从全息图形成的彩色图像

文档序号:108045 发布日期:2021-10-15 浏览:56次 >En<

阅读说明:本技术 从全息图形成的彩色图像 (Color image formed from hologram ) 是由 B·贝尔特 C·杜里兹 于 2020-02-13 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种彩色图像(IG),其包括:第一层(10),该第一层包括形成像素(30)的排列(29)的全息结构,各个像素包括具有不同颜色的子像素(32);以及颜色调制装置,其被配置为通过在像素(30)中对子像素(32)相对于彼此的色度贡献进行修改来选择像素(30)的颜色,以显示个性化彩色图像。颜色调制装置可以包括:全息结构的称为破坏区域的区域,该区域被激光局部破坏;掩蔽装置,该掩蔽装置面向像素排列定位,以局部掩蔽子像素中的所有或一些子像素;或者甚至放大装置,该放大装置面向像素排列定位,以局部放大子像素中的所有或一些子像素的亮度。(The invention relates to a color Image (IG) comprising: a first layer (10) comprising a holographic structure forming an arrangement (29) of pixels (30), each pixel comprising sub-pixels (32) having different colours; and a color modulation means configured to select the color of the pixels (30) by modifying the chrominance contributions of the sub-pixels (32) relative to each other in the pixels (30) to display a personalized color image. The color modulation device may include: a region of the holographic structure, called a destruction region, which is locally destroyed by the laser light; a masking device positioned facing the pixel arrangement to locally mask all or some of the sub-pixels; or even magnifying means positioned facing the pixel arrangement to locally magnify the luminance of all or some of the sub-pixels.)

从全息图形成的彩色图像

技术领域

本发明涉及一种形成彩色图像的技术,更具体地,涉及一种包括形成像素排列的全息结构的证件,从该像素排列形成彩色图像。

背景技术

当今的身份市场越来越需要安全身份证件(也称为身份证件)。这些证件必须易于认证且难以伪造(如果可能,防篡改)。该市场涉及可以以不同格式(卡片、小册子等)呈现的各种各样的证件,诸如身份证、护照、通行证、驾驶证等。

随着时间的推移,已经开发出各种印刷技术来实现颜色印刷。尤其是身份证件(诸如上述身份证件)的制作需要以安全的方式制作彩色图像,以限制恶意个体伪造的风险。这种证件的制造(尤其是持有者的身份图像)需要足够复杂,以使未经认证的个体难以进行再现或伪造。

因此,已知的解决方案包括在介质上印刷由颜色子像素组成的像素矩阵,并通过面向像素矩阵定位的可激光层中的激光碳化形成灰度,以显示难以伪造或再现的定制彩色图像。例如,在文献EP 2580065 B1(日期为2014年8月6日)和EP 2681053 B1(日期为2015年4月8日)中描述了该技术的示例性实施方式。

尽管这种已知技术提供了良好的结果,但特别是在如此形成的图像的视觉渲染质量方面仍可以进行改进。从这种图像形成技术来看,确实很难实现高水平的颜色饱和度。换言之,这种已知技术的色域(再现一系列颜色的能力)可能是有限的,这在一些使用情况下可能是有问题的。这特别是由于以下事实造成的:颜色子像素是通过常规印刷方法(例如,通过胶版印刷)形成的,这不允许形成子像素的足够程度的直线形式且连续的线条,这在印刷子像素期间生成不均匀性(像素线条中断、不规则轮廓等)和色度渲染退化。

由于印刷机器的准确度,所以当前印刷技术还提供了有限的定位准确度,这也由于像素和子像素相对于彼此的错误定位(子像素重叠、未对准的问题)或由于子像素之间缺乏印刷容差区间而降低了最终图像的质量。

图1表示通过采用不同颜色子像素的线条6形式的像素偏移4进行的印刷2的示例。如图所示,子像素的各个线条6的轮廓显示出不规则性。由于印刷期间的定位不准确,所以针对这些线条的定位,必须考虑容差。

如图1所示,为了补偿各个像素的子像素的这些不均匀性和错位(从而避免相邻子像素的可能重叠和所需颜色的退化),可以将子像素印刷成在各个子像素之间保留白色区域8。然而,这种添加白色区域的技术有如下缺点:它限制了给定颜色可以获得的饱和度水平,这阻碍了获得令人满意的色域。

现在需要安全地形成定制彩色图像,特别是在诸如身份证件等的证件中。尤其需要允许灵活且安全地定制彩色图像,使得如此产生的图像难以伪造或再现并且可以容易地被认证。

此外,目前能够提供适当水平的安全性和灵活性的解决方案无法获得良好的图像亮度水平以及足够的色域,尤其是获得形成某些高质量彩色图像所需的色彩明暗,例如,当图像区域需要具有给定颜色的高饱和度时。

发明内容

为此,本发明涉及一种安全证件,所述安全证件包括:

-第一层,所述第一层包括形成像素排列的全息结构,各个像素包括具有不

同颜色的多个子像素;以及

-颜色调制装置,所述颜色调制装置被配置为通过修改所述像素中的至少部分像素中所述子像素相对于彼此的色度贡献来选择所述像素的颜色,以便从与所述调制装置组合的所述像素排列显示定制彩色图像,

所述颜色调制装置包括以下项中的至少一项:

ο所述全息结构的称为破坏区域的区域,所述区域被激光局部破坏;

ο掩蔽装置,所述掩蔽装置被定位成面向所述像素排列,以局部掩蔽所述子像素中的所有或部分子像素;以及

ο放大装置,所述放大装置被定位成面向所述像素排列,以局部放大所述子像素中的所有或部分子像素的亮度。

本发明有利地允许通过所述颜色调制装置与由所述全息层形成的所述像素排列之间的相互作用来创建色彩明暗以形成安全彩色图像。因此,所述彩色图像是由所述颜色调制装置和位于对面的所述像素排列的组合形成的。在不添加所述颜色调制装置来定向或明智地选择入射光的通过的情况下,像素仅形成空白排列,因为该组件缺乏表征所述彩色图像的信息。根据所选的子像素排列对所述颜色调制装置进行配置,以定制像素的视觉外观并因此显示最终彩色图像。

本发明允许产生具有良好图像质量同时是安全的并因此防止伪造和欺诈再现的彩色图像。

根据一个特定实施方式,所述像素排列中的各个子像素是由相应全息光栅形成的,所述全息光栅被配置为通过衍射来生成所述子像素的对应颜色。

根据一个特定实施方式,所述像素排列的各个像素形成颜色子像素的相同图案。

根据一个特定实施方式,所述像素排列的各个像素被配置为使得各个子像素在所述像素中具有独特的颜色。

根据一个特定实施方式,所述像素排列被配置为使得所述子像素是均匀地分布在基板上或基板中的。

根据一个特定实施方式,所述像素排列形成子像素的连续线条。

根据一个特定实施方式,所述全息结构中的被破坏的所述区域对应于与所述像素排列中的所述子像素中的所有或部分子像素相对应的所述全息光栅的被激光烧蚀破坏的区域。

根据一个特定实施方式,所述破坏区域包括这样的子像素:其对应的全息光栅被激光微烧蚀部分地破坏。

根据一个特定实施方式,形成所述颜色调制装置的一部分的所述掩蔽装置包括以下项中的至少一项:

-油墨图案,所述油墨图案被印刷成面向所述像素排列,以局部掩蔽所述子像素中的所有或部分子像素;以及

-不同灰度激光点,所述不同灰度激光点形成在称为第二层的层中,以定位成面向所述像素排列,以局部掩蔽所述子像素中的所有或部分子像素。

根据一个特定实施方式,形成所述颜色调制装置的一部分的所述放大装置包括以下项中的至少一项:

-透镜阵列,所述透镜阵列被设置成面向所述像素排列,以通过将穿过透镜的入射光聚焦或发散在所述子像素中的至少部分子像素上来生成所述定制彩色图像;以及

-光学放大器件,所述光学放大器件包括称为第三层的透明可激光层以及设置在所述第一层与所述第三层之间的透明分离层,所述第三层包括利用激光进行局部不透明化的区域,所述区域面向所述第一层,以便引起与所述不透明化区域相对应的区域中的所述像素排列中的子像素的亮度的放大。

根据一个特定实施方式,所述透镜阵列中的各个透镜相对于位于对面的关联像素定位成将入射光聚焦或发散到所述关联像素的所述子像素中的至少一个子像素上,以在通过所述透镜生成的所述定制彩色图像的区域中,对所述关联像素的所述子像素的相应颜色相对于由所述关联像素独立于所述透镜固有地形成的图案的贡献进行修改。

根据一个特定实施方式,所述证件还包括面向所述第一层的称为第四层的透明可激光层,所述第四层至少部分地被激光辐射碳化,以包括面向所述像素排列的子像素的局部不透明化区域,以在所述定制彩色图像中产生灰度。

根据一个特定实施方式,所述第一层包括:

-第一清漆子层,所述第一清漆子层形成全息光栅的浮凸(reliefs);以及

-第二子层,所述第二子层沉积在所述第一子层的所述浮凸上,所述第二子层的折射率大于所述第一子层的折射率。

本发明还涉及一种对应制造方法。更具体地,本发明涉及一种制作证件的方法,所述方法包括以下步骤:

-在第一层中创建全息结构,所述全息结构形成像素排列,各个像素包括具有不同颜色的多个子像素;

-形成颜色调制装置,所述颜色调制装置通过修改所述像素中的至少部分像素中所述子像素相对于彼此的色度贡献来选择所述像素的颜色,以便从与所述颜色调制装置组合的所述像素排列显示定制彩色图像,

所述颜色调制装置包括以下项中的至少一项:

ο所述全息结构的称为破坏区域的区域,所述区域在所述子像素中的所有或部分子像素上被单个第一激光辐射局部破坏;

ο掩蔽装置,所述掩蔽装置被定位成面向所述像素排列,以局部掩蔽所述子像素中的所有或部分子像素;以及

ο放大装置,所述放大装置被定位成面向所述像素排列,以局部放大所述子像素中的所有或部分子像素的亮度。

根据一个特定实施方式,形成颜色调制装置的步骤包括以下步骤中的至少一个:

-借助于(单一波长下的)单个第一激光辐射,通过激光烧蚀,局部破坏所述全息结构的区域,以消除所述像素排列中的所述子像素中的所有或部分子像素;

-面向所述第一层印刷油墨图案,以局部掩蔽所述像素排列中的所述子像素中的所有或部分子像素;

-借助于(单一波长下的)单个第二激光辐射,形成面向所述像素排列设置的透镜阵列,以通过将穿过透镜的入射光聚焦或发散在所述像素排列的所述子像素中的至少部分子像素上来生成所述定制彩色图像;以及

-形成光学放大器件,所述光学放大器件包括称为第三层的透明可激光层以及设置在所述第一层与所述第三层之间的透明分离层,所述第三层包括借助于(单一波长下的)单个第三激光辐射被局部不透明化的区域,所述区域面向所述第一层,以便引起与所述不透明化区域相对应的区域中的所述像素排列中的子像素的亮度的放大。

附图说明

上文已经描述的图1示意性地表示在介质上印刷颜色子像素的线条。

图2示意性地表示根据本发明的一个特定实施方式的彩色图像;

图3示意性地表示根据本发明的一个特定实施方式的安全证件;

图4示意性地表示根据本发明的一个特定实施方式的安全图像的全息层;

图5示意性地表示根据本发明的一个特定实施方式的全息层的浮凸;

图6A和图6B示意性地表示根据本发明的一个特定实施方式的由全息结构的区域形成的像素;

图7A、图7B和图7C示意性地表示根据本发明的特定实施方式的像素和子像素的排列;

图8示意性地表示根据本发明的一个特定实施方式的彩色图像;

图9示意性地例示了根据本发明的一个特定实施方式的子像素的部分破坏;

图10示意性地表示根据本发明的一个特定实施方式的彩色图像;

图11示意性地表示根据本发明的一个特定实施方式的彩色图像;

图12示意性地表示根据本发明的一个特定实施方式的彩色图像;

图13示意性地表示根据本发明的一个特定实施方式的彩色图像;以及

图14示意性地表示根据本发明的一个特定实施方式的制造方法。

具体实施方式

如上所述,本发明总体上涉及彩色图像的形成并且特别涉及包括这种图像的安全证件。

本发明提出以安全的方式从全息层并且从颜色调制装置形成彩色图像,该全息层包括形成像素排列的全息图,这些像素本身包括多个颜色子像素,该颜色调制装置被配置为通过修改至少部分像素中的子像素相对于彼此的相对色度贡献来选择全息层中的像素的颜色。如下文更详细地描述的,各种实施方式是可能的。具体地,前述颜色调制装置可以采用如下参照附图所解释的各种形式。

颜色调制装置改变了子像素相对于对应像素中的相邻子像素的色度贡献(或权重),以便从像素排列与所述调制装置的组合显示定制彩色图像。

本发明还涉及一种形成这种彩色图像的方法。

根据以下参考上述附图描述的示例性实施方式,将显现本发明的其它方面和优点。

在本文档的其余部分中,在包括根据本发明的原理的彩色图像的证件的情况下描述本发明的实现方式的示例。该证件可以是小册子或卡片类型等的任何证件(称为安全证件)。本发明尤其适用于形成身份证件(诸如:身份证、借记卡、护照、驾驶证、安全入场胸牌等)中的身份图像。本发明还适用于包括至少一个彩色图像的安全文档(票据、公证文书、官方证书…)。

通常,根据本发明的图像可以是在任何合适的介质上形成的。

同样,下面描述的示例性实施方式旨在形成身份图像。然而,应理解,所考虑的彩色图像可以是任何彩色图像。例如,彩色图像可以是表示相关证件持有者的肖像的图像,然而,其它实现方式是可能的。

除非另有说明,否则多个附图共有的或相似的要素具有相同的附图标记并具有相同或相似的特征,为了简单起见通常不再对这些共有要素进行描述。

图2示意性地表示了根据本发明的一个特定实施方式的彩色图像IG。

如该图所示,彩色图像IG包括全息层(也称为第一层)12,其联接至或包括颜色调制装置10。全息层12包括形成像素30的排列29的全息结构,各个像素包括不同颜色的多个子像素32。

如下所述,全息层12固有地形成空白的像素排列29,即像素30不包括对期望形成的图像IG的图案进行限定的信息。正是通过将这种像素排列29与颜色调制装置10组合,定制彩色图像的图案才得以显现。为此,颜色调制装置10被配置为通过修改由全息层12形成的像素30中的至少部分像素中的子像素32相对于彼此的色度贡献来选择像素30的颜色,以便从组合了颜色调制装置10的像素排列29显示定制彩色图像IG。

换言之,颜色调制装置10被配置为使来自全息层12的光朝向图像IG外部的观察点选择性地通过(或通过掩蔽、放大等来修改)。这些调制装置10因此通过对一些子像素在最终图像IG的视觉渲染中的贡献进行修改来生成像素30中的色彩明暗。

颜色调制装置10尤其允许对光的通过进行调制,使得针对像素30中的至少部分像素,相比于与所关心的像素相邻的至少一个其它子像素的贡献,至少一个子像素具有增加或减少的贡献。

如已经指出的,彩色图像IG可以形成在任何介质上。如图3所示,下文将考虑包括证件主体14的安全证件20,在该证件主体14中或该证件主体14上形成有安全图像IG,如上文参照图2所描述的。

在下面的示例性实施方式中,假定安全证件20是身份证件,例如,以卡片的形式,诸如身份证、识别胸牌等。在这些示例中,图像IG是这样的彩色图像:其图案对应于证件持有者的肖像。然而,如已经指出的,其它示例是可能的。

通常,全息层12具有全息结构以通过入射光的衍射、折射和/或反射产生全息图形式的像素排列29。全息图的原理是本领域技术人员众所周知的。下面回顾了一些要素以供参考。例如,在文献EP 2567270 B1中描述了全息结构的示例性实施方式。

图4表示根据一个特定实施方式的上述彩色图像IG的全息层12。为了便于对本发明进行描述,全息层14在此以其固有形式表示,也就是说,不存在颜色调制装置10(其将在后面描述)。

全息层12包括层(或子层)22以及包含三维信息的浮凸(或浮凸结构)24,该浮凸由用作介质的层22形成。这些浮凸24形成由凹部(也称为“谷”)隔开的突出部(也称为“山”)。

全息层22还包括称为高折射率层的层(或子层)28,该层的折射率n2大于浮凸24的折射率n1(这里假定浮凸24形成用作介质的层22的一体部分,使得浮凸24和层22具有相同的折射率n1)。可以是金属层和/或介电层的该层28覆盖全息层12的浮凸24。如本领域技术人员所理解的,浮凸24与层28组合形成产生全息图(全息效应)的全息结构27。

全息结构27的浮凸24可以例如通过以制造衍射结构的已知方式压印冲压清漆层(在该示例中包括在层22中)来形成。因此,浮凸24的冲压表面呈周期性阵列的形式,例如,该周期性阵列的深度和周期可以分别为一百至几百纳米的数量级。该冲压表面涂覆有层28,例如,借助于透明介电材料(其具有高光学指数)或/和金属材料的真空沉积。全息效应由形成全息结构27的浮凸24和层28的关联产生。

全息层12可以可选地包括保持全息图的光学特性所需的和/或使得能够确保组件的机械和化学耐受性的其它子层(未表示)。

高折射率层28(图4)可以由以下材料中的至少一种形成:铝、银、铜、硫化锌、氧化钛。

在本文档中描述的示例性实施方式中,全息层12是透明的,使得通过衍射、反射和折射看到显示彩色图像IG的全息效应。然而,可以设想其它结构,其中全息层12是不透明的,使得彩色图像IG仅通过入射光在全息结构27上的反射而可见。

全息结构12是通过本领域技术人员已知的任何合适的方法制成的。

浮凸24具有表示为n1的折射率,例如在波长λ=656nm下约为1.56。

在此处考虑的示例(图4)中,层22是透明清漆层。全息结构27涂覆有薄层28,例如,该薄层由铝或硫化锌制成、具有高折射率n2(与n1相比)(例如,针对硫化锌,在波长λ=660nm下为2.346)。薄层28具有例如介于30nm至200nm之间的厚度。

层22可以是可热成型层,从而允许通过在用作介质的层22上进行压印来形成全息结构27的浮凸24。作为变型,全息结构27的浮凸24可以是使用紫外(UV)交联技术制成的。由于这些制造技术是本领域技术人员已知的,所以为简单起见,不再对其进行更详细的描述。

图5表示包括突出部和凹部的全息结构27的浮凸24的示例。

仍然参照图4,全息层12可以与各种其它层封装或组装在一起。此外,如已经指出的,全息层12形成像素30的排列29。各个像素30包括多个颜色子像素32,即,此处考虑的示例中的3个子像素32。

观察者OB因此可以根据特定的观察方向,从全息层12的全息结构27折射、反射和/或衍射的光中看到像素排列29。

如下所示,像素排列29可以采用各种形式。

图6A和图6B表示根据一个特定实施方式的由全息层12中存在的全息结构27的区域形成的像素30。更具体地,此处认为全息结构27的浮凸24(图4)形成子像素的平行线条34,然而,其它实现方式是可能的。针对各个像素30,其构成子像素32因此由相应线条30的一部分形成,该部分构成被配置为通过衍射和/或反射生成所述子像素的对应颜色的相应的全息光栅(或全息光栅部分)。

在此处设想的示例中,像素30因此包括不同颜色的3个子像素,然而,其它示例是可能的。假定各个子像素32是单色的。各个全息光栅被配置为在各个子像素32中生成对应于预定观察角度的颜色,在不同观察角度下,该颜色被修改。例如,假定各个像素30的子像素32在预定观察角度下分别具有不同的基本颜色(例如,绿色/红色/蓝色或青色/黄色/洋红色)。

如图6A和图6B所示,对应于三个线条34的、形成同一像素30的子像素32的全息光栅具有特定的几何规格,以生成期望的不同颜色。具体地,在该示例中形成3个子像素32的全息光栅具有表示为l的宽度和表示为p的、各个全息光栅之间的间距。

因此,在各个像素30由4个子像素32组成的所考虑的示例中,同一像素中的子像素的颜色之一的理论最大饱和容量(saturation capacity)S可以用以下方式表示:

[数学式1]

举例来说,可以认为l=60μm并且p=10μm,这导致理论最大饱和容量S=0.21。

可以形成这样的全息光栅:其形成子像素32,使得间距p趋于零,这允许将颜色的理论最大饱和容量增大一个子像素(然后S趋于0.25)。

根据一个特定示例,间距设置为p=0,这允许达到等于0.25的理论最大饱和容量S。在这种情况下,如图6A和图6B所示的子像素的线条34是连续的(在子像素线条之间不存在空间或白色区域)。

本发明因此允许形成连续的子像素线条,也就是说,彼此相邻,而不必在各个线条之间留下分离白色区域,或者可能保留分离白色区域但子像素的线条之间的尺寸有限(具有小间距p)。如根据以下示例性实施方式将更清楚地显现的,全息光栅的这种特定配置允许显著提高最终图像IG的质量(更好的颜色饱和度)。这是可能的,尤其因为与子像素的常规印刷(通过偏移等)相比,全息结构的形成允许实现子像素的定位方面的更好的准确度以及更好的均匀性。

如已经指出的,由全息层12形成的像素30的排列29(图2)可以采用各种形式。下面描述示例性实施方式。

通常,像素排列29可以被配置为使得子像素32均匀地分布在全息层12中。子像素32可以例如形成子像素的平行线条或另一六边形(Bayer型)阵列,其它示例是可能的。

子像素32可以例如形成正交矩阵。

像素30可以均匀地分布在排列29中,使得在全息层12中周期性地重复子像素32的同一图案。

此外,像素排列29的各个像素30可以被配置为使得各个子像素32在所述考虑的像素中具有独特的颜色。根据一个特定示例,像素排列29中的各个像素32形成颜色子像素的相同图案。

现在参照图7A、图7B和图7C描述可以在安全证件20(图3)中实现的像素的排列(或平铺)29的特定示例。应注意,这些实现方式仅通过非限制性示例的方式呈现,特别是在像素和子像素的排列和形状以及指派给这些子像素的颜色方面,许多变型是可能的。

根据图7A所示的第一示例,像素排列29的像素30是矩形(或正方形)并且包括不同颜色的3个子像素32a、32b和32c(统称为32)。如已经参照图6A至图6B所描述的,子像素32可以各自由子像素的线条34的一部分形成。在该示例中,平铺29因此形成像素30的彼此正交的行和列的矩阵。

图7B是表示规则平铺的另一示例的俯视图,其中各个像素30由3个子像素32(表示为32a至32c)组成,各个子像素具有不同颜色。子像素32在此处是六边形的。

图7C是表示规则平铺的另一示例的俯视图,其中各个像素30由4个子像素32(表示为32a至32d)组成,各个子像素具有不同颜色。子像素32在此处是三角形的。

针对所考虑的像素排列中的各个像素排列,可以调整各个像素30的形状和尺寸,以及在适当的情况下,调整子像素之间的当前分离白色区域的尺寸,以实现所需的最大颜色饱和度水平和所需的亮度水平。

如已经描述的,包含在图像IG(图2至图3)中的颜色调制装置10可以具有不同形式。通常,颜色调制装置10可以包括以下项中的至少一项:

-全息结构12的称为破坏区域的区域,该区域被激光局部破坏;

-掩蔽装置,该掩蔽装置面向像素30的排列29定位,以局部掩蔽所有或部分子像素32;以及

-放大装置,该放大装置面向像素30的排列29定位,以局部放大所有或部分子像素32的亮度。

下面描述了安全证件20的特定实现方式的示例,该安全证件包括如先前参照图2至图7C所述的彩色图像IG。在这些示例中,图像IG(更具体地分别表示为IG1至IG5)因此包括如已经大体描述的全息层12和颜色调制装置10。

更具体地,参照图8和图9描述安全证件2(图1)的第一特定实施方式。在该示例中,全息层12插设在透明层40与透明层42之间。在此处考虑的示例中,这两层是由聚碳酸酯或用于覆盖全息层12的任何其它合适的材料制成的。

全息层12包括全息结构27的称为破坏区域的区域RG1,该区域被激光局部破坏。全息结构27的这种选择性破坏导致像素30中的至少部分像素中的一个或多个子像素32的部分或全部破坏,这造成所关心的区域中全息效应的修改。因此,在全息结构27的破坏区域中,全息效应被消除或降低,这降低了(或完全消除了)面向破坏区域RG1定位的一个或多个子像素32相对于所关心的像素30的至少一个其它相邻子像素32的相对颜色贡献。换言之,全息结构27的这种选择性破坏导致在最终彩色图像(此处表示为IG1)中对一些子像素32相对于与所关心的像素30相邻的至少一个其它子像素32的色度权重进行修改。

这些破坏区域RG1因此共同形成颜色调制装置10,该颜色调制装置被配置为与全息层12结合地显示定制彩色图像IG1(图2至图3),如上文已经描述的。

激光破坏导致全息结构27(更具体地是浮凸24和/或覆盖所述浮凸的层28)的几何形状的局部消除(或变形)。这些局部破坏导致对应像素和子像素中的光行为(即,光的反射、衍射和/或折射)的修改。

根据一个特定示例,全息结构27中的这些破坏区域RG1对应于与像素排列29中的子像素32中的所有或部分子像素相对应的全息光栅中被激光烧蚀破坏的区域。因此,可以对子像素32执行部分激光烧蚀,如通过图9中的示例所示,以降低所关心的像素30中的所述子像素的颜色贡献。

可以借助于激光辐射LS1执行激光烧蚀(图8至图9),例如,Nd:YAG类型的激光辐射,其具有单一波长(例如,约1064nm)。

现在参照图10描述安全证件2(图1)的第二特定实施方式。在该示例中,先前参照图2至图7C描述的全息层12也插设在层40与层42之间,如已经参照图9描述的。

面向全息结构27(也就是说,面向像素30的排列29)进一步印刷了图案50,以局部掩蔽子像素32中的所有或部分子像素。该图案50是由油墨(或等效材料)形成的,其允许至少部分地掩蔽全息结构27的一些区域。

在整体结构中添加该印刷图案50允许降低(甚至完全消除)面向印刷图案50定位的一个或多个子像素32相对于所关心的像素30中的至少一个其它相邻子像素32的相对颜色贡献。换言之,全息结构27的这种选择性掩蔽导致在最终彩色图像(此处表示为IG2)中对一些子像素32相对于与所关心的像素30相邻的至少一个其它子像素32的色度权重进行修改。

该印刷图案50因此形成颜色调制装置10,该颜色调制装置被配置为与全息层12结合地显示定制彩色图像IG2(图2至图3),如上文已经描述的。就该图案50旨在局部掩蔽一些子像素而言,其更具体地构成本发明意义内的掩蔽装置。

用于形成该印刷图案50的油墨可以是黑色、白色或任何其它颜色,这取决于所期望的掩蔽效果,以对像素排列29中的像素30的颜色进行调制。

尤其可以执行例如喷墨式的印刷,以仅掩蔽子像素32的一部分(甚至整个子像素32),这允许降低所关心的像素30中的所述子像素32的相对颜色贡献。

在图10所示的示例中,图案50印刷在全息层12的上表面上,与全息结构27相反。然而,其它实施方式是可能的。例如,可以在面向全息层12的另一层上印刷图案50,例如,诸如在层40上、层42上或未表示的附加层上。也可以在全息层12的下表面上印刷图案50。

现在参照图11描述安全证件2(图1)的第三特定实施方式。在该示例中,已经参照图2至图7C描述的全息层12也插设在透明层40与透明层42之间,如已经参照图9描述的。

在该示例中,对激光敏感的透明层60(称为可激光层)也设置在全息层12与层40之间的界面处。该可激光层60能够借助于激光辐射LS2被局部不透明化,以至少部分地阻挡光的通过,这因此允许至少部分地掩蔽一个或多个子像素。

如图所示,可激光层60因此包括称为不透明区域的区域(或体积)62,所述区域被激光辐射LS2局部不透明化,这些不透明区域面向全息结构27定位,以局部掩蔽子像素32中的所有或部分子像素。更具体地,这些不透明区域62构成具有可变形状和不透明度的激光点,所述激光点由可激光层60的局部碳化形成。通过特别地调整激光LS2的功率和/或冲击的持续时间,可以形成期望的不透明区域62。因此,变黑程度是由激光辐射LS2施加的能量的函数。

不透明(非反射)区域60是面向一些子像素32形成的,以在此处表示为IG3的最终彩色图像中产生灰度。

这些不透明区域62的添加允许降低(甚至完全消除)面向彼此定位的一个或多个子像素32相对于与所关心的像素30相邻的至少一个其它子像素32的相对颜色贡献。换言之,全息结构27的这种选择性掩蔽导致在最终彩色图像IG1中对一些子像素32相对于与所关心的像素30相邻的至少一个其它子像素32的色度权重进行修改。

这些不透明区域62因此共同形成颜色调制装置10,该颜色调制装置被配置为与全息层12结合地显示定制彩色图像IG3(图2至图3),如上文已经描述的。就这些不透明区域62旨在局部掩蔽一些子像素而言,其更具体地构成本发明意义内的掩蔽装置。

在图11所示的示例中,可激光层60位于全息层12下方、全息结构27的一侧上。然而,其它实现方式是可能的。可激光层60可以特别地位于全息层12上方、全息结构27的相反侧上。作为变型,包括不透明区域的多个可激光层可以布置在全息层12的上方和下方。

通过非限制性示例的方式,可以用于形成本文档中描述的可激光层的可激光材料是聚碳酸酯、一些经处理的聚氯乙烯、经处理的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯或经处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯。

现在参照图12描述安全证件2(图1)的第四特定实施方式。在该示例中,已经参照图2至图7C描述的全息层12也插设在透明层40与透明层42a之间。层40和层42a可以是由聚碳酸酯或任何其它合适的材料制成的。

在该示例中,包括多个透镜LN的透镜阵列68设置为面向由全息层12形成的像素排列29,以通过将穿过透镜LN的入射光聚焦或发散到子像素32中的至少部分子像素上来生成定制彩色图像(此处表示为IG4)。

在该示例中,透镜阵列68形成在上层42a的表面上,但其它实现方式是可能的。透镜LN例如可以通过激光辐射LS3的投射形成。例如可以使用CO2型激光辐射等来创建对透镜阵列68的透镜LN进行限定的表面变形。层42a本身层压在全息层12上,或可选地层压在位于层42a与全息层12之间的中间层上。

可以相对于位于对面的像素30(称为关联像素)来定位(或配置)各个透镜,以将入射光聚焦或发散到所述关联像素的子像素32中的至少一个子像素上,以在通过透镜生成的彩色图像IG4的区域中,相对于独立于所述透镜(或者在没有所述透镜的情况下)的由关联像素30固有地形成的图案,对关联像素的子像素的相应颜色的贡献进行修改。

换言之,可以相对于位于对面的关联像素30来定位(或配置)各个透镜LN,以将入射光聚焦或发散到所述关联像素的子像素32中的至少一个子像素上,以在彩色图像的对应于所述像素的区域中,对关联像素的至少一个子像素的相对于与所述关联像素相邻的其它子像素的相应颜色贡献的相应相对颜色贡献进行修改。

透镜LN因此允许放大一些子像素32的亮度并降低其它子像素32的亮度,这产生色彩明暗,从而使得可以通过透镜阵列68与由全息结构27形成的像素排列29之间的相互作用来显示最终彩色图像IG4。因此可以调整透镜LN的配置,以从像素30的同一空白排列29生成各种彩色图像IG4。

透镜阵列68因此形成颜色调制装置10,该颜色调制装置被配置为与全息层12结合地显示定制彩色图像IG4(图2至图3),如上文已经描述的。就该透镜阵列68特别旨在放大一些子像素相对于其它子像素的亮度而言,其更具体地构成本发明意义内的放大装置。

根据一个特定示例,透镜LN(或其至少部分)是会聚透镜,该会聚透镜被配置为聚焦所接收的入射光,以在通过所述透镜生成的彩色图像IG4的对应区域中,强调关联像素(位于对面的像素)的至少一个子像素32相对于与所述关联像素30相邻的各个其它子像素32的相应颜色贡献的相对颜色贡献。

根据一个特定示例,透镜LN被配置为将光聚焦到关联像素30的单个子像素32上,以在通过所述透镜生成的彩色图像IG4的对应区域中掩蔽与关联像素30相邻的各个其它子像素32的颜色。

还可以将透镜阵列68中的透镜LN配置成使得它们将光聚焦到全息结构27的给定区域的像素30中的相同颜色的子像素32上,使得在定制彩色图像IG4中出现单色区域。

作为变型,可以将透镜阵列68中的透镜LN配置成使得它们将光聚焦到与关联像素30相邻的至少两个子像素32上,从而使得由所述至少两个相邻子像素32的颜色组合产生的混合颜色出现在彩色图像IG4的对应区域中。

根据一个特定示例,发散透镜LN中的至少部分发散透镜被配置为使得由透镜接收的入射光发散,以在通过所述透镜生成的彩色图像IG4的对应区域中,减少关联像素30的至少一个子像素32相对于与关联像素30相邻的其它子像素32的相应颜色贡献的颜色贡献。

上述结构仅通过示例的方式进行描述,透镜阵列68的其它实现方式是可能的。在图12所示的示例中,透镜阵列68位于全息层12上方。作为变型,透镜阵列68可以形成在全息层12下方(在全息结构27的一侧上)的层压层(例如,层40)上。

现在参照图13描述安全证件2(图1)的第五特定实施方式。在该示例中,已经参照图2至图7C描述的全息层12也插设在透明层40与透明层42之间,如已经如上描述的。

此处用IG5表示的彩色图像是由上文已经描述的全息层12和光学放大器件74的组合形成的,该光学放大器件74包含透明可激光层和设置在全息层12与透明可激光层之间的透明分离层70。透明可激光层和透明分离层70位于全息层12下方,也就是说,在由浮凸24和高折射率层28形成的全息结构27的一侧上。如下所述,透明分离层70允许在全息层12与透明可激光层之间保持标记为e1的间隙。

在此处考虑的示例中,上述透明可激光层是位于全息层12下方的层40,但其它结构是可能的。

仍然在该示例中,可激光层40包括借助于激光辐射LS4而局部不透明化的区域72,这些区域面向全息层12,以引起最终彩色图像IG5的对应于不透明区域72的区域中的像素排列30中的子像素32的亮度的放大。形成不透明区域72的技术与上文参照图11描述的形成不透明区域62的技术相同。可激光层40可以与参照图11描述的可激光层60相同。特別地,部分或完全阻挡光的不透明区域72是通过可激光层40的一些区域的激光碳化产生的。

透明分离层70允许在全息结构27与不透明区域72之间保持间隙e1。在可激光层40中与全息结构27相距一定距离形成不透明区域72,使得能够产生面向所述不透明区域72定位的子像素32的亮度的局部放大现象。为了获得这种光学放大效果,透明分离层70的厚度e1需要大于或等于可见光谱中的最长波长(表示为λmax)的一半。换言之,需要:

[数学式2]

其中λmax=750nm。

根据一个特定示例,厚度e1介于0.375μm至100μm之间(包括边界),并且优选地介于0.375μm至5μm之间(包括边界)。

可激光层40中的各个不透明区域72被定位成面向至少一个子像素32,以放大所述至少一个子像素在最终彩色图像IG5的区域中相对于与所考虑的像素30相邻的至少一个其它子像素32的相对色度贡献。

光学放大器件74因此形成颜色调制装置10,该颜色调制装置被配置为与全息层12结合地显示定制彩色图像IG(图2至图3),如上文已经描述的。就该光学放大器件74旨在放大一些子像素相对于其它子像素的亮度而言,其更具体地构成本发明意义内的放大装置。

通常,参照上述实施方式中的各个实施方式,可以通过将可激光层合并到整体结构中(如果在所述结构中不存在这样的层)来进一步在如此获得的彩色图像IG中生成对比度。该可激光层可以以与上面参照可激光层60(图11)或可激光层40(图13)描述的相同的方式利用激光进行局部碳化,以在最终彩色图像中产生对比度并因此改善其视觉渲染的质量。

更具体地,彩色图像的整体结构还可以包括面向全息层12的这种透明的可激光层,该可激光层被激光辐射至少部分地碳化,以包括面向像素排列29的子像素32的局部不透明化区域,以在定制彩色图像中产生灰度。

通常,本发明有利地允许通过颜色调制装置与由全息层形成的像素排列之间的相互作用来创建色彩明暗以形成安全彩色图像。因此,彩色图像是由颜色调制装置和位于对面的像素排列的组合形成的。在不添加颜色调制装置来定向或明智地选择入射光的通过的情况下,像素仅形成空白排列,因为该组件缺乏表征彩色图像的信息。根据所选的子像素排列对颜色调制装置进行配置,以定制像素的视觉外观并因此显示最终彩色图像。

本发明允许产生具有良好图像质量同时是安全的并因此防止伪造和欺诈再现的彩色图像。

更具体地,本发明允许获得提高的图像质量,即,最终图像的更好的整体亮度(更高的亮度、更鲜艳的颜色)和更好的颜色饱和度容量。换言之,与印刷图像相比,本发明允许获得具有改善的色域的高质量彩色图像。

使用全息结构来形成像素排列的优点在于,该技术提供如此形成的像素和子像素的高定位准确度。该技术尤其允许避免子像素之间的重叠或未对准,这改善了整体视觉渲染。

如已经参照图6A至图6B描述的,由于与传统印刷技术的情况相比提高了定位准确度,所以本发明允许减少甚至消除分离白色区域,否则需要在子像素之间(例如,在子像素的线条之间)提供该分离白色区域以避免子像素之间的可能重叠。由于本发明,因此不再需要在子像素之间保留分离白色线条来保持子像素定位的容差,这允许增加各个子像素像素的最大颜色饱和度(每像素的白色更少,因此更多基本颜色)。

然而,可以在像素排列中保留可能具有减小尺寸的白色子像素,以实现期望的亮度水平。甚至可以去除白色子像素,因为全息图固有地具有高亮度,特别是允许获得比利用印刷油墨的情况下更大的亮度。因此,可以在像素排列中仅保留基本颜色子像素,这允许获得增加的颜色饱和容量。例如,可以仅从3个子像素形成像素(例如,根据六边形图案),这允许针对各个基本颜色实现33%的理论最大颜色饱和度。

通过实现本发明的原理,可以在图像被伪造或非法再现时容易地检测到欺诈。此外,由于本发明而实现的图像的这种复杂性和安全性水平不会以牺牲图像的视觉渲染的质量为代价。

根据本发明原理的颜色调制装置可以采用各种形式:(1)全息结构的破坏区域,(2)掩蔽装置或(3)放大装置,如前所述。然而,根据本发明的彩色图像IG可以包括上述形式(1)、(2)和(3)中的至少两种的任何组合或在其组合范围内(例如,(1)和(2),或甚至(1)和(3),或甚至(2)和(3))。

根据一个特定实施方式,现在参照图14描述用于制造如上所述的彩色图像IG的方法。例如,假定彩色图像IG是形成在如图3所示的证件20中的。

在创建步骤S2期间,在全息层12中制造形成如前所述的像素30的排列29的全息结构27。根据已经描述的示例之一,各个像素30包括具有不同颜色的多个子像素32。

层22(图4)可以是可热成型层,从而允许通过在用作介质的层22上进行压印来形成全息结构27的浮凸24。作为变型,全息结构27的浮凸24可以是使用UV交联技术制成的,如已经指出的。由于这些制造技术是本领域技术人员已知的,所以为简单起见,不再对其进行更详细的描述。

还可以使用粘合剂和/或胶水层(未表示)来确保全息层12粘合到介质上(例如,粘合到上面已经描述的层42或42a上)。

在形成步骤S4期间,如上所述形成颜色调制装置10,以通过修改像素30中的至少部分像素中子像素32相对于彼此的相对色度贡献来选择像素30的颜色,以便从与颜色调制装置10组合的像素排列29显示定制彩色图像IG。

如已经描述的,如此形成的颜色调制装置10可以包括以下项中的至少一项:

-全息结构的称为破坏区域的区域(RG1),这些区域在所有或部分子像素32上被单个第一激光辐射LS1局部破坏(图8);

-掩蔽装置(50;60-62),该掩蔽装置面向像素排列29定位,以局部掩蔽所有或部分子像素32(图10至图11);以及

-放大装置(68;70-72),该放大装置面向像素排列29定位,以局部放大所有或部分子像素32的亮度(图12至图13)。

因此,图8所示的破坏区域RG1是借助于单激光辐射LS1、通过对全息结构的区域进行激光烧蚀以消除像素排列中的子像素中的所有或部分子像素、通过局部破坏形成的。

图10所示的掩蔽装置50是通过面向在步骤S2中获得的全息层12印刷油墨图案以局部掩蔽像素排列中的子像素中的所有或部分子像素而形成的。

图12所示的透镜阵列68是由层42a借助于单激光辐射LS3的表面变形形成的,该透镜阵列面向像素排列29设置,以通过将穿过透镜的入射光聚焦(或发散)到像素排列的子像素中的至少部分子像素上来生成定制彩色图像。作为变型,通过使用3D打印机头来进行透明材料的投射,以在透明层42a的表面上形成透镜。

图13所示的光学放大器件74被形成为包括透明可激光层40以及设置在全息层12与透明可激光层40之间的透明分离层70。不透明区域72是进一步借助于单激光辐射LS4、通过在面向全息层12的可激光层40中进行碳化而局部形成的,以引起对应于所述不透明区域的区域中的像素排列30中的子像素32的亮度的放大。

因此,根据期望形成的颜色调制装置10的类型,可以使用单激光辐射(即,LS1、LS2、LS3和LS4之一)来形成颜色调制装置10。换言之,颜色调制装置10可以是使用以下项中的单激光辐射形成的:

-产生如已经描述的破坏区域RG1所需的激光辐射LS1(图8);

-形成如已经描述的不透明区域62所需的激光辐射LS2(图11);

-形成如已经描述的透镜阵列68所需的激光辐射LS3(图12);以及

-形成如已经描述的不透明区域72所需的激光辐射LS4(图13)。

根据一个特定示例,可以最多使用上述辐射LS1和LS4当中的两种不同激光辐射来形成颜色调制装置10。

根据一个特定示例,激光辐射LS2和LS4是相同的。

因此,本发明允许根据相对简单的制造方法安全地生成高质量的定制彩色图像。

本领域技术人员将理解,本文档中描述的实施方式和变型仅构成本发明的实现方式的非限制性示例。特别地,本领域技术人员可以设想上述特征和实施方式之间的任何调整或组合以满足非常特定的需要。

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