CH713112B1 - Dispositif pour créer des images de forme en superposition par interaction lumineuse avec des couches de lentilles. - Google Patents

Dispositif pour créer des images de forme en superposition par interaction lumineuse avec des couches de lentilles. Download PDF

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CH713112B1
CH713112B1 CH00539/18A CH5392018A CH713112B1 CH 713112 B1 CH713112 B1 CH 713112B1 CH 00539/18 A CH00539/18 A CH 00539/18A CH 5392018 A CH5392018 A CH 5392018A CH 713112 B1 CH713112 B1 CH 713112B1
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CH
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moiré
layer
superimposed
lens
image
Prior art date
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CH00539/18A
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WALGER Thomas
Flauraud Valentin
BRUGGER Juergen
Besson Théophane
David Hersch Roger
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Ecole Polytechnique Fed Lausanne Epfl
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Abstract

La présente invention décrit des dispositifs (100) pour créer des images de forme en superposition par des couches superposées de base (102) et révélatrice (101) de réseaux de lentilles (110, 120). Les images de forme en superposition forment un message reconnaissable par un observateur humain ou par un dispositif d'acquisition d'image et informatique tel qu'un smartphone (106). Les images de forme en superposition peuvent être créées par différentes techniques de superposition allant de techniques de superposition de moiré 1D, de moiré 2D et de moiré de lignes de niveau à des techniques de superposition d'images lenticulaires et par déphasage. Les techniques de superposition de moiré permettent de créer des images de forme en superposition à différents niveaux de profondeur apparente. Des applications comprennent la protection de documents et d'objets de valeur contre des contrefaçons, la création de publicités accrocheuses ainsi que la décoration d'immeubles et d'expositions.

Description

[0001] La présente invention est apparentée aux brevets américains suivants : (a) Brevet7 194 105, déposé le 16 octobre 2002, intitulé „Authentication of documents and articles by moiré patterns“ (Authentification de documents et d'articles par des motifs de moiré), inventeurs Hersch et Chosson, (catégorie : moiré 1D) ; (b) Brevet7 751 608, déposé le 30 juin 2004, intitulé „Model-based synthesis of band moiré images for authenticating security documents and valuable products“ (Synthèse basée sur des modèles d'images moirées en bandes pour authentifier des documents de sécurité et des produits de valeur), inventeurs Hersch et Chosson (catégorie : moiré 1D) ; (c) Brevet7 710 551, déposé le 9 février 2006, intitulé „Model-based synthesis of band moiré images for authentication purposes“ (Synthèse basée sur des modèles d'images moirées en bandes à des fins d'authentification), inventeurs Hersch et Chosson (catégorie : moiré 1D) ; (d) Brevet7 295 717, déposé le 30 octobre 2006, „Synthesis of superposition images for watches, valuable articles and publicity“ (Synthèse d'images en superposition pour montres, articles de valeur et publicité), inventeurs Hersch, Chosson, Seri et Fehr, (catégories : moiré 1D et moiré de lignes de niveau) ; (e) Brevet7 305 105déposé le 10 juin 2005, intitulé „Authentication of secure items by shape level lines“ (Authentification d'éléments sécurisés par des lignes de niveau de forme), inventeurs Chosson et Hersch (catégorie : moiré de lignes de niveau). (f) Brevet6 249 588déposé le 28 août 1995, intitulé „Method and apparatus for authentication of documents by using the intensity profile of moiré patterns“ (Procédé et appareil d'authentification de documents en utilisant le profil d'intensité de motifs de moiré), inventeurs Amidror et Hersch (catégorie moiré 2D). (g) Brevet6 819 775, déposé le 11 juin 2001, intitulé „Authentication of documents and valuable articles by using moiré intensity profiles“ (Authentification de documents et d'articles de valeur en utilisant des profils d'intensité de moiré), inventeurs Amidror et Hersch (catégorie moiré 2D). (h) Brevet7 058 202déposé le 28 juin 2002, intitulé „Authentication with built-in encryption by using moiré intensity profiles between random layers“ (Authentification avec cryptage intégré en utilisant des profils d'intensité de moiré entre des couches aléatoires), inventeur Amidror (catégorie moiré 2D aléatoire). (i) Brevet8 351 087déposé le 15 juin 2009, intitulé „Authentication with built-in encryption by using moiré parallax effects between fixed correlated s-random layers“ (Authentification avec cryptage intégré en utilisant des effets de parallaxe de moiré entre des couches s-aléatoires fixes corrélées), inventeurs Amidror et Hersch (catégorie moiré 1D et 2D aléatoire).
[0002] Dans les brevets (a) à (g) et (i), l'inventeur Hersch est également un inventeur de la présente demande de brevet. Les brevets (a) à (i) sont incorporés ici dans leur intégralité à titre de référence.
ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION
[0003] Les brevets apparentés cités ci-dessus fournissent des procédés et des dispositifs d'authentification pour empêcher des contrefaçons à la fois de documents de sécurité et d'articles de valeur et offrent en même temps de nouveaux moyens pour augmenter leur attractivité et leur esthétique.
[0004] Dans la présente demande, on présente une nouvelle technique pour synthétiser des images de forme en superposition évoluant dynamiquement dans laquelle le processus de formation d'image résulte des dispositions spatiales relatives des couches contributrices de réseaux de lentilles. Les dispositions spatiales relatives des couches de réseaux de lentilles produisent des images de forme en superposition qui peuvent avoir une certaine similitude visuelle avec les images de forme en superposition produites par des procédés de superposition de couches existants tels que des procédés de moiré 1D, de moiré de lignes de niveau, de déphasage, des procédés lenticulaires et des procédés de moiré 2D. Cependant, comme des réseaux de lentilles peuvent être créés à une résolution beaucoup plus élevée que des réseaux imprimés, ils offrent une plus grande protection contre des contrefaçons et permettent en même temps d'authentifier des documents en observant les réseaux de lentilles superposés en mode de transparence.
Techniques de déphasage
[0005] Des effets de déphasage ont été utilisés dans la technique antérieure pour l'authentification de documents. Par exemple, du fait de l'effet de changement de phase, il est possible de rendre visible une image à motif cachée codée dans un document (voir l'arrière-plan du brevet US n° 5 396 559 au nom de McGrew, l'arrière-plan du brevet US n° 5 901 484 au nom de Seder, le brevet US n° 5 708 717 au nom de Alasia et le brevet US n° 5 999 280 au nom de Huang). Lorsqu'une couche révélatrice formée d'un réseau de lignes transparentes ou d'un réseau de lentilles cylindriques est superposée sur un tel document, l'image latente préconçue devient clairement visible. Cet effet de phase a la particularité que l'image latente ne bouge pas. Lorsque la couche révélatrice bouge au-dessus de la couche de base, l'image latente de premier plan devient alternativement sombre et claire. Des techniques d'échantillonnage de phase comprenant une densité d'élément d'écran, une forme, une position angulaire, des variations de taille et de fréquence sont décrites dans le brevet US 6 104 812 au nom de Koltai et al. McCarthy et Swiegers enseignent dans le brevet US 7 916 343 qu'en appliquant un déphasage vertical sur un réseau de lignes horizontales en fonction de la noirceur d'une image originale, on crée un réseau modifié potentiellement capable de cacher l'image latente. L'image latente est révélée en superposant le réseau original sur la partie supérieure du réseau modifié.
Techniques de moiré 1D (principalement les brevets US 7 751 608 et 7 710 551)
[0006] Des procédés de synthèse de moiré 1D, également appelés procédés de synthèse d'image moirée en bandes, sont caractérisés par des équations qui relient une disposition de couche de base comprenant des bandes de base composées d'exemples verticalement comprimés d'une image moirée 1D, une disposition de couche révélatrice comprenant un réseau de lignes d'échantillonnage et la disposition de moiré 1D résultant de la superposition des couches de base et révélatrice. Les formes d'image moirée 1D sont une transformation géométrique des formes incorporées dans chaque bande du réseau de bandes de base. Cette transformation géométrique comprend toujours un agrandissement en une dimension, et potentiellement une rotation, un cisaillement, un effet miroir et/ou une transformation par flexion. Les procédés de synthèse de moiré 1D permettent de créer un réseau de bandes de base et un réseau de lignes révélatrices qui produisent lors de la translation ou de la rotation de la position d'échantillonnage du réseau de lignes révélatrices un déplacement des formes d'image moirée 1D.
Techniques de synthèse de moiré en lignes de niveau de forme (principalement brevet US 7 305 105)
[0007] Des moirés de lignes de niveau de forme apparaissent dans une image en superposition lorsqu'une couche de base comprenant un réseau de lignes localement décalé selon l'élévation d'un profil d'élévation de forme spatialement disposée est superposée d'une couche révélatrice comprenant le réseau de lignes d'échantillonnage non décalé. La couche avec le réseau de lignes localement décalé incorpore le profil d'élévation de forme généré à partir d'une image de forme initiale de motif de préférence à deux niveaux (par exemple des caractères typographiques, mots de texte, symboles, logo, ornement). En modifiant la phase de superposition relative du réseau de couche révélatrice d'échantillonnage en superposition avec la couche de base (par exemple par translation ou rotation), on peut observer des successions de moiré de lignes de niveau de forme de lignes de niveau du profil d'élévation de forme évoluant dynamiquement entre les limites de forme à motif initial (bordures de forme) et des centres de premier plan de forme, respectivement des centres d'arrière-plan de forme, de manière à grossir et à rétrécir. Le mouvement des lignes de niveau de forme à travers la forme de motif crée des formes de motif pulsées visuellement attractives, par exemple des symboles pulsés tels qu'un coeur en pulsation. Des techniques de lignes de niveau de forme ont également été publiées en décembre 2014 dans „S. Chosson, R. D. Hersch, Beating Shapes Relying on Moiré Level Lines, ACM Transactions on Graphies (TOG), volume 34 n° 1, novembre 2014, article n° 9, pages 1-10.“
Techniques de synthèse d'image lenticulaire
[0008] Des procédés de synthèse d'image lenticulaire sont bien décrits dans les parties d'arrière-plan des brevets US 8 284 452 au nom de Blum, Brevet US 7 255 979 au nom de Weiss et Pilosso, Brevet US 5 924 870 au nom de Brosh et Gottfried et Brevet 5 519 794 au nom de Sandor et Meyers. Une image lenticulaire consiste en une séquence ordonnée, qui correspond à une fréquence lenticulaire, d'une pluralité d'images décomposées en bandes ou rubans, qui sont observées à travers un réseau de lentilles cylindriques (lentilles lenticulaires). La période du réseau de lentilles cylindriques est égale à la largeur de bande multipliée par le nombre de contributions d'images.
[0009] On va appeler les techniques de déphasage, les techniques de moiré 1D, les techniques de moiré de lignes de niveau de forme et les techniques de synthèse d'image lenticulaire : des techniques de superposition de couches „orientées linéairement unidimensionnelles“. On va appeler les techniques de synthèse de moiré 2D périodique ou moiré 2D aléatoire : des techniques de superposition „bidimensionnelle“.
Techniques de moiré 2D
[0010] Les techniques de moiré 2D sont basées sur le profil d'intensité de moiré qui est généré par la superposition d'un écran de points à couche de base 2D spécialement conçu et d'une couche révélatrice formée d'une matrice 2D de points transparents ou de microlentilles sphériques (voir brevet 6 249 588 au nom d'Amidror et Hersch, déposé le 28 août 1995). L'écran de points à couche de base est constitué d'un treillis de minuscules points et est caractérisé par trois paramètres : sa fréquence de répétition, son orientation et ses formes de points. Lorsque la couche révélatrice est déposée au-dessus de l'écran de points à couche de base, lorsque les deux ont été conçus conformément aux techniques de disposition de moiré 2D, il apparaît dans la superposition un motif moiré répétitif hautement visible d'une forme de profil d'intensité prédéfinie, dont la taille, l'emplacement et l'orientation varient progressivement lorsque les couches superposées sont tournées ou décalées l'une sur l'autre. À titre d'exemple, ce motif moiré répétitif peut comprendre n'importe quelles lettres, chiffres ou autres symboles prédéfinis (tels que l'emblème d'un pays, la monnaie, etc.). L'écran de points à couche de base peut comprendre des points de tailles et de formes graduellement variables, et peut être incorporé (ou dissimulé) dans une image en demi-teinte d'intensité variable telle qu'un portrait, un paysage ou un motif décoratif, qui est généralement différente du motif généré par l'effet de moiré dans la superposition. Des modes de réalisation de techniques de moiré 2D comprennent une matrice révélatrice de microlentilles superposées d'images de couche de base formées de la combinaison de structures antireflets et partiellement réfléchissantes (voir le brevet US 8 027 093, déposé le 4 octobre 2010, inventeurs Commander et al.). Ils comprennent également comme couche de base une matrice planaire d'icônes d'image et comme couche révélatrice une matrice planaire d'éléments de focalisation d'icônes d'image (voir le brevet US 7 333 268, déposé le 22 novembre 2004, inventeurs Steenblik et al.).
Techniques de moirés 2D et 1D aléatoires
[0011] Le brevet US n° 7 058 202 au nom de Amidror enseigne que la superposition de deux écrans de points 2D aléatoires ou pseudo-aléatoires corrélés spécialement conçus génère un exemple unique d'un profil d'intensité de moiré qui consiste en un exemple unique de la forme de moiré dont la taille, l'emplacement et l'orientation varient progressivement lorsque les couches superposées sont tournées ou décalées l'une sur l'autre. Le brevet US n° 8 351 087 au nom de Amidror et Hersch décrit une couche composée qui affiche un exemple de forme de moiré unique à déplacement dynamique. Cette couche composée est formée de la superposition d'une couche de base et d'une couche révélatrice avec un espace entre elles. Les éléments de couche sont disposés à des emplacements s-aléatoires, les emplacements s-aléatoires des éléments de couche révélatrice étant dérivés des emplacements s-aléatoires des éléments de couche de base. Les emplacements d'éléments de couche de base et les emplacements d'éléments de couche révélatrice sont donc fortement corrélés. Les emplacements s-aléatoires sont déterminés en appliquant des perturbations ou des déplacements pseudo-aléatoires à un ensemble périodique d'emplacements. Lors de l'inclinaison de la couche composée, la superposition desdites couches de base et révélatrice s-aléatoires génère un exemple de forme de moiré unique, dont la taille ou l'orientation varie dynamiquement et/ou se déplace le long d'une trajectoire déterminée par les dispositions respectives des couches de base et révélatrice. Des dispositions sont disponibles dans lesquelles la forme de moiré se déplace le long d'une direction sensiblement perpendiculaire à la direction d'inclinaison. La couche de base peut former une image en demi-teinte, ses éléments étant larges dans des zones sombres et minces dans des zones claires. Il est possible de concevoir une forme de moiré qui est enfouie et cachée dans un bruit aléatoire d'arrière-plan, de sorte qu'elle n'est pas visible lorsque la couche composée n'est pas inclinée, et elle n'apparait et devient visible uniquement lors de l'inclinaison de la couche composée.
Perception de profondeur stéréoscopique du moiré
[0012] Des éléments de théorie concernant la vision stéréoscopique peuvent être trouvés dans l'article de E. Hibbard et al., „On the Theory and Application of Stereographics in Scientific Visualization“ (Sur la théorie et l'application de la stéréographie dans la visualisation scientifique), publié dans le livre „From object modelling to advanced visual communication“ (De la modélisation d'objet à la communication visuelle avancée). S. Coquillard, W. Strasser et P. Stucki, Springer Verlag (2004), pages 178-196. L'article „The moiré magnifier“ (L'amplificateur de moiré) au nom de M C Hutley, R Hunt, R F Stevens et P Savander publié dans „Pure and Applied Optics : Journal of the European Optical Society“ Partie A Volume 3 n° 2, pages 133-142 souligne déjà la possibilité que des effets de moiré peuvent être observés en vision stéréoscopique. L'article de J. Huck, „Moiré patterns and the illusion of depth“ (Motifs de moiré et l'illusion de profondeur) publié à Conférence de la Société Internationale des Arts, Mathématiques et Architecture (ISAMA), juin 2004 indique comment calculer la position et la période du profil d'intensité lumineuse de moiré résultant de deux couches verticales de réseaux de lignes droites verticales séparés par un espace donné et éclairés par derrière. Le Brevet US 7 333 268 au nom de R.A. Steenblick, M.J. Hurt et G.R. Jordan décrit le cas de moirés 2D lorsqu'un moiré est à l'avant et qu'un moiré est à l'arrière des couches 2D superposées. Dans la présente description, on montre comment calculer et synthétiser des formes de moiré 1D ayant une profondeur perçue souhaitée lorsqu'elles sont observées stéréoscopiquement par un être humain.
Procédés de superposition de microlentilles et de lentilles lenticulaires de la techniqueantérieure
[0013] Le brevet US 7 931 305 au nom de Tompkin et Schilling décrit la création d'une fenêtre transparente incorporant des champs de microlentilles des deux côtés de la fenêtre. Le système peut se comporter comme une lentille macroscopique individuelle. En fonction de paramètres tels que l'espacement de lentilles et le diamètre de lentille, divers effets optiques sont obtenus. Des éléments d'informations peuvent être obtenus en ayant différentes régions avec différents paramètres d'espacement de lentilles. Optiquement, ces différentes régions deviennent apparentes à l'observateur. Contrairement à la présente invention, le brevet US 7 931 305 ne permet pas de concevoir des images en superposition prédéfinies ayant un comportement dynamique prédéfini, telles que des formes de moiré mobiles, des formes avec des lignes de niveau se déplaçant de leur centre vers leurs bordures et inversement ou des formes dynamiquement mobiles formées d'exemples de forme successivement visibles.
[0014] Le brevet US 8 705 175 Bl au nom de Lundgen et Sarda, déposé le 14 mars 2013, priorité au 11 avril 2012, décrit un procédé de production d'un film lenticulaire recto verso qui présente une illusion de bandes incorporées dans le film.
Techniques de synthèse d'image en superposition de la technique antérieure
[0015] Dans la technique antérieure, les techniques de déphasage, les techniques de moiré 1D ou 2D, des techniques de moiré de lignes de niveau de forme répétitives ou aléatoires, et des techniques de synthèse d'image lenticulaire supposent que les informations de couche de base sont imprimées ou configurées dans la couche de base le long de structures unidirectionnelles longitudinales telles que des bandes ou des structures matricielles bidimensionnelles et qu'une couche révélatrice est constituée d'un réseau unidimensionnel orienté linéairement ou respectivement d'un réseau bidimensionnel échantillonnant la couche de base. Cette couche révélatrice d'échantillonnage est constituée de lignes transparentes ou de lentilles cylindriques (lentilles lenticulaires) pour le cas 1D ou de lentilles sensiblement sphériques pour le cas 2D. Dans les techniques de déphasage, les informations de couche de base comprennent, à des emplacements donnés, des structures de couche de base décalées d'une fraction de la période de lignes d'échantillonnage de la couche révélatrice. Dans les techniques de moiré 1D, les informations de couche de base comprennent les bandes de base, chaque bande de base incorporant des formes de bande de base obtenues par une transformation géométrique linéaire ou non linéaire des formes de moiré 1D voulues. Dans des techniques de moiré 2D, les informations de couche de base comprennent des zones de points juxtaposées contenant des formes de points obtenues par une transformation géométrique linéaire ou non linéaire des formes de moiré 2D souhaitées. Dans les techniques de moiré de lignes de niveau de forme, les informations de couche de base comprennent un réseau de lignes ou un réseau de bandes juxtaposées localement décalées proportionnellement au profil d'élévation à la position courante. Dans des techniques de synthèse d'image lenticulaire, les informations de couche de base comprennent les bandes représentant des sections des images de contribution. Des modes de réalisation comprennent la création d'un composé constitué de la couche révélatrice d'un côté et de la couche de base de l'autre côté d'un substrat ayant une épaisseur donnée. Lors de l'inclinaison de ce composé, les éléments d'échantillonnage de couche révélatrice échantillonnent différentes parties des bandes de couche de base et l'image en superposition évolue dynamiquement, conformément à la technique de synthèse d'image en superposition mise en oeuvre.
[0016] Dans la présente description, on propose à la fois des techniques de superposition de couches orientées linéairement unidimensionnelles et bidimensionnelles, répétitives ou aléatoires, pour remplacer l'impression ou la configuration d'une couche de base présentée dans la technique antérieure par le placement de lentilles de concentration de lumière unidimensionnelles (par exemple des lentilles cylindriques) dans les zones d'arrière-plan des formes de couche de base. Des lentilles de couche de base peuvent être créées sur un côté d'un substrat par un processus de rouleau-à-rouleau simultanément à la création de lentilles d'échantillonnage de couche révélatrice de l'autre côté du substrat, en évitant ainsi des imprécisions de décalage et de rotation entre les couches de base et révélatrice.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
[0017] La présente invention a pour but de créer une image de forme en superposition qui montre un message reconnaissable à l'aide de la superposition d'une couche de base comprenant des réseaux de lentilles et d'une couche révélatrice comprenant un réseau de lentilles. L'image de forme en superposition est créée à l'aide d'une technique de superposition choisie parmi l'ensemble de techniques de synthèse de moirés 1D, de moirés 2D, de moiré aléatoire, de moiré de lignes de niveau, d'image lenticulaire, de déphasage et de profondeur stéréoscopique. Chaque technique de superposition a sa propre base mathématique associant les paramètres de disposition de réseau de couche révélatrice aux paramètres de disposition de réseaux de couche de base, en particulier la période et l'orientation de la couche révélatrice et la période et l'orientation de la couche de base. Selon la technique de superposition considérée, la couche révélatrice est formée d'un réseau 1D de lentilles sensiblement cylindriques, ou d'un réseau 2D de lentilles sensiblement sphériques. La couche de base comprend des formes de premier plan et d'arrière-plan dérivées du premier plan et de l'arrière-plan de l'image de forme en superposition. Par exemple, dans le cas d'un moiré 1D, les formes de couche de base sont une transformation géométrique de l'image de forme en superposition formée par le moiré.
[0018] Pour créer des réseaux de lentilles de couches révélatrice et de base superposables, il faut déterminer la position des surfaces individuelles définissant la disposition des réseaux de lentilles conformément à la technique de superposition sélectionnée et l'image de forme en superposition souhaitée, pour les deux couches de base et révélatrice. Avec les surfaces spécifiant la disposition des réseaux de lentilles, il devient possible de fabriquer les réseaux de lentilles en appliquant des techniques telles qu'une lithographie, écriture laser, gravure, refusion et gaufrage.
[0019] Dans le cas où les réseaux de lentilles de couches révélatrice et de base forment un dispositif fixe, et lorsque le dispositif est éclairé par l'arrière ou est montrée devant une surface réfléchissant la lumière, l'inclinaison du dispositif produit une image de forme en superposition évoluant dynamiquement visible qui est facilement reconnaissable. Dans le cas d'un moiré 1D ou 2D, l'image de forme en superposition évoluant dynamiquement se caractérise principalement par un déplacement. Dans le cas d'un moiré de lignes de niveau, elle est caractérisée par des lignes d'intensité ou de couleur constante disposées le long des lignes de niveau du profil d'élévation de la forme en superposition. Ces lignes d'intensité ou de couleur constante évoluent à travers des lignes de niveau successives entre les limites de forme en superposition et les centres de premier plan et d'arrière-plan de forme. Dans le cas d'une image lenticulaire, la forme en superposition évoluant dynamiquement est formée d'une succession de sous-images apparentées et dans le cas d'une technique de superposition par déphasage, elle est formée par une inversion d'intensité ou par une permutation entre des couleurs.
[0020] Afin de fournir une protection supplémentaire contre des contrefaçons, il est également possible d'appliquer des transformations géométriques aux deux couches de base et révélatrice. Cela donne des formes de couches révélatrice et de base ayant une disposition curviligne. Dans le cas d'un moiré 1D, la couche de base est générée conformément à une transformation géométrique dérivée de la transformation spécifique de la couche révélatrice et d'une disposition souhaitée du moiré 1D exprimée par une transformation géométrique de couche de moiré correspondante. Dans le cas d'un moiré de lignes de niveau ayant le même aspect que le moiré de lignes de niveau créé avec une couche révélatrice rectiligne, la couche de base est générée conformément à la même transformation géométrique spécifique que la couche révélatrice et le profil d'élévation est ensuite incorporé par décalages verticaux des surfaces de couche de base proportionnels au profil d'élévation. Dans le cas d'un moiré de lignes de niveau curviligne qui est transformé géométriquement conformément à la transformation spécifique de la couche révélatrice, la couche de base est tout d'abord décalée proportionnellement au profil d'élévation puis générée conformément à la même transformation spécifique que la couche révélatrice.
[0021] Dans le cas d'un moiré de lignes de niveau, la matrice de surfaces de couche révélatrice spécifiant la disposition du réseau de lentilles de couche révélatrice est une matrice de lignes transparentes de couche révélatrice. Les matrices de surfaces formant les formes de premier plan de couche de base spécifiant la disposition des réseaux de lentilles de couche de base sont des matrices de lignes transparentes de couche de base, des matrices de rectangles ou des matrices de disques. Dans le cas de lignes transparentes de couche de base, les réseaux de lentilles de couche de base fabriqués ont sensiblement la même période que le réseau de lentilles de couche révélatrice fabriqué. Dans le cas de matrices de rectangles ou de matrices de disques, les réseaux de lentilles fabriqués ont une période sensiblement plus petite par comparaison à la période du réseau de lentilles de couche révélatrice. L'arrière-plan de couche de base peut être laissé sans réseaux de lentilles ou rempli de microlentilles positionnées de manière aléatoire ayant des tailles qui sont sélectionnées de manière aléatoire dans un intervalle de taille donné, et sont sensiblement plus petites que la période du réseau de couche révélatrice.
[0022] Dans le cas de réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice superposés qui forment un dispositif fixe, le réseau de lentilles de couche révélatrice ayant une orientation verticale, les yeux d'un observateur voient différentes vues des réseaux de lentilles de base. Ces différentes vues créent un effet de parallaxe permettant de percevoir l'image de forme en superposition sous forme d'une image composée de formes ayant des profondeurs apparentes différentes. L'image de forme en superposition peut former deux messages, l'un à un certain niveau de profondeur et le second à un niveau de profondeur différent. Lors de l'inclinaison de le dispositif, les messages peuvent se déplacer dans des directions inverses et à différents niveaux de profondeur apparente.
[0023] On peut également créer des réseaux de lentilles de couche de base qui, lorsqu'ils sont observés seuls, montrent une image en demi-teinte et, lorsqu'ils sont observés en superposition avec la couche révélatrice, montrent un message visible et reconnaissable permettant d'authentifier la couche de base. L'image en demi-teinte peut être formée de toute image à intensité variable telle que des paysages, drapeaux, véhicules, visages, personnes, robes, articles de luxe, montres, fruits, arbres, logos, instruments, objets utilitaires, avions, fusées, armes, etc.
[0024] Dans le cas d'un moiré de lignes de niveau, lorsque l'éclairage du dispositif fixe comprend des couleurs variant dans l'espace, les lignes de niveau auront des couleurs qui sont similaires aux couleurs présentes dans l'éclairage. L'éclairage à l'aide des différentes couleurs peut être réalisé avec un grand écran, avec des ampoules colorées ou avec des diodes électroluminescentes (LED) colorées. En tant que caractéristique décorative, on peut inclure plusieurs LED dans un boîtier LED. En commandant les LED individuellement, c'est-à-dire en ayant un programme exécutable qui établit leurs intensités d'émission respectives et en faisant varier ces intensités, on peut créer des moirés de lignes de niveau avec des couleurs qui évoluent à travers l'espace colorimétrique à des intervalles de temps successifs.
[0025] Sur un dispositif formé de réseaux de lentilles de couche de base et d'un réseau de lentilles couche révélatrice superposés, les formes en superposition forment le message reconnaissable. Ces formes en superposition sont formées par l'action d'échantillonnage du réseau de lentilles de couche révélatrice sur le plan sur lequel les réseaux de lentilles de couche de base concentrent la lumière entrante. Le message reconnaissable se déplace de manière dynamique lors du changement de l'angle d'observation ou de l'emplacement d'observation par rapport aux réseaux de lentilles superposés. Le message reconnaissable peut être formé de texte, chiffres, symboles graphiques, caractères typographiques, numéros, logos et codes spatiaux tels que des codes à barres et des codes QR.
[0026] Un smartphone, une tablette ou un ordinateur portable peut capturer les formes en superposition formant un message visible et vérifier son authenticité à l'aide d'un logiciel d'authentification opérationnel pour reconnaître le message et comparer sa signature à des signatures situées dans sa mémoire, ou en envoyant le message visible ou sa signature à un serveur à distance situé sur l'Internet et en recevant une réponse indiquant si le message visible est authentique ou non.
[0027] Un appareil pour produire un réseau de couche révélatrice et des réseaux de lentilles de couche de base superposables qui présentent des formes en superposition formant un message reconnaissable comprend un ordinateur ayant un module logiciel interagissant avec l'utilisateur, interagissant avec d'autres ordinateurs ou lisant des instructions d'un fichier pour sélectionner une technique de superposition parmi l'ensemble de techniques de synthèse de moirés 1D, de moirés 2D, de moiré aléatoire, de moiré de lignes de niveau, d'image lenticulaire, de déphasage et de profondeur stéréoscopique. Sur cet ordinateur, un module logiciel identique ou différent est opérationnel pour synthétiser la disposition des réseaux de lentilles de couche de base et la disposition du réseau de lentilles de couche révélatrice conformément à la technique de superposition sélectionnée. L'appareil comprend en outre des moyens pour exposer et développer des structures de réserve disposées conformément à la disposition des réseaux de lentilles, des moyens de chauffage opérationnels pour appliquer un processus de refusion aux structures de réserve exposées et développées, des moyens pour créer des moules contenant les négatifs des structures de réserve refusionnées, un dispositif rouleau-à-rouleau incorporant les moules pour créer les réseaux de lentilles, un matériau durcissable par UV pressé par le dispositif rouleau-à-rouleau dans les moules, des moyens d'éclairage UV opérationnels pour durcir le matériau dans les moules et éventuellement un système pour couper et éjecter le matériau durci formant les réseaux de lentilles.
[0028] Dans le cas où un dispositif fixe de réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice doit être produit, un dispositif rouleau-à-rouleau crée les réseaux de lentilles de couche de base d'un côté d'un substrat et un second dispositif rouleau-à-rouleau crée le réseau de lentilles de couche révélatrice de l'autre côté du substrat, en alignement avec les réseaux de lentilles de couche de base. En variante, un seul dispositif rouleau-à-rouleau peut créer en même temps les réseaux de lentilles de couche de base d'un côté d'un substrat sensiblement transparent et les réseaux de couche révélatrice de l'autre côté du substrat au même endroit.
[0029] De manière facultative, un polymère supplémentaire ayant un indice de réfraction inférieur à celui des réseaux de lentilles peut être déposé et durci sur la partie supérieure du matériau durci formant le réseau de lentilles. Ce polymère supplémentaire crée une surface plate. Ceci peut être effectué à la fois pour les réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice. Ensuite, on peut créer un dispositif fixe ressemblant à un morceau de plastique plat, mais capable d'afficher des formes en superposition évoluant dynamiquement.
[0030] D'autres procédés de fabrication comprennent des dispositifs de projection de polymère fonctionnant comme des imprimantes à jet d'encre, potentiellement situés dans des enceintes fermées permettant un chauffage programmable et un durcissement aux UV. Pour des configurations de réseaux de lentilles de grande taille, il est également possible d'imprimer directement les réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice en les décrivant sous forme de modèles de surface 3D, en convertissant la description de surface en mouvements de tête d'imprimante 3D et en imprimant ces modèles à l'aide d'une matière plastique sensiblement transparente. De telles configurations de taille moyenne à grande de réseaux de lentilles ont une forte valeur décorative et peuvent être utilisées pour des articles de luxe, des publicités, des expositions et des parcs d'attractions.
[0031] Les superpositions proposées de couches révélatrice et de base de réseaux de lentilles offrent une forte protection contre des contrefaçons, puisque ces réseaux ne peuvent être produits sans un équipement sophistiqué permettant des opérations précises de lithographie et de refusion.
[0032] Des techniques de superposition de moiré sont très sensibles vis-à-vis de petits écarts de disposition et de superposition. Par conséquent, une image de forme en superposition formant un message reconnaissable ne peut pas être reproduite par des contrefacteurs sans introduire de sérieuses déformations. De plus, le réseau de lentilles de couche révélatrice peut avoir une disposition incurvée telle qu'une disposition cosinusoïdale. Sans connaître les paramètres de la disposition correspondante, une reproduction fidèle est extrêmement difficile et prend du temps. Enfin, une ou les deux couches de réseaux de lentilles peuvent chacune être encapsulées par une couche de matériau transparent telles qu'un polymère ayant un indice de réfraction inférieur à l'indice des lentilles. La couche d'encapsulation a une interface plate avec l'air et dissimule donc la disposition du réseau de lentilles de base encapsulé. Une telle encapsulation rend très difficile à un contrefacteur de retrouver l'orientation, la taille et la disposition des réseaux de lentilles. Une réplique non autorisée d'un dispositif comprenant des réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice encapsulés est par conséquent extrêmement difficile à réaliser.
[0033] L'image de forme créée par des couches superposées de réseaux de lentilles forme un message reconnaissable qui évolue dynamiquement en synchronisation avec le mouvement d'un observateur. Puisque c'est le mouvement des yeux de l'observateur humain qui conduit à l'évolution du message, il y a un retour immédiat. Un tel retour est inhabituel et attire fortement l'attention de l'observateur. Plusieurs personnes peuvent observer simultanément les couches superposées de réseaux de lentilles. Chaque personne verra à partir d'une position spatiale différente un exemplaire légèrement différent du message évoluant dynamiquement.
[0034] En plus de fournir une protection contre des contrefaçons, les configurations fixes présentées de réseaux de lentilles de couches révélatrice et de base génèrent des images de forme en superposition qui ont une haute valeur esthétique et décorative et peuvent également être attractives pour des produits de luxe tels que des montres, smartphones, parfums, boissons onéreuses, pour des vêtements tels qu'une robe, une jupe, un chemisier, une veste, des châles et des pantalons ainsi que des vélos et des voitures. Des réseaux de lentilles superposés de couches de base et révélatrice peuvent également être utilisés pour de la publicité, pour de la décoration d'immeubles, pour montrer des messages surprenants sur des murs d'exposition, et dans des parcs d'attractions.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
[0035] La figure 1 représente un dispositif d'imagerie à multiples lentilles constituée d'une couche révélatrice100ayant un réseau de lentilles cylindriques ayant une grande période de répétition et d'une couche de base110dont les formes de couche de base de premier plan sont remplies d'un réseau de lentilles cylindriques102ayant une petite période ; la figure 2 représente une coupe transversale à travers les réseaux de lentilles de couches révélatrice et de base ayant respectivement des périodes de réplication grande et petite ; la figure 3 représente une coupe transversale à travers des réseaux de lentilles de couches révélatrice et de base ayant les mêmes périodes de réplication ; la figure 4A représente une couche de base où les matrices de rectangles indiquent la zone de premier plan des formes de couche de base sur lesquelles des réseaux de lentilles cylindriques vont être placés et où l'arrière-plan est laissé vide ; la figure 4B représente la même couche de base que la figure 4A, mais avec les réseaux de lentilles de couche de base produits404,405,406aux positions des matrices de rectangles et avec l'arrière-plan rempli de microlentilles de diffusion403; la figure 4C représente une vue agrandie de la figure 4B ; la figure 5A représente pour le moiré 1D la couche de base formée des bandes de base501et les lignes d'échantillonnage de couche révélatrice502a,502b,502cainsi que la forme de moiré résultante503; la figure 5B représente la succession des formes de moiré 1D503obtenues par la superposition des couches de base et révélatrice ; la figure 6A représente un moiré 1D rectiligne obtenu par superposition de la couche de bandes de base et de la couche révélatrice ; la figure 6B représente une partie de la couche de base610peuplée de petits rectangles obliques définissant la disposition des lentilles cylindriques ; la figure 6C représente une vue au microscope de la même zone que sur la figure 6B, après fabrication des réseaux de lentilles de couche de base ; la figure 7A représente un autre mode de réalisation de la zone de couche de base610sur la figure 6A, avec la matrice de rectangles715définissant la disposition d'un réseau de lentilles disposé horizontalement720; la figure 7B représente au microscope une zone rectangulaire701 de la figure 7A(bordure en pointillées) constituée d'un réseau de lentilles horizontal720pour la zone de premier plan de couche de base et d'un réseau de lentilles vertical721pour la zone d'arrière-plan de couche de base ; la figure 8 représente une photographie de le dispositif fixe de lentilles de couches de base et révélatrice, avec le réseau de lentilles de couche révélatrice801et l'image de forme de moiré résultante „EPFL“802; la figure 9 représente le même dispositif que sur la figure 8, mais après l'avoir incliné verticalement : les formes de moiré se sont déplacées vers une position inférieure902; la figure 10A représente une image moirée 1D disposée circulairement obtenue par superposition d'une couche de base transformée géométriquement et d'une couche révélatrice rectiligne ; la figure 10B représente une photographie de la vue à partir d'un microscope d'une partie de le dispositif fixe comprenant des réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice, fabriqués conformément à la disposition des couches de base et révélatrice de la figure 10A ; la figure 11 représente une photographie du dispositif fixe comprenant des réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice disposés conformément à la figure 10A, générant les formes de moiré circulaires voulues ; la figure 12 représente une image moirée 1D disposée circulairement obtenue par superposition d'une couche de base transformée géométriquement et d'une couche révélatrice transformée géométriquement cosinusoïdale ; la figure 13 représente les mêmes couches de base et révélatrice que la figure 12, mais avec la couche révélatrice échantillonnant une position différente de la couche de base, produisant un déplacement radial des formes circulaires de moiré ; la figure 14 représente la géométrie utilisée pour calculer le décalage entre la forme de moiré vue par l'oeil gauche et la forme de moiré vue par l'oeil droit ; la figure 15 représente des vues schématiques de la couche de base151, de la forme de moiré vue par l'oeil gauche152et de la forme de moiré vue par l'oeil droit153, la période apparente de couche révélatrice étant plus grande que la période de couche de base; la figure 16 représente des représentations similaires à celles de la figure 15, mais avec la période de couche de base plus grande que la période apparente de couche révélatrice; les figures 17 et 18 sont utiles pour calculer la profondeur apparente de la vue de forme de moiré ; les figures 19A et 19B représentent la même configuration de réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice à deux angles d'inclinaison horizontale différents, produisant des positions relatives différentes des formes de moiré „VALIDE“ et „OK“ ; la figure 20A représente une couche de base formée d'un réseau 2D de micro-formes échantillonnées par une couche révélatrice constituée d'une matrice 2D de micro-trous produisant un exemple d'une matrice 2D de formes de moiré „$“ ; la figure 20B représente une photographie d'une partie agrandie d'une réalisation des couches de base et révélatrice représentées sur la figure 20A, avec le premier plan des micro-formes recouvert de réseaux de petites lentilles cylindriques et avec leur arrière-plan recouvert de petites microlentilles sphériques placées aléatoirement ; la figure 21 représente schématiquement une vue détaillée des lentilles de couche révélatrice échantillonnant les micro-formes de couche de base qui sont constituées de réseaux de lentilles cylindriques concentrant la lumière par-derrière ; la figure 22 représente une photographie d'un dispositif de moiré 2D formé de réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice ; la figure 23 représente la disposition d'une matrice de forme de moiré voulue et la figure 24 représente la disposition correspondante de la matrice de micro-formes de couche de base ; la figure 25A représente des réseaux de lignes épaisses rectilignes de couches de base et révélatrice et la figure 25B représente les mêmes réseaux, mais transformés géométriquement ; la figure 26A donne un exemple de formes à deux niveaux ; la figure 26B représente les limites, les squelettes de premier plan et d'arrière-plan de ces formes à deux niveaux ; la figure 26C représente le profil d'élévation calculé correspondant ; la figure 27A représente une couche de base constituée de bandes grises décalées verticalement conformément au profil d'élévation représenté sur la figure 26C ; la figure 27B représente les formes de moiré de lignes de niveau obtenues en superposant une couche révélatrice d'échantillonnage au-dessus des bandes grises décalées verticalement ; la figure 28A représente une photographie du dispositif obtenu en disposant les lentilles cylindriques dans la couche de base le long des mêmes trajets que les bandes grises et en remplaçant la matrice de lignes d'échantillonnage de couche révélatrice rectiligne par un réseau de lentilles cylindriques rectilignes ayant la même période ; la figure 28B représente un agrandissement de la région carrée noire2808de la figure 28A ; les figures 29A, 29B, 29C et 29D représentent comment les positions relatives et l'angle d'inclinaison des réseaux de lentilles de couche de base et révélatrice influencent l'intensité de la lumière atteignant l'observateur ; les figures 30A, 30B, 30C et 30D représentent une disposition de couche de base géométriquement transformée, une disposition de couche révélatrice géométriquement transformée correspondante, la superposition des deux couches au niveau d'un premier emplacement de phase d'échantillonnage et la superposition des deux couches au niveau d'un second emplacement de phase d'échantillonnage, respectivement ; les figures 31A et 31B représentent à deux angles d'inclinaison différents un exemple d'une forme de moiré de lignes de niveau produite avec des couches de base et révélatrice superposées de réseaux de lentilles cylindriques, les réseaux de lentilles de couche de base étant décalés conformément à l'intensité du visage qui doit apparaître sous forme d'un moiré de lignes de niveau ; la figure 32A représente une image originale en niveaux de gris ; la figure 32B représente l'image en demi-teinte correspondante à l'aide d'éléments d'écran en demi-teinte noirs en forme sensiblement de parallélogramme incorporant les profils d'élévation représentés sur les figures 33A et 33B ; la figure 33A représente un premier profil d'élévation contenant des informations d'identification disposées le long d'une petite pente positive ; la figure 33B représente un second profil d'élévation avec des informations d'identification disposées le long d'une petite pente négative ; les figures 33C et 33D représentent une matrice de bandes de juxtaposition décalées perpendiculairement à leur orientation conformément à une petite portion 3301 du profil d'élévation de la figure 33A et une matrice de bandes de juxtaposition décalées perpendiculairement à leur orientation conformément à une petite portion 3302 du profil d'élévation de la figure 33B, respectivement ; la figure 33E représente un agrandissement de la combinaison des deux profils d'élévation, en sélectionnant à chaque position l'intensité la plus faible et en effectuant une égalisation d'histogramme ; la figure 33F représente une partie agrandie (carré3201)de l'image en demi-teinte représentée sur la figure 32B, obtenue en juxtaposant l'image d'origine de la figure 32A avec le profil d'élévation représenté sur la figure 33E ; la figure 34A représente les petits rectangles spécifiant la disposition des réseaux de lentilles cylindriques dans les surfaces des parallélogrammes noirs dans l'image en demi-teinte représentée partiellement sur la figure 33F ; la figure 34B représente un agrandissement de la figure 33A ; la figure 35A représente une partie des informations d'identification de moiré apparaissant lors de la superposition de l'image en demi-teinte3501correspondant à l'oeil et au nez3202sur la figure 32B avec une couche d'échantillonnage révélatrice3502ayant la même orientation que la matrice de bandes de juxtaposition représentée sur la figure 33C ; la figure 35B représente une partie des informations d'identification de moiré apparaissant lors de la superposition de la même partie3202de l'image en demi-teinte3501que sur la figure 35A avec une couche d'échantillonnage révélatrice3503ayant la même orientation de base que la matrice de bandes de juxtaposition représentée sur la figure 33D ; la figure 36 montre comment une image de couche de base lenticulaire est construite à partir de quatre parties différentes ; les figures 37A, 37B, 37C, 37D représentent des photographies d'un dispositif d'image lenticulaire comprenant des réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice qui présentent une succession de quatre images de forme lenticulaire successives lors d'une inclinaison verticale du dispositif ; la figure 38 représente des étapes de fabrication pour réaliser des réseaux de lentilles ; la figure 39 représente un mécanisme rouleau-à-rouleau permettant de produire efficacement des réseaux de lentilles ; la figure 40 représente un second mécanisme rouleau-à-rouleau permettant de produire des réseaux de lentilles sur deux côtés d'un substrat ; la figure 41 représente une chaîne de production pour produire des réseaux personnalisés de lentilles à l'aide d'une machine d'impression à projection de polymère ; la figure 42 représente les étapes de réalisation à l'aide d'une imprimante 3D de réseaux de couches révélatrice et de base superposables personnalisés ; la figure 43 représente les étapes de préparation nécessaires avant la fabrication des réseaux de couches de base et révélatrice superposées ; les figures 44A et 44B représentent un dispositif4400avec des réseaux de lentilles de couche de base sur un substrat semi-transparent et un réseau de lentilles de couche révélatrice derrière ce substrat qui, lorsqu'observée en mode réflexion, montre une image en demi-teinte (figure 44A) lorsqu'observée en mode transmissif révèle une information cachée (figure 44B) ; les figures 45A et 45B représentent un dispositif formé de réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice qui, lors de l'inclinaison, provoque un déplacement des formes de moiré qui apparaissent ; la figure 46 représente un smartphone capturant une image de forme à partir du dispositif comprenant des réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice, reconnaissant le message dans cette image de forme et potentiellement en connexion avec un ordinateur hôte à distance validant ou non le message présent dans l'image de forme capturée.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
[0036] Les images en superposition générées par les techniques de déphasage, les techniques de moiré 1D et 2D, les techniques de moiré de lignes de niveau de forme et les techniques de synthèse d'image lenticulaire résultent de l'échantillonnage d'une couche de base comprenant des formes de premier plan et d'arrière-plan par une couche révélatrice constituée d'un réseau de lentilles. La présente invention a pour but de remplacer les techniques d'impression ou de configuration de couche de base utilisées pour produire les formes de premier plan et d'arrière-plan de couche de base connues dans la technique antérieure en peuplant les zones de premier plan ou d'arrière-plan de la couche de base à l'aide de réseaux de lentilles sensiblement cylindriques.
[0037] Pour les techniques de déphasage, les techniques de moiré 1D, une catégorie de modes de réalisation de moiré de lignes de niveau et les techniques de synthèse d'image lenticulaire, les lentilles de couche de base cylindriques ont une période de réplication sensiblement inférieure à la période de réplication des lentilles cylindriques formant le réseau de lentilles d'échantillonnage de couche révélatrice unidimensionnel. Pour la technique de moiré 2D, les lentilles cylindriques de couche de base ont une période de réplication sensiblement plus petite que la période du réseau bidimensionnel de couche révélatrice constitué de lentilles d'échantillonnage sphériques.
[0038] Pour une autre catégorie de modes de réalisation de moiré de lignes de niveau de forme, les lentilles cylindriques de couche de base doivent avoir sensiblement la même période de réplication que le réseau de couche révélatrice de lentilles cylindriques.
Vocabulaire
[0039] Dans la présente demande, nous utilisons le terme „lentilles cylindriques“ ou „lentilles 1D“ en tant que terme générique pour des lentilles dont la coupe transversale est par exemple une coupe d'un disque circulaire ou une coupe d'une parabole et qui suit des lignes droites ou curvilignes. Un réseau de lentilles cylindriques peut recouvrir une région du plan. Entre chaque lentille d'un réseau de lentilles cylindriques, il peut ne pas y avoir d'espace ou un petit espace. La période d'un tel réseau est définie comme la période de répétition de ses lentilles cylindriques. Des réseaux de lentilles cylindriques sont souvent fabriqués à partir d'une description de rectangles longitudinaux en appliquant des techniques de lithographie et de refusion. Un „rectangle longitudinal“ est défini comme étant un quadrilatère relativement long et mince ayant une largeur constante. Des lentilles cylindriques suivant un long trajet droit ou curviligne sont fabriquées à partir d'une description de „bandes longitudinales“ de largeur constante.
[0040] On utilise le terme „lentilles sphériques“, „réseau de lentilles sphériques“ ou „réseau de lentilles 2D“ comme terme générique pour des lentilles qui peuvent remplir l'espace d'une manière 2D répétitive, par exemple sous forme d'une matrice 2D régulière. Leur forme peut être sensiblement sphérique, asphérique ou partiellement sphérique et partiellement non sphérique.
[0041] Le terme „configuration à multiples lentilles“ se réfère à un dispositif fixe comprenant des réseaux superposés de couches de base et révélatrice. En général, le réseau de couche révélatrice (figures 17,143) et les réseaux de couche de base (figures 17,174) sont parallèles et ont en commun un plan sur lequel le réseau de couche révélatrice échantillonne la lumière concentrée par les réseaux de lentilles de couche de base (figure 3,303, figure 17,147).
[0042] En général, on utilise le terme „réseau de lentilles de couche révélatrice“ au singulier pour la couche révélatrice (par exemple la figure 8,801) et „réseaux de lentilles de couche de base“ au pluriel du fait que la couche de base comprend de nombreuses micro-formes de couche de base (par exemple la figure 4B,404,405,406) qui sont chacune recouvertes par un réseau de lentilles. Cependant, il est possible d'avoir plusieurs réseaux de lentilles de couche révélatrice sur la même couche révélatrice.
[0043] On utilise le terme „message reconnaissable“ pour le message qui est généré en tant qu'image de forme en superposition par les réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice superposés. Le terme „reconnaissable“ signifie qu'un être humain ou un système informatique est capable de reconnaître le message, qu'il s'agisse d'une image ayant des éléments reconnaissables comme un drapeau, un visage, une maison, une forêt, un cheval, qu'il s'agisse d'une chaîne de lettres comme un chiffre ou un code formé de chiffres et de lettres, qu'il s'agisse d'un code à barres 1D ou 2D, ou qu'il s'agisse d'un code QR reconnaissable par un ordinateur ou un smartphone.
[0044] On utilise le terme smartphone pour désigner un dispositif informatique intégrant une caméra et qui est connecté à un serveur pour un échange d'informations. Une tablette ou des ordinateurs portables disponibles dans le commerce peuvent également effectuer les mêmes actions que le smartphone.
Configuration à multiples lentilles avec de grandes périodes de lentilles de coucherévélatrice et de petites périodes de lentilles de couche de base
[0045] La figure1illustre un dispositif à multiples lentilles100comprenant le réseau de lentilles cylindriques de couche révélatrice101sur une partie supérieure d'un substrat sensiblement transparent103. De l'autre côté du substrat transparent, la couche de base comprend un réseau de lentilles cylindriques102formant le premier plan d'une lettre „E“ comprimée verticalement(110). Les lentilles de couche de base ont leurs parties cylindriques sur le côté arrière(102,107)du dispositif. Cette configuration peut être observée en regardant106à partir du côté avant du réseau de lentilles de couche révélatrice101. La lumière entrante105irradie le dispositif depuis l'arrière, c'est-à-dire à partir des réseaux de lentilles de couche de base. La partie100de la figure représente le dispositif d'imagerie à multiples lentilles, la partie110un agrandissement de l'un des réseaux de lentilles répliqués formant une bande de base de couche de base (voir Section „Création de moiré 1D avec le dispositif à multiples lentilles“) et la partie120est un agrandissement d'une partie du réseau de couche de base comprenant deux lentilles cylindriques.
[0046] La figure2illustre une coupe transversale201à travers une lentille cylindrique (pour des effets de superposition orientés linéairement) ou une lentille sphérique (pour un moiré 2D) faisant partie de la couche révélatrice. Cette couche révélatrice est superposée de réseaux de lentilles de couche de base208représentés en coupes transversales à travers la couche de base202. Le plan203est le plan focal des lentilles de couche révélatrice sur lequel les lentilles cylindriques de couche de base concentrent la lumière incidente. La lentille cylindrique ou sphérique de couche révélatrice est répétée à une période Tr(206). Sa largeur est Wr(207) et sa longueur focale est fr(208). Dans le présent exemple, les lentilles cylindriques213formant la couche de base202recouvrent la forme de premier plan de couche de base208et ne recouvrent pas la forme d'arrière-plan de couche de base209. Ces lentilles ont une période Tbi et ont une longueur focale fbqui, dans le cas d'un moiré 1D, d'un moiré 2D et d'images lenticulaires, sont considérablement plus petites que la période Tret la longueur focale frde la lentille cylindrique de couche révélatrice, respectivement. Entre les lentilles de couche révélatrice201et la couche de base avec ou sans lentilles202, il y a un substrat sensiblement transparent dont l'épaisseur hs(212) est liée à la somme des longueurs focales des lentilles de couches révélatrice et de base moins les hauteurs de lentille eret eb(voir la figure 2), c'est-à-dire que hs≈ fr+ fb- er- eb.
[0047] L'observateur situé à une distance d'observation normale de la couche révélatrice peut voir le dispositif d'imagerie à multiples lentilles formé des couches révélatrice et de base selon un angle (par exemple perpendiculairement, voir210) ou un autre angle (par exemple angle α, voir211). En inclinant ce dispositif d'imagerie à multiples lentilles, les lentilles de couche révélatrice échantillonnent la couche de base à un endroit où les lentilles de couche de base sont présentes, ou à un endroit où elles sont absentes. Des régions avec des lentilles créent une texture brillante en se différenciant elles-mêmes des régions sans lentilles. Cette différenciation est à la base des images en superposition vues par l'observateur. Lors de l'inclinaison du dispositif par rapport à l'observateur, les lentilles de couche révélatrice balaient leur plan focal203à proximité de la couche de base, en propageant ainsi les intensités lumineuses créées par la présence ou l'absence des lentilles de couche de base sur les yeux de l'observateur.
Configuration à multiples lentilles ayant des périodes de couche révélatrice et de couchede base similaires.
[0048] La superposition d'un réseau de lentilles de couche révélatrice ayant une grande période et d'un réseau de lentilles de couche de base ayant une petite période est adéquate pour les procédés de synthèse de moiré 1D et 2D, pour certains des procédés de lignes de niveau, pour certains des procédés de synthèse par déphasage et pour les procédés de synthèse d'image lenticulaire. En ce qui concerne d'autres technologies de synthèse par déphasage et de moiré de lignes de niveau, les lentilles cylindriques de couche révélatrice et les lentilles cylindriques de couche de base doivent avoir la même période, ou être un multiple entier de cette période, mais sont dans certaines parties de l'image en superposition décalées les unes par rapport aux autres.
[0049] La figure 3 représente schématiquement un dispositif d'imagerie à multiples lentilles où les lentilles de couche révélatrice ont une période Tr(330) et une longueur focale fr(308) et où les lentilles de couche de base ont la même période Tb= Tr(331) et une longueur focale fb. Le plan focal303est défini par la longueur focale des lentilles de couche révélatrice. Les lentilles de couche de base concentrent la lumière sur le plan focal des lentilles de couche révélatrice. Les lentilles de couche de base ne doivent pas nécessairement focaliser la lumière sur le plan focal échantillonné par les lentilles de couche révélatrice. Leur distance309jusqu'au plan focal peut être différente de fbjusqu'à ± 20 %. Une simple concentration de la lumière incidente est suffisante. L'observateur335est situé à une certaine distance de l'avant de le dispositif, typiquement 35 cm, lorsque le dispositif est situé sur un document de sécurité ou un article de valeur.
[0050] Un fort effet visuel est obtenu en éclairant le dispositif d'imagerie à multiples lentilles avec des intensités ou des couleurs variant dans l'espace, par exemple un affichage ou des LED (diodes électroluminescentes) affichant les couleurs rouge354, verte355, bleue356et blanche357. Les rayons de lumière correspondants314,315,316et317concentrés par le réseau de lentilles de base302éclairent dans le plan focal303des lentilles de couche révélatrice des portions364a,365a,366a,367apour la lentille302a, des portions364b,365b,366b,367bpour la lentille302b, des portions364c,365c,366c,367cpour la lentille302c, etc. À la place de ces 4 couleurs distinctes, des variations d'intensité et/ou de couleur continues ou non continues créent également un fort effet visuel.
[0051] Dans les procédés de déphasage et de moiré de lignes de niveau, certaines des lentilles de couche de base sont décalées par rapport aux lentilles révélatrices. Par exemple, la lentille de couche de base302aavec le centre en position323est en phase avec la lentille de couche révélatrice301aavec le centre en position320. Mais la lentille de couche de base302bavec le centre en position324est décalée de τb(340) par rapport à une lentille de couche de base301bavec le centre en position321. La lentille de couche de base302cavec le centre en position325est décalée de τc(341) par rapport à la lentille de couche révélatrice301cavec le centre en position322. Lorsque la lentille de couche de base est en phase, la portion illuminée365aest observée par l'observateur sous la forme de la couleur355(vert dans le présent exemple) échantillonnée par la lentille de couche révélatrice301a. Lorsque les lentilles de couche de base sont déphasées, par exemple la lentille302bavec le centre324est à une phase relative τb/Tb(340), une partie différente du plan focal illuminé est échantillonnée par la lentille correspondante de couche révélatrice301b, ici la région366bdu plan focal, éclairée par la partie356de la lumière éclairante, À titre d'exemple supplémentaire, la lentille302eest à une phase τc/Tbet la lentille de couche révélatrice301céchantillonne la région367cdu plan focal éclairée par la partie357de la lumière éclairante. En tant que lumière éclairante, une lumière qui passe à travers une fenêtre peut également être pratique, en ayant des parties vertes des arbres et de l'herbe, des parties grises et jaunes de bâtiments et des parties bleues du ciel. La lumière réfléchie à partir d'un arrière-plan d'intensité variable et de couleur variable tel qu'un mur est également appropriée. Une lumière émise par plusieurs LED éclairant le dispositif de lentilles par l'arrière fournit également d'excellents effets visuels. De plus, en utilisant des dispositifs multi-LED pilotés électroniquement, c'est-à-dire plusieurs LED dans un même boîtier qui émettent des couleurs différentes comme le rouge, le vert et le bleu, on peut créer des couleurs visuellement attrayantes variant dans le temps par une modulation de largeur d'impulsions des LED colorées individuelles. Avec des instructions séparées des différents boîtiers de LED, on peut obtenir des lignes de niveau de moiré qui ont en plus des couleurs évoluant doucement à la fois dans l'espace et dans le temps.
Renforcement du contraste de la couche de base par des microlentilles de diffusion.
[0052] Un comportement de diffusion de lumière dans des régions où les lentilles de couche de base sont absentes (par exemple la figure 4A,402) peut être obtenu en plaçant de petites lentilles403de manière aléatoire à travers les régions formant l'arrière-plan de la forme de couche de base. Ces microlentilles de diffusion, orientées linéairement (1D) telles que des lentilles cylindriques à petit segment ou bidimensionnelles (2D) telles que des lentilles sphériques ou asphériques, doivent avoir une longueur focale significativement différente des lentilles cylindriques401présentes dans la couche de base. En positionnant de manière aléatoire et en faisant varier la taille et donc la longueur focale de ces microlentilles de diffusion, on crée un effet de diffusion de lumière qui améliore considérablement le contraste entre des régions de premier plan de forme de couche de base et des régions d'arrière-plan de forme de couche de base. À titre d'exemple, la figure 4A montre la disposition des régions de premier plan401avec les zones rectangulaires minces spécifiant les emplacements des lentilles cylindriques et des régions d'arrière-plan vides402. La figure 4B montre les mêmes vues sous microscope où les lentilles cylindriques404forment des réseaux de lentilles qui recouvrent les régions de premier plan. Les régions d'arrière-plan sont recouvertes des microlentilles de diffusion403positionnées de manière aléatoire. La figure 4C montre un agrandissement d'une partie de la figure 4B.
[0053] On va décrire des modes de réalisation de la présente invention pour les techniques de synthèse de moiré 1D, les techniques de synthèse d'image lenticulaire, et pour les techniques de synthèse de moiré de lignes de niveau.
Création de moiré 1D avec le dispositif d'imagerie à multiples lentilles
[0054] Le brevet US 7 710 551 (inventeurs Hersch et Chosson) décrit un „procédé de calcul de disposition d'image moirée 1D“ permettant le calcul de la direction et de la vitesse de déplacement des formes d'image moirée 1D lorsque la couche révélatrice échantillonne, lors de l'inclinaison du dispositif, des emplacements successifs de la couche de base superposée. Les formules (1) à (5) décrivent selon le brevet US 7 710 551 (inventeurs Hersch et Chosson) les formules mathématiques utilisées pour calculer les dispositions de la couche de base, compte tenu des dispositions de la couche révélatrice et de la couche de moiré.
[0055] En s'appuyant sur l'exemple des figures 5A et 5B, on donne tout d'abord la relation entre les coordonnées de bandes de base et les coordonnées de moiré pour un moiré rectiligne, c'est-à-dire un moiré défini comme une transformation linéaire des bandes de base répliquées. La bande de base501ayant la période de bande de base Tbavec des formes de lettre de bande de base obliques „VALIDE“ est répliquée par des multiples entiers du vecteur t = (tx, ty) à travers la couche de base pour former le réseau de bande de base. Les formes de moiré correspondantes503„VALIDE“ sont obtenues par les lignes d'échantillonnage de couche révélatrice502a,502b,502c, ... ayant une période Tréchantillonnant successivement les bandes de base à différents emplacements. La composante verticale ty du vecteur de réplication de bande de base t est égale à la période de bande de base, c'est-à-dire ty= Tb. Les coordonnées spatiales de moiré (x,y) en fonction des coordonnées spatiales de base (x',y') sont :
[0056] Équation (1), avec une matriceB= [1 tx/ Tr- Tb; 0 Tr/ Tr- Tb] qui exprime la relation linéaire entre les coordonnées spatiales de bande de base (x',y') et les coordonnées spatiales de moiré (x,y).
[0057] En insérant les composantes tx, tydu vecteur de réplication de bande de base t comme (x',y') dans l'équation (1), et en appliquant ty= Tb, on obtient le vecteur de réplication de moiré p = (px, py). Ce calcul montre que le vecteur de réplication de moiré p est le vecteur de réplication de bande de base t multiplié par Tr/ (Tr- Tb).
[0058] La hauteur de moiré H est égale à la composante verticale pydu vecteur de réplication de moiré p, c'est-à-dire H = py. Par conséquent, Un concepteur peut librement choisir sa hauteur d'image moirée H et la direction de son mouvement αm en définissant le vecteur de réplication p = (px, py), avec py= H et px= -H tan αmet résoudre l'équation (1) pour t en utilisant aussi l'équation (2). Cela donne le vecteur de réplication de bande de base t=p(Tb/ H). (3) Après avoir sélectionné une valeur appropriée pour la période de couche révélatrice Tr, un module logiciel d'imagerie peut ensuite transformer linéairement une image moirée définie dans l'espace de coordonnées de moiré (x,y) en une bande de base définie dans l'espace de coordonnées de couche de base (x',y') en appliquant l'inverse de l'équation (1), c'est-à-dire On montre maintenant comment générer un moiré curviligne à partir d'un moiré rectiligne. On peut spécifier la disposition d'une image moirée 1D curviligne souhaitée ainsi que la disposition rectiligne ou curviligne de la couche révélatrice et le modèle de disposition de moiré 1D est capable de calculer la disposition de la couche de base.
[0059] La disposition de l'image moirée 1D dans l'espace transformé est exprimée par une transformation géométriqueM(xt,yt) qui ramène les emplacements d'espace de moiré transformé (xt,yt) dans les emplacements d'espace de moiré d'origine (x,y). La disposition du réseau de lignes révélatrices dans l'espace transformé est exprimée par une transformation géométriqueG(xt,yt) qui ramène les emplacements d'espace de couche révélatrice transformé (xt,yt) dans les emplacements d'espace de couche révélatrice d'origine (x',y'). La disposition du réseau de bandes de base dans l'espace transformé est exprimée par une transformation géométriqueH(xt,yt) qui ramène les emplacements de réseau de bandes de base transformé (xt,yt) dans les emplacements de réseau de bandes de base d'origine (x',y'). La transformationH(xt,yt) est une fonction des transformationsM(xt,yt) etG(xt,yt)
[0060] On définit les transformationsM,GetHparM(xt,yt) = (mx(xt,yt, my(xt,yt)),G(xt,yt) = (x, gy,(xt,yt), etH(xt,yt) = (hx(xt,yt, hy(xt,yt)). Selon la publication de RD Hersch et S. Chosson, Band Moiré Images, Proc. SIGGRAPH 2004, ACM Trans. on Graphics, Volume 23, n° 3, pages 239-248 (2004), la transformation du moiréM(xt,yt) est la fonction suivante des transformations de la couche de baseH(xt,yt) et de la couche révélatriceG(xt,yt): où Trest la période du réseau de lignes révélatrices dans l'espace d'origine et où (tx, ty) = (tx, Tb) est le vecteur de réplication de bandes de base dans l'espace d'origine.
[0061] La transformation de couche de baseH(xt,yt) est ensuite déduite de l'équation (5) de la manière suivante lorsqu'on donne la transformation de couche de moiréM(xt,yt) et la transformation de la couche révélatriceG(xt,yt) conformément à Par conséquent, compte tenu de la disposition de moiré et de la disposition de couche révélatrice, on obtient la transformation arrière permettant de calculer la disposition de couche de base. Le moiré ayant la disposition souhaitée est alors obtenu par la superposition des couches de base et révélatrice.
Exemple A: Image moirée 1D rectiligne „EPFL“ formée de lentilles de couches révélatrice et de base
[0062] La figure 6A montre schématiquement un exemple d'une image moirée rectiligne603formée de la superposition de bandes de base de couche de base601ayant des formes de premier plan610(noires) et des formes d'arrière-plan611(blanches) et d'une couche révélatrice602formée d'un réseau de lignes d'échantillonnage612. La période de couche révélatrice Trest de 400 µm, la période de bande de base Tb= tyest de364µm et la hauteur de moiré est conforme à la formule (2) H = 4,044 mm. Les lignes d'échantillonnage transparentes612montrent les positions des lignes centrales sur lesquelles sont placées les lentilles cylindriques de la couche révélatrice. La figure 6B est une vue agrandie d'une partie de la figure 6A (lettre comprimée „F“) et montre la disposition de la matrice de rectangles de couche de base 615 pour produire le réseau de lentilles obliques cylindriques formant les formes de premier plan de couche de base610. La figure 6C montre une réalisation de la disposition représentée sur la figure 6B avec une image du réseau de lentilles de couche de base réel620agencé selon la disposition610et le long de la matrice de rectangles disposée obliquement615. Le réseau de lentilles de couche de base a une période de Tbi = 27 µm et une largeur de lentille Wbl= 25 µm. La forme d'arrière-plan de couche de base611est remplie de lentilles 2D622placées aléatoirement ayant une largeur comprise entre 8 µm et 12 µm et des longueurs focales comprises entre 20 µm et 30 µm. On note que le réseau de lentilles de couche de base620disposé obliquement crée des formes de moiré plus nettes.
[0063] La figure 7A montre une autre disposition de couche de base pour le petit „F“610comprimé de la figure 6A. La figure 7B montre une image d'une région701du réseau de lentilles de couche de base mis en oeuvre correspondant vu au microscope. Le premier plan610est rempli d'un réseau de lentilles horizontalement agencé, agencé selon la matrice de rectangles715et réalisé avec le réseau de lentilles720(période Tbl= 27 µm). L'arrière-plan711est peuplé d'un réseau de lentilles721disposé verticalement ayant une période d'approximativement un tiers de la période du réseau de lentilles de premier plan disposé horizontalement. Puisque le réseau de lentilles d'arrière-plan a une longueur focale beaucoup plus petite que la longueur focale du réseau de lentilles de premier plan, la lumière qui le traverse sera diffusée à la profondeur du plan focal du réseau de lentilles de couche révélatrice. Au contraire, la lumière traversant le réseau de lentilles de premier plan sera concentrée dans le plan focal du réseau de lentilles de couche révélatrice. Cet énoncé est valable à la fois pour les formes d'arrière-plan de couche de base peuplées de petites lentilles sphériques ou peuplées de petites lentilles cylindriques. Le comportement différent de concentration de lumière des réseaux de lentilles de couche de base de premier plan et d'arrière-plan génère le contraste qui permet de révéler les images en superposition (moiré 1D, moiré 2D, moiré 2D aléatoire, images lenticulaires).
[0064] La figure 8 montre une photographie d'un dispositif formé de deux couches de lentilles, avec la forme de moiré „EPFL“802formée de la superposition des lentilles de couche de base cylindriques partiellement représentées schématiquement sur la figure 7A et des lentilles de couche révélatrice cylindriques801. Le réseau de lentilles de couche révélatrice a une période de lentille de 400 µm, avec une largeur de lentille de 385 µm et un intervalle de 15 µm entre des lentilles individuelles. La figure 9 est une photographie du même dispositif que sur la figure 8, mais vue d'un angle légèrement différent. La forme de moiré „EPFL“902sur la figure 9 s'est déplacée verticalement par rapport à la forme de moiré „EPFL“802représentée sur la figure 8.
[0065] Afin d'empêcher des contrefacteurs de créer des duplicatas des surfaces de premier plan et d'arrière-plan de lentilles de couche de base par des procédés de duplication de surface et/ou afin de protéger les lentilles de couche de base contre l'abrasion, on peut les encapsuler dans un autre matériau ayant un indice de réfraction inférieur à celui du matériau de lentilles, par exemple un indice de réfraction de 1,4 pour un matériau de lentilles ayant un indice de réfraction de 1,5. Par comparaison à des lentilles dans l'air ambiant, le matériau d'encapsulation augmente la longueur focale des lentilles calculée selon la formule (12), où l'indice de réfraction du matériau d'encapsulation à insérer est nm.
Exemple B. Image moirée en bande circulaire et couche révélatrice rectiligne.
[0066] Dans le présent exemple, on choisit une image moirée disposée de manière circulaire et choisit aussi librement la disposition de couche révélatrice. La disposition d'image moirée circulaire de référence souhaitée est donnée par la transformation revenant de l'espace de moiré transformé dans l'espace de moiré d'origine, c'est-à-dire. où la constante cmexprime un facteur d'échelle, les constantes cxet cydonnent le centre de la disposition d'image moirée circulaire dans l'espace de moiré transformé, wxexprime la largeur de l'image moirée originale en bandes de référence rectilignes et la fonction atan(y,x) renvoie l'angle α d'une ligne radiale de pente y/x, l'angle renvoyé α étant compris dans la plage (-π <= α <= π). L'image moirée circulaire de référence voulue correspondante est représentée sur la figure 10A,1003et apparaît sous forme du message „DOCUMENT OFFICIEL VALIDE“ On prend comme couche révélatrice une disposition rectiligne identique à la couche révélatrice rectiligne originale, c'est-à-dire gy(xt,yt) = yt(1002)En insérant les équation (7) de disposition d'image moirée curviligne et l'équation de disposition de couche révélatrice gy(xt,yt) = ytdans les équations (6) de modèle de disposition de moiré de bandes, on obtient les équations de disposition de couche de base curviligne déduites
[0067] Ces équations de disposition de couche de base curviligne expriment la transformation géométrique à partir de l'espace de la couche de base transformé en l'espace de couche de base d'origine. La couche de base curviligne correspondante dans l'espace transformé est représentée en1001. L'image moirée résultante formée de la superposition de la couche de base (1001) et de la couche révélatrice (1002) est représentée en1003. Lorsque la couche révélatrice1002est déplacée verticalement sur la couche de base1001, les motifs d'image moirée circulaire correspondants se déplacent radialement et changent de forme en conséquence. Lorsqu'elles sont déplacées vers l'extérieur du moiré circulaire, les lettres deviennent plus larges.
[0068] On considère l'exemple B mis en oeuvre sous forme d'un dispositif formé de deux couches superposées de réseaux de lentilles conformément à la Section „Configuration d'imagerie à multiples lentilles avec de grandes périodes de couche révélatrice et de petites périodes de couche de base“. La figure 10B montre une photographie d'un agrandissement microscopique d'une partie des lentilles de couche de base1005formant les lettres de couche de base „..UME ..“ en tant que mode de réalisation de la partie centrale inférieure de la couche de base de la figure 10A (1001). Lorsqu'elle est superposée d'un réseau de lignes d'échantillonnage de couche révélatrice rectilignes1002, matérialisé par le réseau de lentilles cylindriques apparaissant sous forme de lignes légèrement obliques sur la figure 10B (1006), l'image circulaire de forme de moiré apparaît. Cette image de forme de moiré est représentée schématiquement sur la figure 10A (1003) et également représentée par une photographie sur la figure 11 lorsque mise en œuvre comme le dispositif formé des couches superposées de base et révélatrice de réseaux de lentilles.
Exemple C. Image de forme de moiré curviligne et couche révélatrice cosinusoïdale
[0069] On prend maintenant une couche révélatrice curviligne qui génère toujours la même image moirée curviligne souhaitée que dans l'exemple précédent B. À titre d'exemple, on prend comme couche révélatrice curviligne une couche cosinusoïdale dont la disposition est obtenue à partir de la couche révélatrice rectiligne par une transformation cosinusoïdale gy(xt,yt) = yt+ c1cos(2 πxt/c2) (9) où les constantes c1et c2donnent respectivement l'amplitude et la période de la transformation cosinusoïdale. La couche révélatrice cosinusoïdale correspondante est représentée sur la figure 12,1202. En insérant les équations de disposition d'image moirée curviligne (7) et l'équation de disposition de couche révélatrice curviligne (9) dans les équations de modèle de disposition moirée en bandes (6), on obtient les équations de disposition de couche de base curviligne déduites
[0070] Ces équations de disposition de couche de base curviligne expriment la transformation géométrique depuis l'espace de couche de base transformé en l'espace de couche de base d'origine. La couche de base curviligne correspondante est représentée en1201. La superposition de la couche de base curviligne1201et de la couche révélatrice curviligne1202donne l'image moirée1203. Lorsque la couche révélatrice1202est déplacée verticalement sur la couche de base1201, les motifs d'image moirée circulaire correspondants se déplacent radialement et changent leur forme de manière correspondante, comme dans l'exemple représenté sur les figures 12 et 13. On considère l'exemple C mis en oeuvre comme un dispositif formé de deux couches superposées de lentilles conformément à la Section „Configuration d'imagerie à multiples lentilles avec de grandes périodes de couche révélatrice et de petites périodes de couche de base“. Le réseau de lentilles de couche de base est placé au niveau de toutes les zones de premier plan (zones „blanches“ sur les figures 10A, 12 et 13) de la couche de base, d'une manière similaire à la figure 10B. Ces zones de premier plan agissent comme un masque pour les réseaux de lentilles de couche de base. Le réseau de lentilles de couche révélatrice est formé de lentilles cylindriques suivant les lignes cosinusoïdales transparentes1202(„blanches“ sur la figure 12) de la couche révélatrice.
[0071] La figure 13 montre qu'un léger déplacement des emplacements d'échantillonnage des lentilles cylindriques de couche révélatrice obtenu par un déplacement vertical de la couche révélatrice, ou dans le cas d'un dispositif fixe obtenu par inclinaison, conduit à un déplacement radial du message circulaire révélé. Sur la figure 13, le message „DOCUMENT OFFICIEL VALIDE“ s'est déplacé radialement par rapport à sa position sur la figure 12.
Formes de moiré 1D et 2D à déplacement dynamique observées en trois dimensions grâce à la vision stéréoscopique humaine
[0072] Lors de la création d'un dispositif avec des lignes d'échantillonnage de couche révélatrice disposées verticalement, chaque oeil de l'observateur voit à chaque position un échantillonnage légèrement différent de la couche de base, c'est-à-dire que chaque oeil voit une image moirée légèrement différente. Du fait de leur phase d'échantillonnage légèrement différente, ces images moirées sont légèrement décalées l'une par rapport à l'autre et génèrent, du fait de la vision stéréoscopique humaine, une image ayant une certaine profondeur.
[0073] La figure 14 montre schématiquement la géométrie utilisée pour calculer le décalage entre une forme de moiré vue par l'oeil gauche („L“) et une forme de moiré vue par l'oeil droit („R“). Ce décalage de moiré, appelé aussi disparité, détermine la profondeur apparente de la forme de moiré. L'espace TEentre l'oeil gauche145et l'œil droit146est généralement de l'ordre de 63 mm. On suppose une distance de vision d (142, par exemple 360 mm) entre les yeux et le dispositif. Le dispositif comprend une couche révélatrice143formée d'un réseau 1D de lentilles lenticulaires ayant une période de réplication Tret une couche de base174(voir la figure 17, montrant la même vue que la figure 14, à un grossissement différent) formée de réseaux de petites lentilles cylindriques (figures 17,175). Comme représenté sur la figure 14, l'oeil gauche (L) voit la couche de base à travers une lentille de couche révélatrice Λ0 à la position x0L= x = 0 et à travers une lentille Λ1 à la position x1L. L'œil droit (R) voit la couche de base à travers la lentille A0 à la position x0R= -γbet à travers la lentille Λ1 à la position x1R.
[0074] La différence horizontale yb(différence le long de l'axe x), également appelée disparité de couche de base, entre les points de couche de base x0Let x0Robservés respectivement par les yeux gauche et droit à travers la lentille A0 est conforme à la géométrie de la figure 14 où Rrest le rayon de courbure de lentille. Pour une section de lentille circulaire, le rayon de courbure Rrest défini par la relation bien connue donnant la longueur focale en fonction du rayon de courbure et de l'indice de réfraction du matériau utilisé : où nlensest l'indice de réfraction du matériau de la lentille et nmest l'indice de réfraction du milieu environnant, dans le cas de l'air, nm= 1.
[0075] À travers la lentille Λ0, l'oeil droit (R) voit la position
[0076] À travers la lentille Λ1, l'oeil droit (R) voit la position x1Rqui est
[0077] À travers la lentille A2, l'oeil droit (R) voit la position x2Rqui est
[0078] L'incrément x de position d'une lentille de couche révélatrice Λivers la suivante Λi+1est donc Cet incrément x Δxrest identique à la période de couche révélatrice projetée Tr'. Selon la figure 14, la période de couche révélatrice projetée Tr', également appelée „période de couche révélatrice apparente“, est obtenue en projetant une période de couche révélatrice Trà partir du plan144reliant les points centraux C0, C1, C2, ... des lentilles de couche révélatrice sur le plan focal147des lentilles de couche révélatrice. À savoir,
[0079] En comparant l'équation (16) et l'équation (17), on peut facilement vérifier que, Δxr= Tr'.
[0080] On va maintenant déduire les positions relatives des formes de moiré observées par les yeux gauche et droit. Grâce à la vision stéréoscopique, le décalage entre les formes de moiré observées par les yeux gauche et droit donne la perception de la profondeur.
[0081] La figure 15 est une vue de dessus du dispositif (plan x-y), avec séparément la couche de base151, la forme de moiré vue par l'œil gauche152et la forme de moiré vue par l'oeil droit153dans le cas où la période de bandes de couche de base (la période de répétition du petit „M“ sur la figure 15) est plus petite que la période apparente de couche révélatrice, c'est-à-dire Tr'>Tb. on suppose que l'oeil gauche est devant le dispositif, sur l'axe z perpendiculaire au dispositif à la position x=0. Les lignes en pointillés verticales x0L, x1L, x2L, x3L, x4L... sont les lignes d'échantillonnage du réseau de lentilles de couche révélatrice lorsqu'elles sont regardées depuis l'oeil gauche. Les lignes en pointillés verticales x0R, x1R, x2R, x3R, x4R... sont les lignes d'échantillonnage des lentilles de couche révélatrice lorsqu'elles sont regardées par l'oeil droit. En échantillonnant les formes de couche de base (ici les lettres en minuscule „M“ inscrites chacune dans une bande de base), les lignes d'échantillonnage vues par l'oeil gauche créent les formes de moiré152qui apparaissent à l'oeil gauche et les lignes d'échantillonnage créées par l'oeil droit créent les formes de moiré153qui apparaissent à l'oeil droit.
[0082] Calculons maintenant la hauteur apparente du moiré vu par l'oeil gauche ou droit. La forme de moiré est produite par les lignes d'échantillonnage de couche révélatrice projetées sur le plan focal. La période de ces lignes d'échantillonnage de couche révélatrice projetées est Tr'. Selon l'équation (2), la hauteur apparente H du moiré est
[0083] On peut considérer que la hauteur de moiré H' est la hauteur de moiré apparente aux yeux dans le cas d'un réseau de couche révélatrice de lentilles cylindriques échantillonnant une couche de base formée de bandes de base verticales, où les formes de bande de base sont définies par de petits réseaux de lentilles cylindriques (par exemple620sur la figure 6C). La hauteur de moiré apparente H' est calculée de la même manière que la hauteur de moiré classique sans espace entre la couche révélatrice et la couche de base, mais en utilisant comme période de couche révélatrice la période de couche révélatrice projetée sur le plan focal (équation (17)).
[0084] On calcule maintenant le décalage γm(aussi appelé disparité) entre la forme de moiré vue par l'oeil gauche et la forme de moiré vue par l'oeil droit. En raison de la position de l'oeil droit (figure 14,146), il y a un décalage entre les emplacements de bande de base xiLéchantillonnés par les lentilles de couche révélatrice lorsqu'observés de l'oeil gauche et les emplacements de bande de base xiRéchantillonnés lorsqu'observés pas l'œil droit. À x0L= 0 pour l'oeil gauche, le décalage correspondant x0R= -γbpour l'oeil droit est calculé conformément à l'équation (11). Cela correspond à une phase dans la période de couche révélatrice de Φr= γb/Tr'. Cela signifie qu'en décalant la couche révélatrice par la phase Φr, on amène le moiré vu par l'oeil gauche et le moiré vu par l'oeil droit sur la même position. Ainsi, le décalage γmentre le moiré vu respectivement par les yeux gauche et droit est le rapport Φrde la hauteur de moiré apparente H'. On obtient
[0085] La figure 16 montre les mêmes éléments que la figure 15, avec séparément la couche de base161, la forme de moiré vue par l'oeil gauche 162 et la forme de moiré vue par l'oeil droit163, mais pour le cas où la période de bandes de couche de base est plus grande que la période de couche révélatrice, c'est-à-dire Tb>Tr'. On observe que dans ce cas, la disposition de la forme de couche de base (lettre M verticale dans la direction x positive) est inversée par rapport à la disposition de la forme de moiré (lettre verticale dans la direction x négative). Ceci est exprimé dans la formule (18) par la hauteur de moiré apparente négative H', résultant du fait que Tr' - Tbest négatif. La formule (19) donne également un décalage négatif γm.
[0086] En insérant l'équation (11) dans l'équation (19), on obtient le décalage de moiré γmen fonction de la période de couche de base Tb, de la période de couche révélatrice projetée Tr', de la longueur focale frdes lentilles de couche révélatrice et de la distance d'observation d. À l'aide des figures 17 et 18, il est possible maintenant calculer la profondeur apparente du moiré. Le décalage de forme de moiré γm178indique la position où l'œil droit, grâce au rayon QR, voit exactement la même position dans la forme de moiré que l'oeil gauche avec le rayon QLà la position x = 0. L'intersection des rayons QRet QLdonne la position de profondeur apparente Dmsituée à une profondeur z = zm.
[0087] En considérant le triangle formé par l'oeil gauche, l'oeil droit et la position de profondeur Dm, et le triangle similaire formé par l'origine du plan de coordonnées x-z (centre de courbure C de la lentille de couche révélatrice), l'intersection du rayon QRavec l'axe x et la position de profondeur Dm, on obtient
[0088] La résolution de la profondeur de moiré apparente zmdonne
[0089] En insérant l'équation (20) dans l'équation. (22), on obtient pour la profondeur de moiré apparente
[0090] Puisque dans le cas général la distance de vision d est grande par rapport à la longueur focale, la formule simplifiée devient
[0091] Lorsque la période de couche révélatrice apparente est plus petite que la période de couche de base, c'est-à-dire Tr'<Tb, selon l'équation (23) ou l'équation (24), la profondeur apparente est négative et les formes de moiré résultantes flottent devant le dispositif constituée des deux couches de lentilles à une distance exprimée comme une valeur de profondeur apparente négative.
[0092] À titre d'exemple, on considère une conception de sécurité avec deux moirés différents, un premier avec les lettres „VALIDE“ (figure 19A,191et figure 19B,193) et un second avec les lettres „OK“ (figure 19A,192et figure 19B,194). Le moiré „OK“ se déplace dans une direction opposée à la direction du moiré „VALIDE“. Le dispositif avec les réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice est fixé sur une plaque de verre. Lorsque l'on incline horizontalement le dispositif d'un petit angle, à la fois la forme de moiré „OK“ et la forme de moiré „VALIDE“ se déplacent dans des directions opposées, comme représenté sur les figures 19A et 19B.
[0093] Les formes de moiré représentées sur les figures 19A et 19B sont également des exemples de vision stéréo moirée. On considère tout d'abord le premier ensemble de formes de moiré avec les lettres „VALIDE“191ou193. Ses paramètres sont les suivants : une période de couche révélatrice Tr= 0.4 mm, une période de couche de base Tb= 0.353 mm, une longueur focale frde 1.2 mm, une distance d'observation d = 500 mm et conformément à l'équation (12) un rayon de courbure Rr= 0,4 mm. Avec l'équation (23), on obtient une profondeur calculée zmde 6,01 mm, c'est-à-dire que les formes de moiré visualisées par des couches de lentilles superposées révélatrice et de base ont une profondeur apparente de 6 mm. Elles semblent flotter derrière le dispositif constitué des deux couches de lentilles.
[0094] Le second ensemble de formes de moiré avec les lettres „OK“192ou194a les mêmes paramètres que le moiré „VALIDE“, mais avec une période de couche de base Tb= 0.446 mm, qui est plus grande que la période de couche révélatrice Tr= 0.4 mm. Avec l'équation (23), on obtient une profondeur calculée zmde -7,79 mm, c'est-à-dire que les formes de moiré vues par des couches de lentilles révélatrice et de base superposées ont une profondeur apparente de -7,8 mm. Elles semblent flotter devant le dispositif constitué des deux couches de lentilles.
[0095] De manière intéressante, dans le cas général, selon l'équation (23), lorsque la distance d'observation d est beaucoup plus grande que la longueur focale fret la période de couche de base Tb, à savoir d >> fret d >> Tb, la profondeur apparente est largement indépendante de la distance d'observation d. Lorsque la distance d'observation est modifiée par exemple dans la plage comprise entre 50 cm et 30 cm, la profondeur apparente reste sensiblement constante. De plus, lorsque la période de couche de base Tbse rapproche de la période de couche révélatrice apparente Tr', les tailles de moiré H et H' augmentent et la profondeur apparente z", augmente également.
Création de moirés 2D avec le dispositif d'imagerie à multiples lentilles
[0096] La théorie concernant l'analyse et la synthèse d'images moirées 2D est connue, voir les publications suivantes : - M. C. Hutley, R. Hunt, R. F. Stevens et P. Savander, „The moiré magnifier“, Pure and applied Optics, volume 3, pages 133-142 (1994). - H. Kamal, R. Vôlkel, J. Alda, Properties of the moiré magnifiers, Optical Engineering, Volume 37, n° 11, pages 3007-3014 (1998). - I. Amidror, The theory of the moiré phenomenon, volume 1, section 4.4, pages 96-108 (2009) - I. Amidror, R.D. Hersch, Fourier-based analysis and synthesis of moirés in the superposition of geometrically transformed periodic structures, Journal of the Optical Society of America A, Volume 15, n° 5, mai 1998, pages 1100-1113.
[0097] L'échantillonnage d'une matrice 2D de micro-formes (figure 20A,2000) par une matrice de minuscules trous2001ou par une matrice 2D de microlentilles génère des formes de moiré 2D2007formées d'exemplaires agrandis et tournés de la micro-forme2003. On utilise ici la formulation obtenue par S. Chosson dans sa thèse de doctorat „Synthèse d'images moiré“, EPFL Thesis 3434, 2006, pages 111-112, à laquelle il est fait référence ci-après en indiquant [Chosson 2006]. Les dénominations sont les mêmes que pour les moirés 1D décrits dans la Section „Création d'un moiré 1D avec le dispositif d'imagerie à multiples lentilles“.
[0098] La disposition de l'image moirée 2D dans l'espace transformé est exprimée par une transformation géométriqueM(xt,yt) qui ramène les emplacements d'espace de moiré transformé (xt,yt) aux emplacements d'espace de moiré d'origine (x,y). La disposition de la matrice révélatrice 2D dans l'espace transformé est exprimée par une transformation géométriqueG(xt,yt) qui ramène les emplacements d'espace de matrice révélatrice transformé (xt,yt) aux emplacements d'espace de couche révélatrice d'origine (x',y'). La disposition de la matrice 2D de micro-formes dans l'espace transformé est exprimée par une transformation géométriqueH(xt,yt) qui ramène les emplacements de matrice de micro-formes 2D transformée (xt,yt) aux emplacements de matrice de micro-formes 2D d'origine (x',y').
[0099] Une disposition d'image moirée 2D rectiligne ou curviligne souhaitée est spécifiée par sa hauteur de moiré Hyet sa largeur Hxdans l'espace de coordonnées d'origine (x',y') et par sa transformation géométriqueM(xt,yt). Une disposition de couche révélatrice souhaitée de la matrice d'échantillonnage 2D est spécifiée par la période Trxle long des coordonnées x et Tryle long des coordonnées y de ses éléments dans l'espace d'origine (x',y') et par sa transformation géométriqueG(xt,yt). La disposition de couche de base de la matrice 2D de micro-formes est spécifiée par la période Tbxle long des coordonnées x et Tbyle long des coordonnées y de ses éléments dans l'espace d'origine (x',y') et par sa transformation géométrique calculéeH(xt,yt). Après avoir spécifié la disposition d'image moirée 2D souhaitée, la disposition de la couche révélatrice d'échantillonnage 2D, et la taille des micro-formes dans l'espace d'origine, conformément à [Chosson 2006], la transformation géométrique de couche de baseH(xt,yt) est obtenue en fonction des transformationsM(xt,yt) et G(xt,yt).
[0100] On définit les transformationsM,GetHparM(xt,yt) = (mx(xt,yt, my(xt,yt)),G(xt,yt) = (gx(xt,yt), gy(xt,yt), etH(xt,yt) = (hx(xt,yt, hy(xt,yt)). Ensuite, conformément à [Chosson 2006], la transformationH(xt,yt) est obtenue par calcul Dans la présente invention, la couche révélatrice est constituée d'un réseau de lentilles 2D, représentée schématiquement par deux lentilles sur la figure 21,2105et la couche de base par une matrice 2D de micro-formes virtuelles représentées schématiquement par deux signes „$“2103, créée en ayant une matrice 1D de lentilles cylindriques2102recouvrant le premier plan de chaque micro-forme. On note que chaque microlentille échantillonne une position différente dans les micro-formes virtuelles de la couche de base. Par exemple, à partir d'une position d'observation donnée, la microlentille2116échantillonne une position2106dans l'arrière-plan de la micro-forme tandis que la microlentille2117échantillonne une position2107dans le premier plan de la micro-forme. L'arrière-plan des micro-formes virtuelles2002peut être matérialisé par l'absence de lentilles ou par de petites microlentilles2022positionnées de manière aléatoire diffusant la lumière entrante (voir la Section „Renforcement du contraste de la couche de base par des microlentilles de diffusion“).
[0101] La figure 20A montre des images numériques auxiliaires de couche de base2000et de couche révélatrice2001utilisées pour créer la couche de base matérialisée par des réseaux de petites lentilles cylindriques 1D (figure 20B,2023) et la couche révélatrice matérialisée par des lentilles 2D dont la taille est du même ordre de taille que la taille des micro-formes de couche de base 2D. La figure 20B montre une photographie d'une vue microscopique focalisée sur la couche de base (les signes „$“ avec le premier plan2023et l'arrière-plan2022), les microlentilles de couche révélatrice2024apparaissant grâce à un rétroéclairage du microscope. La forme de moiré 2D résultante2007représente le signe du dollar élargi, tourné et cisaillé2003. Les lentilles de couche révélatrice du réseau de lentilles 2D sont centrées sur les trous2006de la couche révélatrice. Dans la couche de base, les réseaux de lentilles cylindriques 1D de petite taille2023recouvrent les formes de premier plan2003de la matrice 2D virtuelle de micro-formes. L'arrière-plan2002des micro-formes virtuelles est recouvert par des microlentilles2022placées de manière aléatoire ayant des tailles aléatoires, par exemple entre 8 µm et 12 µm, c'est-à-dire un diamètre considérablement plus petit que la période de répétition de 27 µm des lentilles formant les réseaux de lentilles de couche de base.
[0102] La figure 22 montre une photographie d'un mode de réalisation du dispositif à multiples lentilles de moiré 2D, constituée d'une mince plaque de verre2204. Sur le côté arrière de cette mince plaque de verre est collée la couche de base qui est constituée de réseaux 1D de lentilles cylindriques générant les micro-formes virtuelles. Sur le côté avant de la plaque de verre, le réseau de lentilles de couche révélatrice 2D2205est collé. Les formes de premier plan de moiré résultantes2206et les formes d'arrière-plan de moiré2207sont clairement visibles. Le symbole du dollar se déplace verticalement lors de l'inclinaison horizontale du dispositif, c'est-à-dire en la faisant légèrement tourner autour d'un axe vertical et se déplace en diagonale (à - 45 degrés) en inclinant le dispositif verticalement, c'est-à-dire en le faisant tourner autour d'un axe horizontal. Les réseaux de couche de base 1D de lentilles cylindriques recouvrant le premier plan des micro-images virtuelles ont une période de répétition de lentille de 16 µm. Les périodes de répétition de lentille 2D de couche révélatrice sont de 400 µm horizontalement et verticalement.
[0103] Conformément à [Chosson 2006], pour un moiré non curviligne, c'est-à-dire pour un moiré rectiligne, l'équation faisant passer des coordonnées de couche de moiré en coordonnées de couche de base par une transformation affine est la suivante : où =(ν1x, ν1y) est défini comme un premier vecteur de déplacement de moiré et =(ν2x, ν2y) est défini comme un second vecteur de déplacement et où Trxet Trysont les périodes horizontales et verticales de couche révélatrice. À titre d'exemple, la figure 23 donne les coordonnées de la disposition de moiré souhaitée. Les vecteurs de déplacement de moiré souhaités sont = (7500, -7500) et = (0, -10000). L'insertion des coordonnées des sommets de moiré A, B, C, D représentés sur la Fig. 23 par (x,y) dans l'équation (26) donne les coordonnées des sommets de couche de base correspondants A", B", C", D" représentés sur la figure 24. Par conséquent, pour les deux vecteurs de déplacement de moiré souhaités, et pour des périodes de couche révélatrice données, on peut calculer la position de couche de base x", y" correspondant à des positions x, y dans l'image moirée. En insérant les vecteurs de déplacement de moiré et dans l'équation (26), on obtient les vecteurs de réplication de couche de base correspondants et, , voir figure 24.
[0104] Par inversion de la formule (26), on obtient le mappage par transformation affine des coordonnées de couche de base x", y" en coordonnées de couche de moiré x, y : En balayant la couche de base (x'', y'') aux coordonnées x'' et y'' successives, ligne de balayage par ligne de balayage, le programme informatique trouve conformément à l'équation (27) les emplacements correspondants x, y dans l'image moirée, lit à chaque emplacement l'intensité ou la couleur et la recopie dans l'emplacement de couche de base courant (x", y"). Cela permet de créer la matrice 2D de couche de base correspondante de micro-formes virtuelles. Le premier plan de ces micro-formes virtuelles est ensuite utilisé comme masque pour fabriquer la matrice 1D de lentilles cylindriques.
[0105] Des dispositions de moiré curvilignes décrites par une transformation géométriqueM(x,y) peuvent être produites en appliquant en outre la transformationH(x,y) décrite dans l'équation (25) à la matrice de couche de base de micro-formes virtuelles.
Moirés de lignes de niveau mis en oeuvre par le dispositif d'imagerie à multiples lentilles
[0106] Le brevet US 7 305 105 „Authentication of secure items by shape level lines“ (Authentification d'articles sécurisés par des lignes de niveau de forme) au nom de Chosson et Hersch (également inventeur de la présente invention), déposé le 10 juin 2005, incorporé ici à titre de référence, décrit comment créer un moiré représentant une forme librement choisie sous forme de successions de lignes de niveau de moiré se déplaçant à partir de squelettes de premier plan de forme et d'arrière-plan de forme vers des limites de forme et vice-versa. Les lignes de niveau évoluant dynamiquement produites par un réseau de couche révélatrice échantillonnant des emplacements successifs d'un réseau de couche de base créent l'impression d'une forme pulsée.
[0107] Des informations similaires à celles du brevet US 7 305 105 sont présentées dans la publication de S. Chosson et R.D. Hersch, Beating Shapes Relying on Moiré Level Lines, ACM Transactions on Graphics, Volume 34, n° 1, article 9, 10 pages + annexe de deux pages, publiée en décembre 2014.
[0108] Les moirés de lignes de niveau reposent sur le principe selon lequel les lignes de niveau d'un profil d'élévation apparaissent comme des lignes de moiré lors de la superposition d'une couche de base constituée d'un réseau de lignes dont les lignes sont décalées d'une quantité sensiblement proportionnelle à l'élévation et d'une couche révélatrice constituée du réseau de lignes non décalées. On convertit la forme à deux niveaux qui représente le contour de la forme de moiré souhaitée en un profil d'élévation. Ce profil d'élévation est conçu dans le but de produire de fortes variations d'intensité ou de couleur aux limites de forme et d'incorporer des lignes de niveau qui génèrent des formes similaires à la forme originale à deux niveaux.
[0109] Les lignes de niveau du profil d'élévation sont révélées sous forme d'un moiré lors de la superposition du réseau d'échantillonnage de lignes révélatrices au-dessus du réseau de lignes de couche de base synthétisé incorporant les décalages de ligne spatialement dépendants. Lors du déplacement relatif des emplacements échantillonnés par la couche révélatrice sur la couche de base, la succession mobile de lignes de niveau de moiré crée l'impression de formes pulsées.
[0110] Comme mentionné dans la Section „Configuration d'imagerie à multiples lentilles avec des périodes de couche révélatrice et de couche de base similaires“, la couche révélatrice est constituée d'un réseau de lentilles cylindriques et la couche de base est également constituée d'un réseau de lentilles cylindriques ayant une période similaire, mais décalées par rapport aux lentilles de couche révélatrice conformément au profil d'élévation.
[0111] Lorsqu'un observateur se déplace par rapport à un dispositif d'imagerie à multiples lentilles éclairée formé des réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice, les lignes de niveau des couleurs des sources lumineuses se déplacent vers l'intérieur et vers l'extérieur des centres de forme en direction de leurs limites et depuis les limites de forme en direction des centres d'arrière-plan de forme.
[0112] Une même transformation géométrique appliquée à la fois aux couches de base et révélatrice produit la même forme de moiré que celle obtenue sans transformation géométrique. Cela permet de créer des réseaux de lentilles cylindriques dont les axes suivent un trajet spatial donné par une fonction, par exemple une fonction cosinusoïdale définie par sa période et son amplitude.
[0113] En utilisant une matrice de juxtaposition de type bandes décalée conformément au profil d'élévation au lieu de simples lignes décalées et en juxtaposant une image d'intensité variable d'origine, il est créé des lignes en demi-teinte de couche de base localement décalées d'épaisseur variable intégrant le profil d'élévation et formant, dans le même temps, un exemplaire en demi-teinte de l'image d'intensité variable d'origine. Pour créer des lignes en demi-teinte d'épaisseurs variables par des lentilles cylindriques, on peut recouvrir la zone de premier plan des lignes en demi-teinte de largeur variable formant la couche de base par des réseaux de lentilles cylindriques obliques de couche de base dont les lentilles ont une petite période de répétition, d'une manière similaire à celle effectuée pour des formes de moiré 1D dans la Section „Création d'un moiré 1D avec le dispositif d'imagerie à multiples lentilles“, voir l'exemple A, figures 6A, 6B et 6C avec un réseau de lentilles cylindriques de couche de base620.
[0114] Avec le concept connu d'équations indicielles, on peut déduire de manière très simple les franges de moiré curvilignes résultant de la superposition d'un réseau de lignes de couche de base curvilignes par exemple constitué d'un premier réseau de base de lentilles cylindriques et d'un réseau de lignes de couche révélatrice éventuellement curvilignes, par exemple constitué d'un second réseau révélateur de lentilles cylindriques. Les franges de moiré formées par la superposition de familles de lignes indexées forment une nouvelle famille de lignées indexées dont l'équation est déduite de l'équation des familles des lignes de couches de base et révélatrice, voir le livre de I. Amidror, The Theory of the Moiré Phenomenon, volume 1 : Periodic Layers, 2e édition, section 11.2, Springer, pages 353-360 (2009). Les figures 25A et 25B montrent les lignes de couche de base noires obliques avec les indices n = 0,1,2,3, .., les lignes transparentes horizontales de couche révélatrice avec les indices m = 0,1,2,3,4,.. et les lignes de franges de moiré avec les indices k= -3, -2, -1, 0, 1.
[0115] Les lignes de franges de moiré comprennent des lignes moirées sombres reliant les intersections de lignes de couche révélatrice horizontales transparentes et obliques sombres. Comme représenté sur les figures 25A et 25B, chaque ligne de moiré sombre est caractérisée par un indice k qui peut être exprimé par la soustraction de l'indice de ligne de couche révélatrice moins l'indice de ligne de couche de base k = m -n (28)
[0116] Les lignes centrales des lignes épaisses de la couche de base forment un réseau de lignes paramétré par les valeurs entières de l'indice de ligne de couche de base n. Ce réseau de lignes est exprimé par ψ(x,y) = n Tb(29) où ψ(x,y) = 0 exprime l'équation implicite d'une ligne droite ou d'une ligne curviligne et où Tbdéfinit la période de ligne. Par exemple, dans le cas d'un réseau de lignes droites d'orientation θ comme sur la figure 25A, on a y cosθ - x sinθ = n · Tb(30) où Tbest la distance perpendiculaire entre des lignes successives.
[0117] Dans le cas général, le réseau de lignes révélatrices est exprimé par Φ(x,y) = m Tr(31) où Φ(x,y) exprime l'équation implicite des lignes de couche révélatrice dans l'espace cible et où Trest la période du réseau de lignes révélatrices horizontales rectilignes correspondant dans l'espace d'origine. Par exemple, un réseau de lignes révélatrices horizontales est exprimé par y = m Tr(32) Grâce à l'équation (28), et en exprimant les indices n et m conformément aux équations (29) et (31) en fonction de x et y, l'équation implicite des lignes de franges de moiré devient Par exemple, dans le cas de la superposition du réseau de couche de base rectiligne oblique ayant un angle θ et d'un réseau de lignes révélatrices horizontales tel que représenté sur la figure 25A, l'équation (33) de lignes de franges de moiré devient et, en réarrangeant y·(Tb-Trcosθ)+x·Trsinθ=k·Tr·Tb(35) L'équation (35) décrit complètement la famille des lignes de franges de moiré (figure 25A,2501). Des valeurs entières de k correspondent aux lignes centrales des „lignes épaisses“ formant les lignes de franges de moiré et les valeurs réelles de k correspondent aux lignes situées dans des bandes dont les limites sont formées des lignes centrales de moiré.
[0118] On va décrire plus en détail le moiré de lignes de niveau. Les moirés de lignes de niveau permettent de visualiser les lignes de niveau d'une fonction d'élévation G(x,y) en superposant un réseau de couche de base dont les lignes horizontales sont décalées verticalement conformément à la fonction d'élévation G(x,y) et un réseau horizontal de couche révélatrice ayant la même période de lignes que le réseau de couche de base. On considère le cas où le réseau de couche révélatrice et le réseau de couche de base ont la même période, c'est-à-dire T = Tr= Tb.
[0119] Le réseau de couche de base est décrit par la famille de lignes y-G(x,y)=n·T (36) Avec un réseau de lignes révélatrices horizontales y = mT ayant même période T que le réseau de couche de base, on obtient conformément à l'équation (33) l'équation des lignes de franges de moiré Par conséquent, les lignes de franges de moiré révélées forment les lignes de niveau de la fonction d'élévation G(x,y).
[0120] On considère des transformations géométriques non-linéaires appliquées à la fois aux réseaux de lignes de couches de base et révélatrice. Par exemple, la figure 25B montre le résultat de l'application de différentes transformations géométriques non linéaires aux réseaux de la figure 25A. Les lignes de moiré peuvent encore être indexées par k = m-n et l'équation (33) décrivant la disposition de moiré résultante reste valide. Ici aussi, on considère le cas où à la fois le réseau de couche révélatrice et le réseau de couche de base ont la même période, c'est-à-dire T = Tr= Tb.
[0121] On considère une transformation géométrique y'=Q(x,y) ramenant l'espace cible (x,y) contenant les réseaux de lignes de base et révélatrices curvilignes dans l'espace d'origine (x',y') contenant les réseaux de lignes de base et révélatrices horizontales rectilignes. Puisque les réseaux de lignes de base et révélatrices rectilignes non transformés sont horizontaux, la transformation géométrique est complètement définie par y'=Q(x,y).
[0122] On obtient le réseau de lignes curvilignes de la couche révélatrice dans l'espace cible en traversant tous les emplacements de pixels discrets (x,y) de l'espace cible, en trouvant leurs emplacements correspondants (x'=x, y'=Q(x,y)) dans l'espace d'origine, en obtenant leurs intensités, respectivement les couleurs et, en conséquence, en établissant les intensités, respectivement les couleurs, des pixels d'espace cible correspondants. On obtient le réseau de lignes curvilignes de la couche de base dans l'espace cible d'une manière similaire en appliquant la transformation géométrique pour obtenir des emplacements d'espace d'origine (x'=x, y'=Q(x,y)), puis en localisant les positions décalées y'-G(x,y), en obtenant leurs intensités, respectivement les couleurs, et en établissant en conséquence les intensités, respectivement les couleurs, des pixels correspondants d'espace cible.
[0123] En appliquant les transformations géométriques aux couches révélatrice et de base, on obtient leurs dispositions respectives Φ(x,y)=Q(x,y) et ψ(x,y)=Q(x,y)-G(x,y). En insérant ces dispositions dans l'équation (32), la famille de lignes de moiré est générée L'équation (38) montre qu'en appliquant une même transformation géométrique aux couches de base et révélatrice, on obtient comme franges de moiré les lignes de niveau de la fonction d'élévation G(x,y). Les transformations géométriques comprennent plusieurs paramètres librement choisis, qui peuvent être utilisés comme clés pour construire de nombreuses paires différentes de réseaux de couches de base et révélatrice correspondants. Ceci est important pour des applications de sécurité de documents.
Construction de moirés de lignes de niveau
[0124] Afin de produire un moiré de lignes de niveau, on commence avec une forme à deux niveaux comme représenté sur la figure 26A. En calculant les squelettes des formes de premier plan et d'arrière-plan (voir G. G. Sanniti Di Baja, E. Thiel, Skeletonization algorithm running on path based distance maps, Image and Vision Computing Volume 14, pages 47-57, 1996), on obtient une représentation de squelette intermédiaire, figure 26B de l'image à deux niveaux. Ensuite, par une transformation de distance, on établit la distance relative dkrelde chaque pixel (x,y) dans l'intervalle entre la limite de forme2610et son squelette respectif (squelette de premier plan2611ou squelette d'arrière-plan2612), c'est-à-dire que dkrelexprime la distance relative d'un pixel (x,y) jusqu'à son squelette respectif sur une échelle entre 0 et 1. On mappe ensuite les distances relatives dkrelsur des élévations. Des formes de moiré clairement visibles avec un gradient élevé ou une discontinuité à leur limite de forme sont obtenues en assignant à des formes de premier plan les élévations entre 0,5 et 1 et à des formes d'arrière-plan entre 0 et 0,5. En termes plus généraux, les valeurs d'élévation de premier plan et d'arrière-plan sont hf(x,y) = hfs- f(dkrel(x,y)) (hfs- hfc), et hb(x,y) = hbs- f(dkrel(x,y)) (hbs- hbc) (39) respectivement, où hfset hbssont respectivement les valeurs d'élévation des squelettes de premier plan et d'arrière-plan, et où hfc, et hbcsont respectivement les valeurs d'élévation aux limites de forme de premier plan et d'arrière-plan. La fonction f(dkrel(x,y)) = dkrel(x,y)<γ>fournit directement la distance relative (γ = 1) ou une fonction de puissance de la distance relative entre un point et son squelette. En appliquant une étape de filtrage passe-bas facultative ultérieure, les discontinuités d'élévation aux limites de forme peuvent être lissées. Cela aide à rendre moins visibles les décalages locaux de réseau de lignes induits par le profil d'élévation.
[0125] Afin d'illustrer la synthèse de moiré de lignes de niveau, on utilise un réseau 1D de bandes comme couche de base. Chaque bande est formée d'un gradient d'intensité (figure 27,2701) perpendiculaire à l'orientation de bande. À chaque emplacement, ce réseau de bandes est décalé verticalement proportionnellement à l'élévation à l'emplacement correspondant. La couche de base décalée résultante est représentée (figure 27A). Un décalage maximal d'une période correspond au maximum du profil d'élévation. Afin d'obtenir un déplacement plus rapide du moiré, on peut choisir d'avoir un décalage maximal correspondant à une période et demie, deux périodes ou plus de deux du réseau de lignes de couche de base. En superposant le réseau de couche révélatrice d'échantillonnage au-dessus du réseau de lignes de couche de base décalé, on obtient les formes de moiré formées par les lignes de niveau du profil d'élévation (figure 27B).
[0126] Dans un mode de réalisation, la couche de base est formée d'un réseau 1D de lentilles cylindriques centrées sur les bandes décalées ayant sensiblement la même période que le réseau 1D non décalé de lentilles cylindriques formant la couche révélatrice. La figure 28A montre une photographie d'un mode de réalisation du dispositif à multiples lentilles de moiré de lignes de niveau. Cette configuration consiste en une mince plaque de verre 2804 sur le côté arrière de laquelle est collée la couche de base constituée du réseau 1D de lentilles cylindriques partiellement décalées et sur le côté avant de laquelle est collé le réseau 1D non décalé des lentilles cylindriques2805. Les lignes de niveau de moiré résultantes2806sont clairement visibles en tant que lignes d'intensité constante situées entre les squelettes de forme de premier plan ou d'arrière-plan et les limites de forme de moiré.
[0127] La figure 28B montre un agrandissement d'une partie2808de l'image de forme de moiré de la figure 28A, qui montre qu'une intensité élevée2810apparaît à des positions où le réseau de couche de base de lentilles cylindriques concentre la lumière entrante aux positions échantillonnées par le réseau de lentilles cylindriques de couche révélatrice, c'est-à-dire le long de la direction d'observation.
[0128] Les figures 29A, 29B, 29C et 29D montrent chacune la lentille avant2920, respectivement2950représentative du réseau de couche révélatrice de lentilles cylindriques devant l'œil2900et la lentille arrière2921, respectivement2951représentatives des réseaux de couche de base des lentilles cylindriques derrière le réseau de couche révélatrice.
[0129] Pour une source de lumière ponctuelle2905située perpendiculairement derrière le dispositif à multiples lentilles2910formée de couches de base et révélatrice de réseaux de lentilles et un observateur2900observant les multiples lentilles le long de sa normale (figure 29A), l'intensité est la plus élevée (figure 28B,2810) lorsque les deux réseaux2920et2921sont en phase2901. Une intensité plus faible (figure 28B2811) apparaît à des positions où les lentilles cylindriques de réseaux de couches de base2950et révélatrice2951sont décalées les unes par rapport aux autres. À des positions du dispositif2911où les deux réseaux sont déphasés, c'est-à-dire qu'un réseau est décalé2902d'environ la moitié d'une période (ϕ) par rapport à l'autre réseau, l'intensité résultante (figure 28B2812) est la plus faible.
[0130] Mais, comme représenté sur la figure 29C, lorsque le dispositif2910formée des réseaux superposés de lentilles cylindriques est inclinée par rapport à l'observateur et à la source lumineuse, lorsque les deux réseaux sont en phase2903, la lentille de couche de base concentre la lumière entrante2905à une position2930différente des positions d'échantillonnage2931de la lentille de couche révélatrice et les emplacements correspondants sont sombres. Comme représenté sur la figure 29D, à des positions où les deux réseaux sont décalés2904d'une certaine fraction ϕ de la période de réseau, la lumière concentrée par la lentille de couche de base2940est échantillonnée par la lentille de couche révélatrice2941et fournit une forte intensité à l'observateur2900. Ces décalages relatifs entre les deux réseaux de lentilles cylindriques sont responsables des différentes intensités des différentes lignes de niveau dans les formes de moiré de lignes de niveau représentées sur la figure 28A.
Moiré de lignes niveau avec une transformation géométrique des réseaux
[0131] On peut également appliquer une transformation géométrique à la fois aux réseaux de couches de base et révélatrice, avant de décaler le réseau de couche de base conformément au profil d'élévation. À titre d'exemple, on considère la transformation y'=Q(x,y) ramenant les emplacements du plan cible transformé géométriquement (x,y) dans le plan non transformé (x',y') y' = Q(x,y) = y + c1cos(2π(x+c3)/c2) (40) où c1, c2et c3sont des paramètres de la transformation cosinusoïdale. En insérant la transformation cosinusoïdale exprimée par l'équation (40) dans l'équation de disposition de franges de moiré (10), on obtient l'équation de la famille de lignes de moiré c'est-à-dire que le moiré est formé par les lignes de niveau G(x,y)/T = k. Cela signifie que l'on obtient le même moiré de lignes de niveau que celui qui serait obtenu sans transformation géométrique.
[0132] En étant en mesure de choisir librement les paramètres de transformation c1, c2et c3, il est possible de créer une variété de transformations différentes. Seul un réseau de couche révélatrice correspondant à l'ensemble des paramètres du réseau de couche de base pourra révéler correctement le moiré de lignes de niveau caché. À titre d'exemple, la figure 30A représente un réseau de couche de base transformé géométriquement formé d'une matrice de bandes de couche de base contenant chacune un gradient d'intensité ayant une forme triangulaire. La transformation géométrique est une transformation cosinusoïdale telle que définie par l'équation (40). Le gradient d'intensité perpendiculaire à l'orientation de bande (voir grossissement3001) est représentatif de la lumière concentrée par les réseaux de lentilles de couche de base sur le plan focal du réseau de couche révélatrice. Cette bande d'intensité à gradient est décalée verticalement d'une quantité sensiblement proportionnelle au profil d'élévation des motifs à révéler sous des formes de lignes de niveau de moiré, ici la lettre „A“ et les motifs „coeur“, voir la moitié supérieure de la figure 26C. Lorsqu'elle est superposée d'un réseau d'échantillonnage de lentilles cylindriques de couche révélatrice agencées le long du centre des lignes transparentes (lignes blanches sur la figure 30B), la forme de moiré de lignes de niveau correspondante apparaît (figure 30C). En déplaçant légèrement les positions d'échantillonnage du réseau de lentilles de couche révélatrice sur son plan focal, c'est-à-dire par rapport aux réseaux de lentilles de concentration de lumière de couche de base, un exemplaire différent de la même forme de moiré de lignes de niveau apparaît (figure 30D). Ces emplacements d'échantillonnage sont déplacés lors de l'observation selon un angle différent du dispositif formé des réseaux de lentilles de couches révélatrice et de base, voir la Section „Effet visible obtenu par le moiré de lignes de niveau“.
[0133] On peut également appliquer une transformation géométrique à la fois aux réseaux de couches de base et révélatrice, après avoir décalé le réseau de couche de base conformément au profil d'élévation. Dans ce cas, le moiré de lignes de niveau est également géométriquement transformé et peut devenir curviligne. À titre d'exemple, voir le brevet US 7 305 105 au nom de Chosson et Hersch, colonne 14, lignes 25 à 65. Les figures 19 et 20 du brevet US 7 305 105 montrent le moiré de lignes de niveau transformé géométriquement transformé résultant. En remplaçant les lignes de couche révélatrice curvilignes de la figure 18 du brevet US 7 305 105 par un réseau curviligne de lentilles cylindriques suivant les lignes blanches et en remplissant les zones de forme blanche de la figure 19 du brevet US 7 305 105 avec de petits réseaux de lentilles orientées obliquement comme sur la figure 34A de la présente demande, on réalise un moiré de lignes de niveau similaire à celui représenté sur les figures 19 et 20 du brevet US 7 305 105, mais réalisé avec un dispositif de réseaux de couche de base et de couche révélatrice constitués de lentilles.
Moiré de lignes de niveau représentant des images en niveaux de gris
[0134] En utilisant comme profil d'élévation une image en niveaux de gris telle qu'un visage humain, on peut alors révéler sous forme d'un moiré de lignes de niveau les lignes de niveau du visage. Avec un dispositif à multiples lentilles constitué d'un réseau de couche de base de lentilles cylindriques qui sont décalées conformément aux intensités de visage et d'un réseau de couche révélatrice de lentilles cylindriques non décalées, on peut voir à une certaine orientation du dispositif le visage humain où les joues sont brillantes (par exemple, figure 31A,3101) et où les cheveux sont sombres3102ou en inclinant légèrement le dispositif, les joues deviennent sombres (figure 31B,3111) et les cheveux sont brillants3112.
[0135] Le dispositif représenté dans les exemples des figures 31A et 31B est un mode de réalisation concret réalisé avec des réseaux de lentilles cylindriques ayant une période de lentille individuelle de 50 µm. En fonction de l'application, des périodes de lentilles cylindriques de quelques microns à quelques centimètres sont possibles.
Moiré de lignes de niveau produit avec un réseau de lentilles de couche révélatrice degrande période de répétition et des réseaux de lentilles de couche de base de petitepériode de répétition formant une image en demi-teinte
[0136] Une autre variante de création de moirés de lignes de niveau par des lentilles de couche de base formant une image en demi-teinte consiste à créer à partir d'une image originale (par exemple la figure 32A) une image en demi-teinte (par exemple la figure 32B) à l'aide d'éléments d'écran en demi-teinte noirs en forme sensiblement de parallélogramme (agrandissement de la zone rectangulaire3201sur la figure 33F) intégrant le ou les profils d'élévation (par exemple les figures 33A et 33B) du message à révéler en tant que forme de moiré de lignes de niveau . Ceci est réalisé en créant le réseau de lentilles en demi-teinte de couche de base de la manière suivante. (A) Créer une première matrice de bandes de juxtaposition orientées selon un premier angle θ1(par exemple 60 °) ayant un gradient d'intensité de gris avec des valeurs comprises entre 0 et 1, les bandes de juxtaposition étant décalées conformément à un premier profil d'élévation préalablement préparé (figure 33C). (B) Créer un second réseau de bandes de juxtaposition orientées selon un second angle θ2(par exemple -60 °) ayant un gradient d'intensité de gris avec des valeurs comprises entre 0 et 1, les bandes de juxtaposition étant décalées conformément à un second profil d'élévation préalablement préparé (figure 33D). (C) Combiner les valeurs des première et seconde matrices de juxtapositions terme par terme en prenant la valeur minimale, et appliquer une procédure d'égalisation d'histogramme. La matrice de juxtaposition à deux bandes résultante présente deux réseaux de bandes s'entrecoupant (figure 33E). (D) Former en demi-teinte une image en niveaux de gris d'entrée (par exemple la figure 32A) par juxtaposition avec la matrice de juxtaposition à deux bandes résultant de l'étape (C). Les éléments en demi-teinte résultants vont être constitués de quadrilatères noirs et de zones blanches (figure 32B avec agrandissement sur la figure 33F). Les zones en demi-teinte de quadrilatères noirs ont une forme de parallélogramme droit ou légèrement déformé, bien adaptée pour la mise en place des réseaux de lentilles de petite période. (E) Placer les réseaux de lentilles de couche de base lenticulaires représentés par des matrices de rectangles longitudinaux (figure 34B,3402)à l'intérieur de chaque zone quadrilatérale noire d'éléments en demi-teinte (figure 33F), de préférence conformément à l'orientation de l'une des bandes de juxtaposition (par exemple l'orientation de bande de juxtaposition de la figure 33C, également présente sur les figures 33F et 34A). Ceci peut être réalisé en faisant s'entrecouper une grande matrice de rectangles représentant la disposition des lentilles à l'orientation sélectionnée avec les zones en demi-teinte noires (zones noires sur la figure 33F). Les parties rectangulaires de lentilles à l'extérieur de la zone en demi-teinte noire sont éliminées. (F) Utiliser les rectangles longitudinaux disposés à l'étape E (figure 34A) pour exposer la réserve utilisée pour la fabrication de la couche de base comprenant les réseaux de lentilles.
[0137] Dans le présent mode de réalisation à réseau de lentilles multiples du moiré de lignes de niveau, la période de répétition de bandes de juxtaposition est sensiblement plus grande que la période de répétition des lentilles formant les réseaux de lentilles de couche de base. La période de réseau de lentilles de couche révélatrice est la même que la période de répétition de bandes de juxtaposition. Le présent mode de réalisation permet de créer, avec des réseaux de lentilles de couche de base, une image en demi-teinte telle que celle représentée sur la figure 32B. La forme de quasi-parallélogramme des éléments en demi-teinte noirs facilite la mise en place des lentilles de couche de base et permet, lors de la superposition d'un réseau de lentilles de couche révélatrice à une première orientation (3502), de révéler un premier message caché3505dans une orientation (voir figure 35A correspondant à la surface rectangulaire3202sur la figure, 32B) et lors de la superposition d'une seconde couche révélatrice3503 àune seconde orientation, de révéler un message caché similaire ou différent dans la seconde orientation (figure 35B,3506). La couche en demi-teinte3501représentée sur les figures 35A et 35B correspond à la zone rectangulaire3202de la figure 32B.
[0138] La solution montrée ci-dessus repose sur des réseaux de lentilles de petite période pour les parties d'éléments d'écran noir et sur aucune lentille pour les parties d'éléments d'écran noir. La lumière à travers les lentilles est diffusée alors que la lumière à travers les zones sans lentilles a une forte intensité. D'autres variantes sont possibles, par exemple en remplaçant les parties en parallélogramme noir contenant les réseaux de lentilles cylindriques par des microlentilles diffusant la lumière disposées de manière aléatoire, comme décrit dans la Section „Renforcement du contraste de la couche de base par des microlentilles de diffusion“.
[0139] Le présent mode de réalisation a l'avantage de montrer une image en demi-teinte, par exemple le visage d'une personne connue ou le visage du propriétaire du document et en même temps de pouvoir révéler, lorsqu'elle est superposée du réseau de lentilles de couche révélatrice, des informations supplémentaires, telles que le nom et la date de naissance de la personne dont le visage apparaît sous forme d'image en demi-teinte. Cette solution est particulièrement prometteuse lors de l'utilisation de systèmes numériques capables d'imprimer des dispositions de réseaux de lentilles personnalisées. De plus, il est possible de remplacer le réseau de lentilles d'échantillonnage de couche révélatrice par un smartphone, une tablette ou un ordinateur portable programmé pour acquérir l'image en demi-teinte formée par les réseaux de lentilles de couche de base, pour effectuer par logiciel une opération „ET“ entre l'image de couche de base en demi-teinte acquise et un réseau de couche révélatrice correspondante de lignes transparentes située dans une mémoire, pour afficher les informations supplémentaires résultantes sur l'affichage et/ou pour reconnaître le contenu d'informations par un logiciel de reconnaissance optique et envoyer le contenu d'informations résultant à un serveur pour validation (comme sur la figure 46 et la Section „Vérification de l'authenticité d'un élément de sécurité reposant sur des couches ayant des réseaux superposés de lentilles“, troisième mode de réalisation).
Effet visible obtenu par le moiré de lignes de niveau
[0140] Lorsqu'on déplace le réseau de lentilles de couche révélatrice par rapport au(x) réseau(x) de lentilles de couche de base ou dans le cas d'un dispositif fixe de réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice, lorsqu'on incline le dispositif par rapport à l'observateur, les lignes d'intensité ou de couleur constante représentant les lignes de niveau du profil d'élévation incorporé dans la couche de base par des décalages de ses réseaux de lentilles semblent se déplacer entre le squelette de premier plan de forme d'élévation et les limites de forme et entre les limites de forme d'élévation et le squelette d'arrière-plan de forme. Sur les figures. 30C et 30D, les lignes de niveau sont représentées par des valeurs de gris constantes. Les différentes positions d'échantillonnage de la couche révélatrice par rapport à la couche de base représentées sur les figures 30C et 30D créent un mappage différent entre les lignes de niveau du profil d'élévation et leur représentation en tant que lignes d'intensité constante ou de couleur constante. Les intensités ou couleurs constantes perçues comme des lignes de niveau dépendent de l'éclairage arrière qui va varier en fonction de l'angle d'incidence sur les lentilles de couche de base (voir lumière incidente sur la figure 3, aux orientations angulaires354,355,356,357).
Techniques de synthèse d'images lenticulaires
[0141] Les techniques de synthèse d'images lenticulaires reposent sur le découpage, l'échantillonnage, la compression et le réassemblage de la couche de base et sur l'échantillonnage de couche révélatrice. Un certain nombre d'images d'entrée, par exemple les 4 images représentées sur la figure 36, les cadres A, B, C et D, sont découpées et compressées par un facteur de 4, puis superposées, ce qui donne l'ensemble de couche de base représenté dans le cadre E. Des images individuelles3601,3602,3603,3604deviennent des parties d'image3605,3606,3607,3608, respectivement. Des tranches3611,3612,3613et3614deviennent après compression (réduction dans une direction) des tranches3615,3616,3617et3618, respectivement. Afin de réaliser un dispositif constitué réseaux de lentilles de couche de base et de couche révélatrice, les tranches de premier plan noires représentées dans le cadre E sont constituées de réseaux de lentilles cylindriques obliques. L'arrière-plan (blanc) est laissé vide ou rempli de petites microlentilles diffusant la lumière. Le réseau de couche révélatrice de lentilles a des lentilles ayant la même période que la distance3620entre des tranches successives d'une même partie d'image.
[0142] À titre d'exemple, les figures 37A, 37B, 37C et 37D montrent des photographies d'un dispositif constitué de lentilles de réseau de base et révélateur. Cette configuration montre comme formes de superposition quatre vues successives représentant un lapin qui coure lors de l'inclinaison verticale du dispositif. Les lentilles cylindriques de couche révélatrice sont orientées horizontalement et ont une période de 400 µm, chaque lentille cylindrique ayant une largeur de 385 µm suivie d'un espace de 15 µm. Les réseaux de couche de base recouvrant le premier plan des images de couche de base sont formés de lentilles cylindriques ayant une période de 16 µm, chaque élément de lentille cylindrique ayant une largeur de base de 14 µm et un espace de 2 µm. Les réseaux de couches de base sont tournés de 15 degrés par rapport à l'orientation du réseau de couche révélatrice.
Autres images en superposition créées par des réseaux superposés de lentilles
[0143] Les techniques de synthèse à réseaux de lentilles décrites de manière détaillée ci-dessus qui créent lors d'une observation des formes de moiré 1D, des formes de moiré 2D, des formes de moiré de lignes de niveau ou des formes d'image lenticulaire ne sont qu'un sous-ensemble de la variété de formes de superposition qui peuvent être obtenues avec des couches superposées de réseaux de lentilles. Ces techniques de synthèse à réseaux de lentilles peuvent également être utilisées pour créer de manière analogue une paire de réseaux de lentilles 2D aléatoires de couches de base et révélatrice qui montrent par superposition un exemplaire unique d'une vue moirée 2D, conformément au brevet US 7 058 202 au nom de Amidror. Elles peuvent également être utilisées pour créer une paire de réseaux de lentilles 1D aléatoires de couches de base et révélatrice qui montrent un exemplaire unique d'une forme de moiré 1D, conformément au brevet US 8 351 087 au nom de Amidror et Hersch.
Fabrication de réseaux de lentilles cylindriques
[0144] Les technologies développées pour produire des réseaux de microlentilles sphériques sont également applicables pour produire des réseaux de lentilles cylindriques. La liste suivante de publications donne un aperçu des technologies possibles de fabrication de microlentilles. a) Z. D. Popovic, R. A. Sprague et G. A. N. Connell, „Technique for monolithic fabrication of microlens arrays,“, Applied Optics, volume 27, n° 7, page 1281, avril 1988. b) D. Daly, R. F. Stevens, M. C. Hutley et N. Davies, „The manufacture of microlenses by melting photoresist,“, Measurement Science and Technology, Volume 1, pages 759-766 (1990) c) C.Y. Chang, S.Y. Yang, M.-H. Chu, Rapid fabrication of ultraviolet-cured polymer microlens arrays by soft roller stamping process, Microelectronic Engineering, Volume 84, pages 355-361 (2007). d) C.N. Hu, H.T. Hsieh, G.D. J. Su, Fabrication of microlens arrays by a rolling process with soft polydimethylsiloxane molds, J. of Micromechanics and Microengineering, Volume 21, article 065013, page 7 (2011). e) S.J. Liu, C.C. Huang, C.T. Liao, Continuous Infrared-Assisted Double-Sided Roll-toRoll Embossing of Flexible Polymer Substrates, Polymer Engineering and Science, Volume 52, numéro 7, pages 1395-1401, (2012).
[0145] Il est présenté tout d'abord un mode de réalisation basé sur la refusion d'une réserve positive. Les réseaux de lentilles cylindriques sont fabriqués par écriture laser directe et refusion de réserves positives revêtues par centrifugation sur du silicium. Les matrices sont répliquées dans PDMS et finalement utilisées pour une impression UV avec un polymère photodurcissable. À la fin du processus, une sixième étape peut être exécutée pour l'encapsulation du dispositif. Les différentes étapes sont représentées en coupe transversale sur la figure 38. A. La réserve positive3801est revêtue par centrifugation sur une plaquette de silicium (3800). B. La réserve est exposée et développée (3810) de manière à produire des bandes longitudinales3811suivant les lignes centrales des lentilles cylindriques. C. La réserve structurée est chauffée et devient liquide. Ce processus de refusion a tendance à créer, en raison de la tension superficielle, des lentilles cylindriques dont les coupes transversales sont des segments circulaires (3812). D. Afin de créer les moules, du polydiméthylsiloxane (PDMS, par exemple Sylgard 184)3813mélangé à un agent de durcissement est placé au-dessus des structures de réserve refusionnées. Il est chauffé à environ 80 °C pendant au moins une heure afin de polymériser complètement. Le PDMS est retiré du substrat de silicium et conserve maintenant la forme négative des lentilles cylindriques. E. Le PDMS est ensuite placé sur un substrat transparent approprié (feuille de verre ou plastique3824) sur lequel le matériau durcissable par UV3814tel que Ormocomp a été déposé. Le matériau durcissable par UV se répand sous le PDMS. Il est ensuite exposé par le dessous ou par le haut par une source de lumière UV3815. Le moule en PDMS est retiré et le réseau de lentilles cylindriques est disponible, lié à son substrat transparent. F. Option : Afin de fournir une résistance plus élevée et une durée de vie plus longue, le réseau de lentilles cylindriques peut être encapsulé par un matériau transparent tel qu'un polymère3816ayant un indice de réfraction inférieur à l'indice de réfraction des lentilles. Par exemple, on peut y parvenir avec un matériau de lentille ayant un indice n=1,52 et un polymère d'encapsulation ayant un indice n=1,4. Le rayon des lentilles cylindriques est calculé conformément à la formule (12) pour obtenir la longueur focale souhaitée.
[0146] On décrit maintenant des modes de réalisation permettant la production en masse de réseaux de lentilles cylindriques. Un premier mode de réalisation repose sur un dispositif de rouleau-à-rouleau avec une roue unique de support PDMS.
[0147] Les points A à D sont les mêmes que ci-dessus, mais réalisés sur une surface longue comprenant plusieurs parties (zones) ayant chacune ses réseaux de lentilles cylindriques. De plus, selon les figures 38 et 39, les étapes suivantes sont effectuées. E'. Les moules en PDMS (figures 39,3903) sont fixés à une courroie3902encerclant la roue de roulage. Le substrat3910formé par exemple de matière plastique est pressé contre le PDMS encerclant la roue de roulage3901par une roue de pression secondaire3905. Un matériau durcissable par UV tel que Ormocomp est déposé en continu3904sur le substrat avant de passer à travers les deux roues. F. Ensuite, le moule en PDMS et le matériau durcissable pressé se déplacent tous deux avec la rotation3907de la roue principale3901. Pendant ce déplacement, le matériau durcissable est pressé dans le moule en PDMS et il est durci en même temps par un éclairage UV3908. G. Lorsque le matériau durci moulé quitte3906la rotation de la roue principale, le PDMS suit la surface de la roue principale et le matériau durci moulé se sépare de celui-ci. Le matériau durci moulé est disponible sous forme de réseaux de lentilles3909sur le substrat3910.
[0148] Les étapes A à E ou, en variante, les étapes A à G peuvent être réalisées à la fois pour les réseaux de couche de base de lentilles cylindriques et pour les réseaux de couche révélatrice des lentilles cylindriques. Afin d'améliorer le contraste dans la couche de base (voir la Section „Renforcement du contraste de la couche de base par des microlentilles de diffusion“), des microlentilles peuvent être formées de manière similaire aux lentilles cylindriques, en exposant également à l'étape B des disques circulaires, comme cela est connu dans la technique.
[0149] Le dispositif final à multiples lentilles contenant les réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice peut être obtenue en collant ensemble le réseau de couche de base et le réseau de couche révélatrice. Des marques d'alignement formées d'une croix constituée de deux lentilles cylindriques situées entre les parties séparées peuvent être utiles pour mettre les deux couches en alignement avant de les coller ensemble.
[0150] Un deuxième mode de réalisation rouleau-à-rouleau consiste à imprimer les deux couches du substrat sur la même installation, comme représenté sur la figure 40. Ce système repose sur une roue4001portant un premier moule en PDMS4011pour imprimer les lentilles de couche de base et sur une seconde roue4002portant un second moule en PDMS4013pour imprimer les lentilles de couche révélatrice. De chaque côté du substrat, le système fonctionne de la même manière que celle décrite pour le mode de réalisation à roue de transport de PDMS unique décrit précédemment. On notera que, de manière facultative, après avoir été imprimé en passant le long de la première roue, le matériau peut être encapsulé par une couche transparente ayant un indice de réfraction inférieur, générant une surface plate. À l'étape G, après que le matériau durci moulé4012se sépare du PDMS, le matériau durcissable est affaibli4060sur l'autre côté du substrat et est pressé contre le second moule en PDMS4013tout en tournant le long de la seconde roue4002. Le matériau est durci par lumière UV4021, renforcé et finalement détaché du PDMS4014. À la suite de ce processus, le réseau de lentilles de couche de base4051sur un côté du substrat est disponible en même temps que le réseau de lentilles de couche révélatrice sur l'autre côté du substrat4014. Afin d'assurer un bon alignement spatial des deux couches de lentilles, des repères d'alignement formés d'une croix constituée de 2 petites lentilles cylindriques sont placés à intervalles réguliers entre les zones séparées des réseaux. Lors de la mise en place de ce processus, la seconde roue4002peut être légèrement déplacée par rapport à la première roue4001de manière à s'assurer que les marques d'alignement en „croix“ durcies constituées de lentilles sont alignées au niveau de la sortie de la seconde roue.
[0151] D'autres modes de réalisation sont possibles, par exemple, un mode de réalisation reposant sur un gaufrage rouleau-à-rouleau recto verso de substrats polymères flexibles par des rouleaux portant le négatif des réseaux de lentilles voulus. Un rouleau porte le négatif du réseau de lentilles de couche de base et l'autre rouleau métallique porte le négatif du réseau de lentilles de couche révélatrice. Les deux rouleaux métalliques sont pressés ensemble et le matériau durcissable est affaibli sur les deux côtés d'un substrat en verre ou en plastique. Par pression entre les deux roues, le matériau durcissable prend la forme voulue et par éclairage UV, le matériau est durci. Dans le cas de rouleaux transparents, les sources de lumière UV peuvent éclairer le matériau durcissable depuis l'intérieur des roues.
Fabrication de réseaux personnalisés de lentilles
[0152] Une sécurité anti-contrefaçon élevée est assurée par des réseaux individualisés de lentilles qui comprennent une information liée au document spécifique ou à l'article de valeur qui est à protéger. Par exemple, les réseaux de lentilles de couches révélatrice et de base peuvent être apposés sur une boîte contenant des médicaments importants, où l'image en superposition montre sous forme d'un moiré de lignes de niveau le numéro caractérisant la série de production de ce médicament ou son numéro d'identification spécifique. En tant qu'exemple supplémentaire, une carte d'identité peut montrer sous forme de réseaux de lentilles de couche de base l'image en demi-teinte du propriétaire de la carte et sous forme de moiré en superposition, soit une forme de moiré mobile 1D soit en forme de moiré de lignes de niveau, représentant la date de naissance du titulaire de la carte. La production de tels réseaux personnalisés de lentilles peut être obtenue en imprimant avec une imprimante à projection de polymère (figure 41,4100)fonctionnant d'une manière similaire à une imprimante à jet d'encre. Les fines bandes de polymère, les rectangles4130ou les disques circulaires sont imprimés puis, en raison d'une tension de surface, éventuellement lors d'un chauffage4106et/ou d'un durcissement aux UV4107, forment les réseaux de lentilles cylindriques ou circulaires, respectivement. Pour plus de détails sur les procédés possibles de projection de polymère, voir les articles suivants, incorporés ici à titre de référence : Fakhfouri et al., „Inkjet printing of SU-8 polymer based mems, a case study for microlenses“, Proc. IEEE 21st International Conférence on Micro Electro Mechanical Systems, 2008 ; Vilmi et al., „Inkjet printed micro lens array on pattemed substrate“, SPIE Volume 8613, article n° 861317, 2013 ; Chen et al., Fabrication of inkjet-printed SU-8 photoresist microlenses using hydrophilic confinement, J. Micromech. Microeng. Volume 23, article 065008, 8 pages (2013).
[0153] Les imprimantes 3D récemment développées peuvent également imprimer de telles lentilles avec un matériau polymère qui, à une certaine température, forme, en raison d'une tension de surface, les réseaux de lentilles cylindriques ou circulaires souhaités. La polymérisation peut ensuite avoir lieu en irradiant les réseaux de lentilles résultants à l'aide d'une lumière UV et/ou en les chauffant.
[0154] Des réseaux de lentilles de grande taille, par exemple des réseaux de lentilles ayant une période de répétition supérieure à 1 mm, peuvent être fabriqués par impression 3D classique à l'aide d'une matière plastique transparente. La forme 3D des réseaux de lentilles à un côté ou, dans le cas d'un dispositif fixe, à deux côtés est décrit par un modèle de surface tel que le format de fichier STL pour stéréolithographie. La description STL est ensuite entrée dans le logiciel en convertissant le modèle de surface en instructions d'imprimante spécifiant les déplacements horizontaux x-y et les déplacements verticaux z de la tête d'impression. L'élément en plastique 3D imprimé résultant forme soit les réseaux de lentilles de couche de base, soit le réseau de lentilles de couche révélatrice sur le dessus d'une couche de plastique plate. Dans le cas où les réseaux de couches de base et révélatrice sont tous deux imprimés simultanément sur les deux côtés d'une couche de plastique plate, le volume 3D imprimé résultant est le dispositif à multiples lentilles fixe directement utilisable pour visualiser l'image de forme en superposition résultante. Une telle configuration fixe de grande taille, allant de quelques centimètres à plusieurs mètres, peut être utilisée pour de la publicité et de la décoration, dans des expositions, pour la décoration de murs ou dans des parcs d'attractions.
[0155] Une ligne de fabrication numérique produisant des dispositifs de sécurité personnalisés tels que des cartes d'identité (cartes ID) comprend un ordinateur (figure 41,4110)exécutant un programme informatique qui produit automatiquement la disposition des matrices 1D de zones rectangulaires et de matrices 2D de zones circulaires sur lesquelles sont formés les réseaux de lentilles cylindriques et sphériques correspondants.
[0156] Dans le cas d'un moiré de lignes de niveau montrant comme couche de base l'image en demi-teinte, par exemple, du propriétaire du document et comme moiré de lignes de niveau son nom et sa date de naissance, le programme informatique peut effectuer les étapes suivantes : A) Lire l'enregistrement à partir d'un disque4112ou d'un serveur de réseau4111contenant l'image de visage à intensité variable (ou en échelle de gris) et le nom et la date de naissance du propriétaire du document ; B) Créer le ou les profils d'élévation (par exemple les figures 33A et 33B) à partir de l'image en bitmap de la date de naissance ; C) Créer la matrice de juxtaposition (par exemple la figure 33E) avec les matrices de bandes (figures 33C et 33D) en incorporant des décalages appropriés dans le ou les profils d'élévation créés au point B ci-dessus ; D) Former en demi-teinte l'image de visage à intensité variable (par exemple 32A) en juxtaposant la matrice de juxtaposition créée au point C ci-dessus, en produisant ainsi une image en demi-teinte avec des surfaces d'élément en demi-teinte polygonales noires (par exemple les figures 32B et 33F) ; E) Remplir les surfaces en demi-teinte noires quadrilatérales avec des matrices de petits rectangles (figure 34A et agrandissement sur la figure 34B) définissant la disposition des réseaux de lentilles cylindriques ; F) Avec la matrice de petits rectangles de couche de base, former les instructions (instructions de tête d'impression4104et instructions de déplacement de table4115et4116)pour l'imprimante à projection de polymère qui imprime le matériau polymère4103sur le substrat sélectionné4102(par exemple en plastique). Ces instructions peuvent être directement des instructions pour imprimer des gouttelettes successives le long de ces rectangles ou pour l'impression par balayage de trame de gouttelettes de polymère conformément au fichier de matrice de rectangles tramée. Le substrat produit avec les gouttelettes de polymère est ensuite chauffé4106et/ou durci par UV4107.
[0157] Si le réseau de lentilles de couche révélatrice n'est pas personnalisé individuellement, il peut être fabriqué comme décrit dans la Section „Production de réseaux de lentilles cylindriques“. S'il est personnalisé, par exemple en ayant pour des objets de sécurité personnalisés des dispositions de couche révélatrice cosinusoïdales d'amplitudes, de périodes et d'orientations différentes, il peut être produit d'une manière analogue à la procédure décrite ci-dessus pour créer des réseaux de lentilles de couche de base personnalisés.
[0158] La fabrication de configurations fixes de réseaux de lentilles de grande dimension comprend l'étape consistant à concevoir le dispositif fixe des réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice (figure 42,4201), à dériver4202des paramètres et de la disposition des réseaux de lentilles une description de surface 3D (par exemple STL), à traduire la description de surface 3D en instructions de déplacement de tête d'impression 3D4203et à imprimer4204le dispositif fixe en 3D conformément aux instructions de déplacement de tête calculées.
Conception d'une caractéristique de sécurité
[0159] Le procédé de conception d'une caractéristique de sécurité (figure 43) qui est à incorporer dans un document ou un article à sécuriser comprend les étapes suivantes. a) Sélectionner une catégorie d'effets de superposition4301, tels qu'un effet d'image lenticulaire, moirés 1D, moirés 2D, moiré aléatoire, moirés de lignes niveau, effets de décalage ou effets d'imagerie lenticulaire. b) Concevoir le message4302qui doit apparaître comme image de forme en superposition. c) Exécuter le logiciel de synthèse de couches4303opérationnel pour créer la catégorie sélectionnée d'effets de superposition et donner comme entrée le message, ainsi que les paramètres appropriés (voir les sections pertinentes décrivant les différents effets de superposition). d) Obtenir comme sortie (i) la disposition de réseau de couche de base sous la forme d'un bitmap4304montrant les parties (premier plan) qui doivent être remplies avec les réseaux de lentilles de couche de base et (ii) la disposition de couche révélatrice sous forme d'un bitmap avec des lignes transparentes ou des trous minuscules spécifiant la disposition du réseau de lentilles de couche révélatrice. e) Vérifier que la superposition des couches de base et révélatrice produit l'image de forme en superposition souhaitée incorporant le message initialement conçu. f) Appliquer une autre étape de traitement afin de remplir les parties de premier plan de la couche de base avec des surfaces représentant la disposition des réseaux de lentilles de couche de base4305. Choisir une orientation et une période appropriées des réseaux de lentilles de couche de base. g) En fonction des fichiers d'entrée requis par l'équipement opérationnel pour exposer la réserve à l'étape A de la Section „Production de réseaux de lentilles cylindriques“, une étape de traitement supplémentaire peut être nécessaire pour produire les fichiers définissant le trajet d'un laser d'exposition. Par exemple, les bandes qui forment les surfaces de la réserve et qui sont traitées plus tard par le processus de refusion sont converties en séquences de petits rectangles CIF (Caltech Forme Intermédiaire). Le laser d'exposition expose ensuite les rectangles successifs. La sortie de la présente étape est le fichier CIF agissant comme entrée pour le logiciel d'exposition au laser. h) En fin de compte, fabriquer les réseaux de lentilles4306.
Placement des réseaux de lentilles recto verso sur des documents et des produits devaleur
[0160] Le dispositif à multiples lentilles incorporant sur son recto le réseau de lentilles de couche révélatrice et sur son verso les réseaux de lentilles de couche de base fournit l'image de forme en superposition la plus nette lorsqu'observée en mode d'émission, lorsque la lumière arrive de l'arrière de le dispositif, par exemple une lumière d'une fenêtre, une lumière d'une source de lumière artificielle, une lumière d'une matrice de LED ou une lumière d'un mur. Les meilleurs effets sont obtenus lorsque la lumière entrante varie en intensité en fonction de son angle d'incidence. Le dispositif avec les réseaux recto verso de lentilles peut être incorporé dans n'importe quelle fenêtre de document, par exemple la fenêtre réservée à des effets transmissifs sur des billets de banque en papier opaque, la partie non opacifiée d'un billet de banque en polymère ou une zone de polymère transparent à l'intérieur d'une carte plastique. Les réseaux recto verso de lentilles peuvent également être placés sur une partie transparente de la page de données polymère d'un passeport. Des réseaux de lentilles recto verso peuvent également être facilement incorporés dans des zones transparentes ou semi-transparentes de cartes d'identité en plastique (cartes ID) en les plaçant des deux côtés de la carte. Ils peuvent être encapsulés par un matériau transparent tel qu'un polymère ayant un indice de réfraction inférieur à l'indice de réfraction des lentilles. La carte d'identité résultante peut par exemple montrer le visage du propriétaire de la carte d'identité. En inclinant la carte d'identité, les parties de visage changent doucement leurs intensités d'une surbrillance vers une obscurité et vice versa, comme représenté sur les figures 31A et 31B.
[0161] Selon la Section „Moiré de lignes de niveau produit avec un réseau de lentilles de couche révélatrice ayant une grande période de répétition et des réseaux de lentilles de couche de base ayant une petite période de répétition formant une image en demi-teinte“, il est également possible d'imprimer les réseaux de lentilles de couche de base sur un côté d'un substrat semitransparent et le réseau de lentilles de couche révélatrice sur l'autre côté du substrat semitransparent. Ensuite, lorsqu'elle est observée en mode réflexion sur un arrière-plan sombre (figure 44A,4401), l'image en demi-teinte4402est visible, par exemple une image ressemblant à la photographie du propriétaire du document, et lorsqu'observée en mode transmissif4403, éclairée par l'arrière4405, l'image en superposition transmissive formée de la superposition des réseaux de couches de base et révélatrice devient visible. Cette image en superposition transmissive contient un message tel que le nom, la date de naissance et le numéro d'identification du propriétaire de document4404.
[0162] Le dispositif avec les réseaux recto verso de lentilles peut également être appliqué sur n'importe quel emballage réservant une fenêtre transparente pour cette caractéristique d'authentification. Par exemple, un emballage contenant des médicaments peut incorporer une petite fenêtre transparente située dans son couvercle pivotant. Cette fenêtre transparente peut incorporer sur un côté le réseau de lentilles de couche révélatrice et sur l'autre côté les réseaux de lentilles concentrant la lumière formant la couche de base. Lors de l'ouverture de la boîte, le couvercle montre sous forme d'image en superposition moirée le message „MÉDICAMENT ORIGINAL“ en mouvement dynamique.
[0163] Des emballages qui comprennent une partie transparente ou une fenêtre transparente sont très souvent utilisés pour vendre une grande variété de produits, y compris, par exemple, des CD, DVD, etc., où la partie transparente de l'emballage permet aux clients de voir le produit à l'intérieur de l'emballage. Les parties transparentes de tels emballages peuvent également être avantageusement utilisées pour une authentification et une anti-contrefaçon des produits, en utilisant une partie de la fenêtre transparente pour le placement des réseaux de lentilles recto verso. Le dispositif constitué des réseaux recto verso de lentilles peut également être imprimée sur des étiquettes ou autocollants de sécurité séparés qui sont apposés ou autrement attachés au produit lui-même ou à l'emballage.
Vérification de l'authenticité d'une caractéristique de sécurité reposant sur des couchesayant des réseaux de lentilles superposés
[0164] Dans un mode de réalisation de la présente invention, l'image de forme résultant de la superposition des réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice peut être visualisée en regardant simplement le dispositif incorporant les couches de lentilles. Cette image de forme en superposition peut représenter un motif graphique, un symbole ou un morceau de texte connu pour caractériser l'élément à authentifier. En modifiant la position d'échantillonnage relative du réseau de lentilles de couche révélatrice par rapport au réseau de lentilles de couche de base concentrant la lumière entrante, l'image de forme en superposition s'anime. La position d'échantillonnage relative du réseau de couche révélatrice peut être modifiée par exemple par une translation relative ou une rotation relative des couches ou en inclinant horizontalement, verticalement ou en diagonale un dispositif fixe (par exemple la figure 45A et la figure 45B,4503)formé des deux couches. Dans le cas d'un moiré 1D ou 2D, l'image de forme en superposition se déplace (par exemple de4505à4506)à travers le dispositif (voir également l'évolution de l'image de forme de moiré de la figure 12 à la figure 13). Dans le cas d'un moiré de lignes de niveau, l'image de forme en superposition montre des pulsations allant des centres de premier plan et d'arrière-plan jusqu'aux limites de cette forme et vice versa (voir les figures 30C et 30D pour deux positions d'échantillonnage différentes ; les niveaux de gris constants suivent les lignes de niveau de forme). Dans le cas d'une image lenticulaire, plusieurs exemplaires de forme donnent l'impression d'une forme se déplaçant dynamiquement (voir les figures 37A, 37B, 37C et 37D).
[0165] Dans un deuxième mode de réalisation, plusieurs messages d'image en superposition peuvent être incorporés dans la même configuration de réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice. Par exemple, les figures 19A et 19B montrent des messages moirés 1D „VALIDE“ et „OK“ qui apparaissent à différents niveaux de profondeur et se déplacent dans des directions opposées. Une personne peut immédiatement vérifier à l'oeil nu l'authenticité de l'élément de sécurité en inclinant le dispositif fixe et en vérifiant que les deux messages se déplacent dans des directions opposées et que le message „VALIDE“ apparaît plus éloigné que le message „OK“.
[0166] Dans un troisième mode de réalisation, l'image de forme (figure 46,4610)résultant de la superposition des réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice peut être photographiée par un smartphone4604. Le logiciel du smartphone peut analyser cette image de forme, par exemple dans le cas d'un message textuel comportant des caractères et/ou des chiffres, il peut reconnaître le message4605par un logiciel de reconnaissance optique de caractères et éventuellement interagir4621avec un serveur Web4620afin de vérifier si ce message textuel d'identification est valide. Si le message textuel d'identification est valide, un message4606apparaît sur le smartphone pour indiquer à l'observateur que l'élément de sécurité incorporant les réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice superposés est authentique.
Caractéristiques anti-contrefaçon
[0167] Sans équipement sophistiqué approprié capable d'effectuer la lithographie (ou exposition au laser) et les opérations de refusion, il n'est pas possible de reproduire les réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice. Même si un tel équipement est disponible pour un contrefacteur potentiel, les tentatives de falsification d'un article sécurisé produit selon la présente invention en prenant des images au microscope du réseau de lentilles modifieront légèrement la taille des lentilles correspondantes. Les formes de moiré qui sont obtenues avec le moiré 1D, le moiré 2D et les moirés de lignes de niveau sont très sensibles au rapport entre les périodes de lentilles de couche de base et de couche révélatrice. De petits changements de ces rapports peuvent créer de très grandes distorsions des images de forme en superposition résultantes. De plus, le réseau de lentilles cylindrique de couche révélatrice peut avoir une disposition incurvée telle qu'une disposition cosinusoïdale. Sans connaître les paramètres de la transformation géométrique correspondante, de tels réseaux de couche révélatrice incurvés seraient très difficiles à contrefaire. En fin de compte, soit l'un soit les deux parmi les réseaux de lentilles de couche de base et le réseau de lentilles de couche révélatrice peuvent être encapsulés par un matériau transparent tel qu'un polymère ayant un indice de réfraction inférieur à celui des lentilles. Une telle encapsulation rend très difficile pour un contrefacteur de récupérer par des moyens d'imagerie l'orientation, la taille et la disposition des réseaux de lentilles.
Aspects décoratifs
[0168] En plus de la sécurité, les configurations présentées des réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice ont une valeur esthétique élevée et peuvent également être attrayantes dans des produits de luxe tels que des montres, smartphones, parfums, boissons chères, dans des vêtements tels qu'une robe, jupe, chemisier, veste, châles et pantalons ainsi que dans des vélos et des voitures (voir également le brevet US7 295 717, incorporé à titre de référence, où l'un des inventeurs est le même que dans la présente invention). De plus, en raison de leur aspect inattendu et de la dynamicité de l'image de forme en superposition résultante, ces configurations peuvent également être créées à grande échelle pour des expositions ou pour des parcs d'attractions. Elles peuvent également trouver des applications pour la décoration de bâtiments. À ces grandes échelles, on peut créer des réseaux de lentilles de couches de base et révélatrice en remplissant des cylindres en plastique ou des éléments sphériques à l'aide d'un liquide tel que de l'eau pour obtenir des lentilles cylindriques ou des lentilles sphériques.

Claims (18)

1. Dispositif (100) comprenant une couche révélatrice ayant un réseau de lentilles de couche révélatrice (201) et une couche de base ayant des réseaux de lentilles de couche de base (208), dans lequel le réseau de lentilles de couche révélatrice (201) et les réseaux de lentilles de couche de base (208) sont superposées, formant des formes en superposition qui forment ensemble une image de forme en superposition, dans lequel lesdites formes en superposition sont formées par l'action d'échantillonnage du réseau de lentilles de couche révélatrice (201) sur un plan (203) sur lequel les réseaux de lentilles de couche de base (208) concentrent une lumière entrante, ladite image de forme en superposition se déplaçant dynamiquement lors d'un changement de l'angle d'observation par rapport au réseau de lentilles de couche révélatrice (201) et/ou aux réseaux de lentilles de couche de base (208) superposés .
2. Dispositif (100) selon la revendication 1, dans lequel lesdites formes en superposition sont formées par une technique choisie parmi l'ensemble constitué de techniques de synthèse de moiré 1D, de moiré 2D, de moiré aléatoire, de moiré de lignes de niveau, d'image lenticulaire, de déphasage et par superposition de profondeur stéréoscopique.
3. Dispositif (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'image de forme en superposition est un message reconnaissable, dans lequel ledit message reconnaissable se déplace dynamiquement en changeant l'angle d'observation par rapport aux réseaux de lentilles superposés (201, 208).
4. Dispositif (100) selon la revendication 3, dans lequel les couches révélatrice et de base superposées forment un agencement fixe, et dans lequel ledit message à déplacement dynamique est visible lors de l'inclinaison du dispositif devant un arrière-plan éclairé.
5. Dispositif (100) selon la revendication 2, dans lequel dans le cas de la technique de synthèse par superposition de profondeur stéréoscopique, un effet de profondeur stéréoscopique est obtenu en amenant le réseau de lentilles de couche révélatrice (201) à échantillonner le plan (203) sur lequel les réseaux de lentilles de couche de base (208) concentrent la lumière entrante à différentes positions par rapport aux yeux gauche et droit d'un observateur.
6. Dispositif (100) selon la revendication 5, dans lequel, du fait de l'effet de profondeur stéréoscopique, l'observateur voit les formes en superposition qui se déplacent dynamiquement à différents niveaux de profondeur.
7. Dispositif (100) selon la revendication 6, dans lequel, dans le cas d'un moiré 1D, du fait de l'effet de profondeur stéréoscopique, l'observateur voit les formes en superposition formant deux messages différents qui se déplacent dynamiquement à différents niveaux de profondeur et le long de différentes orientations.
8. Dispositif (100) selon la revendication 3, dans lequel les réseaux de lentilles de couche de base (208) forment une image en demi-teinte lorsqu'ils sont observés seuls et qui, lorsqu'ils sont observés en superposition avec le réseau de lentilles de couche révélatrice (201) montrent un message visible et reconnaissable permettant d'authentifier la couche de base.
9. Dispositif (100) selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le réseau de lentilles de couche révélatrice (201) et/ou les réseaux de lentilles de couche de base (208) sont encapsulés par au moins une couche d'encapsulation (3816), dans lequel ladite au moins une couche d'encapsulation (3816) a un indice de réfraction inférieur à l'indice de réfraction du ou des réseaux de lentilles (201, 208), et dans lequel ladite au moins une couche d'encapsulation (3816) a une interface plate avec l'air cachant ainsi la structure des réseaux de lentilles (201, 208), pour empêcher ainsi sa réplication à des fins de contrefaçon.
10. Dispositif (100) selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel les réseaux de lentilles de couche de base (208) se rapportent à une imagerie de premier plan de l'image de forme en superposition et une imagerie d'arrière-plan de l'image de forme en superposition est créée par des microlentilles non chevauchantes (403) positionnées de manière aléatoire ayant des tailles qui sont sélectionnées de manière aléatoire et sont sensiblement plus petites que la période du réseau de lentilles de couche révélatrice (201).
11. Dispositif (100) selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel les couches révélatrice et de base superposées forment un agencement fixe, dans lequel le réseau de lentilles de couche révélatrice (201) a une orientation sensiblement verticale, fournissant ainsi aux yeux d'un observateur différentes vues des réseaux de lentilles de couche de base (208), lesdites différentes vues créant un effet de parallaxe permettant de percevoir l'image de forme en superposition sous la forme d'une image composée de formes ayant différentes profondeurs apparentes.
12. Dispositif (100) selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel l'image de forme en superposition est composée d'un premier message et d'un second message, dans lequel, lors de l'inclinaison du dispositif, le premier message se déplace à un niveau de profondeur apparente donné et le second le message se déplace dans une direction inverse à un niveau de profondeur apparente différent.
13. Dispositif (100) selon la revendication 3, dans lequel les couches révélatrice et de base superposées forment un agencement fixe et les formes en superposition formant ledit message reconnaissable évoluent dynamiquement en synchronisation avec le mouvement d'un observateur, ladite évolution attirant l'attention dudit observateur.
14. Agencement d'authentification comprenant un dispositif (100) comprenant une couche révélatrice ayant un réseau de lentilles de couche révélatrice (201) et une couche de base ayant des réseaux de lentilles de couche de base (208) selon l'une des revendications 1 à 8 et un dispositif informatique d'acquisition d'image, dans lequel le dispositif informatique d'acquisition d'image est agencé pour capturer les formes en superposition formant un message reconnaissable et dans lequel le dispositif informatique d'acquisition d'image comprend un logiciel d'authentification agencé pour vérifier l'authenticité du dispositif (100) comprenant une couche révélatrice ayant un réseau de lentilles de couche révélatrice (201) et une couche de base ayant des réseaux de lentilles de couche de base (208).
15. Agencement d'authentification selon la revendication 14, dans lequel le logiciel d'authentification est agencé pour reconnaître le message reconnaissable capturé, de sorte que la signature du message capturé est comparée à des signatures de message authentiques.
16. Agencement d'authentification selon la revendication 14 ou 15, dans lequel le dispositif informatique d'acquisition d'image est sélectionné parmi l'ensemble comprenant un smartphone ayant capturé le message et un serveur à distance auquel le contenu du message a été transféré.
17. Document comprenant un dispositif (100) selon l'une des revendications 1 à 12 pour une protection contre des contrefaçons.
18. Article de valeur comprenant un dispositif (100) selon l'une des revendications 1 à 12 pour une protection contre des contrefaçons.
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