AT519643A2 - Synthese von Überlagerungsformbildern durch Licht, das mit Lenslet-Schichten interagiert - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt Verfahren und Vorrichtungen zum Erzeugen von Überlagerungsformbildern durch überlagerte Basis- und offenbarende Schichten von LensletGittern. Die Überlagerungsformbilder erzeugen eine von einer betrachtenden Person oder einer Bilderfassungs- und Rechenvorrichtung in der Art eines Smartphones erkennbare Nachricht. Die Überlagerungsformbilder können durch unterschiedliche Überlagerungstechniken erzeugt werden, die von 1D-Moire-, 2D-Moire- und Niveaulinien-MaireÜberlagerungstechniken bis zu Lentikularbild- und Phasenverschiebungsüberlagerungstechniken reichen. MaireÜberlagerungstechniken ermöglichen die Erzeugung von Überlagerungsformbildern bei unterschiedlichen scheinbaren Tiefenniveaus. Anwendungen umfassen den Schutz von Dokumenten und wertvollen Artikeln vor Fälschungen, die Erzeugung von ins Auge stechender Werbung sowie die Dekoration von Gebäuden und Ausstellungen.

Description

Überlagerungsformbildern durch überlagerte Basisund offenbarende Schichten von Lenslet-Gittern. Die Überlagerungsformbilder erzeugen eine von einer betrachtenden Person oder einer Bilderfassungs- und Rechenvorrichtung in der Art eines Smartphones erkennbare Nachricht. Die Überlagerungsformbilder können durch unterschiedliche

Überlagerungstechniken erzeugt werden, die von 1 DMoire-, 2D-Moire- und Niveaulinien-MaireÜberlagerungstechniken bis zu Lentikularbild- und Phasenverschiebungsüberlagerungstechniken reichen. Maire-Überlagerungstechniken ermöglichen die Erzeugung von Überlagerungsformbildern bei unterschiedlichen scheinbaren Tiefenniveaus. Anwendungen umfassen den Schutz von Dokumenten und wertvollen Artikeln vor Fälschungen, die Erzeugung von ins Auge stechender Werbung sowie die Dekoration von Gebäuden und Ausstellungen.

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Zusammenfassung:

Die vorliegende Erfindung beschreibt Verfahren und Vorrichtungen zum Erzeugen von Überlagerungsformbildern durch überlagerte Basis- und offenbarende Schichten von LensletGittern. Die Überlagerungsformbilder erzeugen eine von einer betrachtenden Person oder einer Bilderfassungs- und

Rechenvorrichtung in der Art eines Smartphones erkennbare Nachricht. Die Überlagerungsformbilder können durch unterschiedliche Überlagerungstechniken erzeugt werden, die von lD-Moire-, 2D-Moire- und Niveaulinien-MoireÜberlagerungstechniken bis zu Lentikularbild- und Phasenverschiebungsüberlagerungstechniken reichen. MoireÜberlagerungstechniken ermöglichen die Erzeugung von Überlagerungsformbildern bei unterschiedlichen scheinbaren Tiefenniveaus. Anwendungen umfassen den Schutz von Dokumenten und wertvollen Artikeln vor Fälschungen, die Erzeugung von ins Auge stechender Werbung sowie die Dekoration von Gebäuden und Ausstellungen.

Fig. 1

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die folgenden USPatente:

(a) Patent 7 194 105, eingereicht am 16. Oktober 2002 mit dem

Titel Authentication of documents and articles by moire patterns, Erfinder Hersch und Chosson (Kategorie: ID-Moire).

(b) Patent 7 751 608, eingereicht am 30. Juni 2004 mit dem

Titel Model-based synthesis of band moire images for authenticating security documents and valuable products, Erfinder Hersch und Chosson (Kategorie: ID-Moire).

(c) Patent 7 710 551, eingereicht am 9. Februar 2006 mit dem

Titel Model-based synthesis of band moire images for authentication purposes, Erfinder Hersch und Chosson (Kategorie: ID-Moire).

(d) Patent 7 295 717, eingereicht am 30. Oktober 2006,

Synthesis of Superposition images for watches, valuable articles and publicity, Erfinder Hersch, Chosson, Seri und Fehr (Kategorien: ID-Moire und Niveaulinien-Moire).

(e) Patent 7 305 105, eingereicht am 10. Juni 2005 mit dem

Titel Authentication of secure items by shape level lines, Erfinder Chosson und Hersch (Kategorie: Niveaulinien-Moire).

(f) Patent 6 249 588, eingereicht am 28. August 1995 mit dem

Titel Method and apparatus for authentication of documents by using the intensity profile of moire patterns, Erfinder Amidror und Hersch (Kategorie: 2D-Moire).

(g) Patent Nr. 6 819 775, eingereicht am 11. Juni 2001 mit dem Titel Authentication of documents and valuable articles by using moire intensity profiles, Erfinder Amidror und Hersch (Kategorie: 2D-Moire).

(h) Patent Nr 7 058 202, eingereicht am 28. Juni 2002 mit dem Titel Authentication with built-in encryption by using moire intensity profiles between random layers, Erfinder Amidror (Kategorie: zufälliges 2D-Moire).

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• · · · · e • · ········ ·· (i) Patent Nr. 8 351 087, eingereicht am 15. Juni 2009 mit dem

Titel Authentication with built-in encryption by using moire parallax effects between fixed correlated s-random layers, Erfinder Amidror und Hersch (Kategorie: zufälliges ID- und 2DMoire).

Bei den Patenten (a) bis (g) und (i) ist der Erfinder Hersch auch Erfinder bei der vorliegenden Patentanmeldung. Die Patente (a) bis (i) sind hier in ihrer Gesamtheit durch Verweis aufgenommen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorstehend erwähnten verwandten Patente stellen

Authentifizierungsverfahren und Vorrichtungen zum Verhindern von Fälschungen von Sicherheitsdokumenten und wertvollen Artikeln bereit und bieten gleichzeitig neue Mittel zum Erhöhen ihrer Attraktivität und Ästhetik.

In der vorliegenden Anmeldung präsentieren wir eine neue Technik zum Synthetisieren sich dynamisch entwickelnder Überlagerungsformbilder, wobei sich der Bilderzeugungsprozess aus den relativen räumlichen Layouts der beitragenden Schichten von Lenslet-Gittern ergibt. Die relativen räumlichen Layouts der Lenslet-Gitterschichten erzeugen Überlagerungsformbilder, die eine gewisse visuelle Ähnlichkeit mit den Überlagerungsformbildern haben, die durch existierende Schichtüberlagerungsverfahren erzeugt werden, wie lD-Moire-, Niveaulinien-Moire-, Phasenverschiebungsverfahren, Lentikularverfahren und 2D-Moire-Verfahren. Weil LensletGitter jedoch mit einer viel höheren Auflösung als gedruckte Gitter erzeugt werden können, bieten sie einen höheren Schutz vor Fälschungen, und sie erlauben gleichzeitig das Authentifizieren von Dokumenten durch Betrachten der überlagerten Lenslet-Gitter im Transparenzmodus.

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Phasenverschiebungstechniken

Phasenverschiebungseffekte wurden im Stand der Technik für die Authentifizierung von Dokumenten verwendet. Beispielsweise ist es dank des Phasenänderungseffekts möglich, ein mit einem Dokument codiertes verborgenes Musterbild sichtbar zu machen (siehe Hintergrund von US-Patent Nr. 5 396 559 von McGrew, Hintergrund von ÜS-Patent Nr. 5 901 484 von Seder, US-Patent Nr. 5 708 717 von Alasia und US-Patent Nr. 5 999 280 von Huang). Wenn eine aus einem Gitter transparenter Linien oder einem Feld zylindrischer Lenslets gebildete offenbarende Schicht einem solchen Dokument überlagert wird, wird das zuvor entwickelte latente Bild klar sichtbar. Diese Phasenänderung hat die Eigenheit, dass sich das latente Bild nicht bewegt. Wenn die offenbarende Schicht auf der Basisschicht bewegt wird, wird der Vordergrund des latenten Bilds abwechselnd dunkel und hell. Phasenabtasttechniken, welche

Rasterelementdichte-, -form, -Winkelposition, -große und frequenzvariationen aufweisen, sind in US-Patent 6 104 812 von Koltai u. a. beschrieben. McCarthy und Swiegers lehren im USPatent 7 916 343, dass durch Anwenden einer vertikalen Phasenverschiebung auf ein horizontales Liniengitter entsprechend der Dunkelheit eines ursprünglichen Bilds ein modifiziertes Gitter erzeugt wird, das möglicherweise in der Lage ist, das latente Bild zu verbergen. Das latente Bild wird durch Überlagern des ursprünglichen Gitters über dem modifizierten Gitter offenbart.

lD-Moire-Techniken (hauptsächlich US-Patente 7 751 608 und 7 710 551) lD-Moire-Synthetisierverfahren, die auch als Band-MoireBildsynthetisierverfahren bezeichnet werden, sind durch Gleichungen gekennzeichnet, die sich auf ein Basisschichtlayout, das Basisbänder aus vertikal komprimierten Instanzen

4/150 • · · · ·······♦ ·· 9 eines lD-Moire-Bilds aufweist, ein Offenbarende-SchichtLayout, das ein Gitter von Abtastlinien aufweist, und das 1DMoire-Layout, das sich aus der Überlagerung der Basisschicht und der offenbarenden Schicht ergibt, beziehen. Die lD-MoireBildformen sind eine geometrische Transformation der in jedes Band des Basisbandgitters eingebetteten Formen. Diese geometrische Transformation umfasst stets eine Vergrößerung in einer Dimension und möglicherweise eine Drehung, eine Scherung, eine Spiegelung und/oder eine Biegetransformation. lD-Moire-Synthetisierverfahren ermöglichen die Erzeugung eines Basisbandgitters und eines offenbarenden Liniengitters, welche bei einer Verschiebung oder Drehung der Abtastposition des offenbarenden Liniengitters auf dem Basisbandgitter einen Versatz der lD-Moire-Bildformen erzeugen.

Formniveaulinien-Moire-Synthetisiertechniken (hauptsächlich US Patent 7 305 105)

Formniveaulinien-Moires treten in einem Überlagerungsbild auf, wenn eine Basisschicht, die ein Liniengitter aufweist, das entsprechend der Höhe eines räumlich angeordneten Formhöhenprofils lokal verschoben ist, von einer offenbarenden Schicht überlagert wird, welche das nicht verschobene abtastende Liniengitter aufweist. Die Schicht mit dem lokal verschobenen Liniengitter bettet das Formhöhenprofil ein, das durch ein anfängliches, vorzugsweise zwei Niveau aufweisendes Motivformbild (beispielsweise typographische Zeichen, Textwörter, Symbole, ein Logo, eine Verzierung) erzeugt wurde. Durch Modifizieren der relativen Überlagerungsphase des abtastenden Gitters der offenbarenden Schicht in Überlagerung mit der Basisschicht (beispielsweise durch eine Verschiebung oder Drehung) kann eine Formniveaulinien-Moire-Folge von Niveaulinien des Formhöhenprofils beobachtet werden, die sich dynamisch zwischen den anfänglichen Motivformgrenzen (Formbegrenzungen) und Formvordergrundzentren bzw.

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Formhintergrundzentren entwickeln, wobei sie wachsen und schrumpfen. Die Bewegung von Formniveaulinien über die Motivform erzeugt visuell attraktive pulsierende Motivformen, beispielsweise pulsierende Symbole in der Art eines pulsierenden Herzens. Formniveaulinientechniken wurden auch im Dezember 2014 von S. Chosson und R. D. Hersch in Beating Shapes Relying on Moire Level Lines, ACM Transactions on Graphics (TOG), Band 34, Nr. 1, November 2014, Artikel Nr. 9, 1-10 veröffentlicht.

Lentikularbildsynthetisiertechniken

Lentikularbildsynthetisierverfahren sind in den

Hintergrundabschnitten der Patente US-Patent 8 284 452 von Blum, US-Patent 7 255 979 von Weiss und Pilosso, US-Patent 5 924 870 von Brosh und Gottfried und 5 519 794 von Sandor und Meyers gut beschrieben. Ein Lentikularbild besteht aus einer mit einer Lentikularfrequenz abgestimmten geordneten Sequenz mehrerer in Bänder oder Streifen zerlegter Bilder, die durch ein Feld zylindrischer Lenslets (Lentikularlinsen) betrachtet werden. Die Periode des Gitters zylindrischer Lenslets ist gleich der mit der Anzahl der beitragenden Bilder multiplizierten Streifenbreite.

Die Phasenverschiebungstechniken, ID-Moire-Techniken,

Formniveaulinien-Moire-Techniken und

Lentikularbildsynthetisiertechniken seien als eindimensionale iinienorientierte Schichtüberlagerungstechniken bezeichnet. Periodische 2D-Moire- oder zufällige 2D-MoireSynthetisiertechniken seien als zweidimensionale

Überlagerungstechniken bezeichnet.

2D-Moire-Techniken

2D-Moire-Techniken beruhen auf dem Moire-Intensitätsprofil, das durch die Überlagerung eines speziell entworfenen 2D6/150

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Basisschicht-Punktrasters und einer aus einem 2D-Feld transparenter Punkte oder sphärischer Mikrolinsen (siehe Patent 6 249 588 von Amidror und Hersch, eingereicht am 28. August 1995) gebildeten offenbarenden Schicht erzeugt wird.

Das Basisschicht-Punktraster besteht aus einem Gitter sehr kleiner Punkte und ist durch drei Parameter gekennzeichnet: seine Wiederholungsfrequenz, seine Orientierung und seine Punktformen. Wenn die offenbarende Schicht auf das

Basisschicht-Punktraster gelegt wird und sie beide nach 2DMoire-Layouttechniken entworfen wurden, erscheint bei der Überlagerung ein stark sichtbares sich wiederholendes MoireMuster mit einer vordefinierten Intensitätsprofilform, deren Größe, Ort und Orientierung sich allmählich ändern, wenn die überlagerten Schichten gedreht werden oder aufeinander verschoben werden. Beispielsweise kann dieses sich wiederholende Moire-Muster vordefinierte Buchstaben, Zahlen oder andere Symbole (in der Art des Länderwappens, der Währung usw.) aufweisen. Das Basisschicht-Punktraster kann Punkte allmählich veränderlicher Größen und Formen aufweisen und in ein Halbtonbild veränderlicher Intensität in der Art eines Portraits, einer Landschaft oder eines dekorativen Motivs, das im Allgemeinen vom durch den Moire-Effekt bei der Überlagerung erzeugten Motiv verschieden ist, aufgenommen (oder darin verborgen) werden. Ausführungsformen von 2D-Moire-Techniken weisen eine offenbarende Schicht von Mikrolinsen auf, der Basisschichtbilder überlagert werden, die aus der Kombination antireflektierender und teilweise reflektierender Strukturen gebildet sind (siehe ÜS-Patent 8 027 093, eingereicht am 4. Oktober 2010, Erfinder Commander u. a.). Sie weisen auch als Basisschicht ein planares Feld von Bildzeichen und als offenbarende Schicht ein planares Feld von BildzeichenFokussierelementen auf (siehe US-Patent 7 333 268, eingereicht am 22. November 2004, Erfinder Steenblik u.a.).

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Zufällige Moire-2D- und lD-Techniken

US-Patent 7 058 202 von Amidror lehrt, dass die Überlagerung zweier speziell entworfener korrelierter zufälliger oder pseudozufälliger 2D-Punktraster eine einzelne Instanz eines Moire-Intensitätsprofils erzeugt, das aus einer einzigen Instanz der Moire-Form besteht, deren Größe, Ort und Orientierung allmählich variieren, wenn die überlagerten Schichten aufeinander gedreht oder verschoben werden. USPatent 8 351 087 von Amidror und Hersch lehrt eine Verbundschicht, die eine sich dynamisch bewegende einzelne Moire-Forminstanz zeigt. Diese Verbundschicht besteht aus der Überlagerung einer Basisschicht und einer offenbarenden Schicht mit einem sich dazwischen befindenden Zwischenraum.

Die Schichtelemente sind an S-zufälligen Orten angeordnet, wobei die S-zufälligen Orte der Elemente der offenbarenden Schicht von den S-zufälligen Orten der Elemente der Basisschicht abgeleitet sind. Die Orte der Elemente der Basisschicht und die Orte der Elemente der offenbarenden Schicht sind daher stark korreliert. Die S-zufälligen Orte werden durch Anwenden pseudozufälliger Störungen oder Verschiebungen auf einen periodischen Satz von Orten bestimmt. Wenn die Verbundschicht geneigt wird, erzeugt die Überlagerung der S-zufälligen Basisschicht und offenbarenden Schicht eine einzige Moire-Forminstanz, deren Größe oder Orientierung sich dynamisch ändert und/oder die sich entlang einer durch die jeweiligen Layouts der Basisschicht und der offenbarenden Schicht bestimmten Bahn bewegt. Es sind Layouts verfügbar, bei denen sich die Moire-Form entlang einer Richtung bewegt, die im Wesentlichen senkrecht zur Neigungsrichtung ist. Die Basisschicht kann ein Halbtonbild erzeugen, indem veranlasst wird, dass ihre Elemente in dunklen Bereichen groß sind und in hellen Bereichen dünn sind. Es kann eine Moire-Form entwickelt werden, die innerhalb von Hintergrundrauschen vergraben und verborgen ist, so dass sie nicht sichtbar ist, wenn die

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Verbundschicht nicht geneigt wird, und die nur beim Neigen der Verbundschicht erscheint und sichtbar wird.

Stereoskopische Tiefenwahrnehmung von Moire

Elemente der Theorie über die stereoskopische Sicht können in der Veröffentlichung von E. Hibbard u. a. On the Theory and Application of Stereographics in Scientific Visualization, veröffentlicht im Buch From object modelling to advanced visual communication, herausgegeben von S. Coquillard, W. Strasser und P. Stucki, Springer Verlag (2004), S. 178 - 196 gefunden werden. Die Veröffentlichung The moire magnifier von M C Hutley, R Hunt, R F Stevens und P Savander, veröffentlicht in Pure and Applied Optics: Journal of the European Optical Society Part A, Band 3, Nr. 2, S. 133 - 142 weist bereits auf die Möglichkeit hin, dass Moire-Effekte bei der stereoskopischen Sicht gesehen werden können. Die Veröffentlichung von J. Huck, Moire patterns and the illusion of depth, veröffentlicht auf der internationalen Konferenz der International Society of Arts, Mathematics and

Architecture (ISAMA), Juni 2004, gibt an, wie die Position und die Periode des Moire-Lichtintensitätsprofils, das sich aus zwei vertikalen Schichten vertikaler gerader Liniengitter ergibt, die durch einen gegebenen Zwischenraum getrennt sind und von hinten beleuchtet werden, zu berechnen sind. US-Patent 7 333 268 von R.A. Steenblick, M.J. Hurt und G.R. Jordan beschreibt für den Fall von 2D-Moires, wenn sich ein Moire vor den überlagerten 2D-Schichten befindet und wenn sich ein Moire hinter den überlagerten 2D-Schichten befindet. Bei der vorliegenden Offenbarung zeigen wir, wie lD-Moire-Formen mit einer gewünschten wahrgenommenen Tiefe zu berechnen und zu synthetisieren sind, wenn sie von einer Person stereoskopisch betrachtet werden.

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Mikrolinsen- und Lentikularlinsen-Überlagerungsverfahren aus dem Stand der Technik

US-Patent 7 931 305 von Tompkin und Schilling lehrt die

Erzeugung eines transparenten Fensters, das auf beiden Seiten des Fensters Mikrolinsenfelder aufweist. Das System kann sich wie eine einzelne makroskopische Linse verhalten. Abhängig von Parametern in der Art des Linsenabstands und des

Linsendurchmessers werden verschiedene optische Effekte erhalten. Informationsbestandteile können erhalten werden, indem unterschiedliche Gebiete mit unterschiedlichen Linsenabstandsparametern bereitgestellt werden. Optisch werden diese verschiedenen Gebiete für den Betrachter offensichtlich. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung ermöglicht es USPatent 7 931 305 nicht, vordefinierte Überlagerungsbilder mit einem vordefinierten dynamischen Verhalten zu entwickeln, wie sich bewegende Moire-Formen, Formen mit Niveaulinien, die sich von ihrem Zentrum zu ihren Grenzen bewegen und umgekehrt, oder sich dynamisch bewegende Formen, die aus nacheinander sichtbaren Forminstanzen gebildet sind.

US-Patent 8 705 175 Bl von Lundgen und Sarda, eingereicht am 14. März 2013, Priorität 11. April 2012, lehrt ein Verfahren zur Erzeugung eines zweiseitigen Lentikularfilms, der eine Illusion in den Film eingebetteter Streifen bietet.

Überlagerungsbildsynthetisiertechniken aus dem Stand der Technik

Im Stand der Technik nehmen Phasenverschiebungstechniken, 1Doder 2D-Moire-Techniken, ob wiederholend oder zufällig, Formniveaulinien-Moire-Techniken und

Lentikularbildsynthetisiertechniken an, dass die

Basisschichtinformationen entlang longitudinalen eindimensionalen Strukturen in der Art von Bändern oder zweidimensionaler Feldstrukturen in die Basisschicht gedruckt

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oder strukturiert darin eingebracht werden und dass eine offenbarende Schicht aus einem linienorientierten eindimensionalen Feld oder einem zweidimensionalen Feld, wodurch die Basisschicht abgetastet wird, besteht. Diese abtastende offenbarende Schicht besteht aus transparenten Linien oder aus zylindrischen Lenslets (Lentikularlinsen) für den lD-Fall oder aus im Wesentlichen sphärischen Linsen für den 2D-Fall. Bei Phasenverschiebungstechniken weisen die Basisschichtinformationen an gegebenen Orten Basisschichtstrukturen auf, die um einen Bruchteil der Abtastlinienperiode der offenbarenden Schicht verschoben sind. Bei lD-Moire-Techniken weisen die Basisschichtinformationen die Basisbänder auf, wobei jedes Basisband durch eine lineare oder nichtlineare geometrische Transformation der gewünschten lD-Moire-Formen erhaltene Basisbandformen aufweist. Bei 2DMoire-Techniken weisen die Basisschichtinformationen gegenüberstehende Punktbereiche auf, welche Punktformen enthalten, die durch eine lineare oder nichtlineare geometrische Transformation der gewünschten 2D-Moire-Formen erhalten werden. Bei Formniveaulinien-Moire-Techniken weisen die Basisschichtinformationen ein Liniengitter oder ein Gitter von Zitterbändern auf, die proportional zum Höhenprofil an der aktuellen Position lokal verschoben sind. Bei Lentikularbildsynthetisiertechniken weisen die Basisschichtinformationen die Bänder auf, welche Abschnitte der beitragenden Bilder repräsentieren. Ausführungsformen weisen die Erzeugung einer Verbindung aus der offenbarenden Schicht auf einer Seite und der Basisschicht auf der anderen Seite eines Substrats mit einer gegebenen Dicke auf. Wenn diese Verbindung geneigt wird, tasten die Abtastelemente der offenbarenden Schicht verschiedene Teile der Basisschichtbänder ab, und das Überlagerungsbild entwickelt sich dynamisch entsprechend der implementierten Überlagerungsbildsynthetisiertechnik.

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In der vorliegenden Offenbarung schlagen wir sowohl eindimensionale linienorientierte als auch zweidimensionale Schichtüberlagerungstechniken, ob wiederholend oder zufällig, vor, um das Drucken oder die strukturierte Herstellung der Basisschicht, wie im Stand der Technik präsentiert, durch das Anordnen eindimensionaler Licht konzentrierender Lenslets (beispielsweise zylindrischer Lenslets) in den

Hintergrundbereichen der Basisschichtformen zu ersetzen. Basisschicht-Lenslets können auf einer Seite eines Substrats durch einen Rolle-zu-Rolle-Prozess gleichzeitig mit der Erzeugung der abtastenden Lenslets der offenbarenden Schicht auf der anderen Seite des Substrats erzeugt werden, wodurch Verschiebungs- und Rotationsungenauigkeiten zwischen der Basisschicht und der offenbarenden Schicht vermieden werden.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung strebt an, ein Überlagerungsformbild zu erzeugen, das eine erkennbare Nachricht mit der Überlagerung einer Lenslet-Gitter aufweisenden Basisschicht und einer ein Lenslet-Gitter aufweisenden offenbarenden Schicht zeigt. Das Überlagerungsformbild wird durch eine Überlagerungstechnik erzeugt, die aus dem Satz von lD-Moire-, 2D-Moire-, Zufälliges-Moire-, Niveaulinien-Moire-, Lentikularbild-, Phasenverschiebungs- und stereoskopischen Tiefensynthetisiertechniken ausgewählt wird. Jede Überlagerungstechnik hat ihre eigene mathematische Basis, welche die Layoutparameter des Gitters der offenbarenden Schicht und die Layoutparameter des Gitters der Basisschicht in Beziehung setzt, insbesondere die Periode und die Orientierung der offenbarenden Schicht und die Periode und die Orientierung der Basisschicht. Abhängig von der betrachteten Überlagerungstechnik besteht die offenbarende Schicht entweder aus einem lD-Gitter im Wesentlichen zylindrischer Lenslets

12/150 oder aus einem 2D-Gitter im Wesentlichen sphärischer Lenslets. Die Basisschicht weist vom Vordergrund und vom Hintergrund des Überlagerungsformbilds abgeleitete Vordergrund- und

Hintergrundformen auf. Beispielsweise sind im Fall eines 1DMoires die Basisschichtformen eine geometrische Transformation des durch das Moire gebildeten Überlagerungsformbilds.

Zur Erzeugung überlagerbarer Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht und der Basisschicht muss die Position der einzelnen das Layout der Lenslet-Gitter definierenden Flächen entsprechend der ausgewählten Überlagerungstechnik und dem gewünschten Überlagerungsformbild sowohl für die Basisschicht als auch für die offenbarende Schicht bestimmt werden. Mit den das Layout der Lenslet-Gitter spezifizierenden Flächen wird es möglich, die Lenslet-Gitter durch Anwenden von Techniken in der Art von Lithographie, Laserschreiben, Ätzen,

Wiederaufschmelzen und Prägen herzustellen.

Falls die Lenslet-Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht eine feste Anordnung bilden und wenn die Anordnung von hinten beleuchtet wird oder vor der lichtreflektierenden Fläche dargestellt wird, erzeugt ein Neigen der Anordnung ein sichtbares sich dynamisch entwickelndes Überlagerungsformbild, das leicht zu erkennen ist. Im Fall eines ID- oder 2D-Moires ist das sich dynamisch entwickelnde Überlagerungsformbild hauptsächlich durch eine Verschiebung gekennzeichnet. Im Fall eines Niveaulinien-Moires ist es durch Linien konstanter Intensität oder Farbe entlang den Niveaulinien des Höhenprofils der Überlagerungsform gekennzeichnet. Diese Linien konstanter Intensität oder Farbe entwickeln sich über aufeinander folgende Niveaulinien zwischen den Überlagerungsformgrenzen und den Formvordergrund- und -hintergrundzentren. Im Fall eines Lentikularbilds wird die sich dynamisch entwickelnde

Überlagerungsform aus einer Folge sich aufeinander beziehender

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Teilbilder gebildet, und im Fall einer

Phasenverschiebungsüberlagerungstechnik wird sie durch eine Intensitätsumkehrung oder durch ein Wechseln zwischen Farben gebildet.

Um einen zusätzlichen Schutz vor Fälschungen bereitzustellen, ist es auch möglich, geometrische Transformationen sowohl auf die Basisschicht als auch die offenbarende Schicht anzuwenden. Dies führt zu Formen der offenbarenden Schicht und der Basisschicht mit einem krummlinigen Layout. Im Fall eines 1DMoires wird die Basisschicht entsprechend einer von der spezifischen Transformation der offenbarenden Schicht abgeleiteten geometrischen Transformation und einem gewünschten Layout des durch eine entsprechende geometrische MoireSchichttransformation ausgedrückten lD-Moires erzeugt. Im Fall eines Niveaulinien-Moires mit dem gleichen Aussehen wie das mit einer geradlinigen offenbarenden Schicht erzeugte NiveaulinienMoire wird die Basisschicht entsprechend der gleichen spezifischen geometrischen Transformation erzeugt wie die offenbarende Schicht, und das Höhenprofil wird dann durch zum Höhenprofil proportionale vertikale Verschiebungen der Basisschichtflachen aufgenommen. Im Fall eines krummlinigen Niveaulinien-Moires, das entsprechend der spezifischen Transformation der offenbarenden Schicht geometrisch transformiert wird, wird die Basisschicht zuerst proportional zum Höhenprofil verschoben und dann entsprechend der gleichen spezifischen Transformation wie bei der offenbarenden Schicht erzeugt.

Im Fall eines Niveaulinien-Moires ist das Feld offenbarender Schichtflächen, wodurch das Layout des Lenslet-Felds der offenbarenden Schicht spezifiziert wird, ein Feld transparenter Linien der offenbarenden Schicht. Die Felder von Flächen, welche die Basisschicht-Vordergrundformen bilden, die das

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Layout der Basisschicht-Lenslet-Gitter spezifizieren, sind Felder transparenter Basisschichtlinien, Rechteckfelder oder Scheibenfelder. Im Fall transparenter Basisschichtlinien haben die hergestellten Basisschicht-Lenslet-Gitter im Wesentlichen die gleiche Periode wie das hergestellte Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht. Im Fall von Rechteckfeldern oder Scheibenfeldern haben die hergestellten Lenslet-Gitter eine erheblich kleinere Periode als das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht. Der Hintergrund der Basisschicht kann ohne Lenslet-Gitter verbleiben oder mit zufällig positionierten Mikrolinsen gefüllt werden, deren Größen innerhalb eines gegebenen Größenintervalls zufällig ausgewählt werden und erheblich kleiner sind als die Periode des Gitters der offenbarenden Schicht.

Im Fall überlagerter Lenslet-Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht, welche eine feste Anordnung bilden, wobei das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht eine vertikale Orientierung aufweist, sehen die Augen eines Betrachters unterschiedliche Ansichten der Basis-LensletGitter. Diese unterschiedlichen Ansichten erzeugen einen Parallaxeneffekt, der es ermöglicht, das Überlagerungsformbild als ein Bild wahrzunehmen, das aus Formen mit unterschiedlichen scheinbaren Tiefen zusammengesetzt ist. Das

Überlagerungsformbild kann zwei Nachrichten bilden, nämlich eine an einem bestimmten Tiefenniveau und die zweite an einem anderen Tiefenniveau. Wenn die Anordnung geneigt wird, können sich die Nachrichten in umgekehrte Richtungen bewegen und sich bei unterschiedlichen scheinbaren Tiefenniveaus befinden.

Es können auch Basisschicht-Lenslet-Gitter erzeugt werden, die, wenn sie allein betrachtet werden, ein Halbtonbild zeigen, und wenn sie in Überlagerung mit der offenbarenden Schicht betrachtet werden, eine sichtbare und erkennbare Nachricht

15/150 zeigen, wodurch das Authentifizieren der Basisschicht ermöglicht wird. Das Halbtonbild kann aus einem Bild veränderlicher Intensität in der Art von Landschaften, Flaggen, Fahrzeugen, Gesichtern, Personen, Kleidungsstücken, Luxusartikeln, Uhren, Früchten, Bäumen, Logos, Instrumenten, Nutzgegenständen, Flugzeugen, Raketen, Waffen usw. gebildet werden.

Im Fall eines Niveaulinien-Moires weisen die Niveaulinien, wenn die Beleuchtung der festen Anordnung räumlich veränderliche Farben aufweist, Farben auf, die den in der Beleuchtung vorhandenen Farben ähneln. Die Beleuchtung der verschiedenen Farben kann mit einer großen Anzeige, mit farbigen Lampenkolben oder mit farbigen Leuchtdioden (LED) verwirklicht werden. Als dekoratives Merkmal können mehrere LED in eine LED-Baugruppe aufgenommen werden. Durch individuelles Ansteuern der LED, d. h. indem ein ausführbares Programm ihre jeweiligen

Emissionsintensitäten festlegt, und indem ihre Intensitäten geändert werden, können Niveaulinien-Moires mit Farben erzeugt werden, die sich in aufeinander folgenden Zeitintervallen über den Farbraum entwickeln.

Auf einer Anordnung, die aus einer Überlagerung von

Basisschicht-Lenslet-Gittern und eines Lenslet-Gitters der offenbarenden Schicht gebildet ist, bilden die Überlagerungsformen die erkennbare Nachricht. Diese Überlagerungsformen werden durch die Abtastwirkung des LensletGitters der offenbarenden Schicht auf der Ebene gebildet, auf der die Basisschicht-Lenslet-Gitter das ankommende Licht konzentrieren. Die erkennbare Nachricht bewegt sich dynamisch, wenn der Betrachtungswinkel oder der Betrachtungsort in Bezug auf die überlagerten Lenslet-Gitter geändert wird. Die erkennbare Nachricht kann aus Text, Zahlen, graphischen Symbolen, typographischen Zeichen, Ziffern, Logos und

16/150 räumlichen Codes in der Art von Strichcodes und QR-Codes bestehen.

Ein Smartphone, ein Tablet oder ein Laptop-Computer kann die Überlagerungsformen, welche eine sichtbare Nachricht bilden, erfassen und ihre Authentizität mit Authentifizierungssoftware verifizieren, welche in der Lage ist, die Nachricht zu erkennen und ihre Signatur mit sich im Speicher befindenden Signaturen zu vergleichen, oder durch Senden der sichtbaren Nachricht oder ihrer Signatur zu einem fernen Server, der sich auf dem Internet befindet, und durch Empfangen einer Antwort, die angibt, ob die sichtbare Nachricht authentisch ist oder nicht.

Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Gitters der offenbarenden Schicht und von Basisschicht-Lenslet-Gittern, die überlagerbar sind und Überlagerungsformen zeigen, die eine erkennbare Nachricht bilden, umfasst einen Computer mit einem

Softwaremodul, das sich mit dem Benutzer austauscht, sich mit anderen Computern austauscht oder Befehle aus einer Datei liest, um eine Überlagerungstechnik aus dem Satz von lD-Moire-, 2D-Moire-, Zufälliges-Moire-, Niveaulinien-Moire-, Lentikularbild-, Phasenverschiebungs- und stereoskopischen Tiefensynthetisiertechniken auszuwählen. Auf diesem Computer ist das gleiche oder ein anderes Softwaremodul in der Lage, das Layout der Basisschicht-Lenslet-Gitter und das Layout des Lenslet-Gitters der offenbarenden Schicht entsprechend der ausgewählten Überlagerungstechnik zu synthetisieren. Die Vorrichtung umfasst ferner Mittel zum Belichten und Entwickeln von Resiststrukturen, die entsprechend dem Layout der LensletGitter angeordnet sind, Erwärmungsmittel, die in der Lage sind, einen Wiederaufschmelzprozess auf die belichteten und entwickelten ResistStrukturen anzuwenden, Mittel zum Erzeugen von Formen, welche die Negative der wiederaufgeschmolzenen Resiststrukturen enthalten, eine Rolle-zu-Rolle-Vorrichtung,

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·· ·· »♦»· ···· ·· · welche die Formen aufweist, um die Lenslet-Gitter zu erzeugen, ein UV-härtbares Material, das durch die Rolle-zu-RolleVorrichtung in die Formen gedrückt wird, UV-Beleuchtungsmittel, die in der Lage sind, das Material in den Formen zu härten, und möglicherweise ein System zum Schneiden und Ausstößen des die Lenslet-Gitter bildenden gehärteten Materials.

Falls eine feste Anordnung aus Lenslet-Gittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht herzustellen ist, erzeugt eine Rolle-zu-Rolle-Vorrichtung die Basisschicht-Lenslet-Gitter auf einer Seite eines Substrats und erzeugt eine zweite Rolle-zuRolle-Vorrichtung das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht auf der anderen Seite des Substrats in Lageübereinstimmung mit den Lenslet-Gittern der Basisschicht. Als Alternative kann eine einzelne Rolle-zu-Rolle-Vorrichtung gleichzeitig die Basisschicht-Lenslet-Gitter auf einer Seite eines im Wesentlichen transparenten Substrats und die Gitter der offenbarenden Schicht auf der anderen Seite des Substrats am selben Ort erzeugen.

Optional kann ein zusätzliches Polymer, dessen Brechungsindex niedriger ist als jener der Lenslet-Gitter, auf dem das Lenslet-Gitter bildenden gehärteten Material abgeschieden und verfestigt werden. Dieses zusätzliche Polymer erzeugt eine flache Oberfläche. Dies kann sowohl für die Lenslet-Gitter der Basisschicht als auch der offenbarenden Schicht geschehen. Dann kann eine feste Anordnung erzeugt werden, die wie ein flaches Kunststoffstück aussieht, jedoch in der Lage ist, sich dynamisch entwickelnde Überlagerungsformen zu zeigen.

Weitere Herstellungsverfahren umfassen

Polymerstrahlvorrichtungen, die in der Art von

Tintenstrahldruckern arbeiten, welche sich möglicherweise in geschlossenen Gehäusen befinden, welche ein programmierbares

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Erwärmen und UV-Härten ermöglichen. Für große Anordnungen von Lenslet-Gittern können die Lenslet-Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht direkt gedruckt werden, indem sie als 3D-Oberflächenmodelle beschrieben werden, die

Oberflächenbeschreibung in 3D-Druckerkopfbewegungen umgewandelt werden und diese Modelle mit einem im Wesentlichen transparenten Kunststoffmaterial gedruckt werden. Solche mittelgroßen bis großen Anordnungen von Lenslet-Gittern haben einen hohen dekorativen Wert und können für Luxusartikel, Werbung, Ausstellungen und in Vergnügungsparks verwendet werden.

Die vorgeschlagenen Überlagerungen von Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht bieten einen starken Schutz vor Fälschungen, weil diese Gitter nicht ohne hochentwickelte Geräte hergestellt werden können, welche genaue Lithographie- und WiederaufSchmelzvorgänge ermöglichen. MoireÜberlagerungstechniken sind sehr empfindlich für kleine Abweichungen des Layouts und der Überlagerung. Daher kann ein Überlagerungsformbild, das eine erkennbare Nachricht bildet, nicht ohne ernste Verformungen von Fälschern reproduziert werden. Zusätzlich können die Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht ein gekrümmtes Layout in der Art eines kosinusförmigen Layouts aufweisen. Ohne die Parameter des entsprechenden Layouts zu kennen, ist eine treue Reproduktion sehr schwierig und zeitaufwendig. Schließlich können eine oder beide Schichten von Lenslet-Gittern jeweils in eine Schicht aus einem transparenten Material in der Art eines Polymers mit einem Brechungsindex, der niedriger als jener der Lenslets ist, eingekapselt werden. Die einkapselnde Schicht hat eine flache Grenzfläche mit der Luft und verbirgt daher das Layout des eingekapselten Basis-Lenslet-Gitters. Eine solche Einkapselung macht es einem Fälscher sehr schwer, die Orientierung, die Größe und das Layout der Lenslet-Gitter wiederherzustellen.

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Eine nicht autorisierte Replikation einer eingekapselte Lenslet-Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht aufweisenden Anordnung ist daher sehr schwierig zu erreichen.

Das durch überlagerte Schichten von Lenslet-Gittern erzeugte Formbild bildet eine erkennbare Nachricht, die sich synchron mit der Bewegung eines Betrachters dynamisch entwickelt. Weil die Bewegung der Augen des menschlichen Betrachters die Entwicklung der Nachricht steuert, gibt es eine sofortige Rückmeldung. Eine solche Rückmeldung ist ungewöhnlich und zieht die Aufmerksamkeit des Betrachters stark an. Mehrere Personen können die überlagerten Schichten von Lenslet-Gittern gleichzeitig betrachten. Jede Person sieht aus einer anderen räumlichen Position eine etwas andere Instanz der sich dynamisch entwickelnden Nachricht.

Zusätzlich zur Bereitstellung eines Schutzes vor Fälschungen liefern die vorgestellten festen Anordnungen von LensletGittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht Überlagerungsformbilder, die einen hohen ästhetischen und dekorativen Wert aufweisen und auch für Luxusprodukte in der Art von Uhren, Smartphones, Parfüms, kostspieligen Getränken, für Kleidungsstücke in der Art eines Anzugs, eines Rocks, einer Bluse, einer Jacke, von Schalen und Hosen sowie in Fahrrädern und Autos attraktiv sein können. Überlagerte Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht und der Basisschicht können auch für Werbung, für die Dekoration von Gebäuden, für das Zeigen überraschender Nachrichten auf Ausstellungswänden und in Vergnügungsparks verwendet werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Es zeigen:

Figur 1 eine Mehr-Lenslet-Abbildungsanordnung aus einer offenbarenden Schicht 100 mit einem zylindrischen Lenslet20 / 150 : :: ·· ςκγ :: ;; .

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Gitter mit einer großen Wiederholungsperiode und einer Basisschicht 110, deren Vordergrund-Basisschichtformen mit einem Gitter zylindrischer Lenslets 102 mit einer kleinen Periode gefüllt sind,

Figur 2 einen Querschnitt durch die Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht und der Basisschicht mit großen bzw. kleinen Replikationsperioden,

Figur 3 einen Querschnitt durch Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht und der Basisschicht mit den gleichen Replikationsperioden,

Figur 4A eine Basisschicht, wobei die Rechteckfeider den Vordergrundbereich der Basisschichtformen angeben, worauf Gitter zylindrischer Lenslets angeordnet werden, und wobei der Hintergrund frei gelassen ist,

Figur 4B die gleiche Basisschicht wie Figur 4A, wobei sich jedoch die erzeugten Basisschicht-Lenslet-Gitter 404, 405, 406 an den Positionen der rechteckigen Felder befinden und wobei der Hintergrund mit diffundierenden Mikrolinsen 403 gefüllt ist,

Figur 4C eine vergrößerte Ansicht von Figur 4B,

Figur 5A für das lD-Moire die Basisschicht aus Basisbändern 501 und die Abtastlinien 502a, 502b, 502c der offenbarenden Schicht sowie die sich ergebende Moire-Form 503,

Figur 5B die Folge durch die Überlagerung der Basisschicht und der offenbarenden Schicht erhaltener ID-Moire-Formen 503,

Figur 6A ein durch Überlagerung der Basisbandschicht und der offenbarenden Schicht erhaltenes geradliniges lD-Moire,

Figur 6B einen Teil der Basisschicht 610, der mit kleinen schrägen Rechtecken belegt ist, die das Layout der zylindrischen Lenslets definieren,

Figur 6C eine Ansicht unter dem Mikroskop desselben Bereichs wie in Figur 6B nach der Herstellung der Basisschicht-LensletGitter, / 150 • · • · · · » · «Μ ···« • · · · · · e · ·· ·· ···· ··«« ·· ·

Figur 7A eine andere Ausführungsform des Basisschichtbereichs 610 in Figur 6Ά, wobei das Rechteckfeld 712 das Layout eines horizontal angeordneten Lenslet-Gitters 720 definiert,

Figur 7B eine Mikroskopansicht eines rechteckigen Bereichs 701 (gestrichelter Rand) , der durch ein horizontales Lenslet-Gitter 720 für den Basisschicht-Vordergrundbereich und ein vertikales Lenslet-Gitter 721 für den Basisschicht-Hintergrundbereich verwirklicht ist,

Figur 8 eine Photographie der festen Anordnung von Lenslets der Basisschicht und der offenbarenden Schicht mit dem LensletGitter 801 der offenbarenden Schicht und dem sich ergebenden Moire-Formbild EPFL 802,

Figur 9 die gleiche Vorrichtung wie in Figur 8, jedoch nachdem sie vertikal geneigt wurde, wobei sich die Moire-Formen zu einer unteren Position 902 bewegt haben,

Figur 10A ein durch Überlagerung einer geometrisch transformierten Basisschicht und einer geradlinigen offenbarenden Schicht erhaltenes kreisförmig angeordnetes 1DMoire-Bild,

Figur 10B eine Photographie der Mikroskopansicht eines Teils der festen Anordnung mit Lenslet-Gittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht, welche entsprechend dem Layout der Basisschicht und der offenbarenden Schicht aus Figur 10A hergestellt ist,

Figur 11 eine Photographie der festen Anordnung mit nach Figur 10A angeordneten Lenslet-Gittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht, wodurch die gewünschten kreisförmigen Moire-Formen erzeugt werden,

Figur 12 ein durch Überlagerung einer geometrisch transformierten Basisschicht und einer kosinusförmigen geometrisch transformierten offenbarenden Schicht erhaltenes kreisförmig angeordnetes lD-Moire-Bild,

Figur 13 die gleiche Basisschicht und offenbarende Schicht wie in Figur 12, wobei die offenbarende Schicht jedoch eine andere / 150 ·· ·

Position der Basisschicht abtastet, was zu einer radialen Verschiebung der kreisförmigen Moire-Formen führt,

Figur 14 die zur Berechnung des Versatzes zwischen der vom linken Auge gesehenen Moire-Form und der vom rechten Auge gesehenen Moire-Form verwendete Geometrie,

Figur 15 schematische Ansichten der Basisschicht 151, der vom linken Auge 152 gesehenen Moire-Form und der vom rechten Auge 153 gesehenen Moire-Form, wobei die scheinbare Periode der offenbarenden Schicht größer ist als die Periode der

Basisschicht,

Figur 16 ähnliche Repräsentationen wie in Figur 15, wobei die Periode der Basisschicht jedoch größer ist als die scheinbare Periode der offenbarenden Schicht, die Figuren 17 und 18 sind beim Berechnen der scheinbaren Tiefe der Moire-Formansicht hilfreich, die Figuren 19A und 19B die gleiche Anordnung von LensletGittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht an zwei verschiedenen horizontalen Neigungswinkeln, welche unterschiedliche relative Positionen der VALID- und der 0K~ Moire-Formen erzeugen,

Figur 20A eine aus einem 2D-Feld von Mikroformen gebildete Basisschicht, die durch eine offenbarende Schicht aus einem 2DFeld von Mikrolöchern abgetastet wird, wodurch eine Instanz eines 2D-Felds von $-Moire-Formen erzeugt wird,

Figur 20B eine Photographie eines vergrößerten Abschnitts einer Verwirklichung der Basisschicht und der offenbarenden Schicht, wie in Figur 20A dargesteilt, wobei der Vordergrund der Mikroformen mit Gittern kleiner zylindrischer Lenslets bedeckt ist und wobei ihr Hintergrund mit zufällig angeordneten kleinen sphärischen Lenslets bedeckt ist,

Figur 21 schematisch eine detaillierte Ansicht der Linsen der offenbarenden Schicht, welche die Basisschicht-Mikroformen abtasten, die mit Gittern zylindrischer Lenslets, welche das

Licht von hinten konzentrieren, verwirklicht sind, /150 ·· · * · · · * · «·· • · · · · · ··* ···· ·*·<· · · · ·· ·· ·*·· ···* ·· ·

Figur 22 eine Photographie einer aus Lenslet-Gittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht gebildeten 2D-MoireAnordnung,

Figur 23 das Layout des gewünschten Moire-Formfelds und Figur 24 das entsprechende Layout des BasisschichtMikroformfelds ,

Figur 25A gerade dicke Liniengitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht und Figur 25B die gleichen Gitter, jedoch geometrisch transformiert,

Figur 26A ein Beispiel von Zweiniveauformen,

Figur 26B die Grenzen, Vordergrund- und Hintergrundskelette dieser Zweiniveauformen,

Figur 26C das entsprechende berechnete Höhenprofil,

Figur 27A eine Basisschicht aus grauen Bändern, die entsprechend dem in Figur 26C dargestellten Höhenprofil vertikal verschoben sind,

Figur 27B die durch Überlagerung einer abtastenden offenbarenden Schicht über den vertikal verschobenen grauen Bändern erhaltenen Niveaulinien-Moire-Formen,

Figur 28A eine Photographie der durch Anordnen der zylindrischen Lenslets in der Basisschicht entlang den gleichen Wegen wie die grauen Bänder und durch Ersetzen des Felds gerader Abtastlinien der offenbarenden Schicht durch ein Gitter geradliniger zylindrischer Lenslets mit der gleichen Periode erhaltenen Anordnung,

Figur 28B eine Vergrößerung des schwarzen quadratischen

Bereichs 2808 aus Figur 28A, die Figuren 29A, 29B, 29C und 29D, wie die relativen Positionen und der Neigungswinkel der Lenslet-Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht die Lichtintensität, welche den Betrachter erreicht, beeinflussen, die Figuren 30A, 30B, 30C und 30D ein geometrisch transformiertes Basisschichtlayout, ein entsprechendes geometrisch transformiertes Layout der offenbarenden Schicht, /150

»·

•»·· ···« ·· · • · • · * ··· «··· • · ·* · die Überlagerung der beiden Schichten an einem ersten

Abtastphasenort bzw. die Überlagerung der beiden Schichten an einem zweiten Abtastphasenort, die Figuren 31A und 31B bei zwei verschiedenen Neigungswinkeln ein Beispiel einer mit überlagerten Basis- und offenbarenden Schichten zylindrischer Lenslet-Gitter erzeugten NiveaulinienMoire-Form, wobei die Basisschicht-Lenslet-Gitter entsprechend der Intensität des als Niveaulinien-Moire zu erscheinenden Gesichts verschoben sind,

Figur 32Ά ein ursprüngliches Graustufenbild,

Figur 32B das entsprechende Halbtonbild mit im Wesentlichen parallelogrammförmigen schwarzen Halbtonrasterelementen, worin die in den Figuren 33A und 33B dargestellten Höhenprofile eingebettet sind,

Figur 33A ein erstes Höhenprofil, das entlang einer kleinen positiven Steigung angeordnete identifizierende Informationen enthält,

Figur 33B ein zweites Höhenprofil mit entlang einer kleinen negativen Steigung angeordneten identifizierenden Informationen, die Figuren 33C und 33D ein Feld von Zitterbändern, die senkrecht zu ihrer Orientierung entsprechend einem kleinen Abschnitt 3301 des Höhenprofils aus Figur 33A verschoben sind, bzw. ein Feld von Zitterbändern, die senkrecht zu ihrer Orientierung entsprechend einem kleinen Abschnitt 3302 des Höhenprofils aus Figur 33B verschoben sind,

Figur 33E eine Vergrößerung der Kombination der beiden

Höhenprofile durch Auswählen der niedrigsten Intensität an jeder Position und durch Ausführen eines Histogrammabgleichs, Figur 33F einen vergrößerten Abschnitt (Quadrat 3201) des in Figur 32B dargestellten Halbtonbilds, der durch Zittern des ursprünglichen Bilds in Figur 32A mit dem in Figur 33E dargestellten Höhenprofil erhalten wurde, /150 • · * *· · · · · ·· ·· ·· ···· ···· ·· ·

Figur 34A die das Layout der Gitter zylindrischer Lenslets spezifizierenden kleinen Rechtecke innerhalb der Flächen der schwarzen Parallelogramme im Halbtonbild, wie teilweise in Figur 33F dargestellt,

Figur 34B eine Vergrößerung von Figur 33A,

Figur 35A einen Abschnitt der Moire identifizierenden

Informationen, die erscheinen, wenn das dem Auge und der Nase 3202 in Figur 32B entsprechende Halbtonbild 3501 mit einer offenbarenden Abtastschicht 3502 überlagert wird, welche die gleiche Orientierung aufweist wie das in Figur 33C dargestellte Feld von Zitterbändern,

Figur 35B einen Abschnitt der Moire identifizierenden

Informationen, die erscheinen, wenn der gleiche Abschnitt 3202 des Halbtonbilds 3501 wie in Figur 35A mit einer offenbarenden Abtastschicht 3503 überlagert wird, welche die gleiche Basisorientierung aufweist wie das in Figur 33D dargestellte Feld von Zitterbändern,

Figur 36, wie ein Lentikularbasisschichtbild aus vier verschiedenen Teilen gebildet wird, die Figuren 37A, 37B, 37C, 37D Photographien einer

Lentikularbildanordnung mit Lenslet-Gittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht, welche eine Folge von vier aufeinander folgenden Lentikularformbildern nach dem vertikalen Neigen der Anordnung zeigt,

Figur 38 Herstellungsschritte zur Verwirklichung von LensletGittern,

Figur 39 einen Rolle-zu-Rolle-Mechanismus, der eine effiziente Herstellung von Lenslet-Gittern ermöglicht,

Figur 40 einen zweiten Rolle-zu-Rolle-Mechanismus, der die Herstellung von Lenslet-Gittern auf zwei Seiten eines Substrats ermöglicht,

Figur 41 eine Fertigungsstraße zur Herstellung personalisierter

Lenslet-Gitter mit einem Polymerstrahldruckgerät, /150 ·· ·· ^k » · · · Ο ·~· ► · · ZG ·· f · · « ·· ·» ·· ·· · • · · · • · · · · • · ··· ···· • · · Λ ···· *··· ·· ·

Figur 42 die Schritte zur Herstellung personalisierter überlagerbarer Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht mit einem 3D-Drucker,

Figur 43 die Präparationsschritte, die vor der Herstellung der überlagerten Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht erforderlich sind, die Figuren 44A und 44B eine Anordnung 4400 mit BasisschichtLenslet-Gittern auf einem halbtransparenten Substrat und einem Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht hinter diesem Substrat, welche bei Betrachtung im reflektierenden Modus ein Halbtonbild zeigt (Figur 44A) und bei Betrachtung im transmissiven Modus eine verborgene Information offenbart (Figur 44B), die Figuren 45A und 45B eine Anordnung aus Lenslet-Gittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht, welche beim Neigen eine Verschiebung der erscheinenden Moire-Formen erzeugt, und Figur 46 ein Smartphone, das ein Formbild anhand der LensletGitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht aufweisenden Anordnung erfasst, die Nachricht in diesem Formbild erkennt und die möglicherweise im erfassten Formbild vorhandene Nachricht in Zusammenhang mit einem fernen HostComputer validiert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die durch die Phasenverschiebungstechniken, ID- und 2D-MoireTechniken, Formniveau-Linien-Moire-Techniken und Lentikularbildsynthetisiertechniken erzeugten Überlagerungsbilder ergeben sich aus dem Abtasten einer Basisschicht, die Vordergrund- und Hintergrundformen aufweist, durch eine aus einem Lenslet-Feld gebildete offenbarende Schicht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die BasisschichtDruck- oder Strukturierungstechniken, die zur Erzeugung der Basisschicht-Vordergrund- und Hintergrundformen verwendet werden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, zu /150 • ·· ·*2?· ·· ·· w · « • · • · · ·· ·«·· ···· ······· • · ·· · ersetzen, indem die Vordergrund- oder Hintergrundbereiche der Basisschicht durch Gitter im Wesentlichen zylindrischer Lenslets belegt werden.

Für die Phasenverschiebungstechniken, die lD-Moire-Techniken, eine Kategorie von Formniveau-Linien-Moire-Ausführungsformen und die Lentikularbildsynthetisiertechniken haben die zylindrischen Lenslets der Basisschicht eine erheblich kleinere Replikationsperiode als die zylindrischen Lenslets, welche das eindimensionale Abtast-Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht bilden. Für die 2D-Moire-Technik haben die zylindrischen Lenslets der Basisschicht eine erheblich kleinere

Replikationsperiode als das zweidimensionale Gitter der offenbarenden Schicht sphärischer Abtast-Lenslets.

Für eine andere Kategorie von Formniveau-Linien-MoireAusführungsformen sollten die zylindrischen Lenslets der Basisschicht im Wesentlichen die gleiche Replikationsperiode aufweisen wie das Gitter zylindrischer Lenslets der offenbarenden Schicht.

Vokabular

In der vorliegenden Anmeldung verwenden wir den Begriff zylindrische Lenslets oder lD-Lenslets als allgemeinen Begriff für Lenslets, deren Querschnitt beispielsweise ein Abschnitt einer Kreisscheibe oder ein Abschnitt einer Parabel ist und welche geraden oder gekrümmten Linien folgen. Ein Gitter zylindrischer Lenslets kann ein Gebiet der Ebene bedecken. Zwischen den jeweiligen Lenslets eines Gitters zylindrischer Lenslets kann es keinen Zwischenraum oder nur einen kleinen Zwischenraum geben. Die Periode eines solchen Gitters ist als Wiederhoiungsperiode seiner zylindrischen Lenslets definiert. Gitter zylindrischer Lenslets werden häufig anhand einer Beschreibung longitudinaler Rechtecke /150 : · 22 .· ··:··:· ·· ·· ······.· ,, .

durch Anwenden lithographischer Techniken und

WiederaufSchmelztechniken hergestellt. Ein longitudinales Rechteck ist als verhältnismäßig langes und dünnes Viereck mit einer konstanten Breite definiert. Zylindrische Lenslets, die einem langen geraden oder gekrümmten Weg folgen, werden anhand einer Beschreibung longitudinaler Streifen mit einer konstanten Breite hergestellt.

Wir verwenden den Begriff sphärische Lenslets, Gitter sphärischer Lenslets oder 2D-Lenslet-Gitter als allgemeinen Begriff für Lenslets, die den Raum auf eine sich wiederholende zweidimensionale Art füllen können, beispielsweise als ein regelmäßiges zweidimensionales Feld. Ihre Form kann sphärisch, asphärisch oder teilweise sphärisch und teilweise nicht sphärisch sein.

Der Begriff Mehr-Lenslet-Anordnung bezieht sich auf eine feste Anordnung mit überlagerten Gittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht. Im Allgemeinen sind das Gitter der offenbarenden Schicht (Figur 17, 143) und die

Basisschichtgitter (Figur 17, 174) parallel und haben eine Ebene gemeinsam, auf der das Gitter der offenbarenden Schicht das durch die Basisschicht-Lenslet-Gitter konzentrierte Licht abtastet (Figur 3, 303, Figur 17, 147).

Im Allgemeinen verwenden wir den Begriff Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht für die offenbarende Schicht im Singular (beispielsweise Figur 8, 801) und den Begriff BasisschichtLenslet-Gitter im Plural, weil die Basisschicht viele

Basisschicht-Mikroformen aufweist (beispielsweise Figur 4B,

404, 405, 406), die jeweils von einem Lenslet-Gitter bedeckt sind. Es ist jedoch möglich, dass sich mehrere Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht auf derselben offenbarenden Schicht befinden.

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9 9 9 99 9 9

Wir verwenden den Begriff erkennbare Nachricht für die als Überlagerungsformbild durch die überlagerten Basis- und Offenbarende-Schicht-Lenslet-Gitter erzeugte Nachricht. Erkennbar bedeutet, dass entweder eine Person oder ein Computersystem in der Lage ist, die Nachricht zu erkennen, wobei sie ein Bild mit erkennbaren Elementen in der Art einer Flagge, eines Gesichts, eines Hauses, eines Walds, eines Pferds, sei es eine Buchstabenkette in der Art einer Zahl oder eines aus Zahlen und Buchstaben gebildeten Codes, sei es ein eindimensionaler oder zweidimensionales Strichcode oder sei es ein durch einen Computer oder ein Smartphone erkennbarer QRCode, sein kann.

Wir verwenden den Begriff Smartphone für eine

Rechenvorrichtung, die eine Kamera aufweist und mit einem Server zum Informationsaustausch verbunden ist. Im Handel erhältliche Tablet- oder Laptop-Computer können auch die gleichen Wirkungen wie das Smartphone ausführen.

Mehr-Lenslet-Anordnung mit großen Lenslet-Perioden der offenbarenden Schicht und kleinen Lenslet-Perioden der

Basisschicht

Figur 1 zeigt eine Mehr-Lenslet-Anordnung 100, wobei sich das Gitter 101 zylindrischer Lenslets der offenbarenden Schicht auf einem im Wesentlichen transparenten Substrat 103 befindet. Auf der anderen Seite des transparenten Substrats weist die Basisschicht ein Gitter 102 zylindrischer Lenslets auf, wodurch der Vordergrund eines vertikal komprimierten Buchstabens E gebildet wird (110) . Die zylindrischen Teile der Lenslets der Basisschicht befinden sich auf der Rückseite (102, 107) der Anordnung. Diese Anordnung kann beobachtet werden, indem von der Vorderseite des Lenslet-Gitters 101 der offenbarenden Schicht betrachtet wird 106. Das ankommende Licht 105 bestrahlt

30/150

3C* • ··· ···· die Anordnung von der Rückseite, d. h. von den BasisschichtLenslet-Gittern. Teil 100 der Figur repräsentiert die MehrLenslet-Abbildungsanordnung, Teil 110 repräsentiert eine Vergrößerung eines der replizierten Lenslet-Gitter, wodurch ein Basisschicht-Basisband gebildet wird (siehe Abschnitt Erzeugen eines lD-Moires mit der Mehr-Lenslet-Anordnung), und Teil 120 repräsentiert eine Vergrößerung eines Teils des

Basisschichtgitters mit zwei zylindrischen Lenslets.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt 201 entweder durch eine zylindrische Linse (für die linienorientierten

Überlagerungseffekte) oder eine sphärische Linse (für ein 2DMoire) als Teil der offenbarenden Schicht. Diese offenbarende Schicht ist den Basisschicht-Lenslet-Gittern 208 überlagert, die als Querschnitte durch die Basisschicht 202 dargestellt sind. Die Ebene 203 ist die Brennebene der Lenslets der offenbarenden Schicht, worauf die zylindrischen Lenslets der Basisschicht das einfallende Licht konzentrieren. Das zylindrische oder sphärische Lenslet der offenbarenden Schicht wiederholt sich mit einer Periode T_r (206) . Seine Breite beträgt W_r (207), und seine Brennweite beträgt f_r (208) . Beim vorliegenden Beispiel bedecken die zylindrischen Lenslets 213, welche die Basisschicht 202 bilden, die BasisschichtVordergrundform 208 und nicht die Basisschicht-Hintergrundform 209. Diese Lenslets haben eine Periode T_bi und eine Brennweite jfbz welche im Fall von lD-Moire, 2D-Moire und Lentikularbildern erheblich kleiner sind als die Zylinderlinsenperiode T_r bzw. die Brennweite f_r der offenbarenden Schicht. Zwischen den Lenslets 201 der offenbarenden Schicht und der Basisschicht mit den Lenslets 202 oder ohne diese gibt es ein im Wesentlichen transparentes Substrat, dessen Dicke h_s (212) in Beziehung zur Summe der Brennweiten der Lenslets der offenbarenden Schicht und der Basisschicht minus den Linsenhöhen e_r und e_b steht (siehe Figur 2), d. h. h_s * f_r + f_b - e_r - e_b.

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Der Betrachter, der sich in einer normalen

Betrachtungsentfernung von der offenbarenden Schicht befindet, kann die Mehr-Lenslet-Abbildungsvorrichtung, die aus der offenbarenden Schicht und der Basisschicht gebildet ist, aus einem Winkel (beispielsweise senkrecht, siehe 210) oder aus einem anderen Winkel (beispielsweise Winkel α, siehe 211) betrachten. Durch Neigen dieser Mehr-LensletAbbildungsvorrichtung tasten die Lenslets der offenbarenden Schicht die Basisschicht entweder an einer Stelle, an der sich die Lenslets der Basisschicht befinden, oder an einer Stelle, an der sie fehlen, ab. Gebiete mit Lenslets erzeugen eine helle Textur, wodurch sie sich von den Gebieten ohne Lenslets unterscheiden. Diese Unterscheidung ist an der Basis der vom Betrachter betrachteten Überlagerungsbilder. Wenn die

Vorrichtung in Bezug auf den Betrachter geneigt wird, tasten die Lenslets der offenbarenden Schicht ihre Brennebene 203 in der Nähe der Basisschicht ab, wodurch sich die durch das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Lenslets der Basisschicht erzeugten Lichtintensitäten zu den Augen des Betrachters ausbreiten.

Mehr-Lenslet-Anordnung mit ähnlichen Perioden der offenbarenden Schicht und der Basisschicht

Die Überlagerung eines Felds von Lenslets der offenbarenden Schicht mit einer großen Periode und eines Felds von Lenslets der Basisschicht mit einer kleinen Periode ist für die ID- und die 2D-Moire-Synthetisierverfahren, für einige der

Niveaulinienverfahren, für einige der

Phasenverschiebungssynthetisierverfahren und für die

Lentikularbildsynthetisierverfahren angemessen. In Bezug auf einige andere Niveaulinien-Moire- und Phasenverschiebungssynthetisiertechnologien sollen die zylindrischen Lenslets der offenbarenden Schicht und die zylindrischen Lenslets der

32/150 •β ο · · ·· · · · · ·

Basisschicht die gleiche Periode oder ein ganzzahliges Vielfaches dieser Periode aufweisen, sind jedoch in einigen Abschnitten des Überlagerungsbilds gegeneinander verschoben.

Figur 3 zeigt schematisch eine Mehr-LensletAbbildungsanordnung, wobei die Lenslets der offenbarenden Schicht eine Periode T_r (330) und eine Brennweite f_r (308) aufweisen und wobei die Lenslets der Basisschicht die gleiche Periode Tb = T_r (331) und eine Brennweite f_b aufweisen. Die Brennebene 303 ist durch die Brennweite der Lenslets der offenbarenden Schicht definiert. Die Lenslets der Basisschicht konzentrieren das Licht auf die Brennebene der Lenslets der offenbarenden Schicht. Die Lenslets der Basisschicht brauchen das Licht nicht notwendigerweise auf die durch die Lenslets der offenbarenden Schicht abgetastete Brennebene fokussieren. Der Abstand 309 von der Brennebene kann um bis zu ±20 % von f_b verschieden sein. Eine einfache Konzentration des einfallenden Lichts ist ausreichend. Der Betrachter 335 befindet sich in einem gewissen Abstand von der Vorderseite der Anordnung, typischerweise in einem Abstand von 35 cm davon, wenn sich die Anordnung auf einem Sicherheitsdokument oder einem wertvollen Artikel befindet.

Ein starker visueller Effekt wird erhalten, indem die MehrLenslet-Abbildungsvorrichtung mit räumlich veränderlichen Intensitäten oder Farben beleuchtet wird, beispielsweise mit einer Anzeige oder LED (Leuchtdioden), welche die Farben Rot 354, Grün 355, Blau 356 und Weiß 357 zeigen. Die entsprechenden Lichtstrahlen 314, 315, 316 und 317, welche durch das BasisLenslet-Gitter 302 konzentriert werden, beleuchten in der Brennebene 303 der Lenslets der offenbarenden Schicht die

Abschnitte	364a,	365a,	3 66a,	367a	für	Lenslet	302a, die
Abschnitte	364b,	365b,	366b,	367b	für	Lenslet	302b, die
Abschnitte	364c,	365c,	366c,	367c	für	Lenslet	302c usw. An

33/150 • ··· ····

Stelle dieser 4 verschiedenen Farben erzeugen kontinuierliche oder nicht kontinuierliche Intensitäts- und/oder Farbvariationen auch einen starken visuellen Effekt.

Bei Phasenverschiebungs- und Niveaulinien-Moire-Verfahren werden einige der Lenslets der Basisschicht gegenüber den offenbarenden Lenslets verschoben. Beispielsweise ist das Lenslet 302a der Basisschicht mit dem Zentrum an der Position 323 in Phase mit dem Lenslet 301a der offenbarenden Schicht mit dem Zentrum an der Position 320. Das Lenslet 302b der Basisschicht mit dem Zentrum an der Position 324 ist jedoch um Lb (340) in Bezug auf das Lenslet 301b der offenbarenden Schicht mit dem Zentrum an der Position 321 verschoben. Das Lenslet 302c der Basisschicht mit dem Zentrum an der Position 325 ist um r_c (341) in Bezug auf das Lenslet 301c der offenbarenden Schicht mit dem Zentrum an der Position 322 verschoben. Wenn das Lenslet der Basisschicht in Phase ist, wird das beleuchtete Gebiet 365a durch den Betrachter als Farbe 355 (Grün beim vorliegenden Beispiel), wie vom Lenslet 301a der offenbarenden Schicht abgetastet, betrachtet. Wenn die Lenslets der Basisschicht außer Phase sind, sich beispielsweise das Lenslet 302b mit dem Zentrum 324 bei einer relativen Phase x_b! T_ü befindet (340), wird ein anderer Teil der beleuchteten Brennebene durch das entsprechende Lenslet 301b der offenbarenden Schicht abgetastet, hier das Gebiet 366b der Brennebene, welches durch den Teil 356 des beleuchtenden Lichts beleuchtet wird. Als weiteres Beispiel ist das Lenslet 302c bei der Phase x_cIT_b und tastet das Lenslet 301c der offenbarenden Schicht das Gebiet 367c der Brennebene ab, das durch den Teil 357 des beleuchtenden Lichts beleuchtet wird. Als beleuchtendes

Licht kann auch durch ein Fenster hindurchtretendes Licht zweckmäßig sein, wobei grüne Teile von den Bäumen und dem Gras herrühren, graue und gelbe Teile von Gebäuden herrühren und

34/150 . je’

3-3 blaue Teile vom Himmel herrühren. Von einem Hintergrund mit einer veränderlichen Intensität und Farbe in der Art einer Wand reflektiertes Licht ist auch geeignet. Von mehreren LED, welche die Lenslet-Anordnung von hinten beleuchten, emittiertes Licht liefert auch hervorragende visuelle Effekte. Zusätzlich können durch die Verwendung elektronisch angesteuerter Mehr-LEDVorrichtungen, d. h. mehrerer LED in einer einzigen Baugruppe, welche verschiedene Farben in der Art von Rot, Grün und Blau emittieren, visuell ansprechende Farben erzeugt werden, die durch Pulsbreitenmodulation der LED der einzelnen Farben im Laufe der Zeit variieren. Mit getrennten Befehlen der verschiedenen LED-Baugruppen können Moire-Niveaulinien erhalten werden, die zusätzlich sich glatt sowohl räumlich als auch zeitlich kontinuierlich entwickelnde Farben aufweisen.

Verstärkung des Kontrasts der Basisschicht durch diffundierende Mikrolinsen.

Ein Lichtdiffusionsverhalten in Gebieten, in denen die Lenslets der Basisschicht fehlen (beispielsweise Figur 4A, 402), kann erreicht werden, indem kleine Linsen 403 zufällig über die den Hintergrund der Basisschichtform bildenden Gebiete angeordnet werden. Diese diffundierenden Mikrolinsen, die linienorientiert (ID) in der Art zylindrischer Linsen kleiner Segmente oder zweidimensional (2D) in der Art sphärischer oder asphärischer Linsen sind, sollten eine Brennweite aufweisen, die von jener der in der Basisschicht vorhandenen zylindrischen Lenslets 401 erheblich verschieden ist. Durch zufälliges Positionieren und Ändern der Größe und daher der Brennweite dieser diffundierenden Mikrolinsen wird ein Lichtdiffusionseffekt erzeugt, der den Kontrast zwischen BasisschichtformVordergrundgebieten und Basisschichtform-Hintergrundgebieten erheblich vergrößert. Beispielsweise zeigt Figur 4A das Layout der Vordergrundgebiete 401 mit den dünnen rechteckigen Bereichen, welche die Orte der zylindrischen Linsen

35/150

spezifizieren, und den leeren Hintergrundgebieten 402. Figur 4B zeigt die gleichen Ansichten unter einem Mikroskop, wobei die zylindrischen Lenslets 404 Lenslet-Gitter bilden, welche die Vordergrundgebiete bedecken. Hintergrundgebiete sind mit den zufällig positionierten diffundierenden Mikrolinsen 403 bedeckt. Figur 4C zeigt eine Vergrößerung eines Teils von Figur 4B.

Es werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für die lD-Moire-Synthetisiertechniken,

Lentikularbildsynthetisiertechniken und die Niveaulinien-MoireSynthetisiertechniken beschrieben.

Erzeugen von ID-Moire mit der Mehr-Lenslet-Abbildungsanordnung

US-Patent 7 710 551 (Erfinder Hersch und Chosson) offenbart ein ID moire image layout computation method, welches die Berechnung der Richtung und der Geschwindigkeit ermöglicht, womit sich ID-Moire-Bildformen bewegen, wenn die offenbarende Schicht beim Neigen der Anordnung aufeinander folgende Stellen der überlagerten Basisschicht abtastet. Die Formeln (1) bis (5) beschreiben nach US-Patent 7 710 551 (Erfinder Hersch und Chosson) die Mathematik, die für die Berechnung der Layouts der Basisschicht bei gegebenen Layouts der offenbarenden Schicht und der Moire-Schicht verwendet wird.

Anhand des Beispiels aus den Figuren 5A und 5B wird zuerst die Beziehung zwischen Basisbandkoordinaten und Moire-Koordinaten für ein geradliniges Moire, d.h. ein als Lineartransformation der replizierten Basisbänder definiertes Moire, angegeben. Das Basisband 501 mit der Basisbandperiode Tb mit schrägen Basisbandbuchstabenformen VALIDE wird durch ganzzahlige Vielfache des Vektors t = (t_x, t_y) über die Basisschicht repliziert, so dass das Basisbandgitter gebildet wird. Die entsprechenden Moire-Formen 503 VALIDE werden durch die

36/150 • · :· • · • · · · · · ······« ····· · ·· ·· ·· ···· ···· ·· φ

Abtastlinien 502a, 502b, 502c, ... der offenbarenden Schicht mit der Periode T_r erhalten, wodurch die Basisbänder nacheinander an verschiedenen Stellen abgetastet werden. Die Vertikalkomponente t_y des Basisband-Replikationsvektors t ist gleich der Basisbandperiode, d. h. t_y = T_b. Die MoireRaumkoordinate (x,y) als Funktion der Basisraumkoordinaten (x^z, y'} ist:

' X'		F-Tb
y.		T 0 r		y'.

T_r~T_b

Gleichung (1) mit der Matrix B = [1 t_x /T_r-T_b-, 0 T_r /T_r~T_b] drückt die lineare Beziehung zwischen Basisband-Raumkoordinaten (x^z, y') und Moire-Raumkoordinaten (x, y) aus.

Durch Eingeben der Komponenten t_x, t_y des BasisbandReplikationsvektors t als (x', y') in Gleichung (1) und Gleichsetzen von t_y = T_b wird der Moire-Replikationsvektor p = (p_x, Py) erhalten. Diese Berechnung zeigt, dass der MoireReplikationsvektor p der mit T_r / (T_r T_b) multiplizierte Basisband-Replikationsvektor t ist.

Die Moire-Höhe H ist gleich Moire-Replikationsvektors p,

T · T ¹b

T - T ¹r ² ft der Vertikalkomponente p_y des d. h. H = p_y. Daher gilt (2)

Ein Designer kann Bewegungsrichtung seine Moire-Bildhöhe H und die durch Definieren des Replikationsvektors p = fPxr Py} mit p_y = H und p_x = H tanoc_m frei wählen und Gleichung (1) unter Verwendung auch von Gleichung (2) nach t auflösen.

Dies ergibt den Basisband-Replikationsvektor /150 • · ··· ·« • · · ·······♦ ·· t = p (T_b / H) .

(3)

Nach der Auswahl eines geeigneten Werts für die Periode T_r der offenbarenden Schicht kann ein Bildverarbeitungs-Softwaremodul dann ein im Moire-Koordinatenraum (x, y) definiertes Moire-Bild durch Anwenden der Umkehrung von Gleichung (1) in ein im Koordinatenraum (x^z, y' } der Basisschicht definiertes Basisband linear transformieren, d. h.

V		T		’x'
		ι -K		y_

T r

Es wird nun gezeigt, wie ein krummliniges Moire ausgehend von einem geradlinigen Moire erzeugt wird. Es können das Layout eines gewünschten krummlinigen lD-Moire-Bilds sowie das geradlinige oder krummlinige Layout der offenbarenden Schicht spezifiziert werden, und das lD-Moire-Layout-Modell kann das Layout der Basisschicht berechnen.

Das Layout des lD-Moire-Bilds im transformierten Raum wird durch eine geometrische Transformation M(x_t, Yt) ausgedrückt, welche die transformierten Orte (x_t, yt) des Moire-Raums zu den ursprünglichen Orten (x, y) des Moire-Raums zurück abbildet. Das Layout des offenbarenden Liniengitters im transformierten Raum wird durch eine geometrische Transformation G(x_t, yt) ausgedrückt, welche die transformierten Orte (x_t, yt) des Raums der offenbarenden Schicht in die ursprünglichen Orte (x^z, y') des Raums der offenbarenden Schicht zurück abbildet. Das Layout des Basisbandgitters im transformierten Raum wird durch eine geometrische Transformation H(xt, yt) ausgedrückt, welche die transformierten Orte (xt, yt) des Basisbandgitters in die ursprünglichen Orte (x^z, y' ) des Basisbandgitters zurück abbildet. Die Transformation H(xt, yt) ist eine Funktion der Transformationen M(x_t, y_t) und G(x_t, y_t) .

38/150 • *· · ····

Die Transformationen M, G und H seien als M(x_t, y_t) = (m_x(x_t,

Yt, m_y(x_t, y_t) ) , G(x_t, y_t) = (x, g_y(x_t, y_t) und H(x_t, y_t) = (h_x(x_t, Yt, h_y(x_t, yt) ) definiert. Nach der Veröffentlichung von R.D. Hersch und S. Chosson, Band Moire Images, Verhandlungen SIGGRAPH 2004, ACM Trans, on Graphics, Band 23, Nr.3, 239 248 (2004) ist die Transformation des Moires M(xt, yt) die folgende Funktion der Transformationen der Basisschicht H(xt, yt) und der offenbarenden Schicht G(x_t, Yt) :

x = m_x(^xt>y_t) = ^hx(^xt^t) + - gjA’T/)) '7-7—

Ly

T t y = m_y(x_t,y_t) = h_y(x_t,y_ty-~-~- -g_y(x_t,y(5) ly ly l_y wobei T_r die Periode des offenbarenden Liniengitters im ursprünglichen Raum ist und wobei (t_x, t_y ) =(t_x, T_b ) der Basisband-Replikationsvektor im ursprünglichen Raum ist.

Dann wird die Basisbandtransformation H(x_t, yt) folgendermaßen von Gleichung (5) abgeleitet, wenn die Transformation M(x_t, yt) der Moire-Schicht und die Transformation G(x_t, yt) der offenbarenden Schicht folgendermaßen gegeben sind: ^hx(¾> yt) = (gy (^xi> yt) - ^my (^xt, Λ )) ’ 7- + (*/, Λ ) h_y(^xt’yd = gy(^x^ytyy^+my(^xt^yty~f~ ⁽⁶⁾ l_r l_r

Daher wird mit gegebenem Moire-Layout und Layout der offenbarenden Schicht die Rücktransformation erhalten, wodurch das Layout der Basisschicht berechnet werden kann. Das Moire mit dem gewünschten Layout wird dann durch die Überlagerung der Basisschicht und der offenbarenden Schicht erhalten.

Beispiel A: Geradliniges lD-Moire-Bild EPFL, das aus

Lenslets der offenbarenden Schicht und der Basisschicht gebildet ist /150

3δ*

Figur 6Α zeigt schematisch ein Beispiel eines geradlinigen Moire-Bilds 603, das aus der Überlagerung von BasisschichtBasisbändern 601 mit Vordergrundformen 610 (schwarz) und Hintergrundformen 611 (weiß) und einer aus einem Feld von Abtastlinien 612 gebildeten offenbarenden Schicht 602 gebildet ist. Die Periode T_r der offenbarenden Schicht beträgt 400 pm, die Periode Tb = t_y des Basisbands beträgt 364 pm, und die Moire-Höhe beträgt nach Formel (2) H = 4,044 mm. Die transparenten Abtastlinien 612 zeigen die Positionen der Mittellinien, auf denen die zylindrischen Lenslets der offenbarenden Schicht angeordnet sind. Figur 6B ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils aus Figur 6A (komprimierter Buchstabe F) und zeigt das Layout des BasisschichtRechteckfelds 615 zur Erzeugung des Gitters zylindrischer schräger Lenslets, welche die Vordergrundformen 610 der Basisschicht bilden. Figur 6C zeigt eine Verwirklichung des in Figur 6B dargestellten Layouts mit einem Bild des tatsächlichen Basisschicht-Lenslet-Gitters 620, das dem Layout 610 entspricht, entlang dem schräg angeordneten Rechteckfeld 615. Das Basisschicht-Lenslet-Gitter hat eine Periode von T_bi = 27 pm und eine Lenslet-Breite W_bl = 25 pm. Die BasisschichtHintergrundform 611 ist mit zufällig angeordneten 2D-Linsen 622 mit einer Breite zwischen 8 pm und 12 pm und Brennweiten zwischen 20 pm und 30 pm belegt. Es sei bemerkt, dass das schräg angeordnete Basisschicht-Lenslet-Gitter 620 schärfere Moire-Formen erzeugt.

Figur 7A zeigt ein alternatives Basisschichtlayout für das kleine komprimierte F 610 aus Figur 6A. Figur 7B zeigt ein Bild eines Gebiets 701 des entsprechend implementierten Basisschicht-Lenslet-Gitters bei Betrachtung unter einem Mikroskop. Der Vordergrund 610 ist mit einem horizontal angeordneten Lenslet-Gitter entsprechend dem Rechteckfeld 715 / 150 • · · · · · . » ·· ·· ··· ·· ,. χ belegt und mit dem Lenslet-Gitter 720 verwirklicht (Periode T_bi = 27 pm). Der Hintergrund 711 ist mit einem vertikal angeordneten Lenslet-Gitter 721 mit einer Periode von etwa einem Drittel der Periode des horizontal angeordneten Vordergrund-Lenslet-Gitters belegt. Weil das HintergrundLenslet-Gitter eine viel kleinere Brennweite aufweist als das Vordergrund-Lenslet-Feld, diffundiert das dadurch hindurchtretende Licht in der Tiefe der Brennebene des Lenslet-Felds der offenbarenden Schicht. Dagegen wird das Licht, welches das Vordergrund-Lenslet-Gitter durchquert, in der Brennebene des Lenslet-Gitters der offenbarenden Schicht konzentriert. Diese Aussage gilt sowohl für BasisschichtHintergrundformen, die mit kleinen sphärischen Lenslets belegt sind, als auch für solche, die mit kleinen zylindrischen Lenslets belegt sind. Das unterschiedliche

Lichtkonzentrationsverhalten von Vordergrund- und HintergrundBasisschicht-Lenslet-Gittern erzeugt den Kontrast, der das Offenbaren der Überlagerungsbilder ermöglicht (lD-Moire, 2DMoire, zufälliges 2D-Moire, Lentikularbilder).

Figur 8 zeigt eine Photographie einer aus zwei LensletSchichten gebildeten Vorrichtung, wobei die EPFL-Moire-Form 802 aus der Überlagerung der zylindrischen Lenslets der Basisschicht, die teilweise schematisch in Figur 7A dargestellt sind, und der zylindrischen Lenslets 801 der offenbarenden Schicht gebildet ist. Das Lenslet-Feld der offenbarenden Schicht hat eine Lenslet-Periode von 400 nm mit einer Lenslet-Breite von 385 μιη und einem Zwischenraum von 15 μπι zwischen einzelnen Lenslets. Figur 9 ist eine Photographie derselben Vorrichtung wie in Figur 8, jedoch aus einem etwas anderen Winkel betrachtet. Die EPFL-Moire-Form 902 in Figur 9 wurde vertikal in Bezug auf die in Figur 8 dargestellte EPFL-Moire-Form 802 verschoben.

/ 150

41* • · · ····»·· ···« ····

Um zu verhindern, dass Fälscher Duplikate der BasisschichtLenslet-Vordergrund- und -Hintergrundflächen durch Oberflächenduplikationsverfahren erzeugen, und/oder zum Schützen der Basisschicht-Lenslets vor Abrieb können sie in ein anderes Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als das Lenslet-Material eingekapselt werden, wobei beispielsweise ein Brechungsindex von 1,4 für ein Lenslet-Material mit einem Brechungsindex von 1,5 eingesetzt wird. Verglichen mit Lenslets in der Umgebungsluft erhöht das Einkapselungsmaterial die nach Formel (12) berechnete Brennweite der Lenslets, wobei der Brechungsindex des Einkapselungsmaterials als n_m eingegeben werden muss.

Beispiel B. Zirkulares Band-Moire-Bild und geradlinige offenbarende Schicht.

Beim vorliegenden Beispiel wählen wir ein zirkular angeordnetes Moire-Bild, und wir wählen auch frei auch das Layout der offenbarenden Schicht. Das gewünschte Layout des zirkularen Referenz-Moire-Bilds ist durch die Transformation gegeben, die vom transformierten Moire-Raum in den ursprünglichen Moire-Raum zurück abbildet, d. h.

jr-atan(y_t-c x_t-c_x) ^mx (*z >Λ) =(xt,yt) = cmyj(xt -cx)²+(yt-c_x)^{2 (7}} wobei die Konstante einen Skalierungsfaktor ausdrückt, die Konstanten c_x und c_y das Zentrum des zirkularen MoireBildlayouts im transformierten Moire-Raum angeben, w_x die Breite des ursprünglichen geradlinigen Referenzband-MoireBilds ausdrückt und die Funktion atan(y, x) den Winkel a einer radialen Steigungslinie y/x zurückgibt, wobei der zurück42 /150 :42.

gegebene Winkel a im Bereich (-π <= a <= π) liegt. Das entsprechende gewünschte zirkulare Referenz-Moire-Bild ist in Figur 10A, 1003, dargestellt und erscheint als Nachricht VALID OFFICIAL DOCUMENT. Wir nehmen als offenbarende Schicht ein geradliniges Layout, das mit jenem der ursprünglichen geradlinigen offenbarenden Schicht identisch ist, d. h. gy(x_t, y_t) = y_t (1002) . Durch Eingeben der Gleichungen (7) des krummlinigen Moire-Bildlayouts und der Gleichung g_y(x_t, y_t) = y_t des Layouts der offenbarenden Schicht in die Gleichungen (6) des Band-Moire-Layoutmodells werden die Gleichungen des abgeleiteten Layouts der krummlinigen Basisschicht erhalten.

- atan(y-c^y - c, ) ^hx (^xt ,yt)=(yt- ^cm a/(^x/-g)² + ⁺ h_y(x_t,y_t) = +(y_t-_Cyy

T_r

7 ~ty ly

2π _T +y_t-_T l_r J-_r :s)

Diese Gleichungen des Layouts der krummlinigen Basisschicht drücken die geometrische Transformation vom transformierten Basisschichtraum in den ursprünglichen Basisschichtraum aus. Die entsprechende krummlinige Basisschicht im transformierten Raum ist bei 1001 dargestellt. Das aus der Überlagerung der Basisschicht (1001) und der offenbarenden Schicht (1002) gebildete sich ergebende Moire-Bild ist bei 1003 dargestellt. Wenn die offenbarende Schicht 1002 vertikal über die Basisschicht 1001 bewegt wird, bewegen sich die entsprechenden zirkularen Moire-Bildmuster radial und ändern ihre Form entsprechend. Wenn sich zum Äußeren des zirkularen Moires bewegt wird, werden die Buchstaben breiter.

Es sei Beispiel B als eine Anordnung betrachtet, die aus zwei überlagerten Schichten von Lenslet-Gittern nach dem Abschnitt Mehr-Lensiet-Abbiidungsanordnung mit großen Perioden der offenbarenden Schicht und kleinen Perioden der Basisschicht gebildet ist. Figur 10B zeigt eine Photographie einer /150 :4 3, mikroskopischen Vergrößerung eines Teils der Lenslets 1005 der Basisschicht, wodurch die Buchstaben ..UME.. der Basisschicht gebildet werden, als Ausführungsform des unteren zentralen Teils der Basisschicht aus Figur 10A (1001) . Bei einer

Überlagerung mit einem Gitter geradliniger Abtastlinien 1002 der offenbarenden Schicht, die durch das zylindrische LensletGitter verwirklicht sind, das als leicht schräge Linien in Figur 10B (1006) erscheint, erscheint das zirkulare MoireFormbild. Das Moire-Formbild ist in Figur 10A (1003) schematisch dargestellt und auch in Figur 11 als Photographie dargestellt, wenn die Anordnung aus der überlagerten Basisschicht und der offenbarenden Schicht von Lenslet-Gittern verwendet wird.

Beispiel C. Krummliniges Moire-Formbild und kosinusförmige offenbarende Schicht

Es sei nun eine krummlinige offenbarende Schicht angenommen, wobei noch das gleiche gewünschte krummlinige Moire-Bild wie im vorhergehenden Beispiel B erzeugt wird. Beispielsweise nehmen wir als krummlinige offenbarende Schicht eine kosinusförmige Schicht, deren Layout anhand der geradlinigen offenbarenden Schicht durch eine Kosinustransformation g-y(x_t, yt)= Yt + Ci cos (2 π X_t/c₂ ) (9) erhalten wird, wobei die Konstanten Ci und c₂ die Amplitude bzw. die Periode der Kosinustransformation angeben. Die entsprechende kosinusförmige offenbarende Schicht ist in Figur 12, 1202, dargestellt. Durch Eingeben der Gleichungen (7) des krummlinigen Moire-Bildlayouts und der Gleichung (9) des Layouts der krummlinigen offenbarenden Schicht in die Gleichungen (6) des Band-Moire-Layoutmodells werden die Gleichungen des abgeleiteten Layouts der krummlinigen Basisschicht erhalten.

/ 150 (10)

U4.

,, \ / (2πχΑ ϋ t_x 7T-atan(j_z-c χ,-cj = X+qcos --c_m^x_t-c_x) +{y-c_y) ·ψ +-\ C,) J. // J li w_ \ ^v2 j = ^^fe-G)²+U-^)² ’

T -t / r y

-- + j₍+cicos ( 2πχ,

Diese Gleichungen des Layouts der krummlinigen Basisschicht drücken die geometrische Transformation vom transformierten Basisschichtraum in den ursprünglichen Basisschichtraum aus.

Die entsprechende krummlinige Basisschicht ist bei 1201 dargestellt. Die Überlagerung der krummlinigen Basisschicht 1201 und der krummlinigen offenbarenden Schicht 1202 erzeugt das Moire-Bild 1203. Wenn die offenbarende Schicht 1202 vertikal über die Basisschicht 1201 bewegt wird, bewegen sich die entsprechenden zirkularen Moire-Bildmuster radial und ändern ihre Form wie beim in den Figuren 12 und 13 dargestellten Beispiel entsprechend. Es sei nun Beispiel C betrachtet, das als eine aus zwei überlagerten Schichten von Lenslets entsprechend dem Abschnitt Mehr-LensletAbbildungsanordnung mit großen Perioden der offenbarenden Schicht und kleinen Perioden der Basisschicht gebildete Anordnung verwirklicht ist. Das Basisschichtgitter von Linsen befindet sich in allen Vordergrundbereichen (weißen Bereichen in den Figuren 10A, 12 und 13) der Basisschicht ähnlich wie in Figur 10B. Diese Vordergrundbereiche wirken als Maske für die Basisschichtgitter von Lenslets. Das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht besteht aus zylindrischen Lenslets, welche den kosinusförmigen transparenten (weißen in Figur 12) Linien 1202 der offenbarenden Schicht folgen.

Figur 13 zeigt, dass ein geringer Versatz der Abtastorte der zylindrischen Lenslets der offenbarenden Schicht, der durch eine vertikale Verschiebung der offenbarenden Schicht oder, im Fall einer festen Anordnung, durch Neigen erhalten wird, zu /150 • ·· · · · ······· ····· · · · ·· ·· ···· ···· ·· « einem radialen Versatz der offenbarten zirkularen Nachricht führt. In Figur 13 hat sich die Nachricht VALID OFFICIAL DOCUMENT radial in Bezug auf die Position in Figur 12 verschoben.

Dynamisches Verschieben von dank der menschlichen stereoskopischen Sicht in drei Dimensionen gesehener ID- und 2D-Moire-Formen

Wenn eine Anordnung mit vertikal verlaufenden Abtastlinien der offenbarenden Schicht erzeugt wird, sieht jedes Auge des Betrachters an jeder Position eine etwas andere Abtastung der Basisschicht, d. h. jedes Auge sieht ein etwas anderes MoireBild. Infolge ihrer leicht verschiedenen Abtastphasen sind diese Moire-Bilder leicht in Bezug zueinander versetzt und erzeugen dank der menschlichen stereoskopischen Sicht ein Bild mit einer bestimmten Tiefe.

Figur 14 zeigt schematisch die für das Berechnen des Versatzes zwischen einer vom linken Auge (L) gesehenen Moire-Form und einer vom rechten Auge (R) gesehenen Moire-Form verwendete Geometrie. Dieser Moire-Versatz, der auch als Disparität bezeichnet wird, legt die scheinbare Tiefe der Moire-Form fest. Der Zwischenraum T_E zwischen dem linken Auge 145 und dem rechten Auge 146 liegt im Allgemeinen bei etwa 63 mm. Wir nehmen eine Betrachtungsentfernung d (142, beispielsweise 360 mm) von den Augen bis zur Anordnung an. Die Anordnung umfasst eine offenbarende Schicht 143, die aus einem lD-Gitter lentikulärer Lenslets mit einer Replikationsperiode T_r gebildet ist, und eine Basisschicht 174 (siehe Figur 17, worin die gleiche Ansicht wie in Figur 14 mit einer anderen Vergrößerung dargestellt ist), die aus Gittern kleiner zylindrischer Lenslets gebildet ist (Figur 17, 175). Wie in Figur 14 dargestellt ist, betrachtet das linke Auge (L) die Basisschicht über das Lenslet Λο der offenbarenden Schicht an der Position /150 • · • ·

····· · · · xol = x = 0 und über das Lenslet Λχ an der Position Xu. Das rechte Auge (R) betrachtet die Basisschicht über das Lenslet Ao an der Position xor = ~Yb und über das Lenslet Λχ an der Position x_1R.

Die auch als Basisschichtdisparität bezeichnete horizontale Differenz γ_ύ (Differenz entlang der x-Achse) zwischen den Stellen xol und Xor der Basisschicht, welche von linken bzw. vom rechten Auge durch das Lenslet Ao betrachtet werden, entspricht der Geometrie aus Figur 14.

⁼ _d~+_R '{fr ' ^Rr) (11) r

wobei R_r der Lenslet-Krümmungsradius ist. Für einen zirkularen Lenslet-Querschnitt ist der Krümmungsradius R_r durch die wohlbekannte Beziehung definiert, welche die Brennweite als Funktion des Krümmungsradius und des Brechungsindex des verwendeten Materials angibt:

f _{= R} .... ⁿlens ..

ⁿlens - ⁿm wobei nünse der Brechungsindex des der Brechungsindex des umgebenden von Luft n_m = 1 ist.

(12)

Linsenmaterials ist und Mediums ist, wobei im Fall

Durch die Linse A_o betrachtet das rechte Auge (R) die Position ^x0R = - Si = - vpv-fc · A) (13) r

Durch das Lenslet Αχ betrachtet das rechte Auge (R) die Position x_1R, die /150 : :: :

• · ···· · fl ist. Durch das Lenslet A₂ betrachtet das rechte Auge (R) die Position X2r, die

- ZT

2R

ZT

Rf_r- A) (is:

ist. Das positioneile x-Inkrement von einem Lenslet Λί der offenbarenden Schicht zum nächsten Λί+ι ist daher ^{d +} fr

Ox_r = T+ , ^{r r} d+ R ^T-^{f_r. dT^ T_rR_{r +} T_rf_r - T_rR d + R~ d+ R_ :i6’ r r r

Dieses x-Inkrement hx_r ist identisch mit der Periode T_r' der projizierten offenbarenden Schicht. Gemäß Figur 14 wird die Periode T_r' der projizierten offenbarenden Schicht, die auch als scheinbare Periode der offenbarenden Schicht bezeichnet wird, durch Projizieren der Periode T_r der offenbarenden Schicht von der Ebene 144, welche die zentralen Punkte Co, Ci, C₂,... der Linsen der offenbarenden Schicht verbindet, auf die Brennebene 147 der Linsen der offenbarenden Schicht erhalten. Insbesondere gilt

T_r'_ (d₊f_r) d+ R, {d + f_r) d + R, r r r

Durch Vergleichen von Gleichung (16) und Gleichung (17) kann leicht verifiziert werden, dass tatsächlich Ax_r = T_r’ gilt.

(i7:

Es werden nun die relativen Positionen der vom linken und vom rechten Auge gesehenen Moire-Formen abgeleitet. Dank der stereoskopischen Verschmelzung erzeugt der Versatz zwischen den vom linken und vom rechten Auge gesehenen Moire-Formen den Tiefeneindruck.

Figur 15 zeigt die Anordnung von oben (x-y-Ebene), wobei die Basisschicht 151, die vom linken Auge 152 gesehene Moire-Form und die vom rechten Auge 153 gesehene Moire-Form für den Fall dargestellt sind, dass die Basisschicht-Bandperiode (die /150 • · · · · · ·· ·· ·· ···· ···· ·· ·

Wiederholungsperiode des kleinen M in Figur 15) kleiner ist als die scheinbare Periode der offenbarenden Schicht, d. h.

T_r' Tb. Wir nehmen an, dass sich das linke Auge vor der Anordnung auf der zur Anordnung senkrechten z-Achse an der Position x = 0 befindet. Die vertikalen gestrichelten Linien xol, xibr X2Lr X3L_r XiL — sind die Abtastlinien des LensletGitters der offenbarenden Schicht bei Betrachtung durch das linke Auge. Die vertikalen gestrichelten Linien xor, xir, X2r,

X3r, x^R - sind die Abtastlinien der Lenslets der offenbarenden Schicht bei Betrachtung durch das rechte Auge. Durch Abtasten der Basisschichtformen (hier kleine Buchstaben M, die jeweils in ein Basisband eingeschrieben sind) erzeugen die vom linken Auge gesehenen Abtastlinien die Moire-Formen 152, die dem linken Auge erscheinen, und erzeugen die vom rechten Auge gesehenen Abtastlinien die Moire-Formen 153, die dem rechten Auge erscheinen.

Es wird nun die scheinbare Höhe des vom linken oder vom rechten Auge gesehenen Moires berechnet. Die Moire-Form wird durch die auf die Brennebene projizierten Abtastlinien der offenbarenden Schicht erzeugt. Die Periode dieser projizierten Abtastlinien der offenbarenden Schicht ist T_r' . Nach Gleichung (2) ist die scheinbare Höhe H' des Moires

T, VT ’ rr > _ 0 r τ ’ τ (18) ¹ r

Wir können die Moire-Höhe H' als die den Augen erscheinende Moire-Höhe in dem Fall· betrachten, dass ein Feld zylindrischer Lenslets der offenbarenden Schicht eine aus vertikalen Basisbändern gebildete Basisschicht abtastet, wobei die Formen des Basisbands durch kleine zylindrische Lenslet-Gitter definiert sind (beispielsweise 620 in Figur 6C). Die scheinbare Moire-Höhe H' wird ebenso wie die klassische Moire-Höhe ohne Zwischenraum zwischen der offenbarenden Schicht und der /150

• · · · · • ·······

Basisschicht berechnet, jedoch unter Verwendung der auf die Brennebene projizierten Periode der offenbarenden Schicht als Periode der offenbarenden Schicht (Gleichung (17)).

Es wird nun der Versatz y_ra (auch als Disparität bezeichnet) zwischen der vom linken Auge gesehenen Moire-Form und der vom rechten Auge gesehenen Moire-Form berechnet. Infolge der Position des rechten Auges (Figur 14, 146) gibt es einen Versatz zwischen den durch die Lenslets der offenbarenden Schicht abgetasteten Orten xj__L des Basisbands bei Betrachtung vom linken Auge und den bei Betrachtung vom rechten Auge abgetasteten Orten x_lR des Basisbands. Bei x_0L - 0 für das linke Auge wird der entsprechende Versatz x_QR = -y_b für das rechte Auge nach Gleichung (11) berechnet. Er entspricht einer Phase Φγ = Yb/T_r' innerhalb der Periode der offenbarenden Schicht.

Dies bedeutet, dass wir durch Verschieben der offenbarenden Schicht um die Phase φ_Γ das vom linken Auge gesehene Moire und das vom rechten Auge gesehene Moire an dieselbe Position bringen. Daher ist der Versatz zwischen dem vom linken Auge und vom rechten Auge gesehenen Moire das Verhältnis 0_r der scheinbaren Moire-Höhe H'. Wir erhalten

(19)

Figur 16 zeigt die gleichen Elemente wie Figur 15, wobei die Basisschicht 161, die vom linken Auge 162 gesehene Moire-Form und die vom rechten Auge 163 gesehene Moire-Form getrennt dargestellt sind, jedoch für den Fall, dass die BasisschichtBandperiode größer ist als die Periode der offenbarenden Schicht, d. h. T_bT_r' . Es sei darauf hingewiesen, dass in diesem Fall das Layout der Basisschichtform (Buchstabe M aufrecht in der positiven x-Richtung) gegenüber dem Layout der Moire-Form (Buchstabe aufrecht in negativer x-Richtung) umgekehrt ist.

/150 ί·0 :

• · · »· ··· ·

Dies wird in Formel (18) durch die negative scheinbare MoireHöhe H' ausgedrückt, die sich daraus ergibt, dass T_r' Tb negativ ist. Formel (19) ergibt auch einen negativen Versatz

Durch Eingeben von Gleichung (11) in Gleichung (19) erhalten wir den Moire-Versatz als Funktion der Periode Tb der Basisschicht, der Periode T_r' der projizierten offenbarenden Schicht, der Brennweite f_r der Lenslets der offenbarenden Schicht und der Betrachtungsentfernung d.

Fp/r-^Rr)-^Tl, T_E._Tt

T_r’-T_b PMTg (^{d + Ä}r) ^<2°

Mit Hilfe der Figuren 17 und 18 können wir nun die scheinbare Tiefe des Moires berechnen.

Der Versatz der Moire-Firm 178 gibt die Position an, an der das rechte Auge dank des Strahls Q_R genau die gleiche Position innerhalb der Moire-Form sieht wie das linke Auge mit dem Strahl Q_L an der Position x = 0. Der Schnittpunkt der Strahlen Q_r und Q_l ergibt die scheinbare Tiefenposition D_m bei der Tiefe z — z_m.

Unter Berücksichtigung des aus dem linken Auge, dem rechten Auge und der Tiefenposition D_ra gebildeten Dreiecks und des durch den Ursprung der x-z-Koordinatenebene (KrümmungsZentrum C des Lenslets der offenbarenden Schicht), den Schnittpunkt des Strahls Q_R mit der x-Achse und die Tiefenposition D_m gebildeten ähnlichen Dreiecks erhalten wir _fro__ ^Zm _ z +d+R + f-R z +d+f T_e ⁽²¹⁾ m r ^Jr r m ^Jr E

Durch Lösen nach der scheinbaren Moire-Tiefe z_m ergibt sich /150 • * · ·γι · ·· ··· • ·· · 01· · ····♦·· · · · » »* ··«· ··<· *· · _ζ - g_mC^rf+/J- ^d+fr ^TE-S_m (

Durch Eingeben von Gleichung (20) in Gleichung (22) erhalten wir die scheinbare Moire-Tiefe _ _ <T_r ·- iy (d * «y ^{Jrl T}Afr- t)c^rf+/y fr - t) AT_byd ₊ sy- T„ (f_r - R_r) (23:

^m T - σ &m γ ^E~ σ’/- T_b) [d + R_r)

Weil im allgemeinen Fall die Betrachtungsentfernung d in Bezug auf die Brennweite groß ist, wird die vereinfachte Formel zu ^zm =

(T_r'-T_bXd₊R_r)-T_b[f_r- R_r] ^T_b[f_r-R_r] (T/-TJ ^{Cr b}}~ td+n (24)

Wenn die scheinbare Periode der offenbarenden Schicht kleiner ist als die Periode der Basisschicht, d. h Tf < T_br ist nach Gleichung (23) oder Gleichung (24) die scheinbare Tiefe negativ und schweben die sich ergebenden Moire-Formen vor der Anordnung aus den beiden Lenslet-Schichten in einem als negativer scheinbarer Tiefenwert ausgedrückten Entfernung.

Als Beispiel wird ein Sicherheitsentwurf mit zwei verschiedenen Moires betrachtet, wobei das erste die VALID-Buchstaben aufweist (Figur 19A, 191 und Figur 19B, 193) und das zweite die OK-Buchstaben aufweist (Figur 19A, 192 und Figur 19B, 194). Das OK-Moire bewegt sich in eine der Richtung des VALIDMoires entgegengesetzte Richtung. Die Anordnung mit den Lenslet-Gittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht ist auf einer Glasplatte befestigt. Wenn die Anordnung um einen kleinen Winkel horizontal geneigt wird, bewegen sich sowohl die OK-Moire-Form als auch die VALID-Moire-Form in entgegengesetzte Richtungen, wie durch die Figuren 19A und 19B dargestellt ist.

52/150 • ·

Die in den Figuren 19A und 19B dargestellten Moire-Formen sind auch Beispiele für eine stereographische Moire-Sicht. Es sei nun der erste Satz von Moire-Formen mit den VALID-Buchstaben 191 oder 193 betrachtet. Seine Parameter sind Folgende: eine Periode T_r = 0,4 mm der offenbarenden Schicht, eine

Basisschichtperiode Tb = 0,353 mm, eine Brennweite f_r von 1,2 mm, eine Betrachtungsentfernung d = 500 mm und nach Gleichung (12) ein Krümmungsradius R_r = 0,4 mm. Mit Gleichung (23) erhalten wir eine berechnete Tiefe z_m von 6,01 mm, so dass die durch die überlagerten offenbarenden und Basis-LensletSchichten gesehenen Moire-Formen eine scheinbare Tiefe von 6 mm aufweisen. Sie scheinen hinter der aus den beiden LensletSchichten bestehenden Anordnung zu schweben.

Der zweite Satz von Moire-Formen mit den OK-Buchstaben 192 oder 194 hat die gleichen Parameter wie das VALID-Moire, jedoch mit einer Basisschichtperiode T_b = 0,446 mm, welche größer ist als die Periode T_r = 0,4 mm der offenbarenden Schicht. Mit Gleichung (23) erhalten wir eine berechnete Tiefe z_m von -7,79 mm, so dass die durch die überlagerten offenbarenden und Basis-Lenslet-Schichten gesehenen MoireFormen eine scheinbare tiefe von -7,8 mm aufweisen. Sie scheinen vor der aus den beiden Lenslet-Schichten bestehenden Anordnung zu schweben.

Interessanterweise ist im allgemeinen Fall nach Gleichung (23), wenn die Betrachtungsentfernung d viel größer als sowohl die Brennweite f_r als auch die Basisschichtperiode T_b ist, d. h. d » f_r und d » Tb, die scheinbare Tiefe in hohem Maße von der Betrachtungsentfernung d unabhängig. Wenn die

Betrachtungsentfernung beispielsweise im Bereich zwischen 50 cm und 30 cm geändert wird, bleibt die scheinbare Tiefe im

Wesentlichen konstant. Zusätzlich nehmen, wenn die

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Basisschichtperiode T_b der Periode T_r' der offenbarenden Schicht näher kommt, die Moire-Größen H und H' zu und nimmt auch die scheinbare Tiefe z_m zu.

Erzeugen von 2D-Moires mit der Mehr-Lenslet-Abbildungsanordnung

Die Theorie in Bezug auf die Analyse und Synthese von 2D-MoireBildern ist bekannt, sieh folgende Veröffentlichungen:

M. C. Hutley, R. Hunt, R. F. Stevens und P. Savander, The moire magnifier, Pure and applied Optics, Band 3, 133 - 142 (1994).

H. Kamal, R. Völkel, J. Aida, Properties of the moire magnifiers, Optical Engineering, Band 37, Nr. 11, S. 3007 3014 (1998).

I. Amidror, The theory of the moire phenomenon, Band 1, Abschnitt 4.4, S. 96 - 108 (2009)

I. Amidror, R.D. Hersch, Fourier-based analysis and synthesis of moires in the Superposition of geometrically transformed periodic structures, Journal of the Optical Society of America A, Band 15, Nr. 5, Mai 1998, 1100 - 1113.

Die Abtastung eines 2D-Felds von Mikroformen (Figur 20A, 2000) durch ein Feld winziger Löcher 2001 oder durch ein 2D-Feld von Mikrolinsen ergibt aus vergrößerten und gedrehten Instanzen der Mikroform 2003 gebildete 2D-Moire-Formen 2007. Wir verwenden hier die von S. Chosson in seiner Doktorarbeit Synthese d'images moire (auf Deutsch: Synthese von Moire-Bildern), EPFL Thesis 3434, 2006, S. 111 - 112, nachstehend als [Chosson 2006] bezeichnet, erhaltene Formulierung. Die Bezeichnungen ähneln jenen für die im Abschnitt Erzeugen von lD-Moire mit der MehrLenslet-Abbildungsanordnung beschriebenen lD-Moires.

Das Layout des 2D-Moire-Bilds im transformierten Raum wird durch eine geometrische Transformation y_t) ausgedrückt,

54/150 • · : :: : 5wf . ...

» · · · · · 4 • · ·· ······«· · · welche die transformierten Orte (x_t, Yt) des Moire-Raums zu den ursprünglichen Orten (x, y) des Moire-Raums zurück abbildet. Das Layout des offenbarenden 2D-Felds im transformierten Raum wird durch eine geometrische Transformation G(x_t, yt) ausgedrückt, welche die transformierten Orte (x_t, yt) des Raums des offenbarenden Felds in die ursprünglichen Orte (x', y' ) des Raums der offenbarenden Schichtfelds zurück abbildet. Das Layout des 2D-Felds von Mikroformen im transformierten Raum wird durch eine geometrische Transformation H(x_t, yt) ausgedrückt, welche die transformierten Orte (x_t, yt) des 2DMikroformfelds in die ursprünglichen Orte (x^f, y' ) des 2DMikroformfelds zurück abbildet.

Ein gewünschtes geradliniges oder krummliniges 2D-MoireBildlayout ist durch seine Moire-Höhe H_y und -Breite H_x im ursprünglichen Koordinatenraum (x^f, y') und durch seine geometrische Transformation M(x_t, yt) spezifiziert. Ein gewünschtes Layout der offenbarenden Schicht des 2DAbtastfelds ist durch die Periode Trx entlang der x-Koordinate und T_ry entlang der y-Koordinate seiner Elemente im ursprünglichen Raum (x', y' ) und durch seine geometrische Transformation G(x_t, yt) spezifiziert. Das Basisschichtlayout des 2D-Felds von Mikroformen ist durch die Periode T_bx entlang der x-Koordinate und T_by entlang der y-Koordinate seiner Elemente im ursprünglichen Raum (x', y') und durch seine berechnete geometrische Transformation H(x_t, y_t) spezifiziert. Nach der Spezifikation des gewünschten 2D-Moire-Bildlayouts, des Layouts der abtastenden offenbarenden 2D-Schicht und der Größe der Mikroformen im ursprünglichen Raum wird nach [Chosson 2006] die geometrische Transformation H(x_t, yt) der Basisschicht als Funktion der Transformationen M(xt, yt) und G(x_t, yt) erhalten.

55/150

Es seien die Transformationen M, G und H als M(x_t, y_t) = yt, ia_y(xtr yt)) _r yt) = (gx(xt, yt), g_y(^t, yt) und ff(x_t, yt) = (h_z(x_t, y_t, hy(x_tA yt) ) definiert. Dann wird nach [Chosson 2006] die Transformation H(xt, yt) durch Berechnen von ₌ ^x(^XZ^z) ₊ gx(^Hz)

T T-T T ¹bx ⁿx ¹rx m_y(x_t,y_t) g_y(x_t,y_t) ₍₂₅₎

T T~T T lby Π y Lyy erhalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die offenbarende Schicht durch ein 2D-Lenslet-Feld verwirklicht, das in Figur 21, 2105, schematisch durch zwei Lenslets dargestellt ist, und ist die Basisschicht durch ein 2D-Feld virtueller Mikroformen verwirklicht, das schematisch durch zwei Zeichen 2103 dargestellt ist, welches erzeugt wird, indem bewirkt wird, dass ein lD-Feld zylindrischer Lenslets 2102 den Vordergrund jeder Mikroform bedeckt. Es sei bemerkt, dass jede Mikrolinse eine andere Position innerhalb der virtuellen Mikroformen der Basisschicht abtastet. Beispielsweise tastet eine Mikrolinse 2116 für eine gegebene Betrachtungsposition eine Position 2106 innerhalb des Hintergrunds der Mikroform ab, während eine Mikrolinse 2117 eine Position 2107 innerhalb des Vordergrunds der Mikroform abtastet. Der Hintergrund der virtuellen Mikroformen 2002 kann durch keine Linsen oder durch zufällig angeordnete kleine Mikrolinsen 2022 verwirklicht sein, welche das ankommende Licht diffundieren (siehe Abschnitt Verstärkung des Kontrasts der Basisschicht durch diffundierende Mikrolinsen).

Figur 20Ά zeigt die Basisschicht 2000 und die offenbarende

Schicht 2001 und zusätzliche digitale Bilder, die zur Erzeugung der durch Felder kleiner zylindrischer ID-Lenslets verwirklichten Basisschicht (Figur 20B, 2023) und der durch 2D56 /150 • · • · · · · · · · ·· ·· ···· ···· ·· ·

Lenslets, deren Größe in der gleichen Größenordnung liegt wie jene der 2D-Basisschicht~Mikroformen, verwirklichten offenbarenden Schicht verwendet werden. Figur 20B zeigt eine Photographie einer auf die Basisschicht fokussierten mikroskopischen Ansicht ($-Zeichen mit Vordergrund 2023 und Hintergrund 2022) mit Mikrolinsen 2024 der offenbarenden Schicht, die dank der Hintergrundbeleuchtung des Mikroskops erscheinen. Die sich ergebende 2D-Moire-Form 2007 repräsentiert das vergrößerte, gedrehte und gescherte Dollarzeichen 2003. Die Lenslets der offenbarenden Schicht des 2D-Lenslet-Gitters sind an den Löchern 2006 der offenbarenden Schicht zentriert. In der Basisschicht bedecken die Gitter der kleinen zylindrischen 1DLenslets 2023 die Vordergrundformen 2003 des virtuellen 2DFelds von Mikroformen. Der Hintergrund 2002 der virtuellen Mikroformen ist von zufällig angeordneten Mikrolinsen 2022 mit zufälligen Größen, beispielsweise zwischen 8 qm und 12 qm, bedeckt, d. h. mit einem Durchmesser, der erheblich kleiner ist als die Wiederholungsperiode von 27 qm der die BasisschichtLenslet-Gitter bildenden Lenslets.

Figur 22 zeigt eine Photographie einer Ausführungsform der 2DMoire-Mehr-Lenslet-Anordnung, die aus einer dünnen Glasplatte 2204 besteht. An die Rückseite dieser dünnen Glasplatte ist die Basisschicht angeheftet, welche durch lD-Gitter zylindrischer Lenslets verwirklicht ist, welche die virtuellen Mikroformen erzeugen. An die Vorderseite der Glasplatte ist das 2D-LensletGitter 2205 der offenbarenden Schicht angeheftet. Die sich ergebenden Moire-Vordergrundformen 2206 und MoireHintergrundformen 2207 sind klar sichtbar. Das Dollarzeichen bewegt sich vertikal, wenn die Anordnung horizontal geneigt wird, d. h. sie leicht um eine vertikale Achse gedreht wird, und es bewegt sich diagonal (bei -45 Grad), wenn die Anordnung vertikal geneigt wird, d. h. sie leicht um eine horizontale /150 • I? η · · · · • Ο / · · · • · · « • · 9 • · · · ···· «

Achse gedreht wird. Die lD-Gitter der Basisschicht den Vordergrund der virtuellen Mikrobilder bedeckender zylindrischer Lenslets haben eine Lenslet-Wiederholungsperiode von 16 μπι. Die 2D-Lenslet-Wiederholungsperioden der offenbarenden Schicht sind horizontal und vertikal 400 μιη.

Nach [Chosson 2006] werden durch folgende Gleichung für nicht krummlinige Moire, d. h. für geradlinige Moire, MoireSchicht koordinaten durch eine affine Transformation in Basisschichtkoordinaten überführt:

Γ 55 1 X		1	Tr, ' (Try + Vly )	-vi, · T.	x'
JJ y	(Trx +v2x)	'(Γσ +vn)~vu -¾	~v2y '	Try '(Tr, + V2 J	y

r wobei = (v_lx, vi_y) als der erste Moire-Versatzvektor r

definiert ist und V₂ = (v_2x, v_2y) als der zweite Versatzvektor definiert ist und wobei T_rx und T_ry die horizontale und vertikale Periode der offenbarenden Schicht sind. Beispielsweise gibt Figur 23 die Koordinaten des gewünschten i

Moire-Layouts an. Die gewünschten Moire-Versatzvektoren sind V] i

= (7500, -7500) und V₂ ⁼ (0, -10000). Durch Eingeben der Koordinaten der Moire-Scheitelpunkte Α, B, C, D, wie in Figur 23 dargestellt, als (x, y) in Gleichung (26) werden die Koordinaten der entsprechenden Scheitelpunkte Α'¹, B'', C'¹,

D'' der Basisschicht, wie in Figur 24 dargestellt, erhalten. Daher kann für die beiden gewünschten Moire-Versatzvektoren und für gegebene Perioden der offenbarenden Schicht die der Position x, y im Moire-Bild entsprechende Basisschichtposition x, y berechnet werden. Durch Eingeben der MoireΓ Γ

Versatzvektoren Vj und V₂ in Gleichung (26) werden die

I „ II entsprechenden Basisschicht-Replikationsvektoren Vj und V₂ , die in Figur 24 dargestellt sind, erhalten.

58/150

58* ·· · ·

Durch Umkehrung von Formel (26) wird die affine Transformation erhalten, welche die Basisschichtkoordinaten x, y in MoireSchichtkoordinaten x, y abbildet:

x'		Trx + V2j Tn	Ί		Γ X
y		viy	Try + VU		JJ y

Durch Abtasten der Basisschicht (x”, y) an aufeinander folgenden x- und y-Koordinaten Abtastlinie für Abtastlinie findet das Computerprogramm nach Gleichung (27) die entsprechenden Orte x, y innerhalb des Moire-Bilds, liest an jedem Ort die Intensität oder Farbe und kopiert sie in den aktuellen Ort (x, y) der Basisschicht zurück. Dies ermöglicht die Erzeugung des entsprechenden 2D-Felds virtueller Mikroformen der Basisschicht. Der Vordergrund dieser virtuellen Mikroformen wird dann als Maske zur Herstellung des ID-Felds zylindrischer Linsen verwendet.

Durch eine geometrische Transformation M(x, y) beschriebene krummlinige Moire-Layouts können durch weiteres Anwenden der in Gleichung (25) beschriebenen Transformation H(x, y) auf das Basisschichtfeld virtueller Mikroformen erzeugt werden.

Niveaulinien-Moires, die durch die Mehr-LensletAbbildungsanordnung verwirklicht werden

US-Patent 7 305 105 Authentication of secure items by shape level lines von Chosson und Hersch (auch Erfinder der vorliegenden Erfindung), eingereicht am 10. Juni 2005 und hier durch Verweis aufgenommen, lehrt wie ein eine frei gewählte Form repräsentierendes Moire als Folge von Moire-Niveaulinien, die von Formvordergrund- und Formhintergrundskeletten zu den Formgrenzen laufen und umgekehrt, zu erzeugen ist. Die durch /150 • · ····· · ·· ·· ·· ···· ···· ·· · ein Gitter der offenbarenden Schicht, das aufeinander folgende Orte eines Basisschichtgitters abtastet, erzeugten sich dynamisch entwickelnden Niveaulinien erzeugen den Eindruck einer schlagenden Form.

Ähnliche Informationen wie in ÜS-Patent 7 305 105 sind in der Veröffentlichung von S. Chosson und R.D. Hersch, Beating Shapes Relying on Moire Level Lines, ACM Transactions on Graphics,

Band 34, Nr. 1, Artikel 9, 10 Seiten + zwei Seiten Anhang, veröffentlicht im Dezember 2014, vorgestellt.

Niveaulinien-Moires beruhen auf dem Prinzip, dass die

Niveaulinien eines Höhenprofils bei der Überlagerung einer durch ein Liniengitter, dessen Linien um einen Betrag verschoben sind, der im Wesentlichen proportional zur Höhe ist, verwirklichten Basisschicht und einer durch das nicht verschobene Liniengitter verwirklichten offenbarenden Schicht als Moire-Linien erscheinen. Wir wandeln die Zweiniveauform, die den Umriss der gewünschten Moire-Form repräsentiert, in ein Höhenprofil um. Dieses Höhenprofil wird mit dem Ziel entwickelt, starke Intensitäts- oder Farbvariationen an den Formgrenzen zu erzeugen und Niveaulinien aufzunehmen, die Formen liefern, welche der ursprünglichen Zweiniveauform ähneln.

Die Höhenprofil-Niveaulinien werden als Moire offenbart, wenn das offenbarende Linienabtastgitter dem synthetisierten Basisschicht-Liniengitter, das die räumlich abhängigen Linienverschiebungen aufweist, überlagert wird. Bei einem relativen Versatz der durch die offenbarende Schicht auf der Basisschicht abgetasteten Orte erzeugt die Bewegungsfolge der Moire-Niveaulinien den Eindruck schlagender Formen.

60/150 : :: : ........

• · · · · · ·· ·* *< ·«·» ···· ·· ·

Wie im Abschnitt Mehr-Lenslet-Abbildungsanordnung mit ähnlichen Perioden der offenbarenden Schicht und der Basisschicht erwähnt, ist die offenbarende Schicht durch ein Feld zylindrischer Lenslets verkörpert und ist auch die Basisschicht durch ein Feld zylindrischer Lenslets einer ähnlichen Periode, die jedoch entsprechend dem Höhenprofil in Bezug auf die Lenslets der offenbarenden Schicht verschoben sind, verwirklicht.

Wenn sich ein Betrachter in Bezug auf eine beleuchtete MehrLenslet-Abbildungsanordnung bewegt, die aus den Lenslet-Gittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht besteht, bewegen sich Niveaulinien der Farben der Lichtquellen von den

Formzentren zu den Grenzen und von den Formgrenzen zu den Formhintergrundzentren nach innen und nach außen.

Die gleiche geometrische Transformation, die auf die

Basisschicht und die offenbarende Schicht angewendet wird, ergibt die gleiche Moire-Form, die ohne eine geometrische Transformation erhalten werden würde. Dies ermöglicht die Erzeugung von Feldern zylindrischer Lenslets, deren Achsen einem räumlichen Weg folgen, der durch eine Funktion gegeben ist, beispielsweise eine Kosinusfunktion, die durch ihre Periode und Amplitude definiert ist.

Durch die Verwendung eines bandartigen Zitterfelds, das entsprechend dem Höhenprofil verschoben ist, an Stelle einfacher verschobener Linien, und durch Zittern eines ursprünglichen Bilds veränderlicher Intensität erzeugen wir lokal verschobene Basisschicht-Halbtonlinien veränderlicher Dicke, welche das Höhenprofil· einbetten, und es wird gleichzeitig eine Halbtoninstanz des ursprünglichen Bilds veränderlicher Intensität gebildet. Zur Erzeugung von Halbtonlinien veränderlicher Dicke durch zylindrische Lenslets /150 • · · · · · · · ·· «« ·«·· ··· *· · kann der Vordergrundbereich der Halbtonlinien veränderlicher Breite, welche die Basisschicht bilden, durch schräge Gitter zylindrischer Lenslets der Basisschicht bedeckt werden, wobei die Lenslets eine kleine Wiederholungsperiode aufweisen, ähnlich wie bei lD-Moire-Formen im Abschnitt Erzeugen von 1DMoire mit der Mehr-Lenslet-Abbildungsanordnung, siehe Beispiel A, Figuren 6A, 6B und 6C, mit dem Gitter 620 zylindrischer Lenslets der Basisschicht geschehen ist.

Mit dem bekannten Konzept indizieller Gleichungen können wir sehr einfach die krummlinigen Moire-Streifen ableiten, die sich aus der Überlagerung eines krummlinigen BasisschichtLiniengitters, das beispielsweise durch ein erstes Basisgitter zylindrischer Linsen verwirklicht ist, und eines möglicherweise krummlinigen Liniengitters der offenbarenden Schicht, das beispielsweise durch ein zweites offenbarendes Gitter zylindrischer Linsen verwirklicht ist, ergeben. Die durch die Überlagerung indexierter Linienfamilien gebildeten Moire-Streifen bilden eine neue Familie indexierter Linien, deren Gleichung von der Gleichung der Linienfamilien der Basisschicht und der offenbarenden Schicht abgeleitet wird, siehe das Buch von I. Amidror, The Theory of the Moire Phenomenon, Band 1: Periodic Layers, 2. Ausgabe, Abschnitt 11.2, Springer, S. 353 - 360 (2009). Die Figuren 25A und 25B zeigen die schrägen schwarzen Basisschichtlinien mit Indizes n = 0, 1, 2, 3, ..., die transparenten horizontalen Linien der offenbarenden Schicht mit Indizes m = 0, 1, 2, 3, 4, ... und die Moire-Streifenlinien mit Indizes k = -3, -2, -1, 0, 1.

Die Moire-Streifenlinien umfassen dunkle Moire-Linien, welche die Schnittpunkte dunkler schräger und transparenter horizontaler Linien der offenbarenden Schicht verbinden. Wie in den Figuren 25A und 25B dargestellt ist, ist jede dunkle Moire-Linie durch einen Index k gekennzeichnet, der durch die

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Subtraktion zwischen dem Linienindex und dem Linienindex der Basisschicht der offenbarenden Schicht ausgedrückt werden kann k = m - n (28)

Die Mittellinien der dicken Linien der Basisschicht bilden ein Liniengitter, das durch die ganzzahligen Werte des Basisschicht-Linienindex n parametrisiert ist. Dieses Liniengitter wird ausgedrückt durch ψ(χ,γ) = n T_b (29) wobei ψ(χ, y) = 0 die implizite Gleichung entweder einer geraden oder einer krummen Linie ausdrückt und wobei T_b die Linienperiode definiert. Wir haben beispielsweise im Fall eines geraden Liniengitters mit der Orientierung Θ wie in Figur 25A y cosd- x sin# = n ' T_b (30) wobei T_b der senkrechte Abstand zwischen aufeinander folgenden Linien ist.

Im allgemeinen Fall wird das offenbarende Liniengitter durch <£(x,y)= m T_r (31) ausgedrückt, wobei Φ (x, y) die implizite Gleichung der Linien der offenbarenden Schicht im Zielraum ausdrückt und wobei T_r die Periode des entsprechenden geraden horizontalen offenbarenden Liniengitters im ursprünglichen Raum ist. Beispielsweise wird ein horizontales offenbarendes Liniengitter durch y = m T_r (32) ausgedrückt. Dank Gleichung (28) und durch Ausdrücken der Indizes n und m nach den Gleichungen (29) und (31) als Funktionen von x und y wird die implizierte Gleichung der Moire-Streifenlinien zu

Φ(χ,^) Ψ(χ,ζ) , τ τι ~ (33) ^±b /150 • · ·

····· · ·· ·· ·· ···· ···· ·· ·

Beispielsweise wird im Fall einer Überlagerung des schrägen geradlinigen Basisschichtgitters mit einem Winkel Θ und eines horizontalen offenbarenden Liniengitters, wie in Figur 25A dargestellt, die Moire-Streifenlinie nach Gleichung (33) y ycosö-xsin# und durch Umordnen y-(T_b-T_rcos&) + x-T_rsine = k-T_r-T_b ^5}

Gleichung (35) beschreibt vollständig die Familie von MoireStreifenlinien (Figur 25A, 2501). Ganzahlige Werte von k entsprechen den Mittellinien der dicken Linien, welche die Moire-Streifenlinien bilden, und reale Werte von k entsprechen Linien, die sich in Bändern befinden, deren Grenzen aus den Moire-Mittellinien gebildet sind.

Es sei das Niveaulinien-Moire in weiteren Einzelheiten beschrieben. Niveaulinien-Moires ermöglichen das Visualisieren der Niveaulinien einer Höhenfunktion G(x, y) durch Überlagern eines Basisschichtgitters, dessen horizontale Linien entsprechend der Höhenfunktion G(x, y) vertikal verschoben sind, und eines horizontalen Gitters der offenbarenden Schicht mit der gleichen Linienperiode wie das Basisschichtgitter. Wir betrachten den Fall, in dem sowohl das Gitter der offenbarenden Schicht als auch das Basisschichtgitter die gleiche Periode aufweisen, d. h. T = T_r = T_b.

Das Basisschichtgitter wird durch die Linienfamilie y-G(x,y) = n-T (36) beschrieben. Mit einem horizontalen offenbarenden Liniengitter y = m T mit der gleichen Periode T wie das Basisschichtgitter erhalten wir nach Gleichung (33) die Gleichung der MoireStreifenlinien

64/150 ···· ····

Z^y-G(x,y) _{= k (37)}

Daher bilden die offenbarten Moire-Streifenlinien die

Niveaulinien der Höhenfunktion G(x, y) .

Es seien nun nichtlineare geometrische Transformationen betrachtet, die sowohl auf das Liniengitter der Basisschicht als auch auf das Liniengitter der offenbarenden Schicht angewendet werden. Beispielsweise zeigt Figur 25B das Ergebnis des Anwendens verschiedener nichtlinearer geometrischer Transformationen auf die Gitter aus Figur 25A. Die MoireLinien können noch durch k = m - n indexiert werden, und Gleichung (33), die das sich ergebende Moire-Layout beschreibt, bleibt gültig. Auch hier betrachten wir den Fall, in dem sowohl das Gitter der offenbarenden Schicht als auch das Basisschichtgitter die gleiche Periode aufweisen, d. h. T = Tr = TbWir betrachten eine geometrische Transformation y' = Q(x, y), welche den Zielraum (x, y) , der das krummlinige Basisliniengitter und das krummlinige offenbarende Liniengitter enthält, in den ursprünglichen Raum (x’_z y’) zurück abbildet, welcher das geradlinige horizontale Basisliniengitter und das geradlinige offenbarende Liniengitter enthält. Weil das ursprüngliche nicht transformierte geradlinige Basisliniengitter und das ursprüngliche nicht transformierte offenbarende Liniengitter horizontal sind, ist die geometrische Transformation durch y' = Q{x, y) vollständig definiert.

Wir erhalten das krummlinige Liniengitter der offenbarenden Schicht im Zielraum durch Durchlaufen aller diskreter Pixelorte (x, y) des Zielraums, Finden ihrer entsprechenden Orte (x' = x, y' = 2(x, y)) im ursprünglichen Raum, Erhalten /150 • (s5>

ihrer Intensitäten bzw. Farben und dementsprechend Festlegen der Intensitäten bzw. Farben der entsprechenden Zielraumpixel. Wir erhalten das krummlinige Liniengitter der Basisschicht im Zielraum auf ähnliche Weise durch Anwenden der geometrischen Transformation zum Erhalten ursprünglicher Raumorte (x' = x, y' — 2(x, y)), anschließend Lokalisieren der verschobenen Positionen y'G(x,y), Erhalten ihrer Intensitäten bzw. Farben und dementsprechend Festlegen der Intensitäten bzw. Farben der entsprechenden Zielraumpixel.

Durch Anwenden der geometrischen Transformationen auf die offenbarende Schicht und die Basisschicht erhalten wir ihre jeweiligen Layouts ö(x, y)=Q(x, y) und ψ(χ_ζ y)=<2(x, y)-G(x, y). Durch Eingeben dieser Layouts in Gleichung (32) ergibt sich die Moire-Linienfamilie <2(*,y) ß(x,y)-G(x,y) _K ~ G(x,y) _K

---?-^{= k =>} —⁼ (38)

Gleichung (38) zeigt, dass beim Anwenden derselben geometrischen Transformation auf die Basisschicht und die offenbarende Schicht als Moire-Streifen die Niveaulinien der Höhenfunktion G(x, y) erhalten werden. Geometrische

Transformationen umfassen mehrere frei wählbare Parameter, die als Schlüssel verwendet werden können, um viele verschiedene Teile übereinstimmender Basisschichtgitter und Gitter der offenbarenden Schicht zu konstruieren. Dies ist für

Dokumentsicherheitsanwendungen wichtig.

Bildung von Niveaulinien-Moires

Zur Erzeugung eines Niveaulinien-Moires beginnen wir mit einer Zweiniveauform, wie in Figur 26A dargestellt. Durch Berechnen der Skelette der Vordergrund- und Hintergrundformen (siehe G.

G. Sanniti Di Baja, E. Thiel, Skeletonization algorithm running on path based distance maps, Image and Vision Computing Band 14, 47 - 57, 1996) erhalten wir eine /150 • ·

Zwischenskelettrepräsentation des Zweiniveaubilds, wie in Figur 26B gezeigt. Dann bestimmen wir durch eine Abstandstransformation den relativen Abstand d_krei jedes Pixels (x, y) im Intervall zwischen der Formgrenze 2610 und ihrem jeweiligen Skelett (Vordergrundskelett 2611 oder Hintergrundskelett 2612), d. h. d_krei drückt den relativen Abstand zwischen dem Pixel (x, y) und seinem jeweiligen Skelett auf einer Skala zwischen 0 und 1 aus. Wir bilden dann die relativen Abstände d_krei auf Höhen. Klar sichtbare MoireFormen mit einem hohen Gradienten oder einer Diskontinuität an ihrer Formgrenze werden erhalten, indem Vordergrundformen die Höhen zwischen 0,5 und 1 zugewiesen werden und Hintergrundformen die Höhen zwischen 0 und 0,5 zugewiesen werden. Allgemeiner ausgedrückt sind die Vordergrund- und Hintergrundhöhenwerte h_f [x, y) = h_fs - f(d_krel(x, y) ) (h_fs -h_fc ) bzw.

hi(x, y) = h_bs - f(d_krei(x, y) ) (h_bs -h_bc ) (39) wobei h_fs und h_bs die Höhenwerte des Vordergrund- bzw. des Hintergrundskeletts sind und wobei hf_C und h_bc die Höhenwerte an den Vordergrund- bzw. Hintergrundformgrenzen sind. Die

Funktion f(d_krei(x, y) ) = d_krei(x, y)^g liefert entweder direkt den relativen Abstand (γ = 1) oder eine Potenzfunktion des relativen Abstands zwischen einem Punkt und seinem Skelett. Durch Anwenden eines anschließenden optionalen

Tiefpassfilterschritts können die Höhendiskontinuitäten an den Formgrenzen herausgegiättet werden. Dies hilft dabei, die durch das Höhenprofil induzierten Liniengitterverschiebungen weniger sichtbar zu machen.

Um die Synthese von Niveaulinien-Moire zu erläutern, verwenden wir ein lD-Gitter von Bändern als Basisschicht. Jedes Band besteht aus einem Intensitätsgradienten (Figur 27, 2701) senkrecht zur Bandorientierung. Dieses Bandgitter wird an jedem Ort vertikal proportional zur Höhe am entsprechenden Ort /150 • · ·

I · · · _{r n}9 · · » ·· ·Ό< · ··<

» · · · · · « ·· «· *··· ···· ·· verschoben. Die sich ergebende verschobene Basisschicht ist in (Figur 27A) dargestellt. Eine maximale Verschiebung von einer Periode entspricht dem Maximum des Höhenprofils. Um einen schnelleren Versatz des Moires zu erhalten, kann eine maximale Verschiebung gewählt werden, die eineinhalb, zwei oder mehr Perioden des Basisschicht-Liniengitters entspricht. Durch Überlagern des abtastenden Gitters der offenbarenden Schicht und des verschobenen Basisschicht-Liniengitters werden die durch die Niveaulinien des Höhenprofils gebildeten MoireFormen erhalten (Figur 27B).

Gemäß einer Ausführungsform besteht die Basisschicht aus einem lD-Gitter zylindrischer Lenslets, die an den verschobenen Bändern zentriert sind, welches im Wesentlichen die gleiche Periode aufweist wie das nicht verschobene lD-Gitter zylindrischer Lenslets, welche die offenbarende Schicht bilden. Figur 28A zeigt eine Photographie einer

Ausführungsform der Niveaulinien-Moire-Mehr-Lenslet-Anordnung. Diese Anordnung besteht aus einer dünnen Glasplatte 2804, an deren Rückseite die durch das ID-Gitter teilweise verschobener zylindrischer Lenslets verwirklichte Basisschicht angeheftet ist und an deren Vorderseite das nicht verschobene ID-Gitter zylindrischer Lenslets 2805 angeheftet ist. Die sich ergebenden Moire-Niveaulinien 2806 sind als Linien konstanter Intensität klar sichtbar, die sich zwischen den Vordergrundoder Hintergrundformskeletten und den Moire-Formgrenzen befinden.

Figur 28B zeigt eine Vergrößerung eines Abschnitts 2808 des Moire-Formbilds aus Figur 28A, worin gezeigt ist, dass eine hohe Intensität 2810 an Positionen auftritt, an denen das Basisschichtgitter zylindrischer Linsen das ankommende Licht an den vom Gitter der offenbarenden Schicht zylindrischer Linsen, d. h. entlang der Betrachtungsrichtung, konzentriert.

/150 • · . ί 6§·

Die Figuren 29Α, 29Β, 29C und 29D zeigen jeweils das vordere Lenslet 2920 bzw. 2950, das für das Gitter zylindrischer Lenslets der offenbarenden Schicht repräsentativ ist, vor dem Auge 2900 und das hintere Lenslet 2921 bzw. 2951, das für die Basisschichtgitter zylindrischer Lenslets hinter dem Gitter der offenbarenden Schicht repräsentativ ist.

Für eine Punktlichtquelle 2905, die sich senkrecht hinter der Mehr-Lenslet-Anordnung 2910, die aus Basisschichten und offenbarenden Schichten von Lenslet-Gittern besteht, und einem Betrachter 2900, der das Mehr-Lenslet entlang seiner Normalen betrachtet (Figur 29A), befindet, ist die Intensität am höchsten (Figur 28B, 2810), wenn die beiden Gitter 2920 und 2921 in Phase sind 2901. Eine geringere Intensität (Figur 28B, 2811) erscheint an Positionen, an denen die zylindrischen Linsen der Gitter der Basisschicht 2950 und der offenbarenden Schicht 2951 gegeneinander verschoben sind. An Positionen der Anordnung 2911, an denen die beiden Gitter außer Phase sind, d. h. ein Gitter um etwa eine halbe Periode (φ) in Bezug auf das andere Gitter verschoben ist 2902, ist die sich ergebende Intensität (Figur 28B, 2812) am niedrigsten.

Wie in Figur 29C dargestellt ist, konzentriert das

Basisschicht-Lenslet, wenn die aus den überlagerten Gittern von zylindrischen Linsen gebildete Anordnung 2910 in Bezug auf den Betrachter und auf die Lichtquelle geneigt wird, wenn die beiden Gitter in Phase sind 2903, das ankommende Licht 2905 an einer Position 2930, die von den Abtastpositionen 2931 des Lenslets der offenbarenden Schicht verschieden ist, und die entsprechenden Orte sind dunkel. Wie in Figur 29D dargestellt ist, wird an Positionen, an denen die beiden Gitter um einen bestimmten Bruchteil φ der Gitterperiode verschoben sind 2904, das durch das Basisschicht-Lenslet 2940 konzentrierte Licht durch das Lenslet 2941 der offenbarenden Schicht abgetastet und stellt dem Betrachter 2900 eine hohe Intensität bereit.

/150

Diese relativen Verschiebungen zwischen den beiden Gittern zylindrischer Lenslets sind für die unterschiedlichen

Intensitäten verschiedener Niveaulinien in den in Figur 28A dargestellten Niveaulinien-Moire-Formen verantwortlich..

•6*9 • ··· ···· ··

Niveaulinien-Moire mit geometrischer Transformation der Gitter

Es kann auch eine geometrische Transformation sowohl auf das Gitter der Basisschicht als auch auf das Gitter der offenbarenden Schicht angewendet werden, bevor das Basisschichtgitter entsprechend dem Höhenprofil verschoben wird. Beispielsweise sei die Transformation y'=Q(x, y) betrachtet, welche die geometrisch transformierten Zielebenenorte (x, y) in die nicht transformierte Ebene (x', y' ) zurück abbildet.

y'= Q(x, y) = y + ci cos 2 π (x + c₃) /c₂ ) (40) wobei ci, c₂ und c₃ Parameter für die Kosinustransformation sind. Durch Eingeben der durch Gleichung (40) ausgedrückten Kosinustransformation in die Moire-Streifen-Layoutgleichung (10) erhalten wir die Gleichung der Moire-Linienfamilie y + q cos(2^(x + c₃)/c₂) y + qcos(27r(x + c^)l c₂)-(j(x.,y)

T T ~ (41) => G(x,y)/T = k ¹

d. h. das Moire ist durch die Niveaulinien G(x, y)/T = k gebildet. Dies bedeutet, dass wir das gleiche NiveaulinienMoire erhalten wie jenes, das wir ohne geometrische Transformation erhalten würden.

Indem wir die Transformationsparameter ci, c₂ und c₃ frei wählen können, können wir eine Vielzahl verschiedener Transformationen erzeugen. Nur ein Gitter der offenbarenden Schicht, das mit dem Parametersatz des Gitters der

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Basisschicht übereinstimmt, ist in der Lage, das verborgene Niveaulinien-Moire korrekt zu offenbaren. Beispielsweise zeigt Figur 30A ein geometrisch transformiertes Basisschichtgitter, das aus einem Feld von Basisschichtbändern besteht, die jeweils einen Intensitätsgradienten mit einer dreieckigen Form enthalten. Die geometrische Transformation ist eine durch Gleichung (40) definierte Kosinustransformation. Der zur Bandorientierung senkrechte Intensitätsgradient (siehe Vergrößerung 3001) ist für das durch die Basisschicht-LensletGitter auf der Brennebene des Gitters der offenbarenden Schicht konzentrierte Licht repräsentativ. Dieses

Intensitätsgradientband wird um einen Betrag vertikal verschoben, der im Wesentlichen proportional zum Höhenprofil der als Moire-Niveaulinienformen zu offenbarenden Motive ist, hier der Motive des Buchstabens A und heart, wie in der oberen Hälfte von Figur 26C ersichtlich. Bei einer

Überlagerung mit einem Abtastgitter zylindrischer Lenslets der offenbarenden Schicht, die entlang dem Zentrum der transparenten Linien angeordnet sind (der weißen Linien in Figur 30B), erscheint die entsprechende Niveaulinien-MoireForm (Figur 30C). Durch leichtes Versetzen der Abtastpositionen des Lenslet-Gitters der offenbarenden Schicht auf der Brennebene, d. h. in Bezug auf die Licht konzentrierenden Lenslet-Gitter der Basisschicht, erscheint eine andere Instanz derselben Niveaulinien-Moire-Form (Figur 30D). Diese Abtastorte werden versetzt, wenn die aus den Lenslet-Gittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht gebildete Anordnung aus einem anderen Winkel betrachtet wird, siehe Abschnitt Durch das Niveaulinien-Moire erhaltener sichtbarer Effekt.

Es kann auch eine geometrische Transformation sowohl auf das

Gitter der Basisschicht als auch auf das Gitter der offenbarenden Schicht angewendet werden, nachdem das

Basisschichtgitter entsprechend dem Höhenprofil verschoben /150 ··*·« · ·· ·* «· ·*·· ···· ·· · wurde. In diesem Fall wird auch das Niveaulinien-Moire geometrisch transformiert und kann krummlinig werden. Siehe beispielsweise US-Patent 7 305 105 von Chosson and Hersch, Spalte 14, Zeilen 25 bis 65. Die Figuren 19 und 20 aus USPatent 7 305 105 zeigen das sich ergebende geometrisch transformierte Niveaulinien-Moire. Durch Ersetzen der gekrümmten Linien der offenbarenden Schicht aus Figur 18 in US Patent 7 305 105 durch ein gekrümmtes Gitter zylindrischer Lenslets, die den weißen Linien folgen, und durch Füllen der weißen Formbereiche aus Figur 19 in US-Patent 7 305 105 mit kleinen schräg orientierten Lenslet-Gittern wie in Figur 34A der vorliegenden Anmeldung wird ein ähnliches NiveaulinienMoire erreicht wie jenes, das in den Figuren 19 und 20 von USPatent 7 305 105 dargestellt ist, jedoch durch eine Anordnung von Gittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht aus Lenslets verwirklicht.

Niveaulinien-Moire, das Graustufenbilder repräsentiert

Durch die Verwendung eines Graustufenbilds in der Art eines menschlichen Gesichts als Höhenprofil können dann die Niveaulinien des Gesichts als Niveaulinien-Moire offenbart werden. Mit einer aus einem Basisschichtgitter zylindrischer Lenslets, die entsprechend den Gesichtsintensitäten verschoben sind, und einem Gitter der offenbarenden Schicht nicht verschobener zylindrischer Lenslets gebildeten Mehr-LensletAnordnung kann das menschliche Gesicht in einer bestimmten Orientierung der Anordnung betrachtet werden, wo die Wangen hell sind (beispielsweise Figur 31A, 3101) und das Haar dunkel ist 3102 oder die Wangen durch leichtes Neigen der Anordnung dunkel werden (Figur 31B, 3111) und das Haar hell ist 3112.

Die in den Beispielen aus den Figuren 31A und 31B dargestellte

Anordnung ist eine konkrete Ausführungsform mit Gittern zylindrischer Lenslets mit einer individuellen Lenslet-Periode

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J7a* • · · « • · · · · · · · · · von 50 pm. Abhängig von der Anwendung sind zylindrische Lenslet-Perioden einiger Mikrometer bis Zentimeter möglich.

Mit einem Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht mit einer großen Wiederholungsperiode und Lenslet-Gittern der Basisschicht mit einer kleinen Wiederholungsperiode, wodurch ein Halbtonbild gebildet ist, erzeugtes Niveaulinien-Moire

Eine weitere Variante der Erzeugung von Niveaulinien-Moires durch Basisschicht-Lenslets, die ein Halbtonbild bilden, besteht in der Erzeugung eines ursprünglichen Bilds (beispiels weise Figur 32A) eines Halbtonbilds (beispielsweise Figur 32B) mit im Wesentlichen parallelogrammförmigen schwarzen Halbtonrasterelementen (Vergrößerung des rechteckigen Bereichs 3201 in Figur 33F) , worin das eine oder die mehreren Höhenprofile (beispielsweise Figuren 33A und 33B) der als Niveaulinien-Moire-Form zu offenbarenden Nachricht eingebettet sind. Dies geschieht, indem das Basisschicht-Halbton-LensletFeld folgendermaßen erzeugt wird.

(A) Erzeugen eines ersten Felds unter einem ersten Winkel θι (beispielsweise 60°) orientierter Zitterbänder mit einem

Grauintensitätsgradient mit Werten zwischen 0 und 1, wobei die Zitterbänder entsprechend einem zuvor präparierten ersten Höhenprofil verschoben sind (Figur 33C).

(B) Erzeugen eines zweiten Felds unter einem zweiten Winkel θ₂ (beispielsweise 60°) orientierter Zitterbänder mit einem

Grauintensitätsgradient mit Werten zwischen 0 und 1, wobei die Zitterbänder entsprechend einem zuvor präparierten zweiten Höhenprofil verschoben sind (Figur 33D).

(C) Kombinieren der Werte des ersten und des zweiten

Zitterfelds Term für Term durch Bilden des Minimalwerts und Anwenden einer Histogrammabgleichsprozedur. Das sich ergebende Dualband-Zitterfeld zeigt zwei einander schneidende Bandgitter (Figur 33E).

73/150 • · (D) Halbtonbildung eines eingegebenen Graustufenbilds (beispielsweise Figur 32A) durch Zittern mit dem sich aus

Schritt (C) ergebenden Dualband-Zitterfeld. Die sich ergebenden Halbtonelemente bestehen aus schwarzen viereckigen und weißen Bereichen (Figur 32B mit Vergrößerung in Figur 33F). Die schwarzen viereckigen Halbtonbereiche haben eine gerade oder leicht verformte Parallelogrammform, welche gut für die Anordnung von Lenslet-Feldern kleiner Periode geeignet ist.

(E) Anordnen lentikulärer Basisschicht-Lenslet-Gitter, die durch Felder longitudinaler Rechtecke repräsentiert sind (Figur 34B, 3402) innerhalb jedes viereckigen schwarzen Halbtonelementbereichs (Figur 33F), vorzugsweise entsprechend der Orientierung eines der Zitterbänder (beispielsweise der Zitterbandorientierung aus Figur 33C, die auch in den Figuren 33F und 34A vorhanden ist). Dies kann durch Schneiden eines großen Felds von Rechtecken, die das Layout der Lenslets bei der ausgewählten Orientierung repräsentieren, mit den schwarzen Halbtonbereichen (schwarzen Bereichen in Figur 33F) geschehen. Lenslet-Rechteckteile außerhalb des schwarzen Halbtonbereichs werden beseitigt.

(F) Verwenden der in Schritt E erzeugten longitudinalen

Rechtecke (Figur 34A) zur Belichtung des Resists, der für die Herstellung der die Lenslet-Gitter aufweisenden Basisschicht verwendet wird.

Bei der vorliegenden Mehr-Lenslet-Gitterausführungsform des Niveaulinien-Moires ist die Zitterband-Wiederholungsperiode erheblich größer als die Wiederholungsperiode der die Basisschicht-Lenslet-Gitter bildenden Lenslets. Die Gitterperiode der Lenslets der offenbarenden Schicht ist gleich der Zitterband-Wiederholungsperiode. Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht die Erzeugung eines Halbtonbilds in der Art des in Figur 32B dargestellten mit BasisschichtLenslet-Gittern. Die Quasi-Parallelogrammform der schwarzen

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Halbtonelemente erleichtert die Anordnung der BasisschichtLenslets und ermöglicht bei einer Überlagerung eines LensletGitters der offenbarenden Schicht in einer ersten Orientierung (3502) das Offenbaren einer ersten verborgenen Nachricht 3505 in einer Orientierung (siehe Figur 35A entsprechend der rechteckigen Fläche 3202 in Figur 32B) und bei einer

Überlagerung einer zweiten offenbarenden Schicht 3503 in einer zweiten Orientierung das Überlagern einer ähnlichen oder verschiedenen verborgenen Nachricht in der zweiten Orientierung (Figur 35B, 3506). Die in den Figuren 35A und 35B dargestellte Halbtonschicht 3501 entspricht dem rechteckigen Bereich 3202 in Figur 32B.

Die vorstehend gezeigte Lösung beruht auf Lenslet-Gittern mit einer kleinen Periode für die schwarzen Rasterelementteile und keinen Lenslets für die schwarzen Rasterelementteile. Das durch die Lenslets hindurchtretende Licht wird diffundiert, während durch die Bereiche ohne Lenslets hindurchtretendes Licht eine starke Intensität aufweist. Es sind auch andere Variationen möglich, beispielsweise durch Ersetzen der schwarzen

Parallelogrammteile, welche die zylindrischen Lenslet-Felder enthalten, durch zufällig angeordnete lichtdiffundierende Mikrolinsen, wie im Abschnitt Verstärkung des Kontrasts der Basisschicht durch diffundierende Mikrolinsen beschrieben ist.

Die vorliegende Ausführungsform hat den Vorteil, ein

Halbtonbild, beispielsweise das Gesicht einer bekannten Person oder das Gesicht des Dokumentinhabers, zu zeigen und gleichzeitig, bei einer Überlagerung mit dem Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht zusätzliche Informationen offenbaren zu können, wie den Namen und das Geburtsdatum der Person, deren Gesicht als Halbtonbild erscheint. Diese Lösung ist besonders viel versprechend, wenn digitale Systeme verwendet werden, die in der Lage sind, personalisierte Lenslet-Gitterlayouts zu

75/150 • · ·

·· ·· ···· ···· ·· · drucken. Zusätzlich ist es möglich, das abtastende LensletGitter der offenbarenden Schicht durch ein Smartphone, ein Tablet oder einen Laptop-Computer zu ersetzen, der programmiert ist, das durch die Basisschicht-Lenslet-Gitter gebildete Halbtonbild zu erhalten, durch Software eine UND-Operation zwischen dem erhaltenen Halbton-Basisschichtbild und einem entsprechenden Feld transparenter Linien der offenbarenden Schicht, das sich im Speicher befindet, auszuführen, die sich ergebenden zusätzlichen Informationen auf der Anzeige anzuzeigen und/oder den Informationsinhalt durch optische Erkennungssoftware zu erkennen und den sich ergebenden Informationsinhalt zur Validierung zu einem Server zu senden (ähnlich Figur 46 und Abschnitt Überprüfung der Authentizität eines Sicherheitsmerkmals, das auf Schichten mit überlagerten Lenslet-Gittern beruht, dritte Ausführungsform).

Durch das Niveaulinien-Moire erhaltener sichtbarer Effekt

Wenn das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht in Bezug auf das eine oder die mehreren Basisschicht-Lenslet-Gitter bewegt wird oder wenn im Fall einer festen Anordnung von LensletGittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht die Anordnung in Bezug auf den Betrachter geneigt wird, scheinen sich die Linien konstanter Intensität oder Farbe, welche die durch Verschiebungen ihrer Lenslet-Gitter in die Basisschicht aufgenommenen Niveaulinien des Höhenprofils repräsentieren, zwischen dem Höhenformvordergrundskelett und den Formgrenzen und zwischen den Höhenformgrenzen und dem

Formhintergrundskelett zu bewegen. In den Figuren 30C und 30D sind die Niveaulinien durch konstante Grauwerte repräsentiert. Die verschiedenen Abtastpositionen der offenbarenden Schicht in Bezug auf die Basisschicht, wie in den Figuren 30C und 30D dargestellt, erzeugen eine andere Abbildung zwischen den Niveaulinien des Höhenprofils und ihrer Repräsentation als Linien konstanter Intensität oder konstanter Farbe. Die als

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····· · ·· ·· ·· ···· ···· ·· ·

Niveaulinien gesehenen konstanten Intensitäten oder Farben hängen von der rückseitigen Beleuchtung ab, die sich entsprechend dem Einfallswinkel auf die Basisschicht-Lenslets ändern sollte (siehe einfallendes Licht in Figur 3 bei den Winkelorientierungen 354, 355, 356, 357).

Lentikularbildsynbhetisierhechniken

Die Lentikularbildsynthetisiertechniken beruhen auf dem Zerlegen, Abtasten, der Kompression und dem

Wiederzusammensetzen der Basisschicht und auf dem Abtasten der offenbarenden Schicht. Eine Anzahl eingegebener Bilder, beispielsweise die 4 in Figur 36 dargesteliten Bilder, Kästchen Α, B, C und D, werden zerlegt und mit einem Faktor 4 komprimiert und dann überlagert, so dass sich die in Kästchen E dargestellte Basisschichtanordnung ergibt. Die einzelnen Bilder 3601, 3602, 3603, 3604 werden zu Bildteiien 3605, 3606, 3607 bzw. 3608. Die Schnitte 3611, 3612, 3613 und 3614 werden nach der Kompression (Herunterskalierung in einer Richtung) zu Schnitten 3615, 3616, 3617 bzw. 3618. Zum Verwirklichen einer aus Lenslet-Gittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht bestehenden Anordnung sind die in Kästchen E dargestellten schwarzen Vordergrund-Schnitte durch Gitter schräger zylindrischer Lenslets verwirklicht. Der Hintergrund (weiß) ist leer gelassen oder mit kleinen Mikrolinsen gefüllt, welche das Licht diffundieren. Das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht weist Lenslets auf, deren Periode gleich dem Abstand 3620 zwischen aufeinander folgenden Schnitten desselben Bildteils ist.

Beispielsweise zeigen die Figuren 37A, 37B, 37C und 37D

Photographien einer aus Lenslets des Basisgitters und des offenbarenden Gitters bestehenden Anordnung. Die Anordnung zeigt als Überlagerungsformen vier aufeinander folgende Ansichten, welche ein laufendes Kaninchen repräsentieren, / 150

• · · · · · · ·· ·· ···· ···· ·· · welche beim vertikalen Neigen der Anordnung erscheinen. Die zylindrischen Lenslets der offenbarenden Schicht sind horizontal orientiert und haben eine Periode von 400 qm, wobei jede zylindrische Linse eine Breite von 385 qm, gefolgt von einem Zwischenraum von 15 qm, aufweist. Die

Basisschichtgitter, welche den Vordergrund der

Basisschichtbilder bedecken, bestehen aus zylindrischen Lenslets mit einer Periode von 16 qm, wobei jedes zylindrische Linsenelement eine Basisbreite von 14 qm und einen Zwischenraum von 2 qm aufweist. Die Basisschichtgitter sind um 15 Grad in Bezug auf die Orientierung des Gitters der offenbarenden Schicht gedreht.

Weitere durch überlagerte Lenslet-Gitter erzeugte

Überlagerungsbilder

Die vorstehend detailliert beschriebenen Lenslet-GitterSynthetisiertechniken, die bei Betrachtung lD-Moire-Formen, 2DMoire-Formen, Niveaulinien-Moire-Formen oder Lentikularbildformen erzeugen, sind nur eine Untermenge der Vielzahl von Überlagerungsformen, die mit überlagerten Schichten von Lenslet-Gittern erreicht werden können. Diese Lenslet-GitterSynthetisiertechniken können auch verwendet werden, um analog ein Paar zufälliger 2D-Lenslet-Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht zu erzeugen, welches nach dem Amidror erteilten US-Patent 7 058 202 eine Überlagerung einer einzelnen Instanz einer 2D-Moire-Ansicht zeigt. Sie können auch verwendet werden, um ein Paar zufälliger 1D-Lenslet-Gitter der

Basisschicht und der offenbarenden Schicht zu erzeugen, welches nach dem Amidror und Hersch erteilten US-Patent 8 351 087 eine einzelne Instanz einer lD-Moire-Form zeigt.

Herstellung von Gittern zylindrischer Lenslets

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Die für die Herstellung von Feldern sphärischer Mikrolinsen entwickelten Technologien sind auch auf die Herstellung von Gittern zylindrischer Lenslets anwendbar. Die folgende Veröffentlichungsliste gibt einen Überblick über mögliche Technologien zur Herstellung von Mikrolinsen.

a) Z. D. Popovic, R. A. Sprague und G. Α. N. Connell,

Technique for monolithic fabrication of microlens arrays, Applied Optics, Band 27, Nr. 7, S. 1281, April 1988.

b) D. Daly, R. F. Stevens, M. C. Hutley und N. Davies, The manufacture of raicrolenses by melting photoresist, Measurement Science and Technology, Band 1, 759 - 766 (1990)

c) C.Y. Chang, S.Y. Yang, M.-H. Chu, Rapid fabrication of ultraviolet-cured polymer microlens arrays by soft roller stamping process, Microelectronic Engineering, Band 84, 355 361 (2007).

d) C.N. Hu, H.T. Hsieh, G.D. J. Su, Fabrication of microlens arrays by a rolling process with soft polydimethylsiloxane molds, J. of Micromechanics and Microengineering, Band 21, Veröffentlichung 065013, 7S. (2011).

e) S.J. Liu, C.C. Huang, C.T. Liao, Continuous InfraredAssisted Double-Sided Roll-toRoll Embossing of Flexible Polymer Substrates, Polymer Engineering and Science, Band 52, Ausgabe 7, 1395 - 1401, (2012).

Zuerst wird eine Ausführungsform vorgestellt, die auf dem Wiederaufschmelzen von Positivresist beruht. Die Gitter zylindrischer Lenslets werden durch direktes Laserschreiben und Wiederaufschmelzen auf Silicium durch Schleudern aufgebrachten Positivresists hergestellt. Die Felder werden in PDMS repliziert und schließlich für die UV-Bedruckung mit photohärtbarem Polymer verwendet. Am Ende des Prozesses kann ein sechster Schritt für die Kapselung der Vorrichtung ausgeführt

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·*··· · · · ·· ·· ···· ···· ·· · werden. Die verschiedenen Schritte sind in Figur 38 als Querschnitte dargestellt.

A. Positivresist 3801 wird durch Schleuderbeschichten auf einen Siliciumwafer aufgebracht (3800).

B. Der Resist wird belichtet und entwickelt (3810), um longitudinale Streifen 3811 zu erzeugen, welche den Mittellinien der zylindrischen Lenslets folgen.

C. Der strukturierte Resist wird erwärmt und wird flüssig. Dieser Wiederaufschmelzprozess neigt dazu, infolge der Oberflächenspannung zylindrische Lenslets zu erzeugen, deren Querschnitte Kreissegmente sind (3812).

D. Zur Erzeugung der Formen wird mit einem Härtungsmittel gemischtes Polydimethylsiloxan (PDMS, beispielsweise Sylgard 184) 3813 auf den wiederaufgeschmolzenen Resiststrukturen angeordnet. Es wird während wenigstens einer Stunde auf etwa 80 °C erwärmt, um vollständig zu polymerisieren. Das PDMS wird vom Siliciumsubstrat entfernt und weist nun die negative Form der zylindrischen Lenslets auf.

E. Das PDMS wird dann auf einem geeigneten transparenten Substrat (Glas- oder Kunststoffläge 3824) angeordnet, worauf ein UV-härtbares Material 3814 in der Art von Ormocomp aufgebracht wurde. Das UV-härtbare Material breitet sich unter dem PDMS aus. Es wird dann von unten oder von oben durch eine UV-Lichtquelle 3815 belichtet. Die PDMS-Form wird gelöst, und das Gitter zylindrischer Lenslets wird, an das transparente Substrat gebunden, verfügbar.

F. Option: Um eine höhere Widerstandsfähigkeit und eine längere Lebensdauer bereitzustellen, kann das Gitter zylindrischer Lenslets durch ein transparentes Material in der Art eines Polymers 3816, dessen Brechungsindex geringer ist als jener der Lenslets, eingekapselt werden. Dies kann beispielsweise mit einem Lenslet-Material mit einem Index von n = 1,52 und einem einkapselnden Polymer mit einem Index von n = 1,4

80/150 • ·· · «Q Γ\· · · · ·· • · · · o u· · · · · · • ·· · · · ······· • · · · · « · · ·· ·· ···· ···· ·· · erreicht werden. Der Radius der zylindrischen Lenslets wird nach Formel (12) berechnet, um die gewünschte Brennweite zu erzielen.

Es werden nun Ausführungsformen beschrieben, welche die Massenproduktion von Gittern zylindrischer Lenslets ermöglichen. Eine erste Ausführungsform beruht auf einer Rollezu-Rolle-Anordnung mit einem einzigen PDMS tragenden Rad.

Die Punkte A bis D sind die gleichen wie oben, jedoch auf einer länglichen Oberfäche gebildet, die mehrere Teile (Bereiche) aufweist, welche jeweils ihre Gitter zylindrischer Lenslets aufweisen. Zusätzlich werden nach den Figuren 38 und 39 die folgenden Schritte ausgeführt.

E'. Die PDMS-Formen (Figur 39, 3903) werden an einem Band 3902 angebracht, welches das rollende Rad umgibt. Das beispielsweise aus Kunststoff bestehende Substrat 3910 wird durch ein sekundäres Pressrad 3905 gegen das PDMS gedrückt, welches das rollende Rad 3901 umgibt. UV-härtbares Material in der Art von Ormocomp wird vor dem Durchlaufen der beiden Räder kontinuierlich auf das Substrat aufgebracht 3904.

F. Dann bewegen sich sowohl die PDMS-Form als auch das gepresste härtbare Material mit der Drehung 3907 des Hauptrads 3901. Während dieser Bewegung wird das härtbare Material in die PDMS-Form gedrückt und gleichzeitig durch ÜV-Bestrahlung 3908 gehärtet.

G. Wenn das geformte gehärtete Material die Drehung des Hauptrads verlässt 3906, folgt das PDMS der Oberfläche des Hauptrads und trennt sich das geformte gehärtete Material davon. Das geformte gehärtete Material ist als Gitter von Lenslets 3909 auf dem Substrat 3910 verfügbar.

/150 • · • · • · · · · • · · · · · ·

Entweder die Schritte A bis E oder alternativ die Schritte A bis G können sowohl für die Basisschichtgitter zylindrischer Lenslets als auch für die Gitter zylindrischer Lenslets der offenbarenden Schicht ausgeführt werden. Zur Erhöhung des Kontrasts in der Basisschicht (siehe Abschnitt Verstärkung des Kontrasts der Basisschicht durch diffundierende Mikrlinsen) können Mikrolinsen ähnlich wie zylindrische Lenslets gebildet werden, indem auch in Schritt B Kreisscheiben belichtet werden, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist.

Die endgültige Mehr-Lenslet-Anordnung, welche die LensletGitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht enthält, kann durch Zusammenheften des Basisschichtgitters und des Gitters der offenbarenden Schicht erhalten werden.

Lagegenauigkeitsmarkierungen, die aus einem Kreuz bestehen, das aus zwei zylindrischen Lenslets gebildet ist und zwischen den getrennten Teilen angeordnet ist, können hilfreich sein, um die beiden Schichten in Lageübereinstimmung zu bringen, bevor sie aneinander geheftet werden.

Bei einer zweiten Rolle-zu-Rolle-Ausführungsf orm. werden beide Schichten des Substrats auf derselben Installation bedruckt, wie in Figur 40 dargestellt ist. Dieses System beruht auf einem Rad 4001, das eine erste PDMS-Form 4011 zum Drucken der Basisschicht-Lenslets trägt, und einem zweiten Rad 4002, das eine zweite PDMS-Form 4013 zum Drucken der Lenslets der offenbarenden Schicht trägt. Auf jeder Seite des Substrats arbeitet das System ebenso wie für die zuvor beschriebene Ausführungsform mit einem einzelnen PDMS tragenden Rad beschrieben. Es sei bemerkt, dass das Material optional nach dem Bedrucken beim Laufen entlang dem ersten Rad durch eine transparente Schicht mit einem geringeren Brechungsindex eingekapselt werden kann, wodurch eine flache Oberfläche erzeugt wird. In Schritt G wird, nachdem das geformte gehärtete

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Material 4012 vom PDMS getrennt wurde, härtbares Material auf die andere Seite des Substrats gegossen 4060 und gegen die zweite PDMS-Form 4013 gedrückt, während entlang dem zweiten Rad 4002 gedreht wird. Das Material wird durch UV-Licht 4021 behandelt, gehärtet und schließlich vom PDMS 4014 gelöst. Durch diesen Prozess ist das Basisschichtgitter von Lenslets 4051 auf einer Seite des Substrats gleichzeitig mit dem Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht auf der anderen Seite des Substrats 4014 verfügbar. Zur Gewährleistung einer guten räumlichen Lageübereinstimmung der beiden Lenslet-Schichten werden aus einem Kreuz aus zwei kleinen zylindrischen Lenslets gebildete Lageübereinstimmungsmarkierungen in regelmäßigen Intervallen zwischen den getrennten Bereichen der Gitter angeordnet. Wenn dieser Prozess eingerichtet wird, kann das zweite Rad 4002 leicht in Bezug auf das erste Rad 4001 bewegt werden, um zu gewährleisten, dass die aus Lenslets gebildeten gehärteten Kreuz-Lageübereinstimmungsmarkierungen am Ausgang des zweiten Rads in Lageübereinstimmung gebracht werden.

Es sind auch andere Ausführungsformen möglich, beispielsweise eine Ausführungsform, die auf einem doppelseitigen Rolle-zuRolle-Prägen flexibler Polymersubstrate durch Rollen, die das Negativ der gewünschten Lenslet-Gitter tragen, beruht. Eine Rolle trägt das Negativ des Basisschichtgitters von Lenslets, und die andere metallische Rolle trägt das Negativ des LensletGitters der offenbarenden Schicht. Die beiden metallischen Rollen werden gegeneinander gedrückt, und das härtbare Material wird auf beide Seiten eines Glas- oder KunststoffSubstrats gegossen. Infolge des Drucks zwischen den beiden Rädern nimmt das härtbare Material die gewünschte Form an, und das Material wird durch UV-Beleuchtung gehärtet. Im Fall transparenter Rollen können die ÜV-Lichtquellen das härtbare Material von innerhalb der Räder beleuchten.

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Herstellung personalisierter Lenslet-Gitter

Eine hohe Fälschungssicherheit wird durch individualisierte Lenslet-Gitter bereitgestellt, welche eine Information aufweisen, die sich auf das zu schützende spezifische Dokument oder den zu schützenden wertvollen Artikel bezieht. Beispielsweise können die Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht und der Basisschicht an einem Kästchen befestigt werden, das wertvolle Arzneimittel enthält, wobei das Überlagerungsbild als Niveaulinien-Moire die Nummer zeigt, welche die Herstellungsserie dieses Arzneimittels oder seine spezifische Identifikationsnummer kennzeichnet. Als weiteres Beispiel kann eine ID-Karte als Basisschicht-Lenslet-Gitter das Halbtonbild des Karteninhabers und als Überlagerungs-MoireForm, entweder als sich bewegende ID-Moire-Form oder als Niveaulinien-Moire-Form, wodurch das Geburtsdatum des Karteninhabers repräsentiert wird, zeigen. Die Herstellung solcher personalisierter Lenslet-Gitter kann durch Drucken mit einem Polymerstrahldrucker (Figur 41, 4100) erhalten werden, der ähnlich wie ein Tintenstrahidrucker arbeitet. Die dünnen Polymerstreifen, Rechtecke 4130 oder Kreisscheiben werden gedruckt und bilden dann infolge der Oberflächenspannung, möglicherweise nach dem Erwärmen 4106 und/oder UV-Härten 4107, die Gitter zylindrischer oder kreisförmiger Lenslets. Für weitere Einzelheiten über mögliche Polymerstrahlprozesse sei auf die folgenden Artikel verwiesen, die hier durch Verweis aufgenommen sind:

- Fakhfouri u. a., InkJet printing of SU-8 polymer based mems, a case study for microlenses, Proc. IEEE 21st International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, 2008,

- Vilmi u. a., InkJet printed micro lens array on patterned Substrate, SPIE Band 8613, Artikel Nr. 861317, 2013,

- Chen u. a., Fabrication of inkjet-printed SU-8 photoresist microlenses using hydrophilic confinement, J. Micromech. Microeng. Band 23, Artikel 065008, 8 Seiten (2013) .

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Die vor kurzem entwickelten 3D-Drucker können solche Linsen auch mit einem Polymermaterial drucken, wodurch bei einer bestimmten Temperatur infolge der Oberflächenspannung die gewünschten Gitter zylindrischer oder kreisförmiger Lenslets gebildet werden. Die Polymerisation kann dann durch Bestrahlen der sich ergebenden Lenslet-Gitter mit UV-Licht und/oder durch Erwärmen von ihnen erfolgen.

Große Lenslet-Gitter, beispielsweise Lenslet-Gitter mit einer Wiederholungsperiode von mehr als 1 mm, können durch klassisches 3D-Drucken mit einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt werden. Die 3D-Form der einseitigen oder im Fall einer festen Anordnung der zweiseitigen Lenslet-Gitter wird durch ein Oberflächenmodell· in der Art des STL-Dateiformats für die Stereolithographie beschrieben. Die STL-Beschreibung wird dann in die Software eingegeben, welche das Oberflächenmodell in Druckerbefehle umwandelt, welche die horizontalen x-y-Verschiebungen und die vertikalen z-Verschiebungen des Druckkopfs spezifizieren. Das sich ergebende gedruckte 3D-Kunststoffelement bildet entweder die Basisschicht-Lenslet-Gitter oder das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht auf einer flachen KunststoffSchicht.

Falls sowohl die Gitter der Basisschicht als auch jene der offenbarenden Schicht gleichzeitig auf die beiden Seiten einer flachen KunststoffSchicht gedruckt werden, ist das sich ergebende gedruckte 3D-Volumen die feste Mehr-LensletAnordnung, die direkt verwendbar ist, um das sich ergebende Überlagerungsformbild zu betrachten. Eine solche feste Anordnung mit einer hohen Größe von einigen Zentimetern bis zu einigen Metern kann für Werbungs- und Dekorationszwecke, bei Ausstellungen, zur Dekoration von Wänden oder in Vergnügungsparks verwendet werden.

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Eine digitale Fertigungsstraße, die personalisierte

Sicherheitsvorrichtungen in der Art von Identitätskarten (IDKarten) erzeugt, weist einen Computer (Figur 41, 4110) auf, auf dem ein Computerprogramm ausgeführt wird, wodurch das Layout der lD-Felder rechteckiger Bereiche und der 2D-Felder kreisförmiger Bereiche, worauf die entsprechenden Gitter zylindrischer und sphärischer Lenslets gebildet werden, automatisch erzeugt wird.

Im Fall eines Niveaulinien-Moires, das als Basisschicht das Halbtonbild beispielsweise des Dokumentinhabers und als Niveaulinien-Moire seinen Namen und sein Geburtsdatum zeigt, kann das Computerprogramm die folgenden Schritte ausführen:

A) Lesen des Datensatzes von einer Platte 4112 oder von einem Netzserver 4111, worin das Gesichtsbild veränderlicher Intensität (oder Graustufen-Gesichtsbild) und der Name und das Geburtsdatum des Dokumentinhabers enthalten ist,

B) Erzeugen des einen oder der mehreren Höhenprofile (beispielsweise Figuren 33A und 33B) aus dem Bitmap-Bild des Geburtsdatums,

C) Erzeugen des Zitterfelds (beispielsweise Figur 33E) mit den Bandfeldern (Figuren 33C und 33D), worin durch geeignete Verschiebungen das eine oder die mehreren im vorstehenden Punkt B erzeugten Höhenprofile aufgenommen werden,

D) Halbtonverarbeitung des Gesichtsbilds veränderlicher Intensität (beispielsweise 32A) durch Zittern mit dem im vorstehenden Punkt C erzeugten Zitterfeld, um dadurch ein Halbtonbild mit schwarzen polygonalen Halbtonelementflächen zu erzeugen (beispielsweise Figuren 32B und 33F),

E) Füllen der viereckigen schwarzen Halbtonflachen mit Feldern kleiner Rechtecke (Figuren 34A und Vergrößerung in Figur 34B), um dadurch das Layout der Gitter zylindrischer Lenslets zu definieren,

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F) Mit dem Feld kleiner Basisschichtrechtecke, Bilden der Befehle (4104 Druckkopfbefehle und Tischverschiebungsbefehle 4115 und 4116) für den Polymerstrahldrucker, der das Polymermaterial 4103 auf das ausgewählte Substrat 4102 (beispielsweise Kunststoff) druckt. Diese Befehle können direkt Befehle zum Drucken aufeinander folgender Tröpfchen entlang diesen Rechtecken oder zum Rasterscanndrucken von

Polymertröpfchen entsprechend der rasterisierten

Rechteckfelddatei sein. Das erzeugte Substrat mit den

Polymertröpfchen wird dann erwärmt 4106 und/oder UV-gehärtet 4107 .

Falls das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht nicht individuell personalisiert ist, kann es wie im Abschnitt Herstellung von Gittern zylindrischer Lenslets beschrieben hergestellt werden. Falls es personalisiert ist, beispielsweise indem es für personalisierte Sicherheitselemente kosinusförmige Layouts der offenbarenden Schicht verschiedener Amplituden, Perioden und Orientierungen aufweist, kann es analog der vorstehend beschriebenen Prozedur für die Erzeugung personalisierter Basisschicht-Lenslet-Gitter hergestellt werden.

Die Herstellung großer fester Anordnungen von Lenslet-Gittern würde folgende Schritte aufweisen: Entwickeln der festen Anordnung von Lenslet-Gittern der Basisschicht und der offenbarenden Schicht (Figur 42, 4201), Ableiten 4202 einer 3DOberflächenbeschreibung (beispielsweise STL) anhand der Parameter und des Layouts der Lenslet-Gitter, Umsetzen der 3DOberflächenbeschreibung in 3D-Druckkopf-Verschiebungsbefehle 4203 und Drucken 4204 der festen Anordnung in 3D entsprechend den berechneten Kopf-Verschiebungsbefehlen.

Entwickeln eines Sicherheitsmerkmals /150 ,8 7

Das Verfahren zum Entwickeln eines in ein zu sicherndes

Dokument oder einen zu sichernden Artikel aufzunehmenden Sicherheitsmerkmals (Figur 43) weist folgende Schritte auf:

a) Auswahlen einer Kategorie von Überlagerungseffekten 4301 wie Lentikularbildeffekt, lD-Moires, 2D-Moires, zufälliges Moire, Niveaulinien-Moires, Verschiebungseffekte oder Lentikularbildeffekte.

b) Entwickeln der Nachricht 4302, die als Überlagerungsformbild erscheinen sollte.

c) Ausfuhren der Schichtsynthetisiersoftware 4303, welche in der Lage ist, die ausgewählte Kategorie von Überlagerungseffekten zu erzeugen und als Eingabe die Nachricht sowie geeignete Parameter zu übergeben (siehe die relevanten Abschnitte, welche die verschiedenen Überlagerungseffekte beschreiben) .

d) Erhalten als Ausgabe (i) des Basisschicht-Gitterlayouts in Form einer Bitmap 4304, welches die Abschnitte (Vordergrund) zeigt, die mit den Basisschichtgittern von Lenslets zu füllen sind, und (ii) des Layouts der offenbarenden Schicht in Form einer Bitmap mit transparenten Linien oder kleinen Löchern, welche das Layout des Lenslet-Gitters der offenbarenden Schicht spezifizieren.

e) Verifizieren, dass die Überlagerung der Basisschicht und der offenbarenden Schicht das gewünschte

Überlagerungsformbild, welches die anfänglich entwickelte Nachricht enthält, erzeugt.

f) Anwenden eines weiteren Verarbeitungsschritts zum Füllen der Vordergrundabschnitte der Basisschicht mit Flächen, welche das Layout der Basisschichtgitter von Lenslets repräsentieren 4305. Wählen einer geeigneten Orientierung und Periode der Basisschicht-Lenslet-Gitter.

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g) Abhängig von den eingegebenen Dateien, die vom Gerät benötigt werden, welches in der Lage ist, den Resist in Schritt A des Abschnitts Herstellung von Gittern zylindrischer Lenslets zu belichten, kann ein zusätzlicher Verarbeitungsschritt erforderlich sein, um die Dateien zu erzeugen, weiche den Weg eines belichtenden Lasers definieren. Beispielsweise werden die Streifen, welche die Oberflächen des Resists bilden, welche später durch den WiederaufSchmelzprozess behandelt werden, in Sequenzen kleiner CIF(Caltech Intermediate Form)-Rechtecke umgewandelt. Der belichtende Laser belichtet dann die aufeinander folgenden Rechtecke. Die Ausgabe des vorliegenden Schritts ist die CIF-Datei, die als Eingabe in die Laserbelichtungssoftware wirkt.

h) Schließlich Herstellen der Lenslet-Gitter 4306.

Anordnen der Vorderseite-Rückseite-Lenslet-Gitter auf wertvollen Dokumenten und Produkten

Die Mehr-Lenslet-Anordnung, die auf ihrer Vorderseite das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht und auf ihrer Rückseite die Lenslet-Gitter der Basisschicht aufweist, stellt das klarste Überlagerungsformbild bereit, wenn es im Transmissionsmodus betrachtet wird, wenn Licht von der Rückseite der Anordnung ankommt, beispielsweise Licht von einem Fenster, Licht von einer Kunstlichtquelle, Licht von einem LEDFeld oder Licht von einer Wand. Die besten Effekte werden erreicht, wenn die Intensität des ankommenden Lichts von seinem Einfallswinkel abhängt. Die Anordnung mit den VorderseiteRückseite-Lenslet-Gittern kann in ein beliebiges Dokumentfenster aufgenommen werden, beispielsweise das Fenster, das für transmissive Effekte auf lichtundurchlässigen Papierbanknoten reserviert ist, den nicht lichtundurchlässigen Abschnitt einer Polymerbanknote oder einen transparenten Polymerbereich innerhalb einer Kunststoffkarte. Die

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Vorderseite-Rückseite-Lenslet-Gitter können auch auf einem transparenten Abschnitt einer polymerischen Datenseite eines Passes angeordnet werden. Vorderseite-Rückseite-Lenslet-Gitter können auch leicht in transparente oder halbtransparente Bereiche von Kunststoffidentitätskarten (ID-Karten) aufgenommen werden, indem sie auf beiden Seiten der Karte angeordnet werden. Sie können durch ein transparentes Material in der Art eines Polymers mit einem niedrigeren Brechungsindex als die Lenslets eingekapselt werden. Die sich ergebende ID-Karte kann beispielsweise das Gesicht des ID-Karteninhabers zeigen. Durch Neigen der ID-Karte ändern die Gesichtsteile ihre Intensitäten kontinuierlich von hell zu dunkel und umgekehrt, wie in den Figuren 31A und 31B dargestellt ist.

Entsprechend dem Abschnitt Mit einem Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht mit einer großen Wiederholungsperiode und Lenslet-Gittern der Basisschicht mit einer kleinen

Wiederholungsperiode, wodurch ein Halbtonbild gebildet ist, erzeugtes Niveaulinien-Moire ist es auch möglich, die das Halbton-Bild bildenden Basisschicht-Lenslet-Gitter auf eine Seite eines halbtransparenten Substrats zu drucken und das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht auf die andere Seite des halbtransparenten Substrats zu drucken. Wenn dann im reflektierenden Modus auf einem dunklen Hintergrund betrachtet wird (Figur 44A, 4401), ist das Halbtonbild 4402 sichtbar, beispielsweise ein Bild, das der Photographie des

Dokumentinhabers ähnelt, und wenn im transmissiven Modus 4403 betrachtet wird, wobei von hinten beleuchtet wird 4405, wird das transmissive Überlagerungsbild sichtbar, das durch die Überlagerung der Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht gebildet wird. Dieses transmissive Überlagerungsbild enthält eine Nachricht in der Art des Namens, des Geburtsdatums und der Kennnummer des Dokumentinhabers 4404.

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Die Anordnung mit den Vorderseite-Rückseite-Lenslet-Gittern kann auch auf eine beliebige Verpackung angewendet werden, die ein transparentes Fenster für dieses Authentifizierungsmerkmal reserviert. Beispielsweise kann eine Arzneimittel enthaltende Verpackung ein kleines transparentes Fenster aufweisen, das sich in seinem schwenkenden Deckel befindet. Dieses transparente Fenster kann auf einer Seite das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht und auf der anderen Seite die Licht konzentrierenden Lenslet-Gitter aufweisen, welche die Basisschicht bilden. Wenn die Schachtel geöffnet wird, zeigt der Deckel als Moire-Überlagerungsbild die sich dynamisch bewegende Nachricht Original-ARZNEIMITTEL.

Verpackungen, die einen transparenten Teil oder ein transparentes Fenster aufweisen, werden häufig für den Verkauf einer großen Vielfalt von Produkten, einschließlich beispielsweise CD, DVD usw., verwendet, wobei der transparente Teil der Verpackung Kunden ermöglicht, das Produkt innerhalb der Verpackung zu sehen. Die transparenten Teile dieser Verpackungen können vorteilhaft auch für die Authentifizierung und Fälschungsverhinderung der Produkte verwendet werden, indem ein Teil des transparenten Fensters für die Anordnung der Vorderseite-Rückseite-Lenslet-Gitter verwendet wird. Die aus den Vorderseite-Rückseite-Lenslet-Gittern bestehende Anordnung kann auch auf getrennte Sicherheitsetikette oder -aufkleber gedruckt werden, die am Produkt selbst oder an der Verpackung befestigt oder auf andere Weise daran angebracht werden.

Überprüfung der Authentizität eines Sicherheitsmerkmals, das auf Schichten mit überlagerten Lenslet-Gittern beruht

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das

Formbild, das sich aus der Überlagerung der Lenslet-Gitter der

Basisschicht und der offenbarenden Schicht ergibt, visualisiert werden, indem einfach die Anordnung betrachtet wird, welche die /150

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Lenslet-Schichten aufweist. Dieses Überlagerungsformbild kann ein graphisches Motiv, ein Symbol oder einen Textbestandteil· repräsentieren, wovon bekannt ist, dass dadurch das zu authentifizierende Element gekennzeichnet wird. Durch Modifizieren der relativen Abtastposition des Lenslet-Gitters der offenbarenden Schicht in Bezug auf das Lenslet-Gitter der Basisschicht, wodurch das ankortraiende Licht konzentriert wird, wird das Überlagerungsformbild animiert. Die relative Abtastposition des Gitters der offenbarenden Schicht kann beispielsweise durch eine relative Verschiebung oder eine relative Drehung der Schichten oder durch horizontales, vertikales oder diagonales Neigen einer festen Anordnung (beispielsweise Figur 45A und Figur 45B, 4503) aus den beiden Schichten modifiziert werden. Im Fall eines ID- oder 2D-Moires bewegt sich das Überlagerungsformbild (beispielsweise von 4505 nach 4506) über die Anordnung (siehe auch die Entwicklung des Moire-Formbilds von Figur 12 zu Figur 13). Im Fall eines Niveaulinien-Moires zeigt das Überlagerungsformbild Schwebungen von den Vordergrund- und Hintergrundzentren zu den Rändern dieser Form und umgekehrt (siehe die Figuren 30C und 30D für zwei verschiedene Abtastpositionen, wobei die konstanten Graustufen den Formniveaulinien folgen). Im Fall eines

Lentikularbilds geben mehrere Forminstanzen den Eindruck einer sich dynamisch bewegenden Form (siehe die Figuren 37A, 37B, 37C und 37D).

Gemäß einer zweiten Ausführungsform können mehrere

Überlagerungsbildnachrichten in dieselbe Anordnung von Basisund offenbarenden Lenslet-Gittern aufgenommen werden. Beispielsweise zeigen die Figuren 19A und 19B die ID-MoireNachrichten VALID und OK, die an verschiedenen Tiefenniveaus auftreten und sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Eine Person kann sofort mit dem bloßen Auge die Authentizität des Sicherheitselements durch Neigen der festen

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Anordnung und Verifizieren, dass sich die beiden Nachrichten in entgegengesetzte Richtungen bewegen und dass die VALIDNachricht weiter entfernt als die OK-Nachricht auftritt, verifizieren.

Gemäß einer dritten Ausführungsform kann das Formbild (Figur 46, 4610), das sich aus der Überlagerung der LensletGitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht ergibt, mit einem Smartphone 4604 photographiert werden. Die Software des Smartphones kann dieses Formbild analysieren, beispielsweise im Fall einer Zeichen und/oder Zahlen aufweisenden Textnachricht, sie kann die Nachricht 4605 durch optische Zeichenerkennungssoftware erkennen, und sie kann möglicherweise mit einem Web-Server 4620 interagieren 4621, um festzustellen, ob die identifizierende Textnachricht gültig ist. Falls die identifizierende Textnachricht gültig ist, erscheint eine Nachricht 4606 auf dem Smartphone, welche dem Betrachter mitteilt, dass das Sicherheitselement, welches die überlagerten Basis- und offenbarenden Lenslet-Gitter aufweist, authentisch ist.

Fälschungsverhinderungsmerkmale

Ohne geeignete hochentwickelte Geräte, welche dazu in der Lage sind, die Lithographie(oder Laserbelichtungs)- und die WiederaufSchmelzvorgänge auszuführen, ist es nicht möglich, die Lenslet-Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht zu replizieren. Selbst wenn ein solches Gerät dem möglichen Fälscher zur Verfügung steht, ändern Versuche, ein gemäß der vorliegenden Erfindung hergestelltes sicheres Element durch Aufnehmen von Mikroskopbildern des Lenslet-Gitters zu fälschen, leicht die Größe der entsprechenden Lenslets. Die Moire-Formen, die mit dem lD-Moire, 2D-Moire und den Niveaulinien-Moires erhalten werden, sind sehr empfindlich für das Verhältnis zwischen den Lenslet-Perioden der offenbarenden Schicht und der /150 • · ·

Basisschicht. Kleine Änderungen dieser Verhältnisse können sehr große Verzerrungen der sich ergebenden Überlagerungsformbilder erzeugen. Zusätzlich kann das zylindrische Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht ein gekrümmtes Layout in der Art eines kosinusförmigen Layouts aufweisen. Ohne die Parameter der entsprechenden geometrischen Transformation zu kennen, wären solche gekrümmten Gitter der offenbarenden Schicht sehr schwer zu fälschen. Schließlich können die Basisschicht-Lenslet-Gitter und/oder das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht durch ein transparentes Material in der Art eines Polymers mit einem geringeren Brechungsindex als die Lenslets eingekapselt werden. Eine solche Einkapselung kann es einem Fälscher sehr schwierig machen, durch abbildende Mittel die Orientierung, die Größe und das Layout der Lenslet-Gitter wiederherzustellen.

Dekorative Aspekte

Zusätzlich zur Sicherheit haben die vorgestellten Anordnungen von Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der

Basisschicht einen hohen ästhetischen Wert und können auch bei Luxusprodukten in der Art von Uhren, Smartphones, Parfüms, kostspieligen Getränken, bei Kleidungsstücken in der Art eines Anzugs, eines Rocks, einer Bluse, einer Jacke, von Schalen und von Hosen sowie bei Fahrrädern und Autos attraktiv sein (siehe auch das hier durch Verweis aufgenommene US-Patent 7 295 717, wobei einer der Erfinder derselbe wie bei der vorliegenden Erfindung ist). Zusätzlich können diese Anordnungen infolge ihres unerwarteten Aussehens und der Dynamik des sich ergebenden Überlagerungsformbilds auch in großem Maßstab für Ausstellungen oder für Vergnügungsparks erzeugt werden. Sie können auch Anwendungen für die Dekoration von Gebäuden finden. Bei diesen großen Maßstäben können Lenslet-Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht durch Füllen von KunststoffZylindern oder sphärischen Elementen mit einer

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Flüssigkeit in der Art von Wasser erzeugt werden, um zylindrische Lenslets oder sphärische Lenslets zu erhalten.

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Patentansprüche :

1. Verfahren zur Erzeugung eines Lenslet-Gitters einer

Claims (41)

1. offenbarenden Schicht und von Lenslet-Gittern einer Basisschicht, die überlagerbar sind, welche, wenn sie überlagert werden, ein Überlagerungsformbild erzeugen, das eine erkennbare Nachricht zeigt, welches folgende Schritte aufweist:

   (i) Auswahlen der Nachricht, die als das Überlagerungsformbild erscheinen soll, (ii) Auswahlen einer Überlagerungstechnik aus dem Satz von 1DMoire-, 2D-Moire-, Zufälliges-Moire-, Niveaulinien-Moire-, Lentikularbild-, Phasenverschiebungs- und stereoskopischen Tiefensynthetisiertechniken, (iii) Definieren von Überlagerungsparametern entsprechend der ausgewählten Überlagerungstechnik, (iv) Erzeugen sowohl der offenbarenden Schicht als auch der

   Basisschicht anhand des Formbilds der ausgewählten Nachricht, wobei die offenbarende Schicht ein Feld offenbarender Schichtflächen aufweist, welche das Layout des Lenslet-Gitters der offenbarenden Schicht spezifiziert, und wobei die Basisschicht Felder von Basisschichtflächen aufweist, welche das Layout der Basisschicht-Lenslet-Gitter spezifizieren, (v) Herstellen des sich an den Positionen des Felds offenbarender Schichtflächen befindenden Lenslet-Gitters der offenbarenden Schicht und der Basisschicht-Lenslet-Gitter an den Positionen der Felder von Basisschichtflächen durch Anwenden von Techniken, die aus dem Satz ausgewählt werden, der aus lithographischen Techniken, Laserschreibtechniken, Ätztechniken, WiederaufSchmelztechniken und Prägetechniken besteht.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lenslet-Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht, die überlagert sind, eine feste Mehr-Lenslet-Anordnung bilden, wobei

   96/150 • · · ·· · ···· : .96 .· · ·»··· · · · ·« ·· ···· ···· ·· · die Anordnung von hinten beleuchtet wird und wobei ein Neigen der Anordnung das überlagerungsformbild dynamisch entwickelt, wobei die Entwicklung im Fall eines ID- oder 2D-Moires als eine Verschiebung gekennzeichnet ist, im Fall eines Lentikularbilds als Folge aufeinander bezogener Teilbilder gekennzeichnet ist, im Fall einer Phasenverschiebungsüberlagerungstechnik als eine Intensitätsumkehr und/oder eine Farbänderung des Vordergrunds und des Hintergrunds des Überlagerungsformbilds gekennzeichnet ist und im Fall eines Niveaulinien-Moires als Linien konstanter Intensität oder Farbe, die sich über aufeinander folgende Niveaulinien des Überlagerungsform-Höhenprofils bewegen, gekennzeichnet ist, wobei sich die Niveaulinien zwischen den Überlagerungsformgrenzen und den Überlagerungsformvordergrundund -hintergrundzentren befinden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei geometrische

   Transformationen sowohl auf das Feld offenbarender

   Schichtflächen als auch auf das Feld von Basisschichtflächen angewendet werden, welche nach der Herstellung krummlinig angeordnete Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht und der Basisschicht erzeugen.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei beim Schritt des

   Herstellens des Lenslet-Gitters der offenbarenden Schicht und der Lenslet-Gitter der Basisschicht auch wenigstens eine zusätzliche Schicht hergestellt wird, die eines der LensletGitter einkapselt, wobei die einkapselnde Schicht einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als jener der Lenslet-Gitter, und wobei die einkapselnde Schicht eine flache Grenzfläche mit der Luft aufweist, wodurch das Layout des eingekapselten geometrisch transformierten Gitters verborgen wird, wodurch seine Replikation für Fälschungszwecke verhindert wird.

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5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine spezifische geometrische Transformation auf die offenbarende Schicht angewendet wird und wobei (a) im Fall eines lD-Moires die Basisschicht entsprechend einer von der spezifischen Transformation der offenbarenden Schicht abgeleiteten geometrischen Transformation und einem gewünschten Layout des durch eine entsprechende geometrische MoireSchichttransformation ausgedrückten lD-Moires erzeugt wird, (b) im Fall eines Niveaulinien-Moires mit dem gleichen Aussehen wie das mit einer geradlinigen offenbarenden Schicht erzeugte Niveaulinien-Moire die Basisschicht entsprechend der gleichen spezifischen geometrischen Transformation wie bei der offenbarenden Schicht erzeugt wird und das ÜberlagerungsformHöhenprofil durch vertikale Verschiebungen der

   Basisschichtflächen als Funktion des Höhenprofils in die Basisschicht aufgenommen wird, (c) im Fall eines entsprechend der spezifischen geometrischen

   Transformation der offenbarenden Schicht geometrisch transformierten krummlinigen Niveaulinien-Moires die

   Basisschichtflachen zuerst proportional zur Profilhöhe verschoben werden und dann entsprechend der gleichen spezifischen geometrischen Transformation wie bei der offenbarenden Schicht angeordnet werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Fall eines NiveaulinienMoires das Feld offenbarender Schichtflächen ein Feld transparenter Linien der offenbarenden Schicht ist, wobei die Felder von Flächen, welche das Layout der Lenslet-Gitter der Basisschicht spezifizieren, aus dem Satz von Feldern transparenter Linien der Basisschicht, Rechteckfeldern und Scheibenfeldern ausgewählt werden, wobei im Fall transparenter Linien der Basisschicht die hergestellten Lenslet-Gitter der Basisschicht im Wesentlichen die gleiche Periode aufweisen wie das hergestellte Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht und

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   99 99 9999 9999 99 9 wobei im Fall von Rechteckfeldern und Scheibenfeldern die hergestellten Lenslet-Gitter eine erheblich kleinere Periode aufweisen als das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Basisschicht einen Vordergrund aufweist, der mit den Feldern der Basisschichtflachen gefüllt ist, und einen Hintergrund aufweist, der mit zufällig positionierten nicht überlappenden Scheiben mit Größen, die innerhalb eines gegebenen Größenintervalls zufällig ausgewählt sind und erheblich kleiner sind als die Periode des Gitters der offenbarenden Schicht, gefüllt ist, und wobei während des Herstellungsschritts zylindrische Lenslet-Gitter an Orten des Felds von Basisschichtflächen erzeugt werden und Mikrolinsen an den Positionen der zufällig positionierten nicht überlappenden Scheiben erzeugt werden.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lenslet-Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht, die überlagert sind, eine feste Anordnung bilden, wobei das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht eine im Wesentlichen vertikale Orientierung aufweist, wodurch den Augen eines Betrachters unterschiedliche Ansichten der Basisschicht-Lenslet-Gitter bereitgestellt werden, wobei die unterschiedlichen Ansichten einen Parallaxeneffekt erzeugen, der es erlaubt, das Überlagerungsformbild als ein aus Formen mit unterschiedlichen scheinbaren Tiefen zusammengesetztes Bild wahrzunehmen.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Überlagerungsformbild aus einer ersten Nachricht und einer zweiten Nachricht besteht, wobei, wenn die Anordnung geneigt wird, sich die erste

   Nachricht auf einem gegebenen scheinbaren Tiefenniveau bewegt und sich die zweite Nachricht in entgegengesetzter Richtung auf einem anderen scheinbaren Tiefenniveau bewegt.

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10. 10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lenslet-Gitter der Basisschicht und der offenbarenden Schicht überlagert werden und eine feste Anordnung bilden, wobei die Anordnung von hinten durch eine Beleuchtung beleuchtet wird, die räumlich veränderliche Farben bereitstellt, wobei die Beleuchtung im Fall des Niveaulinien-Moires Niveaulinien erzeugt, welche Farben aufweisen, die den in der Beleuchtung vorhandenen Farben ähneln.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Beleuchtung aus mehreren an verschiedenen Positionen hinter der Anordnung angeordneten Leuchtdioden-Baugruppen besteht und wobei die Niveaulinien ähnliche Farben wie das Licht von den Leuchtdioden-Baugruppen aufweisen.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich die von den

    Leuchtdioden-Baugruppen emittierten Farben im Laufe der Zeit entwickeln und wobei die Niveaulinien daher Farben aufweisen, die sich auch im Laufe der Zeit entwickeln.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei, wenn die Anordnung in Bezug auf einen Betrachter geneigt wird, sich die Farbniveaulinien sowohl räumlich als auch zeitlich entwickeln.
14. 14. Vorrichtungsanordnung mit einer Überlagerung eines LensletGitters einer offenbarenden Schicht und von Lenslet-Gittern einer Basisschicht, welche eine erkennbare Nachricht erzeugende Überlagerungsformen zeigt, wobei die Überlagerungsformen durch die Abtastwirkung des Lenslet-Gitters der offenbarenden Schicht auf einer Ebene erzeugt werden, auf der die Lenslet-Gitter der Basisschicht das ankommende Licht konzentrieren, wobei sich die erkennbare Nachricht dynamisch bewegt, wenn der

    Betrachtungswinkel in Bezug auf die überlagerten Lenslet-Gitter

    100/150 • · · ·· ·· ·· ·· • ·· ΈΩΩ · ·· ··· • · · -· '•v · ······· ····· · ·· ·· ·· ···· ···· ·· · geändert wird, und wobei die Überlagerungsformen durch eine Technik gebildet sind, die aus dem Satz von lD-Moire-, 2DMoire-, Zufälliges-Moire-, Niveaulinien-Moire-, Lentikularbild, Phasenverschiebungs- und stereoskopischen Tiefenüberlagerungssynthetisiertechniken ausgewählt ist.
15. 15. Anordnung mit den überlagerten Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht nach Anspruch 14, wobei die erkennbare Nachricht aus dem Satz von Text, Zahlen, graphischen Symbolen, typographischen Zeichen, Ziffern, Logos und räumlichen Codes ausgewählt ist.
16. 16. Anordnung mit den überlagerten Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht nach Anspruch 14, wobei die Anordnung befestigt ist und wobei die sich dynamisch bewegende Nachricht sichtbar ist, wenn die Anordnung vor einem beleuchteten Hintergrund geneigt wird.
17. 17. Anordnung mit den überlagerten Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht nach Anspruch 14, wobei im Fall der stereoskopischen Tiefenüberlagerungssynthetisiertechnik eine stereoskopische Tiefenwirkung erreicht wird, indem das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht die Ebene abtastet, auf der die Lenslet-Gitter der Basisschicht das ankommende Licht an verschiedenen Positionen in Bezug auf das linke und das rechte Auge eines Betrachters konzentrieren.
18. 18. Anordnung mit den überlagerten Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht nach Anspruch 17, wobei der Betrachter infolge des stereoskopischen Effekts die Überlagerungsformen sieht, die sich dynamisch auf verschiedenen Tiefenniveaus bewegen.

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    ΪΟΚ
19. 19. Anordnung mit den überlagerten Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht nach Anspruch 18, wobei im Fall eines lD-Moires der Betrachter infolge des stereoskopischen Effekts die zwei verschiedene Nachrichten bildenden Überlagerungsformen sieht, die sich dynamisch auf verschiedenen Tiefenniveaus und entlang verschiedenen Orientierungen bewegen.
20. 20. Anordnung mit den überlagerten Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht nach Anspruch 14, wobei die Lenslet-Gitter der Basisschicht ein von einem Betrachter sichtbares Halbtonbild erzeugen und wobei die Lenslet-Gitter der Basisschicht authentifiziert werden, indem ihnen das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht überlagert wird und indem die erscheinende erkennbare Nachricht geprüft wird.
21. 21. Anordnung mit den überlagerten Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht nach Anspruch 20, wobei das Halbtonbild aus dem Satz aus Landschafts-, Flaggen-, Fahrzeug-, Gesichts-, Personen-, Kleidungsstück-, Luxusartikel , Uhren-, Frucht-, Baum-, Logo-, Instrument-, NutzgegenstandsFlugzeug-, Raketen- und Waffenbildern ausgewählt ist.
22. 22. Anordnung mit den überlagerten Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht nach Anspruch 14, wobei eine Bilderfassungs- und Rechenvorrichtung in der Art eines Smartphones die Überlagerungsformen, welche die erkennbare Nachricht bilden, erfasst und ihre Authentizität durch Ausführen von Authentifizierungssoftware überprüft.
23. 23. Anordnung mit den überlagerten Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht nach Anspruch 22, wobei die Authentifizierungssoftware die erfasste erkennbare

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    Nachricht erkennt und wobei die Signatur der erfassten

    Nachricht mit authentischen Nachrichtensignaturen verglichen wird.
24. 24. Anordnung mit den überlagerten Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht nach Anspruch 23, wobei der Vergleich von Nachrichtensignaturen zur Authentifizierung auf einer Rechenvorrichtung ausgeführt wird, die aus dem Satz ausgewählt ist, der das Smartphone, das die Nachricht erfasst hat, und einen fernen Server, zu dem der Nachrichteninhalt übertragen wurde, aufweist.
25. 25. Anordnung mit den überlagerten Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht nach Anspruch 14, wobei die Anordnung fest ist und wobei sich die Überlagerungsformen, welche die erkennbare Nachricht bilden, synchron mit der Bewegung eines Betrachters dynamisch entwickeln, wobei die Entwicklung die Aufmerksamkeit des Betrachters anzieht.
26. 26. Anordnung mit den überlagerten Lenslet-Gittern der offenbarenden Schicht und der Basisschicht nach Anspruch 25, welche eine erkennbare Nachricht mit einem hohen dekorativen Wert bereitstellt, wobei die Anordnung an Orten positioniert ist, die aus dem Satz aus Gebäudewänden, Ausstellungswänden, Werbeflächen und Vergnügungsparks ausgewählt sind.
27. 27. Vorrichtung zur Erzeugung überlagerter Lenslet-Gitter einer Basisschicht und einer offenbarenden Schicht, wodurch Überlagerungsformen gezeigt werden, die eine erkennbare Nachricht bilden, wobei die Überlagerungsformen durch die Abtastwirkung des Lenslet-Gitters der offenbarenden Schicht auf seiner Brennebene, worauf die Lenslet-Gitter der Basisschicht das ankommende Licht konzentrieren, gebildet werden, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist:

    103/150 (i) einen Computer, der in der Lage ist, Softwaremodule auszuführen, wobei der Computer eine CPU, einen Speicher, Platten und eine Netzschnittstelle aufweist, (ii) ein Softwaremodul, das in der Lage ist, das Layout der

    Lenslet-Gitter der Basisschicht und das Layout des LensletGitters der offenbarenden Schicht entsprechend einer Überlagerungstechnik zu synthetisieren, die aus dem Satz von ID-Moire-, 2D-Moire-, Zufälliges-Moire-, Niveaulinien-Moire-, Lentikularbild-, Phasenverschiebungs- und stereoskopischen Tiefenüberlagerungstechniken ausgewählt ist, (iii) Mittel zum Belichten und Entwickeln von entsprechend dem

    Layout der Lenslet-Gitter angeordneten Resiststrukturen, (iv) Erwärmungsmittel, die in der Lage sind, einen

    Wiederaufschmelzprozess auf die belichteten und entwickelten Resiststrukturen anzuwenden, (vi) Mittel zum Erzeugen von Formen, welche die Negative der wiederaufgeschmolzenen Resiststrukturen enthalten, (vii) Mittel zum Einbringen eines UV-härtbaren Materials in die Formen, (viii) UV-Beleuchtungsmittel, die in der Lage sind, das

    Material in den Formen zu härten und die sich ergebenden Lenslet-Gitter zu erhalten.
28. 28. Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Formen, welche die Negative enthalten, auf der Oberfläche einer Rolle-zu-RolleVorrichtung angeordnet sind und wobei die Rolle-zu-RolleVorrichtung das UV-härtbare Material in die Formen drückt.
29. 29. Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei eine Rolle-zu-RolleVorrichtung die Lenslet-Gitter der Basisschicht erzeugt und wobei eine zweite Rolle-zu-Rolle-Vorrichtung das Lenslet-Gitter der offenbarenden Schicht erzeugt.

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30. 30. Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei sich die Lenslet-Gitter der Basisschicht auf einer Seite eines im Wesentlichen transparenten Substrats befinden und sich das Gitter der offenbarenden Schicht auf der anderen Seite des Substrats im

    Wesentlichen an derselben Position wie die Lenslet-Gitter der

    Basisschicht befindet.
31. 31. Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Rolle-zu-RolleVorrichtung gleichzeitig die Lenslet-Gitter der Basisschicht auf einer Seite eines im Wesentlichen transparenten Substrats und das Gitter der offenbarenden Schicht auf der anderen Seite des Substrats an einem im Wesentlichen identischen Ort erzeugt.
32. 32. Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei ein zusätzliches Einkapselungsmittel in der Lage ist, eine Schicht aus einem transparenten Material auf dem das Lenslet-Gitter bildenden gehärteten Material aufzubringen und zu verfestigen, wobei die Schicht aus dem transparenten Material einen niedrigeren Brechungsindex aufweist als die Lenslet-Gitter.
33. 33. Vorrichtungsanordnung, die eine offenbarende Schicht mit einem Lenslet-Feld der offenbarenden Schicht und eine Basisschicht mit Lenslet-Feldern der Basisschicht aufweist, wobei das Lenslet-Feld der offenbarenden Schicht und die Lenslet-Felder der Basisschicht überlagert sind, wodurch Überlagerungsformen gebildet werden, die zusammen ein Überlagerungsformbild erzeugen, wobei die Überlagerungsformen durch die Abtastwirkung des Lenslet-Felds der offenbarenden Schicht auf einer Ebene gebildet werden, auf der die LensletFelder der Basisschicht ankommendes Licht konzentrieren, wobei sich das Überlagerungsformbild dynamisch bewegt, wenn der Betrachtungswinkel in Bezug auf das Lenslet-Feld der offenbarenden Schicht und/oder die Lenslet-Felder der Basisschicht, die überlagert sind, geändert wird.

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34. 34. Vorrichtungsanordnung nach Anspruch 33, wobei die

    Überlagerungsformen durch eine Technik gebildet werden, die aus dem Satz von ID-Moire-, 2D-Moire-, Zufälliges-Moire-, Niveaulinien-Moire-, Lentikularbild-, Phasenverschiebungs- und stereoskopischen TiefenüberlagerungsSynthetisiertechniken ausgewählt ist.
35. 35. Vorrichtungsanordnung nach Anspruch 33 oder 34, wobei das Lenslet-Feld der offenbarenden Schicht und/oder die LensletFelder der Basisschicht wenigstens eine zusätzliche einkapselnde Schicht aufweisen, wobei die einkapselnde Schicht einen niedrigeren Brechungsindex als das eine oder die mehreren Lenslet-Felder aufweist und wobei die einkapselnde Schicht eine flache Grenzfläche mit Luft aufweist, wodurch die Struktur der Lenslet-Felder verborgen wird, wodurch ihre Replikation für Fälschungszwecke verhindert wird.
36. 36. Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, wobei sich Lenslet-Felder der Basisschicht auf die Vordergrundabbildung des Überlagerungsformbilds beziehen und die Hintergrundabbildung des Überlagerungsformbilds durch zufällig positionierte nicht überlappende Mikrolinsen mit Größen, die innerhalb eines gegebenen Größenintervalis zufällig gewählt sind und erheblich kleiner als die Periode des LensletFelds der offenbarenden Schicht sind, erzeugt wird.
37. 37. Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, wobei die Basisschicht und die offenbarende Schicht, die überlagert sind, eine feste Anordnung bilden, wobei das Lenslet-Feld der offenbarenden Schicht eine im Wesentlichen vertikale Orientierung aufweist, wodurch den Augen eines Betrachters unterschiedliche Ansichten der Lenslet-Felder der Basisschicht bereitgestellt werden, wobei die unterschiedlichen

    106/150 • · · “> · · ··· ···· ····· · ·· ·· ·· ·*·· ·♦·· ·· ·

    Ansichten einen Parallaxeneffekt erzeugen, der es ermöglicht, dass das Überlagerungsformbild als ein aus Formen mit unterschiedlichen scheinbaren Tiefen zusammengesetztes Bild wahrgenommen wird.
38. 38. Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 33 bis 37, wobei das Überlagerungsformbild aus einer ersten Nachricht und einer zweiten Nachricht besteht, wobei, wenn die Anordnung geneigt wird, sich die erste Nachricht auf einem gegebenen scheinbaren Tiefenniveau bewegt und sich die zweite Nachricht in entgegengesetzter Richtung auf einem anderen scheinbaren Tiefenniveau bewegt.
39. 39. Dokument und/oder wertvoller Artikel, welches oder welcher die Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 33 bis 38 zum Schutz vor Fälschungen aufweist.
40. 40. Verfahren zur Erzeugung eines Lenslet-Gitters einer offenbarenden Schicht und von Lenslet-Gittern einer

    Basisschicht, die überlagerbar sind, welche, wenn sie überlagert werden, ein Überlagerungsformbild erzeugen, das eine erkennbare Nachricht zeigt, welches folgende Schritte aufweist:

    (i) Auswahlen der Nachricht, die als das Überlagerungsformbild erscheinen soll, (ii) Definieren von Überlagerungsparametern entsprechend einer ausgewählten Überlagerungstechnik, (iii) Erzeugen sowohl der offenbarenden Schicht als auch der Basisschicht anhand des Formbilds der ausgewählten Nachricht, wobei die offenbarende Schicht ein Feld offenbarender Schichtflächen aufweist, welches das Layout des Lenslet-Gitters der offenbarenden Schicht spezifiziert, und wobei die Basisschicht Felder von Basisschichtflachen aufweist, welche das Layout der Basisschicht-Lenslet-Gitter spezifizieren,

    107/150 • · • · (iv) Herstellen des sich an den Positionen des Felds offenbarender Schichtflachen befindenden Lenslet-Gitters der offenbarenden Schicht und der Basisschicht-Lenslet-Gitter an den Positionen der Felder von Basisschichtflächen durch Anwenden von Techniken, die aus dem Satz ausgewählt werden, der aus lithographischen Techniken, Laserschreibtechniken, Ätztechniken, WiederaufSchmelztechniken und Prägetechniken besteht.
41. 41. Verfahren nach Anspruch 40, welches ferner den Schritt des Auswählens der Überlagerungstechnik aus dem Satz von lD-Moire-, 2D-Moire-, Zufälliges-Moire-, Niveaulinien-Moire-,

    Lentikularbild-, Phasenverschiebungs- und stereoskopischen Tiefensynthetisiertechniken aufweist.

    Wien, am 26. April 2018

    Anmelde durch:

    Haffner /und WVchzn Patentanwälte GmbH

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