BR112020003440B1 - Elemento de segurança óptico e método para autenticar visualmente um objeto - Google Patents
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Abstract
A invenção diz respeito a um elemento de segurança óptico fino compreendendo uma superfície de redirecionamento de luz refletiva ou refrativa com um padrão de relevo operável para redirecionar a luz incidente a partir de uma fonte de luz e formar uma imagem projetada em uma superfície de projeção, os parâmetros ópticos desse elemento de segurança óptico cumprindo um critério de projeção específico, de modo que a imagem projetada compreenda um padrão cáustico que reproduz um padrão de referência que é facilmente visualmente reconhecível por uma pessoa. A invenção também diz respeito a um método para projetar um padrão de relevo de um elemento de segurança óptico.
Description
[0001] A presente invenção diz respeito ao campo técnico de elementos de segurança ópticos refletivos ou refrativos operáveis para projetar padrões cáusticos mediante iluminação apropriada e métodos para projetar esses elementos de segurança ópticos e autenticar visualmente um objeto marcado.
[0002] Há uma necessidade de recursos de segurança nos objetos, que possam ser autenticados pela chamada "pessoa na rua", usando os meios geralmente disponíveis. Esses meios incluem o uso dos cinco sentidos - principalmente a visão e o toque - e o uso de ferramentas comuns, como, por exemplo, um telefone celular.
[0003] Alguns exemplos comuns de recursos de segurança são fibras, fios ou folhas forenses (incorporados a um substrato como papel, por exemplo), marcas d'água, impressão como calcogravura ou microimpressão (possivelmente impressos em um substrato com tintas opticamente variáveis) que podem ser encontrados em cédulas, cartões de crédito, identidades, bilhetes, certificados, documentos, passaportes etc. Esses recursos de segurança podem incluir tintas opticamente variáveis, tintas invisíveis ou tintas luminescentes (fluorescentes ou fosforescentes sob iluminação apropriada com luz de excitação específica), hologramas e/ou recursos táteis. Um aspecto principal de um recurso de segurança é que ele possui algumas propriedades físicas (efeito óptico, efeito magnético, estrutura do material ou composição química) que são muito difíceis de falsificar, de modo que um objeto marcado com esse recurso de segurança possa ser considerado confiável como autêntico se a propriedade pode ser observada ou revelada (visualmente ou por meio de um aparelho específico).
[0004] No entanto, quando o objeto é transparente ou parcialmente transparente, esses recursos podem não ser apropriados. De fato, os objetos transparentes geralmente exigem que o elemento de segurança com os recursos de segurança necessários não altere sua transparência ou aparência, seja por razões estéticas ou funcionais. Exemplos notáveis podem incluir bolhas e frascos para produtos farmacêuticos. Recentemente, por exemplo, as cédulas de polímero e híbridas incorporaram em seu projeto uma janela transparente, gerando desta forma o desejo de recursos de segurança compatíveis com ela.
[0005] A maioria dos recursos de segurança existentes de elementos de segurança para documentos, cédulas, bilhetes assegurados, passaportes, etc., não foram especificamente desenvolvidos para objetos/áreas transparentes e, como tal, não são adequados para esse aplicativo. Outros recursos, por exemplo, aqueles obtidos com tintas invisíveis e fluorescentes requerem ferramentas de excitação e/ou ferramentas de detecção específicas, que podem não estar prontamente disponíveis para "a pessoa na rua".
[0006] Recursos opticamente variáveis semitransparentes (por exemplo, revestimentos de cristais líquidos ou imagens latentes a partir de estruturas de superfície) são conhecidos e podem fornecer esse tipo de funcionalidade. Infelizmente, a marcação que incorpora esses recursos de segurança geralmente deve ser observada em um fundo escuro/uniforme para que o efeito seja bem visível.
[0007] Outras características conhecidas são elementos ópticos difrativos, como hologramas de superfície não metalizados. Uma desvantagem desses recursos é que eles mostram um efeito visual de contraste muito baixo quando vistos diretamente. Adicionalmente, quando usado em combinação com uma fonte de luz monocromática para projetar um padrão, eles normalmente requerem um laser para fornecer um resultado satisfatório. Além disso, é necessário uma disposição espacial relativa bastante precisa da fonte de luz, do elemento óptico difrativo e dos olhos do usuário para fornecer um efeito óptico claramente visível.
[0008] Microtexto gravado a laser e/ou microcódigos foram utilizados para, por exemplo, frascos de vidro. No entanto, eles exigem ferramentas caras para sua implementação e uma ferramenta de ampliação específica para sua detecção.
[0009] É, portanto, um objetivo da invenção fornecer um elemento de segurança óptico para objetos (ou substratos) transparentes ou parcialmente transparentes, que possuam recursos de segurança que possam ser facilmente autenticados visualmente por uma pessoa, usando outros meios (por exemplo, a olho nu) ou meios comum e facilmente disponíveis (por exemplo, meras lentes de aumento). Outro objetivo da invenção é fornecer um elemento de segurança óptico fácil de fabricar em grandes números ou compatível com os processos de fabricação de produção em massa. Além disso, a iluminação do elemento de segurança óptico também deve ser possível com meios facilmente disponíveis (por exemplo, uma fonte de luz como um LED de um telefone celular, ou o sol), e as condições para uma boa observação visual por um usuário não devem exigir uma disposição espacial relativa muito restrita da fonte de luz, do elemento de segurança óptico e dos olhos do usuário.
[0010] Adicionalmente, a maioria dos objetos listados acima tem um tamanho reduzido, pelo menos em uma dimensão (por exemplo, uma cédula pode ter apenas menos de 100 μm de espessura). Portanto, é outro objetivo desta invenção fornecer um elemento de segurança óptico que seja compatível com objetos de dimensões reduzidas (por exemplo, espessura abaixo de 300 μm).
[0011] É outro objetivo desta invenção fornecer, adicionalmente, um método eficiente para selecionar um efeito visual alvo que seja compatível com os tamanhos reduzidos acima mencionados.
[0012] De acordo com um aspecto, a invenção diz respeito a um elemento de segurança óptico compreendendo uma superfície redirecionamento de luz refletiva ou superfície de redirecionamento de luz refrativa transparente, ou parcialmente transparente, tendo um padrão de relevo operável para redirecionar a luz incidente de uma fonte de luz e formar uma imagem projetada em uma superfície de projeção, os parâmetros ópticos desse elemento de segurança óptico cumprem um critério de projeção específico, de modo que a imagem projetada compreenda um padrão cáustico que reproduz um padrão de referência que é facilmente reconhecível por uma pessoa, sem usar outros meios (por exemplo, a olho nu) ou meios comuns e facilmente disponíveis, para que um objeto marcado com esse elemento de segurança óptico possa ser facilmente autenticado visualmente pela pessoa. Uma espessura reduzida do padrão de relevo do elemento de segurança óptico o torna particularmente adequado para marcar objetos de dimensões reduzidas, como cédulas ou documentos de segurança (por exemplo, documentos de identidade, passaportes, cartões, etc.), por exemplo. O aspecto transparente do elemento de segurança óptico refrativo o torna particularmente adequado para marcar pelo menos parcialmente substratos transparentes (por exemplo, garrafas de vidro ou plástico, tampas de garrafa, vidros de relógio, joias, pedras preciosas, etc.).
[0013] Tendo em vista a grande dificuldade de determinar padrões de referência que possam ser convenientemente reproduzidos por um padrão cáustico projetado em uma superfície de projeção, de modo a serem reconhecidos visualmente por uma pessoa, particularmente quando o padrão de relevo do elemento de segurança óptico é muito fino (ou seja, tipicamente com profundidade de relevo abaixo de 250 μm), outro aspecto da invenção diz respeito a um método para projetar eficientemente um padrão de relevo de uma superfície de redirecionamento de luz de um elemento de segurança óptico com base na seleção de uma imagem digital candidata de um padrão de referência a ser reproduzida por um padrão cáustico projetado de acordo com um teste de seleção de imagem digital específica: caso a imagem digital candidata cumpra os requisitos de teste, é possível calcular um padrão de relevo correspondente com uma profundidade especificada e depois usinar uma superfície refletiva de redirecionamento de luz, ou uma superfície de redirecionamento de luz transparente ou parcialmente transparente do índice refrativo especificado, para reproduzir o cálculo padrão de relevo atingido e chegar a um elemento de segurança óptico que atenda ao critério de projeção acima mencionado, obtendo assim um elemento de segurança óptico que fornecerá, sob iluminação apropriada, um padrão cáustico projetado que reproduz o padrão de referência da imagem digital selecionada que é facilmente visualmente reconhecível por uma pessoa. Este método é particularmente eficiente para projetar padrões de relevo muito finos, convenientes para a autenticação visual de objetos marcados (ou seja, com profundidade menor ou igual a 250 μm ou mesmo menor ou igual a 30 μm) e permite acelerar significativamente as operações do processo de projeto.
[0014] Desta forma, de acordo com um aspecto, a invenção diz respeito a um elemento de segurança óptico compreendendo uma superfície de redirecionamento de luz refletiva ou uma superfície de redirecionamento de luz transparente ou parcialmente transparente do índice refrativo n, tendo um padrão de relevo de profundidade δ adaptado para redirecionar a luz incidente recebida a partir de uma fonte pontual, a uma distância ds a partir da superfície de redirecionamento de luz e formar uma imagem projetada contendo um padrão cáustico em uma superfície de projeção plana disposta a uma distância di a partir da superfície de redirecionamento da luz, dito padrão cáustico reproduzindo um padrão de referência, o elemento de segurança óptico sendo de modo que mediante iluminação pela fonte de luz de uma área de valor A do padrão de relevo e a entrega de um valor (médio) de iluminação EA pelo elemento de segurança óptico à superfície de projeção, um valor médio de iluminação Eα1 sobre uma área circular de valor α1 selecionado dentro de uma área da imagem projetada na superfície de projeção atende ao seguinte critério de projeção Eαi ^ EA (1/2 + αo/ αi + ^ (1/4 + αo/ αi)), com o parâmetro de área de escala α0 = 4π di δ para a superfície de redirecionamento de luz refletora, ou αo = 2π (n-1) di δ para a superfície de redirecionamento de luz refrativa, e α1 é menor que o valor da área A.
[0015] Preferencialmente, a fim de facilitar ainda mais a operação de autenticação pelo reconhecimento visual do padrão de referência a partir do padrão cáustico projetado, um valor de di deve ser menor ou igual a 3o cm e um valor da razão ds/di deve ser maior que, ou igual a, pelo menos 5. Também preferencialmente, a superfície de projeção é plana.
[0016] Para fornecer elementos de segurança ópticos muito finos, o valor da profundidade δ do padrão de relevo pode ser menor ou igual a 250 μm ou menor ou igual a 30 μm. Além disso, o elemento de segurança óptico pode ainda ter seu padrão de relevo disposto sobre uma base plana de um substrato de material óptico, sendo uma espessura total do elemento de segurança óptico menor ou igual a 100 μm.
[0017] De acordo com outro aspecto, a invenção diz respeito a um método para projetar um padrão de relevo de profundidade menor ou igual a um valor δ de uma superfície de redirecionamento de luz refletiva ou uma superfície de redirecionamento de luz transparente ou parcialmente transparente do índice refrativo n, adaptado para redirecionar a luz incidente recebida a partir de uma fonte pontual, a uma distância ds a partir da superfície de redirecionamento de luz e formar uma imagem projetada contendo um padrão cáustico em uma superfície de projeção plana disposta a uma distância di a partir da superfície de redirecionamento da luz, de modo que, mediante iluminação pela fonte de luz de uma área de valor A do padrão de relevo e a entrega de um valor de iluminação EA pelo elemento de segurança óptico à superfície de projeção, um valor médio de iluminação Eα1 sobre uma área circular de valor α1 selecionado dentro de uma área da imagem projetada na superfície de projeção atende ao seguinte critério de projeção Eai<EA (1/2 + αo/αi + ^(1/4 + ao/ai)), com o parâmetro de área de escala α0 = 4π di δ para a superfície de redirecionamento de luz refletora, ou α0 = 2π (n-1) di δ para a superfície de redirecionamento de luz refrativa, e α1 é menor que o valor da área A, dito método compreendendo as etapas de: a) selecionar uma imagem digital de um padrão de referência a ser reproduzida pelo padrão cáustico na superfície da projeção, a imagem digital compreendendo um número total números de pixels NA e uma soma de todos os valores de pixels sobre a imagem digital sendo IA, verificando que para cada área circular de pixels N na imagem digital, com N inteiro e 1 < N < NA, um valor I(N) de uma soma de cada valor de pixel dos pixels N na área circular é menor que um valor Imax(N) = N (IA/NA) (1/2 + NO/N + V(1/4 + N0/N), em que N0 é um número de pixels dados por NA(α0/A) na imagem digital; b) calcular um padrão de relevo de profundidade menor ou igual a δ correspondente ao padrão de referência na imagem digital selecionada na etapa a); e c) usinar uma superfície de um substrato de material óptico para formar uma superfície de redirecionamento de luz reproduzindo o padrão de relevo calculado na etapa b), obtendo assim um elemento de segurança óptico compreendendo a dita superfície de redirecionamento de luz usinada.
[0018] Preferencialmente, o método também compreende uma etapa de modificar uma imagem digital candidata que não está cumprindo, ou apenas parcialmente (cumprindo apenas algumas áreas circulares de N pixels) o teste (ou critério de seleção) que I(N)<Imax(N), adaptando os valores dos pixels, sempre que necessário, a fim de cumprir plenamente o teste para qualquer N, com 1 < N < NA. Desta forma, a etapa a) de seleção de uma imagem digital de um padrão de referência talvez compreenda uma etapa preliminar de modificação de uma imagem digital candidata do padrão de referência da qual uma parte não atende ao critério de seleção de que I(N) é menor que Imax(N), adaptando os valores de pixel dentro da dita parte da imagem digital candidata, tornando a dita parte da imagem digital candidata, com valores de pixel adaptados, para atender ao critério de seleção para qualquer N, com 1 < N < NA, fornecendo assim uma imagem digital candidata modificada a ser selecionada. A adaptação dos valores de pixel também pode resultar de uma operação de filtragem. Desta forma, os valores de pixel da imagem digital candidata podem ser adaptados filtrando com um filtro a imagem candidata para reduzir o contraste da imagem (por exemplo, um filtro passa-alto), os parâmetros (por exemplo, a frequência de corte do filtro passa-alto) do filtro correspondente ao critério de seleção.
[0019] Desta forma, de acordo com esta variante da invenção, é possível transformar um padrão alvo inadequado, como representado em uma imagem digital, em um padrão adequado em relação ao critério de seleção de imagem digital da invenção, que pode ser selecionado na etapa subsequente a).
[0020] Na etapa c) do método, a usinagem da superfície do substrato de material óptico compreende qualquer uma usinagem dentre ultraprecisão (UPM), ablação a laser e litografia.
[0021] A superfície de redirecionamento de luz usinada de acordo com o método pode ser uma superfície de redirecionamento de luz matriz a ser usada para construir uma réplica pela técnica de moldagem (ou réplicas para produção em massa de elementos de segurança ópticos) e pode ser replicada em um substrato (por exemplo, para formar uma marcação aplicável a um objeto). A replicação da superfície de redirecionamento de luz usinada pode compreender qualquer peça de fundição e gravação UV (por exemplo, em um processo de produção de rolo a rolo, ou folha a folha).
[0022] De acordo com um aspecto adicional, a invenção diz respeito a um método de autenticação visual de um objeto, marcado com um elemento de segurança óptico de acordo com a invenção, por um usuário, compreendendo as etapas de: - iluminar a superfície de redirecionamento de luz do elemento de segurança óptico com uma fonte de luz pontual à distância ds (aproximadamente) a partir da superfície de redirecionamento de luz; - observar visualmente no padrão cáustico conforme projetado na superfície de projeção à distância di a partir do elemento de segurança óptico; e - decidir que o objeto é autêntico mediante avaliação do usuário de que o padrão cáustico projetado é visualmente semelhante ao padrão de referência.
[0023] A presente invenção será descrita mais detalhadamente daqui em diante com referência aos desenhos anexos, nos quais números iguais representam elementos semelhantes nas diferentes figuras e nos quais aspectos e recursos proeminentes da invenção são ilustrados.
[0024] A Fig. 1 é uma ilustração esquemática de uma configuração óptica de um elemento óptico refrativo para projetar um padrão cáustico de acordo com uma modalidade preferencial da invenção.
[0025] A Fig.2 ilustra um padrão de referência em uma imagem digital candidata representando o número 100.
[0026] As Fig. 2A a 2E ilustram uma seleção de uma imagem digital do padrão de referência da Fig. 2 de acordo com a invenção e mostram os resultados da varredura da imagem digital candidata da Fig. 2 com diferentes janelas de varredura.
[0027] A Fig. 3 é um exemplo de padrão de referência.
[0028] As Fig. 3A a 3E são uma ilustração adicional de uma seleção de uma imagem digital do padrão de referência da Fig. 3 de acordo com a invenção, e mostram os resultados da varredura da imagem digital candidata da Fig. 3 com diferentes janelas de varredura.
[0029] A Fig. 4A é uma vista de um elemento de segurança óptico refrativo transparente fino, fundido em um substrato de lâmina (primeiro plano) juntamente com um padrão cáustico projetado correspondente (segundo plano).
[0030] A Fig. 4B é uma fotografia do padrão cáustico projetado pelo elemento de segurança óptico mostrado no primeiro plano da Fig. 4A.
[0031] A Fig. 5 é uma vista de um padrão cáustico projetado correspondente a um padrão de referência que mostra um retrato de George Washington.
[0032] Em óptica, o termo "cáustico" diz respeito a um envelope de raios de luz refletidos ou refratados por uma ou mais superfícies, pelo menos uma das quais é curva, bem como a projeção de tais raios de luz em outra superfície. Mais especificamente, um cáustico é a curva ou superfície tangente a cada raio de luz, definindo uma delimitação de um envelope de raios como uma curva de luz concentrada. Por exemplo, o padrão de luz formado pelos raios solares no fundo de uma piscina é uma “imagem” ou padrão cáustico formado por uma única superfície de redirecionamento de luz refrativa (a interface ondulada ar-água), enquanto a luz que passa através da superfície curva de um copo d'água cria um padrão cúspide em uma mesa em que o copo d'água repousa quando cruza duas ou mais superfícies (por exemplo, ar-vidro, vidro-água, ar-água...), o que redireciona seu percurso.
[0033] A seguir, a configuração mais comum em que o elemento (de segurança) óptico (refrativo) é limitado por uma superfície curva e uma superfície plana será usada como exemplo, sem restringir os casos mais gerais. Vamos nos referir aqui a um "padrão cáustico" mais geral (ou "imagem cáustica") como o padrão de luz formado em uma tela (superfície de projeção) quando uma superfície óptica de formato adequado (por exemplo, com um padrão de relevo apropriado) redireciona a luz a partir de uma fonte para desviá-la de algumas regiões da tela e concentrá-la em outras regiões da tela em um padrão de luz predeterminado (ou seja, formando, desta forma, o dito “padrão cáustico”). Redirecionamento diz respeito à mudança do percurso dos raios de luz a partir da fonte na presença do elemento óptico em relação ao percurso da fonte para a tela na ausência do elemento óptico. Por sua vez, a superfície óptica curvada será dita como "padrão de relevo" e o elemento óptico que é limitado por esta superfície será dito como elemento de segurança óptico. Deve-se notar que o padrão cáustico pode ser o resultado do redirecionamento da luz por mais de uma superfície curva e mais de um objeto, embora possivelmente à custa de maior complexidade. Além disso, um padrão de relevo para gerar um padrão cáustico não deve ser confundido com um padrão difrativo (como, por exemplo, em hologramas de segurança).
[0034] De acordo com a invenção, verificou-se que este conceito pode ser aplicado, por exemplo, a objetos comuns, como produtos de consumo, cartões de identificação/crédito, cédulas, etc. Para fazer isso, é necessário diminuir drasticamente o tamanho de um elemento de segurança óptico e, em particular, reduzir a profundidade do relevo abaixo dos valores aceitáveis. No entanto, verificou-se que, embora o relevo tenha sido amplamente limitado em profundidade, ainda era possível obter uma aproximação de uma imagem (digital) selecionada (representando um padrão de referência) em uma superfície de projeção de qualidade suficiente para permitir o reconhecimento visual da imagem selecionada a partir do padrão cáustico observado visualmente na superfície de projeção (ou tela). Esse reconhecimento de um padrão de referência diretamente a partir de um mero padrão cáustico visível em uma tela, como projetado a partir de um elemento de segurança óptico cujo projeto e usinagem são bastante desafiadores (e, desta forma, dificultam a falsificação), constituem um valioso teste de segurança que permite confiabilidade autenticação de um objeto marcado com esse elemento de segurança óptica.
[0035] Nesta descrição em "relevo" deve ser entendida a existência de uma diferença de altura (medida ao longo de um eixo óptico do elemento de segurança óptico) entre o ponto mais alto e o ponto mais baixo de uma superfície, em analogia com a diferença de altitude entre o fundo de um vale e o topo de uma montanha (ou seja, na escala “picos e vales”). De acordo com uma modalidade preferencial da invenção, a profundidade máxima do padrão de relevo do elemento de segurança óptico é < 250 μm ou, mais preferencialmente, < 30 μm, estando acima do limite imposto pelo processo de reprodução e usinagem de ultra precisão (UPM), ou seja, cerca de 0,2 μm. De acordo com esta descrição, a diferença de altura entre o ponto mais alto e o mais baixo no padrão de relevo na superfície de redirecionamento de luz é dita como profundidade δ de relevo.
[0036] Nesta descrição são utilizados vários termos, que são definidos mais adiante.
[0037] Um padrão cáustico (imagem), formando uma aproximação de uma imagem digital, deve ser entendido como um padrão de luz projetado por um elemento de segurança óptico, quando iluminado por uma fonte adequada (preferencialmente, mas não necessariamente, pontual). Como mencionado acima, o elemento (de segurança) óptico deve ser entendido como o bloco de material refrativo responsável pela criação da imagem cáustica.
[0038] Uma(s) superfície(s) de redirecionamento de luz é(são) a(s) superfície (ou superfícies) do elemento de segurança óptico responsável por redirecionar a luz recebida a partir de uma fonte para uma tela ou superfície de projeção (preferencialmente, plana), onde o padrão cáustico é formado.
[0039] Um substrato de material óptico, usado para fazer um elemento (de segurança) óptico, é um substrato de matéria-prima do qual uma superfície é usinada especificamente para ter um padrão de relevo e formar, desta forma, uma superfície de redirecionamento de luz. No caso de uma superfície de redirecionamento de luz refletiva, o substrato do material óptico não é necessariamente homogêneo ou transparente. Por exemplo, o material pode ser opaco à luz visível (a refletividade é então obtida pela metalização clássica da superfície usinada). No caso de uma superfície de redirecionamento de luz refrativa, o substrato da matéria-prima é transparente (ou parcialmente transparente) e homogêneo com um índice refrativo n (para fótons do espectro visível ao olho humano), e a superfície de redirecionamento de luz correspondente é denominada “superfície de redirecionamento de luz refrativa transparente ou parcialmente transparente do índice refrativo n”.
[0040] Uma matriz de acordo com esta descrição é a primeira realização física de uma superfície de redirecionamento de luz a partir de um perfil calculado (particularmente, a partir de um padrão de relevo calculado). Ele pode ser replicado em várias cópias (ferramentas) que são usadas para replicação em massa.
[0041] Uma fonte pontual, conforme usada nesta descrição, é uma fonte de luz cujo tamanho angular (do ponto de vista do elemento de segurança óptico) é suficientemente pequeno para que se considere que a luz surge de um único ponto a uma distância ds da superfície de redirecionamento de luz. Como regra geral, isso significa que a quantidade: (diâmetro da fonte) x di/ds é menor que a resolução desejada (por exemplo, 0,05 a 0,1 mm) do padrão cáustico alvo em uma imagem projetada na superfície de projeção à distância di da superfície de redirecionamento de luz (vide a Fig.1). A tela deve ser entendida como a superfície na qual o padrão cáustico é projetado. A distância entre a fonte e a superfície de redirecionamento de luz também é denominada como distância da fonte ds e a distância entre a superfície de redirecionamento de luz e a tela é denominada como distância da imagem di.
[0042] O termo ferramenta (ou ferramenta de replicação, quando é necessário remover a ambiguidade) é usado principalmente para o objeto físico que porta o perfil de uma superfície de redirecionamento de luz usada para replicação em massa. Pode ser, por exemplo, produzir uma cópia de uma superfície matriz (o relevo original sendo reproduzido, por gravação ou injeção, a partir da matriz que porta o relevo invertido correspondente). Para a ferramenta usada para usinar o padrão de relevo da superfície de redirecionamento de luz, o termo ferramenta de usinagem é usado para remover a ambiguidade.
[0043] De acordo com uma modalidade preferencial da invenção, é fornecido um elemento de segurança óptico (1) com superfícies refletivas ou refrativas, para redirecionar a luz a partir de uma fonte pontual S e projetá-la em uma tela adequada (3), que poderia ser qualquer superfície (predominantemente plana) ou (parte plana de) qualquer objeto etc. onde uma imagem significativa é formada, como mostra a Figura 1. Um projeto especial da superfície de redirecionamento de luz pode permitir projetar um padrão cáustico (reconhecível) em uma superfície curva. A imagem pode ser, por exemplo, um logotipo, uma figura, um número ou qualquer outra informação que possa ser relevante em um contexto específico. Preferencialmente, a tela é uma superfície de projeção plana.
[0044] A configuração da Fig. 1 mostra que a luz de uma fonte S é redirecionada por uma superfície óptica de formato adequado, com um padrão de relevo (2). Essa ideia geral é conhecida, por exemplo, a partir de superfícies refletivas para faróis de automóveis, refletores e lentes para iluminação LED, sistemas ópticos em laser ótico, projetores e câmeras: no entanto, geralmente, o objetivo é transformar uma distribuição não homogênea de luz em homogênea. Por outro lado, um objetivo da invenção é obter um padrão de luz não homogêneo, ou seja, um padrão cáustico, que (aproximadamente) reproduz algumas regiões de brilho relativo de um padrão de referência (como representado em uma imagem de referência (digital)): se o padrão de relevo iluminado (2) do elemento óptico permite formar um padrão cáustico (4) na tela (3) reproduzindo com qualidade suficiente (possivelmente diferindo por um fator de escala de intensidade geral) um padrão de referência conhecido (5), então uma pessoa que observa visualmente o padrão cáustico na tela verá facilmente se constitui ou não uma reprodução válida do padrão de referência e, caso o padrão cáustico seja semelhante o suficiente ao padrão de referência, considerará que o objeto marcado com o elemento de segurança óptico é (muito provavelmente) autêntico.
[0045] De acordo com a modalidade da Fig. 1, os raios de luz (6) a partir de uma fonte de luz S, que é uma fonte pontual de acordo com este exemplo, propagam-se para um elemento de segurança óptico (refrativo) (1) a uma distância da fonte ds com uma superfície de redirecionamento de luz com um padrão de relevo (2). O elemento de segurança óptico é aqui feito de um material homogêneo transparente ou parcialmente transparente de índice refrativo n. Um chamado padrão cáustico (4) é projetado em uma tela (3) a uma distância da imagem di da superfície de redirecionamento de luz do elemento de segurança óptico (1). A autenticidade do elemento de segurança óptico (e, desta forma, o do objeto marcado com esse elemento de segurança) pode ser avaliada diretamente, verificando visualmente um grau de semelhança entre o padrão cáustico projetado e o padrão de referência.
[0046] Preferencialmente, o padrão de relevo (2) é primeiro calculado a partir de uma imagem digital alvo especificada. Os métodos para tais cálculos são descritos, por exemplo, nos pedidos de patente europeia EP 2 711 745 A2 e EP 2 963 464 A1. A partir desse padrão de relevo calculado, um padrão de relevo físico correspondente pode ser criado em uma superfície de substrato de material óptico adequado (por exemplo, um material transparente ou parcialmente transparente do índice refrativo n, ou uma superfície refletiva de material opaco), usando a usinagem de ultra precisão (UPM). No caso de usinar um relevo em uma superfície de um substrato de material óptico opaco para formar uma superfície refletiva, uma boa refletividade será obtida por uma operação convencional adicional de depósito de uma fina camada de metal (metalização) no relevo. A UPM usa ferramentas de usinagem de diamantes e ferramentas de nanotecnologia para obter uma precisão muito alta, de modo que as tolerâncias possam atingir o nível "submícron" ou até a escala nanométrica. Em contraste com isso, “alta precisão” na usinagem tradicional diz respeito às tolerâncias de mícrons nos dígitos únicos. Outras técnicas potencialmente adequadas para criar um padrão de relevo físico em uma superfície são a ablação a laser e a litografia em escala de cinza. Como é conhecido no domínio da microfabricação, cada uma dessas técnicas tem diferentes pontos fortes e limitações, em se tratando de custo, precisão, velocidade, resolução, etc. Geralmente, um padrão de relevo calculado para gerar um padrão cáustico tem um perfil suave (ou seja, sem descontinuidades) com uma profundidade típica de pelo menos 2 mm, para um tamanho total de 10 cm x 10 cm.
[0047] Um substrato de material óptico adequado para um elemento óptico de redirecionamento de luz refrativo deve ser opticamente claro, transparente ou pelo menos parcialmente transparente e mecanicamente estável. Tipicamente, uma transmitância T > 50% é preferencial, e T > 90% é mais preferencial. Além disso, uma baixa neblina H < 10% pode ser usada, mas H < 3% é preferencial e H < 1% é mais preferencial. O material óptico também deve se comportar corretamente durante o processo de usinagem, de modo a proporcionar uma superfície lisa e sem defeitos. Um exemplo de um substrato adequado é uma laje opticamente transparente de PMMA (também conhecida sob os nomes comerciais de Plexiglas, Lucite, Perspex, etc.). Para elementos ópticos de redirecionamento de luz cáustica refletiva, um substrato de material óptico adequado deve ser mecanicamente estável e deve ser possível obter um acabamento semelhante a um espelho. Um exemplo de um substrato adequado é um metal, como aqueles usados para matrizes de grades reguladas e espelhos a laser, ou um substrato não refletivo que pode ser posteriormente metalizado.
[0048] Para produção em larga escala, são necessárias etapas adicionais de criação da ferramenta e replicação em massa do elemento de segurança óptico em um objeto alvo. Um processo adequado para a criação de ferramentas a partir de uma matriz é, por exemplo, eletroformação. Os processos adequados para replicação em massa são, por exemplo, gravação quente de um filme de polímero ou fundição por UV de um foto-polímero. Observe que, para fins de replicação em massa, nem a matriz nem a ferramenta derivada dela precisam ser opticamente transparentes, portanto, materiais opacos (principalmente metais) também podem ser usados mesmo quando o produto final é um elemento óptico refrativo. No entanto, em alguns casos, pode ser vantajoso que a matriz seja transparente, pois permite verificar a qualidade da imagem cáustica antes de prosseguir com as ferramentas e a replicação em massa.
[0049] Um aspecto crítico para o uso de elementos ópticos (com superfície de redirecionamento de luz com padrão de relevo) como recursos de segurança é sua escala física, que deve ser compatível com o objeto alvo, e a configuração óptica necessária para projetar a imagem cáustica.
[0050] Em geral, para esse tipo de uso, o tamanho lateral máximo é limitado pelo tamanho geral do objeto e geralmente pode variar de alguns cm à menos de 1 cm, em casos menos favoráveis. Para certos usos, como, por exemplo, nas cédulas, a espessura alvo geral pode ser extremamente pequena (da ordem de 100 μm ou menos). Adicionalmente, as variações admissíveis de espessura (de relevo) são ainda menores, por uma variedade de razões, incluindo restrições mecânicas (pontos fracos associados às áreas mais finas) e considerações operacionais (por exemplo, ao empilhar cédulas, a pilha aumentará de acordo com a porção mais espessa da conta, o que complica o manuseio e o armazenamento). Normalmente, para uma cédula com uma espessura alvo de cerca de 100 μm, uma espessura alvo para o padrão de relevo de um elemento de segurança óptico a ser incluído nesta cédula pode ser de cerca de 30 μm. Para um cartão de crédito ou cartão de identificação com cerca de 1 mm de espessura, uma espessura alvo para o padrão de relevo de um elemento de segurança óptico a ser incluído neste cartão de crédito/identificação será inferior a cerca de 400 μm e, preferencialmente, não superior a 250 μm.
[0051] Adicionalmente, a distância da fonte e da imagem é geralmente limitada pelo conforto do usuário a algumas dezenas de centímetros. Exceções notáveis são o sol ou uma luz de ponto montada no teto, que, no entanto, estão menos disponíveis em determinadas circunstâncias. Além disso, a razão ds/di entre as duas distâncias é geralmente maior que 5 a 10, de modo a obter uma imagem mais nítida (e com bom contraste) mais fácil de reconhecer. Além disso, a razão ds/di> 5, juntamente com uma fonte de luz S, preferencialmente pontual (por exemplo, LED de iluminação de um telefone celular convencional) permite considerar que a fonte de luz está de fato aproximadamente "no infinito" e, desta forma, uma superfície de projeção a apenas aproximadamente a distância focal do elemento de segurança óptico será adequada para uma visualização clara de um padrão cáustico projetado. Como consequência, as condições de uma boa observação visual por um usuário não exigem uma disposição espacial relativa muito estrita da fonte de luz, do elemento de segurança óptico e dos olhos do usuário.
[0052] Em geral, espessura e relevo estão entre os parâmetros mais críticos. Dada uma imagem-alvo arbitrária (padrão de referência) e configuração da geometria óptica (ou seja, condições geométricas para iluminação/observação do padrão cáustico projetado), não há garantia de que a superfície óptica calculada tenha um padrão de relevo abaixo de um limite prescrito. De fato, no caso geral, é provável que ocorra o contrário: isso é particularmente verdade com as severas restrições impostas aos elementos de segurança ópticos descritos acima. Dado que simulações numéricas para otimizar superfícies ópticas são caras no que diz respeito a tempo e recursos, a tentativa e erro excessivos não são uma opção viável e é altamente desejável garantir que se possa obter um resultado útil na primeira tentativa - ou, pelo menos, somente com um pequeno número de tentativas. Também é altamente desejável não se limitar à escolha de uma imagem alvo, pois nem todas as imagens alvo são compatíveis com padrões de relevo suaves de profundidade baixa.
[0053] Constatou-se, após numerosos testes, que isso pode ser alcançado com uma escolha cuidadosa da configuração da geometria óptica e, principalmente, do padrão cáustico alvo, em relação à restrição de profundidade. Dados os seguintes parâmetros (vide a Fig.1): - a distância da imagem: di - a distância da fonte: ds - a área da superfície de redirecionamento da luz (área de seção transversal): A - a iluminância entregue pela superfície de redirecionamento de luz para a superfície de projeção, mediante a iluminação do elemento óptico de segurança pela fonte S: E A; isso significa que a iluminância entregue à superfície de projeção, quando calculada a média sobre uma área correspondente à projeção da seção transversal da superfície de redirecionamento de luz (ou seja, sua sombra geométrica), possui um valor médio igual a EA - a profundidade (máxima) do padrão de relevo alvo: δ - o índice refrativo do elemento de segurança óptico: n (no caso de uma superfície de redirecionamento de luz refrativa), a escolha otimizada da imagem cáustica alvo (que permitirá fornecer um elemento de segurança óptico conveniente com superfície de redirecionamento de luz com um padrão de relevo correspondente dentro da profundidade δ) é, de modo que, para uma fonte pontual localizada no “infinito” (ou seja, na prática, para ds » di, com pelo menos ds > 5 di), com um parâmetro de área de escala α0 definido pela relação α0 = 2π (n-1) di δ no caso de um elemento óptico refrativo de índice refrativo n, ou α0 = 4π di δ no caso de uma superfície refletiva de um elemento óptico, para qualquer área circular α1 da imagem cáustica na superfície de projeção (3) (com α1 <A), uma quantidade Eαi, correspondendo a uma iluminância média da área circular α1 na superfície de projeção (3) (preferencialmente plano focal do elemento de segurança óptico), deve satisfazer o seguinte critério de projeção: Eαi < EA (1/2 + αo/αi + (1/4 + ao/ai)1/2) .
[0054] Na prática, com um determinado valor de α1 (estando pelo menos acima de uma área de resolução ao observar o padrão cáustico na tela, sabendo que um comprimento típico de resolução no espectro visível para um olho humano é de cerca de 80 μm), basta fazer uma varredura através da área da imagem projetada com uma janela de visualização da área α1 e verificar se a iluminância correspondente Eα1 realmente satisfaz o critério de projeção acima. Além disso, ainda não é obrigatório realizar efetivamente um padrão de relevo candidato (alvo), usinando um perfil de uma superfície de redirecionamento de luz, realizando a iluminação do elemento óptico e fazendo uma varredura da imagem projetada na tela com a janela de visualização da área α1, a fim de verificar se o critério de projeção é realmente cumprido: uma mera simulação (por exemplo, via traçado de raio) da operação de varredura com a área de teste α1 na distribuição dos raios ópticos na superfície de projeção, correspondente para os parâmetros fornecidos (ds, di, A, n (no caso de um elemento de segurança óptico de redirecionamento de luz refrativo), δ, EA) e dado o perfil alvo do padrão de relevo, fornecerá uma verificação confiável em relação ao critério de projeção. Além disso, caso o critério de projeção não seja cumprido apenas em alguma subárea específica da imagem projetada, é bastante fácil adaptar localmente uma parte correspondente do perfil alvo para corrigir essa deficiência (isso equivale a modificar levemente o padrão de referência correspondente).
[0055] No entanto, mesmo essa fase de adaptação da simulação (embora já sendo muito mais barata que o método convencional) pode ser evitada. De fato, de acordo com outro aspecto da invenção, é fornecido um método que permite selecionar um perfil de padrão de relevo alvo diretamente a partir de uma imagem digital de um padrão de referência, a partir do qual um elemento de segurança óptico físico (com superfície de redirecionamento de luz com um padrão de relevo de profundidade correspondente), satisfazendo o critério de projeção, pode ser facilmente obtido. Este método de projetar um padrão de relevo de profundidade δ de uma superfície de redirecionamento de luz refletiva, ou uma superfície de redirecionamento de luz refrativa transparente ou parcialmente transparente do índice refrativo n, para fornecer um elemento de segurança óptico que atenda ao critério de projeção mencionado acima, baseia-se em um critério específico de teste de imagem digital, que foi testado e provou ser muito eficaz, implementado apenas na imagem digital do padrão de referência que um padrão cáustico correspondente gerado pelo elemento de segurança óptico deve reproduzir (mediante iluminação/projeção adequada em uma tela).
[0056] De fato, observou-se que, se uma imagem digital de um padrão de referência candidato a ser reproduzida por um padrão cáustico na superfície da projeção, gerada por um elemento de segurança óptico que preenche o critério de projeção (e, desta forma, com determinados parâmetros ds, di, n (no caso de um elemento de segurança óptico refrativo), δ, α0, A e EA), possui um número total de pixels NA e uma soma de cada pixel o valor sobre a imagem digital possui um valor IA; se, para cada área substancialmente circular composta por N pixels dentro da imagem digital (N inteiro e 1<N<NA), um valor I(N) da soma de cada valor de pixel dos N pixels na área circular é menor que um valor Imax(N) = N(IA/NA) (1/2 + No/N + ^(1/4 + No/N)), em que No é um número de pixels fornecido por NA(α0/A) dentro da imagem digital, o padrão de referência candidato será conveniente para projetar efetivamente o elemento de segurança óptico capaz de atender ao critério de projeção.
[0057] O teste de seleção acima, para varredura de uma imagem digital candidata de um padrão de referência com uma janela de visualização de tamanho variável de N pixels (N variando até NA) e verificar se a "intensidade da janela" I(N) é menor que um certo valor máximo Imax(N) para um conjunto de N pixels, é bastante fácil de implementar em um processador (em uma memória na qual a imagem digital candidata está armazenada) e a execução correspondente do processamento de imagem digital fornece uma resposta rápida para a varredura completa da imagem digital, desta forma simplificando e acelerando consideravelmente as operações de projeção de um elemento de segurança óptico que atenda ao critério de projeção, permitindo que uma pessoa observando o padrão cáustico gerado por esse elemento de segurança óptico decida facilmente se um objeto marcado com este elemento de segurança óptico é autêntico ou não.
[0058] Além disso, uma vantagem adicional do método acima é que é bastante fácil modificar uma parte específica de uma imagem digital candidata de um padrão de referência que não cumpre o teste de seleção (para alguns valores de N) I(N) < Imax(N): basta alterar os valores dos pixels do conjunto de N pixels dentro da dita parte específica da imagem digital, de modo que a intensidade I'(N) (ou seja a soma dos valores de pixel modificados dentro da janela de varredura de N pixels) passa no teste de seleção. Essa modificação também é fácil de implementar em um processador que possui a imagem digital candidata inicial armazenada em sua memória. Desta forma, a invenção permite adaptar facilmente um determinado padrão de referência digital candidato, de modo a fornecer um padrão de referência digital transformado que atenda aos requisitos referentes ao teste de seleção I(N) <Imax(N) para pelo menos alguns valores de N entre 1 e NA. Por exemplo, conforme ilustrado nas Fig. 2A a 2E e Fig. 3A a 3E com os seguintes valores de parâmetros: A = 1 cm x 1 cm, ds = 30 cm, di = 4 cm (profundidade máxima) δ = 30 μm n = 1,5, as janelas de varredura usadas para testar a imagem digital podem, respectivamente, incluir múltiplos de n0 (que pode estar relacionado, por exemplo, à resolução da imagem, e pode corresponder a uma fração do número de pixels dada por NA(αc/A)~ 0,038 NA dentro da imagem digital, correspondente a uma área (substancialmente) circular, em pixels, correspondente ao parâmetro α0 referente ao elemento de segurança óptico alvo). A fim de estender a varredura até a borda da imagem, condições de limite apropriadas podem ser impostas, como, por exemplo, condições de limite de reflexão, em que a imagem é estendida além da borda impondo a simetria de espelho da extensão em relação à borda. A Figura 2 ilustra um padrão de referência em uma imagem digital candidata que representa o número 100 (sobre um segundo plano escuro) e com NA = 1024 x 1024 pixels. As Figuras 2A, 2B, 2C, 2D e 2E mostram os resultados da varredura da imagem digital candidata com janelas de varredura (circulares) W1, W2, W3, W4 e W5, respectivamente N = n0, 4n0, 16n0, 64n0 e 256n0 pixels, com n0 = 314 (aqui, N0 = 3,9 104) cada imagem obtida por varredura sendo representada em uma escala de cinza normalizada de 0 a Imax(N) (uma barra de escala de cinza é mostrada à direita da Fig. 2A a 2E, com valores de pixel zero para preto, correspondendo a I(N) = 0, e 255 para branco, correspondendo a I(N) = Imax(N)). O tamanho da imagem física (projetada) é 10 mm x 10 mm, um tamanho de pixel correspondente a aproximadamente 0,0098 mm. É evidente que a imagem obtida por varredura na Fig. 2D dificilmente passa e que, na Fig. 2E, falha no teste de seleção I(N) <Imax(N), como nas zonas correspondentes a cada uma das figuras do número 100 na Fig. 2D com os respectivos perímetros definidos representados por contornos tracejados, e em toda uma parte central da Fig. 2E com perímetro definido mostrado com contorno tracejado, os valores de I(N) atingem Imax(N) (eles aparecem como zonas brancas). Desta forma, a imagem candidata da Fig. 2 não é adequada para obter um elemento de segurança óptico com relevo baixo (aqui δ = 30 μm).
[0059] Por outro lado, o padrão de referência em uma imagem digital candidata que representa o número 100, mas com linhas adicionais desenhadas em segundo plano (ou seja, padrão de calcogravura guilloche), como mostrado na Fig. 3 (com os mesmos valores dos parâmetros que na fig. 2) consegue realizar o teste de seleção I(N) <Imax(N), como é claro nas Figuras 3A, 3B, 3C, 3D e 3E, que mostram os resultados da varredura da imagem digital candidata com janelas de varredura (circulares) de N = n0, 4n0, 16n0, 64n0 e 256n0 pixels, cada imagem digitalizada sendo representada em uma escala de cinza normalizada de 0 a Imax(N ) (uma barra de escala de cinza é mostrada à direita da Fig. 3D, com valores de pixel de zero para preto a 255 para branco): não há zona em que I(N) atinja o valor Imax(N) (não existe uma parte das imagens com perímetro definido em torno de uma zona branca).
[0060] De acordo com uma variante preferencial da invenção, foi testado com êxito que, em vez de modificar os valores de pixel dentro de uma parte específica de uma imagem digital candidata de um padrão de referência que não cumpre o teste de seleção, uma operação de filtragem é aplicada globalmente à imagem candidata para reduzir o contraste da imagem onde os parâmetros do filtro são adaptados ao critério de projeção (por exemplo, com um filtro passa-alto com a frequência de corte adaptado para o padrão de referência).
[0061] O novo método acima permite, desta forma, selecionar com eficiência um padrão de referência conveniente, digitalizando uma imagem digital desse padrão de referência de acordo com um critério de seleção específico relacionado aos valores de pixel da imagem ou modificando um padrão de referência candidato inadequado para chegar a um apropriado, para calcular um padrão de relevo correspondente que será reproduzido por meio da usinagem de um perfil de uma superfície de um substrato de material óptico para formar uma superfície de redirecionamento de luz de um elemento óptico e chegar a um elemento de segurança óptico que, apesar de uma profundidade de relevo muito baixa e tamanho reduzido, ainda pode atender ao critério de projeção.
[0062] Desta forma, de acordo com a invenção, as operações de projetar um padrão de relevo de determinada profundidade (muito baixa) para formar uma superfície de redirecionamento de luz em um substrato de material óptico, de modo a fornecer um elemento de segurança óptico capaz de atender ao critério de projeção acima mencionado (correspondente a um conjunto de valores dos parâmetros ds, di, (profundidade máxima) δ, A, EA, n (no caso de um elemento de segurança óptico refrativo) compreende as etapas de: i) selecionar um padrão de referência conveniente, fazendo uma varredura uma imagem digital desse padrão de referência de acordo com o critério de seleção específico I(N) <Imax(N) (1<N<NA), com Imax(N) = N (IA/NA) (1/2 + No/N + ^(1/4 + NO/N)), sendo No um número de pixels dados por NA(α0/A) na imagem digital; ii) calcular um padrão de relevo de profundidade menor ou igual a δ que corresponde ao padrão de referência selecionado na etapa i); e iii) usinar uma superfície do substrato de material óptico para formar uma superfície de redirecionamento de luz com o padrão de relevo do valor de profundidade calculado na etapa ii). O elemento de segurança óptico resultante pode então ser usado para propósitos de autenticação visual.
[0063] A Fig. 4A mostra uma fotografia de uma realização de um elemento de segurança óptico muito fino de acordo com a invenção (ou seja, a parte transparente de imagem frontal) tendo uma superfície de redirecionamento de luz refrativa com um padrão de relevo de profundidade δ = 30 μm que foi fundido por UV em um material de folha refrativo transparente, de acordo com a invenção. A profundidade total do elemento de segurança óptico é de 100 μm, a sua área A sendo de 1 cm2. O material refrativo da folha tem um índice refrativo n de cerca de 1,5 e é feito de poliéster. O índice refrativo da resina usada para formar o padrão de relevo também é de cerca de 1,5. Também é mostrado (imagem de trás) o padrão cáustico projetado em uma tela (vide também a Fig. 4B). O padrão de referência é o da Fig. 3.
[0064] A Fig. 4B é uma fotografia de padrão cáustico projetado pelo elemento de segurança óptico da Fig. 4A. Aqui, a fonte de luz pontual é um LED a uma distância ds = 30 cm a partir da superfície de redirecionamento de luz, e a tela plana, na qual o padrão cáustico é projetado, está a uma distância di = 40 mm. O padrão cáustico reproduz ordenadamente o padrão de número 100 com o padrão de calcogravura do padrão de referência da Fig.3.
[0065] A Fig. 5 é uma vista de um padrão cáustico projetado correspondente a um padrão de referência mostrando um retrato de George Washington, a partir de um padrão de relevo com profundidade de 30 μm, cumprindo o critério de projeção da invenção, e ilustra as capacidades de projetar detalhes visíveis muito finos com bom contraste.
[0066] A matéria divulgada acima deve ser considerada ilustrativa e não restritiva, e serve para proporcionar uma melhor compreensão da invenção definida pelas reivindicações independentes.
Claims (13)
1. Elemento de segurança óptico (1) compreendendo uma superfície de redirecionamento de luz refletiva, ou uma superfície de redirecionamento de luz refrativa transparente ou parcialmente transparente de índice refrativo n, com um padrão de relevo (2) de profundidade δ adaptado para redirecionar a luz incidente recebida a partir de uma fonte de luz pontual, a uma distância ds a partir da superfície de redirecionamento de luz e formar uma imagem projetada contendo um padrão cáustico (4) em uma superfície de projeção (3) disposta a uma distância di a partir da superfície de redirecionamento de luz, dito padrão cáustico (4) reproduzindo um padrão de referência (5), caracterizado pelo fato de que: mediante iluminação pela fonte de luz pontual de uma área de valor A do padrão de relevo (2) e entrega de um valor de iluminação EA pelo elemento de segurança óptico (1) à superfície de projeção (3), um valor médio de iluminação Eα1 sobre uma área circular de valor α1 selecionada dentro de uma área da imagem projetada na superfície de projeção (3) atende ao seguinte critério de projeção Eαi - EA (1/2 + αo/ αi + ^ (1/4 + αo/ α1)), com parâmetro de área de escala α0 = 4π di δ para a superfície de redirecionamento de luz refletida, ou αo = 2π (n-1) di δ para a superfície de redirecionamento de luz refrativa e α1 é menor que o valor da área A.
2. Elemento de segurança óptico (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um valor de di é menor ou igual a 3o cm e um valor da razão ds/di é maior ou igual a pelo menos 5.
3. Elemento de segurança óptico (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um valor de profundidade δ do padrão de relevo (2) é menor ou igual a 30 μm.
4. Elemento de segurança óptico (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um valor de profundidade δ do padrão de relevo (2) é menor ou igual a 25o μm.
5. Elemento de segurança óptico (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o padrão de relevo (2) é disposto sobre uma base plana, sendo uma espessura total do elemento de segurança óptico (1) menor ou igual a 100 μm.
6. Método para projetar um padrão de relevo (2) de profundidade menor ou igual a um valor δ de uma superfície de redirecionamento de luz refletiva ou uma superfície de redirecionamento de luz transparente ou parcialmente transparente de índice refrativo n, adaptado para redirecionar a luz incidente recebida a partir de uma fonte de luz pontual, a uma distância ds a partir da superfície de redirecionamento de luz e formar uma imagem projetada contendo um padrão cáustico (4) em uma superfície de projeção (3) plana disposta a uma distância di a partir da superfície de redirecionamento de luz, de modo que, mediante iluminação pela fonte de luz pontual de uma área de valor A do padrão de relevo (2) e a entrega de um valor de iluminação EA pelo elemento de segurança óptico (1) à superfície de projeção (3), um valor médio de iluminação Eα1 sobre uma área circular de valor α1 selecionado dentro de uma área da imagem projetada na superfície de projeção (3) atende ao seguinte critério de projeção Eαi < EA (1/2 + ao/ ÜI + ^ (1/4 + ao/ ÜI)), com o parâmetro de área de escala α0 = 4π di δ para a superfície de redirecionamento de luz refletora, ou ü0 = 2π (n-1) di δ para a superfície de redirecionamento de luz refrativa, e ü1 é menor que o valor da área A, sendo o dito método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) selecionar uma imagem digital de um padrão de referência (5) a ser reproduzida pelo padrão cáustico (4) na superfície da projeção, a imagem digital compreendendo um número total de pixels NA e uma soma de todos os valores de pixels sobre a imagem digital sendo IA, verificando que, para cada área circular de N pixels dentro da imagem digital, com N inteiro e 1 < N < NA, um valor I(N) de uma soma de cada valor de pixel dos N pixels na área circular é menor que um valor Imax(N) = N (IA/NA) (1/2 + No/N + ^(1/4 + No/N), em que No é um número de pixels dados por NA(αo/A) dentro da imagem digital; b) calcular um padrão de relevo (2) de profundidade menor ou igual a δ correspondente ao padrão de referência (5) na imagem digital selecionada na etapa a); e c) usinar uma superfície de um substrato de material óptico para formar uma superfície de redirecionamento de luz reproduzindo o padrão de relevo (2) calculado na etapa b), obtendo assim um elemento de segurança óptico (1) compreendendo a dita superfície de redirecionamento de luz usinada.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa a) de seleção de uma imagem digital de um padrão de referência (5) compreende uma etapa adicional de modificação de uma imagem digital candidata do padrão de referência (5) da qual uma parte não atende ao critério de seleção de que I(N) é menor que Imax(N), adaptando os valores de pixel dentro da dita parte da imagem digital candidata, tornando a dita parte da imagem digital candidata com valores de pixel adaptados para atender ao critério de seleção para qualquer N, com 1 < N < NA, fornecendo assim uma imagem digital candidata modificada a ser selecionada.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os valores de pixel da imagem digital candidata são adaptados filtrando com um filtro a imagem candidata para reduzir o contraste da imagem.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a usinagem da superfície do substrato de material óptico compreende qualquer uma dentre usinagem de ultraprecisão, ablação a laser e litografia.
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda que a superfície de redirecionamento de luz usinada é uma superfície de redirecionamento de luz matriz a ser usada para construir uma réplica.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda replicação da superfície de redirecionamento de luz usinada em um substrato.
12. Método, de acordo com qualquer a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que a replicação compreende uma de fundição e gravação em UV.
13. Método para autenticar visualmente um objeto marcado com um elemento de segurança óptico (1), conforme definido na reivindicação 1, por um usuário, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: iluminar a superfície de redirecionamento de luz do elemento de segurança óptico (1) com uma fonte de luz pontual à distância ds a partir da superfície de redirecionamento de luz; observar visualmente o padrão cáustico (4) conforme projetado na superfície de projeção (3) à distância di, a partir do elemento de segurança óptico (1); e decidir que o objeto é autêntico mediante avaliação do usuário de que o padrão cáustico (4) projetado é visualmente semelhante ao padrão de referência (5).
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