光學裝置讀取方法和裝置的製作方法

2023-08-13 18:27:01

專利名稱：光學裝置讀取方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及光學裝置，且特別地涉及與合成圖像相關聯的光學裝置和與之相關聯的方法。
背景技術：
不同種類的合成圖像在長時間內已被用於許多不同的目的。合成圖像的應用的一個典型示例是作為認證目的。合成圖像被給予難以偽造的不同屬性，但是這些屬性仍很容易被觀察者的眼睛和/或簡單的輔助裝置注意到。具有提供此類合成圖像的能力的系統的最常使用的示例是所謂的Moir6 (莫爾)裝置。在此類裝置的二維版本中，以陣列方式布置大量的小聚焦元件。圖像平面被配置有光學上可識別圖標或幾何特徵，所述圖標或幾何特徵通過相應的聚焦元件朝著觀察者的眼睛被成像，在觀察者的眼睛處，人腦產生複合的合成圖像。已被用於或能被用於例如認證目的的現有技術系統的典型示例可以例如在公布的國際專利申請WO 03/061983或WO 2009/085003中找到。公布的美國專利申請US 2009/0102179 Al公開了一種防偽標籤，其具有光學隱藏式漸進偏移可靠性安全符號，以便利用行動電話進行快速的視覺識別、從而進行在線驗證。在公布的國際專利申請WO 2008/008635 A2中，公開了一種微光安全和圖像呈現系統。在公布的美國專利申請US 2009/0140131 Al中，公開了圖像輸入設備、光電檢測設備和圖像合成方法。使用合成圖像作為認證裝置的重要益處是合成圖像難以複製。已經討論了一段時間的問題是使未經訓練觀察者能夠在正確圖像和偽造圖像之間進行區分的問題。圖像的屬性必須非常獨特且可容易地與不同種類的偽造圖像區別開。例如對未經訓練的觀察者來說將具有真實三維外觀的圖像與具有某些類似於3D的屬性的圖像區別開可能是困難的。因此需要提供產生以下這樣的圖像的光學裝置所述圖像在根據預定的處理被處理時可以受到影響而給出較大的且可容易觀察到的變化。

發明內容
本發明的一個目的是利用合成圖像的三維信息空間以及實現用於檢測此類信息的方法和輔助裝置。以上目的是通過根據所附獨立權利要求的方法和裝置來實現的。由所附的從屬權利要求來定義優選實施例。一般而言，在第一方面中，用於使得能夠實現對具有聚焦元件陣列且被配置成提供合成圖像的光學裝置的讀取的方法包括布置該光學裝置以獲得第一預定形狀；以及控制圖像平面選擇器以選擇相對於光學裝置的表面在第一位置處的圖像平面。該圖像平面選擇器是漫射屏。所述控制包括將漫射屏移動到在光學裝置表面上方的第一位置處的所述圖像平面。由此提供在所選的圖像平面處獲取的合成圖像的平面或彎曲的可觀察二維截面。在第二方面中，一種用於使得能夠實現對具有聚焦元件陣列且被配置成提供合成圖像的光學裝置的讀取的裝置包括圖像平面選擇器、支撐結構和圖像平面控制器。該支撐結構被布置成用於相對於以第一預定形狀被布置的光學裝置來支撐圖像平面選擇器。該圖像平面控制器被配置成控制圖像平面選擇器選擇在相對於光學裝置的表面的第一位置處的圖像平面。該圖像平面選擇器包括漫射屏，由此，該圖像平面是漫射屏的平面。由此提供在所選的圖像平面處獲取的合成圖像的可觀察二維截面。在第三方面中，用於找到與物表面的預定距離的測距儀包括根據第二方面的用於使得能夠實現對光學裝置的讀取的裝置和被配置成指示第一位置的指示器。在第四方面中，真實性驗證器包括根據第二方面的用於使得能夠實現對光學裝置的讀取的裝置。在第五方面中，信息解碼器包括根據第二方面的用於使得能夠實現對光學裝置的讀取的裝置、被布置成記錄在所選的圖像平面處提供的合成圖像的二維截面的圖像檢測器以及被配置成解釋包括在合成圖像的所記錄的二維截面中的編碼信息的圖像解釋器。本發明的一個優點是利用三維空間進行信息選擇。結合下面被進一步說明的不同實施例來進一步描述其它優點。


通過參考結合附圖進行的以下描述，可以最好地理解本發明以及其其它目的和優點，在所述附圖中
圖1A-B是產生合成圖像的光學裝置的示意 圖2A-B是根據圖1A-B的光學裝置中的表觀深度和高度的示意 圖3A-B是產生合成圖像的其它光學裝置的示意 圖4A-B是根據圖3A-B的光學裝置中的表觀深度和高度的示意 圖5是根據本發明的方法的實施例的步驟的流程 圖6是根據本發明的裝置的實施例的示意 圖7A-C圖示出漫射屏作為圖像平面選擇器的使用；
圖8是根據本發明的方法的另一實施例的步驟的流程 圖9是根據本發明的裝置的另一實施例的示意 圖10A-D是用於距離測量目的的所選圖像平面的圖示；
圖11是根據本發明的方法的又一實施例的步驟的流程 圖12-13是根據本發明的裝置的其它實施例的示意 圖14A-C是一維、二維和三維形式下的信息圖案的圖示；
圖15是根據本發明的方法的再一實施例的步驟的流程圖；以及 圖16是根據本發明的裝置的其它實施例的示意圖。
具體實施例方式遍及本公開，將用相同的附圖標記來表示不同圖和實施例中的同等或直接對應的特徵。在本發明中，利用全三維空間來存儲圖像信息。通過提供用於選擇三維空間的二維部分圖像的簡單讀取技術，可以容易地將該信息用於不同種類的應用。這種方法的基礎是用以提供三維或準三維圖像屬性的不同種類的合成圖像的屬性。為了全面地理解技術益處，我們將從具有三維或至少準三維屬性的合成圖像的一些示例的概要開始。提供合成圖像的系統可以包括聚焦元件的二維陣列，例如球面透鏡的二維陣列。球面透鏡被提供在聚合物箔的界面(典型地為表面)中。在聚合物箔的另一界面處，提供光學可辨別的圖標。在觀察聚焦元件的二維陣列時，每個聚焦元件將提供具有光學可辨別的圖標(例如幾何結 構或印刷圖案)的表面的一小部分的放大圖像。該圖標通常是通過印刷或壓印而被提供，但是還可以通過例如蝕刻或針對輻射的曝光來提供。觀察者將把這些小部分圖像組合成複合的合成圖像。當從不同角度觀察聚焦元件的二維陣列時，具有圖標的表面的不同部分被成像。通過以特定的方式配置圖標，可以實現不同種類的圖像和光學效果。圖1A示意性地圖示出能夠產生合成圖像的光學裝置10的示例的橫截面圖。光學裝置10包括厚度為t的聚合物箔11。在聚合物箔11的第一側12處，在表面處提供壓印的微透鏡14的第一陣列13。壓印的微透鏡14在這裡是所採用的聚焦元件99。在本示例中，第一陣列13是周期性的二維陣列，其在圖1A的橫截面圖中變成一維陣列，其中在所示的橫截面中具有周期巧。本示例的聚合物箔11還配置有相同圖標16的第二陣列15。圖標16組成具有不同光學屬性的各部分之間的界面。在本示例中，在聚合物箔11的與第一側12相對的第二側17處提供圖標16。在本示例中，圖標16因此變成聚合物箔11的內部與在聚合物箔11後面的空間18之間的界面。聚合物箔11和空間18的光學屬性的差異使得辨別圖標16的形狀成為可能。在本示例中，第二陣列15也是周期性的二維陣列，並且此外具有與第一陣列13相同的對稱屬性。第二陣列15的對稱軸平行於第一陣列13的對稱軸。換言之，第一和第二陣列13、15通過它們的對稱軸是基本對準的。如果例如兩個陣列呈現出六邊形圖案，則密排方向是對準的。在所示的橫截面平面中，第二陣列15具有周期慫。聚合物箔11至少在圖案平面之間是基本透明或彩色透明的。為了為觀察者呈現合成圖像，第二陣列15的周期慫與第一陣列13的周期性巧相差非整數倍。如下文進一步討論的，此關係決定了放大倍數。此外，第二陣列15是在與聚合物箔11的第一側12的距離為D處提供的，距離D接近於壓印的微透鏡14的焦距f。在本示例中，使圖標16位於聚合物箔11的第二側17處，這施加了這樣的要求即聚合物箔11的平均厚度應基本上等於焦距f。然而，第一和第二陣列13、15之間的距離不必精確地等於焦距f。如上所述，放大倍率取決於周期巧和^的相對大小。在圖1A中，第二陣列的周期P0略小於第一陣列的周期巧，即
Ps <P1 (I)。
圖標16其中之一處的特定點20在所示示例中位於壓印的微透鏡14中的一個微透鏡22的正下方，並且還處於其焦點處。這意味著源自於點20的光理想地可以行進穿過聚合物箔11並在上面的微透鏡中被折射成光線21的平行射束。在優選實施例中，點20具有一定的延伸且被視為圍繞點20的小區域。圍繞點20的被成像區域的直徑理想地等於微透鏡陣列與圖標陣列之間的周期的差。觀看聚合物箔11的第一側12的觀眾將體驗到擴散至整個微透鏡22上的點20周圍區域的光學特性，即將體驗到放大的部分圖像29。微透鏡23將以相同的方式提供圖標16中的另一個圖標的點24周圍區域的另一放大的部分圖像29。由於存在周期的輕微失配，所以點24周圍區域並不準確地對應於點20周圍區域，而是對應於稍微在旁邊的區域。通過具有大量微透鏡14和圖標16，被成像的區域將理想地源自於圖標16的每個區域。觀眾因此將體驗到由對應於相應的微透鏡14的小部分圖像29組成的合成圖像25。各部分圖像29將一起被眼睛體驗為圖標16的放大合成圖像25。根據簡單的幾何推理，發現圖像的周期性Λ.為
其中，Cl1是微透鏡的直徑。因此由下式給出當從無限遠處看光學裝置時所體驗到的放大倍率M
M = ...L (3)。
根據第二陣列的周期性慫和第一陣列的周期性巧之間的倍數F
F^-- (4)
來表示，放大倍率變成
(5)。
人們可能注意到，當倍數A接近於一時放大倍率變得非常大。對於等於一的倍數而言，放大倍率變成無窮大，這通常不是很有用，因為那時將只有圖標處的單個點是可見的。為了獲得有用的圖像，因此，倍數'不同於一是必要的，並且，如下文將進一步討論的，倍數'不同於任何整數值是必要的，即/^'必須是非整數倍數。然而，為了實現大的放大倍率，該倍數應優選地接近於I。在圖1A的示例中，該倍數小於1，因為慫<Λ。放大倍率因此具有正值。在圖1B中，圖示出根據本發明的光學裝置10的另一示例。在這裡，P1U徽F變得大於1，並且因此放大倍率#變成負的。各個部分圖像29如上面一樣是相應的點20、24周圍區域的小圖像。這些部分圖像29是作為點20、24周圍區域的正放大圖像而產生的。然而，由於周期的適配，部分圖像29在這裡以與圖1A相比相反的順序被排序。然而，如果每個部分圖像29足夠小，眼睛無論如何將產生其中存在原始圖標16的一般趨勢的合成圖像25。換言之，由圖1B的示例產生的整個合成圖像25對於眼睛而言將看起來是圖標16的倒置合成圖像25，而單個部分圖像29是圖標16處的不同點20、24周圍的有限區域的非倒置圖像。如下文將進一步討論的，在這種情況下，合成圖像25也將看起來是位於聚合物箔11的前面。聚合物箔11的設計參數對光學屬性具有進一步的影響。除了放大圖標的屬性之夕卜，聚合物箔11還提供合成的三維體驗。圖2Α圖示出圖像的體驗深度。在該實施例中，倍數A小於I。觀眾的眼睛26聚焦在虛像25上的一個點28上。為了簡單起見，點28位於兩隻眼睛26之間的中間。到眼睛的旁軸射線27以直角穿過不同的微透鏡14，但是其是來自圖標16處的相應點。然而，虛像是在深度為V處產生的。在圖的不同部分中通過不同的設計參數以不同的方式容易地定義了射線27的角β。在圖的底部部分中，看到
權利要求
1.一種用於使得能夠實現對光學裝置(10)的讀取的方法，所述光學裝置具有聚焦元件(99)的陣列(13)並被配置成提供合成圖像，所述方法包括步驟 布置(210)所述光學裝置(10)以獲得第一預定形狀； 控制(220)圖像平面選擇器(60)以選擇位於相對於所述光學裝置(10)的表面的第一位置處的圖像平面(64)，從而提供在所述所選的圖像平面(64)處獲取的所述合成圖像的可觀察二維截面； 所述圖像平面選擇器(60 )是漫射屏(62 );以及 其中，所述控制步驟(220 )包括將所述漫射屏(62 )移動至在所述光學裝置(10 )的所述表面上方的所述第一位置處的所述圖像平面(64)的步驟。
2.根據權利要求1所述的用於使得能夠實現對光學裝置的讀取的方法，其特徵在於，所述陣列(13)是二維陣列。
3.根據權利要求1或2所述的用於使得能夠實現對光學裝置的讀取的方法，其特徵在於，所述第一預定形狀是彎曲的形狀。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的用於使得能夠實現對光學裝置的讀取的方法，其特徵在於，所述圖像平面(64)具有與所述光學裝置(10)相關的第二預定形狀，所述第二預定形狀是彎曲的形狀。
5.一種根據權利要求1至4中任一項的方法的用於光學裝置的讀取的方法，其特徵在於，觀察(230)所述合成圖像的所述可觀察二維截面的另外的步驟。
6.一種用於找到與物表面(53)的預定距離的方法，包括 根據權利要求5讀取(205 )光學裝置(10 )，其中，執行所述光學裝置到所述物表面(53 )上的所述布置(210)，並且其中，所述光學裝置(10)被配置成在所述光學裝置(10)的所述表面上方的對應於所述預定距離的表觀圖像高度處提供所述合成圖像的預定截面；以及 改變(240)所述第一位置直至所述合成圖像的所述預定截面是可觀察到的； 由此，所述圖像平面(64)的位置對應於所述預定距離。
7.一種用於認證的方法，包括步驟 根據權利要求5讀取(205)光學裝置(10)，其中，所述光學裝置(10)被附著於要認證的物體；以及 將所述合成圖像的所述所觀察的二維截面與預定的二維圖像相比較(250)以便驗證真實性。
8.一種用於信息解碼的方法，包括步驟 根據權利要求5讀取(205)光學裝置(10)，其中，所述光學裝置(10)被配置成在相對於所述光學裝置(10)的所述表面的不同表觀圖像位置處提供所述合成圖像的預定截面； 記錄(260)所述合成圖像的所述所觀察的二維截面； 將所述所記錄的二維截面解釋(262)成數據；以及 針對多個不同的所述圖像平面位置重複(264 )所述讀取步驟(205 )、記錄步驟(210 )和解釋步驟(220)。
9.一種用於使得能夠實現對光學裝置(10)的讀取的裝置(50)，所述光學裝置具有聚焦元件(99)的陣列(13)並被配置成提供合成圖像，所述用於使得能夠實現對光學裝置(10)的讀取的裝置(50)包括圖像平面選擇器(60); 支撐結構(70)； 所述支撐結構(70 )被布置成用於相對於以第一預定形狀布置的所述光學裝置(10 )來支撐所述圖像平面選擇器(60);以及 圖像平面控制器(80)，其被配置成控制所述圖像平面選擇器(60)以選擇在相對於所述光學裝置(10)的表面的第一位置處的圖像平面(64)，由此提供在所述所選的圖像平面(64)處獲取的所述合成圖像的可觀察二維截面； 所述圖像平面選擇器(60)包括漫射屏(62)，由此，所述圖像平面(64)是漫射屏(62)的平面。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述陣列(13)是二維陣列。
11.根據權利要求9或10所述的用於使得能夠實現對光學裝置的讀取的裝置，其特徵在於，所述支撐結構(70 )包括用於以所述第一預定形狀保持所述光學裝置(10 )的保持器。
12.根據權利要求9至11中任一項所述的用於使得能夠實現對光學裝置的讀取的裝置，其特徵在於，所述第一預定形狀是彎曲的形狀。
13.根據權利要求9至12中任一項所述的用於使得能夠實現對光學裝置的讀取的裝置，其特徵在於 所述漫射屏(62)是通過框架(84)被附著於所述支撐結構(70)的磨砂箔； 所述圖像平面控制器(80)包括被配置成以機械方式控制所述框架(84)與所述光學裝置(10)的所述表面之間的距離的平移器(87)。
14.根據權利要求9至13中任一項所述的用於使得能夠實現對光學裝置的讀取的方法，其特徵在於，所述圖像平面(64)具有與所述光學裝置(10)有關的第二預定形狀，所述第二預定形狀是彎曲的形狀。
15.根據權利要求9至14中任一項所述的用於使得能夠實現對光學裝置的讀取的裝置，其特徵在於 圖像檢測器(66)，其被布置成記錄在所述所選的圖像平面(64)處被提供的所述合成圖像的二維截面。
16.一種用於找到與物表面(53)的預定距離的測距儀(52)，包括 根據權利要求9至15中任一項所述的用於使得能夠實現對光學裝置(10)的讀取的裝置(50);以及 指示器(83 )，其被配置成指示所述第一位置。
17.一種真實性驗證器(54)，包括根據權利要求9至15中任一項所述的用於使得能夠實現對光學裝置(10)的讀取的裝置(50)。
18.根據權利要求17所述的真實性驗證器，其特徵在於，所述圖像平面選擇器(60)是透明剛性主體的漫射表面，所述支撐結構(70)是所述透明剛性主體的與所述漫射表面相對的表面，並且所述圖像平面控制器(80 )是所述透明剛性主體本身。
19.一種信息解碼器(55)，包括 根據權利要求15所述的用於使得能夠實現對光學裝置(10)的讀取的裝置(50)； 圖像解釋器，其被配置成解釋被包括在所述合成圖像的所述所記錄的二維截面中的編碼息。
20.根據權利要求19所述的信息解碼器，其特徵在於自動控制器(93)，該自動控制器(93)被配置成促使所述圖像平面控制器(80)的操作以選擇位於多個位置處的圖像平面(64)以及使所述圖像檢測器(66)與所述圖像平面控制器(80)的所述操作同步。
全文摘要
一種用於使得能夠實現對具有聚焦元件的陣列且被配置成提供合成圖像的光學裝置的讀取的方法包括布置(210)光學裝置以獲得第一預定形狀；以及控制(220)圖像平面選擇器以選擇在相對於光學裝置的表面的第一位置處的圖像平面。從而提供在所選的圖像平面處獲取的合成圖像的可觀察二維截面。還公開了一種用於使得能夠實現對光學裝置的讀取的裝置。
文檔編號G02B27/22GK103026286SQ201180030919
公開日2013年4月3日 申請日期2011年6月20日 優先權日2010年6月21日
發明者A.倫德瓦爾 申請人:羅靈光學有限公司