Sistema de presentación de imágenes y de seguridad micro-óptico.

Sistema de imágenes óptico sintético, que comprende

una matriz de elementos de enfoque (1),

y

un sistema de imágenes que incluye una matriz de elementos de iconos microestructurados (4) diseñados para formar colectivamente una imagen,

en el que la matriz de elementos de enfoque (1) y el sistema de imágenes cooperan para formar una imagen óptica sintética, en el que la matriz de elementos de iconos microestructurados está incorporada en una capa de iconos (932), que está dispuesta sobre una superficie de un substrato transparente (930), caracterizado por el hecho de que

el sistema de imágenes óptico sintético incluye, además, un material de recubrimiento con patrones (934) aplicado a por lo menos parte de la superficie de la capa de iconos microestructurados (932), en el que la capa de iconos microestructurados (932) comprende formas con cavidades y zonas planas (939) entre ellas, en el que los patrones del material de recubrimiento (934) constituyen zonas en las que hay material de recubrimiento (935) y zonas en las que no hay material de recubrimiento, y en el que la capa de recubrimiento está coordinada con los elementos de iconos, cubriendo las formas con cavidades, pero sin cubrir las zonas planas (939) proporcionando una mejora visual u óptica de los elementos de iconos microestructurados (4), en el que las zonas planas (939) son substancialmente paralelas a la superficie del substrato transparente (930).

Sistema de presentación de imágenes y de seguridad micro-óptico.

Esta solicitud reivindica el beneficio y la prioridad de la solicitud de patente americana provisional nº 60/682.231 presentada el 18 de mayo 2005 y la solicitud de patente americana provisional nº 60/683.037 presentada el 20 de mayo de 2005.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un sistema de presentación de imágenes que, en una realización de ejemplo, está formado por elementos de iconos microestructurados en una película de polímero. La presente invención también se refiere a un sistema micro-óptico de aumento sintético que, en una realización de ejemplo está formado como una película de polímero. Los efectos inusuales proporcionados por las diversas realizaciones de la descripción pueden utilizarse como dispositivo de seguridad para la autenticación visible e invisible de moneda, documentos, y productos así como la mejora visual de productos, embalaje, material impreso, y bienes de consumo.

Antecedentes Se han tratado previamente diversos sistemas de presentación de imágenes. Los sistemas de presentación de imágenes típicos incluyen técnicas de impresión convencionales. Algunos sistemas de presentación de imágenes incluyen visualizaciones de imágenes holográficas y/o características de imágenes en relieve. Estos sistemas presentan inconvenientes relacionados con la naturaleza o calidad de la imagen visualizada. Más concretamente, todos ellos presentan el inconveniente de que pueden copiarse fácilmente, y por lo tanto no pueden servir como dispositivo de seguridad o autenticación.

Se han utilizado diversos materiales ópticos para proporcionar sistemas de imágenes para la autenticación de moneda y documentos, para identificar y distinguir productos auténticos de productos falsificados, y para proporcionar una mejora visual de artículos manufacturados y embalajes. Ejemplos incluyen pantallas holográficas, y otros sistemas de imágenes que implican estructuras lenticulares y matrices de microlentes esféricas. Ha sido frecuente el uso de pantallas holográficas con tarjetas de crédito, carnets de conducir y etiquetas de ropa.

Un ejemplo de una estructura lenticular para seguridad en documentos se conoce de US 4.892.336 de Kaule y otros, relativo a un hilo de seguridad para quedar insertado en un documento para proporcionar medidas contra la falsificación. El hilo de seguridad es transparente y tiene un patrón impreso en un lado, y en el lado opuesto una estructura de lente lenticular coordinada con el patrón impreso. La estructura de lente lenticular se describe como formada por una pluralidad de lentes de cilindros paralelos, o alternativamente lentes esféricas o de nido de abeja.

La patente US 5.712.731 de Drinkwater y otros describe un dispositivo de seguridad que incluye una serie de microimágenes junto con una serie de microlentes sustancialmente esféricas. Las lentes también pueden ser lentes astigmáticas. Las lentes son típicamente cada una de 50 a 250 µm, y con una distancia focal típicamente de 200 µm.

Todas estas propuestas presentan inconvenientes similares. Se traducen en una estructura relativamente gruesa que no es particularmente adecuada para utilizarse con autenticación de documentos. Su uso de lentes cilíndricas o esféricas proporciona un campo de visión estrecho que produce imágenes difusas y requiere una alineación exacta y difícil del punto focal de las lentes con las imágenes asociadas. Además, no han demostrado ser particularmente eficaces como medidas de seguridad o anti-falsificación.

En vista de éstas y otras deficiencias, existe en la industria la necesidad de materiales ópticos seguros y visualmente únicos que puedan facilitar una autenticación visible de moneda, documentos, artículos manufacturados, y productos y para materiales ópticos que proporcione una mejora visual de artículos manufacturados, productos y envases.

US 4.417.784 describe una codificación de imágenes múltiples utilizando estructuras de relieve superficial como dispositivo de autentificación para un elemento autentificado de material laminar. US 6.179.338B1 describe una película de compuesto para una tarjeta de identificación con una característica de autenticidad humanamente visible. US 6.712.399B1 describe un dispositivo de seguridad que comprende una estructura que genera un efecto ópticamente variable.

Descripción El objetivo de la presente invención se consigue con un sistema de acuerdo con la reivindicación 1 y un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 32. En las reivindicaciones dependientes se describen realizaciones preferidas.

La presente descripción se refiere a un sistema de presentación de imágenes, tal como un sistema de presentación de micro-imágenes. Por ejemplo, en una forma puede disponerse un sistema de imágenes óptico sintético que incluya una serie de elementos de enfoque, y un sistema de imágenes que incluya o esté formado a partir de una matriz o patrón de elementos de iconos microestructurados, tales como los que se describen a continuación, en el que los elementos de iconos microestructurados estén diseñados para formar colectivamente una imagen o cierta información deseada, y en el que la matriz de elementos de enfoque y el sistema de imágenes cooperen, por ejemplo, mediante acoplamiento óptico, para formar una imagen óptica sintética cuya imagen pueda opcionalmente aumentarse. En otra forma, se dispone un sistema de presentación de imágenes que incluye o está formado a partir de una matriz o patrón de elementos de iconos microestructurados, tales como los que se describen a continuación, en los que los elementos de iconos microestructurados están diseñados para formar colectivamente una imagen o cierta información seleccionada, y en el que el sistema de imágenes está diseñado para funcionar de manera autónoma y que la imagen sea visualizada o la información leída utilizando un dispositivo de aumento, tal como una lente de aumento o un microscopio, que se proporcione independientemente del sistema de imágenes.

La presente descripción también se refiere a un material de película que utiliza una matriz bidimensional regular de lentes no cilíndricas para aumentar micro-imágenes, denominadas aquí iconos, y para formar una imagen sintética ampliada a través de la conjunta unida de una multiplicidad de sistemas de imágenes lente/icono individuales. Las imágenes aumentadas sintéticamente y el fondo que las rodea pueden sin color o de color, y una o ambas de las imágenes y el fondo que las rodea puede ser transparente, translúcida, pigmentada, fluorescente, fosforescente, visualizar un color ópticamente variable, metalizado, o sustancialmente retro-reflectante. El material de visualización de imágenes en color sobre un fondo transparente o tintado está particularmente bien adaptado para utilizarse en combinación con información impresa subyacente. Cuando se aplica una pieza de dicho material en información impresa tanto la información impresa como las imágenes se ven al mismo tiempo en relación de movimiento espacial

o dinámica entre sí. El material de este tipo también puede sobreimprimirse, es decir, tener la impresión aplicada a la superficie más superior (lente) del material. Alternativamente, el material de visualización de imágenes en color (de cualquier color, incluyendo blanco y negro) sobre un fondo translúcido o sustancialmente opaco de color diferente está particularmente bien adaptado para un uso independiente o con información sobreimpresa, no en combinación con información impresa subyacente.

La magnitud de la ampliación sintética obtenida puede controlarse mediante la selección de un número de factores, incluyendo el grado de 'inclinación' entre los ejes de simetría de la matriz de lentes y los ejes de simetría de la matriz de iconos. Las matrices periódicas regulares poseen ejes de simetría que definen líneas que el patrón podría reflejar alrededor sin variar la geometría básica del patrón, que en el ideal de las matrices son una extensión infinita. Una matriz cuadrada, por ejemplo, puede ser reflejada alrededor de cualquier diagonal de cualquier cuadrado sin variar la orientación relativa de la matriz: si los lados de los cuadrados están alineados con los ejes x e y del plano, entonces los lados de los cuadrados todavía se encuentran alineados con los ejes después de la reflexión, con la suposición de que todos los lados son idénticos e indistinguibles. Se hace referencia a este tipo de matrices como que presentan una simetría de rotación o que son rotacionalmente simétricas.

En lugar de reflejar la matriz cuadrada la matriz puede girarse un ángulo igual al ángulo entre los ejes de simetría... [Seguir leyendo]

1. Sistema de imágenes óptico sintético, que comprende una matriz de elementos de enfoque (1) , y un sistema de imágenes que incluye una matriz de elementos de iconos microestructurados (4) diseñados para formar colectivamente una imagen,

en el que la matriz de elementos de enfoque (1) y el sistema de imágenes cooperan para formar una imagen óptica sintética,

en el que la matriz de elementos de iconos microestructurados está incorporada en una capa de iconos (932) , que está dispuesta sobre una superficie de un substrato transparente (930) , caracterizado por el hecho de que el sistema de imágenes óptico sintético incluye, además, un material de recubrimiento con patrones (934) aplicado a por lo menos parte de la superficie de la capa de iconos microestructurados (932) , en el que la capa de iconos microestructurados (932) comprende formas con cavidades y zonas planas (939) entre ellas, en el que los patrones del material de recubrimiento (934) constituyen zonas en las que hay material de recubrimiento (935) y zonas en las que no hay material de recubrimiento, y en el que la capa de recubrimiento está coordinada con los elementos de iconos, cubriendo las formas con cavidades, pero sin cubrir las zonas planas (939) proporcionando una mejora visual u óptica de los elementos de iconos microestructurados (4) , en el que las zonas planas (939) son substancialmente paralelas a la superficie del substrato transparente (930) .

2. Sistema de imágenes óptico sintético según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el sistema comprende la matriz de elementos de iconos (4) y la matriz de elementos de enfoque (1) tiene un grosor de menos de 50 micras, o elementos de enfoque que tienen un diámetro efectivo de menos de 50 micras, o ambos.

3. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el sistema óptico sintético es uno o más de un sistema micro-óptico, un sistema de proyección de imágenes micro-óptico de aumento sintético, un sistema de ampliación de efecto muaré, o un sistema de imágenes lenticular micro-cilíndrico.

4. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la matriz de elementos de iconos incluye zonas que tienen microestructuras y zonas que no están estructuradas, y por el hecho de que los elementos de iconos microestructurados están diseñados para presentar un contraste óptico entre las microestructuras y las zonas de la matriz de iconos que no están estructuradas cuando la matriz de iconos se sumerge o está en contacto con vacío, un gas, un líquido o un sólido, en el que el contraste óptico puede surgir a partir de uno o más de refracción, reflexión interna, reflexión superficial, dispersión, polarización, rotación óptica, difracción, interferencia óptica, o sus combinaciones.

5. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que el recubrimiento es uno o más de un material metálico, un recubrimiento metalizado con patrones, o es con patrones y por lo menos parte del recubrimiento con patrones (i) proporciona una imagen de iconos independiente de los elementos de iconos microestructurados de manera que el recubrimiento con patrones crea una primera imagen sintética mientras que los elementos de iconos microestructurados crean una segunda imagen sintética; (ii) forma una imagen positiva o bien una imagen negativa; (iii) forma una imagen invertida de color; o (iv) forma una imagen que es opaca contra un fondo transparente o bien una imagen que es transparente contra un fondo opaco.

6. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que por lo menos parte de los elementos de iconos microestructurados forma uno o más de (i) una imagen positiva, (ii) una imagen negativa, (iii) una imagen invertida de color o (iv) una imagen que es opaca contra un fondo transparente o (v) una imagen que es transparente contra un fondo opaco.

7. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una microimpresión formada a partir de la matriz de elementos de iconos microestructurados (4) , cooperando las matrices para formar una imagen óptica sintética, utilizándose opcionalmente la microimpresión para almacenamiento de información compacta, identificación de moneda, en un hilo de seguridad para moneda, documentos, envases o artículos manufacturados.

8. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que por lo menos parte de los elementos de iconos microestructurados están recubiertos con un recubrimiento antes de la laminación preferiblemente de un segundo recubrimiento, incorporándose los elementos de iconos microestructurados en una capa de iconos y estando aplicado el segundo recubrimiento a la capa de iconos.

9. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la capa de iconos está formada tanto de elementos de iconos positivos como de elementos de iconos negativos.

10. Sistema de imágenes óptico sintético según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que por lo menos parte de los elementos de iconos microestructurados de la capa de iconos microestructurados se llenan con un material de relleno que tiene una propiedad distinta que la del material de la capa de iconos microestructurados.

11. Sistema de imágenes óptico sintético según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el material de recubrimiento (934) se selecciona de uno o más recubrimientos direccionales, o tiene zonas que presentan propiedades o materiales diferentes de la capa de iconos, un material en el cual están formados los elementos de iconos microestructurados.

12. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que incluye además un material de relleno (948) que llena por lo menos parcialmente parte de los elementos de iconos microestructurados (4) .

13. Sistema de imágenes óptico sintético según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que el material de relleno (948) incluye un material de color o un material fluorescente o tanto un material de color como un material fluorescente, o por lo menos parte de los elementos de icono microestructurados se llenan con cantidades diferentes de materiales distintos.

14. Sistema de imágenes óptico sintético según la reivindicación 1, siendo el material de recubrimiento (934) con patrones por impresión, depositando un material resistente en el recubrimiento y realizando un grabado químico de por lo menos parte del recubrimiento expuesto o eliminar químicamente o mecánicamente por lo menos una parte del material resistente.

15. Sistema de imágenes óptico sintético según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que el material de relleno (948) llena por lo menos parte de una pluralidad de cavidades de los elementos de iconos microestructurados.

16. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el sistema funciona como sistema de autenticación en el que la matriz de elementos de enfoque es independiente del sistema de imágenes y se utiliza para leer información contenida en el sistema de imágenes.

17. Sistema de imágenes óptico sintético según la reivindicación 16, caracterizado por el hecho de que la matriz de elementos de enfoque (1) está formada como una lámina (1000) y el sistema de imágenes está formado como una lámina (1002) y las dos láminas están adaptadas para acoplarse ópticamente y mecánicamente, con o sin fluido de acoplamiento, y la distancia focal de los elementos de enfoque es mayor que el grosor de la lámina (1000) que incluye los elementos de enfoque.

18. Sistema de imágenes óptico sintético según la reivindicación 17, caracterizado por el hecho de que la matriz de elementos de iconos microestructurados (4) está posicionada sobre o en una superficie de la lámina del sistema de imágenes (1014) y el punto focal de los elementos de enfoque se encuentra en dicha superficie de la citada lámina del sistema de imágenes (1014) , o ligeramente desplazado de la misma, cuando las dos láminas están acopladas para formar una imagen óptica sintética, incluyendo la superficie de la lámina del sistema de imágenes los elementos de iconos microestructurados diseñados para formar la imagen óptica sintética, presentando la matriz de elementos de enfoque y la lámina del sistema de imágenes una simetría de rotación y un período de repetición que substancialmente coinciden, o el sistema incluye además un recubrimiento superficial sobre la lámina del sistema de imágenes.

19. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones 16, 17 ó 18, caracterizado por el hecho de que la lámina del sistema de imágenes incluye múltiples patrones de elementos de iconos que forman diferentes imágenes sintéticas en cooperación con la matriz de elementos de enfoque.

20. Sistema de imágenes óptico sintético según la reivindicación 19, caracterizado por el hecho de que las diferentes imágenes sintéticas (A, B) están formadas en diferentes ángulos de rotación de la lámina de elementos de enfoque respecto a la lámina del sistema de imágenes, un patrón de iconos tiene un período de repetición diferente o una simetría de rotación diferente, o ambos, de otro patrón de elementos de iconos, se requieren elementos de enfoque diferentes para formar imágenes sintéticas a partir de los patrones de elementos de iconos diferentes, o los patrones de elementos de iconos diferentes están dispuestos en por lo menos dos capas de elementos de iconos diferentes.

21. Sistema de imágenes óptico sintético según las reivindicaciones 19 ó 20, caracterizado por el hecho de que la segunda lámina de elementos de enfoque (1040) , (1064) está colocada sobre una primera lámina de elementos de enfoque (1028) , (1056) para formar imágenes sintéticas de dos patrones de elementos de iconos diferentes (1032) ,

(1034) , (1059) , (1060) , presentando una de las láminas de elementos de enfoque elementos de enfoque con una distancia focal diferente de los elementos de enfoque de la otra lámina de elementos de enfoque.

22. Sistema de imágenes óptico sintético según la reivindicación 21, caracterizado por el hecho de que la primera y la segunda lámina de elementos de enfoque (1040) , (1064) , (1028) , (1056) tienen matrices de elementos de enfoque que se diferencian de uno o más del período de repetición de la matriz de elementos de enfoque, la distancia focal de los elementos de enfoque, o su simetría de rotación.

23. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por el hecho de que incluye, además, un separador óptico (5) entre la matriz de elementos de enfoque y el sistema de imágenes.

24. Sistema de imágenes óptico sintético según la reivindicación 24, caracterizado por el hecho de que el grosor del separador óptico (5) , (1081) es mayor que la distancia focal de los elementos de enfoque de manera que la imagen óptica sintética no es distinguible sin colocar otro material sobre la matriz de elementos de enfoque, siendo el índice de refracción del otro material suficiente para variar la distancia focal de los elementos de enfoque para enfocar sobre los elementos de iconos del sistema de imágenes, proporcionando de este modo una imagen óptica sintética.

25. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por el hecho de que incluye por lo menos dos capas de elementos de iconos diferentes (1102) , (1106) , (1110) incluyendo cada capa de elementos de iconos una matriz de elementos de iconos,

en el que se forma una primera imagen óptica sintética en cooperación con la matriz de elementos de enfoque (1098) con la matriz de elementos de iconos de una primera capa de elementos de iconos, y

en el que el grosor de un separador óptico es mayor que la distancia focal de los elementos de enfoque (1098) de manera que una segunda imagen óptica sintética formada en cooperación de la matriz de elementos de enfoque con la matriz de elementos de iconos de una segunda capa de elementos de iconos no es distinguible sin colocar un material (1120) sobre la matriz de elementos de enfoque (1098) , siendo el índice de refracción del otro material suficiente para variar la distancia focal de los elementos de enfoque para enfocar sobre la matriz de elementos de iconos de la segunda capa de elementos de iconos (1106) (1110) , formando de este modo la segunda imagen óptica sintética.

26. Sistema de imágenes óptico sintético según las reivindicaciones 24 ó 25, caracterizado por el hecho de que el material (1120) es un líquido, proporcionando de este modo una imagen óptica sintética indicadora de humedad.

27. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, incorporado en moneda o en un hilo de seguridad para moneda.

28. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por el hecho de que la imagen óptica sintética (A, B) vista por un espectador varía a media que varía el ángulo de visión azimutal del sistema de imágenes.

29. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por el hecho de que la matriz de elementos de iconos incluye patrones de elementos de iconos que forman por lo menos dos imágenes aumentadas sintéticamente (A, B) en cooperación con la matriz de elementos de enfoque, una imagen aumentada sintéticamente visible desde un punto de vista del sistema y una segunda imagen aumentada sintéticamente visible desde un segundo punto de vista del sistema.

30. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por el hecho de que incluye, además, dos capas de elementos de iconos diferentes (1102) , (1106) , (1110) incluyendo cada una de dichas capas de elementos de iconos una matriz de elementos de iconos,

siendo el grosor de un separador óptico mayor que la distancia focal de los elementos de enfoque de manera que una imagen óptica sintética formada en cooperación de la matriz de elementos de enfoque incluida con cada una de las dos capas de elementos de iconos diferentes no es distinguible sin colocar un material (1120) , (1128) sobre la matriz de elementos de enfoque,

en el que la colocación sobre la matriz de elementos de enfoque del primer material (1120) que tiene un primer índica de refracción es suficiente para variar la distancia focal de los elementos de enfoque para enfocar sobre la matriz de elementos de iconos de una primera de las dos capas de elementos de iconos diferentes formando de este modo una primera imagen óptica sintética, y la colocación sobre la matriz de elementos de enfoque de un segundo material (1128) que tiene un segundo índice de refracción es suficiente para variar la distancia focal de los elementos de enfoque sobre la matriz de elementos de iconos de una segunda de las dos capas de elementos de iconos diferentes formando de este modo una segunda imagen óptica sintética.

31. Sistema de imágenes óptico sintético según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el sistema funciona como sistema de autenticación o dispositivo de seguridad.

32. Procedimiento para formar patrones en un recubrimiento de un sistema de imágenes óptico sintético, comprendiendo el sistema:

una matriz de elementos de enfoque (1) , y un sistema de imágenes que incluye una matriz de elementos de iconos microestructurados (4) diseñados para formar colectivamente una imagen,

en el que la matriz de elementos de enfoque (1) y el sistema de imágenes cooperan para formar una imagen óptica sintética, que es aumentada,

en el que la matriz de elementos de iconos microestructurados está incorporada en una capa de iconos (932) que está dispuesta sobre una superficie de un substrato transparente (930) , estando caracterizado el procedimiento por el hecho de que comprende la etapa de recubrir toda la superficie de la capa de iconos microestructurados (932) que comprende formas con cavidades y zonas planas (939) entre ellos/ellas con un material de recubrimiento (934) , incluyendo tanto las formas con cavidades (931) como las zonas planas (939) , eliminar después el material de recubrimiento (932) por raspado, frotado, cepillado, rebajado, abrasión, o desprendimiento de adhesivo,

incluyendo de este modo el sistema de imágenes ópticas, además, un material de recubrimiento con patrones (934) aplicado a por lo menos parte de la superficie de la capa de iconos microestructurados (932) , en el que los patrones del material de recubrimiento (934) constituye zonas en las que hay material de recubrimiento (935) y zonas en las que no hay material de recubrimiento, y en el que la capa de recubrimiento está coordinada con los elementos de iconos, cubriendo formas con cavidades, pero sin cubrir las zonas planas proporcionando una mejora visual u óptica de los elementos de iconos microestructurados (4) , en el que las zonas planas (939) son substancialmente paralelas a la superficie del substrato transparente (930) .