); и

iii. отражающий слой.

[0027] В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения фокусирующие элементы являются нецилиндрическими выпуклыми или вогнутыми микролинзами со сферической или асферической поверхностью. Асферические поверхности включают конические, эллиптические, параболические и другие профили. Эти линзы могут иметь круглую, овальную или многоугольную (например, шестиугольную, в значительной степени шестиугольную, квадратную, в значительной степени квадратную) эффективную геометрию и могут размещаться в упорядоченных, неупорядоченных или произвольных одномерных или двухмерных матрицах.

[0028] В более предпочтительном варианте осуществления изобретения микролинзы являются асферическими вогнутыми или выпуклыми линзами с многоугольной (например, шестиугольной) эффективной геометрией, размещенными в упорядоченной двухмерной матрице на подкладке или светопроводящей полимерной пленке.

[0029] В другом более предпочтительном варианте осуществления изобретения фокусирующие элементы являются выпуклыми или вогнутыми граданными микролинзами.

[0030] В одном из предполагаемых вариантов осуществления изобретения фокусирующие элементы имеют предпочтительную ширину (при использовании цилиндрических линз) и предпочтительный эффективный диаметр (при использовании нецилиндрических линз) менее 1 миллиметра или 1 миллиметр, включая среди прочего следующие значения ширины и эффективного диаметра: от приблизительно 200 до приблизительно 500 микрон и от приблизительно 50 до приблизительно 199 микрон, предпочтительные фокусные расстояния менее 1 миллиметра или 1 миллиметр, включая среди прочего указанные выше поддиапазоны, и предпочтительные числа f менее 10 или равные 10 (более предпочтительно - менее 6 или равные 6). В другом предполагаемом варианте осуществления изобретения фокусирующие элементы имеют предпочтительную ширину и предпочтительный эффективный диаметр менее приблизительно 50 микрон (более предпочтительно - менее приблизительно 45 микрон и наиболее предпочтительно - от приблизительно 10 до приблизительно 40 микрон), предпочтительные фокусные расстояния менее приблизительно 50 микрон (более предпочтительно - менее приблизительно 45 микрон, и наиболее предпочтительно - от приблизительно 10 до приблизительно 30 микрон), и предпочтительные числа f менее 10 или равные 10 (более предпочтительно - менее 6 или равные 6).

[0031] Одна или несколько структур пиктограмм изображений, используемых в данном изобретении, предпочтительно состоят из микро-структурированных пиктограмм изображений (т.е. из пиктограмм изображений, имеющих физический рельеф»).

[0032] В одном предполагаемом варианте осуществления данного изобретения пиктограммы изображений являются необязательно покрываемыми и(или) заполняемыми пустотами или углублениями, формируемыми на подкладке или внутри нее. Общая глубина каждой пустоты или каждого углубления - от приблизительно 0,5 до приблизительно 8 микрон.

[0033] В другом предполагаемом варианте осуществления изобретения пиктограммы изображений формируются из имеющих определенную форму столбиков, устраиваемых на поверхности подкладки, общая высота каждого из которых - от приблизительно 0,5 до приблизительно 8 микрон.

[0034] Хотя это и не требуется данным изобретением, оптическое разделение между структурами фокусирующих элементов и пиктограммами изображений может быть достигнуто за счет использования оптической прокладки. В одном из таких вариантов осуществления изобретения оптическая прокладка прикрепляется к структурам фокусирующих элементов. В другом варианте осуществления изобретения оптическая прокладка может формироваться как часть структур фокусирующих элементов, или толщина структур фокусирующих элементов может увеличиваться для того, чтобы структуры могли быть свободностоящими. В еще одном варианте осуществления изобретения оптическая прокладка прикрепляется к другой оптической прокладке.

[0035] Оптическая прокладка может формироваться с использованием одного или нескольких практически бесцветных материалов, включая среди прочего такие полимеры, как поликарбонат, полиэстер, полиэтилен, полиэтиленнафталат, полиэтилентерефталат, полипропилен, поливинилиденхлорид и тому подобные.

[0036] Как подробно описано в Патенте США №7,333,268, выданном на имя Стинблика и др., Патенте США №7,468,842, выданном на имя Стинблика и др., и Патенте США №7,738,175, выданном на имя Стинблика и др., матрицы фокусирующих элементов и пиктограмм изображений могут формироваться из разнообразных материалов, таких как в значительной степени прозрачные или чистые цветные или бесцветные полимеры - акриловые полимеры, акрилированные полиэфиры, акрилированные уретаны, эпоксидные смолы, поликарбонаты, полипропилены, полиэфиры, уретаны и тому подобное с использованием разнообразных методов, известных в области микрооптики и репликации микроструктур, включая экструзию (например, экструзивное тиснение, мягкое тиснение), отливку с радиационным отверждением, литье под давлением, реактивное литье под давлением и реактивную отливку. Цветные и бесцветные материалы с высокими коэффициентами преломления (при 589 нм, 20°C) более 1,5, 1,6, 1,7 и выше, такие как материалы, описанные в Публикации заявки US 2010/0109317 А1 на имя Хоффмюллера и др., также могут использоваться при практическом осуществлении данного изобретения.

[0037] Пример метода изготовления описанных здесь вариантов осуществления изобретения заключается в следующем: пиктограммы формируются как пустоты в отверждаемом с помощью радиации жидком полимере (напргшер, акрилированном уретане), отливаемом на служащей основанием пленке (т.е. оптической прокладке), например, на полиэтилентерефталатной пленке (ПЭТФ) калибра 75 с повышенной адгезионной прочностью, затем из отверждаемого с помощью радиации жидкого полимера на противоположной поверхности, служащей основанием пленки, формируются линзы с надлежащей регулировкой наклона относительно пиктограмм, после этого пустоты пиктограмм на поверхности пленки заполняются красителем, пигментированным субмикронными частицами, с помощью скребка-лопатки (как при изготовлении гравюр), а заполняющий материал (утверждается соответствующим способом (например, удалением растворителя, применением радиации или осуществлением химической реакции).

[0038] Второй материал имеет коэффициент преломления, значительно или измеримо отличный от коэффициента преломления материала, используемого для формирования фокусирующих элементов (т.е. первого материала). В частности, разница между этими коэффициентами преломления приводит к изменению фокусного расстояния фокусирующих элементов, по меньшей мере, на приблизительно 0,1 микрона.

[0039] Второй материал может быть прозрачным, просвечивающим, тонированным или пигментированным и может обеспечивать дополнительную функциональность в том, что касается защиты и аутентификации, включая поддержку систем автоматической аутентификации, проверки, счета и распознавания валюты и слежения за валютой, в работе которых используются оптические эффекты, электропроводность, емкостное сопротивление и обнаружение магнитного поля. Подходящие материалы могут включать адгезивы, гели, клеи, лаки, жидкости, формованные полимеры, полимеры или другие материалы, содержащие дисперсии органических веществ или металлов.

[0040] Второй материал наносится либо на первый материал структуры фокусирующих элементов, либо одновременно и на первый материал структуры фокусирующих элементов и на структуру пиктограмм изображений с помощью прозрачной печати, формовки, растворимого геля (осаждения раствора химикатов), нанесения покрытия поливом или скребком-лопаткой, нанесения покрытия заливкой, просушки и отверждения на открытом воздухе, нанесения покрытия и отверждения с помощью ультрафиолета (УФ)/энергии с использованием гладкого цилиндра, ламинирования пленкой с адгезивным слоем, с использованием анилоксового или дозирующего вала, испарения, химического осаждения из паровой фазы (CVD), физического осаждения из паровой фазы (PVD) или с помощью любых других способов нанесения вещества па поверхность, включая описанные в Патенте США №7,333,268, выданном на имя Стинблика и др., Патенте США №7,468,842, выданном на имя Стинблика и др., и Патенте США №7,738,175, выданном на имя Стинблика и др., которые, как указано выше, полностью включены в этот документ посредством ссылок, как если бы они были изложены здесь в полном объеме.

[0041] Оптическая система данного изобретения может также включать дополнительные особенности, например те, что описаны в Патенте США №7,333,268, выданном на имя Стинблика и др., Патенте США №7,468,842, выданном на имя Стинблика и др., и Патенте США №7,738,175, выданном на имя Стинблика и др. Например, изобретенная система может также включать текстурированные поверхности для лучшей адгезии к последующим слоям, активаторы склеивания и т.д.

[0042] Изобретенная оптическая система далее будет описана, раскрыта, иллюстрирована и показана ниже в одной из ее простейших форм как система, в основном состоящая из (а) матрицы пиктограмм изображений и (b) матрицы полностью включенных фокусирующих элементов пиктограмм изображений. В соответствии с намерениями изобретателей объем данного изобретения не ограничивается и не должен считаться ограниченным приводимым ниже примером; права на другие подобные варианты осуществления изобретения, показанные или предложенные в изложенном здесь, а также в публикациях, заявках на патенты, патентах и других упомянутых здесь справочных материалах, сохраняются.

[0043] На Фиг.1 и 2 в разделе чертежей в общем показаны примеры осуществления системы данного изобретения (10). Система 10 в основном включает следующее:

(a) матрицу пиктограмм изображений 12;

(b) матрицу фокусирующих элементов пиктограмм изображений 14, сформированную из первого материала 16, имеющего коэффициент преломления (n1), при этом матрица фокусирующих элементов пиктограмм изображений 14 состоит из собирающих (например, выпуклых) линз 18 на Фиг.1 и рассеивающих (например, вогнутых) линз 20 на Фиг.2;

(c) второй материал 22, имеющий коэффициент преломления (n2); и

(d) оптическую прокладку 24, расположенную между матрицей пиктограмм изображений 12 и матрицей фокусирующих элементов пиктограмм изображений 14,

где второй материал 22 также образует слой на матрице пиктограмм изображений 12, тем самым полностью инкапсулируя систему.

[0044] В этих примерах осуществления изобретения геометрия линз и коэффициенты преломления n1 и n2 подгоняются для получения требуемого фюкусного расстояния, которое в обоих этих вариантах осуществления изобретения больше нуля.

[0045] В другом примере осуществления изобретенной системы, обозначенном цифрой 26 на Фиг.3, фокусирующие элементы пиктограмм изображений являются выпуклыми граданными микролинзами 28. В этом случае коэффициент преломления изменяется в пространстве между внешними границами второго и первого материалов 22, 16. Этот градиент коэффициента преломления может образовываться посредством процесса диффузии с использованием определенного температурного режима, различных материалов с различной молекулярной массой, растворимости одного из материалов в другом или смешиваемости одного из материалов с другим или выборочного отверждения таким образом, чтобы степень сшивания полимера следовала за градиентом, или с использованием других способов, известных лицам, сведущим в данной области техники. Второй материал 22 в этом варианте осуществления изобретения образует слой на матрице пиктограмм изображений 12, тем самым полностью инкапсулируя систему.

[0046] Как было указано выше, изобретенная система может использоваться в виде, например, защитной полосы, нити, накладки или покрытия и наноситься на поверхность волокнистого или неволокнистого листового материала, или,по меньшей мере, частично включаться в такой материал (примеры: банкноты, паспорта, идентификационные карточки, кредитные карты, этикетки), или использоваться в коммерческих продуктах (примеры: оптические диски, компакт-диски, диски DVD, упаковки медикаментов) и т.д. для аутентификации. Изобретенная система также может использоваться в виде отдельного продукта (например, подкладки для последующей печати или персонализации) или в виде неволокнистого листового материала, используемого в изготовлении, например, банкнот, паспортов и тому подобного, или приобретать утолщенную и более прочную форму для использования в качестве, например, базовой платформы для идентификационных карточек, обладающих высокой ценностью документов и прочих документов, используемых в системах безопасности.

[0047] При использовании в виде защитной полосы, нити, накладки или покрытия общая толщина изобретенной системы предпочтительно менее приблизительно 50 микрон (более предпочтительно - менее приблизительно 45 микрон, а наиболее предпочтительно - от приблизительно 10 до приблизительно 40 микрон). Матрица фокусирующих элементов пиктограмм изображения предпочтительно формируется из первого материала, выбираемого из группы, в которую входят акрилированные уретаны, акрилаты эпоксидных смол и олигомеры акриловых смол, при этом первый материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,5 до приблизительно 1,8, и из второго материала, выбираемого из группы, в которую входят уретанакрилаты и мономеры акриловых смол, при этом второй материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,35 до приблизительно 1,49. Более предпочтительно, чтобы первый материал являлся модифицированным акрилатом эпоксидной смолы, который можно приобрести в компании «Сартомер Ю-Эс-Эй Эл-Эл-Си» (502 Томас Джонс Уэй, г.Экстон, штат Пенсильвания, 19341) (далее - «Сартомер»), код изделия CN115, при этом первый материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,549 до приблизительно 1,56, а второй материал является изодецилакрилатом, который можно приобрести в компании «Сартомер» (код изделия SR395), при этом второй материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,44 до приблизительно 1,45.

[0048] Защитные полосы, нити, накладки или покрытия могут быть частично включены в документ или установлены на его поверхности. При частичном включении полос и нитей определенные их части выходят на поверхность документа с заданными интервалами по длине полосы или нити в окнах или апертурах, устроенных в документе.

[0049] Изобретенные оптические защитные устройства могут быть, по меньшей мере, частично включены в документы, используемые в системах безопасности, при их изготовлении с использованием технологий, повсеместно используемых в бумажной промышленности. Например, изобретенное защитное устройство в виде полосы или нити может подаваться в бумагоделательную машину с формующим цилиндром, в машину с ванной цилиндра или в подобную машину известного типа для полного или частичного включения полосы или нити в структуру готовой бумаги.

[0050] Защитные полосы, нити, накладки или покрытия могут также прикрепляться к поверхности документа с использованием или без использования адгезива. Соединение без использования адгезива может достигаться с помощью, например, технологий термической сварки - ультразвуковой сварки, вибрационной сварки, лазерной плавки. Адгезивы для прикрепления изобретенных устройств к поверхности документа могут являться разновидностями термоклея, адгезивами с термической активацией, адгезивами, реагирующими на давление, полимерными ламинирующими пленками. Эти адгезивы предпочтительно являются поперечно сшиваемыми (отверждаемые ультрафиолетом акриловые или эпоксидные смолы); поперечное сшивание происходит, когда адгезив пребывает в расплавленном состоянии.

[0051] В другом предполагаемом варианте осуществления изобретения система формирует часть конструкции этикетки, содержащую прозрачный или просвечивающий адгезив (т.е. второй материал), находящийся в контакте с первым материалом структуры фокусирующих элементов или слоя линз. Изобретенная система может размещаться на внутренней стороне упаковки таким образом, чтобы синтетические изображения были видны.

[0052] При использовании в качестве базовой платформы для идентификационных карточек, имеющих большую ценность документов или других документов, используемых в системах безопасности, общая толщина изобретенной системы предпочтительно составляет менее приблизительно 1 миллиметра (мм) или равна приблизительно 1 мм, в том числе среди прочего толщина находится в следующих интервалах: от приблизительно 200 до приблизительно 500 микрон; от приблизительно 50 до приблизительно 199 микрон, а также составляет менее приблизительно 50 микрон. Матрица фокусирующих элементов пиктограмм изображений предпочтительно формируется из первого материала, выбираемого из группы, в которую входят уретанакрилаты и мономеры акриловых смол, при этом первый материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,35 до приблизительно 1,49. Второй материал предпочтительно выбирается из группы, в которую входят акрилаты эпоксидных смол, олигомеры полиэфиров, поли(ароматические карбонаты) и поли(алифатические карбонаты), при этом второй материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,5 до приблизительно 1,8. Более предпочтительно, чтобы первый материал являлся три(пропиленгликоль)диакрилатом, который можно приобрести в компании «Сартомер» (код изделия SR306), при этом первый материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,449 до приблизительно 1,46, а второй материал являлся поликарбонатом, который можно приобрести в компании «Байер МатириалСаенс АГ» (Кайзер-Вильгельм-Аллее, 51368, г.Леверкузен, Германия), при этом второй материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,584 до приблизительно 1,685.

[0053] В этом варианте осуществления изобретения из вогнутых линз формируется оптическая прокладка с использованием материала, имеющего меньший коэффициент преломления (т.е. первого материала). Слой поликарбоната, имеющего больший коэффициент преломления (т.е. второй материал), помещается поверх вогнутых линз. Затем под воздействием высокой температуры и давления выдавливается и удаляется попавший внутрь воздух, а поликарбонат вводится в полости линз. После охлаждения система создает находящиеся в резком фокусе синтетические изображения с гладким защитным верхним слоем.

[0054] Несмотря на то, что различные варианты осуществления данного изобретения описаны выше, необходимо понимать, что они приведены лишь в качестве примеров и не имеют ограничивающий характер. Поэтому масштаб и объем данного изобретения не ограничиваются какими-либо примерами его осуществления.

1. Система для проецирования одного или нескольких синтетических оптических изображений, демонстрирующая повышенную устойчивость к внешнему воздействию, оказывающему отрицательное влияние на оптические свойства, и которая включает:
(а) одну или несколько структур пиктограмм изображений; и
(б) одну или несколько полностью включенных структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений,
где одна или несколько структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений расположены относительно одной или нескольких структур пиктограмм изображений таким образом, что, по меньшей мере, часть фокусирующих элементов пиктограмм изображений формирует, по меньшей мере, одно синтетическое изображение, по меньшей мере, части пиктограмм изображений, при этом фокусное(ые) расстояние(я) фокусирующих элементов в системе является(ются) неизменным(и) за счет полного включения обеспечивающих фокусировку поверхностей раздела в систему,
при этом пиктограммы изображений являются покрытыми и/или заполненными пустотами или углублениями, образованными на подкладке или внутри нее.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что фокусирующие элементы пиктограмм изображения являются преломляющими фокусирующими элементами с фокусным расстоянием, при этом система имеет коэффициент преломления от внешней поверхности до преломляющих поверхностей раздела, варьирующийся в интервале от первого до второго коэффициента преломления, при этом первый коэффициент преломления значительно или измеримо отличается от второго коэффициента преломления.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что разница между первым коэффициентом преломления и вторым коэффициентом преломления приводит к изменению фокусного расстояния фокусирующих элементов, по меньшей мере, приблизительно на 0,1 микрон.

4. Система по п. 1, включающая: (a) матрицу пиктограмм изображений; (b) матрицу фокусирующих элементов пиктограмм изображений, формируемую из первого материала, имеющего коэффициент преломления (n1); и (c) второй материал, имеющий другой коэффициент преломления (n2) и заполняющий интерстициальные пространства между фокусирующими элементами и покрывающий фокусирующие элементы с образованием отчетливой поверхности раздела между первым и вторым материалами.

5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что второй материал образует внешнюю границу или внешний слой матрицы пиктограмм изображения, таким образом также включая в себя матрицу пиктограмм изображений.

6. Система по п. 1, включающая: (a) матрицу пиктограмм изображений; и (b) матрицу фокусирующих элементов пиктограмм изображений, формируемую из первого материала, имеющего коэффициент преломления (n1) и второго материала, имеющего другой коэффициент преломления (n2), причем второй материал диффундирует в первый материал, тем самым образуя градиентную поверхность раздела с первым материалом.

7. Система по п. 4 или 6, отличающаяся тем, что фокусирующие элементы выбирают из группы, в которую входят собирающие линзы и рассеивающие линзы.

8. Система по п. 4 или 6, отличающаяся тем, что первый материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,5 до приблизительно 1,8.

9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что первый материал выбирают из группы, в которую входят акрилированные уретаны, эпоксиакрилаты и олигомеры акриловых смол.

10. Система по п. 4 или 6, отличающаяся тем, что второй материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,35 до приблизительно 1,49.

11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что второй материал выбирают из группы, в которую входят уретанакрилаты и мономеры акрилатовых смол.

12. Система по п. 8, отличающаяся тем, что первый материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,549 до приблизительно 1,56.

13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что первый материал является модифицированным эпоксиакрилатом.

14. Система по п. 10, отличающаяся тем, что второй материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,44 до приблизительно 1,45.

15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что второй материал является изодецилакрилатом.

16. Система по п. 4 или 6, отличающаяся тем, что второй материал является прозрачным или просвечивающимся адгезивом.

17. Система по п. 1, отличающаяся тем, что одна или несколько полностью включенных структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений включают фокусирующие элементы пиктограмм изображений, выбранные из группы, в которую входят цилиндрические линзы, нецилиндрические линзы и их комбинации.

18. Система по п. 17, отличающаяся тем, что одна или несколько полностью включенных структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений включают цилиндрические линзы.

19. Система по п. 17, отличающаяся тем, что одна или несколько полностью включенных структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений включают нецилиндрические линзы.

20. Система по п. 17, отличающаяся тем, что линзы имеют сферические или асферические поверхности.

21. Система по п. 17, отличающаяся тем, что линзы имеют ширину или диаметр основания менее приблизительно 1 мм или равные приблизительно 1 мм.

22. Система по п. 21, отличающаяся тем, что линзы имеют ширину или диаметр основания от приблизительно 200 до приблизительно 500 микрон.

23. Система по п. 21, отличающаяся тем, что линзы имеют ширину или диаметр основания от приблизительно 50 до приблизительно 199 микрон.

24. Система по п. 21, отличающаяся тем, что линзы имеют ширину или диаметр основания менее приблизительно 50 микрон.

25. Система по п. 1 или 17, отличающаяся тем, что система имеет толщину менее приблизительно 1 мм или равную приблизительно 1 мм.

26. Система по п. 25, отличающаяся тем, что система имеет толщину от приблизительно 200 до приблизительно 500 микрон.

27. Система по п. 25, отличающаяся тем, что система имеет толщину от приблизительно 50 до приблизительно 199 микрон.

28. Система по п. 25, отличающаяся тем, что система имеет толщину менее приблизительно 50 микрон.

29. Листовой материал, изготовленный из системы для проецирования одного или нескольких синтетических оптических изображений по п. 1.

30. Листовой материал, изготовленный из системы для проецирования одного или нескольких синтетических оптических изображений по п. 4 или 6.

31. Листовой материал по п. 29, выбранный из группы, в которую входят подкладки для последующей печати или персонализации, листовые материалы для защищаемых документов, базовые платформы для идентификационных карточек и защищаемых документов, используемых в системах безопасности.

32. Листовой материал по п. 31, являющийся листовым материалом для защищаемых документов, используемых в системах безопасности.

33. Листовой материал по п. 31, являющийся базовой платформой для идентификационных карточек и защищаемых документов, используемых в системах безопасности.

34. Листовой материал по п. 29 или 31, отличающийся тем, что листовой материал имеет толщину менее приблизительно 1 мм или равную приблизительно 1 мм.

35. Листовой материал по п. 34, отличающийся тем, что листовой материал имеет толщину от приблизительно 200 до приблизительно 500 микрон.

36. Листовой материал по п. 34, отличающийся тем, что листовой материал имеет толщину от приблизительно 50 до приблизительно 199 микрон.

37. Листовой материал по п. 34, отличающийся тем, что листовой материал имеет толщину менее приблизительно 50 микрон.

38. Базовая платформа, изготовленная из системы для проецирования одного или нескольких синтетических оптических изображений по п. 4 или 6.

39. Базовая платформа по п. 38, отличающаяся тем, что первый материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,35 до приблизительно 1,49.

40. Базовая платформа по п. 39, отличающаяся тем, что первый материал выбирают из группы, в которую входят уретанакрилаты и мономеры акриловых смол.

41. Базовая платформа по п. 38, отличающаяся тем, что второй материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,5 до приблизительно 1,8.

42. Базовая платформа по п. 41, отличающаяся тем, что второй материал выбирают из группы, в которую входят эпоксиакрилаты, олигомеры полиэфиров, поли(ароматические карбонаты) и поли(алифатические карбонаты).

43. Базовая платформа по п. 39, отличающаяся тем, что первый материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,449 до приблизительно 1,46.

44. Базовая платформа по п. 43, отличающаяся тем, что первый материал является три(пропиленгликоль)диакрилатом.

45. Базовая платформа по п. 41, отличающаяся тем, что второй материал имеет коэффициент преломления от приблизительно 1,584 до приблизительно 1,685.

46. Базовая платформа по п. 45, отличающаяся тем, что второй материал является поликарбонатом.

47. Базовая платформа по п. 38, отличающаяся тем, что второй материал является прозрачным или просвечивающимся адгезивом.

48. Защитное устройство, изготовленное из системы для проецирования одного или нескольких синтетических оптических изображений по п. 1.

49. Защитное устройство, изготовленное из системы для проецирования одного или нескольких синтетических оптических изображений по п. 4 или 6.

50. Защитное устройство по п. 48, которое выбирают из группы, в которую входят защитные полосы, нити, накладки или покрытия для размещения на поверхности листового материала или для, по меньшей мере, частичного включения в листовой материал.

51. Защитное устройство по п. 48 или 50, отличающееся тем, что защитное устройство имеет толщину менее приблизительно 50 микрон.

52. Защитное устройство по п. 51, отличающееся тем, что защитное устройство имеет толщину менее приблизительно 45 микрон.

53. Защитное устройство по п. 52, отличающееся тем, что защитное устройство имеет толщину от приблизительно 10 до приблизительно 40 микрон.

54. Листовой материал с противолежащими поверхностями, включающий, по меньшей мере, одно защитное устройство по п. 50, размещенное на поверхности листового материала или, по меньшей мере, частично включенное в листовой материал.

55. Документ, изготовленный из листового материала по п. 54.

56. Документ по п. 55, выбранный из группы, в которую входят банкноты, паспорта, идентификационные карточки, кредитные карты и этикетки.

57. Документ по п. 56, который является банкнотой.

58. Система по п. 24, отличающаяся тем, что линзы имеют ширину или диаметр основания менее приблизительно 45 микрон.

59. Система по п. 58, отличающаяся тем, что линзы имеют ширину или диаметр основания от приблизительно 10 до приблизительно 40 микрон.

60. Система по п. 4 или 6, отличающаяся тем, что первый материал имеет высокий коэффициент преломления и является цветным или бесцветным материалом с коэффициентом преломления более 1,7.

61. Система по п. 4 или 6, отличающаяся тем, что второй материал имеет высокий коэффициент преломления и является цветным или бесцветным материалом с коэффициентом преломления более 1,7.

62. Система по п. 1, отличающаяся тем, что оптическое разделение между структурами пиктограмм изображений и фокусирующих элементов пиктограмм изображений достигается за счет использования оптической прокладки.

63. Система по п. 62, отличающаяся тем, что оптическая прокладка образована с использованием материала, выбранного из группы, в которую входят поликарбонаты, полиэфиры, полиэтилены, полиэтиленнафталаты, полиэтилентерефталаты, полипропилены, поливинилиденхлориды и их комбинации.