RU152465U1 - MICROOPTICAL SYSTEM FOR IMAGE FORMATION FOR VISUAL CONTROL OF AUTHENTICITY OF PRODUCTS - Google Patents
MICROOPTICAL SYSTEM FOR IMAGE FORMATION FOR VISUAL CONTROL OF AUTHENTICITY OF PRODUCTS Download PDFInfo
- Publication number
- RU152465U1 RU152465U1 RU2014119100/28U RU2014119100U RU152465U1 RU 152465 U1 RU152465 U1 RU 152465U1 RU 2014119100/28 U RU2014119100/28 U RU 2014119100/28U RU 2014119100 U RU2014119100 U RU 2014119100U RU 152465 U1 RU152465 U1 RU 152465U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- micro
- observer
- elementary
- region
- microns
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Credit Cards Or The Like (AREA)
Abstract
Микрооптическая система формирования изображений для визуального контроля подлинности изделий на основе дифракционного оптического элемента, отличающаяся тем, что указанный элемент состоит из N элементарных областей, размер которых не превосходит 150 микрон, при этом каждая элементарная i-я область, i=1...Ν, характеризуется заданным цветом, видимым наблюдателю при стандартном положении микрооптической системы, в каждой i-й элементарной области расположены области R, j=1...m, размером не более 50 микрон, содержащие дифракционные решетки разной ориентации с периодами от 0,4 до 0,6 микрона, причем остальную часть каждой i-й элементарной области заполняет рассчитанный для указанного цвета киноформ, диаграмма направленности которого для рассеянного излучения в верхней полуплоскости сосредоточена в области Qуглов φ и θ, такой, что {θ-Δθ<θ<θ+Δθ, φ-Δφ<φ<φ+Δφ}, покрывающей оба глаза наблюдателя, где (φ, θ) - направление на наблюдателя, Δφ, Δθ- заданные параметры, а в нижней полуплоскости диаграмма направленности рассеянного излучения сосредоточена в области Qуглов φ и θ, такой, что {θ-Δ θ<θ<θ+Δθ, 180°+φ-Δφ<φ<180°+φ+Δφ}, где Δθ- заданный параметр, причем площадь Qне менее чем в 10 раз превышает площадь Q, что обеспечивает в стандартном положении микрооптической системы формирование для наблюдателя изображения, состоящего из цветных элементарных областей, которое при повороте микрооптической системы на 180˚ теряет цветность, становится серым и исчезает, а при наклоне микрооптической системы на углы более 60˚ и больших углах дифракции наблюдатель видит на всей поверхности микрооптической системы цветное изображение, формируемое дифракционными Micro-optical imaging system for visual authentication of products based on a diffractive optical element, characterized in that said element consists of N elementary regions, the size of which does not exceed 150 microns, with each elementary i-th region, i = 1 ... Ν , characterized by a given color, visible to the observer at the standard position of the microoptical system, in each ith elementary region there are regions R, j = 1 ... m, no larger than 50 microns in size, containing diffraction gratings of different degrees orientation with periods from 0.4 to 0.6 microns, and the rest of each i-th elementary region is filled with kinoforms calculated for the indicated color, whose radiation pattern for scattered radiation in the upper half-plane is concentrated in the Q-region φ and θ, such that { θ-Δθ <θ <θ + Δθ, φ-Δφ <φ <φ + Δφ}, covering both eyes of the observer, where (φ, θ) is the direction to the observer, Δφ, Δθ are the specified parameters, and the radiation pattern in the lower half-plane scattered radiation is concentrated in the region of Q angles φ and θ, such that {θ-Δ θ <θ <θ + Δθ, 180 ° + φ -Δφ <φ <180 ° + φ + Δφ}, where Δθ is a given parameter, and the area Q is not less than 10 times the area Q, which ensures the formation of an image consisting of colored elementary regions for the observer in the standard position of the microoptical system when the micro-optical system rotates through 180 ° it loses color, becomes gray and disappears, and when the micro-optical system is tilted at angles of more than 60 ° and large diffraction angles, the observer sees a color image formed by diffraction on the entire surface of the micro-optical system
Description
Заявляемая микрооптическая система формирования изображений для визуального контроля подлинности изделий относится к области оптических защитных технологий, преимущественно к так называемым защитным меткам, используемым для удостоверения подлинности банкнот, пластиковых карт, ценных бумаг и т.д.The inventive micro-optical imaging system for visual authentication of products relates to the field of optical security technologies, mainly to the so-called security tags used to authenticate banknotes, plastic cards, securities, etc.
В настоящее время для удостоверения подлинности банкнот, пластиковых карт, ценных бумаг широко используются голографические технологии. Один из известных применяемых эффектов в оптических защитных технологиях - это эффект смены изображения, который наблюдается на голограмме или на плоском оптическом элементе при изменении угла падающего света.Currently, holographic technologies are widely used to authenticate banknotes, plastic cards, and securities. One of the known applied effects in optical protective technologies is the image change effect, which is observed on a hologram or on a flat optical element when the angle of incident light changes.
Существует большое количество технологий изготовления оригиналов плоских оптических элементов - голограмм. Это - оптическая запись, дот-матрикс, кинемакс-технология и другие. (Optical Document Security, Third Edition, Rudolf L. Van Renesse. Artech House, Boston, London, 2005). Все перечисленные способы изготовления оригиналов формируют голограмму или плоский оптический элемент с симметричным микрорельефом.There are a large number of manufacturing technologies of originals of flat optical elements - holograms. This is optical recording, dot matrix, kinemax technology and others. (Optical Document Security, Third Edition, Rudolf L. Van Renesse. Artech House, Boston, London, 2005). All of the above methods of making originals form a hologram or a flat optical element with a symmetrical microrelief.
Вне зависимости от используемых оптических технологий записи оригинала при изменении угла наклона микрооптической системы наблюдается следующий эффект смены изображений: например, в стандартном положении голограммы наблюдатель видит одно изображение, а при повороте на 90 градусов вместо первого изображения появляется другое изображение. Однако если продолжить поворот с 90 до 180 градусов, то при угле 180 градусов получают исходное изображение. Это обусловлено тем, что перечисленные выше технологии изготовления оригиналов (оптическая запись, дот-матрикс, кинемакс технология и другие) формируют голограмму с симметричным микрорельефом.Regardless of the optical technologies used to record the original, when the angle of inclination of the microoptical system is changed, the following image change effect is observed: for example, in the standard position of the hologram, the observer sees one image, and when rotated 90 degrees, another image appears instead of the first image. However, if you continue the rotation from 90 to 180 degrees, then at an angle of 180 degrees you get the original image. This is due to the fact that the above-mentioned manufacturing technologies of originals (optical recording, dot matrix, kinemax technology and others) form a hologram with a symmetrical microrelief.
Оптические технологии синтеза защитных элементов с симметричным микрорельефом широко распространены и не гарантируют надежную защиту от подделок. С точки зрения защищенности от подделок наиболее перспективным является использование технологий синтеза микрооптических систем с асимметричным микрорельефом. Примером такой технологии может служить технология электроннолучевой литографии, заимствованная из микроэлектроники. Стоимость электроннолучевых литографов очень высока, технология наукоемка. Всего несколько фирм в мире используют технологию электронно-лучевой литографии для производства защитных оптических элементов для защиты банкнот, пластиковых карт, документов и т.д. Именно эта технология положена в основу патента (EA 018164 (B1)).Optical technologies for the synthesis of security elements with symmetrical micro-relief are widespread and do not guarantee reliable protection against fakes. From the point of view of security against fakes, the most promising is the use of technologies for the synthesis of micro-optical systems with asymmetric microrelief. An example of such a technology is the technology of electron beam lithography, borrowed from microelectronics. The cost of electron beam lithographs is very high, technology high technology. Only a few companies in the world use electron beam lithography technology to produce protective optical elements for protecting banknotes, plastic cards, documents, etc. This technology is the basis of the patent (EA 018164 (B1)).
Наиболее близким к заявляемой полезной модели техническим решением по совокупности признаков является микрооптическая система, описанная в патенте EA 018164 (B1) (прототип). Формирование изображений в микрооптической системе, согласно патенту, осуществляется оптическими элементами, которые имеют асимметричный микрорельеф, чем обеспечивается возможность формирования разных изображений при повороте на 180 градусов, что невозможно при синтезе микрооптических систем с использованием оптических технологий записи оригиналов.The closest to the claimed utility model technical solution for the totality of features is a micro-optical system described in patent EA 018164 (B1) (prototype). The formation of images in a micro-optical system, according to the patent, is carried out by optical elements that have an asymmetric micro-relief, which makes it possible to form different images when rotated 180 degrees, which is impossible when synthesizing micro-optical systems using optical technologies for recording originals.
В прототипе описывается микрооптическая система формирования изображений для визуального контроля подлинности изделий на основе дифракционного оптического элемента, который состоит из N элементарных областей. Каждая элементарная i-ая область, i=1…N, характеризуется заданным цветом, видимым наблюдателю при стандартном положении микрооптической системы. В каждой i-ой элементарной области расположен рассчитанный для указанного цвета плоский фазовый оптический элемент, диаграмма направленности которого для рассеянного излучения в верхней полуплоскости сосредоточена в области Q1 углов φ и θ, такой, что {θ0-Δθ1<θ<θ0+Δθ1, φ0-Δφ<φ<φ0+Δφ}, покрывающей оба глаза наблюдателя, где (φ0, θ0) - направление на наблюдателя, Δφ, Δθ1 - заданные параметры, а в нижней полуплоскости диаграмма направленности рассеянного излучения сосредоточена в области Q2 углов φ и θ, такой, что {θ0-Δθ2<θ<θ0+Δθ2, 180°+φ0-Δφ<φ<180°+φ0+Δφ}, где Δθ2 - заданный параметр, причем площадь не менее чем в 10 раз превышает площадь Q1. В стандартном положении микрооптической системы такая диаграмма направленности обеспечивает формирование для наблюдателя изображения, состоящего из цветных элементарных областей, которое при повороте микрооптической системы на 180 градусов теряет цветность, становится серым и исчезает.The prototype describes a micro-optical imaging system for visual authentication of products based on a diffractive optical element, which consists of N elementary regions. Each elementary i-th region, i = 1 ... N, is characterized by a given color, visible to the observer at the standard position of the micro-optical system. In each ith elementary region, there is a flat phase optical element calculated for the specified color, whose radiation pattern for scattered radiation in the upper half-plane is concentrated in the region of Q 1 angles φ and θ, such that {θ 0 -Δθ 1 <θ <θ 0 + Δθ 1 , φ 0 -Δφ <φ <φ 0 + Δφ}, covering both eyes of the observer, where (φ 0 , θ 0 ) is the direction to the observer, Δφ, Δθ 1 are the given parameters, and the directional pattern of the scattered radiation in the lower half-plane radiation is concentrated in the region of Q 2 angles φ and θ, such that {θ 0 -Δθ 2 <θ <θ 0 + Δθ 2 , 180 ° + φ 0 -Δφ <φ <180 ° + φ 0 + Δφ}, where Δθ 2 is a given parameter, and the area is not less than 10 times the area Q 1 . In the standard position of the microoptical system, such a directivity pattern provides an image for the observer, consisting of colored elementary regions, which, when the microoptical system is rotated through 180 degrees, loses color, becomes gray and disappears.
Центральным моментом прототипа является использование плоских фазовых оптических элементов с асимметричным микрорельефом. Такие элементы получили название киноформов. Киноформ, как оптический элемент и метод его расчета был представлен в работе L.B. Lesem, P.M. Hirsch, J.A.Jr. Jordan, The kinoform: a new wavefront reconstruction device, IBM. J. Res. Dev., 13 (1969), 105-155. Если заданы геометрические параметры, длина волны падающего монохроматического света, диаграмма направленности, то существуют алгоритмы, позволяющие рассчитать микрорельеф дифракционного оптического элемента - многоградационного киноформа, формирующего заданную диаграмму направленности. (Computer Optics & Computer Holography by A.V. Goncharsky, A.A. Goncharsky, Moscow University Press, Moscow, 2004).The central point of the prototype is the use of flat phase optical elements with asymmetric microrelief. Such elements are called kinoforms. The kinoform, as an optical element and its calculation method, was presented in the work of L.B. Lesem, P.M. Hirsch, J.A. J. Jordan, The kinoform: a new wavefront reconstruction device, IBM. J. Res. Dev., 13 (1969), 105-155. If geometric parameters, the wavelength of the incident monochromatic light, and the radiation pattern are specified, then there are algorithms that allow you to calculate the microrelief of a diffractive optical element — a multi-gradation kinoform that forms a given radiation pattern. (Computer Optics & Computer Holography by A.V. Goncharsky, A.A. Goncharsky, Moscow University Press, Moscow, 2004).
Задача настоящей полезной модели заключается в повышении защитной функции средств, используемых для удостоверения подлинности банкнот, пластиковых карт, ценных бумаг, а также снижение уровня доступности технологии изготовления защитных элементов. Другой задачей является расширение возможности использования микрооптических систем для защитных целей.The objective of this utility model is to increase the protective function of the means used to authenticate banknotes, plastic cards, securities, as well as reduce the availability of the technology for manufacturing security elements. Another objective is to expand the use of micro-optical systems for protective purposes.
Поставленная задача решается путем создания средств контроля подлинности изделий, имеющих признаки, синтезируемые плоскими оптическими элементами со сложным асимметричным микрорельефом. Заявляемая в полезной модели микрооптическая система формирует более сложный, по сравнению с прототипом, защитный признак для визуального контроля, включающий в себя как визуальный контроль при стандартном положении микрооптической системы, так и визуальный контроль при больших углах дифракции.The problem is solved by creating means of authenticity control of products having features synthesized by flat optical elements with a complex asymmetric microrelief. The microoptical system declared in the utility model forms a more complex, in comparison with the prototype, security feature for visual inspection, which includes both visual inspection at the standard position of the microoptical system and visual inspection at large diffraction angles.
Поставленная задача в заявленной полезной модели решается в микрооптической системе формирования изображений для визуального контроля подлинности изделий на основе дифракционного оптического элемента, отличающаяся тем, что указанный элемент состоит из N элементарных областей, размером не более 150 микрон, при этом каждая элементарная i-ая область, i=1…N, характеризуется заданным цветом, видимым наблюдателю при стандартном положении микрооптической системы. В каждой i-ой элементарной области расположены области Rij, j=1…m, размером не более 50 микрон, содержащие дифракционные решетки разной ориентации с периодами от 0,4 до 0,6 микрона, причем, остальную часть каждой i-ой элементарной области заполняет рассчитанный для указанного цвета киноформ, диаграмма направленности которого для рассеянного излучения в верхней полуплоскости сосредоточенна в области Q1 углов φ и θ, такой, что {θ0-Δθ1<θ<θ0+Δθ1, φ0-Δφ<φ<φ0+Δφ}, покрывающей оба глаза наблюдателя, где (φ0, θ0) - направление на наблюдателя, Δφ, Δθ1 - заданные параметры, а в нижней полуплоскости диаграмма направленности рассеянного излучения сосредоточена в области Q2 углов φ и θ, такой, что {θ0-Δθ2<θ<θ0+Δθ2, 180°+φ0-Δφ<φ<180°+φ0+Δφ}, где Δθ2 - заданный параметр, причем площадь Q2 не менее чем в 10 раз превышает площадь Q1. В стандартном положении микрооптической системы для наблюдателя формируется изображение, состоящее из цветных элементарных областей, которое при повороте микрооптической системы на 180 градусов теряет цветность, становится серым и исчезает. При наклоне микрооптической системы на углы более 60 градусов, при больших углах дифракции, наблюдатель видит на всей поверхности микрооптической системы цветное изображение, формируемое дифракционными решетками.The problem in the claimed utility model is solved in a micro-optical imaging system for visual verification of the authenticity of products based on a diffractive optical element, characterized in that said element consists of N elementary regions no larger than 150 microns in size, with each elementary i-th region i = 1 ... N, is characterized by a given color, visible to the observer at the standard position of the micro-optical system. In each i-th elementary region, there are regions R ij , j = 1 ... m, with a size of not more than 50 microns, containing diffraction gratings of different orientations with periods from 0.4 to 0.6 microns, and the rest of each i-th elementary the region is filled with kinoforms calculated for the indicated color, whose radiation pattern for the scattered radiation in the upper half-plane is concentrated in the region of Q 1 angles φ and θ, such that {θ 0 -Δθ 1 <θ <θ 0 + Δθ 1 , φ 0 -Δφ < φ <φ 0 + Δφ}, covering both eyes of an observer, where (φ 0, θ 0) - the direction of the observer, Δφ, Δθ 1 - Sets nye parameters, and in the lower half of the scattered radiation directivity diagram concentrated in the region Q 2 angles φ and θ, such that {θ -Δθ 2 0 <θ <θ 0 + Δθ 2, 180 ° + φ 0 -Δφ <φ <180 ° + φ 0 + Δφ}, where Δθ 2 is a given parameter, and the area of Q 2 is no less than 10 times the area of Q 1 . In the standard position of the micro-optical system, an image is formed for the observer, consisting of colored elementary regions, which, when the micro-optical system is rotated through 180 degrees, loses color, becomes gray and disappears. When the micro-optical system is tilted at angles of more than 60 degrees, at large diffraction angles, the observer sees a color image formed by diffraction gratings on the entire surface of the micro-optical system.
Базовой технологией для формирования микрорельефа плоских оптических элементов в оптическом диапазоне может быть технология электронно-лучевой литографии. (Computer Optics & Computer Holography by A.V. Goncharsky, A.A. Goncharsky, Moscow University Press, Moscow, 2004). Точность формирования микрорельефа по высоте составляет порядка 10-20 нм. При глубине микрорельефа плоского оптического элемента порядка 300 нм электронно-лучевая технология позволяет изготовить асимметричный микрорельеф для синтеза микрооптических систем как для формирования эффекта смены изображения при повороте на 180 градусов, так и формирования другого цветного изображения, видимого наблюдателю при больших углах дифракции.The basic technology for the formation of the microrelief of flat optical elements in the optical range can be the technology of electron beam lithography. (Computer Optics & Computer Holography by A.V. Goncharsky, A.A. Goncharsky, Moscow University Press, Moscow, 2004). The accuracy of the formation of the microrelief in height is about 10-20 nm. At a depth of the microrelief of a flat optical element of the order of 300 nm, electron beam technology makes it possible to produce an asymmetric microrelief for the synthesis of microoptical systems, both for the formation of the effect of image change when rotating through 180 degrees, and the formation of another color image that is visible to the observer at large diffraction angles.
Для массового тиражирования микрооптических систем, заявленных в полезной модели, может быть использовано стандартное оборудование для голографических технологий: гальваника, установки мультипликации, оборудование для прокатки, нанесения клеевых покрытий и т.п.Необходимо отметить, что на всех этапах тиражирования обеспечивается точность, достаточная для устойчивого воспроизведения заявленного эффекта.For mass replication of micro-optical systems declared in the utility model, standard equipment for holographic technologies can be used: electroplating, animation installations, equipment for rolling, applying adhesive coatings, etc. It should be noted that at all stages of replication accuracy is sufficient to ensure sustainable reproduction of the claimed effect.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 приведена схема наблюдения визуального изображения в стандартном положении микрооптической системы; на фиг. 2 - схема наблюдения визуального изображения при наклоне микрооптической системы и больших углах дифракции; на фиг. 3 - пример схемы разбиения микрооптической системы на элементарные области; на фиг. 4 - фрагмент микрорельефа плоского оптического элемента - многоградационного киноформа; на фиг. 5 - пример профиля асимметричного микрорельефа многоградационного киноформа; на фиг. 6 - диаграмма направленности многоградационного киноформа в одной из элементарных областей; на фиг. 7 - фрагмент микрорельефа одной из элементарных областей; на фиг. 8 - пример визуального изображения, видимого при наблюдении микрооптической системы в стандартном положении для угла поворота 0 градусов; на фиг. 9 - пример визуального изображения, видимого при наблюдении микрооптической системы в стандартном положении для угла поворота 180 градусов; на фиг. 10 - пример двуцветного визуального изображения, видимого при наблюдении микрооптической системы под большими углами дифракции.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, where in FIG. 1 is a diagram of observing a visual image in a standard position of a micro-optical system; in FIG. 2 is a diagram of observing a visual image when tilting the micro-optical system and large diffraction angles; in FIG. 3 is an example of a partition scheme of a micro-optical system into elementary regions; in FIG. 4 - a fragment of the microrelief of a flat optical element - multi-gradation kinoform; in FIG. 5 is an example of an asymmetric microrelief profile of a multi-gradation kinoform; in FIG. 6 is a radiation pattern of a multi-gradation kinoform in one of the elementary areas; in FIG. 7 - a fragment of a microrelief of one of the elementary regions; in FIG. 8 is an example of a visual image visible when observing a micro-optical system in a standard position for a rotation angle of 0 degrees; in FIG. 9 is an example of a visual image visible when observing a micro-optical system in a standard position for a rotation angle of 180 degrees; in FIG. 10 is an example of a two-color visual image visible when observing a micro-optical system at large diffraction angles.
Схема наблюдения визуальных изображений при стандартном положении микрооптической системы приведена на фиг. 1. Микрооптическая система в стандартном положении расположена в плоскости z=0 и освещается источником света, расположенным на оси 0z. При повороте микрооптической системы вокруг оси 0z на 180 градусов в плоскости 0xy наблюдатель видит эффект смены изображений. На фиг. 1 «Л» и «П» - это положения левого глаза и правого глаза наблюдателя, соответственно. Киноформы, расположенные в элементарных областях, имеют диаграмму направленности рассеянного излучения, зависящую от углов в сферической системе координат (θ, φ), угол θ (0<θ<π) отсчитывается от оси 0z, угол φ (0<φ<2π) отсчитывается от оси 0x, θ0, φ0 - направление на наблюдателя. Не уменьшая общности, схема на фиг. 1 выполнена для φ0=0.The observation scheme of visual images at the standard position of the micro-optical system is shown in FIG. 1. The micro-optical system in the standard position is located in the z = 0 plane and is illuminated by a light source located on the 0z axis. When the microoptical system rotates around the 0z axis 180 degrees in the 0xy plane, the observer sees the effect of image changes. In FIG. 1 “L” and “P” are the positions of the left eye and the right eye of the observer, respectively. Kinoforms located in elementary regions have a radiation pattern that depends on the angles in the spherical coordinate system (θ, φ), the angle θ (0 <θ <π) is counted from the 0z axis, and the angle φ (0 <φ <2π) is counted from the axis 0x, θ0, φ 0 - direction to the observer. Without loss of generality, the circuit of FIG. 1 is satisfied for φ 0 = 0.
Схема наблюдения визуальных изображений при наклоне микрооптической системы вокруг оси 0y на углы более 60 градусов и больших углах дифракции приведена на фиг. 2. На фиг. 3 приведена схема разбиения микрооптической системы на элементарные области. Характерные размеры элементарных областей порядка 150 микрон. На фиг. 4 приведен фрагмент микрорельефа многоградационного киноформа в одной из элементарных областей. Потемнение в каждой точке фиг. 4 пропорционально глубине микрорельефа в этой точке. Глубина микрорельефа составляет порядка 300 микрон. Микрорельеф является асимметричным. Пример профиля такого асимметричного микрорельефа представлен на фиг. 5.The observation scheme for visual images when the micro-optical system is tilted around the 0y axis at angles of more than 60 degrees and large diffraction angles is shown in FIG. 2. In FIG. Figure 3 shows a scheme for dividing a microoptical system into elementary regions. The characteristic sizes of elementary regions are of the order of 150 microns. In FIG. Figure 4 shows a fragment of the microrelief of a multi-gradation kinoform in one of the elementary regions. The darkening at each point of FIG. 4 is proportional to the depth of the microrelief at this point. The microrelief depth is about 300 microns. The microrelief is asymmetric. An example profile of such an asymmetric microrelief is shown in FIG. 5.
На фиг. 6 приведена диаграмма направленности, формируемая киноформом, расположенным в одной из элементарных областей. В стандартном положении микрооптической системы полоска Q1 накрывает оба глаза наблюдателя, при этом наблюдатель двумя глазами видит элементарную область, как светящуюся точку определенного цвета. Расчет диаграммы направленности киноформа для каждой элементарной области осуществляется при заданном значении длины волны λ аналогично прототипу. Диаграмма направленности обеспечивает цветность изображения в стандартном положении оптического защитного элемента. Диаграмма направленности плоских оптических элементов асимметрична и в нижней полуплоскости формирует область Q2, площадь которой намного (более чем в 10 раз) превышает площадь полоски Q1. Большой размер области Q2 обеспечивает эффект смены изображений при повороте на 180 градусов. Таким образом, микрооптическая система, аналогично прототипу, формирует признак для визуального контроля, заключающийся в том, что цветное изображение в стандартном положении микрооптической системы, меняется при повороте на 180 градусов: теряет цветность и становится серым.In FIG. Figure 6 shows the radiation pattern formed by the kinoform located in one of the elementary regions. In the standard position of the microoptical system, strip Q 1 covers both eyes of the observer, while the observer sees with two eyes the elementary region as a luminous dot of a certain color. The calculation of the kinoform pattern for each elementary region is carried out at a given value of the wavelength λ similar to the prototype. The radiation pattern provides the color of the image in the standard position of the optical security element. The directivity pattern of planar optical elements is asymmetric and in the lower half-plane forms the region Q 2 , whose area is much (more than 10 times) larger than the area of the strip Q 1 . The large size of the Q 2 region provides the effect of changing images when rotating through 180 degrees. Thus, the micro-optical system, similarly to the prototype, forms a sign for visual control, namely, that the color image in the standard position of the micro-optical system changes during rotation by 180 degrees: it loses color and becomes gray.
В отличие от прототипа, заявленная в полезной модели микрооптическая система устроена так, что в каждую элементарную i-ую область, i=1…14, размером менее 150 микрон, включаются области Rij, j=1…m, размером не более 50 микрон, содержащие дифракционные решетки разной ориентации с периодами от 0,4 до 0,6 микрона. Фрагмент элементарной области с областями Rij показан на фиг. 7. Наличие дифракционных решеток в областях Rij, i=1…N, j=1…m, позволяет формировать дополнительное цветное изображение, видимое наблюдателю на всей поверхности микрооптического элемента при больших углах дифракции. Так, например, в стандартном положении микрооптической системы наблюдатель видит эффект смены цветного изображения, представленного на фиг. 8, на серое изображение, представленное на фиг. 9. Изображение на фиг. 9 наблюдатель видит после поворота микрооптической системы вокруг оси 0z на 180 градусов. Наличие дифракционных решеток в элементарных областях позволяет сформировать при наклоне микрооптической системы и больших углах дифракции другое цветное изображение, которое представлено на фиг. 10.Unlike the prototype, the microoptical system declared in the utility model is designed so that in each elementary i-th region, i = 1 ... 14, size less than 150 microns, the regions R ij , j = 1 ... m, size no more than 50 microns are included containing diffraction gratings of different orientations with periods from 0.4 to 0.6 microns. A fragment of the elementary region with regions R ij is shown in FIG. 7. The presence of diffraction gratings in the regions R ij , i = 1 ... N, j = 1 ... m, allows you to form an additional color image that is visible to the observer on the entire surface of the micro-optical element at large diffraction angles. So, for example, in the standard position of the micro-optical system, the observer sees the effect of changing the color image shown in FIG. 8, the gray image shown in FIG. 9. The image in FIG. 9, the observer sees after turning the micro-optical system around the 0z axis 180 degrees. The presence of diffraction gratings in elementary regions makes it possible to form another color image when tilted by the microoptical system and large diffraction angles, which is shown in FIG. 10.
Каждая из областей Rij имеет размер менее 50 микрон, что не превосходит предел разрешающей способности для человеческого глаза. Каждая элементарная область имеет характерный размер не более 150 микрон. Таким образом, наблюдатель не видит ни разбиения на элементарные области, ни области Rij. При больших углах дифракции, которые обеспечиваются малыми периодами решеток от 0,4 до 0,6 микрона, наблюдатель видит другое цветное изображение, которое заполняет всю область микрооптической системы.Each of the regions R ij has a size of less than 50 microns, which does not exceed the limit of resolution for the human eye. Each elementary region has a characteristic size of not more than 150 microns. Thus, the observer does not see either the partition into elementary regions, or the region R ij . At large diffraction angles, which are provided by small lattice periods from 0.4 to 0.6 microns, the observer sees another color image that fills the entire area of the microoptical system.
Основные отличия заявленной в полезной модели микрооптической системы от прототипа заключаются в следующем:The main differences declared in the utility model of the microoptical system from the prototype are as follows:
1. Область оптического элемента, аналогично прототипу, разбивается на элементарные области, размером менее 150 микрон. В отличие от прототипа, каждая i-ая элементарная область содержит области Rij, заполненные дифракционными решетками. Остальная часть элементарных областей заполнена киноформами.1. The region of the optical element, similar to the prototype, is divided into elementary regions, less than 150 microns in size. Unlike the prototype, each i-th elementary region contains regions R ij filled with diffraction gratings. The rest of the elementary regions are filled with kinoforms.
2. В отличие от прототипа, в котором формируется эффект смены изображения при повороте микрооптической системы на 180 градусов, в заявленной полезной модели обеспечивается возможность дополнительного визуального контроля другого цветного изображения, видимого наблюдателю при больших углах дифракции.2. Unlike the prototype, in which the effect of changing the image is formed when the micro-optical system is rotated 180 degrees, the claimed utility model provides the possibility of additional visual control of another color image visible to the observer at large diffraction angles.
3. Более сложная конструкция микрооптической системы обеспечивает более высокий уровень защиты от подделок и сужает круг технологий, в рамках которых возможно изготовление заявленной микрооптической системы. Оптическими методами невозможно синтезировать киноформы и решетки с малыми периодами порядка 0,4-0,5 микрон. Более надежная защита расширяет возможности использования заявленной в полезной модели микрооптической системы для защиты банкнот, пластиковых карт, документов и т.д.3. The more complex design of the micro-optical system provides a higher level of protection against fakes and narrows the range of technologies within which it is possible to manufacture the claimed micro-optical system. Optical methods cannot synthesize kinoforms and lattices with short periods of the order of 0.4-0.5 microns. More reliable protection expands the possibilities of using the micro-optical system declared in the utility model for protecting banknotes, plastic cards, documents, etc.
Нижеприведенный пример конкретного выполнения микрооптической системы подтверждает возможность реализации полезной модели без ограничения объемов производства.The following example of a specific implementation of a micro-optical system confirms the possibility of implementing a utility model without limiting the volume of production.
Пример.Example.
В качестве примера была рассчитана и изготовлена микрооптическая система для формирования визуальных изображений как в стандартном положении микрооптической системы, так и при больших углах дифракции. В стандартном положении микрооптическая система формировала эффект смены изображений при повороте на 180 градусов, а при наклоне микрооптической системы и больших углах дифракции формировалось другое цветное изображение, видимое наблюдателю. Для синтеза оригинала плоского оптического элемента была использована электронно-лучевая технология. Оригинал был мультиплицирован. С помощью мультиплицированных матриц с использованием стандартного оборудования для массового тиражирования (установки прокатки фольги, вырубки и т.п.) были изготовлены образцы микрооптических систем размером 25,4 мм на 25,4 мм.As an example, a micro-optical system was designed and manufactured for the formation of visual images both in the standard position of the micro-optical system and at large diffraction angles. In the standard position, the micro-optical system formed the effect of changing images when rotating through 180 degrees, and when the micro-optical system was tilted and the diffraction angles were large, another color image was formed that was visible to the observer. For the synthesis of the original planar optical element was used electron beam technology. The original has been multiplied. Using multiplicated matrices using standard equipment for mass replication (installation of foil rolling, punching, etc.), samples of micro-optical systems 25.4 mm by 25.4 mm in size were made.
Плоский оптический элемент разбивался на элементарные области размером 150 микрон на 150 микрон, как это показано на фиг.3. Общее число элементарных областей составило порядка 30000. В каждой i-ой элементарной области располагались области Rij, i=1…N, j=1…m, размером менее 50 микрон, заполненные дифракционными решетками с периодами 0,4 и 0,5 микрона. В оставшейся части каждой элементарной области располагался киноформ. Цвет каждой элементарной области определяется синтезируемым изображением, пример которого приведен на фиг. 8. Для двуцветного изображения на фиг. 8 черный цвет соответствует синему (λ=0.45 микрона), а белый цвет соответствует красному (λ=0.62 микрона). Расчет диаграмм направленности киноформов, расположенных в элементарных областях проводился соответственно для синего и красного цветов.The flat optical element was divided into elementary regions measuring 150 microns by 150 microns, as shown in FIG. The total number of elementary regions was about 30000. In each i-th elementary region, there were regions R ij , i = 1 ... N, j = 1 ... m, less than 50 microns in size, filled with diffraction gratings with periods of 0.4 and 0.5 microns . In the remaining part of each elementary region, kinoforms were located. The color of each elementary region is determined by the synthesized image, an example of which is shown in FIG. 8. For the two-color image in FIG. 8, black corresponds to blue (λ = 0.45 microns), and white corresponds to red (λ = 0.62 microns). The directional diagrams of kinoforms located in elementary regions were calculated for blue and red, respectively.
Таким образом, в стандартном положении микрооптической системы (схема наблюдения на фиг. 1) для наблюдателя формировалось цветное изображение, состоящее из элементарных цветных областей (фиг. 8). Наблюдатель видит каждую элементарную область либо синим, либо красным цветом. При повороте микрооптической системы на 180 градусов цветность изображения пропадала, оно становилось серым и исчезало (фиг. 9). Эффект смены изображений при повороте на 180 градусов наблюдался двумя глазами и был устойчив относительно изменений положения источника света или микрооптической системы. При наблюдении по схеме, приведенной на фиг. 2, под большими углами дифракции наблюдатель видел двухцветное изображение, приведенное на фиг. 10, на всей поверхности микрооптической системы. Проведенные исследования показали высокую эффективность предложенных в заявленной полезной модели решений.Thus, in the standard position of the micro-optical system (observation scheme in Fig. 1), a color image consisting of elementary color regions was formed for the observer (Fig. 8). The observer sees each elementary region in either blue or red. When the microoptical system was rotated through 180 degrees, the color of the image disappeared, it turned gray and disappeared (Fig. 9). The effect of changing images when rotating through 180 degrees was observed with two eyes and was stable relative to changes in the position of the light source or micro-optical system. When observed according to the circuit shown in FIG. 2, at large diffraction angles, the observer saw a two-color image shown in FIG. 10, on the entire surface of the micro-optical system. Studies have shown the high efficiency of the solutions proposed in the claimed utility model.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119100/28U RU152465U1 (en) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | MICROOPTICAL SYSTEM FOR IMAGE FORMATION FOR VISUAL CONTROL OF AUTHENTICITY OF PRODUCTS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119100/28U RU152465U1 (en) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | MICROOPTICAL SYSTEM FOR IMAGE FORMATION FOR VISUAL CONTROL OF AUTHENTICITY OF PRODUCTS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU152465U1 true RU152465U1 (en) | 2015-05-27 |
Family
ID=53297828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014119100/28U RU152465U1 (en) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | MICROOPTICAL SYSTEM FOR IMAGE FORMATION FOR VISUAL CONTROL OF AUTHENTICITY OF PRODUCTS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU152465U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA030504B1 (en) * | 2016-03-01 | 2018-08-31 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Компьютерной Голографии" | Microoptical imaging system for visual and instrumental control of product authenticity |
-
2014
- 2014-05-13 RU RU2014119100/28U patent/RU152465U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA030504B1 (en) * | 2016-03-01 | 2018-08-31 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Компьютерной Голографии" | Microoptical imaging system for visual and instrumental control of product authenticity |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11529822B2 (en) | Micro-optic device with integrated focusing element and image element structure | |
| US20140268327A1 (en) | Optically variable device exhibiting non-diffractive three-dimensional optical effect | |
| JP2016505161A (en) | Security document with decorative elements and decorative elements | |
| KR20180029062A (en) | Optical products, masters for making optical products, and methods for manufacturing master and optical products | |
| AU2016101590A4 (en) | A 3d micromirror device | |
| ES2890476T3 (en) | Procedure for manufacturing a security element and a security element | |
| WO2011110185A1 (en) | Micro-optical system for forming visual images | |
| RU127208U1 (en) | MICROOPTICAL SYSTEM FOR FORMING VISUAL IMAGES | |
| EP3598204B1 (en) | Micro-optical system for forming visual images with kinematic movement effects | |
| RU149690U1 (en) | MICROOPTICAL SYSTEM FOR FORMING VISUAL IMAGES | |
| US11345178B2 (en) | Security element, and method for producing a security element | |
| RU152465U1 (en) | MICROOPTICAL SYSTEM FOR IMAGE FORMATION FOR VISUAL CONTROL OF AUTHENTICITY OF PRODUCTS | |
| RU2511704C2 (en) | Optical device and method of manufacture | |
| RU190048U1 (en) | Micro-optical system for the formation of 2D images | |
| EP3842252B1 (en) | Microoptical system for the formation of the 3d image in the zero order of diffraction | |
| EP3929001A1 (en) | Micro-optical system for forming visual images | |
| EP3466712B1 (en) | Micro-optic system for forming visual images with kinematic effects of movement | |
| EP3332276B1 (en) | Azimuthally modulated scattering device | |
| CN113056376B (en) | Optically variable element, security document, method for producing an optically variable element, method for producing a security document | |
| RU140190U1 (en) | MICRO-OPTICAL IMAGE FORMING SYSTEM FOR VISUAL AND INSTRUMENTAL CONTROL | |
| RU140180U1 (en) | MICRO-OPTICAL IMAGE FORMING SYSTEM FOR VISUAL AND INSTRUMENTAL CONTROL | |
| RU2556328C1 (en) | Method of producing composite black-and-white and full-colour customisation image on multilayer structure | |
| EA017829B1 (en) | Microoptic system for visual control of product authenticity | |
| EP4067107A1 (en) | Method for synthesizing planar diffractive optical elements | |
| RU212103U1 (en) | MICRO-OPTIC IMAGING DEVICE FOR VISUAL CONTROL |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150326 |