структурное устройство с дифракционно-оптическим действием
Классы МПК: | G06K19/16 маркировки в виде голограммы или дифракционной решетки B42D15/10 удостоверение личности, кредитные, чековые или подобные информационные карточки G02B5/18 дифракционные решетки |
Автор(ы): | Вильхельм ШТОРК (DE) |
Патентообладатель(и): | ЛЕОНХАРД КУРЦ ГМБХ УНД КО. (DE) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-04-24 публикация патента:
27.08.2000 |
Изобретение относится к области визуально идентифицируемых элементов для ценных документов. Технический результат заключается в затруднении подделки, в частности копирования ценных документов. Структурное устройство состоит из поверхностных участков, содержащих одну или несколько структур с дифракционно-оптическим действием, причем для создания определенной оптической информации в определенных направлениях наблюдения на одном или нескольких поверхностных участках предусмотрены зоны с идентичной, за исключением параметра структуры "оптическая глубина", структурой, оптическая глубина структуры является постоянной по всей протяженности одной зоны, однако отличается от оптической глубины структуры другой зоны. 6 з.п.ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Дифракционная структура, в частности, для визуально идентифицируемых оптических элементов защиты для ценных документов, например банкнот, кредитных карт, удостоверений или чековых документов, или других защищаемых предметов, состоящая из нескольких поверхностных участков, содержащих каждый, по меньшей мере, одну структуру с дифракционно-оптическим действием, причем для создания определенной оптической информации в определенных направлениях наблюдения предусмотрены один или несколько поверхностных участков с идентичной, за исключением параметра структуры "оптическая глубина", решетчатой структурой, и оптическая глубина решетчатой структуры является постоянной по всей протяженности одного поверхностного участка, однако отличается от оптической глубины решетчатой структуры другого поверхностного участка, отличающаяся тем, что у отдельных поверхностных участков, выполненных с идентичной, за исключением параметра "оптическая глубина", решетчатой структурой, решетчатые структуры взаимно смещены на долю периода решетки. 2. Структура по п.1, отличающаяся тем, что оптическая глубина соответствующей решетчатой структуры выбрана в соответствии с определенной, визуально воспринимаемой или регистрируемой машинным способом длиной световой волны, служащей для рассмотрения структуры, или служащим для этого диапазоном длин волн. 3. Структура по п.2, отличающаяся тем, что оптическая глубина соответствующей решетчатой структуры поверхностных участков лежит в пределах между 0- и 10-кратным значением служащей для рассмотрения структуры длиной световой волны. 4. Структура по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она содержит группу поверхностных участков с идентичной структурой. 5. Структура по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что поверхностные участки расположены так, что граничат друг с другом. 6. Структура по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что взаимно смещенные решетчатые структуры выполнены с непрерывным переходом друг в друга. 7. Структура по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она содержит многослойную систему решетчатых структур, у которой соответствующая решетчатая структура выдавлена в лаковой системе из нескольких слоев лака с различным коэффициентом преломления.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к дифракционной структуре, состоящей из поверхностных участков, содержащих одну или несколько решетчатых структур с дифракционно-оптическим действием, в частности для визуально идентифицируемых оптических элементов защиты для ценных документов, например банкнот, кредитных карт, удостоверений или чековых документов, или других защищаемых предметов. При использовании подобной дифракционной структуры за счет дифракции и/или преломления падающего окружающего света наблюдателю может быть передана визуально воспринимаемая информация. Возможна, однако, и машинная регистрация оптической деформации посредством подходящих приборов. Такая дифракционная структура в простейшем случае реализована, в частности, прямолинейной, выполненной на поверхности участка носителя волнообразной рельефной структурой, от которой с дифракцией и/или преломлением отражается падающий окружающий свет. Под понятием "волнообразная или рельефная структура" при этом не обязательно следует понимать структуру с постоянной, если рассматривать в сечении поверхностного участка, в частности синусоидальной поверхностной линией, а речь может при этом идти также о прямоугольных, ступенчатых или клинообразных поверхностных структурах. Эти поверхностные структуры могут быть выполнены периодическими или апериодическими. Далее возможно, что структуры с дифракционно-оптическим действием образованы не исключительно рельефными структурами, а предусмотрены вариации показателя преломления в структурированном виде. Дифракция падающего или проникающего через дифракционную структуру света на структурах поверхностных участков и, тем самым, посылаемая оттуда информация в виде оптической дифракционной картины определяется параметрами решетки. У решетчатых структур здесь следует назвать число волнообразных или решетчатых линий на единицу длины поверхностного участка, так называемую специальную частоту, а также ориентацию и форму сечения решетчатой структуры. Форма сечения определяется помимо прочего разностями высот в решетчатой структуре, а именно как за счет разностей высот между отдельными возвышениями между собой, так и между возвышениями и углублениями или впадинами решетчатой структуры. У структур, образованных не решетчатыми структурами, а структурированно расположенными вариациями показателя преломления, параметры структуры определяются в соответствии с приведенными выше соображениями, причем дополнительно следует учитывать показатели преломления оптически действующего слоя или слоев. За счет подходящего выполнения и расположения структур может быть получено структурное устройство, влияющее на соотношение фаз падающего света таким образом, что определенная оптическая информация посылается в определенный диапазон углов наблюдения и может быть воспринята наблюдателем, тогда как в другой диапазон углов наблюдения может быть послана другая информация. Изменением соотношения фаз за счет структурного устройства является произведение показателя преломления на длину геометрического пути в пределах структурного устройства или на нем. Оптическая разность фаз (ОРФ) при волне, отраженной или дифрагированной в точке x1 (например, возвышение структуры) и в точке x2 (например, углубление структуры), была бы следующей:OPФ(x1,x2) =
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155380/8747.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155380/8747.gif)
Из этого отношения следует также, что имеется отличие в том, покрыта ли лаком или нет, как это принято, отражательная рельефная решетка, поскольку важное значение имеет не только разность высот, но и показатель преломления покрывающего слоя. В виде отраженного или проникающего через структуру света наблюдателю может быть передана, следовательно, соответствующая структурам поверхностных участков и помимо прочего зависимая от угла освещения или наблюдения, визуально воспринимаемая информация, в частности информация о подлинности защищенного предмета. Благодаря использованию известных самих по себе элементов защиты со структурным устройством с дифракционно-оптическим действием в упомянутых выше, защищаемых предметах можно также сделать видимой информацию о подлинности защищенного предмета также для неопытного человека. В то же время можно сделать невозможной или достаточно затруднить подделку, например в виде размножения, с учетом известных способов подделки, в частности оптических способов размножения. Известны, например, дифракционные структуры, у которых за счет целенаправленного изменения вышеупомянутых параметров структуры - специальной частоты, ориентации и формы сечения решетчатой структуры, разностей высот или фаз в решетчатой структуре, можно в зависимости от направления освещения в определенном диапазоне углов наблюдения передать наблюдателю определенную, идущую от поверхностного участка визуально воспринимаемую оптическую информацию, тогда как в том же диапазоне углов наблюдения, исходя из другого поверхностного участка дифракционной структуры, не воспринимается оптическая информация или воспринимается другая оптическая информация. При повороте носителя дифракционной структуры вокруг оси, лежащей в плоскости носителя, или вокруг оси, перпендикулярной плоскости носителя, изменяется идущая от рассматриваемого первым поверхностного участка информация, в частности этот поверхностный участок может представляться темным, тогда как другой поверхностный участок, представляющийся сначала темным, передает оптическую информацию, например в виде цветового ощущения. В основе настоящего изобретения лежит задача дальнейшего затруднения подделок, в частности копирования, дифракционная структура описанного выше рода, в частности увеличения многообразия возможностей кодирования для оптической информации, воспринимаемой в пределах диапазона углов наблюдения. Решению задачи способствует то, что для создания определенной оптической информации в определенных направлениях наблюдения на одном или нескольких поверхностных участках дифракционной структуры предусмотрены зоны с идентичной структурой, за исключением параметра решетчатой структуры "оптическая глубина", и что оптическая глубина решетчатой структуры является постоянной по всей протяженности поверхностного участка, однако отличается от оптической глубины решетчатой структуры другого поверхностного участка. Оптическая глубина определяется у чисто решетчатых структур их геометрической глубиной; она соответствует разности длин оптического пути двух лучей, отражаемых от возвышенных или углубленных решетчатых структур. У решетчатых структур с локальными вариациями показателя преломления оптическая глубина, ответственная за соотношения фаз дифрагированного на решетчатой структуре света, определяется различными показателями преломления и дополнительно различными толщинами покрытия. Оптическая глубина решетчатой структуры определяет помимо прочего долю света, отклоненного от геометрического направления отражения, т.е. эффективность дифракции этой решетчатой структуры. Две решетчатые структуры, идентичные, за исключением параметра "оптическая глубина", передают, таким образом, в одном определенном направлении наблюдения отличающиеся друг от друга оптические информации. Благодаря согласованию решетчатой структуры, имеющей определенную первую оптическую глубину, с нужной в пределах определенного диапазона углов наблюдения волнооптической информацией в сочетании с согласованием, по меньшей мере, одной дополнительной решетчатой структуры, имеющей вторую или дополнительную оптическую глубину, с другой нужной информацией создана дополнительная возможность управления или кодирования для передаваемого восприятия изображения у дифракционной структуры. Если, например, предусмотрены поверхностные участки с идентичной, за исключением оптической глубины, решетчатой структурой, размеры которой неразличимы невооруженным глазом, то от одной и той же области дифракционной структуры могут быть переданы различные оптические информации. Благодаря расположению выполненных поверхностных участков, соответствующему нужному восприятию изображения, в первом направлении наблюдения изобразительный мотив, созданный соответствующей решетчатой структурой с первой оптической глубиной, может, таким образом, представляться одного цвета, тогда как в другом направлении наблюдения изобразительный мотив, созданный зонами решетчатой структуры со второй оптической глубиной, может быть воспринят другого цвета. Для достижения подобных эффектов предпочтительным оказывается, если оптическая глубина соответствующей решетчатой структуры согласована с определенной, визуально воспринимаемой длиной волны или диапазоном длин волн. Оптическая глубина решетчатой структуры может быть, однако, согласована также с регистрируемой машинным способом длиной волны или диапазоном длин волн. Как правило, эффективность дифракции у обычных прямоугольных или синусоидальных решеток является максимальной тогда, когда их оптическая глубина вызывает фазовую задержку
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155123/960.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155123/960.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155020/948.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155123/960.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155123/960.gif)
- фиг. 1 - элемент защиты ценного документа с дифракционной структурой, составленной из нескольких, схематично показанных поверхностных участков;
- фиг. 2 - схематичный разрез дифракционной структуры, согласно изобретению;
- фиг. 3 - две зоны структурного устройства, согласно изобретению, со взаимно смещенной решетчатой структурой. На фиг. 1 изображен носитель 2 ценного документа с элементом 4 защиты, содержащим структурное устройство, в котором закодирована или накоплена визуально воспринимаемая информация в виде изображения 6. Элемент 4 защиты или структурное устройство состоит из множества схематично показанных поверхностных участков 8, имеющих одну или несколько решетчатых структур (на фиг. 1 не показаны). На фиг. 2 в разрезе изображен фрагмент структурного устройства, выполненного, согласно изобретению. Зоны 10, 12, 14 структурного устройства могут относиться, в частности, к одному его поверхностному участку. Зоны 10, 12, 14 содержат прямоугольную решетчатую структуру 16, 18, 20 соответственно. Эти решетчатые структуры имеют одинаковую специальную частоту, одинаковый коэффициент заполнения, а также одинаковую геометрическую форму и отличаются только геометрической глубиной. Решетчатые структуры 16, 18, 20 неизменны по всей протяженности соответствующих зон 10, 12, 14. Глубина соответствующей решетчатой структуры 16, 18, 20 соответствует, например, желаемому в определенном направлении восприятию изображения или определенному цвету или цветовому ощущению. Она может быть, как правило, во много раз больше длины волны и составляет в соответствии с приведенными выше рассуждениями в случае изображения здесь прямоугольных решетчатых структур до четверти максимально эффективно дифрагируемой длины волны (или также ее нечетного кратного), так что между отраженными от возвышений и впадин структуры волнами может быть получена разность фаз
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155123/960.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155028/945.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155050/946.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155325/966.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155325/966.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155123/960.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155020/948.gif)
I = (1+exp(i
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155325/966.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155017/183.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155325/966.gif)
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155325/966.gif)
Посредством взаимного относительного сдвига решетчатых структур 36, 38 можно, следовательно, дополнительно установить яркость поверхностного участка 30. Из вышеприведенных рассуждений следует, что смещению решетки на половину ее периода соответствует фазовый сдвиг
![структурное устройство с дифракционно-оптическим действием, патент № 2155380](/images/patents/316/2155123/960.gif)
Класс G06K19/16 маркировки в виде голограммы или дифракционной решетки
Класс B42D15/10 удостоверение личности, кредитные, чековые или подобные информационные карточки
Класс G02B5/18 дифракционные решетки