專利名稱：具有光學(xué)衍射效應(yīng)的結(jié)構(gòu)配置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由多個(gè)具有光學(xué)衍射效應(yīng)的浮雕結(jié)構(gòu)分區(qū)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)配置，特別涉及在有價(jià)憑證，如鈔票、信用卡、存折或支票憑證或其他需要保護(hù)的物件中所使用的視覺可識(shí)別的光學(xué)安全元件。
此種結(jié)構(gòu)配置的最簡(jiǎn)單的情況是一種安排于載體元件的表面并對(duì)入射環(huán)境光通過衍射和/或折射進(jìn)行反射的直線波狀或波紋狀的結(jié)構(gòu)。觀察者可接收到一項(xiàng)反射光形式的視覺可感知的信息，該項(xiàng)信息與具有光學(xué)衍射效應(yīng)的浮雕結(jié)構(gòu)分區(qū)的浮雕結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)并且該項(xiàng)信息與視角密切相關(guān)。
入射環(huán)境光在浮雕結(jié)構(gòu)分區(qū)的浮雕結(jié)構(gòu)上的衍射以及從中以光學(xué)衍射圖象形式發(fā)射出的信息決定于該分區(qū)單位長(zhǎng)度上的波線或光柵刻線的數(shù)目，即所謂空間頻率，以及浮雕結(jié)構(gòu)的橫截面形狀，而后者特別取決于浮雕結(jié)構(gòu)的高度差，更具體地說是既取決于浮雕結(jié)構(gòu)的各個(gè)突起部之間的高度差，也取決于突起部和凹陷部之間的高度差。通過各分區(qū)或分區(qū)的各組的浮雕結(jié)構(gòu)的構(gòu)形及其安排可以做到使由某一組浮雕結(jié)構(gòu)分區(qū)所發(fā)出的某項(xiàng)信息只能在某一視角范圍內(nèi)發(fā)射并由觀察者感知，而在另一個(gè)視角范圍則無信息可感知或者感知的是另外一種信息。
正如在本說明書開頭部分所言，通過將具有光學(xué)衍射效應(yīng)的結(jié)構(gòu)配置的本身已知的安全元件應(yīng)用于需要保護(hù)的物件上，可以使受保護(hù)的物件的真實(shí)性信息項(xiàng)目甚至為未經(jīng)訓(xùn)練的人員所看到，但同時(shí)對(duì)于偽造而言，例如采用已知偽造手段，特別是采用光學(xué)復(fù)制手段，則不可能進(jìn)行復(fù)制或極其困難。
所追求的是要設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)配置可使由之產(chǎn)生的視覺可感受的信息項(xiàng)能滿足美學(xué)要求，使觀察者可獲得比如特別明亮或角度均勻一致的圖象視覺印象，比如可包括代表一項(xiàng)信息的符號(hào)或字符。不過也可以是力圖使觀察者方面產(chǎn)生一種特別明亮的彩色顯示的視覺印象或一種高度均勻一致的彩色視覺印象(包括在各較大的表面部分之中)。經(jīng)常希望信息的改變非常清晰和精確，比如可以通過例如使載有該結(jié)構(gòu)配置的載體元件繞該載體元件所在的平面中的軸或繞垂直于該平面的一想像軸轉(zhuǎn)動(dòng)而使視角改變來實(shí)現(xiàn)。過去曾嘗試?yán)媒柚Q為象素的特定光學(xué)信息項(xiàng)的最小載體單位的分區(qū)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)配置來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，象素的尺寸大約為60×60μm，為肉眼所無法分辨。因此可以在一給定的宏觀區(qū)域中提供多個(gè)可產(chǎn)生互相不同的光學(xué)信息項(xiàng)并且可根據(jù)上述觀察參數(shù)同時(shí)或單獨(dú)被“激活”的分區(qū)。為了進(jìn)一步加強(qiáng)均勻一致圖象感的視覺印象，早已提議將分區(qū)的尺寸進(jìn)一步減小。但是，由于對(duì)相應(yīng)地較小的分區(qū)所要求的數(shù)量因而很大，所以該方法的缺點(diǎn)是各分區(qū)的邊緣對(duì)衍射象的影響加大，其程度取決于由一個(gè)分區(qū)中的浮雕結(jié)構(gòu)過渡到與其鄰接的分區(qū)的浮雕結(jié)構(gòu)時(shí)所引起的有害的附加衍射象。此外，該方法會(huì)減小結(jié)構(gòu)配置中表面區(qū)的有效利用率，因?yàn)榭蓪?duì)信息產(chǎn)生做出貢獻(xiàn)的區(qū)域的數(shù)目以及因而其總面積會(huì)嚴(yán)重減小，例如由其長(zhǎng)度在靠近角部處變短的如弧形的彎曲浮雕線構(gòu)成的矩形分區(qū)的角部區(qū)域就是如此。
本發(fā)明的目的旨在改進(jìn)在本說明書開頭部分所提出的那種結(jié)構(gòu)配置，使之在所生成的圖象視覺印象的亮度及均勻性方面及可以借助該結(jié)構(gòu)配置實(shí)現(xiàn)的不同圖象視覺印象間改變的精確性方面均優(yōu)于通常的結(jié)構(gòu)配置，但其生產(chǎn)卻簡(jiǎn)單而且成本低。
按照本發(fā)明，在本說明書開頭分區(qū)所提出的那種結(jié)構(gòu)配置中上述目的是通過將大多數(shù)分區(qū)做成帶狀或條狀并且使其橫向尺寸低于0.3mm令肉眼無法分辨而達(dá)到。
在本文中所說的帶狀或條狀指的是各分區(qū)的縱向長(zhǎng)度等于其橫向?qū)挾鹊亩啾?。因此，在采用這種結(jié)構(gòu)配置時(shí)，可以減小該結(jié)構(gòu)配置之中對(duì)產(chǎn)生光學(xué)信息毫無貢獻(xiàn)的區(qū)域的數(shù)目及其總面積。本發(fā)明還可做到使互相鄰接的分區(qū)的浮雕結(jié)構(gòu)間的過渡區(qū)通過急劇減小各分區(qū)的邊緣長(zhǎng)度而減小其對(duì)能生成給定信息項(xiàng)的所要求的衍射象的有害影響。條狀或帶狀各分區(qū)的橫向?qū)挾鹊陀?.3mm使肉眼再無法分辨這一點(diǎn)意味著觀察者獲得的視覺印象為均勻一致的色感。該橫向?qū)挾茸詈眠x成小得多，但應(yīng)大于3μm，最好大于5μm。另外還發(fā)現(xiàn)各分區(qū)的縱向長(zhǎng)度大于0.3mm特別有利，形成根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置的各分區(qū)的縱向長(zhǎng)度最好選定為大于0.4mm，特別是大于0.5mm。
另外還提出帶狀或條狀分區(qū)的設(shè)計(jì)應(yīng)使其縱向長(zhǎng)度至少十倍于其橫向?qū)挾取?br> 如果根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置至少局部由具有光學(xué)衍射效應(yīng)的單一浮雕結(jié)構(gòu)的分區(qū)形成，也是可以理解的。根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置的構(gòu)成包括由具有光學(xué)衍射效應(yīng)的第一種結(jié)構(gòu)組成的第一組各分區(qū)及至少另外一組具有光學(xué)衍射效應(yīng)、但與前面第一種結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)分區(qū)；這種結(jié)構(gòu)配置對(duì)于，比如，希望在觀察者可以感知的一特別有限的表面區(qū)域中“存儲(chǔ)”多項(xiàng)光學(xué)信息以使之能依上述參數(shù)(光的入射角、視角)而使觀察者從檢測(cè)表面區(qū)得到不同的光學(xué)視覺印象特別有利。特別是針對(duì)要求信息的變化清晰明確的場(chǎng)合，例如在顏色發(fā)生改變或一種符號(hào)變成另一種符號(hào)的場(chǎng)合，當(dāng)這種結(jié)構(gòu)配置的載體元件繞載體元件平面上一軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)提出了一種帶狀或條狀分區(qū)的排列間距基本相等并且特別是互相平行排列的一種結(jié)構(gòu)配置。為了有效地利用有關(guān)面積還進(jìn)一步建議帶或條的尺寸應(yīng)為其縱向長(zhǎng)度應(yīng)由結(jié)構(gòu)配置或其一分區(qū)在所涉及的方向上的延伸長(zhǎng)度確定。
本發(fā)明意義重大的一項(xiàng)發(fā)展在于可解決在一個(gè)很大的視角內(nèi)以明亮而一致的方式傳遞一項(xiàng)給定的單個(gè)信息的問題。過去采用具有光學(xué)衍射效應(yīng)的同一種浮雕結(jié)構(gòu)在這一方面可以得到的效果不能令人滿意。如前所述，可以提供有效改進(jìn)的根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置中各組的分區(qū)由具有光學(xué)衍射效應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該結(jié)構(gòu)依其所處的相應(yīng)組別不同而有異，其中各分區(qū)最好位于該結(jié)構(gòu)配置的同一表面區(qū)域并且第一組各分區(qū)的結(jié)構(gòu)與至少另外一組各分區(qū)的結(jié)構(gòu)的構(gòu)形應(yīng)能使當(dāng)此結(jié)構(gòu)配置受到照明時(shí)由不同組別的各分區(qū)所生成的視覺可感知的各信息項(xiàng)在從上述視角范圍的不同子范圍內(nèi)觀察時(shí)完全相同。換言之，為了在一個(gè)視角范圍內(nèi)傳遞一項(xiàng)給定的單個(gè)信息，該視角范圍的各個(gè)不同子范圍各有一組相應(yīng)的分區(qū)負(fù)責(zé)。
采用這種結(jié)構(gòu)配置時(shí)，比如可以將一個(gè)大的視角范圍分成多個(gè)小的子范圍并使每一個(gè)子范圍與一給定的帶狀或條狀分區(qū)組相關(guān)，當(dāng)該結(jié)構(gòu)配置受到照明時(shí)，在各該分區(qū)中“存儲(chǔ)”的所要的單個(gè)信息項(xiàng)就以衍射象的形式發(fā)出進(jìn)入該子范圍。根據(jù)本發(fā)明，通過使不同組別的各分區(qū)進(jìn)行合適的構(gòu)形和對(duì)各部進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲每梢宰龅绞股鲜鲎臃秶ハ噜徑硬亩谟蛇@些子范圍形成的一個(gè)大的視角范圍內(nèi)可以感知由有關(guān)的不同組別的各分區(qū)產(chǎn)生的相同的光學(xué)信息項(xiàng)。建議將有關(guān)的不同組別的帶狀或條狀分區(qū)交替排列，即排列成A1/A2/A1/A2或按順序A1/A1/A2/A1/A1/A2或A1/A2/A3/A1/A2/A3排列。
根據(jù)另一提議，在這種結(jié)構(gòu)配置的一個(gè)特別有限的表面區(qū)域設(shè)置由分區(qū)A1、A2等組成的兩組以在視角范圍α的子范圍α1、α2等中傳遞一項(xiàng)給定的信息A，同時(shí)另一視角范圍β的子范圍β1、β2等中傳遞一項(xiàng)給定的信息B。當(dāng)這些視角范圍互相鄰接時(shí)，在一個(gè)觀察者將其觀察方向從視角范圍α改變到視覺范圍β時(shí)，他所看到圖象視覺印象發(fā)生改變。
本發(fā)明的另一目的旨在為需要保護(hù)的有價(jià)憑證或其他物件提供一轉(zhuǎn)移箔片，特別是一熱壓印箔片，以及在本說明書開頭部分所提到的光學(xué)安全元件，在這種光學(xué)安全元件中不會(huì)產(chǎn)生已知結(jié)構(gòu)配置中會(huì)出現(xiàn)的缺點(diǎn)和困難。此目的借助一轉(zhuǎn)移箔片和一根據(jù)本發(fā)明的具有上面所描述的構(gòu)形的結(jié)構(gòu)配置的光學(xué)安全元件而達(dá)到。本發(fā)明的下一個(gè)對(duì)象是一種不使用帶有具備光學(xué)衍射效應(yīng)的結(jié)構(gòu)配置的安全元件的有價(jià)憑證載體，而是該有價(jià)憑證載體上具有一個(gè)安全區(qū)，通過適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)移過程，特別是熱壓印過程，可將根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置加到該安全區(qū)上。
由附圖及下面對(duì)根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置優(yōu)點(diǎn)特別明顯的實(shí)施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特點(diǎn)、細(xì)節(jié)及優(yōu)點(diǎn)將十分清楚。
在附圖中

圖1是帶有安全元件的需要保護(hù)的物件的示意圖；圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)配置的一部分；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置的一個(gè)分區(qū)；圖4示出另外一種結(jié)構(gòu)配置的示意圖；圖5示出的是如圖5a或5b所示的結(jié)構(gòu)配置例中衍射象的光學(xué)信息示意圖；圖5a和5b示出結(jié)構(gòu)配置中各分區(qū)排成一排時(shí)的情況；
圖6所示為帶有根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置的轉(zhuǎn)移箔片(Transferfolie)，而圖7所示為其上壓有具有光學(xué)衍射效應(yīng)的結(jié)構(gòu)配置的有價(jià)憑證載體。
圖1示出需保護(hù)的物件1，如為一由塑料材料構(gòu)成的支票卡以及其他。在需要保護(hù)的物件1的表面2上示出總體用標(biāo)號(hào)4標(biāo)出安全元件。安全元件4包括一基片區(qū)6、一薄金屬層8及一透明覆蓋層10。在覆蓋層10上朝向受保護(hù)的物件1的一面有一浮雕狀表面結(jié)構(gòu)12，該結(jié)構(gòu)由波線或光柵刻線-下文稱之為結(jié)構(gòu)設(shè)置-組成，其特別是采用蒸發(fā)鍍膜法設(shè)置金屬層8。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)配置的俯視示意圖，其上的分區(qū)16分別具有浮雕結(jié)構(gòu)18或20，此浮雕結(jié)構(gòu)具有光學(xué)衍射效應(yīng)并與給定的信息項(xiàng)相對(duì)應(yīng)。標(biāo)號(hào)22代表分區(qū)16的邊緣，即由一個(gè)具有光學(xué)衍射效應(yīng)的浮雕結(jié)構(gòu)向下一個(gè)浮雕結(jié)構(gòu)的過渡區(qū)。這種邊緣22會(huì)引起有害的附加衍射現(xiàn)象并歪曲應(yīng)由浮雕結(jié)構(gòu)18及20傳遞的光學(xué)可感受信息項(xiàng)。用標(biāo)號(hào)24代表的圓圈表示對(duì)產(chǎn)生所要的衍射圖象無貢獻(xiàn)或至少貢獻(xiàn)較少的區(qū)域。
圖3則正相反，示出根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置的一個(gè)分區(qū)26。由圖3可看出該分區(qū)26為帶狀或條狀，即其縱向長(zhǎng)度L多倍于其橫向?qū)挾菳。圖3還示意地表示出一個(gè)在該分區(qū)26上均勻一致的浮雕結(jié)構(gòu)28。在根據(jù)本發(fā)明的這一結(jié)構(gòu)配置中，只有兩個(gè)區(qū)塊30在結(jié)構(gòu)配置受到光照射時(shí)對(duì)所產(chǎn)生的衍射象的貢獻(xiàn)較之該分區(qū)26的表面上的其余處的貢獻(xiàn)為小。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)配置的一個(gè)大的區(qū)域，其中的條狀或帶狀區(qū)域32為直向延伸成直線狀，而其他的帶狀分區(qū)34則為弧形曲線形狀和配置。另外的分區(qū)36為同心環(huán)形，這種構(gòu)形特別是在要產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)對(duì)稱衍射象時(shí)出現(xiàn)，即如果意欲在使該結(jié)構(gòu)配置繞一根垂直于圖形平面且穿過點(diǎn)38延伸的想象軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與此結(jié)構(gòu)配置的取向無關(guān)地傳遞給觀察者同一信息項(xiàng)時(shí)出現(xiàn)。
圖5為示出在視角范圍α內(nèi)以衍射象形式傳遞的光學(xué)信息分布的示意圖。例如利用圖5a所示的結(jié)構(gòu)配置就可獲得這樣的信息分布。圖5a為由觀察者V對(duì)圖5中所示的結(jié)構(gòu)配置觀察到的表面區(qū)域40的一部的放大示意圖。
為了在整個(gè)視角范圍α中提供一給定的信息項(xiàng)的盡可能地均勻一致的視覺印象，如紅色感，將該視角范圍分成三個(gè)子范圍α1、α2和α3，它們分別與結(jié)構(gòu)配置42的表面區(qū)40的分區(qū)43、44與45相關(guān)。分區(qū)43、44、45分別具有浮雕結(jié)構(gòu)A1、A2和A3，其構(gòu)形可使觀察者V在整個(gè)視角范圍α內(nèi)接受到相同的信息項(xiàng)，而該信息項(xiàng)可在子范圍α1、α2和α3中產(chǎn)生于分別由分區(qū)43、44及45組成的另一相應(yīng)組。分區(qū)43、44和45為此依順序A1/A2/A3成一排排列。
如果如圖5b所示在表面區(qū)40設(shè)置具有可提供另外信息項(xiàng)，如表示一個(gè)字符的結(jié)構(gòu)B1、B2的分區(qū)46、47的另外的組，則該信息項(xiàng)-字符的表示-就可如圖5所示在視角范圍β或子范圍β1和β2內(nèi)借助這些分區(qū)的適當(dāng)?shù)臉?gòu)形和取向而被感知。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的帶有上部載體箔片52的轉(zhuǎn)移箔片50的簡(jiǎn)單原理性結(jié)構(gòu)，其中上部載體箔片52在將結(jié)構(gòu)配置應(yīng)用于需保護(hù)的物件后即除掉。帶有根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置56的一透明層54貼附于該載體箔片的朝向需保護(hù)的物件的那一面；該結(jié)構(gòu)配置56通過蒸發(fā)鍍膜法由薄金屬層58形成。最后，該轉(zhuǎn)移箔片具有一粘膠層60，通過該粘膠層本組件可與需保護(hù)的物件相結(jié)合。
圖7示出一有價(jià)憑證載體，特別示出一塑料制的平板62中的一個(gè)區(qū)域，該載體不采用將安全元件應(yīng)用于其表面的方法，而是通過沖壓印(Prgung)法將結(jié)構(gòu)配置66加于安全區(qū)64的方法形成安全區(qū)64。
權(quán)利要求
1.一種由多個(gè)具有光學(xué)衍射效應(yīng)的浮雕結(jié)構(gòu)分區(qū)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)配置，特別用于有價(jià)憑證，如鈔票、信用卡、存折或支票憑證或其他需要保護(hù)的物件中所使用的視覺可識(shí)別的光學(xué)安全元件，其特征在于大多數(shù)分區(qū)(26、43、44、45、46、47)為條形或帶形，且其橫向?qū)挾炔辉贋槿庋鬯芊直媲倚∮?.3mm。
2.如權(quán)利要求1中所述的結(jié)構(gòu)配置，其特征在于條形或帶形的各分區(qū)(26、43、44、45、46、47)的縱向長(zhǎng)度超過0.3mm。
3.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)中所述的結(jié)構(gòu)配置，其特征在于條形或帶形分區(qū)(26、43、44、45、46、47)的縱向長(zhǎng)度至少十倍于其橫向?qū)挾取?br> 4.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)中所述的結(jié)構(gòu)配置，其特征在于條形或帶形分區(qū)(32、43、44、45、46、47)的配置主要為成直線和互相平行延伸，且其縱向長(zhǎng)度由結(jié)構(gòu)配置或其一部分(40)在所涉及的方向上的延伸長(zhǎng)度決定。
5.如前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)中所述的結(jié)構(gòu)配置，其特征在于該結(jié)構(gòu)配置包括由具有光學(xué)衍射效應(yīng)的第一種結(jié)構(gòu)(A1)組成的第一組各分區(qū)(43)及至少另外一組由具有光學(xué)衍射效應(yīng)的一種結(jié)構(gòu)(A2、A3、B1、B2)組成的分區(qū)(44，45，46，47)，但該結(jié)構(gòu)與第一種結(jié)構(gòu)不同。
6.如權(quán)利要求5中所述的結(jié)構(gòu)配置，其特征在于第一組各分區(qū)(43)的結(jié)構(gòu)及至少另外一組(44、45)的結(jié)構(gòu)這樣設(shè)計(jì)使得在該結(jié)構(gòu)配置受到光照時(shí)，從視角范圍(α)的不同子角范圍(α1、α2、α3)觀察從不同組各分區(qū)所產(chǎn)生的視覺可感受的信息項(xiàng)完全相同。
7.如權(quán)利要求6中所述的結(jié)構(gòu)配置，其特征在于各分區(qū)(43、33、45)的結(jié)構(gòu)這樣設(shè)計(jì)和配置，使得視角的不同子角范圍(α1、α2、α3)互相鄰接。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)中所述的結(jié)構(gòu)配置，其特征在于第一組的各分區(qū)(43)及至少另外一組的各分區(qū)(44、45)交替或順序配置。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的結(jié)構(gòu)配置，其特征在于該結(jié)構(gòu)配置安排在一轉(zhuǎn)移箔片(50)之上以便將之應(yīng)用于需保護(hù)之物件。
10.將權(quán)利要求1至9之任意一項(xiàng)中的結(jié)構(gòu)箔片用作有價(jià)憑證，如鈔票、信用卡或支票憑證的視覺可識(shí)別的光學(xué)安全元件。
11.如權(quán)利要求10中將該結(jié)構(gòu)配置用作有價(jià)載體，特別是紙或塑料制有價(jià)載體的安全區(qū)(64)。
全文摘要
為改善一種由多個(gè)具有光學(xué)衍射效應(yīng)的浮雕結(jié)構(gòu)分區(qū)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)配置，特別是用在有價(jià)憑證，如鈔票、信用卡、存折或支票憑證或其它需要保護(hù)的物件中所使用的視覺可識(shí)別的光學(xué)安全元件中的結(jié)構(gòu)配置，使之能使觀察者獲得較之采用已知結(jié)構(gòu)配置更均勻和更明亮圖象視覺印象而提出將絕大多數(shù)分區(qū)做成條形或帶形。
文檔編號(hào)B44F1/14GK1151801SQ95193931
公開日1997年6月11日 申請(qǐng)日期1995年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月2日
發(fā)明者維爾納·萊因哈德, 于爾根·赫爾曼 申請(qǐng)人:雷恩哈德庫(kù)茲有限公司, 德意志聯(lián)邦銀行