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KR101384015B1 - 화상 연출 및 마이크로-광학 보안 시스템 - Google Patents

화상 연출 및 마이크로-광학 보안 시스템 Download PDF

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KR101384015B1
KR101384015B1 KR1020117005698A KR20117005698A KR101384015B1 KR 101384015 B1 KR101384015 B1 KR 101384015B1 KR 1020117005698 A KR1020117005698 A KR 1020117005698A KR 20117005698 A KR20117005698 A KR 20117005698A KR 101384015 B1 KR101384015 B1 KR 101384015B1
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리차드 에이. 스틴블릭
마크 제이. 허트
그레고리 알. 요르단
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비쥬얼 피직스 엘엘씨
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 아이콘으로 지칭되는 마이크로-화상을 확대하고, 다수의 개별 렌즈/아이콘 화상 시스템의 통합된 성능을 통해서 합성 확대된 화상을 형성하기 위해 비원통형 렌즈의 규칙적인 2차원 어레이를 사용하는 필름 재료에 관한 것이다. 합성 확대 마이크로-광학 시스템은, 하나 이상의 광학 스페이서(5), 그 평면축중 적어도 하나에 대해 대칭축을 갖는 다수의 화상 아이콘(4)의 주기적 평면 어레이로 형성되고 상기 광학 스페이서(5) 상에 또는 그에 이웃하여 배치되는 마이크로-화상, 및 그 평면축중 적어도 하나에 대해 대칭축을 갖는 화상 아이콘 포커싱 요소(1)의 주기적 평면 어레이로서, 상기 대칭축은 마이크로-화상 평면 어레이(4)의 그것과 동일한 평면축이다. 본 발명의 시스템에 의하면 3차원 및 모션 효과와 같은 다수의 개별적인 시각 효과가 제공될 수 있다.

Description

화상 연출 및 마이크로-광학 보안 시스템{IMAGE PRESENTATION AND MICRO-OPTIC SECURITY SYSTEM}
관련 출원
본 출원은, 그 각각의 전체가 본원에 원용되는, 2003년 11월 21일자로 출원된 미국 가출원 제60/524,281호, 2004년 1월 22일자로 출원된 미국 가출원 제60/538,392호, 및 2004년 11월 12일자로 출원된 미국 가출원 제60/627,234호의 이익을 청구하고 그에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 예시적 실시예에서 폴리머 필름으로서 형성되는 합성 확대 마이크로-광학 시스템에 관한 것이다. 본원의 다양한 실시예에 의해 제공되는 특별한 광학 효과는 제품, 포장, 인쇄물, 및 소비재의 시각적 강화뿐 아니라 지폐, 문서, 및 제품의 가시 인증(overt authentication) 및 은폐식 인증(covert authentication)을 위한 보안 장치로서 사용될 수 있
지폐 및 문서의 인증을 제공하고, 정품을 확인하여 위조품으로부터 식별하며, 제조된 물품 및 포장의 시각적 강화를 제공하기 위해 다양한 광학 재료가 사용되어 왔다. 그 예로는 홀로그래픽 디스플레이, 및 구면 마이크로-렌즈의 수정체 구조와 어레이를 포함하는 기타 화상 시스템이 포함된다. 홀로그래픽 디스플레이는 신용 카드, 운전 면허증, 및 의류 태그에 널리 사용되어 왔다.
문서 보안을 위한 렌즈상 구조의 예가 Kaule 등에게 허여된 미국 특허 제4,892,336호에 개시되어 있는 바, 이 특허는 위조방지 수단을 제공하기 위해 문서 내에 매립되기 위한 보안 은선(security thread)에 관한 것이다. 보안 은선(隱線)은 일면에는 인쇄 패턴을 갖고 다른 면에는 인쇄 패턴과 협력되는 수정체 렌즈 구조를 갖는 투명체이다. 수정체 렌즈 구조는 다수의 평행한 원통형 렌즈로 구성되거나 또는 대안적으로 구면 또는 벌집형 렌즈로 구성되는 것으로 기술되어 있다.
Drinkwater 등에게 허여된 미국 특허 제5,712,731호는 거의 구면의 마이크로-렌즈의 어레이와 결합되는 마이크로-화상의 어레이를 구비하는 보안 장치를 개시한다. 이 렌즈 역시 난시용 렌즈일 수 있다. 렌즈 각각은 통상 50 내지 250㎛이며, 통상 200㎛의 초점 길이를 갖는다.
이들 접근 방법은 모두 유사한 결점을 안고 있다. 그 결과 구조가 비교적 두꺼워지며 이는 문서 인증에 사용하기에는 특히 적합하지 않다. 원통형 또는 구면 렌즈의 사용은 좁은 시야를 제공하며 따라서 화상이 흐려지고, 렌즈의 초점이 관련 화상과 정확하고 난이도 있는 정렬을 요구한다. 또한, 종래의 접근 방법은 보안 또는 위조방지 수단으로서 특별히 효과적인 것으로 입증되지 않았다.
상기 및 기타 결점을 감안할 때, 지폐, 문서, 제조 물품, 및 제품의 명확한 인증을 촉진할 수 있는 안전하고 시각적으로 특이한 광학 재료와, 제조 물품, 제품, 및 포장의 시각적 강화를 제공하는 광학 재료에 대한 요구가 당해 산업 분야에서 제기되고 있다.
본 발명은, 본원에서 아이콘으로 지칭되는 마이크로-화상을 확대하고, 다수의 개별 렌즈/아이콘 화상 시스템의 통합된 성능을 통해서 합성 확대된 화상을 형성하기 위해 비원통형 렌즈의 규칙적인 2차원 어레이를 사용하는 필름 재료에 관한 것이다. 합성 확대된 화상 및 이를 둘러싸는 배경은 무색이거나 유색일 수 있고, 화상 및 이를 둘러싸는 배경중 어느 하나 또는 양자는 투명성, 반투명성, 착색성, 형광성, 인광성, 디스플레이 광학 가변 색상, 금속화, 또는 거의 역반사성일 수 있다. 투명성 또는 착색 배경에 칼라 화상을 표시하는 재료는 특히, 기저의 프린트된 정보와 조합하여 사용하기에 적합하다. 프린트된 정보 위에 이러한 재료 하나가 도포될 때, 프린트된 정보와 화상 양자는 서로에 대한 입체적 또는 동적 모션 관계에서 동시에 보인다. 이러한 종류의 재료는 또한 오버프린트될 수 있는 바, 즉 재료의 최상위(렌즈) 표면에 도포된 프린트를 가질 수 있다. 대안적으로, 상이한 색상의 반투명 또는 거의 불투명한 배경에 (흑백 색상을 포함하는 임의 색상의) 칼라 화상을 표시하는 재료는 특히, 기저 프린트 정보와 조합되지 않고 단독 사용되기에 적합하거나 또는 오버프린트된 정보와 함께 사용하기에 적합하다.
달성되는 합성 확대 정도는, 렌즈 어레이의 대칭축과 아이콘 어레이의 대칭축 사이의 '경사(skew)' 정도를 포함하는 여러 인자를 선택함으로써 제어될 수 있다. 규칙적인 주기 어레이는, 패턴이 패턴의 기본 형상을 변경하지 않고서 주위로 반사될 수 있는 라인을 한정하는, 이상적인 어레이에서는 그 정도가 무한대인 대칭축을 갖는다. 어레이의 상대적 배향을 변경시키지 않고서 임의의 사각형의 임의의 대각선 주위로 예를 들어 사각형 어레이가 반사될 수 있는 바, 사각형의 변들이 평면의 x축 및 y축과 정렬되면, 사각형의 변은 모든 변이 동일하고 구별할 수 없다면 반사후 축과 여전히 정렬될 것이다.
사각형 어레이를 미러링(mirroring)하는 대신에, 어레이는 동일 형태의 대칭축들 사이의 각도와 동일한 각도만큼 회전될 수 있다. 사각형 어레이의 경우에, 어레이는 최초 어레이로부터 구별될 수 없는 어레이 배향에 도달하기 위해 대각선 사이의 각도인 90도 각도만큼 회전될 수 있다. 마찬가지로, 규칙적인 육각형의 어레이는, 육각형의 "대각선"(대향하는 두 정점을 연결하는 선) 또는 "중점 분할선"(육각형의 대향 변에 있는 면의 중심점 사이를 연결하는 선)을 포함하는 다수의 대칭축에 대해 미러링 또는 회전될 수 있다. 어느 한 형태의 대칭축 사이의 각도는 60도이고 이 결과 최초 배향과 구별할 수 없는 어레이 배향이 된다.
렌즈 어레이와 아이콘 어레이가 초기에 그 평면 치수가 그 각각의 x-y평면을 형성하도록 배치되어 있으면, 제1 어레이의 x축을 나타내도록 하나의 대칭축이 선택되고, 제2 어레이의 x축을 나타내도록 대응하는 형태의 대칭축(예를 들면, 대각선 대칭축)이 선택되며, 두 어레이는 z축 방향으로 거의 균일한 거리만큼 분리되고, 이들 어레이는 z축 방향으로 볼 때 어레이의 x축이 상호 평행하게 보이면 제로 경사를 갖는다고 말한다. 육각형 어레이의 경우에 하나의 어레이가 60도 각도 혹은 그 배수로 회전하면, 육각형 어레이는 다시, 사각형 어레이의 경우에 90도 또는 그 배수의 회전 중에 경사가 전혀 없는 것처럼 경사가 전혀 없이 정렬된다. 이러한 "제로 경사 회전"과 구별되는 x축들 사이의 임의의 각도상 오정렬은 경사로 지칭된다. 0.06도와 같은 작은 경사는 1,000x를 넘는 큰 확대를 생성할 수 잇고, 20도와 같은 큰 경사는 1x와 같은 작은 확대를 생성한다. 두 어레이의 상대 축척 및 렌즈의 F#와 같은 다른 인자는 합성 화상의 확대뿐 아니라 그 회전, 사방시차(斜方視差: orthoparallactic) 운동, 및 명백한 시각 깊이에 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 재료에 의해 제공될 수 있는 다수의 명백한 시각적 효과(이하 일반적으로 재료에 대해 "유니즌"으로 지칭되거나 또는 유니즌(Unison) 재료에 대해 그 각각의 "유니즌 모션(Unison Motion)", "유니즌 딥(Unison Deep)", "유니즌 수퍼딥(Unison SuperDeep)", "유니즌 플로트(Unison Float)", "유니즌 부양(Unison Levitate)", "유니즌 모프(Unison Morph)", 및 "유니즌 3-D"로 지칭되는 다수의 명백한 시각적 효과가 존재하며, 그 다양한 실시예는 후술하는 바와 같은 효과의 각각을 생성한다:
유니즌 모션은 사방시차 운동(OPM: orthoparallactic movement)을 보이는 화상을 나타내며, 재료가 경사질 때 이 화상은 사방시차에 의해 예상되는 방향에 수직하게 보이는 경사 방향으로 이동한다. 유니즌 딥 및 수퍼딥은 시각적으로 재료의 두께보다 깊은 공간 평면에 놓이는 것으로 보이는 화상을 나타낸다. 유니즌 플로트 및 수퍼플로트는 재료의 표면 위로 일정 거리에 있는 공간 평면에 놓이는 것으로 보이는 화상을 나타내며; 유니즌 부양은 재료가 주어진 각도(예를 들면, 90도)만큼 회전하면 유니즌 딥(또는 수퍼딥)에서 유니즌 플로트(또는 수퍼플로트)로 요동하고 이어서 재료가 동일한 각도를 더 회전하면 다시 유니즌 딥(또는 수퍼딥)으로 복귀하는 화상을 나타낸다. 유니즌 모프는 재료가 회전하거나 다른 관점에서 관측될 때 형태, 형상, 또는 크기가 변화하는 합성 화상을 나타낸다. 유니즌 3-D는 안면 화상과 같은 대규모 3차원 구조를 보여주는 화상을 나타낸다.
멀티플 유니즌 효과는, 형태, 색상, 이동 방향, 및 배율에 있어서 상이할 수 있는 다수의 유니즌 모션 화상 평면을 포함하는 필름과 같은 하나의 필름에서 조합될 수 있다. 다른 필름은 유니즌 딥 화상 평면과 유니즌 플로트 화상 평면을 조합할 수 있으며, 또 다른 필름은 유니즌 딥, 유니즌 모션, 및 유니즌 플로트 층을 동일한 색상 또는 상이한 색상으로 조합하도록 설계될 수 있고, 이들 화상은 동일하거나 상이한 그래픽 요소를 갖는다. 다수의 화상 평면의 색상, 그래픽 디자인, 광학 효과, 배율, 및 기타 시각 요소는 대개 독립적이며, 극히 예외적으로, 이들 시각 요소의 평면은 임의 방식으로 조합될 수 있다.
많은 지폐, 문서, 및 제품 보안 적용분야에 있어서, 필름의 전체 두께는 50미크론(본원에서는 "μ" 또는 "㎛"로도 지칭됨) 미만, 예를 들면 대략 45미크론 미만, 추가 예에서는 대략 10미크론 내지 대략 40미크론의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이는 예를 들어 50미크론 미만, 다른 예에서는 30미크론 미만, 또 다른 예에서는 대략 10미크론 내지 30미크론의 유효 베이스 직경을 갖는 포커싱 요소를 사용함으로써 달성될 수 있다. 다른 예로서, 대략 40미크론 미만의 초점 길이, 추가 예에서는 대략 10 내지 대략 30미크론의 초점 길이를 갖는 포커싱 요소가 사용될 수 있다. 특별한 예에서는 35미크론의 베이스 직경과 30미크론의 초점 길이를 갖는 포커싱 요소가 사용될 수 있다. 대안적인 혼성 굴절/반사 실시예는 8미크론으로서 얇게 제조될 수 있다.
본원에서의 필름은 통상적인 제조 시스템에 의해서는 재현되기 어려운 그 복잡한 다층 구조 및 그 고종횡비(high aspect-ratio) 요소로 인해 위조방지성이 우수하다.
따라서, 본 발명의 시스템은 반사 또는 투과되는 빛으로 육안에 의해 관찰할 때 하기와 같은 하나 이상의 화상을 투사하는 두께를 갖는 폴리머 필름 형태의 마이크로-광학 시스템을 제공한다:
i. 사방시차 운동을 보여주고(유니즌 모션);
ⅱ. 폴리머 필름의 두께보다 깊은 공간 평면 상에 놓이는 것으로 나타나며(유니즌 딥 및 유니즌 수퍼딥);
ⅲ. 공간 평면 상에서 폴리머 필름의 표면 위에 놓이는 것으로 나타나고(유니즌 플로트 및 유니즌 수퍼플로트);
ⅳ. 폴리머 필름이 방위 회전될 때 폴리머 필름의 두께보다 깊은 공간 평면과 필름의 표면보다 높은 공간 평면 사이에서 요동하며(유니즌 부양);
v. 하나의 형태, 형상, 크기, 색상(또는 이들 특성의 어떤 조합)으로부터 다른 형태, 형상, 크기, 색상(또는 이들 특성의 어떤 조합)으로 변형되고(유니즌 모프); 및/또는
ⅵ. 리얼한 3차원성을 갖는 것으로 나타난다(유니즌 3-D).
본 발명은 보다 구체적으로,
(a) 하나 이상의 광학 스페이서,
(b) 그 평면축중 적어도 하나에 대해 대칭축을 갖는 다수의 화상 아이콘의 주기적 평면 어레이로 구성되고, 상기 광학 스페이서 상에 또는 그에 이웃하여 배치되는 마이크로 화상, 및
(c) 그 평면축중 적어도 하나에 대해 대칭축을 갖는 화상 아이콘 포커싱 요소의 주기적 평면 어레이로서, 상기 대칭축은 상기 마이크로 화상 평면 어레이의 그것과 동일한 평면축이고, 각각의 포커싱 요소는, 다각형 베이스 복수영역 포커싱 요소이거나, 연관 화상 아이콘의 주변 에지가 시야를 벗어나지 않도록 연관 화상 아이콘의 폭에 비해 확대된 시야를 제공하는 렌즈이거나, 또는 50 미크론 미만의 유효 직경을 갖는 비구면(非球面: aspheric) 포커싱 요소인, 화상 아이콘 포커싱 요소의 주기적 평면 어레이를 포함하는 합성 확대 마이크로-광학 시스템, 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 시스템은 상기 효과중 하나 이상을 가질 수 있다. 상기 효과를 본 시스템 내에 선택적으로 포함시킬 수 있는 방법이 제공된다.
본 발명은 추가로, 전술한 적어도 하나의 마이크로-광학 시스템을 포함하는, 보안 문서, 라벨, 개봉 스트립(tear strips), 부정개봉 방지 장치, 밀봉 장치, 또는 기타 인증 또는 보안 장치 내에 또는 그것 상에 적어도 부분적으로 포함되고, 또한 그것 상에 또는 그와 연관하여 사용하기에 적합한 보안 장치를 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명은,
(a) 하나 이상의 광학 스페이서,
(b) 그 평면축 중 적어도 하나에 대해 대칭축을 갖는 다수의 화상 아이콘의 주기적 평면 어레이로 구성되고, 상기 광학 스페이서 상에 또는 그에 이웃하여 배치되는 마이크로 화상, 및
(c) 그 평면축중 적어도 하나에 대해 대칭축을 갖는 화상 아이콘 포커싱 요소의 주기적 평면 어레이로서, 상기 대칭축은 상기 마이크로 화상 평면 어레이의 그것과 동일한 평면축이고, 각각의 포커싱 요소는, 다각형 베이스 복수영역 포커싱 요소이거나, 연관 화상 아이콘의 주변 에지가 시야를 벗어나지 않도록 연관 화상 아이콘의 폭에 비해 확대된 시야를 제공하는 렌즈이거나, 또는 50 미크론 미만의 유효 직경을 갖는 비구면 포커싱 요소인, 화상 아이콘 포커싱 요소의 주기적 평면 어레이를 포함하는 문서 보안 장치, 및 그 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 의류, 피부 제품, 문서, 인쇄물, 상품, 포장, 판매시점 정보관리 디스플레이, 간행물, 광고 장치, 스포츠 용품, 금융 문서와 거래 카드, 및 기타 모든 상품의 시각적 향상을 위해 전술한 효과를 갖는 전술한 적어도 하나의 마이크로-광학 시스템을 포함하는 시각적 개선 장치를 제공한다.
또한, 전술한 적어도 하나의 보안 장치가 그 내부에 및/또는 그것 상에 적어도 부분적으로 매립되어 있는 보안 문서 또는 라벨이 제공된다.
본 발명의 다른 특징 및 장점들은 후술하는 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.
다른 시스템, 장치, 방법, 특징, 및 장점은 후술하는 도면 및 상세한 설명을 검사해보면 당업자에게 명백해질 것이다. 이러한 모든 추가적인 시스템, 방법, 특징, 및 장점은 본 명세서에 포함되고, 본 발명의 범위에 포함되며, 청구범위에 의해 보호되는 것으로 이해되어야 한다.
달리 한정되지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 기술적이고 과학적인 용어들은 당업자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 언급되는 모든 공보류, 특허출원, 특허, 및 기타 참조문헌은 그 전체가 원용된다. 분쟁의 경우에, 정의가 포함된 본 명세서가 이를 규제할 것이다. 또한, 재료, 방법, 및 예는 단지 예시적일 뿐이며, 제한적인 것으로 해석되지 않아야 한다.
도면을 참조함으로써 본 발명의 여러가지 태양이 보다 잘 이해될 수 있다. 도면에서의 부품들은 반드시 실제 축척으로 도시되지 않으며, 본 발명의 원리를 명료히 나타내기 위해서는 강조하여 도시되기도 한다. 더욱이, 여러 도면에서 동일한 부품에 대해서는 유사한 도면부호가 병기된다.
도1a는 시스템의 화상의 사방시차 운동을 제공하는 본 발명의 일 실시예를 예시하는 마이크로-광학 시스템의 단면도이다.
도1b는 도1a의 실시예의 등각 절취도이다.
도2a는 도1a 및 도1b의 실시예의 사방시차 합성 화상 모션 효과를 도시한다.
도2b 및 도2c는 본 시스템의 딥 및 플로트 실시예의 시각 효과를 도시한다.
도2d 내지 도 2f는 본 시스템의 부양 실시예의 회전에 의해 얻어지는 시각 효과를 도시한다.
도3은 본 시스템의 렌즈의 대칭적인 2차원 어레이의 상이한 패턴의 다양한 실시예 및 충진율을 도시하는 평면도이다.
도4는 아이콘 요소 주기/렌즈 주기 비율의 변화에 의해 생성되는 딥, 유니즌, 플로트, 및 부양 실시예 효과의 상이한 조합을 도시하는 그래프이다.
도5는 아이콘 화상의 합성 확대가 어떻게 본 시스템의 렌즈 어레이 축과 아이콘 어레이 축 사이의 상대 각도에 의해 제어될 수 있는지를 도시하는 평면도이다.
도6은 본 시스템의 합성 확대된 화상의 모핑 효과를 달성하는 실시예를 도시하는 평면도이다.
도7은 본 시스템의 아이콘 층의 다양한 실시예를 도시하는 단면도이다.
도8은 '포지티브' 및 '네거티브' 아이콘 요소 실시예를 도시하는 평면도이다.
도9는 합성 확대된 화상에 특성이 상이한 영역을 생성하기 위한 멀티-레벨 재료의 일 실시예를 도시하는 단면도이다.
도10은 합성 확대된 화상에 특성이 상이한 영역을 생성하기 위한 멀티-레벨 재료의 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도11은 본 시스템의 반사 광학 및 핀홀 광학 실시예를 도시하는 단면도이다.
도12는 전-굴절 재료 실시예의 구조를 혼성 굴절/반사 재료 실시예와 비교하는 단면도이다.
도13은 '박리-노출' 부정개봉 방지 재료 실시예를 도시하는 단면도이다.
도14는 '박리-변경' 부정개봉 방지 재료 실시예를 도시하는 단면도이다.
도15는 양면 시스템의 다양한 실시예를 도시하는 단면도이다.
도16은 본 시스템에 의해 계조 또는 색조 아이콘 요소 패턴 및 후속 합성 확대된 화상을 생성하기 위한 세 가지의 상이한 방법을 도시하는 단면도 및 대응 평면도이다.
도17은 프린트된 정보와 함께 본 시스템의 사용을 도시하는 단면도이다.
도18은 프린트된 정보와 조합하여 다양한 기판에 대한 본 시스템의 적용 또는 합체를 도시하는 도면이다.
도19는 그 각각이 본 시스템에 합체되었을 때 구면 렌즈의 초점맞춤 시야를 평시야 비구면 렌즈의 그것과 비교하는 단면도이다.
도20은 본 시스템에서의 두꺼운 아이콘 층의 사용에 기인하는 사용상의 두가지 이점을 도시하는 단면도이다.
도21은 본 시스템이 지폐에 "부분노출" 은선으로서 적용되는 것을 도시하는 평면도이다.
도22는 "부분노출" 보안 은선과 함께 화상의 본 시스템의 사방시차 모션 실시예를 도시한다.
도23은 본 시스템의 합성 화상의 망점처리를 도시한다.
도24a는 개별 합성 화상의 최소 피처보다 작은 치수의 조합된 합성 화상을 생성하기 위한 본 시스템의 사용을 도시한다.
도24b는 아이콘 화상 요소 사이에 좁은 갭 패턴을 생성하기 위한 본 시스템의 사용을 도시한다.
도25는 본 시스템의 아이콘 화상에 은밀하게 감춰진 정보를 포함시키는 것을 도시한다.
도26은 본 시스템에 의해 완전 3차원 화상을 생성하는 것을 도시한다.
도27은 도26의 3차원 실시예에서의 화상 아이콘을 설계하기 위한 방법을 도시한다.
도28은 도27의 방법으로부터 얻어지는 아이콘 화상을 도시한다.
도29는 도27의 방법이 복잡한 3차원 합성 화상에 어떻게 적용될 수 있는지를 도시한다.
도30은 28미크론의 유효 직경을 갖는 예시적인 육각형 베이스 복수영역 렌즈의 중심영역 초점 특성을 도시한다.
도31은 28미크론의 직경을 갖는 구면 렌즈의 중심영역 초점 특성을 도시한다.
도32는 도30의 육각형 렌즈의 사이드 영역의 성능을 도시한다.
도33은 도31의 구면 렌즈의 외측 영역의 성능을 도시한다.
이제 도면에 개시된 실시예에 대해 상세히 설명한다. 이들 도면과 더불어 여러 실시예가 개시되었지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명은 모든 변형예, 수정예, 및 등가예를 커버하는 것으로 이해되어야 한다.
도1a는 시스템의 화상의 사방시차 운동을 제공하는 마이크로-광학 시스템(12)의 일 실시예를 도시한다.
상기 시스템(12)은, 적어도 두 개의 거의 동일한 대칭 축을 가지며 2차원 주기적 어레이(periodic array)로 배열되는 마이크로-렌즈(1)를 구비한다. 렌즈 직경(2)은 50μ미만인 것이 바람직하며, 렌즈 사이의 격자간 공간(interstitial space)(3)은 5μ이하인 것이 바람직하다("μ"와 "㎛"는 동일한 측정을 의미하기 위해 번갈아 사용됨). 마이크로-렌즈(1)는 아이콘 요소(4)의 화상을 포커싱하고, 이 화상(10)을 관찰자를 향해 투사한다. 상기 시스템은 일반적으로 정상 레벨의 주변 조명을 갖는 상황에서 사용되며, 따라서 아이콘 화상의 조명은 반사되거나 투과되는 주변 빛으로부터 이루어진다. 아이콘 요소(4)는, 렌즈(1)를 포함하는 렌즈 어레이와 거의 유사한 주기 및 치수를 갖는 아이콘 요소의 주기적 어레이중 하나의 요소이다. 렌즈(1)와 아이콘 요소(4) 사이에는 광학 스페이서(5)가 존재하는 바, 이는 렌즈(1) 재료와 접촉하거나 또는 선택적으로 별도의 기판(8)일 수 있으며, 본 실시예에서 렌즈(9)는 기판으로부터 분리되어 있다. 아이콘 요소(4)는 선택적으로, 폴리머 재료로 이루어지는 것이 바람직한 밀봉 층(6)에 의해 보호될 수 있다. 밀봉 층(6)은 투명, 반투명, 착색(tinted), 색소성(pigmented), 불투명, 금속성, 자성, 변광성이거나, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있으며, 광학 효과, 전기 전도성 또는 전기 용량, 자기장 검출에 의존하는, 자동 지폐(currency) 인증, 검증, 트랙킹, 카운팅, 및 검출 시스템의 서포트를 포함하는, 보안 및 인증 목적을 위한 바람직한 광학 효과 및/또는 추가 기능을 제공한다.
상기 시스템의 전체 두께(7)는 통상 50μ미만이며, 실제 두께는 렌즈(1)의 F#(F number)와 렌즈(2)의 두께, 및 추가 보안 특징 또는 시각 효과 층의 두께에 종속된다. 아이콘 요소(4)의 반복 주기(11)는 렌즈(1)의 반복 주기와 거의 동일하며, 여러가지 다른 시각 효과를 내기 위해 렌즈의 반복 주기에 대한 아이콘의 반복 주기의 비율인 "축척 비율(scale ratio)"이 사용된다. 축척 비율의 축방향 대칭값이 1.0000과 거의 동일하면 렌즈와 아이콘의 대칭축이 오정렬될 때 유니즌 모션 사방시차 효과가 얻어지고, 축척 비율의 축방향 대칭값이 1.0000 미만이면 렌즈와 아이콘의 대칭축이 실질적으로 정렬될 때 유니즌 딥 및 유니즌 수퍼딥 효과가 얻어지며, 축척 비율의 축방향 대칭값이 1.0000을 초과하면 렌즈와 아이콘의 대칭축이 실질적으로 정렬될 때 유니즌 플로트 및 유니즌 수퍼플로트 효과가 얻어진다. 축척 비율의 축방향 대칭값이 예를 들어 X방향으로 0.995이고 Y방향으로 1.005이면 유니즌 부양 효과가 얻어진다.
렌즈 반복 주기와 아이콘 반복 주기의 어느 하나 또는 양자의 스케일 변형에 의해서, 또는 공간적으로 변하는 정보를 아이콘 패턴에 포함시킴으로써 유니즌 모프 효과가 얻어질 수 있다. 공간적으로 변하는 정보를 아이콘 패턴에 포함시킴으로써 유니즌 3-D 효과도 얻어질 수 있지만, 이 실시예에서 정보는 아이콘의 위치에 거의 일치하는 특정 위치에서 바라본 3차원 물체의 상이한 관점(viewpoints)을 나타낸다.
도1b는 반복 주기(11) 및 광학 스페이서 두께(5)의 렌즈(1) 및 아이콘(4)의 사각형 어레이 패턴을 갖는, 도1a에 단면 도시되어 있는 본 시스템의 등각도를 나타낸다(도1a는 사각형 어레이 패턴에 특정하지는 않지만, 모든 정규 주기적 어레이 패턴의 대표 단면도이다). 아이콘 요소(4)는 전방 절취도에서 명백히 보여지듯이 "$"화상으로서 도시되어 있다. 렌즈(1)와 아이콘 요소(4) 사이에는 실질적으로 일대일의 대응관계가 있지만, 렌즈 어레이의 대칭축은 일반적으로 아이콘 어레이의 대칭축과 정확히 정렬되지는 않을 것이다.
1.0000의 축척 비율을 갖는 도1a 및 도1b의 유니즌(사방시차 모션) 재료 실시예의 경우에, 렌즈(1) 축과 아이콘 요소(4) 축이 실질적으로 정렬될 때, 아이콘 요소의 결과적인 합성 화상(본 예에서는 거대한 "$")은 "부풀려지고", 이론적으로 무한대에 접근하는 인자에 의해 확대된다. 렌즈(1) 축과 아이콘 요소(4) 축의 약간의 각도 오정렬은 아이콘 요소의 합성 화상의 확대 인자를 감소시키며, 확대된 합성 화상의 회전을 초래한다.
유니즌 딥, 유니즌 플로트, 및 유니즌 부양 실시예의 합성 확대 인자는 렌즈(1) 축과 아이콘 요소(4) 축의 각도 정렬뿐 아니라 시스템의 축척 비율에 종속된다. 축척 비율이 1.0000과 동일하지 않을 때, 이들 축의 실질적인 정렬로부터 얻어지는 최대 배율은 1/(1.0000-(축척 비율))의 절대치와 동일하다. 따라서, 0.995의 축척 비율을 갖는 유니즌 딥 재료는 ｜1/(1.000-0.995)｜= 200x의 최대 배율을 나타낼 것이다. 유니즌 모션 재료 실시예와 마찬가지로, 유니즌 딥, 유니즌 플로트, 및 유니즌 부양 실시예의 렌즈(1) 축과 아이콘 요소(4) 축의 약간의 각도 오정렬은 아이콘 요소의 합성 화상의 확대 인자를 감소시키고, 확대된 합성 화상의 회전을 초래한다.
유니즌 딥 또는 수퍼딥 아이콘 패턴에 의해 생성되는 합성 화상은 유니즌 딥 또는 수퍼딥 패턴의 배향에 대해 수직하며, 유니즌 플로트 또는 수퍼플로트 아이콘 패턴에 의해 생성되는 합성 화상은 유니즌 플로트 또는 수퍼플로트 아이콘 패턴의 배향에 대해 거꾸로 백팔십도(180°) 회전된다.
도2a는 유니즌 모션 실시예에서 보이는 반직관적 사방시차 화상 모션 효과를 개략 도시한다. 도2a의 좌측은 수평축(16) 주위로 요동(18)되는 하나의 유니즌 모션 재료(12)를 평면 도시한다. 합성 확대된 화상(14)이 시차에 따라 이동되면, 이 화상은 재료(12)가 수평축(16) 주위로 요동될 때 (도2a에 도시하듯이) 상하로 변위되는 것으로 나타날 것이다. 이러한 명백한 시차 모션은 실제 물체, 종래 프린트, 및 홀로그래픽 화상의 통상적인 것일 것이다. 시차 모션을 나타내는 대신에, 합성 확대된 화상(14)은, 정상적으로 예상되는 시차 모션 방향에 대해 수직한 모션인 사방시차 모션(20)을 보여준다. 도2a의 우측은 수평 회전축(16) 주위로 요동(18)될 때의 단일 합성 확대된 화상(14)의 사방시차 모션을 나타내는 하나의 재료(12)의 사시도를 도시한다. 점선도시된 아웃라인(22)은 사방시차에 의해 우측으로 이동한 후의 합성 확대된 화상(14)의 위치를 도시하며, 점선도시된 아웃라인(24)은 사방시차에 의해 좌측으로 이동한 후의 합성 확대된 화상(14)의 위치를 도시한다.
유니즌 딥 및 유니즌 플로트 실시예의 시각 효과가 도2b 및 도2c에 등각 도시되어 있다. 도2b에서, 하나의 유니즌 딥 재료(26)는, 관찰자(30)의 눈으로 볼 때 유니즌 딥 재료(26)의 평면 아래에 놓이도록 입체적으로 나타나는 합성 확대된 화상(28)을 도시한다. 도2c에서, 하나의 유니즌 딥 재료(32)는, 관찰자(30)의 눈으로 볼 때 유니즌 플로트 재료(34)의 평면 위에 놓이도록 입체적으로 나타나는 합성 확대된 화상(34)을 도시한다. 유니즌 딥 효과 및 유니즌 플로트 효과는 (관찰자(30)의 눈으로부터 유니즌 딥 재료(26) 또는 유니즌 플로트 재료(32)까지의 시선이 재료의 표면에 수직하도록) 수직 고도로부터 통상 45도 미만인 얕은 앙각(仰角: elevation angle)에 이르는 광범위한 고도 위치에 걸쳐서 전방위 관찰 위치에서 볼 수 있다. 광범위한 관찰 각도 및 배향에 걸친 유니즌 딥 및 유니즌 플로트 효과의 가시성은 원통형 수정체 광학 또는 홀로그래피를 이용한 시뮬레이션으로부터 유니즌 딥 및 유니즌 플로트 재료를 구별하는 간단하고 편리한 방법을 제공한다.
유니즌 부양 실시예 효과는, 도2d 내지 도2f에서, 합성 확대된 화상(38)의 입체적으로 인지되는 깊이 위치를 유니즌 부양 재료(36)의 세 개의 상이한 방위각 회전으로 도시하는 등각도, 및 관찰자(30)의 눈에 보이는 유니즌 부양 재료(36) 및 합성 확대된 화상(38)의 대응 평면도로 도시되어 있다. 도2d는 유니즌 부양 재료(36)가 평면 도시하듯이 배향되어 있을 때 상기 유니즌 부양 재료(36) 아래의 평면에 놓이도록 입체적으로 나타나는 합성 확대된 화상(38)(이후 "화상"으로 지칭됨)을 도시한다. 평면도에서의 진한 검은선은 설명을 위한 방위 배향 기준(37)으로서 작용한다. 도2d에서 배향 기준(37)은 수직 방향으로 정렬되고 화상(38)은 수평 방향으로 정렬되는 것에 유의해야 한다. 관찰자의 두 눈의 동공을 연결하는 선에 거의 평행하게 정렬되는 유니즌 부양 재료(36)의 제1 축을 따라서 축척 비율(이후 '입체 축척 비율'로 지칭됨)이 1.000 미만이기 때문에 화상(38)은 유니즌 딥 위치에 나타난다. 유니즌 부양 재료(36)의 입체 축척 비율은 상기 제1 축에 수직한 제2 축을 따라서 1.000보다 크며, 따라서 도2f에 도시하듯이 제2 축이 관찰자의 눈의 동공을 연결하는 선에 거의 평행하게 정렬될 때 화상(38)의 유니즌 플로트 효과를 생성한다. 이 도면에서 배향 기준(37)은 수평 위치에 있는 것에 유의해야 한다. 도2e는 이 방위 배향에서의 입체 축척 비율이 거의 1.000이기 때문에 유니즌 모션 사방시차 화상 효과를 생성하는 유니즌 부양 재료(36)의 중간 방위 배향을 나타낸다.
재료가 방위적으로 회전될 때 유니즌 부양 재료(36)의 아래(도2d)로부터 유니즌 부양 재료(36)의 레벨(도2e)까지 그리고 이어서 유니즌 부양 재료(36)의 레벨 위(도2f)로 이동하는 유니즌 부양 화상(38)의 시각 효과는 유니즌 부양 재료(36)를 종래의 방식으로 프린트된 정보와 조합함으로써 향상될 수 있다. 종래 프린트의 변함없는 입체 깊이는 화상(38)의 입체 깊이 이동을 보다 잘 인지하기 위한 기준 평면으로서 작용한다.
유니즌 재료가 '포인트' 광원(예: 스포트라이트 또는 LED 플래쉬라이트) 또는 평행 광원(예: 햇빛)과 같은 강한 방향성 광원에 의해 조사될 때, 아이콘의 "섀도우 화상"을 볼 수 있다. 이들 섀도우 화상은 여러 면에서 특별하다. 유니즌에 의해 제공되는 합성 화상은 조명 방향이 움직임에 따라 이동하지 않지만, 생성되는 섀도우 화상은 이동한다. 또한, 유니즌 합성 화상은 재료의 평면과 다른 시각 평면에 놓일 수 있지만, 섀도우 화상은 항상 재료 평면에 놓인다. 섀도우 화상의 색상은 아이콘의 화상이다. 따라서 흑색 아이콘은 흑색 섀도우 화상을 생성하고, 녹색 아이콘은 녹색 섀도우 화상을 생성하며, 백색 아이콘은 백색 섀도우 화상을 생성한다.
조명 각도가 이동함에 따른 섀도우 화상의 이동은, 합성 화상에 존재하는 시각 효과에 평행하도록 특정 깊이 또는 모션 유니즌 효과에 구속된다. 따라서 조명 각도가 변경됨에 따른 섀도우 화상의 이동은 시각이 변경될 때 합성 화상이 보여주는 이동에 평행하다. 특히,
모션 섀도우 화상은 광원이 이동할 때 사방시차적으로 이동한다.
딥 섀도우 화상은 광원과 동일 방향으로 이동한다.
플로트 섀도우 화상은 광원과 반대 방향으로 이동한다.
부양 섀도우 화상은 이상의 조합인 방향으로 이동한다.
부양 딥 섀도우 화상은 좌우 방향으로는 빛과 동일한 방향이지만 상하 방향으로는 빛과 반대 방향으로 이동하고, 부양 플로트 섀도우 화상은 좌우 방향으로는 빛과 반대 방향이지만 상하 방향으로는 빛과 동일한 방향으로 이동하며, 부양 모션 섀도우 화상은 빛 이동에 대해 사방시차 모션을 나타낸다.
유니즌 모프 섀도우 화상은 광원이 이동할 때 모핑 효과를 보여준다.
LED 광과 같은 발산 포인트 광원이 유니즌 필름에 대해 근접 및 이격 이동될 때 추가적인 이색적인 섀도우 화상 효과가 나타난다. 광원이 더 멀어지면, 그 발산 광선은 평행광에 보다 근접하고 딥, 수퍼딥, 플로트 또는 수퍼플로트 유니즌 합성 화상에 의해 생성되는 섀도우 화상은 합성 화상과 거의 동일한 크기로 나타난다. 빛이 표면에 더 가까워지면, 조명이 훨씬 발산되기 때문에 딥 및 수퍼딥 재료의 섀도우 화상은 축소되고, 플로트 및 수퍼플로트 재료의 섀도우 화상은 확대된다. 이들 재료에 수렴성 조명을 조사하면 딥 및 수퍼딥 섀도우 화상은 합성 화상보다 큰 크기로 확대되고 플로트 및 수퍼플로트 섀도우 화상은 축소된다.
조명의 수렴 또는 발산이 변경될 때, 유니즌 모션 재료의 섀도우 화상은 스케일이 크게 변화되지 않으며, 오히려 섀도우 화상은 조명 중심 주위로 회전한다. 조명의 수렴 또는 발산이 변경될 때 유니즌 부양 섀도우 화상은 일 방향으로는 축소되고 수직 방향으로는 확대된다. 조명의 수렴 또는 발산이 변경될 때 유니즌 모프 섀도우 화상은 특별한 모프 패턴에 특정한 방식으로 변경된다.
이들 섀도우 화상 효과는 모두, 보안, 위조방지, 상표 보호 적용, 및 기타 유사한 적용에 사용되는 유니즌 재료에 대한 추가적인 인증 방법으로서 사용될 수 있다.
도3의 a-i는 마이크로-렌즈의 대칭적인 2차원 어레이의 상이한 패턴의 다양한 실시예 및 충진율(fill-factors)을 도시하는 평면도이다. 도3의 a,d,g는 규칙적인 육각형 어레이 패턴(40)으로 배열되는 마이크로-렌즈(46, 52, 60)를 각각 도시한다. (점선 도시된 어레이 패턴 라인(40, 42, 44)은 렌즈 패턴의 대칭을 도시하지만, 렌즈 어레이의 임의의 물리적인 요소를 반드시 나타내지는 않는다.) 도3의 a의 렌즈는 거의 원형의 기본 형상(geometry)(46)을 가지며, 도3의 g의 렌즈는 거의 육각형의 기본 형상(60)을 갖고, 도3의 d의 렌즈는 라운딩처리된 육각형의 중간적인 기본 형상(52)을 갖는다. 렌즈 형상의 유사한 발전이 렌즈(48, 54, 62)의 사각형 어레이(42)에 적용되며, 이들 렌즈는 도3의 b,e,h에 도시하듯이, 거의 원형(48)에서부터 라운딩처리된 사각형(54), 거의 사각형(62)에 이르는 기본 형상을 갖는다. 대응적으로, 정삼각형 어레이(44)는 도3의 c,f,i에 도시하듯이, 거의 원형(50)에서부터 라운딩처리된 삼각형(58), 거의 삼각형(64)에 이르는 기본 형상을 갖는 렌즈를 유지한다.
도3의 a-i의 렌즈 패턴은 본 시스템에 사용될 수 있는 렌즈를 나타낸다. 렌즈 사이의 격자간 공간은 화상의 합성 확대에 직접 기여하지 않는다. 이들 렌즈 패턴중 하나를 사용하여 생성된 재료는 또한, 동일 형상으로 그리고 거의 동일한 스케일로 배열되는 아이콘 요소의 어레이를 구비할 것이며, 유니즌 모션, 유니즌 딥, 유니즌 플로트, 및 유니즌 부양 효과를 생성하기 위해 사용되는 스케일의 차이를 허용할 것이다. 도3의 c에 도시된 바와 같이 격자간 공간이 크면, 렌즈가 낮은 충진율을 갖는다고 말하며, 화상과 배경 사이의 콘트래스트는 아이콘 요소로부터 산란되는 빛에 의해 감소될 것이다. 격자간 공간이 작으면, 렌즈가 높은 충진율을 갖는다고 말하며, 렌즈 자체가 양호한 초점 특성을 갖고 아이콘 요소가 렌즈의 초점 평면에 있으면, 화상과 배경 사이의 콘트래스트는 높을 것이다. 일반적으로, 사각형 또는 삼각형을 기본으로 하기보다는 원형 또는 거의 원형을 기본으로 하는 높은 광학 품질의 마이크로-렌즈를 형성하는 것이 보다 용이하다. 격자간 공간의 최소화 및 렌즈 성능의 양호한 밸런스가 도3의 d에 도시되어 있으며, 이 도면은 라운딩처리된 육각형의 기본 형상을 갖는 렌즈의 육각형 어레이를 도시한다.
낮은 F#를 갖는 렌즈는 본 발명의 시스템에 사용하기에 특히 적합하다. 낮은 F#란 4미만을 의미하며, 특히 유니즌 모션에서는 대략 2이하를 의미한다. 낮은 F# 렌즈는 높은 곡률을 가지며, 대응적으로 큰 처짐(sag), 또는 중심 두께를 그 직경의 일정 비율로서 갖는다. 0.8의 F#를 갖는 통상적인 유니즌 렌즈는, 28미크론의 폭과 10.9미크론의 중심 두께를 갖는 육각형 베이스를 갖는다. 50미크론의 폭과 200미크론의 초점 길이를 갖는 통상적인 드링크워터(Drinkwater) 렌즈는 4의 F# 및 3.1미크론의 중심 두께를 갖는다. 동일한 기본 크기로 스케일링되면, 유니즌 렌즈는 드링크워터 렌즈보다 거의 여섯배 큰 처짐을 갖는다.
예를 들어 육각형 베이스 복수영역(multi-zonal) 렌즈와 같은 다각형 베이스 복수영역 렌즈는 원형 베이스 구형 렌즈에 비해 중요하고 의외의 장점을 갖는 것으로 밝혀졌다. 전술했듯이, 육각형 베이스 복수영역 렌즈는 그 응력-완화 형상으로 인해 제작성을 현저히 향상시키지만, 육각형 베이스 복수영역 렌즈의 사용을 통해서 얻어지는 추가적인 의외의 광학적 이점이 존재한다.
이들 렌즈는 그 각각이 본 발명에 상이하고 독특한 이점을 제공하는 세 개의 광학 영역을 갖기 때문에 복수영역적이라고 지칭한다. 이들 세 영역은 중앙 영역(렌즈 면적의 거의 절반을 구성), 사이드 영역, 및 코너 영역이다. 이들 다각형 렌즈는, 중앙 영역 주위에서 코너 영역 내측에 그려지고 사이드 영역을 구비하는 원의 직경인 유효 직경을 갖는다.
본 발명의 육각형 베이스 복수영역 렌즈의 중앙 영역은, 동일한 직경 및 초점 길이를 갖는 구면뿐 아니라, 빛을 포커싱시키는 비구면 형태(예를 들면, 공칭 28미크론 초점 길이를 갖는 28미크론 직경의 렌즈에 대해 [y= (5.1316E)X4-(0.01679)X3+(0.124931)X+11.24824]로 정의되는 형태를 갖는)를 갖는다. 도30은 폴리머 기판(786)(렌즈 및 기판 n=1.51)에서의 공칭 28미크론 초점 길이를 갖는 공칭 28미크론 직경의 육각형 베이스 복수영역 렌즈(784)의 중앙 영역(780) 초점 특성(782)을 도시하며, 도31은 폴리머 기판(794)(렌즈 및 기판 n=1.51)에서의 공칭 30미크론 초점 길이를 갖는 공칭 28미크론 직경의 구면 렌즈(792)의 중앙 영역(788) 초점 특성(790)을 도시한다. 이들 두 도면을 비교해 보면 본 발명의 육각형 베이스 복수영역 렌즈(784)가 적어도 구면 렌즈(792)와 같은 성능을 발휘함이 명백히 나타난다. 육각형 베이스 복수영역 렌즈(784)의 중앙 영역(789)은 광범위한 시각에서 높은 화상 해상도 및 얕은 피사계 심도(depth of field: 선명하게 초점이 맞는 범위)를 제공한다.
본 발명의 육각형 베이스 복수영역 렌즈(784)의 여섯개의 사이드 영역(796) 각각은 복잡한 방식으로 상기 영역의 위치에 종속되는 초점 길이를 갖지만, 그 효과는 도32에 도시하듯이 사이드 영역(796)의 초점이, 중앙 영역 초점의 대략 +/-10퍼센트에 해당하는 수치(798) 범위에 걸쳐서 퍼지도록 하는 것이다. 초점의 이러한 수직 블러링(blurring: 흐릿해짐)(798)은 이들 영역(796)에서 렌즈의 피사계 심도를 효과적으로 증가시키며, 평시야(flat-field) 렌즈를 갖는 것과 동등한 이점을 제공한다. 구면 렌즈(792)의 외부 영역(800)의 성능은 도33에서 볼 수 있다. 초점의 수직 블러링(802)은, 육각형 베이스 복수영역 렌즈(784)에 비해 구면 렌즈(792)에서가 현저히 적다.
이는 비정상적인 관찰에 있어서 특히 중요한 바: 증가된 피사계 심도 및 사실상 돋보이는 피사계는 구면 렌즈의 곡선형 초점면이 아이콘 평면으로부터 분리될 때 구면 렌즈에서 발생할 수 있는 급격한 화상 디포커스를 완화시킨다. 따라서, 육각형 베이스 복수영역 렌즈를 사용하는 유니즌 재료는 구면 렌즈를 사용하는 등가의 유니즌 재료에 비해 높은 관찰각도에서 보다 부드럽게 초점에서 멀어지는 합성 화상을 표시한다. 이는 재료의 유효 관찰 각도를 증가시키고 따라서 보안 장치 또는 화상 연출 장치로서의 용도를 증가시키기 때문에 바람직하다.
도32의 육각형 베이스 복수영역 렌즈(784)의 코너 영역(806)은, 아이콘 평면 상으로의 주변 조명을 산란(808)시키는 의외의 이점을 제공하고 따라서 조명 상태에 대한 유니즌 재료의 감도를 저하시키는 발산형 초점 특성을 갖는다. 도33의 구면 렌즈(792)는 (아이콘 평면 구역(804)으로 산란되는 광선이 부재함으로써 보이는) 넓은 영역에 걸쳐서 주변 조명을 산란시키지 않으며, 따라서 구면 렌즈를 사용하여 제조된 유니즌 재료는 다양한 각도에서 볼 때 육각형 베이스 복수영역 렌즈를 사용하여 제조된 유니즌 재료에 비해 합성 화상 휘도의 변화가 크다.
예시적인 육각형 베이스 복수영역 렌즈로부터 얻어지는 이점은 육각형 베이스 복수영역 렌즈가 구면 렌즈에 비해 높은 충진율(평면 커버 능력)을 갖기 때문에 더 확대된다. 구면 렌즈 사이의 격자간 공간은 주변 빛을 사실상 전혀 산란시키지 않으며, 이 비산란 영역은 육각형 베이스 복수영역 렌즈의 경우에 더 작다.
따라서, 종래의 광학 기준으로 평가할 때는 육각형 베이스 복수영역 렌즈의 초점 특성이 구면 렌즈의 초점 특성에 못미치지만, 본 발명의 내용에서 육각형 베이스 복수영역 렌즈는 구면 렌즈에 비해 의외의 이점과 장점을 제공한다.
어느 형태의 렌즈이든, 아이콘 평면 상으로의 주변 조명 산란을 향상시키기 위해 렌즈 격자간 공간에 도입되거나 합체되는 산란 미세구조물 또는 산란 재료의 추가로 인해 이익을 얻을 수 있다. 또한, 렌즈 격자간 공간은, 주변 조명을 아이콘 평면 상으로 향하게 하기 위해 수렴 또는 발산 초점 특성을 갖는 소직경 메니스커스(meniscus:요철렌즈)를 형성하는 재료로 충진될 수 있다. 이들 방법은 예를 들어 렌즈 격자간 메니스커스 충진 재료에 광산란 입자를 포함시킴으로써 조합될 수 있다. 대안적으로, 렌즈 격자간 영역은 최초에, 적절히 산란적인 렌즈 격자간 영역으로 제조될 수 있다.
이들 특성을 갖는 구면 렌즈는, 필름 표면과 렌즈 에지 사이의 큰 접촉 각도가 제조 중에 렌즈를 공구로부터 분리하기 위해 가해지는 힘에 대한 응력 집중기로서 작용하기 때문에 제조가 매우 어렵다. 이러한 높은 응력은 필름에 대한 렌즈 접착의 실패, 및 공구로부터의 렌즈 제거 실패를 초래한다. 또한, 낮은 F# 구면 렌즈의 광학 성능은 렌즈의 중심에서 먼 반경방향 영역에서 점점 저하되며, 낮은 F# 구면 렌즈는 그 중심 영역 근처를 제외하고는 초점이 잘 맞지 않는다.
육각형 베이스 렌즈는 보다 거의 원형의 베이스를 갖는 렌즈에 비해 의외의 상당한 이점을 갖는 바, 육각형 렌즈는 거의 원형의 베이스를 갖는 광학적으로 등가의 렌즈에 비해 낮은 박리력으로 그 공구로부터 해제된다. 육각형 렌즈는, 그 중심 근처에서 거의 축방향으로 대칭적인 것으로부터 육각형으로 대칭적인 것까지 혼합되는 형상으로서, 그 베이스에서 응력 집중기로서 작용하는 코너를 갖는 형상을 갖는다. 날카로운 베이스 코너에 의해 초래되는 응력 집중은 제조 중에 렌즈를 그 몰드로부터 분리하는데 필요한 총 박리력을 감소시킨다. 이 효과의 정도는 상당한 바, 거의 원형 베이스 렌즈에 비해 육각형 베이스 렌즈에 대한 둘 이상의 인자에 의해 박리력이 제조중에 감소될 수 있다.
재료의 화상 콘트래스트는 렌즈 격자간 공간을 렌즈용 마스크를 형성하는 광흡수성(검은색) 불투명 착색 재료로 충진함으로써 향상될 수 있다. 이는 렌즈 격자간 공간을 통해서 아이콘 층으로부터 산란되는 빛에 기인하는 콘트래스트 감소를 없애준다. 이 격자간 충진의 추가적인 효과는, 유입되는 주변 조명이 격자간 공간을 통해서 아이콘 평면에 도입되지 못하기 때문에 전체 화상이 더 어두워진다는 점이다. 그 주변에 이상(異常: aberrant) 포커싱을 갖는 렌즈에 의해 생성되는 화상 투명도 역시, 불투명한 착색된 격자간 충진에 의해 향상될 수 있으며, 이 충진은 이상 주변 렌즈 영역을 폐색한다.
렌즈 격자간 공간을 백색 또는 옅은 색상의 재료로 충진하거나, 또는 유니즌 재료와 함께 사용될 기판에 매치되는 색상의 재료로 충진함으로써 다른 효과를 얻을 수 있다. 옅은 색상의 렌즈 격자간 충진이 충분히 조밀하고 아이콘 평면이 아이콘 요소와 배경 사이에 강한 콘트래스트를 가지면, 유니즌 합성 화상은 반사광으로 볼때는 거의 볼 수 없을 것이며, 렌즈 측에서 투과광으로 볼때는 명료하게 볼 수 있을 것이나, 아이콘 측에서 볼때는 볼 수 없을 것이다. 이는 투과광으로만 볼 수 있고 한쪽에서만 볼 수 있는 일방 투과 화상을 갖는 신규한 보안 효과를 제공한다.
렌즈 격자간 코팅에는 추가 인증 수단을 제공하기 위해 가시광선 안료를 대신하여 또는 그에 추가적으로 형광 물질이 사용될 수 있다.
도4는 본 발명의 재료의 축을 따라서 입체 축척 비율(SSR: stereoscopic scale ratio)(아이콘 요소 반복 주기/렌즈 어레이 반복 주기)을 변경하는 효과를 도시한다. 1.000을 초과하는 SSR을 갖는 시스템의 영역은 유니즌 플로트 및 수퍼플로트 효과를 생성할 것이며, 거의 1.000의 SSR을 갖는 영역은 유니즌 모션 사방시차 운동(OPM) 효과를 생성할 것이며, 1.0000 미만의 SSR을 갖는 영역은 유니즌 딥 및 유니즌 수퍼딥 효과를 생성할 것이다. 이들 효과 전부는 생성되어서, 시스템 필름의 축을 따라서 다양한 방식으로 하나씩 전이될 수 있다. 이 도면은 무한하게 다양한 그러한 조합중 하나를 도시한다. 점선(66)은 유니즌 딥 및 유니즌 수퍼딥과 유니즌 플로트 및 유니즌 수퍼플로트 사이의 분할선인 1.000에 거의 대응하는 SSR값과, OPM을 나타내는 SSR값을 가리킨다. 영역 68에서 유니즌 재료의 SSR은 0.005이며, 유니즌 딥 효과를 생성한다.
이에 이웃하는 영역 70에서는 SSR이 0.995에서 1.005까지 경사지며, 유니즌 딥에서 유니즌 플로트 효과로의 공간 전이(transition)를 생성한다. 다음 영역 72에서의 SSR은 1.005이며 유니즌 플로트 효과를 생성한다. 다음 영역 74는 유니즌 플로트 효과로부터 유니즌 딥 효과로의 매끄러운 하향 전이를 생성한다. 영역 76은 유니즌 딥 효과로부터, OPM, 유니즌 플로트 효과로의 계단식으로 상향 전진하며, 영역 78은 OPM으로 다시 내려간다. 이들 효과를 달성하는데 필요한 반복 주기의 변경은 일반적으로 아이콘 요소층에서 가장 쉽게 수행된다. 각 영역에서 SSR을 변경하는 것에 추가적으로, 합성 확대된 화상을 거의 유사한 크기로 유지하기 위해 아이콘 요소 어레이 내에서 어레이의 각 영역의 회전 각도를 변화시키는 것이 바람직하다.
이 그래프를 해석하는 가장 쉬운 방법은, 그래프를, 하나의 시스템 재료의 이 축을 가로질러 인지될 입체 깊이의 단면도로서 바라보는 것이다. 따라서, SSR의 로컬 제어에 의해 또한 선택적으로 어레이 회전 각도의 대응 로컬 제어에 의해 화상의 입체 침식된(sculpted) 필드, 성형 시각면을 생성할 수 있다. 이 입체 침식된 표면은 사람 얼굴을 포함하는 무제한적인 범위의 형상을 나타내는데 사용될 수 있다. 입체 침식된 그리드 또는 주기적 도트의 효과를 생성하는 아이콘 요소의 패턴은 복잡한 표면을 시각적으로 표시하는 특히 효과적인 방법일 수 있다.
도5의 a-c는 본 발명의 시스템의 재료 제작에 있어서 하나의 어레이 패턴을 다른 것에 대해 회전시키는 효과를 나타내는 평면도이다. 도5의 a는 어레이 축의 각도 변화가 거의 없는, 규칙적인 주기적 어레이 간격(82)을 갖는 렌즈 어레이(80)를 도시한다. 도5의 b는 어레이 축 배향 각도(86)가 점차 변하는 아이콘 요소 어레이(84)를 도시한다. 렌즈 어레이를 아이콘 어레이 위로 이동시킴으로써 렌즈 어레이(80)가 아이콘 요소 어레이(84)와 조합되면, 그 결과적인 대략적인 시각 효과가 도5의 c에 도시되어 있다. 도5의 c에서, 렌즈 어레이(80)와 아이콘 어레이(84)의 조합에 의해 생성된 재료(88)는, 재료를 가로질러 스케일 및 회전이 변화하는 합성 확대된 화상(89, 90, 91)의 패턴을 생성한다. 재료(88)의 좌하단을 향하는 화상(89)은 크고 회전을 전혀 나타내지 않는다. 재료(88)의 상부 중간 섹션을 향하는 화상(90)은 그보다 작으며, 화상(89)에 대해 상당한 각도를 회전한다. 화상(89, 90) 사이의 상이한 스케일 및 회전은 렌즈 패턴(82)과 아이콘 요소 패턴(86)의 각도상 오정렬의 차이의 결과이다.
도6의 a-c는 제1 화상이 아이콘 요소 패턴(92, 94)의 경계를 가로질러 이동함에 따라 하나의 합성 확대된 OPM 화상(98)을 다른 합성 확대된 화상(102)으로 모핑시키기 위한 방법을 도시한다. 아이콘 요소 패턴(92)은 확대된 삽입물(96)에 도시된 원형 아이콘 요소(98)를 포함한다. 아이콘 요소 패턴(94)은 확대된 삽입물(100)에 도시된 스타 아이콘 요소(102)를 포함한다. 아이콘 요소 패턴(92, 94)은 분리된 물체가 아니며, 그 경계(104)에서 연결되어 있다. 이러한 조합된 아이콘 요소 패턴을 사용하여 재료가 조립되면, 그 결과적인 OPM 화상은 도6의 b 및 c에 도시된 모핑 효과를 나타낸다. 도6의 b는 경계(104)를 가로질러 우측(107)으로 이동하고 경계에서는 역시 우측으로 이동하는 스타 화상(102)으로서 드러나는 OPM 원형 화상(98)을 도시한다. 화상(106)은 전이 중에 경계를 지날 때 부분 원형 및 부분 스타 형상을 갖는다. 도면중 도6의 c는 우측으로 더 이동한 후의 화상을 도시하며, 여기에서 화상(98)은 이제 경계(104)에 더 가까이 있고 화상(106)은 원형에서 스타 모양으로의 모핑을 완료하도록 경계를 거의 지나고 있다. 견고한 경계(104)를 갖는 대신에 하나의 아이콘 요소 패턴으로부터 다른 것으로의 전이 영역을 생성함으로써 모핑 효과가 덜 급격한 방식으로 달성될 수 있다. 전이 영역에서 아이콘은 일련의 단계를 통해서 원에서 스타로 점진적으로 변화할 것이다. 결과적인 OPM 화상의 시각적 모핑의 매끄러운 정도는 전이에 사용되는 단계의 수에 종속될 것이다. 그래프적 가능성의 범위는 무한하다. 예를 들어, 전이 영역은 날카로운 스타 포인트가 돌출하는 동안 원을 축소시키도록 설계될 수 있거나, 또는 대안적으로 원의 사이드는 그 최종 디자인에 도달할 때까지 점진적으로 더 날카로워진 뭉툭한 스타를 생성하도록 내측으로 오목해지도록 나타날 수 있다.
도7의 a-c는 아이콘 요소의 다른 실시예를 도시하는 본 발명의 시스템의 재료의 단면도이다. 도7의 a는 광학 스페이서(5)에 의해 아이콘 요소(108)로부터 분리된 렌즈(1)를 갖는 재료를 도시한다. 아이콘 요소(108)는 광학 스페이서(5)의 하면에 적용되는 무색, 유색, 착색, 또는 염색된 재료의 패턴에 의해 형성된다. 프린트 해상도가 충분히 정밀한 한 이러한 종류의 아이콘 요소(108)를 축적하기 위해서는 잉크젯, 레이저젯, 활판인쇄(letterpress), 플렉소(flexo), 그라비어(gravure), 및 요판인쇄(intaglio)와 같은 다수의 통상적인 프린트 방법중 임의의 것이 사용될 수 있다.
도7의 b는 아이콘 요소(112)의 다른 실시예를 갖는 유사한 재료 시스템을 도시한다. 이 실시예에서 아이콘 요소는 기재(110)에 매립되는 안료, 염료, 또는 입자로 형성된다. 기재(110) 내의 이 실시예의 아이콘 요소(112)의 예로는, 사진 에멀젼으로서의 젤라틴내 은 입자, 잉크 수용체 코팅에 흡수된 안료 또는 염료 잉크, 염료 수용체 코팅 내로의 염료 승화 전사, 및 촬상 필름에서의 광변색성 또는 온도변색성 화상이 포함된다.
도7의 c는 아이콘 요소(11)를 형성하기 위한 미세구조 방법을 도시한다. 이 방법은 거의 무제한적인 공간 해상도의 이점을 갖는다. 아이콘 요소(114)는 미세구조(113) 또는 중실 영역(115)내의 보이드로부터 단독으로 또는 조합으로 형성될 수 있다. 이들 보이드(113)는 선택적으로, 상이한 굴절율을 갖는 증발된 금속 재료 또는 염색 또는 착색 재료와 같은 다른 재료로 충진되거나 코팅될 수 있다.
도8의 a-b는 아이콘 요소의 포지티브 실시예 및 네거티브 실시예를 도시한다. 도8의 a는 투명한 배경(118)에 대해 채색, 염색 또는 착색되는 포지티브 아이콘 요소(116)를 도시한다. 도8의 b는 채색, 염색 또는 착색된 배경(120)에 대해 투명한 네거티브 아이콘 요소(122)를 도시한다. 본 시스템의 재료는 선택적으로 포지티브 및 네거티브 아이콘 요소를 포함할 수 있다. 이러한 포지티브 및 네거티브 아이콘 요소 생성 방법은 특히 도7의 c의 미세구조 아이콘 요소에 적합하다.
도9는 본 시스템의 픽셀-영역 재료의 일 실시예의 단면도이다. 이 실시예는 단 초점 렌즈(124)를 갖는 영역 및 장 초점 렌즈(136)를 갖는 다른 영역을 구비한다. 단 초점 렌즈(124)는 렌즈(124)의 초점 평면에 배치된 아이콘 평면(128)에 아이콘 요소(129)의 화상(123)을 투사한다. 장 초점 렌즈(136)는 렌즈(136)의 초점 평면에 배치된 아이콘 평면(132)에 아이콘 요소(137)의 화상(134)을 투사한다. 광학 분리기(126)는 단 초점 렌즈(124)를 그 관련 아이콘 평면(128)으로부터 분리한다. 장 초점 렌즈(136)는 광학 분리기(126), 아이콘 평면(128), 및 제2 광학 분리기(130)의 두께의 합에 의해 그 관련 아이콘 평면(132)으로부터 분리된다. 제2 아이콘 평면(132)에서의 아이콘 요소(137)는 단 초점 렌즈(124)의 초점 심도 밖에 위치하며, 따라서 단 초점 렌즈 영역에 별개의 합성 확대된 화상을 형성하지 않는다. 마찬가지로, 아이콘 요소(129)는 별개의 합성 확대된 화상을 형성하기에는 장 초점 렌즈(136)에 너무 가깝다. 따라서, 단 초점 렌즈(124)를 지지하는 재료 영역은 아이콘 요소(129)의 화상(123)을 표시할 것이며, 장 초점 렌즈(136)를 지지하는 재료 영역은 아이콘 요소(137)의 화상(134)을 표시할 것이다. 투사되는 화상(123, 134)은, 디자인, 색상, OPM 방향, 합성 확대 인자, 및 전술한 딥, 유니즌, 플로트, 및 부양 효과를 포함하는 효과에 있어서 다를 수 있다.
도10은 본 시스템의 픽셀-영역 재료의 다른 실시예의 단면도이다. 본 실시예는 비상승된 렌즈(148)의 베이스 위에 렌즈 지지 메사(mesa)(144)에 의해 상승된 렌즈(140)를 갖는 영역을 구비한다. 상승된 렌즈(140)의 초점 길이는 거리 158이며, 이들 렌즈의 초점을 제1 아이콘 평면(152)에 위치시킨다. 비상승된 렌즈(148)의 초점 길이는 거리 160이며, 이들 렌즈의 초점을 제2 아이콘 평면(156)에 위치시킨다. 이들 두 초점 길이(158, 160)는 아이콘 요소(162)의 화상(138)을 렌즈(140)의 초점 평면에 배치된 아이콘 평면(152)에 투사한다. 비상승된 렌즈(148)는 아이콘 요소(164)의 화상(146)을 렌즈(148)의 초점 평면에 배치된 아이콘 평면(156)에 투사한다. 상승된 렌즈(140)는 렌즈 지지 메사(144) 및 광학 분리기(150)의 두께 합에 의해 그 관련 아이콘 요소(162)로부터 분리된다. 비상승된 렌즈(148)는 광학 분리기(150), 아이콘 층(152), 및 아이콘 분리기(154)의 두께 합에 의해 그 관련 아이콘 요소(164)로부터 분리된다. 제2 아이콘 평면(156)에서의 아이콘 요소(164)는 상승된 렌즈(140)의 초점 심도 밖에 위치하며, 따라서 상승된 렌즈 영역에 별개의 합성 확대된 화상을 형성하지 않는다. 마찬가지로, 아이콘 요소(152)는 별개의 합성 확대된 화상을 형성하기에는 비상승된 렌즈(148)에 너무 가깝다. 따라서, 상승된 렌즈(140)를 지지하는 재료 영역은 아이콘 요소(162)의 화상(138)을 표시할 것이며, 비상승된 렌즈(136)를 지지하는 재료 영역은 아이콘 요소(156)의 화상(146)을 표시할 것이다. 투사되는 화상(138, 146)은, 디자인, 색상, OPM 방향, 합성 확대 인자, 및 딥, 유니즌, 플로트, 및 부양 효과를 포함하는 효과에 있어서 다를 수 있다.
도11의 a, b는 본 시스템의 비굴절 실시예를 도시하는 단면도이다. 도11의 a는 아이콘 요소(172)의 화상(174)을 투사하기 위해 굴절 렌즈 대신에 포커싱 반사기(166)를 사용하는 실시예를 도시한다. 아이콘 층(170)은 관찰자의 눈과 포커싱 광학기기 사이에 놓인다. 포커싱 반사기(166)는 높은 포커싱 효율을 얻기 위해 금속화(167)될 수 있다. 아이콘 층(170)은 광학 분리기(168)에 의해 반사기의 초점 길이와 동일한 거리에 유지된다. 도11의 b는 이 재료의 핀홀 광학 실시예를 도시한다. 콘트래스트 향상을 위한 흑색이 바람직한 투명한 상층(176)에는 개구(178)가 관통 형성된다. 광학 분리기 요소(180)가 시스템의 시야를 제어한다. 아이콘 층(182)의 아이콘 요소(184)는 핀홀 카메라의 핀홀 광학기기와 유사한 방식으로 개구(178)를 통해서 촬상된다. 개구를 통과하는 빛의 양이 적기 때문에, 이 실시예는 먼저 아이콘 평면(182)을 통과하고 이후 개구(178)를 통과하는 빛에 의해 후방 조명될 때 가장 효과적이다. 상기 실시예 각각의 효과, 즉 OPM, 딥, 플로트, 및 부양 효과는 반사 시스템 설계 또는 핀홀 광학 시스템 설계중 어느 하나를 사용하여 생성될 수 있다.
도12의 a-b는 전(all)-굴절 재료(188)의 구조를 혼성(hybrid) 굴절/반사 재료(199)의 구조와 비교하는 단면도이다. 도12의 a는 마이크로-렌즈(192)가 광학 분리기(198)에 의해 아이콘 평면(194)으로부터 분리되어 있는 예시적인 구조를 도시한다. 선택적 밀봉 층(195)은 전-굴절 시스템 두께(196)에 기여한다. 렌즈(192)는 아이콘 화상(190)을 관찰자(도시되지 않음)쪽으로 투사한다. 혼성 굴절/반사 재료(199)는, 그 바로 아래에 아이콘 평면(208)을 갖는 마이크로-렌즈(210)를 구비한다. 광학 스페이서(200)는 렌즈(210)와 아이콘 평면(208)을 반사 층(202)으로부터 분리한다. 반사 층(202)은 예를 들어, 증발되거나 스퍼터링된 알루미늄, 금, 로듐, 크롬, 오스뮴, 고갈된 우라늄 또는 은에 의해서, 화학 증착된 은에 의해서, 또는 다층 간섭 필름에 의해서 금속화될 수 있다. 아이콘 층(208)으로부터 산란된 빛은 반사 층(202)으로부터 반사되고, 아이콘 층(208)을 통해서 렌즈(210) 내로 이동하며, 렌즈는 화상(206)을 관찰자(도시되지 않음)쪽으로 투사한다. 이들 양 도면은 대략 동일한 스케일로 그려지며, 시각적인 비교에 의하면 혼성 굴절/반사 시스템(199)의 전체 시스템 두께(212)가 전-굴절 시스템(188)의 전체 시스템 두께(196)의 대략 절반인 것을 알 수 있다. 동등한 시스템의 예시적인 치수는 전굴절 시스템(188) 두께(196)에 대해서는 29μ이고, 전체 혼성 굴절/반사 시스템(199) 두께(212)에 대해서는 17μ이다. 굴절/반사 시스템의 두께는 스케일링(scaling: 비례확대축소)에 의해 더 감소될 수 있다. 따라서, 15μ직경의 렌즈를 갖는 혼성 시스템은 대략 8μ의 전체 두께로 제조될 수 있다. 상기 실시예들 각각의 효과, OPM, 딥, 플로트, 부양, 모프, 및 3-D 효과는 혼성 굴절/반사 설계를 사용하여 생성될 수 있다.
도13은 본 시스템의 '박리-노출(peel-to-reveal)' 부정개봉 방지(tamper-indicating) 재료 실시예를 도시하는 단면도이다. 이 실시예는 부정개봉될 때까지 화상을 표시하지 않는다. 부정개봉되지 않은(untampered) 구조물이 224 지역에 도시되어 있으며, 이 지역에서는 굴절 시스템(214)이 선택적 기판(218) 및 렌즈(215)에 일치하는 박리성(peelable) 층(220)으로 구성되는 상층(216) 아래에 광학적으로 매립된다. 박리성 층(220)은 포지티브 렌즈(215) 위에 들어맞아서 그 광학 파워를 무효화하는 네거티브 렌즈 구조물(220)을 효과적으로 형성한다. 렌즈(215)는 부정개봉되지 않은 지역에 아이콘 층의 화상을 형성할 수 없으며, 아이콘 평면으로부터 산란(222)된 빛은 포커싱되지 않는다. 상층(216)은 선택적 필름 기판(218)을 구비할 수 있다. 226 지역에 도시되는 부정개봉은 굴절 시스템(214)으로부터 상층(216)의 해제를 초래하며, 화상(228)을 형성할 수 있도록 렌즈(215)를 노출시킨다. 상기 실시예 각각의 효과, OPM, 딥, 플로트, 및 부양은 도13의 형태의 부정개봉 방지 '박리-노출' 시스템에 포함될 수 있다.
도14는 본 시스템의 '박리-변경' 부정개봉 방지용 재료 실시예를 도시하는 단면도이다. 이 실시예는 부정개봉(252) 이전에 제1 아이콘 평면(242)의 제1 화상(248)을 표시하고, 부정개봉 이후 254 지역에서 제2 화상(258)을 표시한다. 부정개봉되지 않은 구조물은 두 개의 굴절 시스템(232, 230)이 적층되는 252 지역에 도시되어 있다. 제1 아이콘 평면(242)은 제2 시스템의 렌즈(240) 아래에 위치한다. 지역(252)에서의 부정개봉 이전에, 제1 또는 상부 시스템(232)은 제1 아이콘 평면(242)의 화상을 나타낸다. 제2 아이콘 평면(246)은 별개의 화상을 형성하기에는 렌즈(234)의 초점 심도에서 너무 멀리 외측에 있다. 제1 렌즈(234)는 선택적 기판(236) 및 제2 렌즈(240)에 합치되는 박리성 층(238)에 의해 제2 렌즈(240)로부터 분리된다. 박리성 층(232)은 포지티브 렌즈(240) 위에 들어맞아서 그 광학 파워를 무효화하는 네거티브 렌즈 구조물(238)을 효과적으로 형성한다. 상층(232)은 선택적 필름 기판(236)을 구비할 수 있다. 254 지역에 도시되는 부정개봉은 제2 굴절 시스템(230)으로부터 상층(232)의 해제를 초래하며, 제2 아이콘 층(246)의 화상(258)을 형성할 수 있도록 제2 렌즈(240)를 노출시킨다. 제2 렌즈(240)는 제1 아이콘 층(242)이 렌즈(240)에 너무 가깝기 때문에 제1 아이콘 층의 화상을 형성하지 않는다.
부정개봉 방지 재료의 이 실시예는 물품에 적용되는 테이프나 라벨로서의 적용에 적합하다. 부정개봉은 상층(232)을 해제하고, 제2 시스템(230)을 물품에 부착시킨다. 부정개봉 이전에, 이 실시예는 제1 화상(248)을 연출한다. 부정개봉(254) 이후, 아직 물품에 부착되어 있는 제2 시스템(230)은 제2 화상(258)을 나타내며, 박리성 층(256)은 어떤 화상도 나타내지 않는다. 상기 실시예 각각의 효과, OPM, 딥, 플로트, 및 부양은 제1 시스템(232) 또는 제2 시스템(230)에 포함될 수 있다.
도14와 유사한 효과를 달성하는 변형예는 상호 적층되는 두 개의 개별 시스템을 구비하는 것임을 알아야 한다. 이 변형예에서는 상층이 박리될 때 제1 아이콘 평면 및 그 화상이 제거되고, 제2 시스템 및 그 화상이 노출된다.
도15의 a-d는 본 시스템의 양면 실시예를 도시하는 단면도이다. 도15의 a는 일면에는 렌즈(262)에 의해 화상(268)이 형성되고 반대면에는 제2 세트의 렌즈(266)에 의해 화상(270)이 형성되는 단일 아이콘 평면(264)을 구비하는 양면 재료(260)를 도시한다. 도면의 좌측에서 바라본 화상(268)은 우측에서 바라본 화상(270)의 거울 화상이다. 아이콘 평면(264)은 거울 화상에서 유사하게 보이는 기호나 화상인 아이콘 요소, 또는 거울 화상에서 다르게 보이는 아이콘 요소, 또는 아이콘 요소들의 조합을 포함할 수 있으며, 여기에서 아이콘 요소의 일부는 한쪽에서 볼 때 정확하게 읽히고 다른 아이콘 요소는 다른쪽에서 볼 때 정확히 읽힌다. 상기 실시예 각각의 효과, OPM, 딥, 플로트, 및 부양은 본 실시예에 따른 양면 재료의 양면에 표시될 수 있다.
도15의 b는 두 세트의 렌즈(274, 280) 각각에 의해 화상(282, 286) 형성되는 두 개의 아이콘 평면(276, 278)을 갖는 다른 양면 실시예(272)를 도시한다. 이 실시예는 본질적으로, 그 사이의 아이콘 층 스페이서(277)와 함께 연결되는 도1a에 도시된 것과 같은 두 개의 개별 시스템(287, 289)이다. 이 아이콘 층 스페이서(277)의 두께는 렌즈 세트에 의해 '잘못된' 아이콘 층이 화상(284, 288) 형성되는 정도를 결정할 것이다. 예를 들어, 아이콘 층(276, 278)이 접촉하도록 아이콘 층 스페이서(277)의 두께가 제로이면, 양 아이콘 층은 양 세트의 렌즈(274, 280)에 의해 화상형성될 것이다. 다른 예에서는, 아이콘 층 스페이서(277)의 두께가 렌즈(274, 280)의 초점 심도보다 상당히 크면, '잘못된' 아이콘 층이 렌즈(274, 280)에 의해 화상형성되지 않을 것이다. 또 다른 예에서, (렌즈(274, 280)가 상이한 F#를 갖기 때문에) 한 세트의 렌즈(274)의 초점 심도는 크지만 다른 세트의 렌즈의 초점 심도는 작으면, 양 아이콘 평면(276, 278)은 렌즈(274)를 통해서 화상(282) 형성될 것이나, 단 하나의 아이콘 평면(278)은 렌즈(280)를 통해서 화상 형성될 것이며, 따라서 이러한 형태의 재료는 일면으로부터 두 개의 화상을 도시할 것이고 이들 화상중 하나는 반대면으로부터의 거울 화상이다. 상기 실시예의 각각의 효과, OPM, 딥, 플로트, 및 부양은 본 실시예에 따른 양면 재료의 양면에 표시될 수 있으며, 투사된 화상(282, 286)은 동일하거나 상이한 색상일 수 있다.
도15의 c는 재료의 일면에 있는 렌즈가 '잘못된' 아이콘 세트를 보는 것을 방지하는 착색 아이콘 층 스페이서(298)를 갖는 또 다른 양면 재료(290)를 도시한다. 렌즈(292)는 착색 아이콘 층(298)의 존재로 인해 아이콘 층(296)에는 화상(294)을 형성하지만 아이콘 층(300)에는 화상을 형성할 수 없다. 마찬가지로, 렌즈(302)는 착색 아이콘 층(298)의 존재로 인해 아이콘 층(300)에는 화상(304)을 형성하지만 아이콘 층(296)에는 화상을 형성할 수 없다. 상기 실시예 각각의 효과, OPM, 딥, 플로트, 및 부양은 이 실시예에 따른 양면 재료의 양면에 표시될 수 있으며, 투사된 화상(294, 304)은 동일하거나 상이한 색상일 수 있다.
도15의 d는 아이콘 층(314)에 화상(318)을 형성하는 렌즈(308), 및 아이콘 층(310)에 화상(322)을 형성하는 렌즈(316)를 갖는 추가적인 양면 재료(306) 실시예를 도시한다. 아이콘 층(310)은 렌즈(308)의 베이스에 근접하거나 거의 접촉하고, 아이콘 층(314)은 렌즈(316)의 베이스에 근접하거나 거의 접촉한다. 아이콘(310)은 화상을 형성하기에는 렌즈(308)에 너무 가깝고, 따라서 그 빛은 포커싱 대신에 산란(320)된다. 아이콘(314)은 화상을 형성하기에는 렌즈(316)에 너무 가깝고, 따라서 그 빛은 포커싱 대신에 산란(324)된다. 상기 실시예 각각의 효과, OPM, 딥, 플로트, 및 부양은 본 실시예에 따른 양면 재료의 양면에 표시될 수 있으며, 투사된 화상(318, 322)은 동일하거나 상이한 색상일 수 있다.
도16의 a-f는 본 발명의 시스템으로 계조 또는 색조(grayscale or tonal) 아이콘 요소 패턴을 생성하고 이어서 합성 확대된 화상을 생성하기 위한 세가지 다른 방법을 도시하는 단면도 및 대응 평면도이다. 도16의 a-c는 광학 분리기(309)의 일부와 투명 미세구조 아이콘 층(311)을 구비하는 재료(307)의 아이콘 측의 상세 단면도이다. 아이콘 요소는 착색 또는 염색된 재료(323, 325, 327)로 각각 충진되는 얕은부조(bas-relief) 표면(313, 315, 317)으로서 형성된다. 아이콘 층의 하면은 투명, 착색, 채색, 염색, 또는 유색처리되거나 불투명할 수 있는 밀봉 층(321)에 의해 선택적으로 밀봉될 수 있다. 아이콘 요소(313, 315, 317)의 얕은부조 미세 구조는 염색 또는 착색된 충진 재료(323, 325, 327) 각각에 두께 변화를 제공하는 바, 이는 평면도에서 보이듯이 아이콘 요소의 광학 밀도에 변화를 생성한다. 아이콘 요소(323, 325, 327)에 대응하는 평면도는 평면도(337, 339, 341)이다. 계조 또는 색조 합성 확대된 화상을 생성하기 위한 이 방법의 사용은 본원에 개시된 특정 예에 한정되지 않으며, 일반적으로 무제한적으로 다양한 계조 화상을 생성하기 위해 적용될 수 있다.
도16의 a는 아이콘 요소(313), 염색 또는 착색된 아이콘 요소 충진물(323), 및 대응 평면도(337)를 도시한다. 이 도면의 상측에 있는 아이콘 평면의 단면도는 아이콘 요소를 통한 하나의 절단 평면을 도시할 수 있을 뿐이다. 절단 평면의 위치는 평면도(337, 339, 341)를 통한 점선(319)에 의해 도시된다. 따라서, 아이콘 요소(313)의 단면은 거의 반구형 아이콘 요소를 통과하는 하나의 평면이다. 충진물(323)의 전체 염료 또는 안료 농도를 적절히 제한함으로써, 염색 또는 착색된 충진물(323)의 두께 변경은 평면도(337)에서 나타나는 색조, 또는 계조, 광학 밀도 변화를 생성한다. 이러한 형태의 아이콘 요소의 어레이는 등가의 계조 변화를 나타내는 화상을 생성하도록 본 재료 시스템 내에서 합성 확대될 수 있다.
도16의 b는 아이콘 요소(315), 염색 또는 착색된 아이콘 요소 충진물(325), 및 대응 평면도(339)를 도시한다. 평면도(339)는 아이콘 요소(315)가 얼굴의 얕은 부조를 묘사하고 있음을 보여준다. 얼굴 화상에서의 색조 변화는 단면도에서 복잡한 두께 변화(325)로 도시되어 있듯이 복잡하다. 아이콘 요소(313)에 대해 도시했듯이, 315, 325, 339로 도시되는 이 형태의 아이콘 요소의 어레이는, 본 예에서는 얼굴 화상을 나타내는 등가의 계조 변화를 나타내는 화상을 생성하도록 본 재료 시스템 내에서 합성 확대될 수 있다.
도16의 c는 아이콘 요소(317), 염색 또는 착색된 충진물(327), 및 대응 평면도(341)를 도시한다. 전술한 도16의 a,b에서 논의된 것과 마찬가지로, 이 아이콘 요소 구조물의 얕은부조 형상은 염색 및 착색된 충진물(327)의 외관, 및 본 재료 시스템에 의해 생성된 합성 확대된 화상에 있어서 색조 변화를 생성한다. 아이콘 요소(317)는, 라운드형 표면에 어두운 중심을 생성하는 아이콘 요소(313)의 효과에 비해, 라운드형 표면에 밝은 중심을 생성하기 위한 방법을 도시한다.
도16의 d,e는 고굴절율 재료(328)로 코팅되는 아이콘 요소(329, 331)를 구비하는 투명한 얕은부조 미세구조형 아이콘 층(311)의 다른 실시예(326)를 나타낸다. 아이콘 층(311)은 아이콘 요소(329, 331; 330, 332)를 각각 충진하는 선택적 밀봉 층(321)으로 밀봉될 수 있다. 고굴절율 층(328)은 전체 내부 반사에 의해 경사면으로부터 반사를 생성함으로써 경사면의 가시성을 향상시킨다. 평면도(342, 344)는 아이콘 요소(329, 331)의 외관의 대표 화상 및 그 합성 확대된 화상을 나타낸다. 이 고굴절율 코팅 실시예는 아이콘 및 그 화상을 볼 수 있도록 만들기 위해 안료 또는 염료를 추가하지 않고서 일종의 에지-향상 효과를 제공한다.
도16의 f는 이 상 경계면(phase interface)(334) 미세구조물을 시각적으로 한정하기 위해 공기, 기체, 또는 액체 체적(336)을 사용하는 투명한 얕은부조 미세구조 아이콘(335)의 또 다른 실시예(333)를 개시한다. 공기, 기체, 또는 액체 체적(336)을 포착하기 위해 선택적 접착제(338)를 갖거나 갖지않은 채로 선택적 밀봉 층(340)이 추가될 수 있다. 상 경계면 아이콘 요소의 시각적 효과는 고굴절율 코팅된 아이콘 요소(329, 331)의 시각적 효과와 유사하다.
도17의 a-d는 ID 카드 및 운전 면허증 제조에 사용될 수 있는 것과 같은 프린트된 정보와 함께 적층 필름으로서의 본 시스템의 사용을 도시하는 단면도이며, 여기에서는 (전술한 렌즈 및 화상의 조직적인 마이크로-어레이로 구성되는) 재료(348)가 표면의 상당 부분을 커버한다. 도17의 a는 프린트(347) 위에 적층체로서 사용되는 유니즌의 실시예를 도시한다. 아이콘 층에 적어도 약간의 광학 투명성을 갖는 재료(348)가 적층 접착제(350)에 의해 종이나 종이 대체물과 같은 섬유질 기판(354)에 적층되며, 상기 접착제는 상기 섬유질 기판(354)에 미리 도포된 프린트 요소(352)를 커버하거나 부분 커버한다. 상기 재료(348)가 적어도 부분적으로 투명하기 때문에, 프린트 요소(352)는 이를 통해서 볼 수 있으며, 이 조합의 효과는 정적 프린트와 조합하여 본 시스템의 동적 화상 효과를 제공하는 것이다.
도17의 b는 폴리머 필름과 같은 비섬유질 기판(358)에 도포된 프린트 요소(352) 위에 적층체로서 사용되는 시스템 재료의 실시예를 도시한다. 도17의 a에 도시하듯이, 아이콘 층에 적어도 약간의 광학 투명성을 갖는 재료(348)가 적층 접착제(350)에 의해 폴리머, 금속, 유리, 또는 세라믹 대체물과 같은 비섬유질 기판(358)에 적층되며, 상기 접착제는 비섬유질 기판(354)에 미리 도포된 프린트 요소(352)를 커버하거나 부분 커버한다. 상기 재료(348)가 적어도 부분적으로 투명하기 때문에, 프린트 요소(352)는 이를 통해서 볼 수 있으며, 이 조합의 효과는 정적 프린트와 조합하여 동적 화상 효과를 제공하는 것이다.
도17의 c는 재료(360)의 렌즈측에 직접 프린트 요소를 사용하는 것을 도시한다. 이 실시예에서 재료(348)는 상측 렌즈면에 직접 도포된 프린트 요소(352)를 갖는다. 이 실시예는 재료가 적어도 부분적으로 투명할 것을 요구하지 않으며: 프린트 요소(352)는 재료의 상부에 놓이고, 이 프린트 요소의 주위에서 동적 화상 효과를 볼 수 있다. 이 실시예에서, 재료(348)는 지폐, ID 카드, 및 기타 인증을 요하거나 다른 물품에 인증을 제공하는 물품과 같은 완제품을 위한 기판으로서 사용된다.
도17의 d는 적어도 부분적으로 투명한 재료(362)의 아이콘 측에 직접 프린트 요소를 사용하는 것을 도시한다. 프린트 요소(352)는 적어도 부분적으로 투명한 시스템 재료(348)의 아이콘 층 또는 밀봉 층에 직접 도포된다. 시스템 재료(348)가 적어도 부분적으로 투명하기 때문에, 프린트 요소(352)는 이를 통해서 볼 수 있으며, 이 조합의 효과는 정적 프린트와 조합하여 동적 화상 효과를 제공하는 것이다. 이 실시예에서 시스템 재료(348)는 지폐, ID 카드, 및 기타 인증을 요하거나 다른 물품에 인증을 제공하는 물품과 같은 완제품을 위한 기판으로서 사용된다.
도17의 a-d의 실시예 각각은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 시스템 재료(348)는 오버프린팅(도17의 c) 및 후면 프린팅(도17의 d)된 후, 선택적으로 기판 상의 프린트 위에 적층(도17의 a,b)될 수 있다. 이들과 같은 조합은 본 시스템의 재료의 위조, 모조, 및 부정개봉 방지를 더 증가시킬 수 있다.
도18의 a-f는 프린트된 정보와 조합하여 다양한 기판에 대한 본 시스템의 적용 또는 합체를 도시하는 도면이다. 도17의 a-d가 물품의 대부분 또는 전부를 커버하는 시스템 재료(348)를 개시하는 반면에 도18의 a-f는 시스템 재료 또는 그 광학 효과가 전체 표면을 실질적으로 커버하지 않고 오히려 표면의 일 부분만을 커버하는 실시예를 개시한다는 점에서 도18의 a-f의 실시예는 도17의 a-d의 실시예와 상이하다. 도18의 a는 접착제 요소(366)에 의해 섬유질 또는 비섬유질 기판(368)에 접착되는 적어도 부분적으로 투명한 시스템 재료(364)의 일부를 도시한다. 재료(364)의 상부 렌즈 표면에는 선택적 프린트 요소(370)가 직접 도포되었다. 프린트 요소(370)는 상기 재료(364)의 일 부분을 지나서 연장되는 대형 패턴의 일부일 수 있다. 상기 재료(364)의 일 부분은, 재료(364)의 도포 이전에 섬유질 또는 비섬유질 기판에 도포된 프린트 요소(372) 위에 선택적으로 적층된다.
도18의 b는 비광학 기판(378)에 창으로서 합체되는 단면 시스템 재료(364)의 일시예를 도시하며, 여기에서 시스템 재료(364)의 에지의 적어도 일부는 비광학 기판(378)에 의해 캡처, 커버, 또는 포위된다. 프린트 요소(380)는 시스템 재료 렌즈 표면의 상부에 선택적으로 도포될 수 있으며, 이들 프린트 요소는 프린트 요소(380)에 인접한 영역에서 비광학 기판(378)에 도포된 프린트 요소(382)와 정렬되거나 그와 일치할 수 있다. 마찬가지로, 프린트 요소(384)는 시스템 재료(364)의 아이콘 또는 밀봉 층(388)에 도포된 프린트 요소(386)와 정렬되거나 일치하는 비광학 기판의 반대쪽에 도포될 수 있다. 이러한 종류의 창의 효과는, 재료를 렌즈 측에서 볼때는 개별 화상을 나타내고 아이콘 측에서 볼때는 화상을 전혀 나타내지 않게 됨으로써 일방 화상 효과를 제공하는 것이다.
도18의 c는 시스템 재료(306)가 양면 재료(306)(또는 전술한 양면 실시예)인 것을 제외하고는 도18의 b와 유사한 실시예를 도시한다. 프린트 요소(390, 392, 394, 396)는 기능 면에서 전술한 프린트 요소(380, 382, 384, 386)와 거의 일치한다. 이러한 종류의 재료 창의 효과는 재료를 양쪽에서 바라볼 때 다른 개별 화상을 나타내게 될 것이다. 예를 들어, 지폐용지에 포함된 창은 지폐의 앞면에서 바라볼 때는 "10"과 같은 지폐의 숫자 기호를 표시할 수 있지만, 지폐의 뒷면에서 바라볼 때 유니즌 창은 제1 화상과 동일 색상이거나 다른 색상일 수 있는 "USA"와 같은 다른 정보를 표시할 수 있다.
도18의 d는 제한된 정도의 렌즈(374) 영역에 의해 형성되는 재료에 대한 광학 스페이서로서 작용하는 투명 기판(373), 및 렌즈(374) 영역의 주위를 상당히 지나서 연장되는 아이콘 층(376)을 도시한다. 이 실시예에서 본 발명의 효과는 렌즈와 아이콘을 둘다 구비하는 영역(이 도면에서는 렌즈 영역(374)에 해당)에서만 볼 수 있을 것이다. 렌즈(374) 및 인접 기판은 둘다 선택적으로 프린트(375)될 수 있으며, 프린트 요소는 또한 아이콘 층(376) 또는 아이콘을 커버하는 선택적 밀봉 층(이 도면에는 도시되어 있지 않으며, 도1 참조 바람)에 도포될 수 있다. 본 실시예의 방식 이후에 물품에는 다수의 렌즈 영역이 사용될 수 있으며, 렌즈 영역이 위치하는 곳은 어디에서나 유니즌 효과가 보일 것인 바, 화상의 크기, 회전, 입체 깊이 위치, 및 OPM 특성은 각각의 렌즈 영역마다 다를 수 있다. 이 실시예는 ID 카드, 신용 카드, 운전 면허증, 및 유사한 용도에 적용되기에 적합하다.
도18의 e는 아이콘 평면(402)이 렌즈 영역(400)의 크기를 넘어서 실질적으로 연장하지 않는다는 점을 제외하고는 도18의 d와 유사한 실시예를 도시한다. 광학 스페이서(398)가 렌즈(400)를 아이콘(402)과 분리시킨다. 프린트 요소(404, 406)는 도18의 d에서의 프린트 요소(375, 377)에 대응한다. 본 실시예의 방식 이후에 물품에는 다수의 영역(400)이 사용될 수 있으며, 각각의 영역은 개별 효과를 가질 수 있다. 이 실시예는 ID 카드, 신용 카드, 운전 면허증, 및 유사한 용도에 적용되기에 적합하다.
도18의 f는 본 실시예가 렌즈(413)를 아이콘 평면(410)으로부터 분리하는 광학 스페이서(408)를 포함하는 것을 제외하고는 도18의 d와 유사한 실시예를 도시한다. 렌즈(413)는 아이콘 영역(412)의 주위를 지나서 상당히 연장된다. 프린트 요소(414, 416)는 도18의 d에서의 프린트 요소(375, 377)에 대응한다. 이 실시예의 방식 이후에 물품에는 다수의 렌즈 영역이 사용될 수 있으며, 렌즈 영역이 배치되는 곳은 어디에서나 본 효과가 나타날 것이며; 화상의 크기, 회전, 입체 깊이 위치, 및 OPM 특성은 각각의 렌즈 영역마다 다를 수 있다. 이 실시예는 ID 카드, 신용 카드, 운전 면허증, 및 유사한 용도에 적용되기에 적합하다.
도19의 a-b는 그 각각이 전술한 형태의 구조물에 합체되었을 때 구면 렌즈의 초점맞춤(in-focus) 시야를 평시야 비구면 렌즈의 그것과 비교하는 단면도를 도시한다. 도19의 a는 전술한 시스템에 적용되었을 때의 실질적인 구면 렌즈를 도시한다. 실질적인 구면 렌즈(418)는 광학 스페이서(420)에 의해 아이콘 평면(422)으로부터 분리된다. 재료의 표면에 수직하게 투사되는 화상(424)은 아이콘 층(422) 내의 초점(426)에서 기원한다. 상기 화상(424)은 초점(426)이 아이콘 층(422) 내에 위치하기 때문에 정확히 포커싱되어 있다. 렌즈를 경사 각도에서 바라보면, 대응 초점(430)이 아이콘 평면에 위치하지 않고 그 위로 상당히 올라가기 때문에 화상(428)이 흐릿하고 초점이 안맞는다. 화살표 432는 426에서 430으로의 초점 만곡에 대응하는 상기 렌즈의 곡률을 나타낸다. 초점은 영역(434)에서는 아이콘 평면 내에 존재하며, 영역(436)에서는 아이콘 평면 밖으로 이동한다. 프린트된 화상 또는 아이콘의 평면과 협력하는 적용에 적합한 렌즈는 통상 1미만의 낮은 F#를 가지며, 그 결과 매우 얕은 초점 심도-높은 F# 렌즈가 딥 및 플로트 효과와 함께 효과적으로 사용될 수 있지만, 유니즌 모션 효과와 함께 사용될 때는 본원에 기술된 효과와 함께 비례적인 수직 양안 시차를 초래한다. 초점 심도의 하한이 아이콘 평면 밖으로 이동하자마자, 화상 선명도는 급격히 저하한다. 이 도면으로부터 알 수 있듯이 실질적인 구면 렌즈의 시야 곡률은 화상의 시야를 제한하며, 화상은 초점맞춤 영역(434)에 있을 때만 선명하며, 보다 경사진 시각에서는 급속히 초점을 벗어난다. 실질적인 구면 렌즈는 평시야 렌즈가 아니며, 이 렌즈의 시야 곡률은 낮은 F# 렌즈에 있어서 확대된다.
도19의 b는 본 시스템에 적용되는 비구면 렌즈를 도시한다. 비구면 렌즈로서, 그 곡률은 구에 근사하지 않다. 비구면 렌즈(438)는 광학 스페이서(440)에 의해 아이콘 층(442)에서 분리된다. 비구면 렌즈(438)는 아이콘 평면(442)의 화상(444)을 재료의 평면에 수직하게 투사한다. 화상은 초점(446)에서 기원한다. 비구면 렌즈(438)의 초점 길이는, 평시야(452)를 갖기 때문에 수직(444)에서 경사(448)에 이르는 광범위한 시각에 대해 아이콘 평면(442) 내에 놓인다. 렌즈의 초점 길이는 이를 통한 시각에 따라 달라진다. 초점 길이는 수직 관찰(444)시에 가장 짧고, 시각이 점점 경사짐에 따라 증가한다. 경사 시각(448)에서 초점(450)은 여전히 아이콘 평면의 두께 이내에 존재하며, 따라서 경사 화상은 이 경사 시각(448)에서 아직 초점이 맞는다. 비구면 렌즈(438)에서의 초점맞춤 영역(454)이 실질적인 구면 렌즈(418)의 초점맞춤 영역(434)보다 훨씬 넓다. 따라서 비구면 렌즈(438)는 관련 화상 아이콘의 폭에 비해 확대된 시야를 제공하며, 따라서 관련 화상 아이콘의 주변 에지는 구면 렌즈(418)의 그것에 비해 시야를 벗어나지 않는다. 비구면 렌즈는 보다 넓은 시야를 제공하고 관련 화상의 가시성을 증가시키기 때문에 본 시스템용으로 바람직하다.
도20의 a-c는 두꺼운 아이콘 층의 사용에 기인하는 사용상의 두가지 이점을 도시하는 단면도이다. 이들 이점은 관찰을 위해 사용되는 렌즈(456)가 실질적으로 구면(418)이건 비구면(438)이건 간에 적용되지만, 비구면 렌즈(438)와 조합될 때 가장 크다. 도20의 a는 광학 스페이서(458)에 의해 아이콘 층(460)으로부터 분리된 렌즈(456)를 구비하는 얇은 아이콘 층(460) 시스템 재료를 도시한다. 아이콘 요소(462)는 렌즈(463)의 시야 곡률에 비해 얇고(461), 초점맞춤 영역을 작은 각도로 제한하는 바, 이 각도는 수직 방향(464)으로 투사되는 화상과 아이콘 층(460) 내에 초점(470)을 갖는 최고 경사 각도 화상(468) 사이의 각도이다. 최대 시야는 수직 화상 초점(466)을 아이콘 평면의 바닥에 놓이도록 설계하여 경사 시야 각도를 최대화함으로써 얻어지며, 초점(470)이 아이콘 평면의 정상부에 놓이는 지점에 의해 제한된다. 도20의 a에서의 시스템의 시야는 30도로 제한된다.
도20의 b는 렌즈(456)의 시야 곡률에 비해 두꺼운(472) 아이콘 평면(471)을 구비함으로써 얻어지는 이점을 도시한다. 렌즈(456)는 광학 스페이서(458)에 의해 두꺼운 아이콘 요소(474)로부터 분리된다. 두꺼운 아이콘 요소(474)는 도20의 a의 얇은 아이콘 요소(462)에 비해 큰 55도의 시야에 걸쳐서 포커스(475) 맞춤 상태가 유지된다. 초점(478)으로부터 렌즈(456)를 통해서 투사되는 수직 화상(476)은 선명한 초점 상태에 있으며, 상기 초점은, 경사 화상(480) 초점(482)이 두꺼운 아이콘 평면(471)의 정상부에 놓이는 55도까지 시각이 증가하는 동안 선명함을 유지한다. 증가된 시야는 도19의 b의 비구면 렌즈(438)와 같은 평시야 렌즈에서 최대이다.
도20의 c는 제작 변경에 기인할 수 있는 두께(S)의 변경에 대한 본 시스템 재료의 감도를 저하시키는, 두꺼운 아이콘 평면(492)의 또 다른 장점을 도시한다. 렌즈(484)는 두께i의 아이콘 층의 바닥면으로부터 거리S 만큼 이격되어 있다. 렌즈(484)는 아이콘 층(492)의 바닥에 배치된 초점(498)으로부터 화상(496)을 투사한다. 이 도면은 렌즈와 아이콘 층 사이의 광학 간격(S)의 변동이 화상(496, 500, 504) 초점의 손실없이 아이콘 층(i)의 두께에 동등한 범위에 걸쳐서 변할 수 있음을 나타내도록 작성되어 있다. 렌즈(486)에서 광학 스페이서 두께는 대략 (S+i/2)이며, 화상(500)의 초점(502)은 여전히 아이콘 층(492)의 두께(i) 내에 존재한다. 렌즈(488)에서 광학 스페이서의 두께는 (S+i)(490)까지 증가하며, 화상(504)의 초점(506)은 두꺼운 아이콘 요소(494)의 정상부에 놓인다. 따라서 광학 스페이서 두께는 아이콘 층(i)의 두께에 대응하는 범위에 걸쳐서 변화할 수 있고, 따라서 얇은 아이콘 층은 광학 스페이서 두께 변화에 대해 작은 허용공차를 제공하며, 두꺼운 아이콘 층은 광학 스페이서 두께 변화에 대해 큰 허용공차를 제공한다.
두꺼운 아이콘 층(492)에 의해 추가 이점이 제공된다. 실질적인 구면 렌즈와 같은 불완전 렌즈는 그 중심(496)에서 그 에지를 향하여 짧은 초점 길이(493)를 가질 수 있다. 이는 실질적인 구면 렌즈의 일반적인 구면 수차 결함의 일 태양이다. 두꺼운 아이콘 층은 초점 길이 498 내지 495의 범위에 걸쳐서 선명하게 초점형성될 수 있는 아이콘 요소를 제공하며, 따라서 초점 길이가 변화하는 렌즈(484)에 의해 생성되는 화상의 전체 선명도 및 콘트래스트를 향상시킨다.
도21은 본 시스템이 지폐 및 기타 보안 문서에 '부분노출' 은선('windowed' security thread)으로서 적용된 것을 도시하는 평면도이다. 도21은 통상 폭이 0.5mm 내지 10mm 범위인 "은선"으로 지칭되는 리본에 슬릿형성된 시스템 재료(508)를 구비하는 부분노출 은선 구조를 도시한다. 은선(508)은 섬유질 문서 기판(510)에 포함되며, 부분노출 영역(514)을 제공한다. 은선(508)은 화상 콘트래스트를 증가시키거나 및/또는 전기 전도성, 자기 특성, 핵자기 공명 검출 및 인증과 같은 추가적인 보안 및 인증 특징을 제공하거나, 또는 재료를 기판의 뒤쪽(유니즌 합성 화상을 나타내는 측과 반대측)에서 바라볼 때 반사 조명에서의 관측으로부터 감추기 위한 염색, 착색, 충진, 또는 코팅된 밀봉층(516), 및 은선(508)과 섬유질 기판(510) 사이의 결합을 강화하기 위한 접착제 층(517)을 선택적으로 포함할 수 있다. 은선(508)은 부분노출된 영역(514)에서 화상 효과를 볼 수 있도록 렌즈를 최상위에 유지하는 배향으로 유지된다. 섬유질 기판(510)과 은선은 프린트 요소(518)에 의해 오버프린팅될 수 있으며, 섬유질 기판은 그 반대면에서 프린팅(520)될 수 있다.
도21은 은선(508) 및 그 화상 효과(522)를 부분노출된 영역에서 기판(510)의 상면(521)으로부터만 볼 수 있음을 도시한다. 은선(508)은 내측 영역(512)에서 섬유질 기재에 의해 커버되며, 이들 영역에서는 화상 효과(522)를 사실상 볼 수 없다. OPM 효과는 은선(508)에 포함될 때 특히 극적이다(도22 참조). 섬유질 기판(510)이 다양한 방향으로 경사질 때, OPM 화상은 은선의 폭(524)을 가로질러서 주사되어 경이적이고 극적인 시각 효과를 생성하도록 만들어질 수 있다. OPM 화상의 이러한 주사 특징은 은선(508)의 폭보다 큰 화상(522)을 나타낼 수 있다. 부분노출 은선(508)이 수용되어 있는 문서를 검사하는 사용자는 전체 화상을 은선을 가로질러 주사시켜 천막 기호(marquee sign)처럼 스크롤되도록 문서를 기울일 수 있다. 딥, 플로트, 및 부양 실시예의 효과는 또한 부분노출 은선 포맷으로 유리하게 사용될 수 있다.
은선(508)은 제지 산업에서 통상 사용되는 기술에 의해 제조 중에 보안 용지에 적어도 부분적으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 은선(508)은 본원에 원용되는 미국 특허 제4,534,398호에 개시되어 있듯이, 섬유가 고결되지 않고 유연한 상태에 있는 동안 습윤지 내에 프레싱될 수 있다.
본 시스템의 부분노출 은선은 특히 지폐에 적용되기에 적합하다. 은선 재료의 통상적인 총 두께는 22μ내지 34μ범위에 있으며, 지폐 용지의 총 두께는 최대 88μ의 범위일 수 있다. 종이의 두께를 은선의 두께에 해당하는 만큼 국소적으로 감소시킴으로써 종이의 전체 두께를 실질적으로 변경시키지 않으면서 본 시스템의 부분노출 은선을 지폐 용지에 포함시킬 수 있다.
예시적인 실시예에서, 은선(508)은,
(a) 하나 이상의 광학 스페이서,
(b) 광학 스페이서 내에, 광학 스페이서 상에, 또는 이웃하여 배치되는 미세-화상 또는 아이콘의 하나 이상의 선택적으로 주기적인 평면 어레이, 및
(c) 광학 스페이서 또는 평면 아이콘 어레이 상에 또는 이웃하여 배치되는 비원통형 마이크로 렌즈의 하나 이상의 선택적으로 주기적인 평면 어레이를 포함한다.
다른 실시예에서, 미세-화상은 하나 이상의 광학 스페이서의 표면 상에 형성되는 충진 보이드 또는 리세스를 구성하며, 비원통형 마이크로-렌즈는 비구면 마이크로-렌즈이고, 각각의 비구면 마이크로-렌즈는 대략 15 내지 대략 35미크론의 베이스 직경을 갖는다. 콘트래스트를 증가시키고 그로인해 아이콘의 시력을 증가시키기 위해 또한 보안 문서에 적어도 부분적으로 매립될 때 은선(508)의 존재를 감추기 위해 미세-화상 또는 아이콘의 평면 어레이에는 적어도 하나의 착색 밀봉 또는 폐색 층(516)이 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 은선(508)은,
(a) 대향하는 상측 및 하측 편평면을 갖는 하나 이상의 광학 스페이서,
(b) 상기 광학 스페이서의 하측 편평면에 형성되는 충진 리세스를 포함하는 미세-화상 또는 아이콘의 주기적인 어레이,
(c) 광학 스페이서의 상측 편평면에 배치되고 그 각각은 대략 20 내지 대략 30미크론의 베이스 직경을 갖는 비원통형, 평시야, 비구면, 또는 다각형 베이스 복수영역 마이크로-렌즈의 주기적 어레이, 및
(d) 아이콘 어레이 상에 배치되는 착색된 밀봉 또는 폐색 층(516)을 포함한다.
광학 스페이서는 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐리덴 클로라이드 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는 본질적으로 무색인 폴리머를 하나 이상 사용하여 형성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 광학 스페이서는 폴리에스테르 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 사용하여 형성되며, 대략 8 내지 25미크론의 두께를 갖는다.
아이콘 및 마이크로-렌즈 어레이는 아크릴, 폴리에스테르, 에폭시, 우레탄 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는 실질적으로 투명하거나 선명한 방사선 경화성 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 상기 어레이는 Lord Chemicals로부터 제품명 U107로 판매되는 아크릴레이티드 우레탄을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.
광학 스페이서의 하측 편평면에 형성되는 아이콘 리세스 각각은 깊이가 대략 0.5 내지 8미크론이고 마이크로-렌즈 또는 아이콘 폭이 통상 30미크론이다. 상기 리세스는 착색된 수지, 잉크, 염료, 금속, 또는 자성 물질과 같은 임의의 적합한 재료로 충진될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 리세스는 Sun Chemical Corporation으로부터 제품명 Spectra Pac으로 판매되는 서브-미크론 안료를 포함하는 착색 수지로 충진된다.
착색된 밀봉 또는 폐색 층(516)은, 경화성 폴리머 재료의 결합제 또는 캐리어 내에 분산된 이산화티타늄과 같은 안료를 포함하는 착색 코팅을 포함하지만 이것에 한정되지는 않는 다양한 불투명 코팅 또는 잉크중 하나 이상을 사용하여 형성될 수 있다. 밀봉 또는 폐색 층(516)은 방사선 경화성 폴리머를 사용하여 형성되고, 대략 0.5 내지 3미크론의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
전술한 은선(508)은,
(a) 광학 스페이서의 상면 및 하면에 실질적으로 투명하거나 선명한 방사선 경화성 수지를 도포하는 단계,
(b) 광학 스페이서의 상면에는 마이크로-렌즈 어레이를 형성하고 하면에는 리세스 형태의 아이콘 어레이를 형성하는 단계,
(c) 방사선 소스를 사용하여 상기 실질적으로 투명하거나 선명한 수지를 경화시키는 단계,
(d) 아이콘 어레이 리세스를 착색 수지 또는 잉크로 충진하는 단계,
(e) 광학 스페이서의 하면으로부터 잉여 수지 또는 잉크를 제거하는 단계, 및
(f) 광학 스페이서의 하면에 착색된 밀봉 또는 폐색 코팅 층을 도포하는 단계에 따라서 준비될 수 있다.
많은 경우에, 지폐 및 다른 고가의 금융 및 신원확인 문서에 사용되는 보안 은선은 용량 센서, 자기장 센서, 광학 투과 및 불투명 센서, 형광, 및/또는 핵자기 공명과 같은 고속 비접촉 센서에 의해 검출 및 인증되는 것이 바람직하다.
렌즈, 기판, 아이콘 매트릭스, 또는 유니즌 필름의 아이콘 충진 요소에 형광 물질을 포함하면, 형광의 존재 및 분광 특징의 관측에 의해 유니즌 재료를 은폐시키거나 법의학적으로 인증할 수 있다. 형광 유니즌 필름은 그 형광 특성을 재료의 양면에서 볼 수 있거나 또는 일면에서만 볼 수 있도록 설계될 수 있다. 아이콘 층 아래의 재료에 광학 격리 층이 없으면, 유니즌 재료의 임의의 부분의 형광성은 그 양면에서 볼 수 있다. 광학 격리 층이 포함되면 그 양면에서 형광의 가시성을 분리할 수 있게 된다. 따라서 아이콘 평면 아래에 광학 격리 층을 포함하는 유니즌 재료는 여러가지 다른 방식으로 형광을 나타내도록 설계될 수 있다: 렌즈 측으로부터 볼 수 있는 형광 색상 A, 광학 격리층 측으로부터 볼 수 없는 형광, 광학 격리층 측으로부터는 볼 수 있지만 렌즈 측으로부터는 볼 수 없는 형광 색상 A 또는 B, 및 렌즈 측으로부터 볼 수 있는 형광 색상 A, 및 광학 격리 층 측으로부터 볼 수 있는 형광 색상 A 또는 B. 다양한 형광 서명에 의해 제공될 수 있는 특이성은 유니즌 재료의 보안을 더 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 광학 격리 층은, 재료의 일면으로부터의 형광 방출을 흡수 또는 반사하고 이것이 다른 면으로부터 보이지 않도록 방지하는 착색 또는 염색된 재료의 층, 금속 층, 또는 착색 층과 금속 층의 조합일 수 있다.
성형 보이드 및 그 역으로 성형된 아이콘, 성형 포스트로 형성된 아이콘은 특히, 지폐 및 기타 고가 문서용 유니즌 재료 보안 은선에 대한 기계-판독가능한 인증 특징의 추가를 가능하게 한다. 아이콘 매트릭스, 아이콘 충진물, 및 임의 개수의 백 코트(밀봉 코트)는 비형광성 안료, 비형광성 염료, 형광성 안료, 형광성 염료, 금속 입자, 자성 입자, 핵자기 공명 서명 재료, 발진 입자, 유기 LED 재료, 광학 가변 재료, 증발된 금속, 박막 경계면 재료, 액정 폴리머, 광학 업전환 및 다운전환 재료, 이색성 재료, (광학 회전 파워를 갖는) 광학 활성 재료, 광학 편광 재료, 및 기타 연합된 재료를 모두, 개별적으로, 및/또는 전체 조합해서 포함할 수 있다.
(자성 재료 또는 전도층과 같은) 흑색 또는 칼라 코팅이 유니즌 재료에 추가되었을 때 또는 아이콘 평면의 색상이 기판의 뒤쪽에서 볼 때 관측될 수 있을 때와 같은 일부 상황에서는, 매립, 부분 매립, 또는 부분노출된 유니즌 재료 보안 은선의 외관을 종이 기판의 일면으로부터 반사광으로 볼 때는 은폐 또는 차폐하고 은선을 기판의 반대면에서는 볼 수 있게 하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 형태의 지폐 보안 은선은 통상, 표면 기판을 통해서 필터링되는 빛을 반사하여 주위 기판에 유사한 밝기를 제공하기 위해 금속 층, 통상은 알루미늄 층을 포함한다. 마찬가지로 유니즌 재료의 뒷면에 금속 층을 도포하여 이를 선택적으로 적소에 밀봉시킴으로써 종이 기판의 뒷면으로부터 유니즌 은선의 외관을 은폐하기 위해 알루미늄 또는 기타 칼라 중성 반사 금속이 사용될 수 있다. 금속층 대신에 또는 그와 함께 문서의 뒤쪽에서 보안 은선의 가시성을 차단하는 동일 목적으로 착색 층이 사용될 수 있다. 착색 층은 백색을 포함하는 임의의 색상일 수 있지만, 가장 효과적인 색상은 섬유질 기판의 내부에서 내부 산란되거나 외부에 있는 빛의 칼라 및 강도와 매치되는 것이다.
유니즌 재료에 대한 금속화된 층의 추가는, 증발, 스퍼터링, 화학 증착, 또는 기타 적합한 수단에 의한 유니즌 재료의 아이콘 또는 밀봉층의 직접적인 금속화, 또는 제2 폴리머 필름의 금속화 표면에 대한 유니즌 재료의 아이콘 또는 밀봉층의 적층을 포함하는 여러가지 방법으로 이루어질 수 있다. 필름을 금속화하고, 이 필름을 패턴 탈금속화하여 금속화된 영역의 좁은 '리본'을 남기고, 금속화된 표면을 제2 폴리머 필름에 적층한 후, 적층된 재료에 슬릿형성하여 금속 리본이 적층 접착제에 의해 슬릿 은선의 에지로부터 격리되게 함으로써 금속을 은선 에지에서의 화학적 공격으로부터 보호함으로써 지폐 보안 은선을 생성하는 것이 통상적인 수순이다. 이 방법은 또한 본 발명의 경우에도 적용될 수 있는 바: 유니즌 재료가 제2 적층 필름을 간단히 대체할 수 있다. 따라서 유니즌 재료는 패터닝되거나 패터닝되지 않은 금속화 층을 추가함으로써 보강될 수 있다.
합성 화상은 아이콘을 형성하는 하나의 색상(또는 색상의 부재) 및 배경을 형성하는 다른 색상(또는 색상의 부재)을 갖는 이진 패턴으로서 설계될 수 있으며, 이 경우 각각의 아이콘 영역은 풀온(full on) 또는 풀오프(full off) 상태의 화상 '픽셀'을 사용하는 완전 단일톤 화상을 구비한다. 선택된 아이콘 색상의 색조 변화를 제공함으로써 보다 복잡한 합성 화상이 생성될 수 있다. 합성 화상 색조 변화는 각 아이콘 화상에서의 색상 농도를 제어함으로써, 또는 선택된 아이콘 그룹에 설계 요소를 포함시키거나 배제하여 합성 화상을 효과적으로 '망점 처리(half-toning)'함으로써 생성될 수 있다.
각각의 아이콘 화상에서의 색상 농도를 제어하는 제1 방법은 미세인쇄된 아이콘 화상을 생성하는 재료의 광학 농도를 제어함으로써 달성될 수 있다. 이를 행하는 한가지 편리한 방법은 이미 전술한 충진 보이드 아이콘 실시예를 사용한다.
도23에 도시된, 선택된 아이콘 그룹에 설계 요소를 포함시키거나 배제하여 합성 화상을 '망점 처리'하는 제2 방법은, 소정 색상 농도와 동등한 아이콘 영역의 비율로 화상 설계 요소를 구비함으로써 달성된다. 도23은 유사한 육각형 반복 렌즈 패턴과 협력될 육각형의 아이콘 영역(570) 반복 패턴을 사용하는 예를 도시한다. 아이콘 영역(570)의 각각은 동일한 정보를 갖지 않는다. 아이콘 화상 요소(572, 574, 576, 578)의 전체는 거의 동일한 색상 농도로 존재한다. 아이콘 화상 요소(572, 574)는 일부 아이콘 영역에 존재하며, 다른 아이콘 영역에는 다른 아이콘 화상 요소가 존재한다. 일부 아이콘 영역은 단일 아이콘 화상 요소(570)를 포함한다. 구체적으로, 아이콘 화상 요소(572)는 아이콘 영역의 절반에 존재하며, 아이콘 화상 요소(574)는 아이콘 영역의 3/4에 존재하며, 아이콘 화상 요소(578)는 아이콘 영역의 절반에 존재하고, 아이콘 화상 요소(576)는 아이콘 영역의 1/3에 존재한다. 각각의 화상 영역에 존재하는 정보는, 그 관련 렌즈가 특정 관찰 방위로부터 아이콘 화상 패턴의 색상을 도시하는지 또는 아이콘 화상 배경의 색상을 도시하는지를 결정한다. 이 아이콘 패턴과 관련한 모든 렌즈에서는 어떠한 화상 요소(572 또는 578)든 볼 수 있지만, 아이콘 화상 요소(572)의 합성 화상(580) 공간은 아이콘 화상 요소(578)의 합성 화상 공간과 중첩된다. 이는, 아이콘(572, 578)의 합성 화상의 중첩 영역(582)이 이 영역에서 모든 렌즈가 아이콘 화상을 투사하기 때문에 100% 색상 농도로 보임을 의미한다. 이들 두 합성 화상의 비중첩 부분(588)은 렌즈의 50%에서만 볼 수 있으며, 따라서 50% 색상 농도로 보여진다. 아이콘 요소(576)의 합성 화상(586)은 렌즈의 1/3에서만 볼 수 있으며, 따라서 이는 33.3% 농도로 보인다. 아이콘 화상 요소(576)의 합성 화상(584)은 대응적으로 75% 색상 농도로 보인다. 이러한 교시의 범위 내에서 명백한 것은, 아이콘 영역의 선택된 비율(percentage)에서 아이콘 화상 요소의 선택적 생략을 통해서 상당한 범위의 색조 변화를 얻을 수 있다는 점이다. 최대 효과를 위해서, 아이콘 화상 영역에 걸친 아이콘 화상 요소의 분포는 비교적 균일해야 한다.
개별 합성 화상 요소의 최소 피처(feature)보다 작은 치수의 조합된 합성 화상 요소를 생성하기 위해서, 도24a에 도시된 관련 아이콘 화상 설계 방법이 사용될 수 있다. 이는 아이콘 화상의 최소 피처 크기가 피처의 배치 정확도보다 큰 일반적인 상황에서 가능하다. 따라서 아이콘 화상은 치수적으로 2미크론 정도의 최소 피처를 가질 수 있지만, 이들 피처는 0.25미크론 간격의 그리드 상의 임의 지점에 정확히 배치될 수 있다. 이 경우 아이콘 화상의 최소 피처는 그 피처의 배치 정확도보다 여덟배 크다. 이전 도면에서와 같이 이 방법은 육각형 아이콘 패턴(594)을 사용하여 도시되지만, 임의의 다른 사용가능한 패턴 대칭에도 마찬가지로 잘 적용된다. 도23의 방법과 유사한 방식으로, 이 방법은 적어도 하나의 아이콘 영역에서 다른 정보를 사용하는 것에 의존한다. 도24a의 예에서는, 두 개의 상이한 아이콘 패턴(596, 598) 각각이 아이콘 영역의 절반에 존재한다(명료함을 위해 이 도면에서는 각 패턴중 하나만이 도시됨). 이들 아이콘 화상은, 아이콘 화상 요소(596)에 의해 생성되는 합성 화상(602) 및 아이콘 화상 요소(598)에 의해 생성되는 합성 화상(604)을 포함하는 복합 합성 화상(600)을 생성한다. 두 개의 합성 화상(602, 604)은 100% 색상 농도를 갖는 것으로 나타나는 중첩 영역(606, 608)을 갖도록 설계되며, 반면에 비중첩 영역(605)은 50% 색상 농도를 갖는다. 복합 합성 화상에서의 중첩 영역의 최소 치수는 아이콘 화상 요소의 합성 확대-스케일링된 위치설정 정확도만큼 작을 수 있으며, 따라서 작은 영역에서 중첩되도록 설계되는 두 개의 구성적 합성 화상의 최소 피처 크기보다 작을 수 있다. 도23의 예에서, 중첩 영역은 그렇지 않을 경우 가능한 것보다 좁은 라인을 갖는 숫자 "10"의 문자를 생성하는데 사용된다.
이 방법은 또한 도24b에 도시하듯이 아이콘 화상 요소 사이에 좁은 갭 패턴을 생성하는데에도 사용될 수 있다. 육각형 아이콘 영역(609)은 공간-충진 어레이를 만들기 위해 사각형 또는 임의의 다른 적합한 형상일 수 있지만, 육각형이 바람직하다. 본 예에서, 아이콘 패턴의 절반은 아이콘 화상(610)이고 그 절반은 아이콘 화상(611)이다. 이상적으로 이들 두 패턴은 아이콘 영역들 사이에서 비교적 균일하게 분포될 것이다. 격리 시에 이들 두 패턴은 최종 화상의 형태를 명료하게 나타내지 않으며, 이는 보안 요소로서 사용될 수 있다-화상은 중첩하는 렌즈 어레이에 의해 형성될 때까지 명백하지 않다. 아이콘 요소(610)의 합성 화상과 아이콘 요소(611)의 합성 화상의 조합에 의해 형성되는 합성 화상(612)의 일 예가 도시되어 있으며, 이에 의하면 개별 합성 화상 사이에 남게 되는 갭이 숫자"10"을 형성한다. 이 경우, 두 합성 화상은 최종 합성 화상을 형성하도록 조합되며, 따라서 이 화상(613)의 채색된 부분은 50%의 색상 농도를 보여준다. 이 방법은 본 예의 세부사항에 의해 제한되지 않는 바; 둘 대신에 세 개의 아이콘이 사용될 수 있고, 복합 합성 화상에 소정 요소를 형성하는 갭은 가변 폭과 비제한적 형상 다양성을 가질 수 있으며, 이 방법은 도23, 도24a, 도24b, 또는 도25의 방법 또는 본 출원인이 교시한 다른 아이콘 화상 설계 방법과 조합될 수 있다.
아이콘 화상에는 결과적 합성 화상에서는 볼 수 없는 은밀하게 감춰진 정보가 포함될 수 있다. 아이콘 화상에 감춰진 그러한 은밀한 정보는 예를 들어 물체의 은밀한 인증에 사용될 수 있다. 이를 달성하기 위한 두 가지 방법이 도25에 도시되어 있다. 제1 방법은 매칭되는 아이콘 화상(616, 618)의 사용에 의해 도시된다. 아이콘 화상(616)은 중실 경계 패턴, 및 경계 내부에 포함된 숫자"42"를 도시한다. 아이콘 화상(618)은 내부에 그래픽 구멍으로서 숫자"42"를 갖는 중실 형상을 도시한다. 이 예에서, 아이콘 화상(616, 618)의 주위 형상은 거의 동일하며, 그 각각의 아이콘 영역(634, 636) 내에서의 그 상대 위치 또한 거의 동일하다. 이들 아이콘 화상으로부터 복합 합성 화상(620)이 생성될 때, 복합 합성 화상(622)의 경계는 모든 아이콘 화상이 그 대응 영역에 패턴을 갖기 때문에 100% 색상 농도를 보여줄 것이며, 따라서 아이콘 화상(616, 618)으로부터 생성된 합성 화상은 완전 중첩된다. "42"를 둘러싸는 공간의 화상이 아이콘 영역의 절반만을 채우는 아이콘 화상(618)으로부터 나오고 채색된 "42"의 화상은 역시 아이콘 화상의 절반을 채우는 아이콘 화상(616)으로부터 나오기 때문에 복합 합성 화상(620)의 내부(624)의 색상 농도는 50%가 될 것이다. 결국, "42"와 그 배경 사이에는 색조 차이가 없으며, 따라서 관측되는 복합 합성 화상(626)은 100% 색상 농도 경계(628) 및 50% 색상 농도 내부(630)를 갖는 화상을 나타낼 것이다. 아이콘 화상(616, 618) 전체에 은밀하게 존재하는 "42"는 따라서 "무효화(neutralize)"되며, 관측되는 복합 합성 화상(626)에서는 보이지 않을 것이다.
아이콘 화상에 은밀한 정보를 포함시키는 제2 방법이 도25에 삼각형(632)으로 도시되어 있다. 삼각형(632)은 아이콘 영역(이 도면에는 도시되지 않음)에 랜덤하게 배치될 수 있거나, 또는 아이콘 영역(634, 632)의 주기와 실질적으로 매치되지 않는 어레이 또는 다른 패턴으로 배치될 수 있다. 대응하는 규칙적인 마이크로-렌즈 어레이에 의해 촬상되는 다수의 규칙적으로 배열된 아이콘 화상으로부터 합성 화상이 생성된다. 마이크로-렌즈 어레이의 주기와 거의 일치하지 않는 아이콘 평면 내의 패턴은 완전한 합성 화상을 형성하지 않을 것이다. 따라서 삼각형(632)의 패턴은 정합성 합성 화상을 생성하지 않을 것이며, 관측되는 합성 화상(626)에서 보이지 않을 것이다. 이 방법은 삼각형(632)과 같은 단순한 기하학적 설계에 한정되지 않으며, 문자숫자 정보, 바코드, 데이터 비트, 및 대규모 패턴과 같은 다른 은밀한 정보가 이 방법으로 아이콘 평면에 포함될 수 있다.
도26은 유니즌 재료에 완전 3차원 통합 화상을 생성하기 위한 일반적인 방법을 도시한다. 단일 아이콘 영역(640)은, 이 아이콘 영역(640)의 유리한 지점에서 볼 때 3차원으로 표시될 물체의 스케일-변형된 도면을 도시하는 아이콘 화상(642)을 포함한다. 이 경우 아이콘 화상(642)은 중공 입방체(cube)(674)의 합성 화상(670)을 형성하도록 설계된다. 아이콘 화상(642)은 중공 입방체(672)의 가장 가까운 측부(674)를 나타내는 전경(前景: foreground) 프레임(644), 중공 입방체(672)의 코너(676)를 나타내는 테이퍼진 갭 패턴(646), 및 중공 입방체(672)의 가장 먼 측부(678)를 나타내는 배경 프레임(648)을 갖는다. 아이콘 화상(642)에서의 전경 프레임(644)과 배경 프레임(648)의 상대적 비율은 합성 화상 중공 입방체(672)의 가장 가까운 측부(674)와 가장 먼 측부(678)의 비율과 일치하지 않음을 알 수 있다. 스케일 차이의 이유는, 유니즌 재료의 평면으로부터 멀리 보이는 화상은 더 큰 확대를 겪고, 따라서 아이콘 화상 내에서의 그 크기는 합성 화상(672)을 형성하기 위한 확대 시에 정확한 스케일을 제공하기 위해 감소되어야 하기 때문이다.
유니즌 3-D 재료 상의 다른 위치에서는 다른 아이콘 화상(652)을 갖는 아이콘 영역(650)이 발견된다. 아이콘 화상(642)과 마찬가지로, 아이콘 화상(652)은 이 아이콘 영역(650)의 다른 유리한 지점에서 볼 때 합성 화상(672)의 스케일-변형된 도면을 나타낸다. 전경 프레임(654)과 배경 프레임(658)의 상대적 스케일링은 아이콘 화상(642)의 대응 요소와 유사하지만(일반적으로 이는 사실이 아니지만), 배경 프레임(658)의 위치는 코너 패턴(656)의 크기 및 배향과 함께 이동되었다. 아이콘 영역(660)은 유니즌 3-D 재료 상에서 더 멀리 위치하며, 이는 전경 프레임(664), 테이퍼진 갭 패턴(667), 및 배경 프레임(668)을 구비하는 또 다른 스케일-변형된 아이콘 화상(662)을 나타낸다.
일반적으로, 유니즌 3-D 재료에서의 각 아이콘 영역에서의 아이콘 화상은 그 가까운 이웃과 약간 다를 수 있으며, 그 먼 이웃과는 상당히 다를 수 있다. 아이콘 화상(652)은 아이콘 화상(642, 662) 사이의 전이 스테이지를 나타냄을 알 수 있다. 일반적으로, 유니즌 3-D 재료에서의 각 아이콘 영역은 독특할 수 있지만, 각각은 그 어느 한쪽으로의 아이콘 화상들 사이의 전이 스테이지를 나타낼 것이다.
합성 화상(670)은 관련 렌즈 어레이를 통해서 대칭적으로 촬상되는 아이콘 화상(640, 650, 660)과 같은 다수의 아이콘 화상으로 형성된다. 중공 입방체(674)의 합성 화상은, 아이콘 화상 각각의 상이한 요소들의 유효 반복 주기에 기인하는 상이한 합성 확대 인자의 효과를 도시한다. 중공 입방체 화상(674)은 수퍼딥 화상으로서 관측되도록 의도된 것으로 가정한다. 이 경우, 아이콘 영역(640)이 아이콘 영역(650)의 좌하부로부터 일정 거리에 배치되고 아이콘 영역(660)이 아이콘 영역(650)의 우상부로부터 일정 거리에 배치되면, 전경 프레임(644, 654, 664)의 유효 주기가 배경 프레임(648, 658, 668)의 유효 주기보다 짧아질 것이고, 그로인해 (전경 프레임(644, 654, 664)에 대응하는) 입방체의 가장 가까운 면(676)은 유니즌 재료의 평면에 더 가깝게 위치하고 입방체의 가장 먼 면(678)은 유니즌 재료의 평면으로부터 더 멀리 깊이 위치하며 큰 인자에 의해 확대되는 것을 알 수 있다. 코너 요소(646, 656, 667)는 전경 요소 및 배경 요소와 협력하여 그 사이에 매끄럽게 변화하는 깊이 효과를 생성한다.
유니즌 3-D용 아이콘 화상 설계 방법은 도27에서 보다 완전히 설명된다. 이 도면은 단일 화상 프로젝터(680)에 대한 방법을 격리시킨다. 전술했듯이, 단일 화상 프로젝터는 렌즈, 광학 스페이서, 및 아이콘 화상을 구비하며, 상기 아이콘 화상은 (유니즌 시각 효과를 생성하는 작은 스케일 차이를 허용하는) 렌즈의 반복 주기와 거의 동일한 치수를 갖는다. 렌즈 및 그 관련 아이콘의 시야는 원추(682)로서 도시되며, 이는 또한 렌즈의 초점 원추의 역에 해당되고, 따라서 시야 원추(682)의 비율은 렌즈의 F#에 의해 결정된다. 도면에는 이 원추가 원형 베이스를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 베이스 형상은 육각형과 같은, 아이콘 영역의 형상과 사실상 동일할 것이다.
본 예에서는 세 개의 상이한 수퍼딥 화상 평면(684, 688, 692)에서 동일한 시각적 크기로, 단어 "UNISON"의 세 개의 복사물(686, 690, 694)을 포함하는 유니즌 3-D 합성 화상을 생성하고자 한다. 화상 평면(684, 688, 692)의 직경은 시야 원추와 함께 확대되는 바, 즉 화상 깊이가 증가할수록 시야 원추에 의해 커버되는 영역이 증가된다. 따라서 가장얕은 깊이 평면(684)에서의 시야는 단어 UNISON의 "NIS"부분만을 포함하는 반면, 중간 깊이 평면(688)은 "NIS" 전체와 "U" 및 "O"의 일부를 포함하고, 가장깊은 깊이 평면(692)은 "UNISON"의 거의 전체를 포함하고 마지막 "N"의 일부만 빠져있다.
이들 합성 화상 평면(684, 688, 692)의 각각에 의해 제공되는 정보(UNISONs 686, 690, 694)는 궁극적으로 화상 프로젝터(680)에서의 단일 아이콘 화상에 포함되어야 한다. 이는 각 깊이 평면(684, 688, 692)에서의 시야 원추(686)에 정보를 포착한 후, 그 결과적인 아이콘 화상 패턴을 동일한 치수로 스케일링함으로써 달성된다. 아이콘 화상(696)은 깊이 평면(684)에서 바라본 UNISON 화상(686)의 시야를 나타내며, 아이콘 화상(704)은 깊이 평면(688)에서 바라본 UNISON 화상(690)의 시야를 나타내고, 아이콘 화상(716)은 깊이 평면(692)에서 바라본 UNISON 화상(694)의 시야를 나타낸다.
아이콘 화상(696) 내에서 아이콘 화상 요소(698)는 UNISON 화상(686)의 첫번째 "N"의 일부에서 시작되고, 아이콘 화상 요소(700)는 UNISON 화상(686)의 "I"의 일부에서 시작되며, 아이콘 화상 요소(702)는 UNISON 화상(686)의 "S"의 부분에서 시작된다. 아이콘 화상(704) 내에서 아이콘 화상 요소(706)는 UNISON 화상(690)의 "U"의 일부에서 시작되고, 아이콘 화상 요소(708)는 UNISON 화상(690)의 첫번째 "N"에서 시작되며, 아이콘 화상 요소(710)는 UNISON 화상(690)의 "S"에서 시작되고, 아이콘 화상 요소(714)는 UNISON 화상(690)의 "O"의 일부에서 시작된다. 합성 화상(686, 690, 694)이 유사한 스케일로 제공되지만, 중간 깊이 평면(688)에서의 아이콘 화상(704)은 그 UNISON 글자를 아이콘 화상(696)의 것보다 작은 스케일로 나타냄에 유의해야 한다. 이로 인해 아이콘 화상(704)은 (동일 깊이 평면에서의 다수의 주위 아이콘 화상과 합성 조합될 때) 보다 높은 합성 확대를 겪게 될 것이다. 마찬가지로, 아이콘 화상(716)은 UNISON 화상(694)에 기원하는 아이콘 화상 요소(718)를 포함하며, 그 아이콘 화상에 포함되는 UNISON 글자는 스케일이 더 축소된다.
이 화상 프로젝터에서의 최종 아이콘 화상은 이들 세 개의 아이콘 화상(696, 704, 716)을 도28에 도시된 단일 아이콘 화상(730)으로 조합함으로써 생성된다. 조합된 아이콘 요소(732)는, 화상 프로젝터(680)가 다수의 화상 프로젝터로부터 형성되는 합성 화상에 기여하기 위해 필요한 모든 그래픽 정보 및 깊이 정보를 포함하며, 그 각각은 화상 프로젝터에 중심조절되는 그 고유 시야 원추와, 생성될 합성 화상의 레벨 및 요소의 교차에 기인하는 특정 아이콘 화상 정보를 포함한다. 각각의 화상 프로젝터가 다른 모든 화상 프로젝터로부터 적어도 하나의 렌즈 반복 주기만큼 변위되기 때문에, 각각의 화상 프로젝터는 그 시야 원추와 합성 화상 공간의 교차에 기인하는 상이한 정보를 구비할 것이다.
선택된 3-D 화상을 나타내는데 필요한 아이콘 화상의 각각은 합성 화상의 3차원 디지털 모델, 합성 화상에 제공될 소정 깊이 위치 및 깊이 스팬, 렌즈 반복 주기, 렌즈 시야, 및 아이콘 화상의 궁극 그래픽 해상도를 알게 됨으로써 계산될 수 있다. 상기 마지막 인자는 각 깊이 평면에 제공될 수 있는 상세 레벨에 대해 상한을 둔다. 유니즌 재료의 평면으로부터 더 멀리 놓이는 깊이 평면은 (시야 증대로 인해) 다량의 정보를 갖기 때문에, 아이콘의 그래픽 해상도 한계는 이들 합성 화상 깊이 평면의 해상도에 대해 최대 효과를 갖는다.
도29는 도27의 방법이 귀중한 빙하기의 거대 아이보리 조각 공예품인 "the Lady of Brassempouy"(742)의 화상과 같은 복잡한 3차원 합성 화상에 어떻게 적용될 수 있는지를 도시한다. 적어도 렌즈, 광학 이격 요소, 및 아이콘 화상(이 도면에는 도시되지 않음)을 포함하는 개별 화상 프로젝터(738)는, 플로트 합성 화상 공간을 딥 합성 화상 공간으로부터 분리하는 유니즌 재료의 평면(740)에 놓인다. 이 예에서 합성 화상 공간은, 화상의 일부는 플로트 합성 화상 공간에 놓이고 일부는 딥 합성 화상 공간에 놓이도록, 유니즌 재료에 걸쳐있다. 화상 프로젝터(738)는 딥 합성 화상 공간(744) 및 플로트 합성 화상 공간(746) 내로 연장되는 거의 원추형의 시야를 갖는다. 원하는 딥 합성 화상 공간 해상도를 얻기 위해 얼마의 간격이 필요한지에 따라 선정된 개수의 딥 화상 평면(748, 752-762)이 선택된다. 마찬가지로, 원하는 플로트 합성 화상 공간 해상도를 얻기 위해 얼마의 간격이 필요한지에 따라 선정된 개수의 플로트 화상 평면(750, 764-774)이 선택된다. 이들 평면중 일부, 예를 들어 딥 평면(748) 및 플로트 평면(750)은 합성 화상을 지나서 연장될 것이며, 아이콘 화상에서의 최종 정보에 기여하지 않을 것이다. 명료함을 위해, 도29에 도시된 화상 평면의 개수는 적은 수에 한정되지만, 선택되는 화상 평면의 실제 개수는 원하는 합성 화상 깊이 해상도를 얻기 위해서 많을 수 있는 바, 예를 들면 50 내지 100개 이상일 수 있다.
도27 및 도28의 방법은 이후, 물체(742)의 표면과 선택된 깊이 평면(756-774)의 교차 형상을 결정함으로써 각각의 깊이 평면에서 아이콘 화상을 얻기 위해 적용된다. 결과적인 개별 아이콘 화상은 조합된 아이콘 화상의 최종 크기로 스케일링된다. 플로트 아이콘 화상 전체는 먼저 180도 회전되며(투사될 때 다시 그 회전을 겪게 되므로 합성 화상에서의 그 정확한 배향으로 복귀함), 이후 이 화상 프로젝터(738)에 대한 최종 아이콘 화상을 형성하기 위해 딥 아이콘 화상과 조합된다. 이 과정은 화상 프로젝터의 위치 각각이 전체 합성 화상(742)을 형성하는데 필요한 아이콘 화상의 완전한 패턴을 얻도록 반복된다.
합성 화상의 해상도는 광학 프로젝터의 해상도 및 아이콘 화상의 그래픽 해상도에 종속된다. 확대 광학기기의 이론적 광학 해상도 한계(0.2미크론)를 넘어서는 0.1미크론 미만의 아이콘 화상 그래픽 해상도를 얻었다. 통상의 아이콘 화상은 0.25미크론의 해상도로 생성된다.
유니즌 재료는, 렌즈와 아이콘 미세구조물을 별개로 포함하는 공구를 사용하여 시트 또는 웨브 처리에 의해 제조될 수 있다. 렌즈 공구와 아이콘 공구는 포토마스크 및 포토레지스트 방법을 사용하여 시작된다.
렌즈 공구는 초기에, 통상 블랙크롬 온 글래스와 같은 반도체형 마스크로서 설계된다. 광환원(photoreduction), 전자빔 기록(writing), 또는 레이저 기록에 의해 충분한 해상도를 갖는 마스크가 생성될 수 있다. 통상적인 렌즈 공구용 마스크는 30미크론과 같은 선택된 주기의 반복되는 불투명 육각형 패턴을 포함할 것이며, 2미크론 미만 폭의 선명한 라인에 의해 육각형이 분리된다. 이 마스크는 이후 종래의 반도체 UV 노출 시스템을 사용하여 유리판 상의 포토레지스트를 노출시키는데 사용된다. 레지스트의 두께는 렌즈의 소정 처짐을 얻도록 선택된다. 예를 들어, 공칭 30미크론 반복 및 공칭 35미크론 초점 길이를 갖는 렌즈를 형성하기 위해 스핀 코팅, 침지 코팅, 메니스커스 코팅, 또는 분사와 같은 적절한 수단에 의해 유리판 상에 5미크론 두께의 AZ 4620 포지티브 포토레지스트가 코팅된다. 포토레지스트는 마스크 패턴으로 노출되고, 종래 방식으로 유리에 현상된 후, 100℃에서 30분 동안 건조 및 탈기(degas)처리된다. 렌즈는 당업계에 공지된 표준 방법에 따라 열적 재유동(thermal reflow)에 의해 형성된다. 결과적인 포토레지스트 마이크로-렌즈는 금이나 은과 같은 전도성 금속으로 코팅되며, 네거티브 니켈 공구는 전주도금(electroforming)에 의해 생성된다.
아이콘 공구는 유사한 방식으로 생성된다. 아이콘 패턴은 통상 CAD 소프트웨어의 도움으로 설계되며, 이 설계는 반도체 마스크 제조업자에게 전달된다. 이 마스크는 원하는 합성 화상의 광학 밀도에 따라서, 레지스트의 노출될 두께가 통상 0.5미크론 내지 8미크론이라는 점을 제외하고는 렌즈 마스크와 유사한 방식으로 사용된다. 포토레지스트는 마스크 패턴으로 노출되고, 종래 방식으로 유리에 현상된 후, 전도성 금속으로 코팅되며, 네거티브 니켈 공구는 전주도금에 의해 생성된다. 오리지널 마스크 설계의 선택에 따라서 또한 사용되는 레지스트 형태(포지티브 또는 네거티브)의 선택에 있어서, 아이콘은 레지스트 패턴 내에 보이드 형태로 생성될 수 있거나, 또는 레지스트 패턴 내에 "메사" 또는 포스트 형태로 또는 둘다의 형태로 생성될 수 있다.
유니즌 재료는 압출 엠보싱, 방사선 경화 주조, 소프트 엠보싱, 사출 성형, 반응동반 사출 성형, 및 반응 주조를 포함하는 마이크로-광학 및 미세구조 복제 분야에서 공지되어 있는 여러가지 방법 및 다양한 재료로 제조될 수 있다. 예시적인 제조 방법은, 75게이지 접착-촉진 PET 필름과 같은 베이스 필름에 대해 주조되는 방사선 경화된 액상 폴리머 내에 보이드로서 아이콘을 형성하고, 이후 렌즈를 아이콘에 대해 정확한 정렬로 또는 비스듬히 베이스 필름의 반대면에 방사선 경화된 폴리머로 형성하며, 이후 아이콘 보이드를 필름 표면에 대한 그라비어형 닥터 블레이딩에 의해 서브미크론 입자 착색 컬러링 재료로 충진하고, 충진물을 적절한 수단(예: 용제 제거, 방사선 경화, 또는 화학적 반응)에 의해 고화시키고, 최종적으로 선명하거나, 착색, 염색될 수 있거나 또는 은밀한 보안 재료를 포함할 수 있는 선택적 밀봉 층을 적용하는 것이다.
유니즌 모션 재료의 제조는, 아이콘 공구 및 렌즈 공구가 두 어레이의 대칭축의 선택된 정도의 오정렬을 구비할 것을 요한다. 아이콘 및 렌즈 패턴 대칭축의 이러한 오정렬은 제조된 재료에서의 합성 화상 크기 및 합성 화상 회전을 제어한다. 때로는 웨브 방향 또는 크로스-웨브 방향과 거의 정렬되는 합성 화상을 제공하는 것이 바람직하며, 이 경우 아이콘과 렌즈의 전체 각도 오정렬은 렌즈 패턴과 아이콘 패턴 사이에서 동등하게 분할된다. 요구되는 각도 오정렬의 정도는 통상적으로 상당히 작다. 예를 들어, 30미크론 아이콘 화상을 유니즌 모션 재료에서 5.7mm의 크기로 확대시키기 위해서는 0.3 정도의 전체 각도 오정렬이 적합하다. 이 예에서, 전체 각도 오정렬은 두 공구 사이에서 동등하게 분할되며, 따라서 각각의 공구는 양 공구에 대해 동일한 방향으로 0.15도의 각도에 걸쳐서 경사진다. 이 경사는 공구가 베이스 필름의 양 대향면에 미세구조물을 형성하기 때문에 동일한 방향에 있으며, 따라서 공구의 경사는 상호 상쇄되는 대신에 상호 추가된다.
경사는 전체 패턴을 기록하기 전에 원하는 각도만큼 회전시킴으로써 마스크의 최초 설계시에 공구에 제공될 수 있다. 경사는 또한 편평 니켈 공구에 기계적으로 제공될 수 있는 바, 상기 공구를 수치 제어 밀링머신으로 적절한 각도로 절삭함으로써 제공될 수 있다. 경사진 공구는 이후 임프레션 실린더의 회전축에 대해 정렬되도록 경사-절삭날을 사용하여 원통형 공구로 형성된다.
본원에서의 합성 확대 마이크로-광학 시스템은, 예를 들어 잉크, 금속, 형광 또는 자성 재료, X-선, 적외선 또는 자외선 흡수성 또는 방출성 재료, 알루미늄, 니켈, 크롬, 은, 금을 포함하는 자성 및 비자성 금속을 구비하지만 이에 한정되지 않는 포지티브 또는 네거티브 재료, 코팅 또는 프린트 형태의 수성, 용제 또는 방사선 경화성, 광학적으로 투명, 반투명 또는 불투명한, 착색 또는 염색된 지표를 구비하는 적층 또는 코팅 잉크 및/또는 접착제로서 렌즈, 광학 스페이서 또는 아이콘 재료 내의 아이콘 충진 재료, 백 코팅, 탑 코팅, 패터닝 및 비패터닝된 충진물 또는 내포물; 검출 또는 정보 저장을 위한 자성 코팅 및 입자; 코팅 및 입자로서의 형광 염료 및 안료; IR 형광 코팅, 충진재, 염료 또는 입자; UV 형광 코팅, 충진재, 염료 또는 입자; 코팅 및 입자, 플랑셰트(planchettes), DNA, RNA, 또는 기타 거대-분자 태건트(taggant: 추적용 첨가물), 이색 섬유, 방사성 동위체, 프린트 수용 코팅, 사이징, 또는 뇌관, 화학 반응성 물질, 마이크로-봉입 성분, 자계 영향 물질, 금속성 및 비금속성 전도 입자 및 코팅, 미세천공된 구멍, 채색된 은선 또는 파이버, 제작중에 종이에 접착되도록 종이나 폴리머에 캐리어로서 접합되는 문서, 라벨 또는 재료면의 표면에 매립되는 유니즌의 패치, 형광 이색 은선 또는 입자, 라만(raman) 산란 코팅 또는 입자, 칼라 시프팅 코팅 또는 입자, 종이, 판지, 카드보드, 플라스틱, 세라믹, 직물 또는 금속 기판에 적층된 유니즌, 은선, 패치, 라벨, 오버 랩, 핫 스탬프 포일, 또는 개봉 테이프로서의 유니즌, 홀로그래픽, 굴절성 키네그램(kinegram:시변각장치), 등치선(等値線:isogram), 포토그래픽 또는 굴절성 광학 요소, 액정 재료, 업전환 및 다운전환 재료를 단일 요소로서 또는 다양한 조합으로 구비하지만 이들 실시예에 한정되지는 않는 추가 특징과 조합될 수 있다.
본원의 합성 확대 마이크로-광학 시스템은 다양한 이용 및 적용 분야를 갖는 바, 그 예로는 이하의 것이 포함된다:
정부 및 방위 용도 - 연방, 주 또는 외무 분야를 막론하고(예를 들면, 여권, ID 카드, 운전 면허증, 비자, 출생 증명서, 바이탈 레코드, 유권자 등록 카드, 투표 용지, 생활보호 카드, 채권, 식료 배급권, 우표, 및 납세 인지);
화폐 - 연방, 주 또는 외무 분야를 막론하고(예를 들면, 지폐 내의 은선, 폴리머 화폐 내의 피처, 및 지폐 상의 피처);
문서(예를 들면, 타이틀, 날인증서, 면허증, 졸업증서, 및 증명서);
금융 및 유통 도구(예를 들면, 인증 은행 수표, 가계 수표, 은행 전표, 주권(株券), 여행자 수표, 우편환, 신용 카드, 직불 카드, ATM 카드, 제휴 카드, 선불 전화 카드, 및 기프트 카드);
기밀 정보(예를 들면, 영화 대본, 법률 서류, 지적 재산권, 의료 기록/병원 기록, 처방전 서식/패드);
패브릭 및 홈 케어(Fabric & Home Care)를 포함하는 제품 및 브랜드 보호(예를 들면, 세탁 세제, 유연재, 식기 세제, 가정용 세제, 표면 코팅제, 의류 탈취제, 표백제, 특수 소재용 케어);
미용 케어(예를 들면, 헤어 케어, 헤어 칼라, 스킨 케어 및 클렌징, 화장품, 향수, 발한 억제제, 탈취제, 여성용 보호 패드, 탐폰, 및 팬티라이너);
유아 및 가정용 케어(예를 들면, 아기 기저귀, 아기 및 유아용 수건, 아기 턱받이, 아기 체인지 및 침대 매트, 종이 타월, 화장지, 및 안면 티슈);
헬스 케어(예를 들면, 구강 케어, 애완동물 건강 및 영양제, 처방 약제, 소매점 약제, 약물 송달 및 개인용 헬스 케어, 처방 비타민 및 스포츠 및 영양 보충제; 처방 및 비처방 안경; 병원, 의료 전문가, 및 도매 의료 판매상에게 판매되는 의료 기기 및 장비, 즉, 붕대, 기기, 매립형 장치, 수술용 비품);
음식료품 포장;
직물류 포장;
전자 기기, 부품 및 조립체;
운동복, 신발, 인가 및 비인가 고급, 스포츠 및 럭셔리 의류, 직물을 포함하는 의류 및 신발류;
바이오테크 약제;
항공우주 콤포넌트 및 부품;
자동차 콤포넌트 및 부품;
스포츠 용품;
담배 제품;
소프트웨어;
CD 및 DVD;
화약;
신규 아이템(예를 들면, 선물 포장 및 리본);
책과 잡지;
학용품 및 사무용품;
비즈니스 카드;
선적 서류작성 및 포장;
노트 커버;
책 커버;
북 마크;
이벤트 및 수송 티켓;
도박 및 게임 용도(예를 들면, 복권 티켓, 게임 카드, 카지노 칩, 및 카지노, 추첨식 판매 및 내기 경기에 사용하기 위한 아이템);
가정용 가구(예를 들면, 타월, 린넨, 및 가구);
마루 및 벽지;
보석 및 시계;
핸드백;
예술품, 수집품 및 기념품;
장난감;
디스플레이(예를 들면, 판매시점 정보관리 및 판촉 디스플레이);
제품 마킹 및 라벨링(예를 들면, 라벨, 표찰, 태그, 줄, 개봉 스트립, 오버랩(over-wraps), 인증 또는 증진을 위해 상표(branded) 제품 또는 서류에 위장 및 자산 추적으로서 적용되는 부정개봉 방지 화상 보장).
전술한 실시예에 적합한 재료에는 광범위한 폴리머가 포함된다. 아크릴, 아크릴레이티드 폴리에스테르, 아크릴레이티드 우레탄, 폴리프로필렌, 에폭시, 우레탄, 및 폴리에스테르는 마이크로렌즈 및 미세구조 아이콘 요소 양자에 대해 적절한 광학 및 기계적 특성을 갖는다. 선택적 기판 필름에 적합한 재료에는, 아크릴, 셀로판, 사란(Saran), 나일론, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 폴리비닐을 포함하는 시판되는 폴리머 필름의 대부분이 포함된다. 미세구조 아이콘 충진 재료는, 미세구조 아이콘 요소뿐 아니라 용제 기초의 잉크 및 기타 일반적으로 사용될 수 있는 염료 또는 안료 매개물(vehicle)을 제조하기에 적합한 것으로서 전술한 재료중 임의의 것을 구비할 수 있다. 이들 재료에 포함되는 염료 또는 안료는 매개물의 화학적 구조와 친화적이어야 한다. 안료는 아이콘 요소의 임의 성분의 최소 치수보다 실질적으로 작은 입자 크기를 가져야 한다. 선택적인 밀봉층 재료는 미세구조 아이콘 요소뿐 아니라, 프린팅 및 페이퍼 앤드 필름 컨버팅 산업에 사용되는 여러가지 다른 시판되는 페인트, 잉크, 오버코트, 니스, 래커, 및 클리어 코트를 제조하기에 적합한 것으로서 전술한 재료중 임의의 것을 구비할 수 있다. 재료의 바람직한 조합은 없으며, 재료의 선택은 재료 형상의 상세, 시스템의 광학 특성, 및 소망하는 광학 효과에 종속된다.
예시적인 실시예를 개시 및 설명하였으나, 당업자라면 전술한 발명에 대한 다수의 변형예, 수정예 또는 변경예가 있을 수 있음을 알 것이다. 그러한 모든 변형에, 수정예, 및 변경예는 따라서 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (22)

  1. 마이크로-화상을 확대하고 다수의 개별 렌즈 및 아이콘 화상 시스템의 통합된 성능을 통해서 합성 확대된 화상을 형성하기 위해서 비원통형 렌즈의 규칙적인 2차원 어레이를 사용하는 필름 재료이며,
    마이크로-화상은 미세구조 내의 보이드로부터 형성되고,
    미세구조 내의 보이드는 증발된 금속 재료나 염색 또는 착색 재료와 같이, 렌즈 및 미세구조의 재료와는 다른 재료로 충진 또는 코팅되는
    필름 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    필름 재료의 전체 두께는 0 초과 50 미크론 미만이거나,
    렌즈는 50 미크론 미만의 직경을 갖는
    필름 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    마이크로-화상은 보이드와 조합하여 미세구조 내의 중실 영역으로부터 형성되거나, 미세구조 내의 보이드는 증발된 금속 재료 또는 염색 또는 착색 재료와 같이, 렌즈 및 미세구조의 재료와는 다른 재료로 충진되거나 코팅되는
    필름 재료.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하나 또는 다수의 이하의 효과가 제공되며,
    - 합성 확대된 화상은 사방시차에 의해 예상되는 방향에 수직하게 보이는 경사 방향으로 이동하고,
    - 합성 확대된 화상은 시각적으로 필름 재료의 두께보다 깊은 공간 평면에 놓이는 것으로 보이고,
    - 합성 확대된 화상은 필름 재료의 표면 위로 일정 거리에 있는 공간 평면에 놓이는 것으로 보이고,
    - 합성 확대된 화상은 시각적으로 필름 재료의 두께보다 깊은 공간 평면으로부터 필름 재료가 회전될 때 필름 재료의 표면 위로 일정 거리에 있는 공간 평면까지 요동하고,
    - 합성 확대된 화상은 필름 재료가 다른 관점에서 관측될 때 형태, 형상, 크기 또는 색상 또는 이들 특성들의 조합을 변화시키고,
    - 합성 확대된 화상은 대규모 3차원 구조를 보여주고,
    선택적으로, 합성 확대된 화상은 시각적으로 필름 재료의 두께보다 깊은 공간 평면에 놓이는 것으로 보이거나,
    합성 확대된 화상은 필름 재료의 표면 위로 일정 거리에 있는 공간 평면에 놓이는 것으로 보이고,
    모든 전방위 관찰 위치로부터 그리고 수직 고도로부터 통상 45도 미만인 얕은 앙각에 이르는 광범위한 고도 위치에 걸쳐서 보일 수 있는
    필름 재료.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    합성 확대된 화상은 무색이거나 유색이거나,
    합성 확대된 화상 둘레의 배경은 투명성, 반투명성, 착색성, 금속화, 형광성, 인광성, 디스플레이 광학 가변 색상이거나, 역반사성인
    필름 재료.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    광학 스페이서가 렌즈와 마이크로-화상 사이에 형성되고, 광학 스페이서는 렌즈 재료와 접촉할 수 있거나 별도의 기판일 수 있거나,
    마이크로-화상은 선택적으로 폴리머 재료로 이루어지는 밀봉 층에 의해 보호되고, 선택적으로 밀봉 층은 투명, 반투명, 착색, 색소성, 불투명, 금속성, 자성, 가변성 또는 이들의 임의의 조합이며, 광학 효과, 전기 전도성 또는 전기 용량 또는 자기장 검출에 의존하는, 자동 화폐 인증, 검증, 트랙킹, 카운팅, 및 검출 시스템의 서포트를 포함하는, 보안 및 인증 목적을 위한 광학 효과 또는 추가 기능을 제공하는
    필름 재료.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    렌즈는 원형, 육각형, 라운딩처리된 육각형, 라운딩처리된 사각형, 사각형, 라운딩처리된 삼각형 또는 삼각형인 기본 형상을 갖는
    필름 재료.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    렌즈들 사이에 격자간 공간을 갖고, 격자간 공간은 화상의 합성 확대에 기여하지 않으며, 선택적으로 렌즈들 사이의 격자간 공간은 5 미크론 이하인
    필름 재료.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    필름 재료는 프린트된 정보와 화상 양자가 서로에 대한 공간적 또는 동적 모션 관계에서 동시에 보이도록 프린트된 정보 위에 도포되거나,
    렌즈는 40 미크론 미만의 초점 길이를 갖거나,
    합성 확대된 화상 및 이를 둘러싸는 배경은 무색이거나 유색이고, 화상 및 이를 둘러싸는 배경 중 어느 하나 또는 양자는 투명성, 반투명성, 착색성, 형광성, 인광성, 디스플레이 광학 가변 색상, 금속화, 또는 역반사성일 수 있거나,
    필름 재료는 필름 재료의, 최상위 렌즈 표면과 같은, 최상위 표면에 도포된 프린트를 갖는 바와 같이, 오버프린트되거나,
    렌즈는 4 미만의 F#을 갖거나,
    렌즈와 마이크로-화상은 아크릴, 아크릴레이티드 폴리에스테르, 아크릴레이티드 우레탄, 폴리프로필렌, 에폭시, 우레탄 또는 폴리에스테르로 형성되거나,
    필름 재료는 종이에 적층되거나 은선 또는 패치로서 제공되는
    필름 재료.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 마이크로-화상은 기재에 매립되는 염료로 형성되고,
    또는
    마이크로-화상은 계조 또는 색조 합성 확대된 화상을 제공하는 계조 또는 색조 패턴을 갖고,
    투명 미세구조 마이크로-화상 층이 제공되고, 마이크로-화상은 염색 또는 착색된 재료로 충진되는 얕은부조(bas-relief) 표면으로서 형성되고, 마이크로-화상의 얕은부조 미세 구조는 염색 또는 착색된 충진 재료에서 마이크로-화상의 광학 밀도에 변화를 생성하는 두께 변화를 제공하고 마이크로-화상 층의 하면은 투명, 착색, 채색, 염색, 유색처리되거나 또는 불투명할 수 있는 밀봉 층에 의해 선택적으로 밀봉되거나,
    고굴절율 재료로 코팅되는 마이크로-화상을 포함하는 투명한 얕은부조 미세구조 마이크로-화상 층이 제공되고, 투명한 얕은부조 미세 구조 마이크로-화상 층은 마이크로-화상을 충진하는 밀봉 층으로 선택적으로 밀봉될 수 있거나,
    공기, 기체 또는 액체 체적을 사용하는 투명한 얕은부조 미세 구조 마이크로-화상 층이 제공되고, 선택적 밀봉 층이 공기, 기체 또는 액체 체적을 포착하기 위해 선택적 접착제를 갖거나 갖지 않은 채로 제공되고,
    또는
    마이크로-화상의 섀도우 화상은 스포트라이트 또는 LED 플래쉬라이트와 같은 포인트 광원에 의해 또는 햇빛과 같은 평행 광원에 의해서와 같이 강한 방향성 광원에 의해 보안 은선이 조사될 때 제공되고, 마이크로-화상의 섀도우 화상은 조명 방향이 이동함에 따라 이동하고, 섀도우 화상은 보안 은선의 평면에 놓이고, 섀도우 화상의 색상은 마이크로-화상의 색상인
    필름 재료.
  11. 프린트된 정보와 조합하여, 기판에 도포되거나 합체되는 제1항 또는 제2항에 따른 필름 재료를 갖는 기판.
  12. 제11항에 있어서,
    필름 재료는 기판의 표면의 일 부분만을 커버하는
    기판.
  13. 제11항에 있어서,
    필름 재료는 적어도 부분적으로 투명하고 접착제 요소에 의해 섬유질 또는 비섬유질 기판에 접착되거나,
    프린트 요소는 필름 재료의 상부 렌즈 표면에 직접 도포되고, 프린트 요소는 필름 재료를 지나서 연장하는 대형 패턴의 일부분일 수 있거나,
    필름 재료는 필름 재료의 도포 이전에 섬유질 또는 비섬유질 기판에 도포된 프린트 요소 위에 적층되는
    기판.
  14. 제11항에 있어서,
    필름 재료는 기판에 창으로서 합체되고, 기판은 비광학 기판이고, 필름 재료의 에지의 적어도 일부는 비광학 기판에 의해 캡처, 커버 또는 포위되고, 필름 재료를 렌즈 측에서 볼 때는 개별 화상이 나타나고, 아이콘 측에서 볼 때는 화상이 나타나지 않거나,
    프린트 요소는 필름 재료 렌즈 표면의 상부에 선택적으로 도포되고, 이러한 프린트 요소는 필름 재료 렌즈 표면의 상부에 도포된 프린트 요소에 인접한 영역에서 비광학 기판에 도포된 프린트 요소와 정렬되거나 대응될 수 있거나,
    프린트 요소는 필름 재료의 아이콘 또는 밀봉 층에 도포된 프린트 요소와 정렬되거나 대응하는 비광학 기판의 반대쪽에 도포되는
    기판
  15. 제1항 또는 제2항에 따른 필름 재료를 갖는
    화폐.
  16. 제15항에 있어서,
    필름 재료의 전체 두께는 0 초과 50 미크론 미만이거나,
    렌즈는 50 미크론 미만의 유효 베이스 직경을 갖거나,
    필름 재료는 지폐 내의 보안 은선으로서 사용되고, 폴리머 화폐 내의 형상, 및 지폐 상의 형상을 형성하는
    화폐.
  17. 제9항에 있어서,
    렌즈는 10 내지 30 미크론 미만의 초점 길이를 갖는
    필름 재료.
  18. 제9항에 있어서,
    렌즈는 2 또는 2 미만의 F#을 갖는
    필름 재료.
  19. 제16항에 있어서,
    필름 재료의 전체 두께는 0 초과 45 미크론 미만인
    화폐.
  20. 제16항에 있어서,
    필름 재료의 전체 두께는 10 내지 40 미크론인
    화폐.
  21. 제16항에 있어서,
    렌즈는 30 미크론 미만의 유효 베이스 직경을 갖는
    화폐.
  22. 제16항에 있어서,
    렌즈는 10 내지 30 미크론의 유효 베이스 직경을 갖는
    화폐.
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