Носій для надання глядачу тривимірного оптичного зображення

1 Носій Д Л Я надання глядачу тривимірного оптичного зображення і сформований множиною пар рознесених оптичних елементів (14, 16), який відрізняється тим, що кожний оптичний елемент пари (14, 16) займає таке положення, щоб переспрямовувати світло, що падає на нього, до ВІДПОВІДНОГО ока глядача, коли глядач знаходиться під таким зумовленим кутом зору обмеженого діапазону кутів, що ця пара надає глядачу образ спільної точки (Р), розташованої на зумовленій відстані від площини носія, а множина пар оптичних елементів (14, 16) має таку будову, що відповідна множина образів цієї спільної точки (Р) створює зазначене тривимірне зображення елементи, взаємна орієнтація яких визначає відстань ВІДПОВІДНОГО точкового образу (Р) від поверхні носія 8 Носій за будь-яким з попередніх пп , який відрізняється тим, що для кожного точкового образу існує набір зазначених пар оптичних елементів (14, 16), завдяки чому кожний точковий образ є видимим під різними кутами зору 2 Носій за П 1, який відрізняється тим, що зазначені оптичні елементи (14, 16) розташовані таким чином, щоб відбивати до глядача світло, що падає на них 3 Носій за П 1, який відрізняється тим, що зазначені оптичні елементи (14, 16) розташовані таким чином, щоб заломлювати світло, що проходить через носій 4 Носій за будь-яким з пп 1-3, який відрізняється тим, що зазначені оптичні елементи (14, 16) включають борозни, сформовані на поверхні носія 5 Носій за будь-яким з пп 1 - 3 , який відрізняється тим, що зазначені оптичні елементи (14, 16) включають гребінці, сформовані на поверхні носія 6 Носій за п 2, який відрізняється тим, що зазначені оптичні елементи (14, 16) включають відбивні елементи, які сформовано на поверхні носія друкарським способом 7 Носій за будь-яким з попередніх пп , який відрізняється тим, що кожна з зазначених пар оптичних елементів (14, 16) включає два короткі ЛІНІЙНІ точкові образи (Р) разом утворюють ЛІНІЙНИЙ об 9 Носій за п 8, який відрізняється тим, що для щонайменше одного зазначеного точкового образу оптичні елементи (14, 16), що відносяться до цього образу, є зміщеними від спільної лінії 10 Носій за п 9, який відрізняється тим, що для щонайменше одного зазначеного точкового образу оптичні елементи (14, 16), що відносяться до цього образу точки, розташовуються на СПІЛЬНІЙ горизо нтальній ЛІНИ 11 Носій за п 8, який відрізняється тим, що для щонайменше деяких зазначених точкових образів обрані пари оптичних елементів (14, 16) виключено так, що ті зазначені точки стають невидимими під обраними кутами зору, забезпечуючи зникнення з поля зору схованої лінії і/або схованої поверхні, утворених ними відносно тривимірного зображення 12 Носій за будь-яким з попередніх пп , який відрізняється тим, що щонайменше деякі зазначені раз 13 Носій за будь-яким з попередніх пп , який відрізняється тим, що щонайменше деякі зазначені точкові образи (Р) разом утворюють затінювання, щоб створити образ поверхні тривимірного об'єкта 14 Носій за п 13, який відрізняється тим, що зазначені точкові образи (Р) разом утворюють затінювання, щоб створити образ багатьох поверхонь тривимірного об'єкта, причому ЩІЛЬНІСТЬ за значених оптичних елементів (14, 16) для відносно нахилених поверхонь є меншою порівняно з оптичними елементами (14, 16) для менш нахилених поверхонь зазначеного об'єкта 15 Носій за будь-яким з попередніх пп , який відрізняється тим, що носій побудований таким чином, що створює для глядача множину оптичних зображень, видимих під різними кутами зору 16 Носій за будь-яким з попередніх пп , який відрізняється тим, що оптичні елементи (14, 16) різ О 00 них пар мають різні профілі поперечного перерізу для контролю яскравості зображення і/або затіню Винахід відноситься до носив, які забезпечують одне чи більше тривимірних зображень Є багато заявок, де тривимірні оптичні зображення необхідні чи бажані Було запропоновано багато пристроїв, які мають двовимірні носи для забезпечення тривимірних оптичних зображень у глядача, наприклад пат США 4 135 502 Крім того відомий пристрій, згідно з Applied Optics and Optical Engineering, Ed R Kmgslake, Akademic Press, London, GB, 1965, Vol II, pages 96 -117, який має носій, призначений надавати глядачу тривимірне зображення і який сформований множиною пар рознесених оптичних елементів Однак сучасний розвиток техніки потребує нових носив тривірного оптичного зображення з підвищеною якістю, які можна було б застосовувати у виробництві цінних паперів, документів чи інших виробах Задачею винаходу є створення носія тривимірного оптичного зображення, в якому оптичні елементи, що використовуються та їх взаєморозташування забезпечують отримання зображення з підвищеною якістю з одночасним зменшенням загальної КІЛЬКОСТІ ОПТИЧНИХ елементів на носи Поставлена задача вирішується тим, що у носи для надання глядачу тривимірного оптичного зображення і сформований множиною пар рознесених оптичних елементів, згідно з винаходом, кожний оптичний елемент пари займає таке положення, щоб переспрямовувати світло, що падає на нього, до ВІДПОВІДНОГО ока глядача, коли глядач знаходиться під таким зумовленим кутом зору обмеженого діапазону кутів, що ця пара надає глядачу образ спільної точки (Р), розташованої на зумовленій відстані від площини носія, а множина пар оптичних елементів має таку будову, що відповідна множина образів цієї спільної точки (Р), наданих ними, створює зазначене тривимірне зображення Рекомендовано, щоб зазначені оптичні елементи були розташовані таким чином, щоб відбивати до глядача світло, що падає на них Важливо, щоб зазначені оптичні елементи були розташовані таким чином, щоб заломлювати світло, що проходить через носій Доцільно, щоб зазначені оптичні елементи включали борозни, сформовані у поверхні носія Можливо, щоб зазначені оптичні елементи включали гребінці, сформовані на поверхні носія Бажано, щоб зазначені оптичні елементи включали відбивні елементи, надруковані на поверхні носія Кожна з зазначених пар оптичних елементів може включати два короткі ЛІНІЙНІ елементи, взаємна орієнтація яких визначає відстань ВІДПОВІДНОГО точкового образу (Р) від поверхні носія Для кожного точкового образу також може існувати набір зазначених пар оптичних елементів, завдяки чому кожний точковий образ є видимим 47489 4 вання зображення і/або кута зору під різними кутами зору Переважно, щоб для щонайменше одного зазначеного точкового образу оптичні елементи, що відносяться до цього образу, були зміщеними від СПІЛЬНОЇ ЛІНИ Також доцільно, щоб для щонайменше одного зазначеного точкового образу оптичні елементи, що відносяться до цього образу точки, були розташовані на СПІЛЬНІЙ горизонтальній лінії Крім того, для щонайменше деяких зазначених точкових образів, обрані пари оптичних елементів виключаються таким чином, що залишаються затемненими для обраних кутів зору і утворюють сховану ЛІНІЮ і/або сховану поверхню, усунуті з тривимірного зображення Щонайменше деякі зазначені точкові образи (Р) можуть разом утворювати ЛІНІЙНИЙ образ Також пропонується, щоб щонайменше деякі зазначені точкові образи (Р) разом утворювали затінювання, щоб створити образ поверхні тривимірного об'єкту Зазначені точкові образи (Р) можуть разом утворювати затінювання, щоб створити образ багатьох поверхонь тривимірного об'єкту, причому ЩІЛЬНІСТЬ зазначених оптичних елементів для відносно нахилених поверхонь є меншою, порівняно з оптичними елементами для менш нахилених поверхонь зазначеного об'єкту Найбільш доцільно, щоб носій був побудований таким чином, щоб він створював для глядача множину оптичних зображень, видимих під різними кутами зору Оптичні елементи різних пар повинні мати різні профілі поперечного перетину для контролю яскравості зображення і/або затінювання зображення і/або кута зору У винаході дається носій для забезпечення тривимірного зображення у глядача, який має декілька переваг Згідно винаходу, носій для забезпечення одного чи більше тривимірних оптичних зображень у глядача утворюється деякою КІЛЬКІСТЮ пар оптичних елементів, кожна з яких забезпечує глядачеві зображення точки на визначеній відстані від площини носія, а багато таких зображень точок формує тривимірні оптичні зображення Два оптичні елементи кожної з пар спрямовують світло до ВІДПОВІДНИХ очей глядача, коли він розглядає носій з ВІДПОВІДНОГО положення чи діапазону положень Світло може проходити до глядача чи при відбитті від оптичних елементів пар, чи від елементів, які відбивають світло, що проходить крізь носій (коли це є прозорий чи напівпрозорий матеріал) Два елементи кожної пари можуть мати заглиблення чи гребені, утворені у/чи на поверхні носія, наприклад, вони можуть утворюватися світловідбиваючим друкованим шаром на документі, зокрема на цінних паперах (наприклад, на банкнотах) 47489 Переважно, кожна пара оптичних елементів має два коротких ЛІНІЙНИХ елемента (зокрема у вигляді заглиблення чи гребеня), відповідна орієнтація яких визначає відстань ВІДПОВІДНОГО зображення ТОЧКИ ВІД площини носія Кожне зображення точки переважно забезпечується декількома парами з тим, щоб одну і ту ж точку було можливо розглядати з під різними кутами Пари оптичних елементів для кожного зображення точки можуть бути розташовані на загальній прямій лінії Деякі пари можуть бути зміщені від на цій лінії для того, щоб зображення точки залишилося нерухомим, коли глядач змінює кут зору чи, альтернативно, щоб зображення точки рухалося, в останньому випадку може бути утворено зображення об'єкту, що рухається Але необов'язково, щоб ПОСЛІДОВНІСТЬ пар для даного зображення точки було розташовано на загальній лінії Пари можуть бути розміщені у бажаному положенні на відстані від загальної лінії (наприклад, вони можуть бути розміщені вздовж будь-якої кривої л і н 10, при відповідному розміщенні і орієнтуванні однієї пари відносно іншої Таким шляхом набір пар оптичних елементів для різних точок зображення може знаходитися віддалено, запобігаючи перехрещенню чи іншому пошкодженню одна одній Якщо пари розміщують таким чином, то немає можливості СПІВВІДНОСИТИ розміщення пар з формою об'єкта, ускладнюючи розшифровування об'єкта і тому зберігаючи від підробки Крім того, окремі лінії пар можуть змінюватися від обмеженої довжини до точок У випадку тривимірного об'єкту, що звичайно розглядають під заданим кутом зору, деяка частини об'єкту є такою, що ми и бачимо, ІНШІ частини (наприклад, віддалені бокові поверхні) є затемненими (під різними кутами зору деякі частини об'єкту є видимі, а деякі є затемненими) Для забезпечення реального зображення тривимірного об'єкту носієм згідно винаходу необхідно показати деякі частини об'єкту, коли носій розглядають під певними кутами, але не під іншими кутами Тому переважно, наперед визначені пари вилучають з загального набору пар для визначених точок зображення, так що відповідна точка зображення є затемненою, коли носій розглядають під ВІДПОВІДНИМ кутом зору Загальне розташування є таким, що різні частини тривимірного об'єкту є видимими під різними кутами зору, щоб показати реальне зображення об'єкту Носій ЗГІДНО винаходу має велику КІЛЬКІСТЬ наборів пар оптичних елементів (кожний набір визначає одну і ту ж точку зображення, щоб вони були видимі під різними кутами зору), які разом утворюють велику КІЛЬКІСТЬ різних зображень точок, розміщені з проміжком горизонтально і вертикально і з різними визначених проміжками від площини носія Ці зображення точок утворюють тривимірне зображення Деякі зображення точок можуть разом визначати лінійне зображення (наприклад, краю чи границі об'єкту чи частини об'єкту), а ІНШІ можуть визначати «затемнення» для забезпечення зображення поверхні Звичайно тривимірний об'єкт має поверхні (наприклад, бокові), які знаходяться під нахиленим кутом до глядача, коли об'єкт розглядають під певними кутами чи діапазонами кутів Визначено, що добра ЧІТКІСТЬ зображення може бути досягнута зменшенням густини пар, які забезпечують зображення нахиленої поверхні, відносно до зображення поверхні, що бачать спереду Це дає можливість зменшити загальну КІЛЬКІСТЬ стереопар, які необхідно утворити на носи Як згадувалося раніше, пари оптичних елементів на носи можуть бути розташовані так, що забезпечують більш одного зображення В цьому випадку різні зображення можна бачити під різними кутами зору Далі втілення винаходу будуть описані тільки як приклади з посиланнями на креслення, на яких фіг 1 - 4 - схематичні діаграми для пояснення принципів, на яких базується винахід, фіг 5 - діаграма, що схематично ілюструє носій згідно винаходу, фіг 6 - діаграма для ілюстрації дій заглиблень альтернативних профілів поперечних перерізів У втіленні (фіг 1 і 2) носія згідно винаходу тривимірне зображення утворює багато зображень точок, кожне з яких утворено парою оптичних елементів у вигляді коротких, ЛІНІЙНИХ заглиблень (чи гребенів) 14, 16 На фіг 1 заглиблення 14, 16 орієнтовані так, що утворюють зображення точки Р на відстані за носієм, а на фіг 2 заглиблення орієнтовані так, що утворюють зображення точки Р на відстані перед носієм Ми бачимо (фіг 1 і 2), що відстань від носія зображення Р точки по суті дорівнює відстані г від кожного заглиблення до перехрещення ЛІНІЙ нормальних до цих заглиблень зображення Р знаходиться нижче носія для заглиблень (чи гребенів) на фіг 1, які направлені назовні одне до одного, і вище носія для заглиблень (чи гребенів) на фіг 2, які направлені назустріч одне до одного Зрозуміло, що зображення Р точки, утворене кожною парою заглиблень, є видимим тільки під певним кутом зору (чи під обмеженим діапазоном кутів) Щоб зображення точки залишити у полі зору, коли глядач змінює свій кут зору, необхідні додаткові пари оптичних елементів, кожна з яких діє під власним кутом зору Крім того, може бути розміщена ПОСЛІДОВНІ пари оптичних елементів у положенні і при орієнтації одна відносно одної так, що залежне зображення точки залишається по суті стаціонарним, для випадку, коли глядач рухає головою із боку в бік Альтернативно, ПОСЛІДОВНІ пари оптичних елементів для даного зображення точки, тобто при намірі забезпечити зображення у тій самій точці, коли глядач рухає головою, можуть бути розміщені і зорієнтовані одна відносно іншої так, що залежне зображення точки нагадує переміщення, коли глядач змінює свій кут зору Таким шляхом тривимірне зображення може створювати враження не статичного об'єкту, а такого, що рухається чи змінюється В цьому випадку ПОСЛІДОВНІ пари, які відносяться до конкретної точки зображення, розташовують вздовж лінії (з деякими відхиленнями від цієї лінії, так званими «зміщеннями») Але, фактично немає необхідності обмежувати розміщення 47489 послідовних пар оптичних елементів таким чином На фіг 3 показана ПОСЛІДОВНІСТЬ пар від +SP до -SP, які розташовані для забезпечення зображення Р точки під різними кутами зору Але, в цьому випадку всі пари розміщують на горизонтальній лінії Н Кут Э між нормалями до елементів кожної пари є постійним для кожної пари, щоб забезпечити спрямування світло до ВІДПОВІДНИХ очей глядача Відстань 2d між елементами кожної пари змінюється згідно наступним формулам У tan a = a/z tan (а + Є/2) = (a + d)/z tan (a - Є/2) = (a - d)/z, коли зображення точки Р знаходиться за площиною носія на відстані Z і нижче горизонтальної лінії, на якій розташовані ПОСЛІДОВНІ пари оптичних елементів На фіг 4 показані ПОСЛІДОВНІ пари, які розташовані так, що лежать на горизонтальній лінії, як це описано з посиланням на фіг З У випадку тривимірного об'єкту, що звичайно оглядають під даним кутом зору, деякі частини об'єкту є видимими, а ІНШІ частини (наприклад, задня поверхня чи віддалені бокові поверхні) є затемненими Для забезпечення реальної картини зображення тривимірного об'єкта необхідно, щоб зображення показувало певні частини об'єкта, коли носій розглядають під певним кутом, а не під іншими кутами Таким чином, (фіг 4) для деяких кутів зору пари не розміщують, щоб залежна точка зображення була затемнена, коли носій розглядають під цими кутами На фіг 3 і 4 показано, що набір пар оптичних елементів (щоб бачити оду і ту ж точку зображення під різними кутами зору) може бути розташована на горизонтальній лінії Н Точка зображення може бути видимою під деяким діапазоном кутів, коли глядач рухає головою догори і донизу відносно носія (вздовж лінії, яка паралельна площині носія) вертикальний паралакс вздовж цієї лінії може бути відтворений за допомогою чисельності подібних наборів пар, що визначають одну і ту ж точку зображення на паралельних горизонтальних ЛІНІЯХ, при цьому елементи кожного набору ВІДПОВІДНО розміщують ( у горизонтальному положенні і / чи під кутом ) відносно ВІДПОВІДНИХ елементів інших наборів Носій (фіг 5) згідно винаходу звичайно буде мати велику КІЛЬКІСТЬ наборів пар (кожний набір визначає одну і ту ж точку зображення, яку можливо бачити під різними кутами зору), так що в цілому утворюють велику КІЛЬКІСТЬ різних зображень точок, які розташовані з проміжками горизонтально і вертикально, при різних наперед визначених відстанях вид площини носія Ці зображення точок формують відповідне тривимірне зображення Де 8 які точки зображення можуть разом визначати зображення лінії (тобто края чи границі об'єкту), а ІНШІ можуть визначати «затемнення» для забезпечення зображення поверхні Зображення поверхні, яка нахилена під косим кутом до глядача, може бути досягнуте зменшенням густини пар, утворених на носи, відносно до зображення поверхні, на яку дивляться спереду Як показано на фіг 6, профіль поперечного перерізу заглиблення визначає діапазон кутів, під якими світло відбивається і під яким можливо бачити зображення Такий ефект може бути використаний для того, щоб різні частини зображення можливо було бачити під різними кутами зору цей ефект може бути також використаний для утворення «затемнення» і для регулювання яскравості зображення Для формування бажаного тривимірного зображення переважно використовують комп'ютер для генерування даних, що визначають елементи, включаючи данні про вилучені пари, що потрібно для забезпечення ВІДПОВІДНИХ затемнень частин зображення (які відповідають частинам об'єкта, що є невидимими під ВІДПОВІДНИМИ кутами зору), а також виконати підрахунки зменшення густина пар для зображень «косих« поверхонь Комп'ютер також переважно використовують для визначення розміщення різних пар для оптимізацм використання площі поверхні носія Для перенесення даних на потрібний зразок пар першого носія використовують механічне гравірування, електромагнітний метод і / чи інший процес виготовлення заглиблень Перший носій обробляють відомими способами для наступного виготовлення видавлюючого штампу Потім такий штамп використовують для відбиття другого носія чи, наприклад, покриття з лаку, що нанесений на опорний елемент, формуючи носій чи покриття з рельєфним візерунком (елементи оптичних пари формують у вигляді заглиблень чи гребенів ) Альтернативно, може бути утворена друкувальна плита, з тим щоб візерунок елементів оптичних пар було можливо надрукувати на носи, наприклад, на цінних паперах, використовуючи фарбу, яка є достатньо для відбиття світла Винахід можливо використати, як захисний елемент на документах чи інших виробах, так як візерунок елементів дуже важко скопіювати, особливо, якщо елементи розставлені, наприклад, як показано на фіг 3 і 4, так як візерунок елементів не залежить від форми зображення, яке вони утворюють Зрозуміло, що описаним вище способом пари можуть бути розподілені по поверхні носія так, щоб уникнути скупчення елементів різних зображень точок (і ТИМ перехрещення чи інтерференції зображень) і максимально використати площу поверхні НОСІЯ В 47489 10 16 г\ ФІГ.1 в ФІГ.5 ФІГ.2 Ф1Г.6 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім'їХохлових, 15, м. Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул. Артема, 77, м. Київ, 04050, Україна (044)216-32-71