ES2280842T3 - Autenticacion de documentos y articulos mediante patrones muare. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de seguridad para autenticar elementos seleccionados de entre el grupo de documentos y artículos de valor constituido por: (a) una capa base que comprende unas bandas base, comprendiendo dichas bandas base una secuencia no repetitiva de patrones de bandas base que presentan formas específicas, a lo largo de dichas bandas base y (b) una capa reveladora que comprende una retícula de líneas reveladora, en el que la superposición de las bandas base y la capa reveladora genera unos patrones muaré que son versiones transformadas de los patrones de bandas base, comprendiendo la transformación por lo menos una ampliación de dichas formas específicas.
Description
Autenticación de documentos y artículos mediante
patrones muaré.
La presente invención se refiere en general al
campo de los procedimientos y dispositivos de antifalsificación y
autenticación y, más particularmente, a los procedimientos,
dispositivos de seguridad y aparatos para la autenticación de
documentos y artículos de valor mediante patrones muaré.
Ahora más que nunca, la falsificación de
documentos, tales como los billetes bancarios, está convirtiéndose
en un problema grave, debido a la disponibilidad de fotocopiadoras
en color y sistemas de autoedición de alta calidad y bajo precio.
Esto también es cierto con referencia a otros productos de valor
tales como los CD, los DVD, los paquetes de software, los fármacos,
etc. que se comercializan en paquetes fáciles de falsificar.
La presente invención se refiere a la provisión
de un nuevo elemento de seguridad y unos nuevos medios de
autenticación que ofrecen mayor protección para los billetes
bancarios, cheques, tarjetas de crédito, tarjetas de identidad,
documentos de viaje, paquetes industriales o cualquier otro tipo de
artículo de valor, mediante los cuales la falsificación resulta
mucho más difícil.
Se conocen diversos medios complejos de técnica
anterior para la prevención de la falsificación y la autenticación
de documentos o artículos de valor. Algunos de estos medios son
claramente diferenciables a simple vista y están destinados al
público general, mientras que otros medios están ocultos y sólo son
detectables por las entidades competentes o mediante dispositivos
automáticos. Algunos de los medios de antifalsificación y
autenticación utilizados incluyen la utilización de papel especial,
tintas especiales, marcas de agua, microletras, hilos de seguridad,
hologramas, etc. Sin embargo, todavía sigue siendo necesario y
urgente introducir elementos de seguridad adicionales que no
incrementen de manera considerable el coste de los documentos o
artículos producidos.
Los efectos muaré han sido utilizados en la
técnica anterior para la autenticación de los documentos. Por
ejemplo, en la patente de Reino Unido nº 1.138.011 (Canadian Bank
Note Company), se da a conocer un procedimiento que se refiere a la
impresión, en el documento original, de elementos especiales que
cuando son falsificados por medio de reproducción de semitonos
presentan un patrón muaré de gran contraste. También se han aplicado
procedimientos similares a la prevención del fotocopiado digital o
la exploración digital de documentos (véase, por ejemplo, la
patente US nº 5.018.767, Wicker). En todos estos casos, la presencia
de patrones muaré indica que el documento en cuestión es una
falsificación. Por el contrario, otros procedimientos de técnica
anterior aprovechan la generación deliberada de un patrón muaré,
cuya existencia y forma precisa se utilizan como medios para
autenticar el documento. Un procedimiento conocido en el que se
utiliza un efecto muaré para hacer visible una imagen codificada en
el documento (como el que se describe, por ejemplo, en la sección de
antecedentes de la patente US nº 5.396.559, McGrew) se basa en la
presencia física de esa imagen como una imagen latente en el
documento, utilizando la técnica denominada "modulación de
fase". En esta técnica, se imprime una retícula de líneas
uniforme o una rejilla de puntos aleatorios uniforme sobre el
documento, aunque, dentro de los bordes predefinidos de la imagen
latente del documento, la misma retícula de líneas (o en su caso,
la misma rejilla de puntos aleatorios) se imprime con una fase
diferente o tal vez con una orientación diferente. Para los
profanos, resulta difícil distinguir del fondo la imagen latente que
ha sido imprimida de esta manera en el documento; sin embargo,
cuando se superpone al documento una transparencia reveladora que
comprende una retícula de líneas (o en su caso, una rejilla de
puntos aleatorios) idéntica pero no modulada, generándose de ese
modo un efecto muaré, la imagen latente prediseñada en el documento
se hace claramente visible, debido a que dentro de sus bordes
predefinidos el efecto muaré aparece en una fase distinta a la del
fondo. Sin embargo, este procedimiento conocido previamente tiene un
defecto importante: es fácil de imitar, puesto que la forma de la
imagen latente está presente físicamente en el documento y sólo
está rellena de una textura diferente. Una segunda limitación de
esta técnica radica en el hecho de que no se produce ningún efecto
de ampliación, sino que la imagen del patrón revelada por la
superposición de la capa base y la transparencia reveladora
presenta el mismo tamaño que la imagen latente.
En la patente US nº 5.712.731 (Drinkwater et
al.), se da a conocer un procedimiento basado en el efecto muaré
en el que se utiliza una matriz 2D periódica de microlentes. No
obstante, la exposición de la citada patente presenta la desventaja
de estar limitada sólo al caso en que la estructura reveladora
superpuesta es una matriz de microlentes y la estructura periódica
del documento es una rejilla de puntos 2D constante con formas de
puntos idénticas repetidas en la dirección horizontal y la vertical.
Por lo tanto, a diferencia de la presente invención, dicha
invención excluye la utilización de retículas de líneas como capa
reveladora, tanto reproducidas en un soporte transparente (por
ejemplo, una película) como en forma de rejilla de microlentes
cilíndricas. Además, dicha invención no permite la creación, como
en la presente invención, de un documento con una capa base que
comprende patrones en una diversidad de formas, intensidades y
colores.
En otros procedimientos basados en el efecto
muaré (dados a conocer por Amidror y Hersch en la patente US nº
6.249.588 y la patente US de continuación en parte nº
5.995.638), se utiliza la superposición de rejillas de puntos que
proporcionan un perfil de intensidad de efecto muaré que indican la
autenticidad del documento. Estas invenciones se basan en
estructuras periódicas 2D de diseño especial, tales como las
rejillas de puntos (incluidas las rejillas de puntos de intensidad
variable como las utilizadas en imágenes reales, de escala de
grises o de semitonos de color), rejillas de microorificios o
matrices de microlentes, que generan mediante su superposición unos
perfiles de intensidad de efecto muaré periódicos de los colores y
formas elegidos (caracteres tipográficos, dígitos, emblema de país,
etc.) cuyo tamaño, localización y orientación varían gradualmente
cuando las capas superpuestas se giran o desplazan unas encima de
otras.
En una tercera invención, solicitud de patente
US nº de serie 09/902.445, Amidror y Hersch, dan a conocer nuevos
procedimientos que mejoran los procedimientos dados a conocer hasta
aquí en la presente memoria. Estas nuevas mejoras se basan en la
teoría expuesta en el documento "Fourier-based
analysis and synthesis of moirés in the superposition of
geometrically transformed periodic structures", I. Amidror y R.D.
Hersch, Journal of the Optical Society of America A, vol. 15, 1998,
págs. 1100-1113 (en lo sucesivo denominado
"[Amidror98]", y en el libro "The Theory of the Moiré
Phenomenon" de I. Amidror y Kluwer, 2000 (en lo sucesivo
denominado "[Amidror00]". Según esta teoría, dicha invención
da a conocer cómo se pueden sintetizar rejillas de puntos
aperiódicas y transformadas geométricamente que, a pesar de ser
aperiódicas de por sí, siguen generando, cuando se superponen unas
a otras, perfiles de intensidad de efecto muaré periódicos con
elementos no distorsionados, del mismo modo que en los casos
periódicos dados a conocer por Hersch y Amidror en la patente US nº
6.249.588 y su patente US de continuación en parte nº 5.995.638. La
solicitud de patente US nº de serie 09/902.445 da a conocer además
cómo se pueden utilizar de forma ventajosa los casos que no
proporcionan muarés periódicos en la prevención de la falsificación
y la autenticación de los documentos y artículos de valor.
En la solicitud de patente US nº de serie
10/183.550, titulada "Authentication with build-in
encryption by using moiré intensity profiles between random
layers", Amidror, se da a conocer cómo se genera un perfil de
intensidad de efecto muaré mediante la superposición de dos rejillas
de puntos aleatorios o pseudoaleatorios especialmente diseñadas.
Una de las ventajas de esa invención se basa en el sistema de
encriptación intrínseco ofrecido por el generador de números
aleatorios utilizado para sintetizar las rejillas de puntos
aleatorios especialmente diseñadas.
Sin embargo, las exposiciones anteriores de los
inventores Hersch y Amidror (patente US nº 6.249.588, patente US nº
5.995.638 y solicitud de patente US nº de serie 09/902.445) o
Amidror (solicitud de patente US nº de serie 10/183.550), en las
que se utiliza el perfil de intensidad de efecto muaré para
autenticar documentos, presentan dos inconvenientes. El primer
inconveniente se debe al hecho de que la capa reveladora está
constituida por rejillas de puntos, es decir, por un conjunto
(matriz 2D) de pequeños puntos dispuestos sobre una superficie 2D.
Cuando la forma de realización de las rejillas de puntos es una capa
opaca con pequeños puntos transparentes u orificios (por ejemplo,
una película con pequeños puntos transparentes), sólo podrá
atravesar la rejilla de puntos una cantidad limitada de luz y,
entonces, el perfil de intensidad de efecto muaré resultante no
podrá verse con facilidad. Para conseguir que el perfil de
intensidad de efecto muaré de estas invenciones se vea con
claridad, es necesario trabajar en modalidad transparente, es decir,
debe colocarse tanto la capa reveladora como la capa base delante
de una tabla luminosa y la capa base debe imprimirse preferentemente
sobre un soporte parcialmente transparente. En la modalidad de
reflexión, cuando la capa reveladora adopta la forma de realización
de una capa opaca con pequeños puntos transparentes u orificios, el
perfil de intensidad de efecto muaré apenas puede verse. En la
modalidad de reflexión, es necesario utilizar una matriz de
microlentes como rejilla principal. En tal caso, debido a las
capacidades de concentración de luz de las microlentes, el perfil
de intensidad de efecto muaré puede verse con claridad. El segundo
inconveniente es debido al hecho de que la capa base está
constituida por una matriz bidimensional de puntos similares
(rejilla de puntos), en la que cada punto presenta un espacio muy
limitado dentro del cual deberá colocarse una forma pequeña o un
número muy pequeño de formas pequeñas (por ejemplo, caracteres
tipográficos, dígitos o logotipos). Este espacio es limitado por la
frecuencia 2D de la rejilla de puntos, es decir, por sus dos
vectores de período. Cuanto más alta sea la frecuencia 2D, menos
espacio quedará para colocar las pequeñas formas que, una vez
cubiertas por una rejilla de puntos circulares 2D que actúa como
capa reveladora, producen un efecto muaré 2D que amplía estas
formas pequeñas. Sin embargo, se necesitan frecuencias
suficientemente altas para asegurar una buena protección contra los
intentos de
falsificación.
falsificación.
La presente exposición se basa en el hallazgo de
que una retícula de bandas que incorpora formas originales, a la
que se superpone una retícula de líneas reveladora, genera un muaré
de bandas que comprende formas muaré que son una transformación
lineal o tal vez no lineal de las formas originales incorporadas en
la retícula de bandas. Puesto que el muaré de bandas presenta una
eficacia luminosa mucho más elevada que los perfiles de intensidad
de efecto muaré basados en rejillas de puntos, la presente invención
puede utilizarse de forma ventajosa en todos los casos en los que
las exposiciones anteriores son incapaces de generar patrones muaré
de suficiente intensidad. En particular, la retícula de bandas base
que incorpora las formas de los patrones originales puede
imprimirse en un soporte reflector y la rejilla de líneas reveladora
puede ser simplemente una película con finas líneas transparentes.
Debido a la gran eficacia luminosa de la rejilla de líneas
reveladora, los intensos patrones muaré de bandas que representan
los patrones de bandas originales transformados se muestran con
claridad. Otra de las ventajas de la presente invención radica en el
hecho de que el muaré generado puede comprender un gran número de
patrones, por ejemplo, una oración de texto (varias palabras) o un
párrafo de texto.
Debe destacarse que la presente invención
difiere por completo de la técnica de modulación de fase mencionada
anteriormente (patente US nº 5.396.559, McGrew), puesto que, en la
presente invención, no hay ninguna imagen latente en el documento y
puesto que el muaré de bandas resultante es una transformación de
las formas de los patrones originales integradas en la retícula de
bandas base. La transformación comprende siempre una transformación
de escalado (ampliación) y posiblemente una transformación de copia
especular, de desplazamiento o de flexión.
Debe destacarse también que las propiedades del
muaré generado por la superposición de dos retículas de líneas son
muy conocidas (véase por ejemplo el documento de K. Patroski "The
moiré Fringe Technique", Elsevier 1993, págs.
14-16). Las franjas muaré (líneas muaré) generadas
por la superposición de dos retículas de líneas (es decir,
conjuntos de líneas) se utilizan por ejemplo en la autenticación de
papel moneda, tal como se da a conocer en la patente US nº
6.273.473, titulada "Self-verifying security
documents", Taylor et al.
En la presente invención, en lugar de utilizar
una retícula de líneas como capa base, se utiliza una retícula de
bandas que incorpora patrones originales de formas, tamaños,
intensidades y, tal vez, colores variables. En lugar de obtener
simples franjas muaré (líneas muaré) cuando se superponen la capa
base y la retícula de líneas reveladora, se obtienen patrones muaré
de bandas que son versiones ampliadas y transformadas de los
patrones de bandas originales.
Debe tenerse en cuenta que el planteamiento en
el que se basa la presente invención difiere además de los
procedimientos anteriores basados en el perfil de intensidad de
efecto muaré, en la medida en que es capaz de calcular y por
consiguiente predecir la imagen de patrón muaré generada a partir de
la imagen de la banda base y los parámetros de la capa reveladora
sin necesidad de analizar el muaré en el espacio de Fourier.
La presente invención se refiere a los
documentos de seguridad (por ejemplo, billetes bancarios, cheques,
documentos de fideicomiso, valores, tarjetas de identificación,
pasaportes, documentos de viaje, tickets, etc.) y artículos de
valor (tales como discos ópticos, CD, DVD, paquetes de software,
productos médicos, etc.) que precisan de medios de autenticación
avanzados para prevenir los intentos de falsificación. La presente
invención se refiere asimismo a nuevos procedimientos, aparatos y
sistemas informáticos para autenticar dichos documentos o artículos
de valor.
La presente invención se basa en los patrones
muaré generados mediante la superposición de una capa base
constituida por patrones de bandas base y una retícula de líneas
reveladora (capa reveladora). Los patrones muaré generados son una
transformación de los patrones individuales integrados en las bandas
base. Dicha transformación comprende una ampliación. Cuando se
aplica una traslación o una rotación a la retícula de líneas
reveladora situada encima de la capa base, los patrones muaré
generados evolucionan con suavidad, es decir, experimentan una
transformación suave de traslado, desplazamiento y posiblemente otro
tipo de transformaciones. Los patrones de bandas base pueden
incluir cualquier combinación de formas, intensidades y colores,
tales como letras, dígitos, texto, símbolos, ornamentos, logotipos,
emblemas de países, etc. Por consiguiente, estos patrones ofrecen
grandes posibilidades en la creación de documentos de seguridad y
artículos de valor, puesto que aprovechan las capacidades de
procesamiento de imágenes de los sistemas de formación e impresión
de imágenes originales, que son muy superiores a las capacidades de
los sistemas de reproducción que pueden disponer los potenciales
falsifica-
dores.
dores.
La presente invención da a conocer diversos
procedimientos para la creación de patrones de bandas base y
describe los patrones muaré esperados para un período de bandas
base determinado, un período de retícula de líneas reveladora
determinado y un ángulo entre la capa de bandas base y la retícula
de líneas reveladora determinado. En la presente invención, también
se de a conocer la posibilidad de aplicar transformaciones
geométricas a la capa de bandas base, y posiblemente a la capa
reveladora, para crear patrones muaré curvilíneos o tal vez
rectilíneos. Debido a los parámetros adicionales necesarios para
describir las transformaciones geométricas, estos patrones
presentan una mayor resistencia frente a los posibles intentos de
falsificación, y al mismo tiempo permiten generar pares de capa
base y capa reveladora individualizados.
Los patrones integrados dentro de bandas base
consecutivas pueden ser idénticos o pueden evolucionar ligeramente
de una banda base a la siguiente. Si los patrones son del tipo que
evoluciona poco a poco, los patrones muaré resultantes también
evolucionarán de un elemento al siguiente.
Una posible variante adicional de la presente
invención es la síntesis de una imagen difuminada (en escala de
grises o en color), difuminada con una matriz de difuminado que
incorpora los patrones de bandas base deseados (microestructura).
El procedimiento de difuminado puede crear, dentro de las bandas
base, patrones de tamaños y formas que varían gradualmente según la
intensidad (o color) local de la imagen que se desea difuminar.
Como alternativa, el procedimiento de difuminado
puede modificar la intensidad de los patrones o de su fondo según
la intensidad local de la imagen que se va a difuminar. Sin la capa
reveladora, una imagen difuminada con dicha matriz de difuminado se
muestra como imagen original. Con la capa reveladora superpuesta a
la imagen difuminada, aparecen los patrones muaré que permiten
verificar la autenticidad del documento.
Para incrementar todavía más la seguridad de los
documentos, el difuminado multicolor permite sintetizar una capa de
bandas base con formas no solapadas de colores diferentes, creadas
por ejemplo con tintas no estándar (tintas iridiscentes o
metálicas) que no están disponibles en las copiadoras o impresoras
color corrientes.
Otra variante de la presente invención es la
combinación, en la misma capa base, de varios conjuntos de bandas
base dispuestos, por ejemplo, con orientaciones y tal vez períodos
diferentes, que generan patrones muaré diferentes una vez que se ha
superpuesto a éstos una o varias retículas de líneas.
Otra variante adicional de la presente invención
es la síntesis de un muaré de varios patrones. Esta variante se
basa en la incorporación de varios patrones de bandas base con
diferentes fases dentro de la capa de bandas base. De esta manera,
se crea una banda base con varios patrones entrelazados. Los
patrones muaré generados comprenden versiones transformadas y
mezcladas de los diversos patrones entrelazados. Si los patrones
representan etapas intermedias de una mezcla (o transformación
gradual) entre dos formas fundamentales, el muaré de varios
patrones proporcionará una imagen muaré que representa la evolución
entre estas dos formas fundamentales. También puede generarse un
muaré de varios patrones por medio de imágenes difuminadas con una
matriz de difuminado que incluye bandas base de varios
patrones.
La presente invención se refiere también a
nuevos procedimientos para la autenticación de documentos que pueden
imprimirse sobre diversos soportes de materiales opacos o
transparentes. Debe tenerse en cuenta que el término
"documentos" empleado en la presente memoria hace referencia a
todos los posibles artículos impresos, incluidos los billetes
bancarios, pasaportes, tarjetas de identidad, tarjetas de crédito,
etiquetas, discos ópticos, CD, DVD, paquetes de fármacos o de
cualquier otro producto comercializado, etc., aunque no limitados a
éstos. A continuación, se describirán, a título de ejemplo,
diversas formas de realización de interés particular que no limitan
el alcance de la presente invención.
En una forma de realización de la presente
invención, las formas del patrón muaré pueden hacerse visibles
superponiendo una capa base y una capa reveladora situadas cada una
de ellas en un área diferente del mismo documento, siendo la capa
base opaca o transparente, y estando constituida la capa reveladora
por una retícula de líneas parcialmente transparente. En una
segunda forma de realización de la presente invención, sólo la capa
base (opaca o transparente) está presente en el propio documento y
la capa reveladora es superpuesta a ésta por la persona que actúa
de operador o el aparato que valida visualmente, ópticamente u
electrónicamente la autenticidad del documento. En una tercera
forma de realización de la presente invención, la capa reveladora
es una lámina de microlentes cilíndricas. Dichas microlentes
proporcionan una gran eficacia luminosa y permiten revelar patrones
muaré, cuyos patrones de bandas base se reproducen con una
frecuencia superior en la capa de bandas base. En una cuarta forma
de realización de la presente invención, la capa base puede
reproducirse en un dispositivo ópticamente variable y revelarse
mediante una retícula de líneas, que adopta la forma de realización
de un soporte parcialmente transparente, unas microlentes
cilíndricas o un dispositivo difractor que emula las microlentes
cilíndricas.
Debido a que los patrones muaré generados son
muy sensibles a cualquier variación microscópica de la capa base y
la capa reveladora, es muy difícil falsificar los documentos
protegidos según la presente invención, siendo utilizada dicha
sensibilidad como un medio para diferenciar entre un documento real
y un documento falsificado.
Puesto que la capa base que aparece en el
documento según la presente invención puede imprimirse igual que
cualquier imagen de semitonos mediante un procedimiento de impresión
estándar o ligeramente mejorado, la producción del documento
conlleva un reducido o nulo gasto adicional.
En la presente memoria, se exponen diferentes
variantes de la presente invención, algunas de las cuales pueden
darse a conocer para su utilización por el público general (en lo
sucesivo, denominadas características "abiertas"), mientras
que otras pueden ocultarse (por ejemplo, uno de los conjuntos de
bandas base de una capa base que combina varios conjuntos de bandas
base) y ser detectadas sólo por las entidades competentes o por
dispositivos automáticos (en lo sucesivo, denominadas
características "encubiertas").
Para comprender mejor la presente invención,
puede consultarse a título de ejemplo los dibujos adjuntos, en los
que:
las Figuras 1A y 1B representan,
respectivamente, una retícula de líneas transparentes y una rejilla
de puntos circulares 2D;
la Figura 2 representa la generación de franjas
muaré y patrones muaré cuando se superponen dos retículas de líneas
(técnica anterior);
la Figura 3 representa las franjas muaré y los
patrones muaré generados mediante la superposición de una retícula
de líneas reveladora y una capa base que incluye una retícula de
líneas en el lado izquierdo y unas bandas base con los patrones
"EPFL" en el lado derecho;
la Figura 4 representa por separado la capa base
de la Figura 3;
la Figura 5 representa por separado la capa
reveladora de la Figura 3;
la Figura 6A, 6B y 6C ilustran cómo la
superposición de una retícula de líneas reveladora con una
orientación oblicua y de una capa base horizontal con patrones de
bandas base duplicados genera patrones muaré horizontales;
la Figura 7 representa una vista detallada de la
superposición de una capa base que presenta bandas base duplicadas
y una retícula de líneas reveladora cuyas líneas incorporan
diferentes versiones de los patrones de bandas base;
la Figura 8 demuestra que los patrones muaré
generados son una transformación de los patrones de las bandas base
originales;
la Figura 9 representa la geometría de la
superposición de la capa de bandas base y de una capa de retícula
de líneas reveladora;
la Figura 10 proporciona una vista ampliada de
la geometría de la superposición de la capa de bandas base y la
capa de retícula de líneas reveladora;
la Figura 11 proporciona una vista ligeramente
diferente de la geometría de la superposición de la capa de bandas
base y la capa de retícula de líneas reveladora que demuestra que
las imágenes de patrones muaré generadas son una transformación
lineal de las imágenes de los patrones de las bandas base;
las Figuras 12A, 12B y 12C ilustran la relación
entre un patrón muaré (Figura 12A), un patrón de bandas base
(Figura 12B) y varias bandas base comprendidas dentro de la capa
base (Figura 12C);
la Figura 13 representa la relación entre el
patrón de bandas base y el patrón muaré según la relación entre el
período de las bandas base y el período de la retícula de líneas
reveladora;
la Figura 14 ilustra el difuminado
(representación en semitonos) de una imagen con una matriz de
difuminado que incluye patrones de bandas base;
la Figura 15 ilustra la aplicación de una
transformación geométrica a la capa de bandas base y a la capa
reveladora y los patrones muaré curvilíneos resultantes de la
superposición de las dos capas;
la Figura 16 ilustra la capa de bandas base de
la Figura 15;
la Figura 17 ilustra la capa reveladora de la
Figura 15;
las Figuras 18A y 18B representan una
transformación geométrica posible entre una capa de bandas base
rectilíneas original (Figura 18A) y una capa de bandas base
curvilíneas de destino (Figura 18B);
las Figuras 19A y 19B representan la similitud
entre la superposición de una capa reveladora y una retícula de
líneas curvilíneas según la técnica anterior (19A) y la
superposición de la misma capa reveladora y una capa de bandas base
curvilíneas con la misma configuración geométrica, pero que incluye
los patrones "EPFL" (Figura 19B);
las Figuras 20A y 20B representan la
superposición de las mismas capas ilustradas en las Figuras 19A y
19B, pero con una orientación relativa diferente entre la capa base
y la capa reveladora;
la Figura 21 ilustra la posibilidad de hacer
visibles diferentes patrones muaré con diferentes orientaciones de
la retícula de líneas reveladora, sirviéndose de una máscara que
indica la colocación de un primer conjunto de bandas base con una
orientación determinada y del fondo de la máscara que indica la
colocación de un segundo conjunto de bandas base con otra
orientación;
la Figura 22 representa la posibilidad de
superponer dentro de una capa base varios conjuntos de bandas base
que pueden revelarse colocando la retícula de líneas reveladora
según diversas orientaciones;
la Figura 23 representa cuatro patrones de
bandas base, las correspondientes bandas base y una capa
reveladora;
la Figura 24 representa cómo se puede concebir
una capa base de varios patrones intercalando partes pequeñas de
cada patrón de bandas base en las bandas base de la capa base de
varios patrones;
la Figura 25 representa la capa base de varios
patrones creada de conformidad con la Figura 24 y cómo se superpone
a ésta la capa reveladora de la Figura 23 en diferentes fases,
generándose patrones muaré que representan una mezcla homogénea
entre las imágenes de los patrones de bandas base consecutivas;
la Figura 26 ilustra la capa base y la capa
reveladora para realizar una comparación entre la nueva técnica de
muaré de varios patrones inventada y un procedimiento de técnica
anterior en el que se utilizan imágenes latentes;
la Figura 27 ilustra una capa base que adopta la
forma de realización de una imagen difuminada con una matriz de
difuminado que incorpora bandas base de varios patrones, y una capa
reveladora que, una vez superpuesta a la imagen difuminada, genera
patrones muaré que evolucionan de conformidad con los patrones
representados en el lado izquierdo de la figura;
la Figura 28 representa una capa reveladora
(parte superior) y una capa base que incorpora patrones de bandas
base que evolucionan suavemente de una banda base a la siguiente,
generándose patrones muaré que evolucionan suavemente tras la
superposición de ambas capas con la capa reveladora colocada en
posiciones desplazadas horizontalmente;
las Figuras 29A y 29B ilustran esquemáticamente
una forma de realización posible de la presente invención para la
protección de discos ópticos, tales como CD, CD-ROM
y DVD;
la Figura 30 ilustra esquemáticamente una forma
de realización posible de la presente invención para la protección
de productos que se empaquetan en una caja que comprende una parte
deslizante;
la Figura 31 ilustra esquemáticamente una forma
de realización posible de la presente invención para la protección
de productos farmacéuticos;
la Figura 32 ilustra esquemáticamente una forma
de realización posible de la presente invención para la protección
de productos que se comercializan en un paquete que comprende una
parte frontal deslizante de plástico transparente;
la Figura 33 ilustra esquemáticamente una forma
de realización posible de la presente invención para la protección
de productos que se empaquetan en una caja con una tapa
pivotante;
la Figura 34 ilustra esquemáticamente una forma
de realización posible de la presente invención para la protección
de productos que se comercializan en botellas (tales como el whisky,
los perfumes, etc.);
la Figura 35 ilustra un diagrama de bloques de
un aparato para la autenticación de documentos utilizando patrones
muaré;
la Figura 36 representa un diagrama de flujo de
las operaciones realizadas por los módulos de programación
ejecutados en un sistema informático que puede utilizarse para
autenticar documentos.
En la patente US nº 6.249.588, la patente US de
continuación en parte nº 5.995.638, la
solicitud de patente US nº de serie 09/902.445, Amidror y Hersch y
la solicitud de patente US nº de serie 10/183.550, Amidror, se dan
a conocer unos procedimientos para la autenticación de documentos
mediante el perfil de intensidad de efecto muaré. Estos
procedimientos se basan en estructuras bidimensionales especialmente
diseñadas (rejillas de puntos, rejillas de microorificios y
estructuras de microlentes), que generan, una vez superpuestas,
perfiles de intensidad de efecto muaré de dos dimensiones en los
colores y las formas preferidas (p. ej., letras, dígitos, emblemas
de países, etc.), cuyo tamaño, ubicación y orientación varían
gradualmente cuando las capas superpuestas se giran o desplazan
unas encima de otras. En la modalidad de reflexión y con una capa
reveladora (denominada rejilla principal en las invenciones
mencionadas anteriormente) que adopta la forma de realización de
una capa opaca con pequeños puntos u orificios transparentes (por
ejemplo, una película con pequeños orificios transparentes), la
cantidad de luz reflejada es demasiado baja y por consiguiente las
formas muaré son casi invisibles. Además, en estas invenciones, la
capa base está constituida por un conjunto (matriz 2D) de puntos
similares (rejilla de puntos), cada uno de los cuales presenta un
espacio muy limitado dentro del cual debe colocarse una forma
pequeña o una cantidad muy reducida de formas pequeñas, tales como
caracteres, dígitos o logotipos. Este espacio es limitado por la
frecuencia 2D de la rejilla de puntos, es decir, por sus dos
vectores de período. Cuanto más alta sea la frecuencia 2D, menos
espacio quedará para colocar las formas pequeñas que, una vez
cubiertas con la rejilla de puntos circulares 2D que constituye la
capa reveladora, generan un efecto muaré 2D que amplía estas formas
pequeñas.
Para hacer que los patrones muaré sean visibles
en condiciones de luz normales, en modalidad de reflexión o en
modalidad transparente sin tabla luminosa, los presentes inventores
dan a conocer una nueva categoría de procedimientos basados en el
efecto muaré, en los que la capa base está constituida por bandas
que incorporan patrones originales, y la capa reveladora está
constituida por una retícula de líneas transparentes. Dicha rejilla
se representa en la Figura 1A, en la que las líneas transparentes 11
presentan una abertura \tau y las partes opacas 10 presentan una
anchura T - \tau. Los patrones muaré, que representan los
patrones originales ampliados y transformados, son bien visibles
debido a que la cantidad de luz que puede pasar a través de una
retícula de líneas transparentes es muy superior a la que puede
pasar a través de una rejilla de puntos circulares 2D. Para una
retícula de líneas reveladora de período T y abertura \tau (Figura
1A), la cantidad relativa de luz que puede pasar a través de la
parte transparente de la retícula es \tau/T. Para una retícula
reveladora constituida por una rejilla de puntos, es decir, por
puntos circulares repetidos horizontalmente y verticalmente con un
período de repetición horizontal y vertical T y un diámetro de punto
\tau (Figura 1B), la cantidad relativa de luz que es capaz de
atravesar la parte transparente de la rejilla de puntos es
(\pi/4)*(\tau/T)^{2}. Cuando se comparan los dos
procedimientos, se comprueba que una retícula de líneas permite que
pase (4/\pi)*(T/\tau) veces más luz a través de su abertura que
la correspondiente rejilla de puntos circulares 2D. Con una abertura
\tau/T de 1/4, la cantidad de luz que pasa a través de la
abertura de la retícula de líneas es 5,09 veces superior a la que
pasa a través de la rejilla de puntos circulares 2D. Con una
abertura \tau/T de 1/6, la proporción correspondiente es de 7,6 y
con una abertura \tau/T = 1/10, la correspondiente proporción es
de 12,7. Debe tenerse en cuenta que cuanto menor sea la abertura,
más nítidos serán los patrones muaré revelados.
Como bien se sabe a partir de la técnica
anterior, la superposición de dos retículas de líneas genera franjas
muaré, es decir, líneas muaré como las representadas en la Figura 2
(véase por ejemplo el documento "The Moiré Fringe Technique",
de K. Patorski, Elsevier 1993, págs. 14-16). En la
presente invención, el concepto de retícula de líneas se amplía
para abarcar la retícula de bandas. Una banda de anchura T1
corresponde a una de las líneas de una retícula de líneas (de
período T1) y puede incorporar unas formas originales constituidas
por cualquier tipo de patrones que puede variar a lo largo de la
banda, tales como unos patrones en blanco y negro (p. ej.,
caracteres topográficos), patrones de intensidad variable y patrones
en color. Por ejemplo, en la Figura 3, se representa la retícula de
líneas 31 y su correspondiente retícula de bandas 32 que incorpora
en cada banda las letras EPFL comprimidas verticalmente y
duplicadas en espejo. Cuando se utiliza una retícula de líneas
reveladora 33 para revelar, se puede observar en el lado izquierdo
las conocidas franjas muaré 35 y, en el lado derecho, unos patrones
muaré de bandas 34 (EPFL), que son una ampliación y una
transformación de las letras situadas en las bandas base. Estos
patrones muaré de bandas 34 presentan la misma orientación y el
mismo período de repetición que las franjas muaré 35. La Figura 4
representa la capa base de la Figura 3, y la Figura 5 representa su
capa reveladora. La capa reveladora (retícula de líneas) puede
fotocopiarse sobre un soporte transparente y colocarse encima de la
capa base. El lector puede verificar que, cuando se desplaza
verticalmente la retícula de líneas reveladora, los patrones muaré
de bandas también experimentan un desplazamiento vertical. Cuando
se hace girar la retícula de líneas reveladora, los patrones muaré
de bandas se someten a un desplazamiento y su orientación global se
modifica en consonancia con dicho desplaza-
miento.
miento.
En la Figura 3, también se observa que la capa
de bandas base (o mejor dicho, un conjunto de bandas base) presenta
sólo un componente de frecuencia espacial proporcionado por el
período T1. Por consiguiente, aunque el espacio entre cada banda es
limitada por el período T1, no existe ninguna limitación espacial en
la longitud de la banda. Entonces, puede colocarse una gran
cantidad de patrones (por ejemplo, una oración de texto) a lo largo
de cada banda. Esto constituye una ventaja importante respecto de
los procedimientos de autenticación basados en el perfil de efecto
muaré de técnica anterior, en los que se utilizan estructuras
bidimensionales (patente US nº 6.249.588,
patente US de continuación en parte nº 5.995.638, solicitud de
patente US nº de serie 09/902.445, Amidror y Hersch y solicitud de
patente US nº de serie 10/183.550, Amidror).
En la sección "Geometría de muarés de
retículas de bandas rectilíneas", se indica cómo una capa
reveladora constituida por una retícula de líneas rectas (conjunto
de líneas transparentes) genera patrones muaré de bandas que son
una transformación lineal de los patrones originales situados dentro
de las bandas individuales. Esta transformación comprende una
ampliación, posiblemente una copia especular y posiblemente un
desplazamiento de los patrones originales.
Las Figuras 6A, 6B y 6C representan otro ejemplo
con una capa reveladora que presenta una orientación oblicua. La
Figura 6A representa la retícula de líneas reveladora. Dicha
retícula puede fotocopiarse encima de una transparencia y
utilizarse como capa reveladora colocándola sobre la retícula de
bandas base representada en la Figura 6B. La Figura 6C representa
los patrones muaré ("1 2 3") generados cuando se superponen
entre sí la retícula de bandas base y la retícula de líneas
reveladora. En la parte superior de la Figura 6B, se representa una
banda base horizontal.
Cuando se aplica una rotación a la capa
reveladora, puede observarse cómo se modifica la forma de los
patrones muaré. Dicha rotación de la capa reveladora modifica el
ángulo y, por consiguiente, la transformación entre la forma
original y la forma muaré, obteniéndose una transformación que
comprende un cambio de orientación de la banda muaré y un
desplazamiento del patrón muaré.
En primer lugar, se describirá la geometría de
los muarés obtenidos mediante la superposición de una capa base
constituida por bandas base rectas y de una capa reveladora
constituida por una retícula de líneas rectas. A continuación, se
describirá cómo pueden obtenerse muarés curvilíneos aplicando
transformaciones geométricas a la capa base y posiblemente a la
capa reveladora.
Debe observarse que todos los dibujos en los que
se representan patrones de bandas base y capas de retículas de
líneas reveladoras están muy ampliados para permitir el fotocopiado
de los dibujos y la comprobación del aspecto de los patrones muaré.
No obstante, en los documentos de seguridad reales, los períodos de
las bandas base (T1) y los períodos de las retículas de líneas
reveladoras (T2) serán muy inferiores, complicando sumamente o
imposibilitando el fotocopiado de los patrones de bandas base con
fotocopiadoras o sistemas de escritorio estándar.
La expresión "documento de seguridad" se
refiere a los billetes bancarios, cheques, documentos de
fideicomiso, valores, tarjetas de identificación, pasaportes,
documentos de viaje, tickets, etc. Este término se refiere también
a los artículos de valor (tales como discos ópticos, CD, DVD,
paquetes de software, productos médicos, etc.) que es necesario
proteger mediante un dispositivo de seguridad. Un dispositivo de
seguridad es un medio que permite verificar la autenticidad de un
artículo de valor. Por lo general, los dispositivos de seguridad se
integran en los documentos, en los paquetes de los artículos de
valor o en los propios artículos de valor.
La expresión "imagen" caracteriza las
imágenes utilizadas con diferentes propósitos, tales como las
ilustraciones, los gráficos y los patrones decorativos,
reproducidas en diversos medios, tales como el papel, las pantallas
o los medios ópticos (hologramas, kinegramas, etc.). Las imágenes
pueden presentar un solo canal (p. ej., imágenes en grises o en un
solo color) o varios canales (p. ej., imágenes en color RGB). Cada
canal comprende un número determinado de niveles de intensidad (p.
ej., 256 niveles). Las imágenes de varias intensidades, tales como
las imágenes en escala de grises, se suelen denominar "mapas de
bytes". En lo sucesivo, las imágenes binivel (p. ej., de
intensidad "0" para el negro e intensidad "1" para el
blanco) de denominarán "mapas de bits".
Las imágenes pueden imprimirse utilizando
colores estándar (cian, magenta, amarillo y negro, generalmente con
la forma de realización de tintas o tóners) o colores no estándar
(es decir, colores distintos a los colores estándar), tales como
colores fluorescentes (tintas), colores ultravioletas (tintas), u
oros tipos de colores especiales, tales como colores metálicos o
iridiscentes (tintas).
El término "imagen de patrón muaré" o
simplemente "imagen muaré" caracteriza los patrones muaré
generados mediante la superposición de una capa base constituida
por bandas base (denominada también "capa de bandas base") y
de una retícula de líneas que forma la capa reveladora. Los términos
"muaré de bandas" o "patrones muaré de bandas" indican
que los patrones muaré considerados se generan mediante la
superposición de una capa base constituida por bandas base y de una
capa reveladora constituida por una retícula de líneas.
La capa base puede comprender varios conjuntos
diferentes de bandas base. Los diferentes conjuntos de bandas base
se caracterizan por tener disposiciones geométricas diferentes (por
ejemplo, la orientación, el período o la transformación geométrica
que caracterizan la distribución de un conjunto de bandas base
curvilíneas pueden variar). Las expresiones "conjunto de bandas
base" o "retícula de bandas base" son equivalentes.
En la presente invención, se utiliza la
expresión "retículas de líneas" de forma genérica. Una retícula
de líneas puede adoptar como forma de realización un conjunto de
líneas transparentes (p. ej. 11 en la Figura 1A) sobre un soporte
opaco o parcialmente opaco (p. ej., 10 en la Figura 1A), unas
microlentes cilíndricas o unos dispositivos difractores que actúan
como unas microlentes cilíndricas.
En la literatura especializada, las retículas de
líneas son en general un conjunto de líneas paralelas, de las
cuales la parte transparente (o blanca) (Figura 2) comprende la
mitad de la anchura total (es decir, presenta el cociente \tau/T
= 1/2). En la presente invención, con referencia a las retículas de
líneas utilizadas como capas reveladoras, la anchura relativa de la
parte transparente (abertura) en general será inferior a 1/2 (por
ejemplo, 1/3, 1/5, 1/8 ó 1/10). En caso de que la retícula de líneas
adopte la forma de realización de un dispositivo óptico, tal como
unas microlentes cilíndricas o un dispositivo difractor que actúa
como las microlentes cilíndricas, puede elegirse una anchura
relativa de tamaño todavía más pequeño.
En la presente invención, se supone que las
bandas base y las retículas de líneas pueden ser rectilíneas (es
decir, estar formadas, respectivamente, por bandas rectas y líneas
rectas) o curvilíneas (es decir, estar formadas, respectivamente,
por bandas curvas y líneas curvas). Además, no es necesario que las
retículas de líneas se compongan de líneas continuas. Una retícula
de líneas reveladora puede estar constituida por líneas
interrumpidas y seguir siendo capaz de generar patrones muaré de
bandas.
El término "impresión" no se limita al
procedimiento de impresión tradicional, es decir, la deposición de
tinta sobre un sustrato. En lo sucesivo, el significado del término
se amplía para abarcar cualquier procedimiento que permita crear un
patrón o transferir una imagen latente sobre un sustrato, tal como
un procedimiento de grabado, fotolitografía, exposición a la luz de
medios fotosensibles, grabado químico, perforación, estampado,
registro termoplástico, transferencia de láminas, chorro de tinta,
sublimación de tintas, etc.
En el ejemplo proporcionado en la Figura 7, se
puede observar en detalle que la superposición de una capa de
bandas base 71, con un período de bandas base T1, y una capa
reveladora de retícula de líneas 72, con un período de líneas T2,
genera patrones muaré de bandas 73 que son una versión transformada
de los patrones (triángulos) situados en las bandas base,
comprendiendo dicha transformación una ampliación. Puesto que la
retícula de líneas reveladora presenta un período T2 mayor que el
período de bandas base T1, ésta incorpora diferentes triángulos de
bandas base en diferentes posiciones relativas consecutivas de las
bandas base 74.
La Figura 8 demuestra que los patrones muaré son
una transformación de los patrones de bandas base originales 81
que, en la presente forma de realización, se hallan dentro de cada
repetición de las bandas base 82, 83, ... de la capa de bandas
base. No es necesario que los patrones dispuestos dentro de las
bandas individuales sean repetitivos. El ejemplo 81 de la banda
base individual incluye patrones no repetitivos. En el caso general,
los patrones incorporados en bandas base consecutivas deben ser de
orden similar para generar patrones muaré que sean una
transformación (incluida una ampliación) de los patrones de bandas
base.
Por razones puramente geométricas, se pueden
calcular las transformaciones entre las bandas individuales B_{0},
B_{1}, B_{2}, ... que incluyen los patrones originales (espacio
de bandas base original) y el espacio X-Y donde
aparece el muaré (espacio muaré). Por este motivo, se va a tener en
consideración la geometría descrita en la Figura 9.
Cada banda individual B_{i} de la retícula de
bandas B_{0}, B_{1}, B_{2}, ... viene dada por una banda de
período T1. Sin pérdida de generalidad, se supone por motivos
descriptivos que las bandas base son horizontales, es decir, que
sus límites son paralelos al eje de las X.
Para la presente descripción geométrica, se
supone que las bandas horizontales consecutivas B_{0}, B_{1},
B_{2}, ... son simples versiones duplicadas de la banda base
B_{0} que han sido trasladadas. En el presente caso (Figura 9),
la traslación es perpendicular a la orientación de la banda y el
correspondiente vector de traslación es (0, T1).
La capa reveladora se compone de una retícula de
líneas individuales (denominadas impulsos cuando su anchura es
infinitamente pequeña; consúltese el documento de R.N. Bracewell,
"Two Dimensional Imaging", Prentice Hall, 1995, págs.
120-122, 125-127). Las líneas
L_{0}, L_{1}, L_{2}, ... se definen mediante su ecuación de
línea:
(ec. 1)y =
(tan \ \theta)x + k \asteris (T2/cos \
\theta),
siendo k un número entero que
proporciona el índice de la línea L_{k}. Estas líneas presentan
una inclinación igual a tan \theta, en la que \theta es el
ángulo entre estas líneas y la retícula de líneas base. Sin pérdida
de generalidad, se supone que el origen del sistema de coordenadas
X-Y se halla en la intersección entre el límite
inferior de la banda B_{0} y el impulso de línea L_{0} (Figura
9).
La Figura 10 representa cómo las líneas
consecutivas L_{0}, L_{1}, L_{2}, ... de la retícula de líneas
reveladora incorporan en el paralelogramo P_{0}' de la capa base
diferentes bandas B_{0}, B_{1}, B_{2}, .... Puesto que las
bandas verticales son duplicados de la banda B_{0}, la retícula de
líneas reveladora incorpora diferentes versiones (duplicados) de
los mismos patrones de bandas base.
Consideremos el paralelogramo P_{0} definido
por la intersección de las líneas L_{0} y L_{1} (Figura 10) con
la banda de retícula base B_{0}.
El segmento de línea I_{01} de la línea
L_{1} que presenta una intersección con la banda B_{1} incorpora
el mismo espacio que su versión trasladada I_{01}' de la banda
B_{0}. El segmento de línea I_{02} de la línea L_{2} que
presenta una intersección con la banda B_{2} incorpora el mismo
espacio que su versión trasladada I_{02}' de la banda B_{0},
etc.
Por consiguiente, los segmentos de línea
consecutivos I_{0j} de las líneas L_{j} que presentan una
intersección con una banda B_{j} incorporan el mismo espacio que
sus versiones trasladadas I_{0j}'. Esto establece una
correspondencia lineal entre el paralelogramo P_{0}' y el
paralelogramo P_{0} situado dentro de la banda B_{0}.
Análogamente, como se representa en la Figura
11, existe una correspondencia lineal entre el paralelogramo
P_{-1} y el paralelogramo P_{-1}', el paralelogramo P_{0} y el
paralelogramo P_{0}', el paralelogramo P_{1} y el paralelogramo
P_{1}', etc. Los paralelogramos que componen la banda B_{0} se
corresponden con los paralelogramos que componen la banda B_{0}'.
De forma similar, los paralelogramos Q_{i} que componen la banda
B_{1} se corresponden con los paralelogramos Q_{i}' que componen
la banda B_{1}', y así sucesivamente para todas las bandas.
Se establece una correspondencia lineal (en este
caso, una correspondencia afín) desde el plano X-Y
que comprende la retícula de líneas base hasta el plano
X_{m}-Y_{m} que comprende el muaré. Los
parámetros a, b, c y d de la transformación
siguiente
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip6.5cm
\vskip1.000000\baselineskip
se obtienen imponiendo la
correspondencia del punto fijo (\lambda, T1) \rightarrow
(\lambda, T1) y del punto (x_{i}, 0) \rightarrow
(x_{i}, T1) (véase la Figura 10). Estos parámetros son los
siguientes:
(ec. 3)a=1, \
b=0, \ c=T1/x_{i}
\hskip0.5cmy
\hskip0.5cmd=(x_{i}-\lambda)/x_{i},
siendo \lambda =
T1/tan\theta,
x_{i} la coordenada X de la
intersección de L_{1} y el límite superior de la banda B_{0}, es
decir, x_{i} viene proporcionado por las ecuaciones:
(ec. 4)y=(tan
\ \theta)x + (T2/cos \
\theta)
y=T1
\hskip2,6cm
Despejando la x se obtiene:
(ec. 5)x_{i} =
(T1/tan \ \theta)-(T2/sin \ \theta),
\hskip0.5cmcuando
\hskip0.5cm\theta <> 0
\newpage
Debe recordarse que las bandas B_{1,} B_{2},
... son duplicados trasladados de la banda B_{0}. Por
consiguiente, las bandas muaré B_{1}', B_{2}', ... (Figura 11)
también son duplicados de la banda muaré B_{0}'. De conformidad
con la Figura 9, el paralelogramo P_{0} se corresponde con el
paralelogramo P_{0}' de la banda muaré B_{0}' y, al mismo
tiempo, se corresponde con el paralelogramo P_{0}'' de la banda
muaré B_{-1}'. Por consiguiente, la banda muaré B_{0}'
experimenta una traslación (0, h) con respecto a la banda
muaré B_{-1}' y, entonces, según la Figura 10,
(ec. 6)h =
\frac{T2}{sin \ \theta} \cdot \frac{T1}{x_{i}} =
\frac{T1}{\frac{T1}{T2} \cdot cos \ \theta -
1}
Gracias a la propiedad de correspondencia
lineal, los patrones pequeños visualmente significativos situados
dentro de las bandas duplicadas individuales, encima de las cuales
se aplica la capa reveladora, proporcionan como patrones muaré los
patrones originales, desplazados, ampliados y posiblemente
duplicados en espejo.
En teoría, cuando la capa reveladora se compone
de líneas que son impulsos de líneas, la imagen muaré de bandas es
una versión incorporada y transformada de los patrones situados
dentro de las bandas individuales. No obstante, en las aplicaciones
prácticas, la retícula de líneas es una función rectangular con una
abertura \tau/T1 ([Amidror00], p.21). Dicha retícula de líneas
utilizada como capa reveladora genera patrones muaré que son una
versión pasa baja transformada de los patrones originales situados
dentro de las bandas base individuales.
También puede aplicarse una ligera traslación de
valor s_{1} al contenido de una banda B_{i} con respecto a la
banda previa B_{i-1}. Esta acción tendrá el mismo
efecto que aplicar una traslación horizontal de valor s_{1} a la
ubicación de 1_{01}', una traslación horizontal de valor 2*s_{1}
a la ubicación de 1_{01}', etc. De esta manera, se obtiene una
correspondencia lineal diferente, cuyos parámetros pueden calcularse
siguiendo un planteamiento como el descrito anterior-
mente.
mente.
Al aplicar una rotación a la capa reveladora, el
ángulo \theta se modifica y la transformación lineal cambia en
consonancia con éste. Al aplicar una traslación a la capa
reveladora, sólo se modifica el origen del sistema de coordenadas.
Hasta una traslación, los patrones muaré permanecen idénticos.
En el caso especial de que una retícula de
bandas (capa base) y la capa reveladora presenten la misma
orientación (es decir, cuando \theta = 0) y suponiendo que
no se haya aplicado ninguna traslación entre bandas horizontales
consecutivas (es decir, cuando s_{1}=0), los patrones muaré serán
simplemente una versión escalada verticalmente de los patrones
integrados en las bandas base duplicadas, siendo el factor de escala
vertical T2/(T2 mod T1). Es fácil verificar mediante
manipulaciones algebraicas y trigonométricas simples que para
\theta = 0 y T1<T2<2*T1, los parámetros de la
ecuación 3 son c = 0 y d =
T2/(T2-T1).
En la Figura 13, se ilustra un ejemplo de
escalado vertical. El número de referencia 130 de la Figura 13
representa una secuencia de bandas base con un período T1 que
incorpora una letra "P" reducida verticalmente. En los
presentes ejemplos, el período T2 de la capa reveladora se modifica.
Pueden considerarse tres casos. Cuando el cociente T2/T1 es
inferior a 1, los patrones muaré son los patrones de bandas base
duplicados en espejo y escalados. En el número de referencia 131 de
la Figura 13, el cociente T2a/T1 es igual a 0,95. Por lo tanto, el
factor de escala d = 1/(1-T1/T2) es igual a
1/(1-1/0,95) = -19. Los patrones muaré (132) son la
imagen especular de los patrones de bandas base (d<0). Cuando T1
= T2 (133), la capa reveladora revela exactamente la misma parte de
cada banda base y el factor de escala es infinito. Cuando el
cociente T2/T1 es superior a 1, los patrones muaré son los patrones
de bandas base escalados. En el número de referencia 134 de la
Figura 13, el cociente T2c/T1 es igual a 1,05. Por lo tanto, el
factor de escala d es igual a 20. Los patrones muaré (135) son los
patrones de las bandas base escalados por un factor
20.
20.
Con un cociente T2/T1 inferior a 1, es decir,
cuando T2<T1 (136, Figura 13), los patrones de bandas base son
incorporados por medio de más líneas reveladoras de la capa
reveladora y sus correspondientes patrones muaré revelados son, por
lo tanto, más precisos. En este caso, se pueden crear patrones de
bandas base duplicados en espejo. Los patrones de bandas base
duplicados en espejo se perciben con mayor dificultad y, por
consiguiente, pueden ocultarse más fácilmente (véase la sección
"Patrones muarés de bandas combinados de varias
orientaciones").
La Figura 9 incluye la capa base con la retícula
de bandas B_{0}, B_{1}, B_{2}, ... y la capa reveladora con
la retícula de líneas reveladora L_{0}, L_{1}, L_{2}. El
paralelogramo P_{0}, duplicado a través de las bandas base
B_{1}, ..., B_{6}, proporciona el paralelogramo muaré P_{0}'.
Cuando el paralelogramo P_{0} se duplica a través de las bandas
base B_{-1}, ..., B_{-6}, se obtiene el paralelogramo muaré
P_{0}''. Análogamente, cuando se duplica el paralelogramo P_{1}
a través de las bandas base
B_{1}, ..., B_{6}, se obtiene el paralelogramo muaré P_{1}', y cuando se duplica a través de las bandas B_{-1}, ..., B_{-6}, se obtiene el paralelogramo muaré P_{0}''. Los paralelogramos consecutivos de la banda base B_{0} abarcan paralelogramos muaré consecutivos.
B_{1}, ..., B_{6}, se obtiene el paralelogramo muaré P_{1}', y cuando se duplica a través de las bandas B_{-1}, ..., B_{-6}, se obtiene el paralelogramo muaré P_{0}''. Los paralelogramos consecutivos de la banda base B_{0} abarcan paralelogramos muaré consecutivos.
\newpage
Puesto que la transformación directa desde los
patrones de bandas hasta los patrones muaré es conocida, la inversa
de la matriz de la ecuación 2 indica la transformación inversa desde
los patrones muaré hasta los patrones de bandas. Para la
transformación inversa, se obtiene:
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip6.5cm
\vskip1.000000\baselineskip
Los parámetros son p = 1, q = 0, r =
T1/(\lambda-x_{i}) y s =
x_{i}/(x_{1}-\lambda).
La transformación inversa puede ser útil para
concebir los patrones que se van a generar en las bandas base que,
una vez cubiertos por la capa reveladora, darán origen a los
patrones muaré deseados con un ángulo determinado entre la capa
base y la capa reveladora.
Para definir la capa base y la capa reveladora,
es necesario definir los patrones muaré que van a aparecer dentro
de las bandas muaré, partiendo del conocimiento de que los
paralelogramos de bandas base P_{i} se corresponden con los
paralelogramos de bandas muaré P_{i}' y P_{i}''. La disposición
de los patrones muaré de bandas y los correspondientes patrones de
bandas base influye en la selección del período de bandas base T1,
el período de la retícula de líneas reveladora T2 y el ángulo
\theta preferido. Se obtienen buenos resultados con los períodos
T1 y T2 que varían sólo en una pequeña proporción (p. ej., entre el
5% y el 10%). El ángulo \theta deberá ser pequeño (generalmente,
por debajo de los 30 grados).
Se pueden generar con facilidad patrones de
bandas base binivel mediante un tipo de software estándar, tal como
Adobe Illustrator o Adobe Photoshop. Los patrones de bandas base
también pueden incluir mapas de bits explorados digitalmente y
posiblemente modificados que incluyen los patrones repetitivos o no
repetitivos deseados.
Pueden crearse patrones de bandas basa de
intensidad variable insertando dentro de cada banda base una imagen
difuminada, ya sea en blanco y negro o en color. Los patrones muaré
resultantes también serán una imagen de intensidad variable, en
blanco y negro o en color.
Las Figuras 12A, 12B y 12C ilustran la
disposición de los patrones de bandas base una vez que se ha
definido una imagen de patrón muaré no trivial deseada y que se ha
elegido la orientación preferida de la retícula de líneas
reveladora. Según la Figura 9, los paralelogramos muaré P_{i}'
(121 en la Figura 12A) se corresponden con los paralelogramos de
bandas base P_{i} (122 en la Figura 12B). La transformación
directa proporcionada en la ecuación 2 indica la correspondencia de
los paralelogramos de bandas base (Figura 12B) con los
paralelogramos de bandas muaré en el espacio de imagen muaré
(Figura 12A). La Figura 12C representa una parte de la capa base
constituida por una repetición de la banda base representada en la
Figura 12B.
Para formar una banda base capaz de proporcionar
una imagen de patrón muaré de bandas deseada (Figura 12A), la
imagen de banda base (mapa de bytes o mapa de bits) se recorre de
píxel en píxel y de línea de exploración en línea de exploración.
En cada píxel, puede determinarse el paralelogramo de bandas base
actual P_{i} (p. ej., 122) y el paralelogramo de bandas muaré
P_{i}' (p. ej., 121). De conformidad con la transformación
directa, se localiza el correspondiente píxel del correspondiente
paralelogramo muaré P_{i}' y se calcula la intensidad del mismo,
posiblemente mediante interpolación entre los píxeles vecinos. Dicha
intensidad se asigna a la intensidad del píxel de banda base
actual. Este algoritmo genera una sola banda base (Figura 12B).
Duplicando verticalmente la banda base, se genera la retícula de
bandas base (Figura 12C).
Este algoritmo puede optimizarse asociando, a un
desplazamiento de píxel horizontal unitario de la banda base, un
vector de desplazamiento de la imagen de banda muaré calculado de
conformidad con la ecuación 2. La exploración horizontal de la
banda base corresponde, en la imagen de banda muaré (Figura 12A), a
una exploración oblicua según el vector de desplazamiento
calculado. Una vez que se ha llegado a uno de los límites verticales
de la imagen de banda muaré dado por su altura h, la
siguiente posición es la posición actual módulo la altura h
de los paralelogramos muaré de bandas (para el cálculo de h,
véase la ecuación 6).
La Figura 12A representa sólo un elemento de los
patrones muaré generados. Con muchas bandas base duplicadas
verticalmente, se obtienen en la dirección vertical varios elementos
del patrón muaré representado en la Figura 12A. Para obtener
duplicados laterales del patrón muaré, es necesario duplicar el
patrón de bandas base representado en la Figura 12B horizontalmente
a lo largo de las bandas base. No obstante, tal vez se desee también
disponer de patrones muaré diferentes en el lado izquierdo y el
lado derecho del patrón muaré representado en la Figura 12A. Para
ello, será necesario insertar los correspondientes patrones de
bandas base diferentes en el lado izquierdo y en el lado derecho
del patrón representado en la Figura 12B.
Para ofrecer una alta protección contra los
intentos de falsificación y proporcionar al mismo tiempo documentos
estéticamente atractivos, puede convertirse una imagen global (en
escala de grises o en color) en una imagen en semitonos dispuesta
sobre el documento con un patrón de microestructura particular
integrado en cada banda de las capas base. Con esta finalidad, se
puede utilizar el procedimiento descrito en la solicitud de patente
US nº de serie 09/902.227, "Images and security documents
protected by microstructures", R.D. Hersch, E. Forler, B.
Wittwer y P. Emmel. Esta invención indica cómo pueden sintetizarse
patrones de microestructura a partir de los cuales se sintetiza una
imagen global. Con una representación de mapa de bits determinada de
los patrones de microestructura deseados, este procedimiento genera
una matriz de difuminado compleja que incorpora los patrones de
microestructura. La matriz de difuminado se utiliza a continuación
para difuminar la imagen global y generar la capa base. En la
imagen difuminada resultante, dicha matriz de difuminado provoca la
modificación de los grosores de los patrones de microestructura
individuales según las correspondientes intensidades locales de la
imagen
global.
global.
No obstante, las matrices de difuminado que
incluyen patrones de microestructura pueden ser sintetizadas de
otras maneras. Oleg Veryovka y John Buchanan, en su artículo
"Texture-based Dither Matrices", Computer
Graphics Forum, vol. 19, nº 1, págs. 51-64, indican
cómo puede construirse una matriz de difuminado a partir de una
textura o una imagen en escala de grises arbitraria. Aplicando un
histograma de equilibrado, se asegura una distribución uniforme de
los niveles umbrales de difuminado. Es posible obtener la imagen en
escala de grises a partir de patrones de mapa de bits, aplicando
simplemente un filtro pasa baja a los patrones de mapas de bits. El
resultado es de menor calidad que el del procedimiento propuesto en
la solicitud de patente US nº de serie 09/902.227, pero puede ser
adecuado para los patrones simples.
Otro procedimiento para crear una matriz de
difuminado que incluye los patrones de bandas base deseados consiste
en crear una matriz de difuminado que modifica las intensidades
respectivas del patrón (primer plano) o del fondo del patrón, según
la intensidad local de la imagen que se va a reproducir. Para crear
dicha matriz de difuminado, se va a considerar que los patrones de
bandas base constituyen una máscara y se van a modifican los
valores de una matriz de difuminado común (por ejemplo, una matriz
de difuminado que genera pequeños puntos agrupados, véase el
documento de H.R. Kang, "Digital Color Halftoning", SPIE Press,
1999, págs. 214-225). También puede optarse por
escalar y posiblemente desplazar los valores de difuminado iniciales
situados dentro de la máscara de patrones de bandas base para que
encajen en la primera parte de una división (por ejemplo, la mitad)
del rango completo de los valores de difuminado, y los valores de
difuminado situados fuera de la máscara para que encajen en la
segunda parte de la división (p. ej., la mitad) del rango completo
de utilidades de difuminado. Dicha matriz de difuminado modificada
que incluye patrones de bandas base se representa en la Figura 14
mediante el número de referencia 144. Con el número de referencia
146 de la Figura 14, se representa una correspondiente parte de
bandas base difuminada. Cuando los tonos son oscuros, el patrón es
negro y el fondo del patrón es oscuro. Cuando los tonos son
intermedios, el patrón se aproxima al negro y el fondo del patrón
se aproxima al blanco.
La división del rango completo de valores de
difuminado puede ser proporcional a las superficies relativas del
patrón (primer plano) y de su correspondiente fondo de patrón.
El resultado se ilustra en la Figura 14, en la
que el número de referencia 141 representa una imagen global, el
número 142 representa el mapa de bits que incluye los patrones de
microestructura, el número 144 representa una ampliación de la
matriz de difuminado modificada que está contenida dentro de una
banda base individual y que incluye los patrones de bandas base
(microestructura) y el número de referencia 145 representa la capa
de bandas base difuminadas. La capa base es la imagen global
difuminada y sus bandas base incluyen los patrones de
microestructura. Con el procedimiento de difuminado, se crean los
patrones de microestructura de cada banda base individual. En el
presente caso, las bandas base difieren unas de otras por la
intensidad de los patrones o por la intensidad de su fondo. También
se puede crear una matriz de difuminado que combine la modificación
del grosor (según la solicitud de patente US nº de serie 09/902.227,
más arriba) y la modificación de los valores de intensidad del
primer plano de los patrones o, en su caso, de los valores de
intensidad del fondo de los patrones.
Pueden generarse también patrones en color en
las bandas básicas de una imagen global mediante el procedimiento
de diferencia de color dado a conocer en la solicitud de patente
europea de nº de serie 99 114 740.6, R.D. Hersch y N. Rudaz,
presentada el 28 de julio de 1999, Orell-Füssli y
EPFL, y en el documento de N. Rudaz y R.D. Hersch, "Protecting
identity documents with a just noticeable microstructure", Conf.
Optical Security and Counterfeit Deterrence Techniques IV, 2002,
SPIE, vol. 4677, págs. 101-109.
Además de los patrones muaré de bandas
periódicas, también pueden crearse interesantes patrones muaré de
bandas curvilíneas. Se sabe, a partir del análisis de Fourier de
las estructuras periódicas transformadas geométricamente
[Amidror98], que el muaré generado mediante la superposición de dos
capas periódicas transformadas geométricamente es una
transformación geométrica del muaré formado entre las capas
periódicas originales.
Para especificar patrones muaré de bandas
curvilíneas, se tomará en consideración, de conformidad con el
documento [Amidror98], una transformación geométrica
g_{1}(x,y) entre una retícula de líneas curvas
r_{1}(x,y) y su correspondiente retícula de líneas
periódicas original p_{1}(x'), es decir,
r_{1}(x,y) = p(g(x,y)). Si se
conservan los mismos coeficientes c_{m} que en la
descomposición en serie de Fourier de p(x'),
entonces
\hskip5.8cm
También se tomará en consideración la
transformación geométrica g_{2}(x,y) entre una
retícula de líneas curvas reveladora r_{1}(x,y) y
su correspondiente retícula de líneas periódicas reveladora original
P_{2}(x')
\hskip5.2cm
Los coeficientes c_{m} y c_{n}
son, respectivamente, los coeficientes del desarrollo en serie de
Fourier de la retícula de líneas rectas periódicas original
p_{1}(x') y de la retícula de líneas rectas
periódicas reveladora p_{2}(x').
Entonces, la superposición entre la retícula de
líneas curvas r_{1}(x,y) y la capa reveladora
posiblemente de líneas curvas r_{2}(x,y) viene
proporcionada por
\hskip1cm
Los muarés aparecidos m(x,y)
vienen proporcionados por las sumas parciales de la ecuación 8, es
decir, por las combinaciones de múltiplos enteros de términos
(m,n) específicos. Dichas combinaciones forman términos de
tipo z*(k_{1},k_{2}), siendo z un entero
\hskip3.3cm
Cada combinación de (k_{1},k_{2})
especifica un muaré distinto. Los muarés más visibles son los que
presentan valores bajos para (k_{1,}k_{2}), por ejemplo
(1,-1).
La ecuación 11 define la geometría de un muaré
de líneas curvas (k_{1},k_{2}). Para generar bandas muaré
curvilíneas que incluyen patrones de forma variable, se sustituye
la retícula de líneas curvas por su correspondiente capa de bandas
base curvilíneas. Esto se realiza sustituyendo la retícula de líneas
periódicas repetitivas original por su correspondiente capa de
bandas base periódicas, y creando en las bandas los patrones que van
a aparecer como patrones muaré. La transformación
g_{1}(x,y) permite generar (p. ej., mediante
reincorporación) la capa de bandas base curvilíneas. Del mismo
modo, la transformación g_{2}(x,y) permite generar
la retícula de líneas curvilíneas reveladora. Si se desea disponer
de una retícula de líneas rectas como capa reveladora, puede
excluirse la transformación g_{2}(x,y).
La Figura 15 proporciona un ejemplo de una capa
de bandas base curvilíneas que incluye las siglas "EPFL"
reveladas mediante una retícula de líneas curvas. La capa de bandas
base curvilíneas así como la retícula reveladora de líneas curvas
(espacio x,y) se obtienen a partir de las correspondientes
retículas rectilíneas (espacio x',y') mediante una
transformación x' = g_{x}(x,y), y' =
g_{y}(x,y) del tipo
(ec. 12)x' =
e^{x} cos \
y
(ec. 13)y' =
e^{x} sin \
y
Para generar la capa de bandas base curvilíneas
r_{1}(x,y), el espacio de la capa de bandas base
curvilíneas es recorrido de píxel en píxel y de línea de
exploración en línea de exploración. En cada píxel, se calcula la
correspondiente posición (x',y') = g_{1}(x,y) del
espacio original y su intensidad (obtenida posiblemente mediante
interpolación de los píxeles vecinos) se asigna al píxel
r_{1}(x,y) de la capa de bandas base curvilíneas
actual. En la Figura 16, se representa la correspondiente capa de
bandas base y, en la Figura 17, la retícula de líneas reveladora
que puede fotocopiarse sobre un soporte transparente. Cuando se
coloca la retícula de líneas reveladora sobre la capa de bandas
base curvilíneas según la Figura 15 y se hace girar la retícula de
líneas reveladora sobre la capa de bandas base curvilíneas, puede
observarse que la banda muaré ha experimentado una rotación y una
flexión, así como una deformación.
\newpage
Las etapas que deben emprenderse para crear una
capa base y una capa reveladora que proporcione un muaré de bandas
curvilíneas atractivo son las siguientes:
- 1.
- Examen de ejemplos de muarés de líneas curvas entre dos retículas de líneas curvas o una retícula de líneas curvas y una retícula de líneas rectas, tales como las descritas en el documento de G. Oster, "The Science of moiré Patterns", Edmund Scientific, 1969, o las descritas en el documento [Amidror00], págs. 353-360.
- 2.
- Entre los ejemplos, selección de una retícula de líneas curvas o una parte de ésta como capa de bandas base y de una retícula de líneas curvas o rectas como capa reveladora. Determinación de la función matemática que permitirá crear la capa base de líneas curvas.
- 3.
- Teniendo en cuenta las bandas curvas individuales de la capa base, elaboración de una transformación entre estas bandas curvilíneas y las bandas base de una retícula de bandas rectas.
- 4.
- Creación de patrones dentro de la retícula de bandas rectas, con formas, intensidades o colores variables según las capacidades del dispositivo de impresión o transferencia de imágenes original. Los patrones pueden ser una imagen binivel, una imagen en escala de grises, una imagen en color o una matriz de difuminado.
- 5.
- Utilización de la transformación entre las bandas base curvilíneas y las bandas base de una retículas de bandas base rectas para asociar dicho patrón a las bandas base curvilíneas. En el caso de una matriz de difuminado, utilización de la transformación para obtener, para las posiciones del espacio de la retícula de bandas base curvilíneas, los niveles umbrales de difuminado asociados a las correspondientes posiciones de la matriz de difuminado.
- 6.
- Con la retícula de líneas (curvas o rectas) reveladora, verificación de la forma de la imagen muaré resultante. Los patrones muaré son una versión ampliada y transformada de los patrones de las bandas base. No obstante, aunque algunas transformaciones entre los patrones de las bandas base y los patrones muaré generan resultados visualmente atractivos, otras generan resultados visualmente poco atractivos. Modificando los parámetros que controlan la capa base, los parámetros que controlan la capa reveladora y la posición y la orientación relativa de la capa base y la capa reveladora, podrá modificarse la transformación y, en consecuencia, la imagen de patrón muaré resultante. El objetivo es crear una imagen de patrón muaré que presente un buen impacto visual y una calidad estética alta, posiblemente con una capa de bandas base que incluye frecuencias y orientaciones diferentes.
La transformación entre las bandas curvilíneas y
las bandas de una retícula de bandas rectas es proporcionada por la
función g_{1}(x,y), descrita anteriormente, que
define la retícula de bandas curvilíneas o, en caso de que la capa
de bandas base curvilíneas se genere por medio de un tipo de
construcción independiente (por ejemplo, creando círculos
concéntricos), es posible hallar una correspondencia de
transformación gradual entre las bandas base curvilíneas y la
retícula de bandas rectas. En la Figura 18A, se representa un
ejemplo de transformación entre un conjunto de bandas base
rectilíneas delimitadas por v_{0}', v_{1}', v_{2}',
... y las correspondientes bandas base circulares (en este caso,
anillos) delimitadas por v_{0}, v_{1}, v_{2}, ... Los
elementos rectangulares (181 en la Figura 18A) definidos por sus
límites v_{i}', v_{i+1}', u_{j}', u_{j+1}' se
corresponden con las partes de bandas base circulares (182 en la
Figura 18B) definidas por su límites v_{i}, v_{i+1},
u_{j}', u_{j+1}.
Las Figuras 19 y 20 proporcionan ejemplos
adicionales de patrones muaré curvilíneos obtenidos mediante una
capa de bandas base curvilíneas y una capa reveladora constituida
por una retícula de líneas curvas. Ambas figuras presentan la misma
capa base y capa reveladora; no obstante, la superposición de las
bandas base y la capa reveladora da resultados diferentes en cada
una de las dos figuras. La capa de bandas base curvas y la retícula
de líneas curvas reveladora de ambas figuras se obtienen con la
transformación geométrica x' = g_{x}(x,y), y' =
g_{y}(x,y) desde un espacio curvilíneo a un espacio
rectilíneo del tipo
(ec. 14)\rho =
\sqrt{x^{2} +
y^{2}}
(ec. 15)x' =
\sqrt{\rho +
x}
(ec. 16)y' =
\sqrt{\rho -
x}
Puede observarse que los patrones muaré de
bandas curvilíneas (194 en la Figura 19B), generados mediante la
superposición de una capa de bandas base curvilíneas (191 en la
Figura 19B) que incluyen el patrón "EPFL" y una retícula de
líneas curvas reveladora (193 en la Figura 19B), presentan la misma
distribución que las franjas muaré de técnica anterior (muaré de
líneas curvas 195 en la Figura 19A), generadas mediante la
superposición de una retícula de líneas base curvilíneas (192 en la
Figura 19A) y una retícula de líneas curvas reveladora (193 en la
Figura 19A). Pueden hacerse observaciones similares con respecto a
la Figura 20B, en la que se representan los patrones de bandas base
201, la capa reveladora 203 y los patrones muaré de bandas revelados
204. En la Figura 20A, se representa la correspondiente retícula de
líneas base curvas 202 y, en la Figura 20A, el muaré de líneas
revelado de técnica anterior 205.
El gran número de transformaciones geométricas
posibles para generar capas de bandas base curvilíneas y retículas
de líneas curvas reveladoras permite sintetizar capas base y
reveladoras individualizadas, que son capaces de generar (sólo en
pares específicos) los patrones muaré deseados si se superponen de
acuerdo con unas condiciones geométricas específicas (posición
relativa y orientación relativa). Además, es posible reforzar la
seguridad de documentos de amplia utilización tales como diplomas,
tickets de entrada o documentos de viaje, modificando a menudo los
parámetros que definen la distribución geométrica de la capa base y
de su correspondiente capa reveladora.
Las transformaciones geométricas permiten crear
patrones muaré de bandas curvilíneas visualmente atractivos que
ofrecen diversos tipos de características protectoras. Además, puede
sacarse provecho de casos especiales, en los que la capa de bandas
base y la capa reveladora son curvilíneas, pero los patrones muaré
resultantes son periódicos. Según el documento [Amidror98], página
1107, la condición necesaria para obtener un muaré periódico con
una capa base curvilínea, obtenida aplicando la transformación
g_{1}(x,y) a una capa base periódica, y la
transformación g_{2}(x,y) a una retícula de líneas
rectas reveladora, es que la transformación de coordenadas
k_{1}g_{1}(x,y) + k_{2}g_{2}(x,y) debe
ser afín, es decir,
(ec.
17)k_{1}g_{1}(x,y) + k_{2}g_{2}(x,y) = ax + by +
c
Como se ha mencionado anteriormente, los
múltiplos enteros de los coeficientes k_{1} y
k_{2} especifican el índice de los componentes Fourier de
las respectivas capa base y capa reveladora periódicas originales
que generan el muaré periódico. Puesto que el efecto muaré más
fuerte generalmente se genera con múltiplos del primer componente
(k_{1} = 1) de la capa original y del primer componente
negativo (k_{2} = -1) de la capa reveladora, para este
muaré (1, -1), la ecuación 17 se reduce hasta
(ec.
18)g_{1}(x,y)-g_{2}(x,y) = ax + by +
c
La disposición geométrica de los patrones muaré
en la superposición de dos retículas curvilíneas determinadas
también puede calcularse según el procedimiento inicial descrito en
el documento de K. Patorski, "The moiré Fringe Techinque",
Elsevier 1993, págs. 14-21 y resumido en el
documento [Amidror00], págs. 353-360. El
procedimiento inicial proporciona las ecuaciones de las líneas
centrales de los bordes de las bandas muaré donde están situados
los patrones muaré curvilíneos.
La presente invención no se limita sólo a los
casos monocromáticos, sino que puede beneficiarse en gran medida de
la utilización de colores diferentes para generar los patrones
situados en las bandas de la capa base.
Las bandas coloreadas pueden generarse de la
misma forma que en las técnicas de impresión multicromáticas
corrientes, en las que varias capas de semitonos (habitualmente,
tres o cuatro) de diferentes colores (habitualmente, cian, magenta,
amarillo y negro) se superponen en orden para generar una imagen a
todo color mediante la técnica de semitonos. A título de ejemplo,
si se utiliza una de estas capas de semitonos como capa base según
la presente invención, los patrones muaré de bandas que se
generarán con una retícula de líneas reveladora en blanco y negro
tendrán un color muy parecido al de la capa base. Si se utilizan
varias de las capas de colores diferentes para el patrón de bandas
base según la presente invención, cada una de éstas generará, con
una retícula de líneas acromáticas reveladora, un patrón muaré de
bandas de aproximadamente el mismo color que el patrón de bandas
base en cuestión.
Otra forma posible de utilizar bandas de colores
en la presente invención es empleando una capa base cuyas bandas
individuales se componen de patrones que comprenden subelementos de
colores diferentes. Pueden generarse imágenes en color con
subelementos de colores diferentes impresos unos al lado de otros de
conformidad con el procedimiento de difuminado multicolor descrito
en la solicitud de patente US nº de serie 09/477.544, presentada el
4 de enero de 2000 (Ostromoukhov y Hersch) y en el documento
"Multicolor and artistic dithering" de V. Ostromoukhov y R.D.
Hersch, SIGGRAPH Annual Conference, 1999, págs.
425-432. Una ventaja importante de este
procedimiento como medio antifalsificación viene proporcionada por
la extrema dificultad que entraña imprimir los subelementos de los
patrones en perfecta yuxtaposición unos con otros, debido a la alta
precisión necesaria entre los diferentes colores en la impresión a
color de varias pasadas. Sólo los mejores equipos de impresión de
seguridad de alto rendimiento utilizados para la impresión de
documentos de seguridad, tales como billetes bancarios, son capaces
de proporcionar la precisión de alineación necesaria (en lo
sucesivo, el "registro") de los diferentes colores. Los
errores de registro que son inevitables cuando se falsifica el
documento con equipos de bajo rendimiento provocan pequeños
desplazamientos entre los subelementos de colores diferentes de los
elementos de la capa base. Dichos errores de registro serán muy
aumentados por el muaré de bandas y alterarán de forma
significativa la forma y el color de los patrones muaré obtenidos
mediante la capa de retícula de líneas reveladora.
La protección del documento mediante patrones de
microestructura no se limita a los documentos impresos en blanco y
negro o con tintas de los colores estándar (cian, magenta, amarillo
y posiblemente negro). Según la solicitud de patente US en trámite
de nº de serie 09/477.544, "Method and apparatus for generating
halftone images by multi-color dithering", V.
Ostromoukhov y R.D. Hersch, presentada el 4 de enero de 2000, es
posible, mediante difuminado multicolor, utilizar tintas especiales
tales como tintas de colores no estándar, tintas metálicas y tintas
fluorescentes o iridiscentes (tintas de colores variables) para
generar los patrones de las bandas de la capa base. En el caso de
las tintas metálicas, por ejemplo, cuando se observan con un ángulo
de visión determinado, los patrones muaré tienen el aspecto de haber
sido impresos con tintas normales, y con otro ángulo de visión
(ángulo de observación especular), adquieren mucha más intensidad
debido a la reflexión especular. Puede conseguirse una variación
similar del aspecto de los patrones muaré con las tintas
iridiscentes. Dichas variaciones del aspecto de los patrones muaré
desaparecen por completo cuando el documento original se explora
digitalmente y se reproduce o fotocopia.
Otra ventaja del caso multicromático se obtiene
cuando se utilizan tintas no estándar para crear el patrón de las
bandas de la capa base. Las tintas no estándar suelen ser tintas
cuyos colores están fuera de la gama de tintas cian, magenta y
amarillo estándar. Debido a la alta frecuencia de los patrones en
color situados en las bandas de la capa base e impresos con tintas
no estándar, los sistemas de reproducción en cian, magenta,
amarillo y negro estándar necesitarán aplicar la técnica de
semitonos al color original, destruyendo de ese modo los patrones
en color originales. Debido a la destrucción de los patrones de las
bandas de la capa base, la capa reveladora no será capaz de generar
los patrones muaré de bandas originales. Esto constituye una forma
de protección adicional contra la falsifica-
ción.
ción.
Un posible sistema para imprimir imágenes en
color mediante tintas estándar o no estándar (separación entre
colores estándar y no estándar) se describe en la solicitud de
patente US nº de serie 09/477.544, (Ostromoukhov y Hersch),
presentada el 1/4/2000 y en el documento
"Multi-color and artistic dithering" de V.
Ostromoukhov y R.D. Hersch, SIGGRAPH Annual Conference, 1999, págs.
425-432. En este procedimiento, denominado
"difuminado multicolor", se utilizan matrices de difuminado
similares a las del difuminado común, descrito anteriormente, y se
proporciona, para cada píxel de la capa base (la imagen en
semitonos), unos medios para seleccionar su color, es decir, la
tinta, la combinación de tintas o el color de fondo que se va a
asignar al píxel. En el caso de una capa base curvilínea, los
patrones de la correspondiente capa de bandas base rectas pueden ser
proporcionados por una matriz de difuminado que incluye los
patrones de microestructura. Se utiliza una transformación
geométrica (x' = g_{x}(x,y), y' =
g_{y}(x,y)) para obtener, para las posiciones
(x,y) del espacio de la retícula de bandas base curvilíneas,
los niveles umbrales de difuminado asociados a las correspondientes
posiciones (x',y') de la matriz de difuminado. Como se ha
descrito en las referencias mencionadas anteriormente, el
procedimiento de difuminado multicolor asegura mediante una
construcción que los colores contribuyentes se imprimen unos al
lado de los otros. Por consiguiente, este procedimiento es ideal
para los equipos de impresión de gama alta que sacan partido de la
alta precisión de registro y que son capaces de imprimir con tintas
no estándar, dificultando pues en gran medida la falsificación del
documento impreso y facilitando a su vez la autenticación de la
forma descrita anteriormente.
Otra variante interesante consiste en disponer
de una máscara que indica el área de la capa base que debe
interpretarse según una orientación de bandas base (210 en la Figura
21) y el área circundante que debe interpretarse según otra
orientación de bandas base (211 en la Figura 21). Según esta
orientación, la retícula de líneas reveladora puede revelar los
patrones muaré de bandas dentro (212, ampliado en 214) o fuera (213,
ampliado en 215) de la máscara. Si se dispone de muchas máscaras,
es posible crear muchos conjuntos diferentes de patrones de bandas
base con diferentes orientaciones o períodos. Se puede crear una
capa reveladora con varias retículas de líneas reveladoras,
situadas unas junto a las otras o unas encima de las otras, que
permitirán de ese modo revelar varios patrones muaré de bandas con
una sola capa reveladora.
Dichas variantes de bandas base ofrecen una alta
protección contra las falsificaciones, puesto que los dispositivos
fotocopiadores (en especial, las fotocopiadoras en color) tienden a
reproducir de manera diferente los pequeños patrones o estructuras
(por ejemplo, los patrones imprimidos en colores no estándar) según
su orientación. Por consiguiente, los patrones muaré revelados
pueden hacerse visibles en algunas orientaciones e invisibles en
otras.
Puesto que los patrones muaré de bandas se
forman incorporando muchos patrones de bandas base diferentes,
estos patrones de bandas base pueden ser alterados, parcialmente
rotos o cubiertos por otros patrones. Es posible, por ejemplo,
incluir los patrones de bandas base en otros patrones cubiertos que
presentan diversos colores o intensidades, sin impedir la
generación de los patrones muaré de bandas deseados. Un
procedimiento que aumenta la seguridad de los documentos es la
superposición de varios patrones de bandas con las mismas, o tal
vez diferentes, orientaciones o períodos. La Figura 22 representa un
ejemplo de capa base que comprende tres retículas de bandas base
superpuestas, cada una de las cuales presenta una orientación
diferente y un patrón de bandas base diferente. Los patrones muaré
de bandas se revelan mediante retículas de líneas colocadas en
diferentes orientaciones (221, 222, 223). Como puede observarse,
cuantas más retículas de bandas base se incorporan en la capa base,
más difícil resulta recuperar la forma de los patrones de bandas
base incorporados dentro de las retículas de bandas base.
Este procedimiento ofrece una gran libertad de
diseño, puesto que las capas de bandas base individuales
superpuestas pueden diferir en color, intensidad, forma, período y
orientación. Las capas reveladoras también pueden diferir en
orientación y período. Además, una o varias capas de bandas base y
posiblemente sus capas reveladoras pueden ser curvilíneas. Se
pueden crear diversos niveles de autenticación, por ejemplo,
disponiendo que algunos patrones muaré sean públicos y que otros
patrones muaré (patrones ocultos) sean secretos.
Una posibilidad adicional muy atractiva de crear
patrones muaré de varias bandas combinados se fundamenta en la
composición de bandas base con varios patrones entrelazados
reproducidos con fases diferentes de la capa de bandas base. Los
patrones diferentes pueden representar, por ejemplo, una forma que
evoluciona suavemente como una mezcla de una primera y una segunda
forma básica. Por ejemplo, la Figura 23 representa 4 patrones base
231, 233, 235 y 237, de los cuales el patrón 231 representa una
forma fundamental, el patrón 237 una segunda forma fundamental y
los patrones 233 y 235 formas mezcladas intermedias. Estos 4
patrones base están comprimidos horizontalmente, duplicados en
espejo horizontalmente e interpretados y repetidos en sus
respectivas capas base 232, 234, 236 y 238. Los correspondientes
patrones muaré de bandas pueden revelarse superponiendo la retícula
de líneas 230 a estas capas base.
A continuación, se describirá cómo pueden
incorporarse varios patrones dentro de una capa base (denominada en
lo sucesivo "capa base de varios patrones"). En la Figura 24,
se representa una vista ampliada horizontalmente de una capa
reveladora 2400 y de una capa base de varios patrones 2405. Cuando
se desplaza horizontalmente la capa reveladora 2400, el muaré de
varios patrones generados es una versión ampliada y transformada de
los patrones base consecutivos 2406, 2407, 2408 y 2409 entrelazados
dentro de la capa base 2405.
Para construir la capa base, se va a crear un
número k de patrones de bandas base 2406, 2407, 2408 y 2409 de una
anchura T1. El período T2 de la capa reveladora puede subdividirse,
por ejemplo, según el número seleccionado de patrones k. A
continuación, la capa base se crea copiando una primera fracción 1/k
de la anchura de la capa reveladora del primer patrón de bandas
base en la capa base (2401), una segunda fracción 1/k de la anchura
de la capa reveladora del 2º patrón de bandas base en la capa base
(2402), etc., hasta que se copia una k-ésima fracción 1/k de la
anchura de la capa reveladora del k-ésimo patrón de bandas base en
la capa base. De esta forma se obtienen las partes 1, 2, 3, 4 del
primer segmento de la capa base 2410 de anchura T2. El siguiente
segmento de capa base 2411 se construye continuando las copias de
las fracciones consecutivas de los patrones de banda base en la
capa base. Los fragmentos extraídos de los patrones de bandas base
se reinician cíclicamente, es decir, como si los patrones se
repitieran horizontalmente dentro de un plano del patrón. Los demás
segmentos de la capa base 2412, 2413, etc. se construyen hasta que
se obtiene la anchura de la capa base deseada. La capa base se
compone de los segmentos representados en 2405, que tal vez se
repitan verticalmente a través de la capa base. De esta manera, se
crea una banda base con varios patrones entrelazados.
En la Figura 25, se proporciona un ejemplo de
los resultados. La retícula de líneas reveladora 250 se superpone a
la misma capa base de varios patrones, y se generan, dependiendo de
la posición relativa (fase) de la retícula de líneas reveladora,
los patrones muaré 251, 252, 253 ó 254 que representan patrones
intermedios situados en o entre los patrones de bandas base 2406,
2407, 2408 y 2409 de la Figura 24. Por consiguiente, los patrones
muaré generados comprenden elementos transformados y mezclados de
los diversos patrones entrelazados incorporados en la capa base.
La Figura 26 demuestra que el procedimiento de
muaré de varios patrones basado en la fase según la presente
invención es completamente diferente a los procedimientos de técnica
anterior, en los que se crean imágenes intercaladas (imágenes
latentes) que son reveladas mediante la superposición de una
retícula de líneas (p. ej., como en los procedimientos descritos en
la patente US nº 5.396.559, McGrew). En la presente invención, el
traslado de la capa reveladora (260 en la Figura 26) sobre la capa
base de varios patrones 261 genera patrones muaré que son versiones
ampliadas y transformadas de los patrones integrados en la capa
base. No obstante, en la técnica anterior, los patrones revelados
presentan el mismo tamaño que los patrones que componen la capa
base. La capa base de técnica anterior 262 se forma superponiendo
los patrones de imagen latente 263, 264, 265 y 266. Es fácil de
verificar, superponiendo la retícula de líneas reveladora 260 a la
capa base de técnica anterior 262, que la imagen latente que está
presente en la capa 262 no está ampliada en el patrón revelado.
Además, cuando se desplaza horizontalmente la capa reveladora sobre
la capa base, la presente invención genera patrones muaré que se
desplazan y evolucionan suavemente. Esto no sucede con el
procedimiento de técnica anterior ilustrado. Por último, cuando se
aplica una ligera rotación a la capa reveladora, los patrones muaré
generados mediante el presente procedimiento se desplazan, pero
siguen siendo bien perceptibles, mientras que los patrones
revelados de técnica anterior se destruyen rápida-
mente.
mente.
Los muarés de varios patrones también pueden
generarse superponiendo una retícula de líneas reveladora a una
imagen global difuminada con una matriz de difuminado que incluye
una microestructura de varios patrones, es decir, una
microestructura con varios patrones de bandas base en diferentes
fases. Dicha matriz de difuminado de varios patrones puede
generarse a partir de una capa base de varios patrones, según el
procedimiento descrito en la solicitud de patente US nº de serie
09/902.227, "Images and security documents protected by
microstructures", R.D. Hersch, E. Forler, B. Wittwer y P. Emmel,
o del mismo modo que cuando se integran patrones de bandas base en
una imagen difuminada (véase la sección anterior "Generación de
patrones de bandas").
La Figura 27 representa un ejemplo de dicha
imagen global difuminada. Sin la superposición de la capa
reveladora, sólo puede verse la imagen global. Cuando se superpone
y desplaza horizontalmente la retícula de líneas reveladora 271
sobre la imagen difuminada 272, se hacen visibles patrones muaré de
varias fases que evolucionan en secuencia del patrón 273 al 274,
del 274 al 275, del 275 al 276, del 276 al 277, del 277 al 278, del
278 al 279 y del 279 otra vez al 273 o viceversa.
No es necesario repetir con exactitud las bandas
base. Pueden crearse patrones muaré que evolucionan incorporando
patrones en evolución dentro de bandas base consecutivas. A modo de
ejemplo, la Figura 28 proporciona una capa de retícula de líneas
reveladora (281), una capa de bandas base con patrones de bandas
base que evolucionan y los correspondientes patrones muaré (283,
284) aparecidos cuando se coloca la capa de retícula de líneas
reveladora en posiciones horizontales diferentes con respecto a la
capa base. En la figura, puede observarse cómo experimentan los
patrones muaré la evolución desde una forma de cruz suiza (285)
hasta una forma tipográfica tipo "o" (286). Cuando se desplaza
horizontalmente y hacia la derecha la capa reveladora sobre la capa
base, los patrones muaré se mueven suavemente de izquierda a
derecha y al mismo tiempo modifican su forma de manera continua. En
la capa de bandas base 282 de la Figura 28, se observa claramente,
en el lado izquierdo, la cruz comprimida dentro de las bandas base
y, en el lado derecho, la forma "o" comprimida. En las
posiciones intermedias, la forma del patrón de bandas base es una
mezcla entre estas dos formas de patrón extremas.
Las bandas base intermedias incorporan patrones
que son una mezcla (o transformación gradual) de las formas de
patrones extremas. Los pesos relativos de las formas de patrones de
bandas base extremas de la izquierda y la derecha pueden ser
inversamente proporcionales a sus respectivas distancias d_{l},
d_{r} de la banda base actual, es decir, la forma del patrón
de bandas base izquierda tiene el peso
d_{i}/(d_{l}+d_{r}) y la forma del patrón de bandas
base derecha tiene el peso d_{i}/(d_{l}+d_{r}) en el
procedimiento de mezcla (o transformación gradual). La mezcla de
formas puede realizarse con técnicas innovadoras, tales como una de
las técnicas descritas en el artículo "A Physically Based Approach
to 2D Shape Blending", Thomas Sederberg, Proc. Siggraph' 92,
Computer Graphics, vol. 26, nº 2, julio de 1992,
25-34.
Es posible generar dentro de las bandas
individuales de la retícula base cualquier tipo de patrón pequeño,
ya sea en blanco y negro o en color, hecho que proporciona una gran
protección contra la falsificación de documentos. Dichos patrones
no pueden reproducirse mediante los equipos normales, tales como
fotocopiadoras o impresoras. Gracias a la retícula de líneas
reveladora, los patrones generados mediante el documento original
se pueden observar fácilmente a simple vista o a través de un
aparato adecuado. Los medios de reproducción ilegales que funcionan
con una resolución más baja que los equipos de impresión de patrones
originales no podrán reproducir los patrones originales. Puesto que
dichos documentos falsificados no incluyen los patrones originales,
la capa reveladora no podrá revelar las formas muaré originales y,
entonces, una simple inspección visual o con un aparato adecuado
pondrá de manifiesto que el documento es falso.
Otra característica protectora de la presente
invención se basa en el hecho de que los patrones muaré revelados
pueden incluir un código (un número, varios números o una serie de
caracteres) que permite verificar la autenticidad del documento.
Por ejemplo, puede insertarse el número de pasaporte o un número
encriptado correspondiente al número de pasaporte en las bandas
base de la fotografía del titular del pasaporte. También puede
incorporarse en las bandas base una serie de caracteres
correspondiente al nombre del titular del pasaporte (ya sea el
nombre tal cual o una versión encriptada del nombre). Cuando se
revela este número, o en su caso la serie de caracteres, mediante
una retícula de líneas reveladora, puede verificarse (ya sea
directamente mediante inspección visual o a través de un aparato
que actúa como sistema de verificación) si el número, o en su caso
la serie de caracteres, que aparece en el patrón muaré corresponde
al número de pasaporte, o en su caso al nombre del titular del
pasaporte. Gracias a la posibilidad de disponer de varias bandas
base con diferentes orientaciones y períodos dentro de la capa
base, también pueden concebirse varios niveles de verificación.
Algunas verificaciones pueden llevarse a cabo con facilidad,
observando los patrones muaré, mientras que otras verificaciones
requieren la desencriptación de los patrones muaré aparecidos para
verificar la autenticidad del documento. Esto resulta
particularmente útil para proteger, por ejemplo, un documento de
identidad, así como la fotografía del titular de éste. Sin la capa
reveladora, lo que se ve es la fotografía, mientras que con la capa
reveladora aparecen con toda claridad los patrones muaré que
incluyen el código de verificación.
La forma de realización de la capa base con las
bandas que incluyen los patrones que van a aparecer como patrones
muaré y de la capa reveladora puede ser proporcionada por una
diversidad de tecnologías. Las formas de realización más
importantes para la capa base son la impresión offset, la impresión
por chorro de tinta, la impresión por sublimación de tintas y el
grabado en troquel.
Debe tenerse en cuenta que las capas (la capa
base, la capa reveladora o ambas) pueden obtenerse también mediante
perforación en lugar de mediante aplicación de tinta. En el caso más
habitual, un haz láser de gran potencia con un tamaño de punto
microscópico (por ejemplo, de 50 micras o incluso inferior) explora
el documento de píxel en píxel, mientras es modulado
intermitentemente para perforar el sustrato en ubicaciones de píxel
predeterminadas. Por ejemplo, puede crearse una retícula de líneas
reveladora, dando a las líneas una forma de realización de líneas
parcialmente perforadas compuestas de segmentos perforados de
longitud l y segmentos no perforados de longitud m, y
repitiendo los pares de partes perforadas y no perforadas
(l,m) en toda la longitud de la línea. Se pueden elegir, por
ejemplo, los valores l = 8/10 min y m = 2/10 mm. Las
líneas consecutivas pueden presentar los segmentos perforados con
las mismas fases o con fases diferentes. Pueden elegirse diferentes
parámetros para los valores l y m de las diferentes
líneas consecutivas para asegurar una alta resistencia contra los
intentos de desgarre. Se han descrito diferentes sistemas de
microperforación láser para los documentos de seguridad en
documentos tales como el titulado "Application of laser technology
to introduce security features on security documents in order to
reduce counterfeiting", de W. Hospel, SPIE, vol. 3314, 1998,
págs. 254-259.
En otra categoría de procedimientos, las capas
(la capa base, la capa reveladora o ambas) pueden obtenerse
mediante una extracción completa o parcial de material, utilizando,
por ejemplo, ataque químico o por láser.
Para variar el color de los patrones muaré,
puede elegirse una retícula de líneas reveladora constituida por un
conjunto de líneas coloreadas en lugar de líneas transparentes
(véase el artículo de I. Amidror y R.D. Hersch "Quantitative
analysis of multichromatic moiré effects in the superposition of
coloured periodic layers", Journal of Modern Optics, vol. 44, nº
5, 1997, 883-899).
Aunque la capa reveladora (retícula de líneas)
generalmente adoptará la forma de realización de una película o un
soporte de plástico que incluye un conjunto de líneas transparentes
sobre un fondo opaco, también puede adoptar la forma de realización
de una retícula de líneas constituida por microlentes cilíndricas.
Las microlentes cilíndricas ofrecen una intensidad de luz superior
a la que ofrecen las correspondientes retículas de líneas
parcialmente transparentes. Cuando el período de la banda base es
pequeño (por ejemplo, inferior a 1/3 mm), las microlentes
cilíndricas de la capa reveladora también pueden ofrecer también una
mayor precisión. Para generar patrones muaré de bandas curvilíneas,
pueden utilizarse también como capa reveladora unas microlentes
cilíndricas curvilíneas. En lugar de microlentes cilíndricas, puede
utilizarse asimismo un dispositivo difractor que emula el
comportamiento de las microlentes cilíndricas, de la misma forma en
que puede emularse una matriz de microlentes con un dispositivo
difractor compuesto de placas de zonas de Fresnel (véase el
documento de B. Saleh y M.C. Teich, "Fundamentals of
Photonics", John Wiley, 1991, p. 116).
En caso de que la capa base se incluya en un
diseño de superficie ópticamente variable, tal como un dispositivo
difractor, es necesario procesar todavía más la imagen que forma la
capa base para obtener, para cada uno de los píxeles de la imagen
del patrón o por lo menos para los píxeles activos (p. ej., los
píxeles negros), una estructura en relieve constituida, por
ejemplo, por perfiles de funciones periódicas (retículas de líneas)
que presentan una orientación, un período y un índice de relieve y
superficie, según los ángulos de incidencia y difracción de luz
deseados, según la intensidad de luz de difracción deseada y
posiblemente según la variación de color deseada de la luz de
difracción con respecto al color de difracción de las áreas vecinas
(véase las patentes US nº 5.032.003, Antes, y nº
4.984.824, Antes y Saxer). Esta estructura en relieve se reproduce
en una estructura principal que se utiliza para crear una matriz de
grabado en relieve. La matriz de grabado en relieve se utiliza,
entonces, para grabar la estructura en relieve que incluye la capa
base en el sustrato del dispositivo óptico (puede obtenerse más
información al respecto en la patente US nº 4.761.253, Antes, así
como en el artículo de J.F. Moser "Document Protection by
Optically Variable Graphics (Kinemagram)", en Optical Document
Security, Ed. R.L. Van Renesse, Artech House, London, 1998,
págs.
247-266).
247-266).
Debe tenerse en cuenta que en general no es
necesario que la capa base y la capa reveladora estén completas,
sino que pueden estar enmascaradas por capas adicionales o formas
aleatorias. A pesar de esto, los patrones muaré seguirán haciéndose
visibles.
La presente invención se refiere a los
procedimientos para autenticar documentos y artículos de valor, que
se basan en patrones muaré de bandas. Aunque la presente invención
puede presentar varias formas de realización y variantes, en la
presente memoria, se proporcionan a título de ejemplo diversas
formas de realización de interés particular que no tienen por
finalidad limitar el alcance de la presente invención.
En una forma de realización de la presente
invención, los patrones muaré de bandas pueden hacerse visibles
superponiendo la capa base y la capa reveladora, ambas de las cuales
aparecen en dos áreas diferentes del mismo documento o artículo
(billete bancario, cheque, etc.). Además, para permitir la
comparación, el documento puede incluir en una tercera área del
documento una imagen que muestra los patrones muaré de bandas
esperados cuando la capa base y la capa reveladora se colocan una
encima de la otra según una orientación preferida y posiblemente
según una posición relativa preferida.
En una segunda forma de realización de la
presente invención, el documento sólo presenta la capa base y la
capa reveladora es superpuesta a ésta por una persona que actúa como
operador o un aparato que valida visualmente u ópticamente la
autenticidad del documento. Por motivos comparativos, los patrones
muaré de bandas esperados pueden representarse como una imagen en
el documento o en un dispositivo independiente, por ejemplo, en el
dispositivo revelador. La capa reveladora puede ser una retícula de
líneas reproducida en una película o una hoja transparente de
plástico, o bien puede estar constituida por microlentes
cilíndricas.
El procedimiento para autentificar documentos
comprende las etapas siguientes:
- a)
- superponer un documento con una capa base que comprende bandas base que incluyen patrones, y una capa reveladora que comprende una retícula de líneas, generándose de ese modo patrones muaré, y
- b)
- comparación de dichos patrones muaré con unos patrones muaré de referencia y, dependiendo de los resultados de la comparación, aceptar o rechazar el documento,
en las que las líneas consecutivas
de la retícula de líneas reveladora incorporan dentro de la capa
base diferentes elementos de los patrones de bandas base, y en las
que los patrones muaré generados son una transformación de los
patrones de la capa base que comprende una ampliación y posiblemente
otras transformaciones, tales como el duplicado en espejo y el
desplazamiento.
Debe tenerse en cuenta que, en la presente
invención, la capa de bandas base, la capa reveladora de retícula
de líneas o ambas capas pueden transformarse geométricamente y por
lo tanto hacerse aperiódicas.
La comparación de la etapa b) puede ser
realizada por un biosistema humano (un ser humano con ojos y
cerebro) o por medio de un aparato como el que se describirá más
adelante en la presente memoria.
Los patrones muaré de referencia pueden
obtenerse mediante una toma de imágenes (por ejemplo, con una
cámara) de la superposición de una muestra de capa de bandas base y
una capa reveladora de retícula de líneas, o pueden obtenerse
mediante un cálculo, utilizando la fórmula matemática proporcionada
anteriormente. Cuando la autenticación es llevada a cabo por una
persona, los patrones muaré de referencia pueden ser también
patrones muaré de referencia memorizados, basados en los patrones
muaré de bandas de referencia vistos previamente.
En caso de que la capa de bandas base forme
parte de una imagen en semitonos impresa en el documento, los
patrones de la capa de bandas base no podrán diferenciarse a simple
vista de las otras áreas del documento. No obstante, cuando se
autentica el documento según la presente invención, los patrones
muaré se harán visibles de inmediato.
Cualquier intento de falsificación de un
documento generado según la presente invención por medio de
fotocopiado, un sistema de autoedición, un procedimiento
fotográfico o cualquier otro procedimiento de falsificación, ya sea
digital o analógico, afectará inevitablemente, aunque sea en pequeña
medida, al tamaño o la forma del patrón de bandas base incluido en
el documento (por ejemplo, debido a la ganancia del punto o la
propagación de la tinta, como bien se sabe en el ámbito de la
técnica). Pero puesto que los patrones muaré entre capas de líneas
superpuestas son muy sensibles a cualquier variación microscópica de
la capa base o la capa reveladora, cualquier documento protegido
según la presente invención raramente será objeto de falsificación,
utilizándose dichos patrones como medios para diferenciar entre un
documento real y un documento falsificado.
Si la capa de bandas base se imprime sobre el
documento con un procedimiento de impresión estándar, se obtiene
una alta seguridad sin necesidad de incurrir en costes adicionales
en la confección del documento. No obstante, la capa de bandas base
puede ser reproducida en el documento de otras maneras, por ejemplo,
disponiendo la capa base sobre un dispositivo ópticamente variable
(p. ej., un kinegrama) e integrando este dispositivo ópticamente
variable en el documento o artículo que se desea proteger.
Pueden utilizarse diversas formas de realización
de la presente invención como dispositivos de seguridad para la
protección y la autenticación de productos multimedia, incluidos
productos de música, vídeo y software, etc. que se proporcionan en
unos medios de disco óptico. Por ejemplo, la capa base puede
imprimirse sobre un disco óptico, tal como un CD o un DVD, mientras
que la capa reveladora puede incluirse en la caja o funda de
plástico que lo contie-
ne.
ne.
También pueden utilizarse diversas formas de
realización de la presente invención como dispositivos de seguridad
para la protección y la autenticación de envases industriales, tales
como cajas para fármacos, cosméticos, etc. Por ejemplo, la tapa de
una caja puede incluir la capa base, mientras que la capa reveladora
puede estar situada en la caja. Los envases que incluyen una parte
transparente o una ventana transparente se emplean muy a menudo en
la venta de una gran diversidad de productos, incluidos, por
ejemplo, cables de audio y vídeo, casetes, perfumes, etc., y
permiten a los clientes observar el producto contenido dentro del
paquete por medio de la parte transparente del envase. No obstante,
las partes transparentes de un envase también pueden utilizarse
ventajosamente en la autenticación y la protección contra
falsificaciones de los productos, utilizando una parte de la
ventana transparente como capa reveladora (cuando la capa base se
halla en el propio producto). Debe destacarse que la capa base y la
capa reveladora pueden imprimirse también en etiquetas o adhesivos
de seguridad separados que se pegan o adhieren de alguna forma al
propio producto o al paquete. En las Figuras 17 a 22 adjuntas, se
ilustran algunas formas de realización posibles de los paquetes que
pueden ser protegidos mediante la presente invención, que son
similares a los ejemplos descritos en la solicitud de patente US nº
de serie 09/902.445 (Amidror y Hersch). No obstante, puesto que en
la presente invención los patrones muaré son claramente visibles en
la modalidad de reflexión, la incorporación de patrones de bandas
base en la capa base y la utilización de una retícula de líneas
como capa reveladora determina que la protección de los artículos
de valor sea mucho más eficaz que la aportada por medio de los
procedimientos descritos en la solicitud de patente US nº de serie
09/902.445 (Amidror y Hersch).
La Figura 29A ilustra esquemáticamente un disco
óptico 291, que contiene por lo menos una capa base 292, y la funda
del mismo (o caja) 293, que contiene por lo menos una capa
reveladora (retícula de líneas reveladora) 294. Cuando el disco
óptico está colocado dentro de su funda (Figura 29B), se generan
patrones muaré 295 entre una capa reveladora y una capa base. A
medida que se introduce el disco en la funda 293 o se extrae de ésta
lentamente, los patrones muaré van variando dinámicamente. Estos
patrones muaré constituyen, pues, unos medios de autenticación
fiables que garantizan que tanto el disco como su envase sean
realmente auténticos. Habitualmente, los patrones muaré pueden
comprender el logotipo de la empresa o cualquier texto o símbolos
deseados, ya sea en blanco y negro o en color.
La Figura 30 ilustra esquemáticamente una forma
de realización posible de la presente invención para la protección
de productos que se empaquetan en una caja que comprende una parte
deslizante 301 y una cubierta externa 302, en la que por lo menos
un elemento de la parte móvil (p. ej., un producto) contiene por lo
menos una capa base 303, y la cubierta externa 302 contiene por lo
menos una capa reveladora (retícula de líneas reveladora) 304.
Deslizando el producto dentro de la cubierta, pueden generarse
patrones muaré dinámicos, tales como unos patrones muaré en
evolución o un muaré de varios patrones.
La Figura 31 ilustra una protección posible para
productos farmacéuticos, tales como los fármacos. La capa base 311
puede abarcar la superficie completa del soporte posiblemente opaco
del producto médico. La capa reveladora 312 puede adoptar la forma
de una franja móvil constituida por una lámina de plástico que
incluye la retícula de líneas reveladora. Empujando hacia dentro,
tirando hacia fuera o moviendo lateralmente la capa reveladora, los
patrones muaré revelados pasan a ser dinámicos.
La Figura 32 ilustra esquemáticamente otra forma
de realización posible de la presente invención para la protección
de productos que se comercializan en envases que comprenden una
parte frontal de plástico transparente deslizable 321 y una tapa
trasera 322 en la que puede imprimirse una descripción del producto.
Dichos envases son utilizados frecuentemente para la venta de
cables de vídeo y audio u otros productos que se colocan dentro de
la zona convexa (o recipiente) 323 de la parte frontal de plástico
321. A menudo, los envases de este tipo presentan un pequeño
orificio 324 en la parte superior de la tapa trasera y un
correspondiente orificio 325 en la parte frontal de plástico 321
que sirven para colgar los paquetes en los puntos de venta. La tapa
trasera 322 puede contener por lo menos una capa base 326, y la
parte frontal de plástico puede contener por lo menos una capa
reveladora 327, de tal forma que, cuando el paquete se cierre, se
generarán patrones muaré entre por lo menos una capa reveladora y
por lo menos una capa base. También en este caso, cuando se desliza
la parte frontal de plástico 321 a lo largo de la tapa trasera 322,
los patrones muaré varían dinámicamente.
La Figura 33 ilustra esquemáticamente otra forma
de realización posible de la presente invención para la protección
de productos que se empaquetan en una caja 330 con una tapa
pivotante 331. La tapa pivotante 331 contiene por lo menos una capa
base 332, y la caja contiene por lo menos una capa reveladora 333.
Cuando la caja se cierra, la capa base 332 queda situada justo
detrás de la capa reveladora 333 y, entonces, se generan patrones
muaré. Mientras la tapa pivotante 331 se abre y cierra, los patrones
muaré varían dinámicamente.
La Figura 34 ilustra esquemáticamente otra forma
de realización posible de la presente invención para la protección
de productos que se comercializan en botellas (tales como vino,
whisky, perfume, etc.). Por ejemplo, la etiqueta del producto 341
que está pegada a la botella 342 puede contener la capa base 343,
mientras que otra etiqueta 344, que puede estar unida a la botella
mediante un hilo decorativo 345, contiene la capa reveladora 346.
La autenticación del producto puede realizarse superponiendo la capa
reveladora 346 de la etiqueta 344 sobre la capa base 343 de la
etiqueta 341, generándose de ese modo patrones muaré claramente
visibles (por ejemplo, con el nombre del producto).
En los casos en que la capa reveladora y la capa
base se deslizan una encima de la otra, principalmente en una
dirección (como en las formas de realización representadas en las
Figuras 29A, 29B, 30, 31 y 32), es posible generar muarés de varios
patrones o patrones muaré que pueden evolucionar, en los que la
traslación de la capa reveladora hace visibles diferentes patrones
muaré en secuencia, creando por lo tanto una animación.
En caso de que la capa reveladora y la capa base
puedan girar una encima de la otra como en la Figura 33, puede
disponerse preferentemente que la capa base y la capa reveladora
generen patrones muaré especialmente atractivos.
Algunas veces es posible intercambiar las
ubicaciones y las funciones de la capa reveladora y la capa
base.
Gracias a las capacidades de generación
automática de imágenes de microestructura, descritas por ejemplo en
la solicitud de patente US nº de serie 09/902.227, "Images and
security documents protected by microstructures", R.D. Hersch,
E. Forler, B. Wittwer y P. Emmel, presentada el 3 de diciembre de
2001, o en la solicitud PCT sucesora PCT/IB02/02686, R.D. Hersch,
B. Wittwer, E. Forler, P. Emmel, D. Biemann y D. Gorostidi,
presentada el 5 de julio de 2002, es posible generar e imprimir
sobre la marcha documentos personalizados, tales como documentos de
viaje y tickets de entrada. Estos documentos incluyen imágenes
constituidas por una microestructura que incluye texto que
proporciona información acerca del titular del documento, así como
acerca de la finalidad del documento, p. ej., un documento de viaje
que indica los lugares de origen y destino y la fecha de validez, o
un ticket de entrada a un acontecimiento deportivo que indica el
tipo de acontecimiento, el número de plaza y la validez en términos
de fecha y hora. Para dificultar en gran medida la falsificación,
estas invenciones proponen procedimientos para generar dos capas de
microestructuras, una de baja frecuencia fácilmente visible a
simple vista y otra de alta frecuencia que exige una cuidadosa
inspección visual o una inspección con una lupa.
En la presente invención, se propone sintetizar
esta segunda capa de microestructura como capa de bandas base y
revelarla mediante una retícula de líneas reveladora. Esto permite
realizar una inspección sencilla y directa de la primera capa de
patrones de microestructura y la inspección de la segunda capa de
patrones de microestructura con una retícula de líneas reveladora,
que adopta la forma de realización de una película, un trozo de
plástico, unas microlentes cilíndricas o un dispositivo difractor
que emula las microlentes cilíndricas.
Un procedimiento simple para generar imágenes
que incluyen patrones de microestructura de primer nivel
directamente visibles, así como patrones de microestructura
pequeños de segundo nivel que pueden hacerse visibles con una
retícula de líneas reveladora, consiste en la creación de una matriz
de difuminado que incluye los patrones de banda base pequeños de
segundo nivel, y la utilización de esta matriz de difuminado como la
matriz de difuminado de alta frecuencia para el equilibrado de la
imagen de destino mediante postprocesamiento, que se describe en
detalle en la solicitud de patente US nº de serie 09/902.227,
"Images and security documents protected by microstructures",
R.D. Hersch, E. Forler, B. Wittwer y P. Emmel.
Un procedimiento alternativo para generar
imágenes que incluyen patrones de microestructura de primer nivel
directamente visibles, así como patrones de microestructura pequeños
de segundo nivel que pueden hacerse visibles con una retícula de
líneas reveladora, consiste en aplicar las etapas siguientes:
- a)
- seleccionar una imagen global (por ejemplo un paisaje o la fotografía del titular de un documento);
- b)
- crear la microestructura de primer nivel, posiblemente en forma de mapa de bits o de imagen de varias intensidades, según la información asociada al documento;
- c)
- crear, posiblemente según la solicitud de patente US nº de serie 09/902.227 (R.D. Hersch et al.) o según el artículo de Oleg Veryovka y John Buchanan "Texture-based Dither Matrices", Computer Graphics Forum, vol. 19, nº 1, págs. 51-64, una imagen global difuminada que incluye la microestructura de primer nivel;
- d)
- crear los patrones de microestructura de segundo nivel (denominados también patrones de nanoestructura) en forma de mapa de bits o de imagen de varias intensidades;
- e)
- crear, de forma similar a la indicada en c), la imagen global difuminada que incluye los patrones de microestructura de segundo nivel (patrones de nanoestructura);
- f)
- generar la imagen global difuminada final mediante una operación de combinación de las dos imágenes difuminadas que crea, para cada píxel, una combinación (p. ej., una media ponderada o una operación lógica) entre la imagen global difuminada que incluye la microestructura de primer nivel y la imagen global difuminada que incluye los patrones de microestructura de segundo nivel. El tipo de operación y posiblemente los pesos relativos pueden ajustarse para destacar más los patrones de microestructura de primer nivel o los patrones de microestructura de segundo nivel. La operación de media ponderada puede aplicarse a los valores de intensidad de los píxeles, obteniéndose una imagen final en escala de grises, o puede aplicarse espacialmente, seleccionando, por ejemplo, un tamaño para la imagen binivel combinada final que es 4x4 veces superior al tamaño de las imágenes difuminadas. Para realizar la media ponderada espacial, puede repetirse una matriz de 4x4 (u 8x8) píxeles y, dependiendo de los pesos relativos de las dos imágenes difuminadas que se van a combinar, asociar un número de píxeles determinado de la matriz 4x4 a una de las dos imágenes difuminadas, y el resto de píxeles a la otra imagen difuminada. Para obtener buenos resultados, el orden de asignación de los píxeles de la matriz 4x4 puede seguir la distribución de los niveles umbrales de difuminado de Bayer ("Digital Color Halftoning", H.R. Kang, SPIE Press, 1999, págs. 279-282, T_{4}).
Para proporcionar una imagen global uniforme,
puede difuminarse sólo una fracción (p. ej., 1/4) de las bandas
base que abarcan la imagen global con la matriz de difuminado que
incluye los patrones de microestructura de segundo nivel, y las
fracciones restantes (p. ej., 3/4) según procedimientos de
difuminado estándar (por ejemplo, con una matriz de difuminado que
comprende pequeños puntos agrupados). Esto es en cierta medida
similar al difuminado de varios patrones, en el que uno de los
conjuntos de patrones de bandas base son los patrones de
microestructura de segundo nivel y los otros conjuntos de patrones
de bandas base son puntos agrupados estándar.
La imagen final resultante es una imagen global
difuminada combinada de dos niveles que incluye tanto una
microestructura fácilmente legible como unos patrones de
microestructura que pueden revelarse con una retícula de líneas
reveladora. Las variantes más complejas de dicho documento pueden
incluir varias microestructuras de primer nivel con diferentes
orientaciones y períodos y posiblemente varios patrones de
microestructura de segundo nivel, también con orientaciones y
períodos diferentes.
Los aparatos para la autenticación visual de
documentos que comprenden una capa base pueden incluir una capa
reveladora constituida por una retícula de líneas preparada según la
presente memoria, que debe colocarse encima de la capa base del
documento. El documento puede iluminarse desde arriba (modalidad de
reflexión) o tal vez desde abajo (modalidad de transmisión).
Si la autenticación se realiza mediante
visualización, es decir, por medio de un operador humano, los
biosistemas humanos (los ojos y el cerebro humano) se utilizan como
medios para la adquisición de los patrones muaré generados por la
superposición de la capa base y la capa reveladora, y como medios
para comparar los patrones muaré adquiridos con los patrones muaré
de referencia (o memorizados). La fuente de luz en este caso puede
ser natural (luz solar) o artificial.
Los aparatos para la autenticación automática de
documentos, cuyo diagrama de bloques se representa en la Figura 35,
comprenden una capa reveladora 351 constituida por una retícula de
líneas, unos medios de toma de imágenes 352, tales como una cámara,
una fuente de luz (no representada en el dibujo) y un sistema de
comparación 353 para comparar los patrones muaré generados con los
patrones muaré de referencia. En caso de que ambos no coincidan, el
documento no será autenticado y el dispositivo de manipulación de
documentos del aparato 354 rechazará el documento. El sistema de
comparación 353 puede realizarse mediante un microordenador que
comprende un procesador, una memoria y puertas de entrada y salida.
Para esta finalidad, puede utilizarse un microordenador de un chip
integrado. Para la autenticación automática, es necesario que los
medios de toma de imágenes 352 estén conectados al microordenador
que incluye el procesador de comparación 353, que a su vez controla
un dispositivo de manipulación de documentos 354 que acepta o
rechaza los documentos que se desean autenticar, según la
comparación efectuada por el microprocesador.
La imagen de patrón muaré de referencia puede
obtenerse mediante la toma de imágenes (por ejemplo, por medio de
una cámara) de la superposición de una muestra de la capa base y la
capa reveladora, o puede calcularse como una etapa de
preprocesamiento superponiendo en un mapa de bytes la capa base y la
capa reveladora en las posiciones y los ángulos deseados. Varias
posiciones o ángulos pueden corresponder a patrones muaré
diferentes, con lo cual es posible realizar una autenticación más
minuciosa.
Para comparar las imágenes, el procesador de
comparación coteja la imagen de patrón muaré tomada con una imagen
de referencia. Amidror y Hersch incluyen ejemplos detallados de
sistemas para realizar esta comparación en la patente US nº
5.995.638. Mediante esta comparación, se obtiene por lo menos un
valor de proximidad que proporciona el grado de proximidad entre
los patrones muaré generados y una imagen de patrón muaré de
referencia. Estos valores de proximidad se utilizan a continuación
como criterios para hacer que el dispositivo de manipulación de
documentos acepte o rechace el documento.
El aparato presentado también puede ser
sustituido por un sistema informático que permite superponer
electrónicamente la retícula de líneas reveladora (capa reveladora
361, Figura 36) a la imagen tomada de la capa base (360 en la
Figura 36). La superposición consiste simplemente en una operación
de multiplicación de números enteros (362 en la Figura 36) entre el
mapa de bits de la retícula de líneas reveladora y la imagen de la
capa base situada correctamente tomada por la cámara. En el lugar
donde la retícula de líneas reveladora es transparente ("1"),
aparecerán los correspondientes píxeles de la capa base y, en los
lugares donde la retícula de líneas reveladora es opaca ("0")
se generarán píxeles negros en lugar de los correspondientes píxeles
de la capa base. La imagen de varias intensidades resultante que
representa la imagen digital de la superposición de la capa base y
la capa reveladora (363 en la Figura 36) se filtra a continuación
con un filtro pasa baja (364 en la Figura 36) para eliminar las
frecuencia altas, es decir las frecuencias que no serán visibles por
el ojo humano o por una cámara a la distancia de visión normal
(dicho filtro se describe en el documento de V. Ostromoukhov y R.
D. Hersch, "Multi-color and artistic
dithering", SIGGRAPH Annual Conference, 1999, págs.
425-432). La imagen de varias intensidades filtrada
resultante es la imagen de patrón muaré (366 en la Figura 36) y
puede compararse (367 en la Figura 36) con una imagen de patrón
muaré de referencia (365 en la Figura 36) para decidir si el
documento debe aceptarse o rechazarse.
El sistema informático para la autenticación de
documentos mediante patrones muaré comprenderá, por consiguiente,
unos medios de toma de imágenes (similares a los representados
mediante el número de referencia 352 en la Figura 35), tales como
una cámara, para la toma de documentos con una capa base que
comprende bandas base, que, a su vez, comprenden patrones. El
sistema informático comprende además un módulo de programación para
multiplicar en la memoria la imagen de la capa base tomada con una
correspondiente imagen de la capa reveladora que comprende una
retícula de líneas, y generar la imagen digital de la superposición
de la capa base y la capa reveladora. Además, el sistema
informático comprende un módulo de programación para aplicar una
operación de filtrado pasa baja a dicha imagen digital y obtener
los patrones muaré, y un módulo de programación para comparar los
patrones muaré calculados con los patrones muaré de referencia y, de
conformidad con el resultado de la comparación, aceptar o rechazar
el documento.
Dicho sistema informático permite autenticar de
forma automática documentos que presentan disposiciones geométricas
de la capa base que posiblemente varían de un documento al siguiente
y, por consiguiente, ofrecen una protección mucho más fuerte contra
los intentos de falsificación. Cada disposición geométrica de capa
base del documento se corresponde con una disposición geométrica
determinada de la capa reveladora que, una vez superpuesta
electrónicamente (es decir, multiplicada), genera los patrones
muaré esperados (de referencia). El documento puede comprender
información, tal como un código de barras o un número legible por
ordenador, que identifica la capa reveladora que va a aplicarse. El
sistema informático puede leer dicha información y aplicar la capa
reveladora correcta para calcular la imagen de patrón muaré y
compararla con la correspondiente imagen de patrón muaré de
referencia para decidir si el documento debe aceptarse o
rechazarse.
Las ventajas de los nuevos procedimientos de
autenticación y antifalsificación dados a conocer en la presente
invención son numerosas.
- 1.
- Comparada con las invenciones previas de I. Amidror y R.D. Hersch (patente US nº 6.249.588, la patente US de continuación en parte nº 5.995.638 y la solicitud de patente US nº de serie 09/902.445) y de I. Amidror (solicitud de patente US nº de serie 10/183.550), la presente invención presenta una ventaja importante: la retícula de líneas reveladora permite el paso de mucha más luz que una rejilla de puntos 2D reveladora (rejilla principal). Esto permite autenticar un documento en modalidad de reflexión sin que sea necesario colocar ni una matriz de microlentes ni una fuente de luz especial debajo del documento. Otra ventaja radica en el hecho de que, en la presente invención, la longitud del espacio de bandas base no está limitado y, por consiguiente, el muaré generado puede comprender un gran número de patrones, por ejemplo, muchos caracteres tipográficos que forman una oración de texto (varias palabras) o un párrafo de texto.
- 2.
- La presente invención ofrece un elevado grado de libertad en la incorporación de patrones dentro de las bandas base. Los patrones pueden variar mucho a lo largo de una banda base y también pueden variar ligeramente a través de las diferentes bandas base.
- 3.
- Puesto que los patrones muaré pueden revelarse en modalidad de reflexión, los patrones incluidos en las bandas base pueden incorporar tintas opacas, tales como las tintas metálicas. Las tintas metálicas presentan la ventaja adicional de proporcionar patrones muaré particularmente intensos con ángulos de reflexión especular de la luz. Además, las bandas base pueden imprimirse en materiales totalmente opacos, tales como láminas o cajas metálicas.
- 4.
- Las retículas de bandas curvilíneas y los patrones muaré de bandas curvilíneas pueden generarse aplicando transformaciones geométricas a la capa base y posiblemente a la capa reveladora. Dichas retículas de bandas curvilíneas pueden incluir muchas orientaciones y frecuencias diferentes, que pueden generar muarés secundarios no deseados cuando son exploradas digitalmente mediante un dispositivo de exploración digital (fotocopiadora en color y escáner de escritorio). Si la retícula de bandas curvilíneas contiene un amplio rango de frecuencias de variación gradual, las frecuencias de exploración digital o de reproducción del falsificador entrarán en conflicto con algunas de las frecuencias de la retícula de bandas o sus frecuencias armónicas y generarán, en el documento falsificado, efectos muaré no deseados muy visibles (similares a los efectos descritos en la patente de Reino Unido nº 1.138.011, mencionada anteriormente en la sección "Antecedentes de la invención"). Además, los muarés curvilíneos tienden a ampliar mucho partes específicas de la capa base curvilínea y a ampliar menos otras partes. Esta gran ampliación puede resultar útil para ver patrones de microestructura complejos (p. ej., que incluyen microestructuras en color) integradas en las bandas base.
- 5.
- Cuando se utilizan tintas no estándar para crear el patrón de las bandas de la capa base, se necesitarán sistemas de reproducción en cian, magenta, amarillo y negro estándar para aplicar la técnica de semitonos al color original según sus propios algoritmos de semitono, destruyéndose de ese modo los patrones de color originales. Debido a la destrucción de los patrones de las bandas de la capa base, la capa reveladora no será capaz de generar los patrones muaré originales.
- 6.
- Las bandas base pueden formarse con patrones de colores opacos impresos unos al lado de otros con una alta precisión de registro, utilizando, por ejemplo, el procedimiento descrito en la solicitud de patente US nº de serie 09/477.544 (Ostromoukhov, Hersch). Puesto que los patrones muaré generados entre la superposición de la retícula base y de la retícula de líneas reveladora son muy sensibles a cualquier variación microscópica del patrón incorporado en las bandas base de la capa base, cualquier documento protegido según la presente invención será muy difícil de falsificar. Los patrones muaré revelados se utilizan como medios para diferenciar con facilidad un documento real de uno falsificado.
- 7.
- Otra ventaja importante de la presente invención es que puede utilizarse para autenticar documentos impresos en cualquier tipo de soporte, incluido el papel, los materiales plásticos, etc., que puede ser opaco o transparente. Además, el presente procedimiento inventado puede incorporarse en imágenes de semitonos en blanco y negro o en color (imágenes simples constantes, gradaciones de tonos o colores o fotografías complejas). Debido a que puede ser creado utilizando el procedimiento de impresión de documentos original estándar, el presente procedimiento ofrece una alta seguridad sin costes adicionales.
- 8.
- Además, no es necesario que la capa base impresa sobre el documento según la presente invención presente un nivel de intensidad constante. Por el contrario, esta capa puede incluir en sus bandas base patrones que posiblemente presenten tamaños y formas de variación gradual o que presenten un primer plano y un fondo de patrón de intensidad variable. Estos patrones pueden incorporarse (u ocultarse) en cualquier imagen de semitonos de intensidad variable del documento (p. ej., una fotografía, un retrato, un paisaje o cualquier motivo decorativo que puede ser diferente del motivo generado por los patrones muaré en la superposición). Cuando los patrones varían a lo largo de una banda base, los correspondientes patrones muaré variarán también dentro de sus bandas muaré. Análogamente, el color de las bandas base también puede variar gradualmente de acuerdo con su posición. Entonces, los correspondientes patrones muaré en color también variarán dentro de sus bandas muaré. Cada una de estas variantes presenta la ventaja de dificultar todavía más las falsificaciones, incrementando de ese modo la seguridad proporcionada por la presente invención.
- 9.
- Además, se puede crear una capa base situando diferentes bandas base en diferentes zonas de un documento según unas máscaras específicas, o situando las diferentes bandas base unas encima de las otras. Esto permite crear patrones muaré que pueden presentar orientaciones, formas, intensidades y posiblemente colores diferentes, y que pueden ser revelados mediante una capa reveladora que incorpora una retícula de líneas reveladora o varias retículas de líneas reveladoras. La superposición de diferentes patrones de bandas base puede permitir la ocultación de algunos de los patrones de banda base, con lo cual se obtiene un soporte para unos medios de protección encubiertos, que sólo son detectables por las entidades competentes o por dispositivos de autenticación especializados.
- 10.
- Otra ventaja de la presente invención radica en su capacidad para crear patrones muaré dinámicos que varían cuando la capa base y la capa reveladora se desplazan o giran una con respecto a la otra. Variando suavemente los patrones situados dentro de las bandas base, es posible crear patrones muaré que varían suavemente. Como alternativa, incorporando en fases diferentes variantes diferentes de los patrones de bandas base en las bandas base, se pueden crear muarés de varios patrones cuyas formas, intensidades o colores pueden variar de forma suave o brusca cuando se desplaza la capa reveladora sobre la capa base. Dicha variación en las formas, intensidades o colores de los patrones muaré generados puede utilizarse como una referencia y proporcionar unos medios simples para autenticar documentos o artículos de valor.
- 11.
- Otra ventaja radica en el hecho de que los patrones muaré revelados a partir de una imagen de intensidad (o color) variable pueden representar un código que puede ser utilizado para comprobar la autenticidad del documento. Esto resulta particularmente útil para proteger, por ejemplo, un documento de identidad así como la fotografía de su titular. Sin la capa reveladora, lo que se observa es la fotografía, mientras que con la capa reveladora aparecen los patrones muaré que incluyen el código de verificación.
- 12.
- La incorporación de los patrones de bandas base en una imagen de intensidad (o color) variable puede proporcionar un segundo nivel de patrones pequeños de microestructura que, una vez revelados mediante una retícula de líneas reveladora, generan patrones muaré que dan información relacionada con la validez del documento que incluye esa imagen (p. ej., un documento de viaje con información de la hora de salida, de llegada y de la validez o un ticket de entrada con el nombre del evento y la fecha de validez del ticket).
- 13.
- Las transformaciones geométricas permiten crear un gran número de diseños de bandas base de conformidad con criterios diferentes (p. ej., la disposición geométrica de las retículas de bandas base puede cambiar cada mes), siendo revelados dichos diseños mediante unas correspondientes retículas de líneas reveladoras transformadas. Esta gran variedad de capacidades de diseño dificulta mucho el trabajo de los potenciales falsificadores, puesto que se verán obligados a adaptar continuamente los diseños falsos a las nuevas transformaciones geométricas.
Patente US nº 5.995.638 (Amidror, Hersch),
11/1999. Methods and apparatus for authentication of documents by
using the intensity profile of moiré patterns, cesionario EPFL.
Patente US nº 6.249.588 (Amidror, Hersch),
6/2001. Method and apparatus for authentication of documents by
using the intensity profile of moiré patterns, cesionario EPFL.
Patente US nº 5.018.767 (Wicker), 5/1991.
Counterfeit protected document.
Patente US nº 5.396.559 (McGrew), 3/1995.
Anticounterfeiting method and device utilizing holograms and
pseudorandom dot patterns.
Patente US nº 5.712.731 (Drinkwater et
al.), 1/1998, Security device for security documents such as
bank notes and credit cards.
Patente US nº 5.032.003, (Antes), 7/1991,
Optically variable surface pattern.
Patente US nº 4.984.824 (Antes and Saxer),
1/1991, Document with an optical diffraction safety element.
Patente US nº 4.761.253 (Antes), 7/1998, Method
and apparatus for producing a relief pattern with a microscopic
structure, in particular having an optical diffraction effect.
Patente US nº 6.273.473,
Self-verifying security documents, (Taylor,
Hardwick; Bruce, Jackson, Wayne, Zientek, Hibbert, Cameron),
8/2001.
Solicitud de patente US 09/477,544
(Ostromoukhov, Hersch). Method and apparatus for generating digital
halftone images by multi color dithering, presentado el 4 de enero
de 2000, cesionario EPFL.
Solicitud de patente US 09/902,445, (Amidror and
Hersch), 6/2001, Authentication of documents and valuable articles
by using the moire intensity profile, presentado el 11 de junio
2001,cesionario EPFL.
Solicitud de patente US 09/902,227, 7/2001 (R.D.
Hersch and B. Wittwer), Method and computing system for creating
and displaying images with animated microstructures, presentado el
11 de julio de 2001, cesionario EPFL.
Solicitud de patente US 09/998,229 Images and
security documents protected by microstructures, inventors R.D.
Hersch, E. Forler, B. Wittwer, P. Emmel, presentada el 3 de
diciembre de 2001, cesionario EPFL and its successor
application.
Solicitud PCT/IB02/02686, R.D. Hersch, B.
Wittwer, E. Forler, P. Emmel, D. Biemann, D. Gorostidi presentada
el 5 de julio de 2002.
Solicitud de patente US 10/183,550, 6/2002
Amidror, Authentication with build-in encryption by
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el 28 de junio de 2002, cesionario EPFL.
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Claims (29)
1. Dispositivo de seguridad para autenticar
elementos seleccionados de entre el grupo de documentos y artículos
de valor constituido por:
- (a)
- una capa base que comprende unas bandas base, comprendiendo dichas bandas base una secuencia no repetitiva de patrones de bandas base que presentan formas específicas, a lo largo de dichas bandas base y
- (b)
- una capa reveladora que comprende una retícula de líneas reveladora,
en el que la superposición de las
bandas base y la capa reveladora genera unos patrones muaré que son
versiones transformadas de los patrones de bandas base,
comprendiendo la transformación por lo menos una ampliación de
dichas formas
específicas.
2. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la ampliación tiene lugar en una
orientación, siendo indicada dicha ampliación por un factor de
escala d que depende del período de bandas base T1, del período de
la retícula de líneas T2 y del ángulo relativo \theta entre la
banda base y las orientaciones de la retícula de líneas.
3. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 2, en el que el factor de escala d viene
proporcionado por d =
(x_{1}-\lambda)x_{1}, siendo \lambda
= T1/tan \theta, en el que x_{1} =
(T1/tan \theta)-(T2/sen \theta) y en el que, tras una
simplificación algebraica, el factor de escala pasa a ser d =
T2/(T2-T1cos\theta).
4. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que por lo menos un conjunto de bandas base
es curvilíneo.
5. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la retícula de líneas reveladora es
curvilínea.
6. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa base y la capa reveladora son
sometidas a una transformación geométrica no lineal según un
conjunto de parámetros de transformación, permitiendo dicho
conjunto de parámetros de transformación la individualización de
dicho dispositivo de seguridad.
7. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa base comprende múltiples
conjuntos de bandas base caracterizados porque presentan
diferentes parámetros seleccionados de entre el grupo constituido
por parámetros de orientación, parámetros de período y parámetros de
transformación geométrica.
8. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la retícula de líneas reveladora
comprende unas líneas seleccionadas de entre el grupo constituido
por líneas continuas, líneas punteadas, líneas interrumpidas y
líneas parcialmente perforadas.
9. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa base comprende múltiples
patrones entrelazados y en el que, cuando se desplaza la capa
reveladora encima de la capa base, se generan unos patrones muaré
que comprenden versiones transformadas y mezcladas de los múltiples
patrones entrelazados.
10. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que los patrones muaré de referencia son
patrones muaré de referencia memorizados vistos previamente en una
superposición de una capa base y una capa reveladora en elementos
que se conoce que son auténticos, y en el que la comparación de los
patrones muaré con los patrones muaré de referencia se realiza
mediante observación.
11. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa base se reproduce en un soporte
opaco y la capa reveladora, en un soporte transparente.
12. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa base y la capa reveladora están
situadas en dos partes diferentes de dicho elemento, permitiendo de
ese modo la visualización de los patrones muaré que se van a
generar mediante la superposición de la capa base y la capa
reveladora de dicho elemento.
13. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa base se crea mediante un
procedimiento para transferir una imagen sobre un soporte, siendo
seleccionado dicho procedimiento de entre el grupo constituido por
procedimientos litográficos, fotolitográficos, fotográficos,
electrofotográficos, de grabado, de grabado químico, de
perforación, de estampado, de chorro de tinta y de sublimación de
tintas.
14. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa base se materializa un elemento
seleccionado de entre el grupo constituido por dispositivos
transparentes, dispositivos opacos, dispositivos ópticamente
variables y dispositivos difractores.
15. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa reveladora es un elemento
seleccionado de entre el grupo constituido por un plástico opaco
con líneas transparentes, unas microlentes cilíndricas y un
dispositivo difractor que emula el comportamiento de las microlentes
cilíndricas.
16. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa base está situada en un elemento
seleccionado de entre el grupo constituido por billetes bancarios,
cheques, documentos de fideicomiso, tarjetas de identificación,
pasaportes, documentos de viaje, tickets, discos ópticos, productos,
etiquetas pegadas a productos de valor y paquetes de productos de
valor.
17. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 16, en el que por lo menos una capa seleccionada de
entre el grupo constituido por la capa base y la capa reveladora
está situada encima del producto, y en el que por lo menos otra
capa seleccionada de entre el mismo grupo está situada sobre el
paquete del producto.
18. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa base comprende unos patrones
cuyos colores varían gradualmente según su posición, generándose de
ese modo, en la superposición de capas, unos patrones muaré que
varían de color según su posición.
19. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa base comprende unos patrones
cuyas formas varían según su posición, generándose de ese modo, en
la superposición de capas, unos patrones muaré cuyas formas también
varían según su posición.
20. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa base comprende unos patrones
cuyas formas varían según la intensidad local y forman una imagen
de intensidad variable.
21. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa base comprende unos patrones
cuyas formas varían según el color y forman una imagen de color
variable.
22. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que la capa base comprende una imagen
difuminada con una matriz de difuminado que incluye unos patrones
de bandas base, en el que sin la capa reveladora lo que se ve es la
imagen, mientras que con la capa reveladora aparecen patrones muaré
que permiten verificar la autenticidad del elemento.
23. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 22, en el que imagen es la fotografía del titular del
documento.
24. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, en el que los patrones de la capa base se imprimen
utilizando por lo menos una tinta no estándar, dificultándose de
ese modo su fiel reproducción con las tintas estándar en los
colores cian, magenta, amarillo y negro disponibles en las
fotocopiadoras y los sistemas de autoedición comunes, siendo
seleccionada dicha tinta no estándar de entre el grupo constituido
por tintas no incluidas en la gama de colores, tintas opacas,
tintas fluorescentes, tintas iridiscentes, tintas metálicas y
tintas visibles bajo luz UV.
25. Procedimiento para autenticar un elemento
seleccionado de entre el grupo constituido por documentos y
artículos de valor, que comprende las etapas siguientes:
- (a)
- proporcionar un dispositivo de seguridad según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
- (b)
- superponer la capa base y la capa reveladora, generándose de ese modo patrones muaré, y
- (c)
- comparar dichos patrones muaré con unos patrones de referencia y, dependiendo del resultado de la comparación, aceptar o rechazar el elemento.
26. Procedimiento según la reivindicación 25,
en el que la etapa adicional de traslación de la capa reveladora
sobre la parte superior de la capa base determina la generación de
un patrón muaré que evoluciona.
27. Procedimiento según la reivindicación 25,
en el que las bandas base forman parte de una imagen de semitonos y
en el que sin la capa reveladora lo que se ve es la imagen de
semitonos, y en el que superponiendo la capa reveladora en la parte
superior de la capa base aparecen los patrones muaré.
28. Procedimiento según la reivindicación 25,
en el que los patrones muaré proporcionan un código constituido por
caracteres alfanuméricos y en el que la comparación de los patrones
muaré con los patrones muaré de referencia consiste en comparar
dicho código con un código de referencia situado en dicho
elemento.
29. Procedimiento según la reivindicación 25,
en el que los patrones muaré proporcionan un código encriptado
constituido por caracteres alfanuméricos, y en el que la comparación
de los patrones muaré con los patrones muaré de referencia requiere
una etapa adicional de desencriptado de dicho código.
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