KR20150005637A - 합성 이미지의 집합을 투사하기 위한 보안 장치 - Google Patents

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Abstract

합성 이미지의 집합을 투사하기 위한 보안 장치 및 그러한 보안 장치를 생산하기 위한 컴퓨터-구현된 방법이 제공된다. 합성 이미지는, 관찰자의 위치가 장치에 대해서 변화될 때, 하나의 관점 이미지로부터 다른 관점 이미지 변화되는 표적 대상 또는 이미지의 상이한 관점을 나타낼 수 있을 것이다. 그러나, 텔레비전이나 컴퓨터 모니터와 같은 디스플레이 장치에 의해서 제공되는 이미지와 상당히 유사하게, 각각의 합성 이미지의 본질이 완전히 임의적일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 공간적인 대칭을 이용하여 합성 이미지를 생성하고, 이는, 정렬과 관계없이, 장치가 제조될 수 있게 한다.

Description

합성 이미지의 집합을 투사하기 위한 보안 장치{SECURITY DEVICE FOR PROJECTING A COLLECTION OF SYNTHETIC IMAGES}
관련 출원
본원은 2012년 4월 25일자로 출원된 미국 가특허출원 61/637,990에 대한 우선권을 주장하고, 그러한 가특허출원의 전체는 여기에서 참조로서 포함된다.
본원은 일반적으로 합성 이미지의 집합을 투사하기 위한 보안 장치에 관한 것이고, 그리고 그러한 보안 장치를 생산하기 위한 컴퓨터-구현된 방법에 관한 것이다.
합성 이미지를 투사하는 마이크로-광학 필름 재료는 일반적으로 (a) 광-투과 폴리머 기판, (b) 폴리머 기판 상에 또는 그 내부에 위치되는 마이크로-크기의 이미지 아이콘, 및 (c) 포커싱 요소(예를 들어, 마이크로렌즈)의 배열체(arrangement)를 포함한다. 이미지 아이콘의 배열체가 포커싱 요소의 배열체를 통해서 관찰될 때, 하나 이상의 합성 이미지가 투사되도록, 이미지 아이콘 및 포커싱 요소가 구성된다. 이러한 투사된 이미지는 많은 수의 상이한 광학적 효과를 보여줄 수 있을 것이다.
그러한 효과를 나타낼 수 있는 재료 구성이 Steenblik 등의 미국 특허 7,333,268, Steenblik 등의 미국 특허 7,468,842, Steenblik 등의 미국 특허 7,738,175, Commander 등의 미국 특허 7,830,627, Kaule 등의 미국 특허 8,149,511; Kaule 등의 미국 특허출원 2010/0177094; Kaule 등의 미국 특허출원 2010/0182221; Kaule 등의 유럽 특허 2162294; 및 Kaule 등의 유럽 특허출원 08759342.2(또는 유럽 공개 2164713)에서 설명되어 있다.
이러한 필름 재료는 은행권, 보안 서류 및 제품의 인증(authentication)을 위한 보안 장치로서 이용될 수 있을 것이다. 은행권 및 보안 서류의 경우에, 이러한 재료는 전형적으로 스트립 또는 스레드(thread)의 형태로서 이용되고, 은행권이나 서류 내에 부분적으로 매립되거나 그 표면에 도포된다. 여권이나 다른 신원확인(ID) 서류의 경우에, 이러한 재료가 전체적인 라미네이트(full laminate)로서 이용될 수 있고 또는 폴리카보네이트 여권 내의 위조-방지 특징부(feature)로서 매립될 수 있다.
무아레 확대기(moire magnifier)로서 공지된 전술한 종래 기술 필름 재료는 일반적으로 동일한 이미지 아이콘의 2-차원적인(2D) 어레이로 시작된다. 그러나, 필름 재료가 또한 변화하는 이미지 또는 서서히 회전하는 이미지 등과 같은 상이한 효과를 제공하는 방식으로 변경되거나 변조된 이미지 아이콘으로 시작할 수 있을 것이다. 3-차원적인(3D) 효과를 위해서, 이러한 필름 재료는, 각각의 개별적인 렌즈의 조망(perspective)으로부터 정적인 객체(object)의 뷰(view)가 정적인 3D 대상의 모델로부터 공간적으로 계산되고, 그리고 상응하는 아이콘이 렌즈의 뷰의 집합으로부터 생성된다는 의미에서 "상향식(bottom-up)" 접근방식을 이용하여 구성된다. 이러한 접근방식을 이용할 때, 각각의 아이콘이 3D 대상의 정적인 모델을 기초로 개별적으로 계산된다. 그러한 접근 방식은 적어도 이하의 제한을 가진다:
(a) 마감된 합성 이미지가 단지 정적인 3D 대상이다;
(b) 마감된 합성 이미지가 시계에서 "스냅(snap)"을 가질 것이다; 그리고
(c) 마감된 합성 이미지가 기껏해야 하나의 색채, 및 해당 색채의 추가적인 하나의 색조(tone)의 파레트(palette)로 제한된다. 이는 이원계(binary) 이미지이고, 어떠한 명암(shading) 또는 그레이스케일(grayscale)도 가지지 않는다.
이하에서 더 구체적으로 설명되는 "스냅"이라는 용어는, 관찰자가 장치의 범위 외부로(그러나 그 시계 이내에서) 이동할 때 그리고 장치를 바라볼 때 관찰자가 보는 큰 불연속부를 구성한다.
전술한 단점은, 관찰자가 모든 주어진 관점(viewpoint)으로부터 볼 때 각각의 희망하는 완전한 합성 이미지가 형성되는 의미에서 "하향식(top-down)" 접근방식을 이용하고, 상이한 관점에 상응하는 이러한 개별적인 이미지(공간적 정보와 상이하다)의 각각이 프로세스되고 이어서 각각의 렌즈가 보는 것의 일부를 형성하기 위해서 이용되는, 본원 발명의 예시적인 실시예에 의해서 해결된다. 이러한 관점 이미지의 모두의 합계 전체는, 정상적으로 아이콘("이미지 층")만을 포함할 수 있는 이미지 평면의 상당한 부분을 최종적으로 규정할 것이다. 이러한 접근방식은 종래 기술 보다 우수한 이하의 주요 개선을 허용할 것이다:
(a) 마감된 합성 이미지가: 특히, 이동하는 3D 대상; 동적(모핑(morphing) 또는 변환(transforming)) 3D 대상; 곡선의, 추상적 디자인, 형상, 사진, 3D 대상 및 이미지의 동적(dynamic) 디자인일 수 있다.
(b) 시계 내에 "스냅"이 존재하지 않도록, 마감된 합성 이미지가 디자인될 수 있다;
(c) 그레이스케일 디더링(dithering)과 유사한 "하프톤(halftone)" 효과를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 방법은, 전체 색채 동적 디자인 및 3D 이미지를 결합하는 합성 이미지를 최종적으로 생성하기 위해서, 몇 개의 층의 협력을 가능하게 하는데 도움이 될 것이다.
(d) 마감된 합성 이미지는 3D 대상의 모델로부터 공급될(sourced) 필요가 없다. 합성 이미지는 임의 유형의 디지털 이미지(예를 들어, 사진, 그림, 수학적 플롯 및 곡선, 등)로부터 기원할 수 있다.
본원 발명은 합성 이미지의 집합을 투사하기 위한 보안 장치를 구체적으로 제공하고, 보안 장치는: 포커싱 요소의 집합으로서, 각각의 포커싱 요소가 광학적 풋프린트(footprint)를 가지는, 포커싱 요소의 집합; 및 적어도 하나의 이미지 층을 포함하고, 포커싱 요소 및 이미지 층(들)은, 장치가 상이한 각도에서 관찰될 때, 상이한 이미지를 함께 투사하며,
이미지 층(들)은 불연속적인(discrete) 디지털화된 도메인(domain)의 어레이로 이루어지고, 각각의 도메인은 각각의 포커싱 요소의 광학적 풋프린트의 동일한 또는 실질적으로 동일한 하위세트(subset)를 구성하고, 도메인은 2개의 하위세트가 중첩되지 않고 각각의 하위세트 내의 모든 지점이 그 각각의 포커싱 요소에 가장 근접한다는 점에서 불연속적이고, 각각의 도메인은 이미지의 수와 동일한 많은 수의 불연속적인 픽셀로 분할되며,
각각의 이미지는 디지털적으로 프로세스되고, 각각의 디지털적으로 프로세스된 이미지 내의 픽셀의 수는 포커싱 요소의 전체 수와 같거나 그에 비례하고, 각각의 디지털적으로 프로세스된 이미지 내의 픽셀이 각각의 디지털화된 도메인 내의 동일한 위치로 분배되고, 그에 따라 하나의 디지털화된 도메인 내의 각각의 위치가 상이한 디지털적으로 프로세스된 이미지로부터의 픽셀의 색채로 마킹되어, 장치가 상이한 각도에서 관찰될 때 장치가 상이한 이미지를 투사할 수 있게 한다.
이하의 기재에서, 진보적인 장치가, 관찰자에 의해서 보여지는 합성 이미지를 투사하는 장치로서 설명된다. 장치에 대한 관찰자의 위치와 임의의 특별한 관점으로부터 관찰자가 보는 합성 이미지 사이에는 일치(correspondence)가 있다. 예를 들어, 합성 이미지는, 관찰자의 위치가 장치에 대해서 달라질 때, 하나의 관점 이미지로부터 다른 관점 이미지까지 달라지는, 표적 대상의 상이한 관점 또는 이미지를 나타낼 수 있을 것이다. 그러나, 텔레비전이나 컴퓨터 모니터와 같은 디스플레이 장치에 의해서 제공되는 이미지와 상당히 유사하게, 각각의 합성 이미지의 본질(nature)은 완전히 임의적(arbitrary)일 수 있다. 또한, 예시적인 실시예에서, 공간적인 대칭을 이용하여 합성 이미지를 생성하고, 이는, 종래 기술 장치에서의 공지된 문제인 정렬(registration)과 관계없이, 장치가 제조될 수 있게 한다.
다소간의 '연속적인' 이미지의 어레이를 가지는 무아레 확대기와 대조적으로, 본원 발명의 보안 장치 내의 이미지 층(들)의 예시적인 실시예는, 그리드 내의 각각의 픽셀이 "온 또는 오프"(즉, 채색된 또는 채색되지 않은)인 분배된 디지털 이미지의 이원계 그리드이다.
제1 예시적 실시예에서, 진보적인 보안 장치는 그레이스케일 또는 하프톤 합성 이미지의 집합을 투사한다. 이러한 실시예에서, 그레이스케일은, 색채 파레트가 감소된(예를 들어, 그레이의 4개의 명암) 그레이스케일 이미지 및 포커싱 요소 클러스터링(clustering)(즉, 하나의 포커싱 요소 대신에 포커싱 요소의 클러스터가 각각의 관점 이미지-픽셀에 대해서 이용된다)를 이용하여 구현된다.
제2 예시적인 실시예에서, 진보적인 보안 장치는 3D 합성 이미지의 집합을 투사한다. 이러한 실시예에서, 관찰자가 한번에 적어도 2개의 상이한 2D 이미지를 보는 방식으로 관점 이미지가 관련되고, 이는 관찰자의 이미지의 양안 입체시(binocular stereopsis) 인지를 생성한다.
제3 예시적 실시예에서, 진보적인 보안 장치는 스냅을 가지지 않는 합성 이미지의 집합을 투사한다. 보다 구체적으로, 각각의 분배된 관점 이미지는 관점 이미지 내의 정량화 가능한 매개변수를 규정하거나 변경하기 위해서 하나 이상의 연속적인 수학적 스칼라 함수를 이용하는 것에 의해서 준비된 복합 관점 이미지이다.
본원 발명은 합성 이미지의 집합을 투사하기 위한 보안 장치를 생성하기 위한 컴퓨터-구현된 방법을 추가적으로 제공하고, 보안 장치는 포커싱 요소 시트 형태의 포커싱 요소의 집합으로서, 각각의 포커싱 요소는 광학적 풋프린트를 가지는, 포커싱 요소의 집합; 및 적어도 하나의 이미지 층으로 이루어지고, 장치가 상이한 각도에서 관찰될 때, 포커싱 요소 및 이미지 층(들)이 상이한 관점 이미지를 함께 투사하며, 그러한 방법은:
(a) 이미지 층(들)을 형성하는 단계로서,
(i) 주어진 각도로부터 보안 장치를 관찰할 때 관찰자가 보아야 하는 것을 미리 규정하는 각각의 미가공(raw) 관점 이미지로 다른 미가공 관점 이미지의 집합을 컴파일링하는 것(compiling);
(ii) 포커싱 요소 시트 내의 각각의 포커싱 요소에 대한 도메인을 선택하는 것, 및 이미지 층(들) 상에서 또는 그 내에서 도메인을 그리드 형태로 배열하는 것으로서, 도메인이 포커싱 요소의 광학적 풋프린트의 각각의 동일한 하위세트를 구성하고 그에 따라, 이미지 층(들)이 포커싱 요소의 집합의 포커스 평면 내에 배치되면, 2개의 하위세트의 중첩이 없고 각각의 하위세트 내의 모든 지점이 그 각각의 포커싱 요소에 가장 근접하게 되고, 도메인과 포커싱 요소 사이의 정확한 정렬은 요구되지 않는, 도메인을 그리드 형태로 배열하는 것;
(iii) 상이한 관점 이미지의 부분을 각각 나타낼, 많은 수의 불연속적 픽셀로 각각의 도메인을 분할하는 것에 의해서 각각의 선택된 도메인을 디지털화하는 것으로서, 각각의 디지털화된 도메인 내의 픽셀의 수는 상이한 관점 이미지의 수와 동일하고, 디지털화된 도메인이 래스터 그리드를 형성하는, 각각의 선택된 도메인을 디지털화하는 것;
(iv) 이원계 이미지를 형성하기 위해서 상이한 미가공 관점 이미지의 각각을 디지털적으로 프로세스하는 것으로서, 각각의 디지털적으로 프로세스된 관점 이미지 내의 픽셀의 수는, 희망하는 완전한 이미지를 나타내기 위해서 이용될 포커싱 요소 시트 내의 포커싱 요소의 전체 수와 같은(또는 비례하는), 디지털적으로 프로세스하는 것;
(v) 하나의 디지털화된 도메인 내의 각각의 위치가 상이한 프로세스된 관점 이미지로부터의 픽셀의 색채로 마킹되도록, 각각의 디지털화된 도메인 내의 각각의 픽셀에 대해서 어드레스(address)를 할당하는 것, 그리고 이어서 하나의 이미지를 각각의 디지털화된 도메인 내의 동일한 어드레스를 가지는 각각의 픽셀에 대해서 할당하는 것을 포함하는, '분배'라고 지칭되는 프로세스를 통해서 상응하는 관점 이미지 픽셀의 색채로 각각의 디지털화된 도메인 픽셀을 마킹하는 것에 의해서 상이한 프로세스된 관점 이미지의 집합을 래스터 그리드로 분배하는 것;에 의해서, 이미지 층(들)을 형성하는 단계; 및
(b) 형성된 이미지 층(들)을 포커싱 요소 시트의 포커스 평면 내에 배치하는 단계를 포함한다.
또한, 본원 발명에 의해서, 이러한 방법에 따라서 준비된 보안 장치가 제공된다.
제1 예시적 실시예에서, 진보적인 방법은, 그레이스케일 또는 하프톤 합성 이미지의 집합을 투사하는 보안 장치를 생산한다. 보다 구체적으로, 진보적인 방법의 이미지 층(들)을 형성할 때 "컴파일링" 단계는 상이한 미가공 그레이스케일 또는 하프톤 관점 이미지의 집합을 향해서 지향되는 한편, "프로세싱 단계"는 각각의 이미지의 색채 파레트 내의 그레이의 명암의 수를 감소시키는 것, 선택적으로 각각의 이미지의 색채 파레트 내에서 그레이의 나머지 명암을 선택적으로 디더링하는 것, 그리고 이어서 각각의 그러한 프로세스된 관점 이미지를 마감된 이원계 이미지로서 나타내는 것에 의해서 미가공 관점 이미지를 수정하는 것을 포함한다. 상이한 마감된 이원계 이미지의 집합을 래스터 그리드로 분배한 후에, 이러한 제1 예시적 실시예의 진보적인 방법은 각각의 관점 이미지-픽셀에 대해서 포커싱 요소의 클러스터(예를 들어, 렌즈의 2x2 클러스터)를 이용하는 것을 더 포함한다.
제2 예시적 실시예에서, 진보적인 방법은 3D 합성 이미지의 집합을 투사하는 보안 장치를 생산한다. 보다 구체적으로, 진보적인 방법의 이미지 층(들)을 형성할 때, "컴파일링" 단계는 3D-그래픽 렌더링 프로그램 내에서 대상을 모델링하는 것 및 복수의 위치에서의 카메라(가상의 또는 실제의)를 이용하는 대상의 렌더링에 의해서 대상의 상이한 미가공 관점 이미지를 획득하는 것을 포함하고, 카메라에 의해서 렌더링되는 뷰의 수와 각각의 디지털화된 도메인 내의 픽셀의 수 사이에 일-대-일 상응성이 존재한다.
제3 예시적 실시예에서, 진보적인 방법은 스냅을 가지지 않는 합성 이미지의 집합을 투사하는 보안 장치를 생산한다. 보다 구체적으로, 진보적인 방법은: 연속적인 x 및 y의 수학적 스칼라 함수를 결정하는 단계; 하나 이상의 스칼라 값을 획득하기 위해서 도메인의 사본(copy)에 대해서 하나 이상의 그러한 수학적 스칼라 함수를 적용하는 단계로서, 도메인은 공간적인 주기적 의미(sense)에서 반복되는 xy 평면 상의 영역을 구성하는, 수학적 스칼라 함수를 적용하는 단계; 및 도메인에 대해서 분배된 관점 이미지의 집합에서 정량화 가능한 매개변수를 규정 또는 변경하기 위해서 하나 이상의 스칼라 값을 이용하는 단계로서, 그에 의해서 복합 관점 이미지를 생성하는, 하나 이상의 스칼라 값을 이용하는 단계를 포함한다.
본원 발명은, 진보적인 보안 장치로부터 제조된 또는 그러한 보안 장치를 채택하는 시트 재료 및 베이스 플랫폼뿐만 아니라, 이러한 재료로부터 제조된 서류를 추가적으로 제공한다. 여기에서 사용된 바와 같은 "서류"라는 용어는 은행권 또는 통화(currency), 등과 같은 금융적 가치를 가지는 임의 종류의 서류를 나타내거나, 여권, ID 카드, 운전면허증, 등과 같은 서류, 또는 태그 또는 레이블(label)과 같은 다른 서류를 식별한다. 진보적인 보안 장치는 또한 소비자 제품뿐만 아니라 감자칩 백과 같은 소비자 제품과 함께 이용되는 백 또는 패키징과 함께 이용될 수 있다.
이하의 구체적인 설명 및 첨부 도면으로부터, 당업자에게 발명의 다른 특징 및 장점이 자명해질 것이다.
달리 규정되는 바가 없는 경우에, 여기에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본원 발명이 속하는 분야의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미를 가진다. 여기에서 언급된 모든 간행물, 특허 출원, 특허 및 다른 참조물은 그 전체가 참조로서 포함된다. 충돌의 경우에, 규정을 포함하여, 본원이 우선시될 것이다. 또한, 재료, 방법 및 예는 단지 설명적인 것이고 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본원 개시 내용은 이하의 도면을 참조할 때 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 도면 내의 구성요소는 반드시 일정 비율일 필요는 없으며, 그 대신에 본원 개시 내용의 원리를 명확하게 설명할 때 강조되어 있을 수 있을 것이다. 예시적인 실시예가 도면과 관련하여 개시되었지만, 본원 개시 내용을 여기에서 개시된 실시예 또는 실시예들로 제한하고자 하는 의도는 없다. 대조적으로, 모든 대안, 수정 및 균등물을 포함하기 위한 의도를 가진다.
개시된 발명의 특별한 특징이 첨부 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 렌즈 및 그 광학적 풋프린트를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 렌즈의 광학적 풋프린트에 대한 정지적인 관찰자의 인지를 도시한다.
도 3은 렌즈의 샘플링 성질을 도시하고 특히, 제1 프레임에서, 채색된 이미지 부분(A) 및 무색 이미지 부분(B)과 함께 렌즈의 광학적 풋프린트를, 그리고 제2 프레임에서, 도 2에 도시된 2개의 상이한 위치에 배치될 때 관찰자가 보는 것을 도시한다.
도 4는, 제1 프레임에서, 관찰자가 진보적인 장치에 대한 제1 각도에서 "매우 멀리" 떨어져 위치된 상태에서, 렌즈의 광학적 풋프린트와 조합된 렌즈의 어레이를, 제2 프레임에서, 렌즈의 광학적 풋프린트들 사이에 그려진 이미지 층 내의 패턴을, 그리고 제3 프레임에서, 장치를 관찰할 때 관찰자에게 보여질 수 있는 것을 도시한다.
도 5는, 제1 프레임에서, 관찰자가 도 4에서의 관찰자 위치에 대해서 상이한 각도에서 "매우 멀리" 떨어져 위치된 상태에서, 렌즈의 광학적 풋프린트와 조합된 렌즈의 어레이를, 제2 프레임에서, 렌즈의 광학적 풋프린트들 사이에 그려진 이미지 층 내의 패턴을, 그리고 제3 프레임에서, 장치를 관찰할 때 관찰자에게 보여질 수 있는 것을 도시한다.
도 6은, 서로 상하로 중첩된, 도 4 및 5의 이미지 층을 도시한다.
도 7은, 제1 프레임에서, 렌즈의 광학적 풋프린트와 함께 렌즈를, 제2 프레임에서, 렌즈 어레이를, 제3 프레임에서, 이미지 층 상에 놓인 각각의 렌즈의 광학적 풋프린트의 어레이와 함께 제2 프레임의 렌즈 어레이를, 제4 프레임에서, 디지털화된 도메인 형태의 도메인과 함께 제1 프레임의 렌즈를, 제5 프레임에서, 디지털화된 도메인의 어레이와 함께 도시된 제2 및 제3 프레임의 렌즈 어레이, 및 제6 프레임에서, 디지털화된 도메인 또는 래스터 그리드의 어레이를 도시한다.
도 8은, 제1 프레임에서, 어드레스가 디지털화된 도메인 내의 각각의 픽셀에 대해서 할당된 렌즈 및 렌즈의 디지털화된 도메인을, 제2 프레임에서, 9개의 상이한 관점 이미지의 집합으로서, 그 각각이 제1 프레임에 도시된 디지털화된 도메인 내의 픽셀 중 하나에 상응하는 어드레스에 대해서 할당된, 관점 이미지의 집합을 도시한다.
도 9는, 어드레스(1,1)에 상응하는 이미지가 어떻게 도 7의 제6 프레임에 도시된 디지털화된 도메인의 어레이 또는 래스터 그리드에 대해서 분배되는지를 도시한다.
도 10은 어드레스(1,1) 및 (1,2)에 상응하는 이미지가 어떻게 도 7의 제6 프레임에 도시된 디지털화된 도메인의 어레이 또는 래스터 그리드에 대해서 분배되는지를 도시한다.
도 11은 도 8의 제2 프레임 내에 도시된 9개의 상이한 관점 이미지가 그리드에 대해서 분배된 후의 래스터 그리드를 도시한다.
도 12는, 제1 프레임에서, 도 11에 도시된 거주형 래스터 그리드(populated raster grid)를 채용하는, 본원 발명의 보안 장치의 예시적인 실시예의 횡단면도를 도시하고, 제2 프레임에서, 장치를 관찰할 때 장치의 상단부-좌측에 가장 근접하여 위치되는 관찰자가 볼 수 있는 것을 도시하며, 제3 프레임에서, 장치를 관찰할 때 장치의 하단부-좌측에 가장 근접하여 위치되는 관찰자가 볼 수 있는 것을 도시한다.
도 13은 본원 발명의 예시적인 실시예에서 관점 이미지로서 이용된, 유타 차주전자(Utah teapot) 또는 뉴웰 차주전자(Newell teapot)의 미가공 이미지의 사시도이다.
도 14는 그레이의 4개의 명암을 이용하여 디더링이 적용된 도 13에 도시된 차주전자의 프로세스된 이미지의 사시도이다.
도 15는 본원 발명의 예시적인 실시예에서 이용된 4개의 그레이스케일 레벨에 대한 렌즈 클러스터링 체계(scheme)의 도식적 도면이다.
도 16은 도 13에 도시된 차주전자의 최종적이 이원계 투사된 이미지의 사시도이다.
도 17은 유타 차주전자 또는 뉴웰 차주전자 형태의 대상의 스냅샷을 취하는 가상 카메라 어레이의 도식적 도면이다.
도 18은 도 17에 도시된 가상의 카메라 어레이에 의해서 제공된 6개의 미가공 관점 이미지의 사시도이다.
도 19는 본원 발명의 보안 장치의 예시적인 실시예뿐만 아니라 그에 의해서 투사된 관점 이미지(2,3)(2,2) 및 (2,1)의 시계의 집합의 단순화된 횡단면도이다.
도 20은, 제1 프레임에서, 12x12의 디지털화된 도메인을 가지는 렌즈를, 제2 프레임에서, 유타 차주전자 또는 뉴웰 차주전자의 스냅샷을 취하는 12x12 가상 카메라 어레이의 도식적 도면을, 그리고 제3 프레임에서, 본원 발명의 보안 장치의 예시적인 실시예뿐만 아니라 그에 의해서 투사된 12개의 관점 이미지의 시계의 집합을 도시한다.
도 21은, 제1 프레임에서, 렌즈의 광학적 풋프린트와 함께 렌즈를, 제2 프레임에서, 진보적인 보안 장치의 예시적인 실시예의 시계를, 제3 프레임에서, 렌즈의 디지털화된 도메인과 함께 제1 프레임에 도시된 렌즈를, 그리고 제4 프레임에서, 제2 프레임에 도시된 진보적인 보안 장치의 예시적인 실시예의 범위를 도시한다.
도 22는 장치의 시계의 하위세트로서 진보적인 장치의 범위를 도시한다.
도 23은 장치의 시계의 내부에서 그러나 장치의 범위의 내부 또는 외부에서 볼 때 관찰차가 보는 것을 도시한다.
도 24는, 제1 프레임에서, 렌즈의 어레이 및 디지털화된 도메인의 어레이가 정렬된 진보적인 장치의 실시예를, 그리고 제2 프레임에서, 어레이가 정렬되지 않은 실시예를 도시한다.
도 25는, 관찰자의 관점((θ,φ)이, 렌즈가 도메인((x,y)로서 표현됨) 내에서 샘플링하는 위치, 및 관찰자가 보는(샘플링 위치 요청된 이미지(x,y)의 매트릭스-값의(matrix-valued)(또는 이미지-값의) 함수로서 표현됨) 투사된 관점 이미지를 로서 표현됨)를 결정하는 진술(statement)을 도시한다.
도 26은 관찰자가 충분히 큰 각도(즉, φ가 커진다)로부터 진보적인 장치를 볼 때, 어떻게 렌즈 모두가 이웃하는 렌즈의 도메인 내에 있는 샘플링 지점을 가지게 되는지를 도시한다.
도 27은, 디지털화된 도메인의 어레이 내의 각각의 도메인이 비스듬한(skewed) 6-면형 다각형 또는 육각형인, 진보적인 보안 장치의 다른 실시예를 도시한다.
도 28은 도 27에 도시된 육각형 중 하나의 평면적 도면으로서, 이미지 층이 이러한 육각형으로 타일링될 때 만나는 엣지를 나타내기 위해서 화살표로 엣지가 마크된 것으로 도시한 도면이다.
도 29는, 제1 프레임에서, 디지털화된 육각형 도메인의 평면적인 도면이고, 제2 프레임에서, 튜브를 형성하기 위해서 상단부 측부가 하단부 측부와 만나는 x-축 주위로 "롤링"되는 육각형 도메인을 도시한다.
도 30은 육각형 도메인이 원환체(torus)와 지형적으로 균등하다는 것을 보여주는, 육각형 도메인이 트위스팅된 원환체로 형성된 일련의 이미지를 도시한다.
도 31은, 원점으로부터 하나의 단위의 거리에 위치된 6개의 정점과 함께, (0,0)에 센터링된 정규의(regular) 육각형 형태의 도메인의 평면적인 도면이다.
도 32는, 제1 프레임에서, 연속적인 스칼라 함수가 적용된 후에 도 31에 도시된 도메인의 평면적인 도면인 한편, 제2 프레임에서, 이러한 도메인은 공간적으로 반복된 후에 도시되어 있다.
도 33은 복수의 함수가 도메인 상에서 규정될 수 있는 일반적인 프로세스를 도시하고; 이러한 함수의 각각은 독립적인 문제(matter)로 이미지를 변경 또는 형성한다.
도 34는 관찰자의 조망이 변화될 때 회전하는 동일한 큐브의 집합 형태의 예시적인 디자인의 사시도를 제공하고, 큐브는 반사, '툰(toon)' 윤곽선, 명암, 등을 가진다.
도 35는 관찰자가 좌측으로부터 우측으로 이동할 때 도 34에 도시된 큐브가 어떻게 이동하는지를 보여주는 한편, 도 36은 뷰가 위와 아래로 이동할 때 큐브가 어떻게 이동하는 지를 보여준다.
도 37은 육각형에 근접하는 360개의 정사각형의 배열로 구성된 디지털화된 도메인을 제공한다.
도 38은 도 37의 디지털화된 도메인이 이미지 층 평면을 완전히 타일링하기 위해서 어떻게 이용될 수 있는지를 보여주고, 디지털화된 도메인-픽셀 사이에 갭이 없고 디지털화된 도메인-픽셀의 중첩이 없는 것을 보여준다.
도 39는 선형 함수(f1)가 각각의 육각형 도메인에 대해서 적용된 후에 도 38에 도시된 디지털화된 도메인의 어레이를 제공하고, 이러한 함수는, 육각형 도메인을 가로질러 우측으로부터 좌측으로 이동함에 따라, 0(백색)으로부터 60(흑색)까지 스위핑한다(sweeping).
도 40은 선형 함수(f2)가 각각의 육각형 도메인에 대해서 적용된 후에 도 38에 도시된 디지털화된 도메인의 어레이를 제공하고, 이러한 함수는, 육각형의 상단부로부터 육각형의 하단부까지 이동함에 따라, 0(백색)으로부터 90(흑색)까지 2차례 스위핑한다.
본원 발명에서 사용된 포커싱 요소는 이미지 층(들) 내의 작은 지점을 강조, 확대, 조명, 또는 강조하는 역할을 한다. 적절한 포커싱 요소는, 비제한적으로, 렌즈(예를 들어, 마이크로렌즈), 도트 스크린 내의 홀, 포커싱 반사기, 구역 플레이트 렌즈, 매립형 렌즈, 거울형(specular) 하이라이트를 가지는 대상(object), 등을 포함한다.
기술적 배경으로서, 마이크로렌즈를 채용하는 진보적인 보안 장치의 예시적인 실시예에서, 각각의 렌즈가 소위 "광학적 풋프린트" 내에 포함되는 전체 이미지를 투사할 수 있다. 도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 개별적인 렌즈 광학적 풋프린트는, 렌즈에 의해서 포커스될 수 있는 이미지 층(들) 상의 모든 지점의 집합으로서 규정된다. 이러한 광학적 풋프린트는, 특히, 렌즈의 코마(coma), 기하형태 및 f-수(즉, 렌즈 직경으로 나눈 포커스 길이), 렌즈의 재료 성질, 광학적 스페이서(spacer) 또는 분리기의 존재(또는 부재), 및 이미지 층(들)의 두께에 의해서 크기가 제한된다.
렌즈의 광학적 풋프린트에 대한 정지적인 관찰자의 인지가 도 2에 도시되어 있고, 정지적인 관찰자는, 광학적 풋프린트(예를 들어, 무색 하위세트("B") 또는 채색된 하위세트("A"))의 매우 작은 하위세트의 매우 크게 확대된 버전을 나타내는 것과 같이 렌즈를 본다. 특히, 관찰자는 렌즈 내의 전체 이미지를 보지 않고, 그 대신에 렌즈의 포커스 지점에 위치된 그러한 이미지 부분을 본다. 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 하위세트 및 그에 따른 관찰되는 색채는 관찰자의 위치에 그리고, 결과적으로, 어떠한 시준된 광의 번들을 관찰자의 눈이 수신하는지에 의존한다. 관찰자의 위치가 변화됨에 따라 렌즈의 광학적 풋프린트의 작은 부분이 관찰되게 하는 작용 또는 프로세스가 "샘플링"으로 지칭된다.
일반적으로, 만약 렌즈가 충분히 작다면, 그리고 관찰자가 충분히 멀리 있다면, 본원 발명의 보안 장치는 이하의 진술을 특징으로 할 수 있을 것이다:
정적인 관점으로부터 이미지 층(들) 상에 포커스하는 렌즈의 집합을 통해서 관찰하는 관찰자는, 각각의 렌즈가 각각의 렌즈의 개별적인 광학적 풋프린트 내의 동일한 위치에서 동시적으로 샘플링하는 것을 본다.
도 4는 상기 진술에서 설명된 개념을 도시한다. 이러한 도면의 최좌측 또는 제1 프레임은, 원형인 것으로 여기에서 도시된, 광학적 풋프린트와 함께 렌즈의 어레이의 조합을 도시한다. 관찰자가 렌즈의 크기에 비해서 렌즈로부터 매우 먼 것으로 도시되어 있고, 이는 렌즈 평면의 법선(normal)으로부터 관찰자까지의 각도가 각각의 렌즈에 대해서 본질적으로 동일하다는 것을 의미한다. 결과적으로, 관찰자는 광학적 풋프린트 내의 동일한 장소(즉, 원형 광학적 풋프린트의 최우측 부분과 원의 중심 사이의 중간 지점)를 샘플링하는 각각의 렌즈를 본다. 이러한 도면의 중간 또는 제2 프레임은, 렌즈의 광학적 풋프린트를 따라서 그려진, 이미지 층 내의 패턴을 도시한다. 이러한 도면의 최우측 또는 제3 프레임은, 장치를 관찰하는 관찰자가 실제로 보는 것을 보여준다.
도 5는 또한 상기 진술에서 설명된 개념을 도시한다. 제1 프레임에서, 관찰자는 도 4의 관찰자의 위치에 대해서 상이한 각도로 도시되어 있고, 이는 관찰자가 좌측으로 천이된 샘플링 지점을 본다는 것을 의미한다. 이러한 도면의 제2 프레임은 이미지 층 내의 상이한 패턴을 도시하고, 이러한 도면의 제3 프레임은 장치를 관찰하는 관찰자가 실제로 보게 될 것을 보여준다.
도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 도 4 및 5에 도시된 상이한 패턴이 중첩되어 이미지 층을 형성할 수 있고, 렌즈의 집합을 통해서 관찰하는 관찰자는 하나의 각도로부터 이미지("A")를, 그리고 상이한 각도로부터 이미지("B")를 볼 것이다. 이하에서, 관찰자가 주어진 각도로부터 보는 이미지를 관점 이미지로 지칭한다. 이미지 층으로부터 관찰자가 볼 수 있는 모든 관점 이미지의 집합이 협력하여, 종래 기술의 마이크로-광학 보안 장치에 의해서 제공되는 광학적 효과를 뛰어 넘는 장점을 가지는 많은 효과, 인지된 대상, 및 운동을 형성할 수 있다.
전술한 설명으로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 청구된 발명은, 정확한 배향으로 렌즈의 포커스 평면 내에 배치되는 이미지 층의 형성을 가능하게 하고, 관점 이미지의 집합을 투사한다. 전술한 바와 같이, 이러한 관점 이미지는, 정지적인 또는 정적인, 이동하는, 또는 동적인(예를 들어, 모핑 또는 변환) 3D 대상 또는 이미지, 곡선의 동적인 디자인, 추상적 디자인, 형상, 사진, 등을 나타낼 수 있을 것이다. 이러한 관점 이미지는 3D 대상의 모델 또는 이미지로부터 반드시 기원할 필요는 없고, 그에 대신에 사진, 그림, 수학적 플롯 및 곡선, 등과 같은 임의 유형의 디지털 이미지로부터 기원할 수 있다. 관점 이미지는 그레이스케일 디더링과 유사한 "하프톤" 효과를 포함할 수 있고, 시계 내에 "스냅"이 존재하지 않도록 디자인될 수 있다.
또한 전술한 바와 같이, 본원 발명의 보안 장치는: 포커싱 요소의 집합; 및 적어도 하나의 이미지 층을 포함하고, 포커싱 요소 및 이미지 층(들)은 장치가 상이한 각도에서 관찰될 때 상이한 관점 이미지를 함께 투사한다.
이미지 층(들)은 불연속적인 디지털화된 도메인의 어레이로 구성되고, 각각의 도메인은 각각의 포커싱 요소의 광학적 풋프린트의 동일한 또는 실질적으로 동일한 하위세트를 구성하고, 2개의 하위세트가 중첩하지 않고 각각의 하위세트 내의 모든 지점이 그 개별적인 포커싱 요소에 가장 근접한다는 점에서 도메인이 불연속적이다. 각각의 도메인은 관점 이미지의 수와 동일한 많은 수의 불연속적인 픽셀로 분할된다.
각각의 관점 이미지는 디지털적으로 프로세스되고, 각각의 디지털적으로 프로세스된 관점 이미지 내의 픽셀의 수는, 장치의 이러한 부분에 대해서 준비된(reserved) 포커싱 요소의 전체 수와 같거나 그에 비례한다. 각각의 디지털적으로 프로세스된 관점 이미지 내의 픽셀은 각각의 디지털화된 도메인 내의 동일한 위치에 대해서 분배되고, 그에 따라 각각의 디지털화된 도메인 내의 각각의 위치가 하나의 디지털적으로 프로세스된 관점 이미지로부터의 픽셀의 색채로 마킹되어, 장치가 상이한 각도에서 관찰될 때 장치가 상이한 관점 이미지를 투사하도록 허용한다.
본원 발명의 보안 장치를 제조하기 위한 방법의 작업 예가 이하에서 설명되고 도 7-12에 도시되어 있다. 도 7의 제1 프레임에서, 단일 렌즈 및 그 광학적 풋프린트가 도시되어 있다. 제2 프레임에서, 6개의 렌즈 높이 및 5개의 렌즈 폭의 치수를 가지는 그러한 렌즈의 어레이가 도시되어 있는 한편, 제3 프레임에서, 동일한 렌즈 어레이가 각각의 렌즈의 광학적 풋프린트와 조합되어 도시되어 있으며, 광학적 풋프린트는 이미지 층 상의 중첩 배열체 내에 놓인다. 앞서서 주목한 바와 같이, "도메인"이라는 용어는, 임의의 다른 렌즈 보다 개별적인 렌즈에 더 근접하여 놓이는 각각의 광학적 풋프린트의 하위세트에 의해서 규정된다. 본원 발명의 교시 내용에 따라서, 이러한 작업 예에서 실질적으로 정사각형 형상인 도메인이 디지털화된다. 도 7의 제4 프레임은 디지털화된 도메인과 함께 단일 렌즈를 도시하고, 디지털화된 도메인은 3개의 디지털화된 도메인(DD)-픽셀 높이와 3개의 DD-픽셀 폭의 치수를 가진다. 디지털화된 도메인의 결과적인 어레이가 도 7의 제5 프레임 내의 중첩하는 렌즈의 어레이와 함께 도시되어 있고, 도 7의 제6 프레임에는 홀로 도시되어 있다. 이러한 작업 예에서 6개의 DD-픽셀 높이 및 5개의 DD-픽셀 폭의 치수를 가지는 디지털화된 도메인의 어레이가 또한 래스터 그리드로서 지칭된다.
각각의 디지털화된 도메인 내에 9개의 픽셀이 존재한다는 사실은, 총 9개의 이미지가 각각이 도메인에 대해서 규정될 수 있다는 것을 의미한다. 관점 이미지로서 지칭되는 이러한 9개의 이미지의 각각은 상이한 관찰 각도 또는 관점으로부터 보여질 수 있다. 이러한 작업 예에서, 각각의 관점 이미지가 이원계 이미지(즉, 단지 흑색 또는 백색)이다. 이러한 작업 예에서 렌즈 어레이 내에 30개의 렌즈가 그리고 이미지 층 내에 30개의 디지털화된 도메인이 있는 경우에, 각각의 관점 이미지는 정확히 30개의 픽셀을 포함할 것이다.
관점 이미지를 래스터 그리드로 분배하는 기술이 도 8-12에 도시되어 있다. 도 8의 제1 프레임에서, 단일 렌즈 및 그 디지털화된 도메인이 도시되어 있고, 디지털화된 도메인은 각각의 DD-픽셀에 대한 어드레스(예를 들어, 제2 행(row), 제1 열을 나타내는 (2,1), 제3 행, 제3 열을 나타내는 (3,3))를 나타낸다. 디지털화된 도메인 내의 DD-픽셀 중 하나에 상응하는 어드레스에 대해서 각각 할당된 관점 이미지의 집합이 도 8의 제2 프레임에 도시되어 있다. 예를 들어, 숫자 9가 디지털화된 도메인의 어드레스(1,1)에 대해서 할당된 한편, 숫자 8은 디지털화된 도메인의 어드레스(1,2)에 대해서 할당되었다.
도 9에서, 어드레스(1,1)(즉, 숫자 9)에 상응하는 이미지가, 이미지 층 상에 놓인, 래스터 그리드로 분배된 것으로 도시되어 있다. 유사하게, 도 10에서, 어드레스(1,1) 및 (1,2)(즉, 숫자 8 및 9)에 상응하는 이미지가 래스터 그리드에 대해서 분배된 것으로 도시되어 있다. 도 11에서, 모두 9개의 관점 이미지가 래스터 그리드에 대해서 분배된 후의 이미지 층이 도시되어 있다.
이미지 층 위에 렌즈 어레이를 적절하게 배치하면(즉, 래스터 그리드를 특정하기 위해서 이용되는 렌즈 어레이 내의 의도하지 않은 비스듬한 각도가 없다), 관찰의 각도에 의존하여, 결과적인 보안 장치는 하나 이상이 관점 이미지를 투사할 것이다. 특히, 관찰자가 보안 장치에 대해서 하나의 관찰 각도로부터 다른 관찰 각도로 이동함에 따라, 상이한 관점 이미지가 가시적이 될 것이다. 도 12는, 제1 프레임에서, 상이한 위치로부터 진보적인 장치를 보는 2명의 관찰자뿐만 아니라, 제2 및 제3 프레임에서, 그 관찰자의 상대적인 관찰을 도시한다. 특히, 이러한 예에서, 제1 관찰자는 멀지만, 여전히 장치의 상단부-좌측에 가장 근접한다. 이는, 제1 관찰자에 도달하기 위해서 디지털화된 도메인의 각각의 어드레스(3,3)에서 DD-픽셀로부터 투사되는 광을 유도한다. 결과적으로, 제1 관찰자는 어드레스(3,3)와 연관된 관점 이미지, 즉 숫자 1의 이미지를 본다. 유사하게, 제2 관찰자는 멀지만, 여전히 장치의 하단부-우측에 가장 근접한다. 이는, 제2 관찰자에 도달하기 위해서 디지털화된 도메인의 각각의 어드레스(1,1)에서 DD-픽셀로부터 투사되는 광을 유도한다. 결과적으로, 제2 관찰자는 어드레스(1,1)와 연관된 관점 이미지, 즉 숫자 9의 이미지를 본다.
당업자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 렌즈가 증가함에 따라, 관점 이미지 픽셀의 수와 렌즈의 수 사이의 비례적인 상응성으로 인해서, 관점 이미지의 해상도(resolution)가 증가될 수 있다. 유사하게, 디지털화된 도메인 내의 관점 이미지 픽셀의 수가 증가된다면, 관점 이미지의 수가 증가될 수 있다.
그레이스케일
이전의 섹션에서, 관점-픽셀이 흑색 또는 백색이라는 의미에서 이원계인 단순한 관점 이미지가 이미지 층(들) 내로 분배되었다. 그러나, 진보적인 보안 장치는 또한, 추상적인 디자인, 명암을 가지는 3D 모델, 사진, 등을 포함하는 매우 복잡하고 구체적인 관점 이미지를 투사할 수 있는 능력을 가진다. 그러한 관점 이미지를 투사할 수 있는 능력은, 그레이스케일(하프톤) 관점 이미지를 이미지 층(들) 내로 분배하는 것에 의해서 가능해진다.
본원 발명의 하나의 그러한 예시적인 실시예에서, 도 13에 도시된 유타 차주전자 또는 뉴웰 차주전자의 미가공 또는 프로세스되지 않은 이미지가 관점 이미지로서 이용된다. 이러한 특별한 이미지는 160개 픽셀 폭 x 100개 픽셀 높이이고, 255의 그레이의 명암을 이용하고, 이는 160개 렌즈 폭 x 100개 렌즈 높이인 렌즈 어레이를 필요로 할 것이다. 그러나, 만약 하나의 렌즈가 이웃하는 렌즈와 상이한 그레이 명암을 투사한다면, 렌즈들은 그들의 디지털화된 도메인 내의 상이한 그레이의 명암을 반드시 가져야 한다. 이는, 모든 255의 그레이 명암을 정확하게 투사하기 위해서, 렌즈의 디지털화된 도메인의 각각의 정확한 디지털화된 도메인-픽셀 내에 그레이의 정확한 명암을 제공할 필요가 있을 수 있다는 것을 의미한다. 이는 문제를 제기하는데, 이는, 전형적으로, 하나의 시간에(at a time) 이미지 층(들) 상에 "프린트된" 단지 하나의 색채만이 존재하기 때문이다. 만약 복수의 색채(또는 그레이의 명암)가 이용된다면, 프린트된 픽셀이 각각의 렌즈 광학적 풋프린트 내의 동일한 디지털화된 도메인-픽셀 내에서 종료되도록(end up), 이러한 색채의 각각이 정렬되어야 할 것이다. 그러한 초(ultra)-마이크로프린팅을 정렬 상태로 유지하는 것이 어렵고 그에 따라 이는 난제를 제공한다.
본원 발명은, 예를 들어, 디더링 및 하프-토닝과 같은 방법을 이용하는 것에 의해서 이러한 유형의 등록 요건을 회피한다. 특히, 전술한 알고리즘을 이용하여 차주전자 이미지를 나타내기 위해서, 특히 당업계에 공지된 다른 기술 중에서, 스레스홀딩(thresholding), 디더링 및 다운 샘플링과 같은 기술을 이용하는 것에 의해서, 요구되는 색채 파레트가 감소된다. 도 14에 도시된 결과적인 이미지는, 단지 4의 그레이의 명암(백색을 포함하지 않음)을 이용하는 차주전자의 160 x 100 픽셀 프로세스된 이미지이다.
이어서, 4의 그레이의 명암을 디더링하여, 그레이의 하나의 레벨로부터 이미지 내의 다른 레벨로 매끄럽게 전이되는 것을 향상시킬 수 있을 것이다. 특히, 관점 이미지-픽셀마다 하나의 렌즈를 이용하는 대신에, 렌즈의 클러스터 또는 렌즈 클러스터가 각각의 관점 이미지-픽셀을 위해서 이용된다. 도 15는 4의 그레이의 명암(더하기 백색)이 렌즈의 (2x2) 클러스터에 의해서 표시될 수 있는 방식을 보여준다.
프로세스된 차주전자 이미지가 마감된 이원계 이미지로서 도 16에 도시되어 있고, 이는 차주전자 이미지의 최종적인 광경(look)이고 특정 관점을 향해서 본질적으로 투사될 수 있는 것이다. (160x100) 픽셀 이미지는 160x100 크기의 렌즈 어레이 보다는, 각각의 렌즈 클러스터가 2x2 렌즈 어레이인 160x100 렌즈 어레이 클러스터를 이용한다. 전체적으로, 이는 차주전자 이미지를 나타내는 320x200 렌즈를 구성한다.
미가공 이미지를 수정하여 프로세스된 이미지를 생성하기 위해서, 임의 수의 공지된 알고리즘(오차 확산(error diffusing), 여러 가지 디더링 알고리즘, 엣지 강조(edge enhancement), 톤 명암처리(tone shading), 등)이 포함될 수 있다는 것을 주목하여야할 것이다. 부가적으로, 렌즈 클러스팅으로 그레이스케일을 구현하기 위해서 이용되는 체계는 일정할 필요가 없다. 예를 들어, 25% 그레이스케일을 달성하기 위해서 정사각형으로 4개의 렌즈를 배열하기 위한 4가지 방식이 존재하고, 프로세스된 이미지로부터의 각각의 25% 그레이 픽셀이 이러한 4개의 체계 중 하나를 독립적으로 이용할 수 있을 것이다. 앞서서 암시한 바와 같이, 바람직한 목표는, 이미지 층(들)을 위한 하나의 프린트 통과(pass)를 만들기 위해서 이용될 수 있는 이원계 이미지로 종료하는 것이다. 이어서, 최종적인 이원계 이미지가 전술한 바와 같이 적절한 래스터 그리드로 분배될 수 있을 것이다.
상기 내용으로부터 자명한 바와 같이, 단일 이미지 층을 가지는 보안 장치의 경우에, 관점 이미지가, 이원계 이미지로서 표시될 수 있는 임의의 것일 수 있다. 복수의 이미지 층(예를 들어, 복수 색채)을 가질 수 있는 보안 장치의 경우에, 관점 이미지가 상이하게 채색된 이원계 이미지의 임의 합계를 나타낼 수 있다.
3D 이미지
관점 이미지로서 어떠한 임의적인 이원계 이미지가 투사되도록 허용하는 것에 더하여, 진보적인 보안 장치는 또한 전체적인 3D 이미지의 투사를 허용한다.
당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 양안 부등성(binocular disparity)은 좌측 눈 및 우측 눈에 의해서 보여지는 대상의 이미지 위치의 차이를 지칭하고, 그러한 차이는 눈의 수평적 분리로부터 초래된다. 뇌는 양안 부등성을 이용하여, 입체시로서 공지된 프로세스에서 2D로부터 깊이 정보를 추출한다.
독자에게 자명한 바와 같이, 본원 발명의 디지털화된 도메인의 어레이 또는 래스터 그리드는, 좌측 및 우측 눈이 상이한 관점 이미지를 보도록하기 위해서, 내부에 분배된 2개의 상이한 이미지의 최소치를 필요로 한다. 본원 발명에 의해서, 뇌가 좌측 및 우측 눈으로부터 2개의 상이한 2D 이미지를 수신할 때, 뇌에서 깊이 정보를 합성하고 확실한 3D 이미지를 생성하는 방식으로 "관련되도록" 이러한 이미지들이 디자인된다.
이러한 관점 이미지들 사이의 관계는 하나 이상의 실제 카메라를 이용하여 대상을 모델링하는 것 또는 3D 그래픽 프로그램(예를 들어, SKETCHUP®,3DS MAX®, MAYA®, Blender, 및 DAZ StudioTM 컴퓨터 소프트웨어, 등) 내에서 대상을 모델링하는 것, 그리고 이어서 복수의 위치로부터 (가상의) 카메라에 의해서 대상의 뷰를 렌더링하는 것에 의해서 성취될 수 있다. 예를 들어, 도 17에서, 도 7의 제4 프레임에 도시된 각각의 디지털화된 도메인에 대한 픽셀의 3x3 어레이에 대한 일-대-일 관계에 상응하는, 가상 카메라의 3x3 어레이를 이용하여, 각각의 카메라의 자체적인 관점으로부터 유타 차주전자 또는 뉴웰 차주전자의 스냅샷을 취한다. 결과적인 미가공 관점 이미지가 도 18에 도시되어 있다. 가상의 카메라의 3×3 어레이 및 각각의 디지털화된 도메인에 대한 3×3 픽셀 사이의 일-대-일 상응성에 의해서, 이러한 미가공 관점 이미지의 각각은, 각각의 디지털화된 도메인 내의 특정의 디지털화된 도메인-픽셀 위치로 속박된다(tied to).
도 18에 도시된 이미지는 "거꾸로 그리고 후방으로" 번호가 부여되어 있다. 이는, 특정의 관점으로부터 장치를 관찰할 때 의도된 이미지를 관찰자가 관찰하도록 하기 위한 것이다. 예를 들어, 관찰자가 장치를 똑바로(straight on) 관찰하는 것 그리고 장치가 관찰자에게 이미지(2,2)를 투사하는 것이 요구되는 것으로 가정한다. 관찰자가 우측으로 이동한다면, 이미지(2, 1)에의 것과 같은 무엇인가를 보는 것을 예측할 것이다. 그에 따라, 관찰자가 우측으로 이동함에 따라, 보여지는 이미지가 (2,2)로부터 (2,1)로 변화된다. 그러나, 관찰자가 우측으로 이동할 때, 이전의 예에서 사용된 볼록한 굴절 렌즈의 포커스 지점은 좌측으로 이동할 것이다. 이는, 도 18의 이미지에 대한 번호부여(numbering) 시스템이 왜 후방향인 것으로 보여지는 지에 대한 이유가 된다. 이는 또한 도 8 및 12에 도시된 예시적인 예에서도 마찬가지이다. 독자가 이해할 수 있는 바와 같이, 임의의 그러한 번호부여 시스템은 렌즈의 광학적 거동과 일치될 필요가 있을 것이다.
도 19에 가장 잘 도시된 바와 같이, 진보적인 보안 장치의 이미지 층(들)이 깊이 정보를 합성하는데 필요한 정보를 관찰자에게 제공할 것이다. 특히, 도 19는 상이한 관점 이미지의 시계의 집합뿐만 아니라 진보적인 장치의 예시적인 실시예의 단순화된 횡단면을 제공한다. 두 눈으로 (2,2)를 관찰하는 관찰자가 "관찰자 1"로 레이블 부여되었고, 하나의 눈으로 (2,2)를 그리고 다른 눈으로 (2,1)을 관찰하는 관찰자가 "관찰자 2"로 레이블 부여되었다. 이러한 도면의 삼각형은, 관점 이미지의 하나가 투사되는 시계를 나타낸다. 관찰자는 렌즈의 크기에 비해서 장치로부터 매우 먼 것으로 가정한다. 만약 관찰자 1이 우측으로 약간 이동한다면, 결국 좌측 눈이 이미지(2,2)를 볼 것이고, 우측 눈은 이미지(2,1)를 볼 것이다. 이는, 관찰자 1의 뇌로 깊이 정보를 합성하는데 필요한 정보를 제공한다. 유사하게, 만약 관찰자 1이 좌측으로 약간 이동한다면, 우측 눈이 이미지(2,2)를 볼 것이고 좌측 눈은 이미지(2,3)를 볼 것이다. 이는 또한 관찰자 1의 뇌로, 깊이 정보를 합성하기 위해서 이용될 수 있는 2개의 2D 이미지를 제공한다.
도 20에 가장 잘 도시된 바와 같이, 이미지 층(들)을 위해서 이용가능한 프린트의 해상도가 증가됨에 따라, 디지털화된 도메인 내로 배치될 수 있는 픽셀의 수가 또한 증가된다. 전술한 예시적 예를 다시 참조하면, 이는, 디지털화된 도메인-픽셀의 수와 매칭시키기 위해서 카메라의 수를 또한 증가시킬 수 있고, 투사된 관점 이미지의 수가 증가할 것임을 의미한다. 도 20은, 제1 프레임에서, 디지털화된 도메인-픽셀의 12x12 어레이로 이루어진 정사각형 그리드 형태의 새로운 디지털화된 도메인을 도시한다. 이는, 144개의 상이한 관점 이미지가 디지털화된 도메인의 연관된 어레이 또는 래스터 그리드에 의해서 표시될 수 있다는 것을 의미한다. 도 20의 제2 프레임에서, 차주전자를 바라보는 144개의 (가상의) 카메라의 어레이가 도시되어 있고, 각각의 카메라는 차주전자에 대한 특유의(unique) 위치에 배치된다. 이러한 카메라는 144개의 관점 이미지(미도시)의 어레이를 형성하고, 그 각각은 디지털화된 도메인의 어레이 내의 어드레스 중 하나와 연관될 것이다. 도 20의 제3 프레임에서, 도 19와 유사하게, 투사된 이미지의 시계의 횡단면이 도시되어 있다. 이러한 프레임은, 동일한 렌즈 및 도메인 어레이가 이용되나, 더 많은 수의 디지털화된 도메인-픽셀이 디지털화된 도메인 내에서 이용될 때, 각각의 투사된 관점 이미지에 대한 시계가 더 작아질 것이나, 전체 렌즈 도메인에 대한 전체 시계는 동일할 것이라는 사실을 설명한다. 이러한 예에서, 양 관찰자는 이제 3D로 본다. 관점 이미지의 수와 관련하여 도 19의 장치 보다 이러한 장치에 대한 더 큰 3D 해상도가 존재한다.
도 21에 도시된, 상기 예에서의 고유한 제한 중 하나는, 장치의 시계가 모든 투사된 관점 이미지의 시계(즉, 그 범위)와 같지 않다는 사실이다. 도 21은, 제1 프레임에서, 렌즈 및 그 각각의 광학적 풋프린트를 도시하고, 이는 렌즈에 의해서 포커스될 수 있는 이미지 층 상의 모든 지점의 집합이다. 내부에서 렌즈가 그 렌즈의 광학적 풋프린트의 전체를 투사하는, 앞서서 암시한 바와 같은, 기본적으로 중실형(solid) 각도인 장치의 시계가 도 21의 제2 프레임 내에 도시되어 있다. 도 21의 제3 프레임에서, 디지털화된 도메인이 도시되어 있고, 도메인은, 해당되는 특별한 렌즈에 가장 근접한 광학적 풋프린트의 하위세트를 구성한다. 정의에 의해서, 2개의 인접한 도메인이 결코 중첩하지 않을 것이다. 그러나, 광학적 풋프린트는 중첩할 수 있다(도 7 참조). 전형적으로, 도메인은 일부 종류의 다각형 형상(예를 들어, 정사각형, 육각형, 비스듬한 육각형, 삼각형, 펜로즈(penrose) 오각형)일 것이고, 디지털화된 도메인은 픽셀을 이용하는 도메인의 기하형태의 근사체(approximation)이다. 도 21의 제4 프레임에서, 모든 투사된 관점 이미지의 시계가 도시되어 있다. 이는 장치의 범위로 지칭된다. 범위는 장치의 시계와 반드시 동일하지 않다. 범위가 원형일 필요가 없다. 이러한 예에서, 범위는 많은 수의 상이한 섹션으로 분할되고, 그 각각은 특별한 관점 이미지의 시계의 하위세트이다.
도 22는 장치의 범위의 외부에 있는 그러나 장치의 시계 내부에 있는 관찰자가 보는 것을 도시한다. 도 22의 우측 측부 상에 도시된 그러한 관찰자는, 이웃하는 렌즈의 도메인 내부인 지점으로부터 샘플을 취하는 렌즈의 결과인 관점 이미지를 본다. 도 8의 제1 프레임 내의 디지털화된 도메인과 동일한 디지털화된 도메인을 가지는 장치를 이용하는, 이러한 소위 샘플링이 도 23에 도시되어 있다.
도 23은 렌즈의 시계 및 범위의 3개의 사본을 도시한다. 범위는 관점 이미지(2,3), (2,2), 및 (2,1)의 투사로 이루어진다. 이러한 도시 내용에서, 관점 이미지를 투사하는 방식과 관련하여 장치의 주기성을 보여주기 위해서, 범위가 방사상으로 반복되었다. 이러한 도면에서, 관찰자 1은 범위 내의 관점 이미지(2,1)를 보는 한편, 관찰자 2는 이웃하는 렌즈의 범위 내의 관점 이미지(2,3)를 본다.
스냅 없음
앞서서 구체적으로 설명한 바와 같이, 디지털화된 도메인-픽셀의 수와 진보적인 보안 장치가 투사할 수 있는 관점 이미지의 수 사이의 일-대-일 상응성이 존재한다. 동일한 도메인 크기를 유지하며, 디지털화된 도메인-픽셀의 수가 증가함에 따라, 각각의 개별적인 관점 이미지에 대한 시계가 감소되어, 관찰자의 좌측 및 우측 눈으로 상이한 이미지가 표시될 가능성이 더 높아지도록 유도한다. 만약 관점 이미지가 서로 특정 관계를 가지도록 디자인된다면, 관찰자는 3D 이미지를 볼 것이다. 이러한 종류의 관계는, 예를 들어, 장치를 관찰할 때 관찰자의 위치에 상응할 수 있는 위치로부터의 대상의 뷰가 되도록 각각의 관점 이미지를 규정함으로서, 형성될 수 있다. 예를 들어, 유타 차주전자를 "똑바로(straight on)" 보는 카메라는, 장치에 의해서 투사되어야 하고 장치를 "똑바로" 보는 관찰자에 의해서 보여지는 관점 이미지를 제공할 그림을 취하여야 한다. 유사하게, "우측으로부터" 유타 차주전자를 보는 카메라는, 장치에 의해서 투사되어야 하고 "우측으로부터" 장치를 보는 관찰자에 의해서 보여지는 관점 이미지를 제공할 그림을 취하여야 한다. 도 20을 고려하면, 이는, 카메라가 대상의 그림을 취하게 될 총 144개의 위치와, 총 144개의 불연속적이고 작은 지역(그 합은 전체 범위를 생성한다)이 존재할 것임을 의미하고, 그러한 지역으로부터 관찰자는 특유의 관점 이미지를 투사하는 장치를 볼 수 있다. 이러한 범위 내의 관찰자의 약간의 이동은, 그림을 생성할 때 카메라의 약간의 이동만이 존재하였다는 것을 보장한다. 그러나, 만약 관찰자가 범위 외부로 이동하고 장치를 본다면, 이러한 그림을 취하기 시작하였던 카메라의 조망으로부터, 범위의 경계를 가로지르는 관찰자에 의한 작은 이동은 카메라의 큰 이동에 상응할 것이고: 카메라는 다른 극단까지 줄곧 이동할 것이다. 이는, "스냅"이라고 지칭하는, 관찰자가 보는 큰 불연속성을 생성한다. 예를 들어, 이제까지 이를 이용하였고, 스냅은 범위 보다 큰 장치의 시계의 결과이다.
예시적인 실시예에서, 진보적인 장치는 모든 방향으로 완전한 시차(parallax)를 가지는 3D 이미지를 투사하도록 디자인된다. 그러나, 이러한 실시예에서, "x-y" 정렬이 렌즈와 그 렌즈의 각각의 도메인 사이에서 존재하지 않는다.
이전의 예에서, "x-y" 정렬이 렌즈와 그 렌즈의 각각의 도메인 사이에 존재하는 것으로 가정되었다. 다시 말해서, 장치의 표면에 수직인 거리를 둔 유리한 지점으로부터 장치를 관찰자가 바라볼 때, 디지털화된 도메인의 정확히 중심에 있는 지점을 각각의 렌즈가 샘플링하여야 한다. 실제로, 렌즈 어레이 및 이미지 층(들)이 분리적으로 형성되고, 그에 따라, 그러한 정렬을 보장하기 어렵다. 사실상, 이미지 층에 대한 렌즈 어레이의 x-y 배치가 다소 무작위적일 수 있을 것이다.
도 24에 도시된 장치(1)는, 장치가 큰 각도로부터 관찰될 때 발생하는 스냅을 가지는 장치의 표면에 수직한 방향으로 투사되는 범위를 초래할 것이다. 이는, 이전에 설명되었고 정적인 3D 대상을 투사하는 것과 같은 장치에 대한 이상적인 시나리오이다. 그러나, 마찬가지 가능성으로, 현재의 제조 프로세스는 장치(2)와 유사한 것을 초래할 것이고, 이때 디지털화된 도메인들 사이의 경계가 각각의 렌즈 바로 아래에 놓인다. 이는, 관찰자가 수직 위치로부터 장치를 바라볼 때, 3D 이미지의 스냅을 초래할 것이다. 범위(및 범위의 사본)는, 불편한(awkward) 관찰 각도에서만 보이는 방향으로 투사된다. 이는 바람직하지 못하다.
이하에서 설명되는 예시적인 실시예에서 진보적인 보안 장치는 스냅이 없는 이미지를 투사한다. 스냅을 제거하는데 있어서, 도메인 정렬에 대한 렌즈의 요건은 더 이상 요구되지 않고, 현재의 기술을 이용한 그러한 장치의 제조가능성이 실현가능해질 있다.
3D 및 다른 효과를 가지나 스냅을 가지지 않는 본원 발명의 보안 장치의 예시적인 실시예를 디자인하기 위해서 본원 발명자가 이용한 수학적 기초는, 도 25에 도시된 이하의 진술을 기초로 하였다:
(θ,φ)로서 표현된, 관찰자의 관점과 (x,y)로서 표현된, 렌즈가 도메인 내에서 샘플링하는 위치 사이의 일-대-일 상응성, 및 샘플링 위치 요청된 이미지(x,y)의 매트릭스-값의(또는 이미지-값의) 함수로서 표현된, 관찰자가 보는 투사된 관점 이미지가 존재한다.
관찰자가 진보적인 장치로부터 '매우 멀리' 있다는 가정이 있었기 때문에, 관찰자의 위치는, 방사상 성분이 없이, 각도 구형 좌표(angular spherical coordinate)와 관련하여만 주어졌다. 결국, 이러한 (θ,φ) 좌표는 (x,y) 좌표로 맵핑되고, (x,y) 좌표는 관점 이미지를 제공하는 이미지-값의 함수에 대한 입력이 된다.
도 23에 도시된 바와 같이, 만약 관찰자가 충분히 큰 각도로부터 진보적인 장치를 본다면(즉, φ가 커진다), 렌즈 모두는 이웃하는 렌즈의 도메인 내에 있는 샘플링 지점을 가질 것이다. 장치의 실질적으로 주기적인 본질로 인해서, 이는 샘플링된 지점(x,y)이 도메인의 하나의 측부로부터 다른 측부로 단순히 '점프된' 것이라고 설명된다. 이러한 것이 도 26에 도시되어 있다. 그에 따라, 도메인은 문자 그대로 2-차원적인 다각형 영역이고, 해당 영역 내의 임의 지점이 이미지로 맵핑된다. 그러한 도메인은 이하에서 기본적인 도메인으로 지칭될 것이다.
모든 이전의 예에서, 기본적인 도메인은 정사각형이었다. 그러나, 보다 더 일반적인 형상은, 도 27에 도시된 바와 같은, 6-면형 다각형 또는 육각형이다. 예시적인 실시예에서, 비스듬한 육각형이 이미지 층 평면(들)을 타일링하고 그리고 정사각형이 아닌 보다 일반적인 기본적 도메인을 나타낸다. 또한, 일반성의 손실 없이, 정규의 육각형과 형태적으로 균등한 비스듬한 육각형을 정규의 육각형으로 맵핑할 수 있다.
도 28에서, 이미지 층 평면이 이러한 육각형으로 타일링되어 이미지 층(들) 상에 주기적인 구조물을 형성할 때, 어떠한 엣지가 라인 업(line up)되는지를 나타내기 위해서, 이러한 기본적 도메인의 엣지가 화살표로 마킹되었다.
기본적 도메인으로서 식별된 비스듬한 육각형을 가지고, 그리고 이러한 육각형으로 이미지 층 평면을 타일링하고, 본원 발명자는, x 및 y가 기본적 도메인 상으로 '역으로 랩핑될(wrapped back)' 때에도 연속적인 x 및 y의 수학적 함수를 식별하였다. 이러한 것이 가능하다는 것을 설명하기 위해서, 본원 발명자는 육각형을 튜브로 "롤링하는 것"을 고려하였다. 특히, 도 29는, 상단부 측부가 하단부 측부와 만나서 '튜브'를 생성하도록, x-축을 중심으로 6-면형의 기본적 도메인이 '롤링 업'된 것을 도시한다. 다음에, 좌측 측부 및 우측 측부가 서로 적절하게 만나도록, 튜브가 수직 축 주위로 "롤 업"되었다. 이러한 6-면형 기본적 도메인의 경우에, 상단부-좌측 엣지가 하단부-우측 엣지와 만나게 하기 위해서, 그리고 상단부-우측 엣지가 하단부-좌측 엣지와 각각 만나게 하기 위해서, "트위스트"가 도입되어야 한다. 최종 형상이 트위스트된 원환체였다. 육각형의 기본적 도메인이 원환체와 지형적으로 균등하다는 사실을 볼 수 있도록 돕는 프로세스와 함께, 육각형으로부터 트위스트된 원환체를 형성하기 위한 프로세스가 도 30에 도시되어 있다.
트위스트된 원환체의 "연속적인" 채색 및 이어지는 언랩핑(unwrapping)에 의해서, 본원 발명자는, 기본적 도메인이 공간적인 주기적 의미에서 반복될 때 연속적으로 유지되는 기본적 도메인 상의 임의 수의 연속적인 수학적 스칼라 또는 2-차원적인 함수가 존재할 수 있다는 것을 발견하였다.
이어서, 이러한 연속적인 수학적 스칼라 함수를 이용하여 이미지를 제조 또는 수정하였다. 이러한 이미지는 전술한 이미지-값의 함수로서의 역할을 한다.
예시적인 예에 의해서, 스칼라 함수가, xy 평면 상의 영역인, 도 31에 도시된 기본적 도메인에 대해서 적용되었다. 구체적으로, 기본적 도메인은 (0,0)에 센터링된 정규의 육각형이었고, 그 6개의 정점은 원점으로부터 하나의 단위 거리에 위치된다. 본원 발명자는 스냅을 피하기 위한 하나의 방법이, 그러한 스칼라 함수가 기본적 도메인의 반복되는 사본에 대해서 적용될 때, 결과가 연속적이 되도록 보장하는 것이라는 것을 발견하였다. 이하는 그러한 스칼라 함수의 예이다
Figure pct00001
도 32의 제1 프레임에서, 스칼라 함수가 적용된 후의 도 31의 기본적 도메인이 도시되어 있는 한편, 제2 프레임에서, 기본적 도메인의 공간적으로 반복된 사본(스칼라 함수가 적용된 후)이 도시되어 있다. 도 32의 제2 프레임에서 용이하게 확인할 수 있는 바와 같이, 기본적 도메인의 반복된 타일링에 의해서 형성된 평면이 연속적인 함수로 커버된다. 다시 말해서, 샘플링 지점이 어떠한 방향으로 이동하는지에 관계없이, d의 값의 급격한 변화가 존재하지 않는다.
이어서, 스칼라 값(d)을 이용하여 이미지를 변경 또는 형성하였다. 하나의 예시적인 예에서, 이러한 스칼라 값(d)은 이미지 내의 스케일링 인자(scaling factor)로서 이용되었다. 결과적인 보안 장치는, 좌측으로부터 우측으로 타일링됨에 따라, 더 커지고 더 작아지는 이미지를 가진다.
상기의 예시적 예는, 기본적 도메인의 타일링이 연속적이 되도록 허용하는, 기본적 도메인이 그에 적용된 스칼라 함수를 어떻게 가질 수 있는지에 대한 비교적 단순한 예이다. 이어서, 함수의 값을 이용하여 소정 방식으로 이미지를 형성 또는 변경하였고; 이러한 경우에 함수의 값을 이용하여 이미지를 스케일링하였다. 일반적으로, 복수의 함수를 동시적으로 이용하여 이미지의 상이한 양태를 변경할 수 있다. 임의 수의 함수가 단일 디자인에서 이용될 수 있고, 이러한 함수의 각각이 상상 가능한 임의의 방식으로 디자인에 영향을 미칠 수 있다. 매우 동적인 디자인을 생성하기 위해서, 이미지 내의 임의의 정량화 가능 매개변수가 이러한 함수의 이용을 통해서 조정될 수 있다. 예를 들어, 하나의 함수가 이미지의 회전을 제어하는 한편, 다른 함수는 조명(lighting)에 영향을 미칠 수 있다. 복수의 대상의 크기가, 복수의 함수를 이용하여 서로 독립적으로 확대 및 수축될 수 있다. 기능은 수평적인 사인곡선(상기 예와 유사하다), 또는 수직 사인곡선일 수 있다. 기능은 다른 기능을 갖는 극좌표에 관하여 한정될 수 있다. 또한, 이러한 함수의 임의의 선형 조합이 조합되어, 디자인에서 대상의 매우 복잡한 거동을 부여할 수 있다. 이미지/대상 상에서 유발되는 이러한 함수 및 그 함수의 연관된 변경의 주의 깊은 디자인은, 다른 방법에서는 불가능한 3D 효과를 형성할 수 있다.
도 33에서 개략적으로 설명된 바와 같이, 복수 함수가 기본적 도메인 상에서 형성될 수 있다. 이러한 함수의 각각이 독립적인 방식으로 이미지를 변경 또는 형성할 수 있다.
추가적인 예시적인 예에서, 관찰자의 조망이 변화될 때 회전되는 동일한 큐브의 집합에 의해서 표시되었던 디자인이 만들어졌다. 반사, '툰' 윤곽선, 명암 등을 가지는 이러한 큐브가 도 34에 도시되어 있다.
도 35에 도시된 바와 같이, 관찰자가 좌측으로부터 우측으로 이동함에 따라, 큐브가 수직 축 주위로 회전한다. 이러한 도면에서, 화살표는, 관찰자의 조망이 수평적으로(좌측-우측 틸팅) 변화됨에 따른 큐브의 이동 방향을 나타낸다. 관찰자가 위아래로 이동함에 따라, 큐브가 그 자체의 축 주위로, 큐브 배열체의 중심을 향해서 회전한다. 이는, 배열체의 중심을 향해서 또는 중심으로부터, 공중제비(somersault)하는 것과 같다. 이러한 것이 도 36에 도시되어 있다. 이러한 도면에서, 화살표는, 관찰자의 조망이 수직으로(향하는-멀어지는 틸팅) 변화될 때 큐브에 대한 운동의 방향을 나타낸다.
이러한 유형의 운동이 무-스냅(snap-free)이 되게 하기 위해서, 각각의 큐브의 전체 이동 범위가 일부 시각적으로 논리적인 방식으로 주기적이어야 한다.
만약 이동의 전체 범위가 좌측-우측 운동에 대해서 60도(360/6)에 걸쳐진다면(span), 각각의 큐브는 그 이웃의 위치로 이동할 것이고, 이러한 운동의 종료에서의 결과는 시작으로부터 구분될 수 없을 것이다. 이러한 60도 수치는, 원 주위로 균일하게 분배된 6개의 큐브가 존재하기 때문에, 그러한 작용을 하는 것이다.
만약 이동의 전체 범위가 향하는-멀어지는 운동에 대해서 90도에 걸쳐진다면, 각각의 큐브는 1/4 재주넘기를 할 것이고, 그리고 이는 전혀 이동되지 않은 큐브와 구분될 수 없을 것이다. 이러한 90도 수치는, 큐브가 그 면 중 하나에 대해서 법선인 축을 따라서 90도 회전 대칭성을 가지기 때문에, 그러한 작용을 하는 것이다.
이러한 예시적인 예에 대해서, 도 37에 도시된 디지털화된 도메인이 이용되었다. 이러한 도메인은 육각형의 형상에 근접한 360개의 정사각형의 배열체로 이루어졌다. 다시 말해서, 이러한 도메인은 총 360개의 특유의 관점 이미지를 나타내는 360개의 디지털화된 도메인-픽셀을 가진다. 도 38에 도시된 바와 같이, 이러한 육각형은 이미지 층 평면을 효과적으로 타일링한다. 다시 말해서, 디지털화된 도메인-픽셀들 사이에 갭이 없고, 디지털화된 도메인-픽셀의 중첩이 없다. 이러한 도면에서, 굵은 라인은 단순히 육각형들 사이의 경계를 보여주는 것을 돕기 위한 것이다. 근사(approximating) 육각형의 어레이 내의 결과적인 피치가 사용하고자 하는 희망 렌즈와 정확하게 매칭되도록 하는 방식으로, 이러한 도면에 도시된 정사각형의 각각이 직사각형으로 만들어질 수 있을 것이다.
이어서, 관찰자의 조망을 이미지 내에서 매개변수에 대해서 맵핑하기 위해서 이용될 수 있는 2개의 트위스트된-원환체 대칭 함수가 선택되었다. 앞서서 암시적으로 규정된 이러한 함수는 관찰자가 좌측-우측 이동할 때 0도로부터 60 도로 진행하는 제1 함수(f1), 및 관찰자가 상-하로 이동할 때 0도로부터 90도로 진행하는 제2 함수(f2)를 포함한다. 이들 2개의 함수는 모두 단순한 선형 함수이다. 육각형에 적용된 제1 선형 함수(f1)가 도 39에 도시되어 있다. 이 함수는, 우측으로부터 좌측으로 육각형을 가로지름에 따라, 0(백색)으로부터 60(흑색)으로 스위핑한다.
육각형에 적용된 제2 함수(f2)가 도 40에 도시되어 있다. 이러한 함수는, 육각형의 상단부로부터 육각형의 하단부까지 진행함에 따라, 0(백색)으로부터 90(흑색)으로 2차례 스위핑한다.
도 39 내의 각각이 육각형이 동일하다는 것, 그리고 도 40의 각각의 육각형이 동일하다는 것을 주목할 수 있을 것이다. 또한, 함수는 도 39에서 수직으로 그리고 도 40에서 수평으로 육각형으로부터 육각형으로 '매끄럽게' 작동한다(run). 백색으로부터 흑색으로의 급격한(hard) 전이로서 확인될 수 있는, 각각의 함수(f1 및 f2) 사이의 급격한 '점프'가 존재한다. 그러나, 이러한 함수에 의해서 제어되는 대상의 대칭성은 이러한 함수적 불연속성을 실제로 은폐한다. 이는, 큐브가 60도 만큼 회전될 때(도 35의 측면에서), 큐브가 시작될 때와 동일한 위치에서 큐브가 종료되기 때문이다. 유사하게, 큐브가 90도 만큼 회전될 때(도 36의 측면에서), 큐브는 시작될 때와 동일한 위치에서 종료된다.
이어서, 이러한 특별한 디자인에 대해서 관점 이미지가 생성되었다. 전술한 바와 같이, 도 37에서 각각의 디지털화된 도메인-픽셀에 대해서, 관찰자가 특별한 관찰 각도로부터 장치를 볼 때, 나타나게 될 연관된 관점 이미지가 존재할 것이다. 이는, 총 360개의 관점 이미지가 생성되어야 한다는 것을 의미한다(도 37에서 360 개의 디지털화된 도메인-픽셀이 존재하기 때문이다). 이러한 픽셀의 각각에 대해서, f1 및 f2에 대한 값이 계산되고, 이러한 값은 도 34에서 큐브의 회전 위치를 결정한다. 도 35의 회전량은 f1에 위해서 결정되었고 도 36에서의 회전량은 f2에 의해서 결정되었다. 큐브가 주어진 디지털화된 도메인-픽셀에 대해서 제 위치에 있게 되면, 관점 이미지가 렌더링된다(또는 사진을 취한다). 모든 경우에, 알고 있는 그레이스케일의 '레벨'의 수 및 그레이스케일의 레벨의 수로 나눈 렌즈의 수와 동일한 픽셀의 수로 그레이스케일 이미지를 만들기 위한 전형적인 이미지 프로세싱 기술을 이용하여 결과적인 이미지가 프로세스되었다.
그러한 수학적인 정의와 함께 잘 작업하는 이미지의 예는, 비제한적으로: 하이포트로코이드 및 하이포시클로이드(hypotrochoid and hypocycloid); 에피트로클로이드 및 에피시클로클로이드; 리사주(lissajous) 곡선; 하모노그래프(harmonograph) 및 하모노그래프-유사 프로세스에 의해서 생성된 곡선; 줄쳐진(ruled) 표면; 예술적으로(artistically) 생성된 곡선, 및 그 곡선에서 실시된 알고리즘; 코스틱(caustic), 및 레이-트레이스드(ray-traced) 경로의 집합; 그리고 매개변수적으로 규정가능한 곡선의 군(family)을 포함한다.
개략적으로 설명하면, 본원 발명의 보안 장치는 Steenblik 등의 미국 특허 7,333,268, Steenblik 등의 미국 특허 7,468,842, 및 Steenblik 등의 미국 특허 7,738,175 에 개시된 다양한 재료 및 제조 기술을 이용하여 준비될 수 있을 것이고, 이들 특허 모두는 그 전체가 여기에서 기술된 바와 같이 그 전체가 참조로서 여기에 포함된다.
진보적인 보안 장치는, 예를 들어, 예를 들어, 은행권, 여권 등의 제조에서 이용하기 위한 시트 재료의 형태로 이용될 수 있을 것이고, 또는, 예를 들어, ID 카드, 높은 가치(high value) 및 다른 보안 서류를 위한 베이스 플랫폼으로서 이용하기 위한 더 두껍고, 보다 견고한 형태를 채택할 수 있을 것이다. 진보적인 장치는 또한 보안 스트립, 스레드, 패치, 또는 오버레이의 형태로 이용될 수 있을 것이고, 인증 목적을 위해서, 섬유질 또는 비-섬유질 시트 재료(예를 들어, 은행권, 여권, ID 카드, 신용 카드, 레이블) 또는 상업용 제품(예를 들어, 광학적 디스크, CD, DVD, 의약품의 패키지), 등의 표면에 장착되거나 또는 그 내부에 적어도 부분적으로 매립될 수 있을 것이다.
ID 카드, 높은 가치 또는 다른 보안 서류를 위한 베이스 플랫폼의 형태로 이용될 때, 예를 들어, 굴절 또는 반사 렌즈 형태의 포커싱 요소의 베이스 직경이 바람직하게 약 50 미크론 미만, 바람직하게 약 5 내지 30 미크론, 그리고 보다 바람직하게 약 10 내지 약 25 미크론인 한편, 진보적인 장치의 전체 두께는 약 1 내지 약 3 밀리미터(mm) 범위; 약 500 미크론 내지 약 1 mm 범위; 약 200 내지 약 500 미크론 범위, 약 50 내지 약 199 미크론 범위, 및 약 50 미크론 미만을 (비제한적으로) 포함하는; 약 3 밀리미터 이하의 두께이다.
보안 스트립, 스레드, 패치, 또는 오버레이의 형태로 이용될 때, 예를 들어, 굴절 또는 반사 렌즈 형태의 포커싱 요소의 베이스 직경은 바람직하게 약 50 미크론 미만, 바람직하게 약 5 내지 약 30 미크론, 그리고 보다 바람직하게 약 10 내지 약 25 미크론인 한편, 진보적인 장치의 전체 두께는 바람직하게 약 50 미크론 미만(보다 바람직하게, 약 45 미크론 미만, 그리고 가장 바람직하게 약 10 내지 약 40 미크론)이다.
보안 스트립, 스레드, 패치, 또는 오버레이가 서류 내에 부분적으로 매립되거나 표면 상에 장착될 수 있을 것이다. 부분적으로 매립된 스트립 및 스레드의 경우에, 그 부분은 서류 내의 윈도우 또는 개구에서 스트립 또는 스레드의 길이를 따라서 이격된 간격으로 서류의 표면에서 노출된다.
진보적인 장치는, 제지 산업에서 일반적으로 채용되는 기술에 의해서 제조 중에 보안 종이 내로 적어도 부분적으로 포함될 수 있을 것이다. 예를 들어, 스트립 또는 스레드 형태의 진보적인 장치가 실린더 몰드 제지 기계, 실린더 배트(vat) 기계, 또는 공지된 유형의 유사한 기계 내로 공급될 수 있을 것이고, 결과적으로 마감된 종이의 본체 내의 스트립 또는 스레드의 전체적인 또는 부분적인 실시예를 초래할 수 있을 것이다.
보안 스트립, 스레드, 패치 및 오버레이가 또한 접착제를 이용하거나 이용하지 않고 서류의 표면에 부착되거나 본딩될 수 있을 것이다. 접착제를 이용하지 않고 본딩하는 것은, 예를 들어, 초음파 용접, 진동 용접 및 레이저 융합과 같은 열적 용접 기술을 이용하여 이루어질 수 있을 것이다. 진보적인 장치를 서류의 표면에 부착시키기 위한 접착제는 핫 멜트 접착제, 열 활성형 접착제, 압력 감응형 접착제, 및 폴리머계 라미네이팅 필름 중 하나일 수 있을 것이다. 바람직하게, 이러한 접착제는, 자외선(UV) 경화가능 아크릴 또는 에폭시와 같이 본질적으로 가교결합 가능하고, 접착제가 용융 상(phase)에 있는 동안 가교결합이 이루어질 수 있다.
고려되는 다른 실시예에서, 진보적인 장치는 투명한 또는 투과적인 접착제(즉, 투명한 열가소성 재료 층)를 포함하는 레이블 구성의 일부를 형성한다. 진보적인 장치가 패키지의 내측부 상에 배치될 수 있을 것이고, 그에 따라 합성 이미지가 가시적으로 유지된다. 이러한 실시예에서, 포커싱 요소의 베이스 직경은 바람직하게 약 50 미크론 미만이고, 바람직하게 약 5 내지 약 30 미크론이며, 보다 바람직하게 약 10 내지 약 25 미크론인 한편, 진보적인 장치의 총 두께는 바람직하게 약 200 미크론 미만(보다 바람직하게, 약 75 미크론 미만, 가장 바람직하게 약 10 내지 약 50 미크론)이다.
본원 발명의 여러 실시예를 앞서서 설명하였지만, 실시예가 단지 예로서 제시된 것이고 제한적이 아니라는 것을 이해하여야 할 것이다. 그에 따라, 본원 발명의 폭 및 범위는 임의의 예시적인 실시예에 의해서 제한되지 않아야 한다.

Claims (20)

  1. 합성 이미지의 집합을 투사하기 위한 보안 장치이며:
    보안 장치는: 포커싱 요소의 집합으로서, 각각의 포커싱 요소가 광학적 풋프린트를 가지는, 포커싱 요소의 집합; 및 적어도 하나의 이미지 층을 포함하고, 포커싱 요소의 집합 및 적어도 하나의 이미지 층은, 장치가 상이한 각도에서 관찰될 때, 상이한 이미지를 함께 투사하며,
    적어도 하나의 이미지 층은 불연속적인 디지털화된 도메인의 어레이로 이루어지고, 각각의 도메인은 각각의 포커싱 요소의 광학적 풋프린트의 동일한 또는 실질적으로 동일한 하위세트를 구성하고, 도메인은 2개의 하위세트가 중첩되지 않고 각각의 하위세트 내의 모든 지점이 그 각각의 포커싱 요소에 가장 근접한다는 점에서 불연속적이고, 각각의 도메인은 이미지의 수와 동일한 많은 수의 불연속적인 픽셀로 분할되며,
    각각의 이미지는 디지털적으로 프로세스되고, 각각의 디지털적으로 프로세스된 이미지 내의 픽셀의 수는 포커싱 요소의 전체 수와 같거나 그에 비례하고, 각각의 디지털적으로 프로세스된 이미지 내의 픽셀이 각각의 디지털화된 도메인 내의 동일한 위치로 분배되고, 그에 따라 하나의 디지털화된 도메인 내의 각각의 위치가 상이한 디지털적으로 프로세스된 이미지로부터의 픽셀의 색채로 마킹되어, 장치가 상이한 각도에서 관찰될 때 장치가 상이한 이미지를 투사할 수 있게 허용하는, 보안 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    그레이스케일 또는 하프톤 합성 이미지의 집합을 투사하고, 각각의 이미지는 색채 파레트가 감소된 그레이스케일 이미지이고, 각각의 이미지 픽셀에 대해서 포커싱 요소 클러스터가 이용되는, 보안 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    3-차원적인 합성 이미지의 집합을 투사하고, 불연속적인 디지털화된 도메인의 어레이는 내부에 분배된 둘 이상의 상이한 디지털적으로 프로세스된 이미지로부터의 픽셀을 가지고, 이미지는 제1 관찰 방향으로부터 볼 때 특정 양안 부등성을 포함하는, 보안 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    스냅을 가지지 않는 합성 이미지의 집합을 투사하고, 각각의 분배된 이미지는, 이미지 내의 정량화 가능한 매개변수를 규정하거나 변경하기 위해서 하나 이상의 연속적인 수학적 스칼라 함수를 이용하는 것에 의해서 준비된 복합 이미지인, 보안 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    그레이스케일 또는 하프톤 합성 이미지, 3-차원적인 합성 이미지, 스냅을 가지지 않는 합성 이미지, 및 그 조합의 그룹으로부터 선택된 합성 이미지의 집합을 투사하는, 보안 장치.
  6. 합성 이미지의 집합을 투사하기 위한 보안 장치를 생성하기 위한 컴퓨터-구현된 방법이며, 보안 장치는 포커싱 요소 시트 형태의 포커싱 요소의 집합으로서, 각각의 포커싱 요소는 광학적 풋프린트를 가지는, 포커싱 요소의 집합; 및 적어도 하나의 이미지 층으로 이루어지고, 장치가 상이한 각도에서 관찰될 때, 포커싱 요소 및 이미지 층(들)이 상이한 관점 이미지를 함께 투사하며,
    컴퓨터-구현된 방법은:
    (a) 적어도 하나의 이미지 층을 형성하는 단계로서,
    (i) 주어진 각도로부터 보안 장치를 관찰할 때 관찰자가 보아야 하는 것을 미리 규정하는 각각의 미가공 관점 이미지로 다른 미가공 관점 이미지의 집합을 컴파일링하는 것;
    (ii) 포커싱 요소 시트 내의 각각의 포커싱 요소에 대한 도메인을 선택하는 것, 및 적어도 하나의 이미지 층 상에서 또는 그 내에서 도메인을 그리드 형태로 배열하는 것으로서, 도메인이 포커싱 요소의 광학적 풋프린트의 각각의 동일한 하위세트를 구성하고 그에 따라, 적어도 하나의 이미지 층이 포커싱 요소의 집합의 포커스 평면 내에 배치되면, 2개의 하위세트의 중첩이 없고 각각의 하위세트 내의 모든 지점이 그 각각의 포커싱 요소에 가장 근접하게 되고, 도메인과 포커싱 요소 사이의 정확한 정렬은 요구되지 않는, 도메인을 그리드 형태로 배열하는 것;
    (iii) 상이한 관점 이미지의 부분을 각각 나타낼, 많은 수의 불연속적 픽셀로 각각의 도메인을 분할하는 것에 의해서 각각의 선택된 도메인을 디지털화하는 것으로서, 각각의 디지털화된 도메인 내의 픽셀의 수는 상이한 관점 이미지의 수와 동일하고, 디지털화된 도메인이 래스터 그리드를 형성하는, 각각의 선택된 도메인을 디지털화하는 것;
    (iv) 이원계 이미지를 형성하기 위해서 상이한 미가공 관점 이미지의 각각을 디지털적으로 프로세스하는 것으로서, 각각의 디지털적으로 프로세스된 관점 이미지 내의 픽셀의 수는, 희망하는 완전한 이미지를 나타내기 위해서 이용될 포커싱 요소 시트 내의 포커싱 요소의 전체 수와 같거나 그에 비례하는, 디지털적으로 프로세스하는 것;
    (v) 하나의 디지털화된 도메인 내의 각각의 위치가 상이한 프로세스된 관점 이미지로부터의 픽셀의 색채로 마킹되도록, 각각의 디지털화된 도메인 내의 각각의 픽셀에 대해서 어드레스를 할당하는 것, 그리고 이어서 하나의 이미지를 각각의 디지털화된 도메인 내의 동일한 어드레스를 가지는 각각의 픽셀에 대해서 할당하는 것을 포함하는, '분배'라고 지칭되는 프로세스를 통해서 상응하는 관점 이미지 픽셀의 색채로 각각의 디지털화된 도메인 픽셀을 마킹하는 것에 의해서 상이한 프로세스된 관점 이미지의 집합을 래스터 그리드로 분배하는 것;에 의해서,
    적어도 하나의 이미지 층을 형성하는 단계; 및
    (b) 형성된 이미지 층 또는 층들을 포커싱 요소 시트의 포커스 평면 내에 배치하는 단계
    를 포함하는, 컴퓨터-구현된 방법.
  7. 제6항의 컴퓨터-구현된 방법에 따라서 준비된 보안 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    그레이스케일 또는 하프톤 합성 이미지의 집합을 투사하는 보안 장치를 생산하고, 각각의 미가공 관점 이미지는 미가공 그레이스케일 또는 하프톤 관점 이미지이고, 미가공 관점 이미지는 각각의 이미지의 색채 파레트 내의 그레이의 명암의 수를 감소시키는 것, 선택적으로 각각의 이미지의 색채 파레트 내에서 그레이의 나머지 명암을 선택적으로 디더링하는 것, 그리고 이어서 각각의 그러한 프로세스된 관점 이미지를 마감된 이원계 이미지로서 나타내는 것에 의해서 수정되고, 상이한 마감된 이원계 이미지의 집합을 래스터 그리드로 분배한 후에, 각각의 관점 이미지-픽셀에 대해서 포커싱 요소의 클러스터가 이용되는, 컴퓨터-구현된 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    3 차원적인 합성 이미지의 집합을 투사하는 보안 장치를 생산하고, 적어도 하나의 이미지 층을 형성할 때 컴파일링 단계는 3D-그래픽 렌더링 프로그램 내에서 대상을 모델링하는 것 및 복수의 위치에서의 카메라를 이용하는 대상의 렌더링에 의해서 대상의 상이한 미가공 관점 이미지를 획득하는 것을 포함하고, 카메라에 의해서 렌더링되는 뷰의 수와 각각의 디지털화된 도메인 내의 픽셀의 수 사이에 일-대-일 상응성이 존재하는, 컴퓨터-구현된 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    스냅을 가지지 않는 합성 이미지의 집합을 투사하는 보안 장치를 생산하고, 방법은: 연속적인 x 및 y의 수학적 스칼라 함수를 결정하는 단계; 하나 이상의 스칼라 값을 획득하기 위해서 도메인의 사본에 대해서 하나 이상의 그러한 수학적 스칼라 함수를 적용하는 단계로서, 도메인은 공간적인 주기적 의미에서 반복되는 xy 평면 상의 영역을 구성하는, 수학적 스칼라 함수를 적용하는 단계; 및 도메인에 대해서 분배된 관점 이미지의 집합에서 정량화 가능한 매개변수를 규정 또는 변경하기 위해서 하나 이상의 스칼라 값을 이용하는 단계로서, 그에 의해서 복합 관점 이미지를 생성하는, 하나 이상의 스칼라 값을 이용하는 단계를 포함하는, 컴퓨터-구현된 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    그레이스케일 또는 하프톤 합성 이미지, 3-차원적인 합성 이미지, 스냅을 가지지 않는 합성 이미지, 및 그 조합의 그룹으로부터 선택된 합성 이미지의 집합을 투사하는 보안 장치를 생산하는, 컴퓨터-구현된 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    x 및 y가 도메인 상으로 역으로 랩핑되는 때에도, x 및 y의 수학적 스칼라 함수가 연속적인, 컴퓨터-구현된 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    도메인은 (0,0)에 센터링된 정규의 육각형이고, 육각형의 6개의 정점은 원점으로부터 하나의 단위 거리에 위치되고, 하나 이상의 스칼라 함수가:
    Figure pct00002
    이고,
    스칼라 값(d)이 이미지 내의 스케일링 인자로서 이용되는, 컴퓨터-구현된 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    합성 이미지의 집합은 동일한 큐브의 집합이고, 도메인은 육각형 형상에 근접하는 360개의 정사각형의 배열이고, 하나 이상의 스칼라 함수는 제1 및 제2 트위스트된-원환체 대칭 함수(f1, f2)이고, 제1 함수(f1)는 관찰자가 좌측-우측 이동할 때 0도로부터 60 도로 스위핑하고, 제2 함수(f2)는 관찰자가 상-하로 이동할 때 0도로부터 90도로 스위핑하는, 컴퓨터-구현된 방법.
  15. 제1항 또는 제7항의 보안 장치로부터 제조되는 시트 재료.
  16. 시트 재료의 표면 상에 장착되거나 표면 내에 매립되거나, 시트 재료 내에 부분적으로 매립되는, 대향하는 표면을 가지고 제1항 또는 제7항의 적어도 하나의 보안 장치를 포함하는 시트 재료.
  17. 제1항 또는 제7항의 보안 장치로 제조되는 베이스 플랫폼.
  18. 베이스 플랫폼의 표면 상에 장착되거나 표면 내에 매립되거나, 베이스 플랫폼 내에 부분적으로 매립되는, 대향하는 표면을 가지고 제1항 또는 제7항의 적어도 하나의 보안 장치를 포함하는 베이스 플랫폼.
  19. 제15항 또는 제16항의 시트 재료로 제조되는 서류.
  20. 제17항 또는 제18항의 베이스 플랫폼으로 제조되는 서류.
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