SE535491C2 - Metod och anordning för att läsa optiska anordningar - Google Patents

Description

20 25 30 535 491 2 vara mycket tydliga och enkelt urskiljbara från olika typer av förfalskade bilder. Det kan exempelvis vara svårt för en otränad betraktare att särskilja en bild med ett äkta tredimensionellt utseende från en bild med vissa 3D- lika egenskaper. En efterfrågan finns därför att tillhandahålla optiska anordningar som framställer bilder som kan påverkas för att ge stora och enkelt iakttagbara ändringar när de hanteras enligt ett förutbestämt handhavande.

SAMMANFATTNING Ett syfte med den föreliggande uppñnningen är att nyttja den tredimensionella informationsrymden hos syntetiska bilder och att åstadkomma metoder och hjälpmedel för att påvisa sådan information. Det ovanstående syftet uppnås med metoder och anordningar enligt de bifogade oberoende kraven. Föredragna utföringsformer är definierade genom de bifogade beroende kraven. l allmänna ordalag, enligt en första aspekt, innefattar en metod för att möjliggöra läsning av en optisk anordning, som har en array av fokuserande element och som är konfigurerad att tillhandahålla en syntetisk bild, att anordna den optiska anordningen för att erhålla en första förutbestämd form och att styra en bildplansväljare för att välja ett bildplan vid en första position relativt en yta på den optiska anordningen. Ett iakttagbart tvådimensionellt snitt, platt eller krökt, av den syntetiska bilden tagen vid det valda bildplanet tillhandahålls därigenom.

Enligt en andra aspekt innefattar en anordning fór att möjliggöra läsning av en optisk anordning, som har en array av fokuserande element och som är konfigurerad att tillhandahålla en syntetisk bild, en bildplansväljare, en stödstruktur och en bildplansstyrenhet. Stödstrukturen är anordnad för att stödja bildplansväljaren relativt den optiska anordningen anordnad i en första förutbestämd form. Bildplansstyrenheten är konfigurerad att styra en bildplansväljare för att välja ett bildplan vid en första position relativt en yta på den optiska anordningen. Ett iakttagbart tvådimensionellt snitt av den syntetiska bilden tagen vid det valda bildplanet tillhandahålls därigenom. 10 15 20 25 30 535 481 3 En fördel med den föreliggande uppfinningen är att den tredimensionella rymden nyttjas för urval av information. Andra fördelar beskrivs ytterligare i anslutning till de olika utföringsformerna som beskrivs ytterligare nedan.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppñnningen, tillsammans med ytterligare syften och fördelar därav, kan bäst förstås genom hänvisning till den följande beskrivningen tillsammans med de medföljande ritningama, i vilka: Fig. lA-B är schematiska illustrationer av optiska anordningar som ger upphov till syntetiska bilder, Fig. 2A-B är schematiska illustrationer av synbart djup och synbar höjd i optiska anordningar enligt Fig. lA-B, Fig. 3A-B är schematiska illustrationer av andra optiska anordningar som ger upphov till syntetiska bilder, Fig. 4A-B är schematiska illustrationer av synbart djup och synbar höjd i optiska anordningar enligt Fig. 3A-B, Fig. 5 är ett flödesdiagram över steg i en utföringsform av en metod enligt den föreliggande uppfinningen, Fig. 6 är en schematisk illustration av en utföringsform av en anordning enligt den föreliggande uppfinningen, Fig. 7A-C illustrerar användningen av en diffuserande skärm som bildplansväljare, Fig. 8 är ett flödesdiagram över steg i en annan utföringsform av en metod enligt den föreliggande uppfinningen, Fig. 9 år en schematisk illustration av en annan utföringsforrn av en anordning enligt den föreliggande uppfinningen, 10A-D är avståndsmätningsändarnål, Fig. illustrationer av valda bildplan för Fig. ll är ett flödesdiagram över steg i ytterligare en utföringsforrn av en metod enligt den föreliggande uppfinningen, Fig. 12-13 är schematiska illustrationer av ytterligare utföringsforrner av en anordning enligt den föreliggande uppfinningen, 10 15 20 25 30 535 491 4 Fig. 14A-C är illustrationer av informationsmönster i en, två och tre dimensioner, Fig. 15 är ett flödesdiagram över steg i ytterligare en annan utföringsform av en metod enligt den föreliggande uppfinningen, och 16-17 är utföringsformer av en anordning enligt den föreliggande uppfinningen.

Fig. schematiska illustrationer av ytterligare andra DETALJERAD BESKRIVNING Genomgående i den föreliggande redogörelsen kommer likadana eller direkt motsvarande kännetecken i olika figurer och utföringsformer att betecknas med samma referensnummer.

I den föreliggande uppfinningen nyttjas hela den tredimensionella rymden för att lagra bildinformation. Genom att tillhandahålla en okomplicerad lästeknik för att välja tvådimensionella delbilder av den tredimensionella rymden kan informationen enkelt nyttjas för olika typer av tillämpningar. Grunden för detta tillvägagångssätt år egenskapen hos olika typer av syntetiska bilder att tillhandahålla tredimensionella eller kvasi-tredimensionella bildegenskaper.

För att helt och hållet förstå de teknologiska vinsterna börjar vi med en sammanfattning av några exempel på syntetiska bilder med tredimensionella eller åtminstone kvasi-tredimensionella egenskaper.

Ett system som tillhandahåller en syntetisk bild kan innefatta en tvådimensionell array av fokuserande element, exempelvis en tvådimensionell array av sfäriska linser. De sfäriska linsema tillhandahålls i ett gränssnitt, typiskt en yta, av en polymerfolie. Vid ett annat gränssnitt av polymerfolien tillhandahålls optiskt tvådimensionella arrayen av fokuserande element tillhandahåller varje urskiljbara ikoner. När man tittar på den fokuserande element en förstorad bild av en liten del av ytan med de optiskt urskiljbara ikonerna, t.ex. geometriska strukturer eller tryckta mönster. ikonerna tillhandahålls typiskt genom tryckning eller prägling, men kan också tillhandahållas genom t.ex. etsning eller exponering för strålning. Betraktaren 10 15 20 25 30 535 431 5 kombinerar dessa små delbilder till en sammansatt syntetisk bild. Olika delar av ytan med ikoner avbildas när man tittar på den tvådimensionella arrayen av fokuserande element från olika vinklar. Genom att konfigurera ikonema på ett särskilt sätt kan olika typer av bilder och optiska effekter åstadkommas.

Fig. IA illustrerar schematiskt en tvärsnittsvy av ett exempel på en optisk anordning 10 som kan framställa en syntetisk bild. Den optiska anordningen 10 innefattar en polymerfolie 11 av tjocklek t. På en första sida 12 av polymerfolien 11 tillhandahålls en första array 13 av präglade mikrolinser 14 vid en yta. De präglade mikrolinsema 14 är här de nyttjade fokuserande elementen 99. Den första arrayen 13 är i detta exempel en periodisk tvådimensionell array, som blir en endimensionell array i tvärsnittsvyn i Fig. 1A, med en periodicitet P, i det illustrerade tvärsnittet.

Polymerfolien 11 enligt föreliggande exempel är också försedd med en andra array 15 av identiska ikoner 16. ikonerna 16 utgör ett gränssnitt mellan delar som har olika optiska egenskaper. I det föreliggande exemplet tillhandahålls ikonema 16 på en andra sida 17 av polymerfolien 11, motstående den första sidan 12. Ikonerna 16 i det föreliggande exemplet blir därför ett gränssnitt mellan det inre av polymerfolien 11 och utrymmet 18 bakom polymerfolien 11.

Skillnaderna i optiska egenskaper hos polymerfolien 11 och utrymmet 18 gör det möjligt att urskilja formen av ikonerna 16. Den andra arrayen 15 är i detta exempel också en periodisk tvådimensionell array och har dessutom samma symmetriegenskaper som den första arrayen 13. En symmetriaxel för den andra arrayen 15 är parallell med en symmetriaxel för den första arrayen 13.

Med andra ord är de första och andra arrayema 13, 15 väsentligen upplinjerade via sina symmetriaxlar. Om båda arrayerna exempelvis uppvisar ett hexagonalt mönster är de tätpackade riktningarna upplinjerade. Den andra arrayen 15 har en periodicitet Po i det illustrerade tvärsnittsplanet.

Polymerfolien 11 är väsentligen transparent eller färgat transparent, åtminstone mellan mönsterplanen. 10 15 20 25 30 535 451 6 För att den syntetiska bilden ska finnas för en betraktare skiljer sig periodiciteten F, för den andra arrayen 15 med en icke-heltalsfaktor från periodíciteten P, för den första arrayen 13. Detta förhållande bestämmer, som diskuteras vidare nedan, förstoringsfaktom. Dessutom tillhandahålls den andra arrayen 15 på ett avstånd D från den första sidan 12 av polymerfolien ll som är nära ett fokalavstånd f för de präglade mikrolinsema 14. I det föreliggande exemplet, med ikonema 16 på den andra sidan 17 av ll, ställer detta ett krav på att medeltjockleken för polymerfolien 11 bör vara väsentligen lika med fokalavståndet f. Dock behöver inte avståndet mellan de första och andra arrayerna 13, 15 vara exakt lika med fokalavståndet f. polymerfolien Som nämnts ovan är förstoringen beroende av de relativa storlekarna på periodiciteterna P, och Po. I Fig. 1A är periodiciteten P, för den andra arrayen något mindre än periodiciteten P, för den första arrayen, dvs.: P., < P1- (1) En specifik fläck 20 på en av ikonerna 16 är i det illustrerade exemplet belägen exakt nedanför, och dessutom i fokalpunkten för en mikrolins 22 av de präglade mikrolinserna 14. Detta innebär att ljus som härstammar från fläcken 20 idealt kan färdas genom polymerfolien 11 och brytas i mikrolinsen ovanför till ett parallellt strålknippe av ljusstrålar 21. I en föredragen utföringsform har fläcken 20 en viss utsträckning och ska betraktas som ett litet område runt fläcken 20. Diametem på det avbildade området runt fläcken 20 är idealt lika med skillnaden i period mellan arrayen av mikrolinser och arrayen av ikoner. En åskådare som betraktar den första sidan 12 av polymerfolien 11 kommer att uppleva att de optiska kännetecknen för området runt fläcken 20 är utspridda över hela mikrolinsen 22, dvs. en förstorad delbild 29 kommer att upplevas. Mikrolinsen 23 kommer på samma sätt att tillhandahålla en annan förstorad delbild 29 av ett område runt fläcken 24 på en annan av ikonerna 16. Eftersom det fmns en aning misspassning i periodicitet motsvarar inte området runt fläcken 24 exakt 10 15 20 25 492 7 området runt fläcken 20, utan istället ett område något bredvid. Genom att ha ett stort antal mikrolinser 14 och ikoner 16 kommer idealt de avbildade områdena att hårstamma från varje område på ikonerna 16. En åskådare kommer därför att uppleva en syntetisk bild 25 sammansatt av de små delbilderna 29 motsvarande en respektive mikrolins 14. Delbildema 29 kommer tillsammans att upplevas av ögat som en förstorad syntetisk bild 25 av ikonen 16.

Från ett enkelt geometriskt resonemang finner man att en periodicitet R. för en bild är: (2) där d, är en diameter för en mikrolins. En förstoring M som upplevs när den optiska anordningen betraktas från ett oändligt avstånd ges därmed av: M = P.- 'Ií - (3) Uttryckt i termer av en faktor F mellan periodiciteten R, för den andra arrayen och periodiciteten P, för den första arrayen: F=-* (4) M = . (5) Man kan notera att förstoringen blir mycket stor när faktorn F närmar sig talet ett. För en faktor lika med talet ett blir förstoringen oändlig, vilket ofta 10 15 20 25 30 inte är särskilt användbart eftersom bara en enda fläck på ikonerna då kommer att vara synlig. För att få en användbar bild är det därför nödvändigt att faktom F skiljer sig från talet ett, och, som kommer att diskuteras vidare nedan, att faktorn F skiljer sig från varje heltalsvärde, dvs. F mäste vara en icke-heltalsfaktor.

Dock, för att åstadkomma en stor förstoring bör faktom lämpligen vara nära 1. I exemplet i Fig. 1A är faktorn mindre än 1, eftersom P, har därför ett positivt värde.

I Fig. IB illustreras ett annat exempel på en optisk anordning 10 enligt den föreliggande uppfinningen. Här är P, följaktligen blir förstoringen M negativ. De respektive delbilderna 29 år som ovan små bilder av områden runt respektive fläckar 20, 24. Dessa delbilder 29 skapas som positivt förstorade bilder av områdena runt fläckarna 20, 24.

Dock, pä grund av misspassningen i periodicitet år delbilderna 29 här ordnade i motsatt ordning jämfört med Fig. 1A. Dock, om varje delbild 29 är tillräckligt liten kommer ögat ändå att skapa en syntetisk bild 25 där en allmän trend hos den ursprungliga ikonen 16 är närvarande. Med andra ord kommer en fullständig syntetisk bild 25 framställd enligt exemplet i Fig. lB att framträda för ögat som en inverterad syntetisk bild 25 av ikonen 16, medan de individuella delbilderna 29 är icke-inverterade bilder av begränsade områden runt olika fläckar 20, 24 på ikonema 16. Som kommer att diskuteras vidare nedan kommer den syntetiska bilden 25 också i detta fall att förefalla vara placerad framför polyrnerfolien 1 l.

Designparametrarna för polymerfolien 11 har ytterligare inverkan på de optiska egenskaperna. Förutom att förstora ikonerna egenskapen tillhandahåller polymerfolien också en syntetisk tredimensionell upplevelse.

Fig. 2A illustrerar det upplevda djupet i bilden. I denna utföringsform år faktom F mindre än 1. En åskådares ögon 26 fokuserar på en fläck 28 i den imaginära bilden 25. För enkelhets skull är fläcken 28 belägen mitt emellan ögonen 26. De paraxiella strålarna 27 mot ögonen passerar olika mikrolinser 10 15 20 25 535 1125? 9 14 i en rät vinkel men kommer från en motsvarande fläck på ikonerna 16.

Den imaginära bilden framställs dock på ett djup d . En vinkel ß för strålarna 27 definieras enkelt på olika sätt i olika delar av ñguren genom olika designparametrar. I den nedersta delen av ñguren ses att: tanß=(nßd+åj (ö) där å är avståndet mellan mittpunkten pà en mikrolins 14 och den punkt i samma plan där strälen 27 korsar linsens yta, och n år ett heltal. På samma sätt, som ses i den övre vänstra delen av Fig. 2A, kan vinkeln ß också definieras som: där R är en krökningsradie för mikrolinserna 14. Slutligen, som ses i den övre högra delen av Fig. 2, kan vinkeln ß också definieras som: wnß = (8) Genom att kombinera (6) - (8) ñnner man att bilddjupet d blir: + R (9) eller i termer av faktorn F : d=ášlšj+k (10) 10 15 20 25 30 10 Här inses också enkelt att den andra termen typiskt sett är försumbar, och att en faktor F nära talet ett ger ett stort djup. Förhållandet mellan fokalavstånd och linsradie år beroende av valet av material, men år typiskt sett mindre viktig för förstoringen ån faktorn F , när F år nära talet ett. Heltalet n och avståndet ö' försvinner, vilket bevisar att djupet d år konstant, oberoende av avståndet till åskådaren. (Dock kommer den illustrerade syntetiska bilden 25 att påverkas av avståndet och år här illustrerad för ett icke-oändligt synavstånd.) Om en faktor F större ån talet ett nyttjas blir djupet d negativt, dvs. den syntetiska bilden förefaller vara belägen framför linsens yta, enligt vad åskådaren ser. Denna situation illustreras i Fig. 2B. Höjden h på vilken den syntetiska bilden 25 verkar vara belägen år därför lika med de ”negativa” djupen såsom definierats ovan, dvs.: h = li + R . (1 1) (F - 1) Ett annat exempel på en optisk anordning med en tvådimensionell array av fokuserande element och som år konfigurerad att tillhandahålla en syntetisk bild baseras på krökta speglar, såsom illustreras i Fig. 3A. Den optiska anordningen 10 i detta exempel innefattar också en polymerfolie 11 av tjocklek t. I detta exempel utgörs den tvådimensionella arrayen av fokuserade element 99 av en första array 13 av sfäriska speglar 114. På en första sida 12 av polymerfolien 11 tillhandahålls en andra array 15 av identiska ikoner 16 i analogi med linsexemplet ovan. Den andra arrayen 15 har en periodicitet R, i det illustrerade tvärsnittsplanet. Den första arrayen 13 av sfäriska speglar 114 tillhandahålls vid en yta på den andra sidan 17 av polymerfolien.

Fokalavståndet f för speglarna år ungefär lika med polymerfilmens tjocklek t. Den första arrayen 13 har en periodicitet Pm i det illustrerade tvärsnittet.

Polyrnerfolien 11 år väsentligen transparent eller färgat transparent, åtminstone mellan mönsterplanen. 10 15 20 25 30 ll Strålar som lärnnar ikonerna 16 mot de sfäriska speglarna 114 kommer att reflekteras i de sfäriska speglarna 114 till ett strålknippe av parallella strålar.

Strålarna kommer att brytas vid den första sidan 12 av polymerfolien 1 1, men kommer fortfarande att vara ett strålknippe av parallella strålknippen. På grund av skillnaderna i periodicitet mellan Pm och P0 kommer en syntetisk förstorad bild också här att framställas. Samma resonemang som i linsfallet kan utföras och ekvationen (5) är giltig även i detta fall.

I Fig. 3B illustreras en situation där en inverterad bild tillhandahålls på en höjd h ovanför folien i analogi med Fig. lB.

På grund av ljusbrytningen i ytan av polymerfolien är det synbara djupet eller den synbara höjden vid vilken den syntetiska bilden ses något annorlunda än i linsfallet. Med referens till Fig. 4A följer en stråle som bryts i en yta Snells lag: sinß nz sina nl' (12) För ett gränssnitt mot luft är n, lika med 1. Vinkeln ß kan definieras av: Iaflß = d” , (13) och eftersom för en allmän vinkel Û :ana = Sina (14) cosß kan vinkeln ß också definieras av förhållandet: sinßJ? cosß. (15) 10 15 20 25 se v 1,. i 'UT JÖ-h [ul-Ål _ -». 12 Vinkeln a kan definieras av: tana = -å- , (16) R -t och eftersom: 5=f1(P..-P.,) (17) blir resultatet (med hänsyn till ekvation 14): sina= cosa. (18) Genom att kombinera (12), (15) och (18) får man djupet som: a,_ FÅR-t) cosa (19) _ n2(Pm _Pø)cosß I För små vinklar relativt en ytnormal till den optiska anordningen år vinklarna a och ß mycket nära varandra och kvoten mellan dem blir nästan lika med 1. Ett ungefärligt djup när den optiska anordningen betraktas från en inte så väldigt grund vinkel år därför: d_ PJR-f) _ .___-nl (Pm _RJ). (20) Dessutom år tjockleken t och radien R för spegelns krökning associerade genom: (21) 10 15 20 25 30 535 #391 13 Detta innebär att ett lågt brytningsindex n, ger stora djup d . Små skillnader i periodiciteterna kommer också att ge stora djup, och i allmänhet kommer en stor periodicitet Po för ikonerna också att ge ett stort djup. Dock är det ingen vinst med att använda en polymerfolie med ett stort brytningsindex nz om ett stort djup ska uppnås. Även i fallet med speglar som fokuserande element kan den syntetiska bilden konstrueras på ett sådant sätt att den flyter över ytan på den optiska anordningen genom att ändra periodicitetema och låta perioden P0 för ikonerna bli större än perioden Pm för speglarna. Detta illustreras i Fig. 4B och ger höjden h: P,,(R-:) h=___. n2(Po _Pm) (22) Ett tredje exempel på en array av fokuserande element som kan användas för att bilda en syntetisk bild är en array av små aperturer. Ett sådant arrangemang kommer att fungera mer eller mindre som en array av linser, men med mycket lägre ljusgenomströmning.

I exemplen ovan har en viss period för ikonerna antagits, dvs. ikonerna tillhandahålls på ett repetitivt sätt. Detta ger en möjlighet att enkelt härleda ekvationema för det synbara djupet/ den synbara höjden vilka hjälper till i förståelsen av hur en sådan anordning kan fungera. Dock ñnns det också optiska anordningar som ger upphov till syntetiska bilder med djup och/ eller höjd som innefattar icke-repetitiva ikoner. Konñgurationen av ikonerna utförs då på ett sådant sätt att de avbildade delarna av ikonerna kan kombineras över ytan på den optiska anordningen så att en syntetisk bild skapas, vilken således i det allmänna fallet är ickefepetitiv.

Det finns således olika sätt att framställa syntetiska bilder som har ett synbart djup nedanför eller en synbar höjd ovanför ytan på anordningen som ger upphov till bilden. 10 15 20 25 30 45? 14 En tredimensionell bild kan i allmänhet betraktas som en mängd data utspridd i tre dimensioner. Positionen och det faktiska bildinnehållet i varje punkt bildar tillsammans en dataentitet. Varje tvådimensionellt snitt genom en sådan tredimensionell bild är då associerad med ett urval av viss data i hela bilden. Ett sådant snitt kan vara ett platt plan eller ett krökt plan. Urvalet av information kan ses som en hjälp att ta fram en del data från det enorma totala datainnehållet i den tredimensionella bilden. Detta urval kan sedan vara en del av t.ex. en autentiseringsmetod.

Fig. 5 illustrerar ett flödesdiagram över steg i en utföringsform av en generell metod enligt den föreliggande uppfinningen. Metoden för att möjliggöra läsning av en optisk anordning som har en tvådimensionell array av fokuserande element och som är konfigurerad att tillhandahålla en syntetisk bild börjar i steg 200. I steg 210 anordnas den optiska anordningen för att erhålla en första förutbestämd form. I steg 220 styrs en bildplansvåljare för att välja ett bildplan vid en första position ovanför en yta på den optiska anordningen. På ett sådant sätt tillhandahålls ett iakttagbart tvådimensionellt snitt av den syntetiska bilden tagen vid det valda bildplanet. I en särskild utföringsforrn innefattar bildplansväljaren en diffuserande skärm. Steget att styra innefattar då ett steg att flytta den diffuserande skärmen till bildplanet vid den första positionen ovanför ytan på den optiska anordningen. I steg 230 iakttas det iakttagbara tvådimensionella snittet av den syntetiska bilden.

Proceduren slutar i steg 299.

Fig. 6 illustrerar en schematisk illustration av en utföringsform av en generell anordning för att läsa tredimensionella syntetiska bilder. En anordning 50 för att möjliggöra läsning av en optisk anordning 10 innefattar en bildplansväljare 60, i denna särskilda utföringsform en diffuserande skärrn 62, en stödstruktur 70 och en bildplansstyrenhet 80. Den optiska anordningen 10 har en tvådimensionell array av fokuserande element 99 och är konfigurerad att tillhandahålla en syntetisk bild, t.ex. enligt de ovan beskrivna exemplen.

Stödstrukturen 70 är anordnad för att stödja bildplansväljaren 60 relativt den optiska anordningen 10 anordnad i en förutbestämd forrn. I den föreliggande 10 15 20 25 30 535 fâë-'É 15 utföringsformen är den optiska anordningen 10 placerad ovanpå en yta 72 på stödstrukturen 70. I denna utföringsform är ytan 72 en plan yta och följaktligen är den förutbestämda formen på den optiska anordningen 10 platt.

Bildplansstyrenheten 80 är konfigurerad att styra bildplansväljaren 60 för att välja ett bildplan 64 vid en position ovanför en yta 51 på den optiska anordningen 10. Ett iakttagbart tvädimensionellt snitt av den syntetiska bilden tagen vid det valda bíldplanet tillhandahålls därmed för en betraktare. I den föreliggande utföringsformen är bildplansväljaren en diffuserande skärm 62, varvid bíldplanet 64 blir planet på den diffuserande skärmen 62. Den diffuserande skärmen 62 är fäst vid en hållare 84, vilken i sin tur är glidbart inpassad i balkar 86 på en ram 82 som tillhandahålls från ytan 72 och uppåt.

Den diffuserande skärmen 62 kan därigenom flyttas upp eller ner tills det efterfrågade bíldplanet 64 sammanfaller med den diffuserande skärmen 62.

Klärnmor 88 tillhandahålls mellan hållaren 84 och varje balk 86 för att bibehålla hållarens position när förflyttningen avslutats.

Fig. 7A-C illustrerar hur den diffuserande skärmen 62 fungerar som en bildplansväljare 60. Från element i den optiska anordningen 10 utsänds ljusstrålar 101, avsedda att nå en betraktares ögon 26. En punkt 103 i den tredimensionella bilden har en synbar höjd h över ytan på den optiska anordningen 10. Alla individuella strålar som bidrar till denna del av bilden konvergerar därför till punkten 103 innan de när ögonen 26. l Fig. 7A infogas en diffuserande skärm 62 mellan betraktaren och den optiska anordningen på en höjd H som är större än den synbara höjden h för punkten 103. Allt ljus som når den diffuserande skärmen 62 kommer att spridas som delstrålar 102 i olika riktningar. I en föredragen utföringsform är fördelningen av ljuset väsentligen homogen över hela halvsfären ovanför den diffuserande skärmen 62. Delsträlar 102 från olika laterala positioner av den diffuserande skärmen 62 kommer att nå betraktarens ögon 26 och bilden i punkten 103 blir därför ”utsmetad” över väsentligen hela ytan på den diffuserande skärmen 62. 10 15 20 25 30 133? 16 I Fig. 7B är den diffuserande skärmen 62 placerad på samma höjd H som den synbara höjden h för punkten 103. Eftersom alla strålar som bidrar till punkten 103 passerar en och samma punkt på denna höjd h kommer endast en punkt på den diffuserande skärmen 62 att träffas och allt ljus som når betraktarens ögon 26 kommer alltid att komma från en och samma fläck på den diffuserande skärmen 62. Skärpan i den punkten kommer därför att bli mycket mindre försämrad än i Fig. 7A. Punkten 103 ses därför fortfarande i en tydlig vy av betraktaren.

I Fig. 7C förs den diffuserande skärmen ned till en höjd H nedanför höjden h för punkten 103. Situationen kommer att vara analog med den i Fig, 7A och en diffus allmän utsmetad bild kommer att bli resultatet av strålarna som är avsedda att bygga upp bilden i punkten 103. På detta sätt bestämmer positionen av den diffuserande skärmen 62 vilka bildpunkten som kommer att ses som en tydlig bild.

Valet av höjd är ganska känsligt. Tillvägagångssättet för läsning enligt den föreliggande uppfinningen kan därför med fördel användas för att mäta avstånd. Fig. 8 är ett flödesdiagram över steg i en utföringsforrn av en metod för höjdmätning enligt den föreliggande uppfinningen. Metoden för att hitta ett fórutbestämt avstånd från ett föremåls yta börjar i steg 201. l steg 205 läses en optisk anordning enligt de principer som beskrivits här ovan. För denna särskilda tillämpning utförs anordnandet av den optiska anordningen på föremålets yta från vilken höjden ska bestämmas. Den optiska anordningen är dessutom konfigurerad att tillhandahålla ett förutbestämt snitt av den syntetiska bilden på en viss synbar bildhöjd ovanför ytan på den optiska anordningen vilken motsvarar det förutbestämda avståndet. I steg 240 varieras positionen av bildplansväljaren tills det förutbestämda snittet av den syntetiska bilden är iakttagbart. Positionen av bildplanet motsvarar då det förutbestämda avståndet. Proceduren slutar i steg 298.

Fig. 9 illustrerar en schematisk ritning över en utföringsform av en avståndsmätare 52 för att hitta ett förutbestämt avstånd från ett föremåls yta 53 enligt den föreliggande uppfinningen. Den optiska anordningen 10 10 15 20 25 30 17 tillhandahålls vid föremålets yta 53. Den optiska anordningen 10 är dessutom konfigurerad att tillhandahålla ett förutbeståmt snitt av den syntetiska bilden på en viss synbar bildhöjd ovanför ytan på den optiska anordningen 10 vilken motsvarar det förutbestämda avståndet. Den liknar anordningen enligt Fig. 6, men denna utföringsform innefattar endast ett par balkar 86. Precisionen på inpassningen av hållaren 84 i balkarna 86 är här bättre, med hjälp av lager, för att säkerställa en hög noggrannhet i positioneringen. I denna utföringsforrn är den diffuserande skärmen 62 en frostad folie 61 fäst vid ramen 82 förbunden med stödstrukturen 70. En mikromotor 81 styr positionen av bildplansväljaren 60 med hjälp av en gängad stav 85. Mikromotorn 81 och den gängade staven 85 utgör tillsammans en förflyttare 87, vilken således är konfigurerad att mekaniskt styra ett avstånd mellan ramen 82 och ytan på den optiska anordningen 10. Dessutom tillhandahålls en höjdindikator 83 på samma höjd som bildplanet som valts av bildplansväljaren 60. Mikromotorn 81 vrids tills det förutbestämda snittet av den syntetiska bilden är iakttagbart.

Höjdindikatorn 83 markerar då positionen av det förutbestämda avståndet från föremålets yta 53. I en mer utarbetad utföringsform anordnas en bilddetektor 66, tvådimensionella snittet av den syntetiska bilden som tillhandahålls vid det valda bildplanet. Den registrerade bilden i bilddetektorn 66 kan analyseras automatiskt. t.ex. en CCD-kamera, för att registrera det valda Stymingen av mikromotorn 81 kan vidare anslutas till bildanalysatorn. När en förutbestämd bild framträder kan mikromotorn 81 stoppas. Finjustering kan sedan utföras genom att styra motorn att finjustera bildplansväljaren 60 tills en skarpast möjliga bild erhålls.

Genom att ha en optisk anordning 10 som ger upphov till strukturer på olika synbara höjder, kan man välja mellan ett antal förutbestämda avstånd som ska bestämmas.

Fig. 10A-D illustrerar bilder sedda vid det valda bildplanet för olika höjder. I denna utföringsform är den optiska anordningen konfigurerad på ett sådant sätt att en siffra ”14” har en synbar höjdposition på 14 mm ovanför den optiska anordningen, eller snarare det nedersta planet på den optiska anordningen. Den optiska anordningen är vidare konfigurerad på ett sådant 10 15 20 25 30 18 sätt att en siffra ”15” har en synbar höjdposition på 15 mm, en siffra ”16” har en synbar höjdposition på 16 mm och en siffra ”17” har en synbar höjdposition på 17 mm ovanför den optiska anordningen. När bildplanet har valts till att vara beläget 14 mm ovanför föremålets yta, är bilden enligt Fig. 10A iakttagbar, uppvisande en skarp ”l4”. När bildplanet har valts till att vara beläget 15 mm ovanför föremålets yta, är bilden enligt Fig. lOB iakttagbar, uppvisande en skarp ”15”. När bildplanet har valts till att vara beläget 16 mm ovanför föremålets yta, är bilden enligt Fig. lOC iakttagbar, uppvisande en skarp ”l6”. När bildplanet har valts till att vara beläget 17 mm ovanför föremålets yta, är bilden enligt Fig. 10D iakttagbar, uppvisande en skarp ”l7”.

Fackmannen inser att genom att konfigurera den optiska anordningen på lämpliga sätt är diverse höjdmätningsalternativ möjliga.

En struktur i en tredimensionell bild kan ge ett ganska komplext intryck.

Vissa små kännetecken kan vara svåra att urskilja inom en komplex tredimensionell bild endast med användning av det mänskliga ögat (och hjärnan). Denna möjlighet att ”gömma” vissa strukturer inom en annan bild kan nyttjas t.ex. för autentiseringsändamål. Dessa egenskaper kan ytterligare förstärkas ett krökt tvädirnensionellt plan. Detta förstärker ytterligare svärighetema för ögat och hjärnan att ”extrahera” den från den tredimensionella bilden. genom att anordna autentiseringsstrukturen i Fig. 11 är ett flödesdiagram över steg i en utföringsforrn av en autentiseringsmetod enligt den föreliggande uppfinningen. Metoden för autentisering börjar i steg 203. I steg 205 läses en optisk anordning enligt de principer som beskrivits här ovan. För denna särskilda tillämpning fästs den optiska anordningen vid ett föremål som ska autentiseras. I steg 250 jämförs det iakttagna tvådimensionella snittet av den syntetiska bilden med en förutbestämd tvädimensionell bild för att verifiera föremålets autenticitet.

Proceduren slutar i steg 297.

Fig. 12 illustrerar en utföringsform av en enkel anordning 50 för att möjliggöra läsning av en optisk anordning 10 i form av en autentícitetsverifierare 54.

Autenticitetsveriñeraren 54 uppvisar en bildplansstyrenhet 80, i denna 10 15 20 25 30 535 fiífi 19 särskilda utföringsform i form av ett massivt glasstycke 89, en bildplansväljare 60, i denna särskilda utföringsform en frostad yta 63 på det massiva glasstycket 89, och en stödstruktur 70, i denna särskilda utföringsform en nedre yta 72 på det massiva glasstycket 89. Den optiska anordningen 10 hålls emot den nedre ytan 72, och erhåller därigenom en förutbestämd form. Den frostade ytan 63 har en annan förutbestämd form som tillhandahålls vid en förutbestämd position relativt den nedre ytan 72. En bild av det krökta tvådimensionella valda bildplanet kan ses vid den frostade ytan 63, och autenticiteten kan bestämmas om den visade bilden motsvarar en förutbestämd bild. I denna utföringsform har både bildplanet och den optiska anordningen krökta former. Dock, som fackmannen förstår, kan en eller båda av dessa också vara platt. Ur denna synvinkel är bildplansväljaren 60 således en diffuserande yta, i detta fall en frostad yta 63, på en transparent massiv kropp, i detta fall det massiva glasstycket 89. Stödstrukturen 70 är en yta 72 på den transparenta massiva kroppen, motstående till den diffuserande ytan.

Bildplansstyrenheten 80 utgörs av själva den transparenta massiva kroppen.

Fig. 13 illustrerar en annan utföringsform av en autenticitetsverifierare 54. I denna utföringsforrn är ett massivt glasstycke 89 försett med ett antal skåror 91, i vilka en frostad folie 61 kan stickas in. Den optiska anordningen 10 hålls emot den nedersta ytan 72 på glasstycket 89 och en tvådimensionell bild vald av den frostade folien 61 kan betraktas ovanifrån. Genom att flytta den frostade folien 61 till en annan skära 9 1 kan bildplan i olika positioner relativt den optiska anordningen 10 väljas.

Som fackmannen förstår är en motsvarande anordning, där positionen av den optiska anordningen istället förskjuts relativt en stationär bildplansväljare, genomförbar, såväl som en anordning i vilken positionen av både den optiska anordningen och bildplansväljaren kan ändras.

Under de senaste åren används streckkoder, såsom schematiskt illustreras i Fig. 14A, i många olika tillämpningar för att tillhandahålla ett kompakt och tillförlitligt sätt att tillhandahålla data. Även en tvådimensionell motsvarighet används, där punkter över en yta, såsom illustreras i Fig. l4B, representerar 10 15 20 25 30 535 481 20 olika typer av data. Dessa principer kan också expanderas till tre dimensioner.

Genom att ha en optisk anordning som tillhandahåller en syntetisk tredimensionell bild kan olika laterala och höjdpositioner användas för att representera data, såsom schematiskt illustreras i Fig. 14C. Dock år sådana tredimensionella datarepresentationer svåra att tolka direkt i tre dimensioner.

Istället, enligt de den föreliggande uppfinningen, kan tolkning av sådana tredimensionella datarepresentationer utföras genom att successivt extrahera information i olika tvådimensionella biidplan. grundläggande principerna för Fig. 15 är ett flödesdiagram över steg i en utföringsform av en metod för inforrnationsavkodning enligt den föreliggande uppfinningen. Metoden för informationsavkodning börjar i steg 204. I steg 205 läses en optisk anordning enligt de principer som beskrivits vidare ovan. För denna särskilda tillämpning konfigureras den optiska anordningen till att tillhandahålla förutbestämda snitt av den syntetiska bilden på olika synbara bildhöjder ovanför ytan på den optiska anordningen. I steg 260 registreras det iakttagna tvådimensionella snittet av den syntetiska bilden. I steg 262 tolkas det registrerade tvådimensionella snittet till data. Stegen för att läsa 205, registrera 260 och tolka 262 repeteras för ett flertal olika bildplanspositioner, vilket indikeras av pilen 264. Proceduren slutar i steg 296.

Fig. 16 illustrerar en schematisk ritning över en utföringsform av en informationsavkodare 55 enligt den föreliggande uppfinningen. De flesta delarna år snarlika anordningen som visas i Fig. 9. I denna utföringsform innefattar hållaren 84, vid vilken bildplansvåljaren 60 år fäst, också en avståndsmätare 92, som är konfigurerad att mäta avståndet till föremålets yta 53. Mikromotorn 81 styrs för att flytta hållaren 84 tills ett förutbeståmt avstånd nås. Bilddetektorn 66 registrerar den tvådimensionella bilden som framträder vid bildplansvåljaren 60, vilken då är ett valt bildsnitt inom den tredimensionella syntetiska bilden. Mikromotom 81 styrs för att flytta hâllaren till ett annat avstånd och en annan bild registreras. De registrerade bilderna tillhandahålls till en bildtolkare 68, i vilken den registrerade tvådimensionella bildens kodade information som innefattas i det registrerade tvådimensionella 10 15 20 25 30 21 snittet av den syntetiska bilden tolkas till data. På så sätt kan datainnehållet som representeras av hela den tredimensionella rymden tas fram. Lämpligen ansluts en automationsstyrenhet 93 mellan bilddetektorn 66, bildtolkaren 68 och mikromotorn 81. Automationsstyrenheten 93 är konfigurerad att orsaka en manövrering av bildplansstyrenheten 80 för att välja bildplan vid ett flertal positioner och att synkronisera bilddetektorn 66 till manövreringen av bildplansstyrenheten 80.

I utföringsformema av den föreliggande uppfinningen visade hittills, är optiska anordningar som framställer en bild som åtminstone delvis har en synbar höjd av intresse, dvs. det ser ut som om bilden är åtminstone delvis upphängd ovanför den optiska anordningens yta. Denna egenskap har nyttjats för att extrahera vissa valda bildplan inom den således framställda tredimensionella rymden.

Fig. 17 illustrerar en schematisk ritning över en annan utföringsforrn av en informationsavkodare 55 enligt den föreliggande uppfinningen. I detta fall är även optiska anordningar som framställer en bild som åtminstone delvis har ett synbart djup av intresse, dvs. det ser ut som om bilden åtminstone delvis svävar nedanför den optiska anordningens yta. En optisk anordning 10 som tillhandahåller en tredimensionell syntetisk bild är placerad på en yta 72 av en stödstruktur 70. Bildplansväljaren 60 innefattar i denna utföringsform ett avbildande linssystem 65. Det avbildande linssystemet 65 har ett mycket kort skärpedjup, vilket betyder att bilden som det avbildande linssystemet 65 inhämtad smalt djupområde.

Bildplansstyrenheten 80 innefattar en förflyttare 94 som är konfigurerad att mekaniskt styra ett avstånd mellan åtminstone en lins i det avbildande linssystemet för att erhålla ett fokalplan vid bildplanet vid den avsedda positionen ovanför ytan på den optiska anordningen 10. I den föreliggande utföringsformen innefattar denna förflyttare 94 en mekanisk kuggväxel 95 som drivs av en motor 96, samtliga stödda av en stödarm 97. Genom manövrering av motorn kan olika avstånd erhållas och olika snitt av den behandlar är från ett mycket tredimensionella bilden kan analyseras ett i taget. Det avbildande linssystemet 10 15 20 535 331 22 65 är lämpligen integrerat med bilddetektorn 66 för att registrera de tvådimensionella bilderna.

I de ovan visade utföringsforrnerna används tvådimensionella arrayer av fokuserande element. Detta anses för närvarande som de föredragna utföringsforinerna. De flesta effekterna är dock även möjliga att uppnå med endimensionella arrayer av fokuserande element, såsom t.ex. lentikulära linser, cylindriska speglar etc. De rumsliga effekterna nyttjas då i riktningen transversellt mot utsträckningen av de fokuserande elementen. Sådana anordningar är dock i allmänhet känsliga för riktningen relativt en betraktare och vinsterna är därför mindre uttalade för sådana alternativ till fokuserande element.

De ovan beskrivna utföringsformerna ska förstås som några få illustrativa exempel på den föreliggande uppfinningen. Det ska förstås av fackmannen att diverse modifieringar, kombinationer och ändringar kan göras av utföringsformerna utan att avvika från omfånget av den föreliggande uppfinningen. Särskilt kan olika dellösningar i de olika utföringsformerna kombineras till andra konñgurationer, där så är tekniskt möjligt. Omfånget av den föreliggande uppfinningen definieras dock av de bifogade kraven.

Claims (20)

535 481 23 PATENTKRAV

1. l. En metod för att möjliggöra läsning av en optisk anordning (10) som har en array (13) av fokuserande element (99) och som år konñgurerad att tillhandahålla en syntetisk bild, innefattande stegen att: anordna (210) den optiska anordningen (10) för att erhålla en första förutbestämd form, styra (220) en bildplansvåljare (60) för att välja ett bildplan (64) vid en första position relativt en yta på den optiska anordningen (10), och därigenom tillhandahålla ett iakttagbart tvådimensionellt avsnitt av den syntetiska bilden tagen vid det valda bildplanet (64), bildplansväljaren (60) är en diffuserande skärm (62), och vari steget att styra (220) innefattar ett steg att flytta den diffuserande skärmen (62) till bildplanet (64) vid den första positionen ovanför ytan på den optiska anordningen (10).

2. Metoden för att möjliggöra läsning av en optisk anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att arrayen (13) är en tvådimensionell array.

3. Metoden för att möjliggöra läsning av en optisk anordning enligt patentkrav l eller 2, kännetecknad av att den förutbestämda formen är en krökt form.

4. Metoden för att möjliggöra läsning av en optisk anordning enligt något av patentkraven 1 till 3, kännetecknar! av att bildplanet (64) har en andra förutbestämd form i förhållande till den optiska anordningen (10), den andra förutbestämda formen är en krökt form.

5. En metod för att läsa en optisk anordning enligt metoden i något av patentkraven 1 till 4, kännetecknad av det vidare steget att iaktta (230) det iakttagbara tvådimensionella avsnittet av den syntetiska bilden. 535 115V! 24

6. En metod för att hitta ett förutbestämt avstånd från ett föremåls yta (53), innefattande: att läsa (205) av en optisk anordning (10) enligt patentkrav 5, vari att anordna (210) den optiska anordningen utförs på föremålets yta (53) och vari den optiska anordningen (10) är konfigurerad att tillhandahålla ett förutbestämt avsnitt av den syntetiska bilden på en synbar bildhöjd ovanför ytan på den optiska anordningen (10), motsvarande det förutbestämda avståndet, och att variera (240) den första positionen tills det förutbestämda avsnittet av den syntetiska bilden är iakttagbart, varvid en position av bildplanet (64) motsvarar det förutbestämda avståndet.

7. En metod för autentisering, innefattande stegen att: läsa (205) en optisk anordning (10) enligt patentkrav 5, vari den optiska anordningen (10) är fäst vid ett föremål som ska autentiseras, och jämföra (250) det iakttagna tvådimensionella avsnittet av den syntetiska bilden med en förutbestämd tvådimensionell bild för att verifiera en autenticitet.

8. En metod för informationsavkodning, innefattande stegen att: läsa (205) en optisk anordning (10) enligt patentkrav 5, vari den optiska anordningen (10) är konfigurerad att tillhandahålla förutbestämda avsnitt av den syntetiska bilden vid olika synbara bildpositioner relativt ytan på den optiska anordningen (10), registrera (260) det iakttagna tvådimensionella avsnittet av den syntetiska bilden, tolka (262) det registrerade tvådimensionella avsnittet till data, och repetera (264) stegen att läsa (205), registrera (260) och tolka (262) för ett flertal olika bildplanspositioner. 5335 4% 25

9. En anordning (50) för att möjliggöra läsning av en optisk anordning (10) som har en array (13) av fokuserande element (99) och som är konfigurerad att tillhandahålla en syntetisk bild, innefattande: en bildplansväljare (60), en stödstruktur (70), stödstrukturen (70) är anordnad att stödja bildplansväljaren (60) relativt den optiska anordningen (10) anordnad i en första förutbestämd form, och en bildplansstyrenhet (80) konfigurerad att styra bildplansväljaren (60) för att välja ett bildplan (64) vid en första position relativt en yta på den optiska anordningen (10), och därigenom tillhandahålla ett iakttagbart tvådimensionellt avsnitt av den syntetiska bilden tagen vid det valda bildplanet (64), bildplansväljaren (60) innefattar en diffuserande skärm (62), varvid bildplanet (64) är planet för den diffuserande skärmen (62).

10. Anordningen enligt patentkrav 9, kännetecknad av att arrayen (13) är en tvådimensionell array.

11. Anordningen för att möjliggöra läsning av en optisk anordning enligt patentkrav 9 eller 10, kännetecknar! av att stödstrukturen (70) innefattar en hållare för att hålla den optiska anordningen (10) i den första förutbestämda formen.

12. Anordningen för att möjliggöra läsning av en optisk anordning enligt något av patentkraven 9 till ll, kännetecknad av att den första förutbestämda formen är en krökt form.

13. Anordningen för att möjliggöra läsning av en optisk anordning enligt något av patentkraven 9 till 12, kännetecknad av att den diffuserande skärmen (62) är en frostad folie fäst vid stödstrukturen (7 0) via en ram (84), 535 -fllïiñ 26 bildplansstyrenheten (80) innefattar en förflyttare (87) konfigurerad att mekaniskt styra ett avstånd mellan ramen (84) och ytan på den optiska anordningen (10).

14. Anordningen för att möjliggöra läsning av en optisk anordning enligt något av patentkraven 9 till 13, kännetecknas! av att bildplanet (64) har en andra förutbestämd form i förhållande till den optiska anordningen (10), den andra förutbestämda formen är en krökt form.

15. Anordningen för att möjliggöra låsning av en optisk anordning enligt något av patentkraven 9 till 14, kännetecknar! av: en bilddetektor (66) anordnad att registrera ett tvådimensionellt avsnitt av den syntetiska bilden som tillhandahålls vid det valda bildplanet (64).

16. En avståndsmätare (52) för att hitta ett förutbestämt avstånd från ett föremåls yta (53), innefattande: en anordning (50) för att möjliggöra läsning av en optisk anordning (10) enligt något av patentkraven 9 till 15, och en indikator (83) konfigurerad att indikera den första positionen.

17. En autenticitetsveriñerare (54), innefattande en anordning (50) för att möjliggöra läsning av en optisk anordning (10) enligt något av patentkraven 9 till 15.

18. Autenticitetsveriñeraren enligt patentkrav 17, kännetecknad av att bildplansväljaren (60) är en diffuserande yta på en transparent massiv kropp, stödstrukturen (70) är en yta på den transparenta massiva kroppen, mitt emot den diffuserande ytan, och bildplansstyrenheten (80) är själva den transparenta massiva kroppen.

19. En informationsavkodare (55), innefattande: 535 45581 27 en anordning (50) för att möjliggöra läsning av en optisk anordning (10) enligt patentkrav 15, en bildtolkare konfigurerad att tolka kodad information som innefattas i det registrerade tvådimensionella avsnittet av den syntetiska bilden.

20. Informationsavkodaren enligt patentkrav 19, kännetecknad av en automationsstyrenhet (93) konfigurerad att orsaka en manövrering av bildplansstyrenheten (80) för att välja bildplan (64) vid ett flertal positioner och att synkronisera bilddetektorn (66) till manövreringen av bildplansstyrenheten (80).