дифракционный защитный элемент с полутоновым изображением

Формула изобретения

1. Дифракционный защитный элемент (1) с полутоновым изображением (2) из участков поверхности, покрытых микроскопически мелкими поверхностными структурами (18; 19; 37), заключенных в многослойной структуре (10), которая содержит, по меньшей мере, прозрачный тисненый слой (11), защитный слой (12) лака и размещенный между тисненым слоем (11) и защитным слоем (12) лака отражающий слой (13) с поверхностными структурами (18; 19; 37), причем участки поверхности с первыми поверхностными структурами (18) образуют фоновые поля (5), а участки поверхности с поверхностной структурой (19), отличающейся от первых поверхностных структур (18), по меньшей мере, одним параметром структуры, образуют образцы (6) элементов изображения, причем область полутонового изображения (2) разделена на множество элементов (4) изображения, состоящих из участков поверхности образцов (6) элементов изображения и фонового поля (5), и имеющих, по меньшей мере, один размер, меньший чем 1 мм, отличающийся тем, что образцы (6) элементов изображения в элементах (4) изображения имеют одинаковую величину, что, по меньшей мере, по части поверхности полутонового изображения (2) проходят полосы (36) образца с линейным образцом с шириной (В) от 15 до 300 мкм и частично покрывают фоновые поля (5) и образцы (6) элементов изображения, что линейный образец образован из полос (40) поверхности со структурами (37) образца и с шириной линии в диапазоне от 5 до 50 мкм, причем линейные образцы включают в себя буквы, тексты, линейные элементы и пиктограммы, и структуры (37) образца отличаются от первых и вторых поверхностных структур (18; 19), по меньшей мере, по одному параметру структуры, что ширина линий полос (40) поверхности в фоновых полях (5) постоянна и что поверхностная яркость элементов (4) изображения посредством ширины линий полос (40) поверхности на образце (6) элемента изображения управляется так, что доля площади образца (6) элемента изображения, не покрытого линейным образцом, определяется соответственно поверхностной яркости образца изображения полутонового изображения (2) в месте расположения элемента (4) изображения и с учетом поверхностной яркости смежных элементов (4) изображения.

2. Дифракционный защитный элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что первые и вторые поверхностные структуры (18; 19) представляют собой линейные дифракционные решетки с пространственными частотами в диапазоне от 150 до 2000 линий/мм.

3. Дифракционный защитный элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что поверхностные структуры (18; 19) представляют собой линейные дифракционные решетки с векторами (k) решеток, что в образцах (6) элементов изображения векторы (k) решеток вторых поверхностных структур (19) параллельны и что векторы (k) решеток образцов (6) элементов изображения отличаются по азимуту ( ) от векторов (k) решеток первых поверхностных структур (18) в фоновых полях (5).

4. Дифракционный защитный элемент (1) по п.3, отличающийся тем, что элементы (4) изображения, у которых первые поверхностные структуры (18) в фоновых полях (5) имеют одинаковый азимут ( ) векторов (k) решеток, расположены на полутоновом изображении (2) рядами (26; 28; 29) соответственно их азимуту ( ) векторов (k) решеток.

5. Дифракционный защитный элемент (1) по п.4, отличающийся тем, что на его поверхности смежные ряды (26; 28; 29), отличающиеся по азимуту ( ) векторов (k) решеток, расположены в последовательности ABC рядов, причем последовательность ABC циклически повторяется.

6. Дифракционный защитный элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что первые поверхностные структуры (18) и вторые поверхностные структуры (19) представляют собой меандровые дифракционные решетки, пространственная частота которых выбрана в диапазоне от 150 до 2000 линий/мм, при этом меандровые дифракционные решетки фоновых полей (5) и образцов (6) элементов изображения отличаются, по меньшей мере, по азимутальному диапазону ( ) векторов (k) решеток.

7. Дифракционный защитный элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что первые поверхностные структуры (18) и вторые поверхностные структуры (19) представляют собой асимметричные дифракционные решетки, причем векторы (k) решеток асимметричных дифракционных решеток первых поверхностных структур (18) ориентированы противоположно векторам (k) решеток вторых поверхностных структур (19).

8. Дифракционный защитный элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что вторые поверхностные структуры (19) на участках образцов (6) элементов изображения представляют собой дифракционный рассеиватель, выбранный из группы изотропных и анизотропных матовых структур, киноформ, дифракционных решеток с круговыми бороздками с расстоянием между бороздками от 1 до 3 мкм и матовых структур, покрытых дифракционной решеткой.

9. Дифракционный защитный элемент (1) по п.8, отличающийся тем, что фоновые поля (5) в качестве первой поверхностной структуры (18) содержат структуру, выбранную из группы, включающей в себя плоские зеркала, прямоугольные решетки с пространственными частотами более 2300 линий/мм и структуры типа фасеточного глаза.

10. Дифракционный защитный элемент (1) по п.8, отличающийся тем, что фоновые поля (5) в качестве первой поверхностной структуры (18) содержат линейную дифракционную решетку с пространственной частотой в диапазоне от 150 до 2000 линий/мм и с ориентированными параллельно друг другу векторами (k) решеток.

11. Дифракционный защитный элемент (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что первые поверхностные структуры (18) и вторые поверхностные структуры (19) представляют собой линейные или меандровые дифракционные решетки, которые отличаются по пространственной частоте (f).

12. Дифракционный защитный элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что пространственная частота (f) линейных дифракционных решеток в структурах (37) образца выбрана в диапазоне от 800 до 2000 линий/мм.

13. Дифракционный защитный элемент (1) по п.12, отличающийся тем, что пространственная частота (f) линейных дифракционных решеток в структурах (37) образца зависит от местоположения на полутоновом изображении (2).

14. Дифракционный защитный элемент (1) по п.12 или 13, отличающийся тем, что азимутальная ориентация вектора решетки линейных дифракционных решеток в структурах (37) образца зависит от местоположения на полутоновом изображении (2).

15. Дифракционный защитный элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что структуры (37) образца представляют собой дифракционные рассеиватели.

16. Дифракционный защитный элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что полутоновое изображение (2) представляет собой часть мозаики из участков (44) поверхности, покрытых поверхностными структурами, не зависимыми от полутонового изображения (2).

17. Дифракционный защитный элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что многослойная структура (10) выполнена с возможностью фиксации посредством наклеивания на подложку (17).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дифракционному защитному элементу с полутоновым изображением согласно пункту 1 формулы изобретения.

Такие защитные элементы используются для установления подлинности документов, банкнот, удостоверений, ценных предметов всякого рода и т.д., так как они, хотя и просты для проверки, однако трудны для имитации. Защитный элемент чаще всего наклеивается на предмет, подлежащий установлению подлинности.

Из патентной заявки ЕР-А 0 105 099 известно решение, при котором из дифракционных элементов изображения составляется в виде мозаики графически выполненный защитный образец. Защитный образец изменяет свой внешний вид, если наблюдатель наклоняет защитный образец и/или поворачивает защитный образец в его плоскости.

В ЕР-А 0 330 738 описаны защитные образцы, которые имеют дифракционные участки поверхности размером менее 0,3 мм, которые расположены по отдельности или в ряд в структуре защитного образца. В частности, эти участки поверхности образуют элементы шрифта с высотой менее 0,3 мм. Форма участков поверхности или букв различается только с помощью хорошей лупы.

Из ЕР-А 0 375 833 известно решение, при котором в защитном элементе скомпоновано множество составленных из пикселей дифракционных защитных образцов, причем невооруженным глазом каждый из защитных образцов наблюдается при предварительно определенном направлении с расстояния, нормального для чтения. Каждый защитный образец разделен на пиксели растрового поля, образованного защитным элементом. Растровое поле защитного элемента в соответствии с числом защитных образцов подразделено на дифракционные составляющие поверхности. В каждом растровом поле относящиеся к растровому полю пиксели защитного образца занимают относящуюся к ним предварительно определенную составляющую поверхности.

Из DE № 1 957 475 и СН 653 782 известно еще одно семейство дифракционно-оптических микроскопически мелких структур, определяемых понятием «киноформ» (Kinoform). Рельефная структура киноформа отклоняет свет в предварительно определенном пространственном угле. Только при подсветке киноформа, по существу, когерентным светом содержащаяся в этой структуре информация становится видимой на экране. Киноформ рассеивает белый свет или дневной свет в пространственном угле, предварительно определенном киноформом, а вне этого пространственного угла поверхность этой структуры выглядит темно-серой.

Дифракционные защитные образцы размещаются в многослойной структуре из пластиков, которая выполнена с возможностью нанесения на предмет. В патенте US 4 856 857 описаны различные варианты осуществления многослойной структуры и перечислены подходящие материалы.

С другой стороны, из патента US 6 198 545 известно решение, согласно которому формируются изготавливаемые методом печати полутоновые изображения из пикселей с элементами изображения или знаками, причем черная составляющая на остальном белом пиксельном фоне выбрана таким образом, что наблюдатель с расстояния наблюдения от 30 см до 1 м может распознать полутоновое изображение, и только при более тщательном наблюдении, с более близкого расстояния или с лупой, сможет распознать элементы изображения или знаки. Эта технология синтеза изображения известна под названием «художественное маскирование» (artistic screening). Хорошие копии полутоновых изображений без художественного маскирования легко изготовить ввиду все более улучшающегося разрешения в технике копирования.

В основе изобретения лежит задача создания дифракционного защитного элемента, который демонстрирует полутоновое изображение и который затруднительно имитировать или копировать.

Указанная задача в соответствии с изобретением решается признаками, приведенными в отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Концепция изобретения заключается в изготовлении дифракционного защитного элемента, который имеет, по меньшей мере, два различных распознаваемых образца, причем один образец представляет собой полутоновое изображение, которое распознается визуально с расстояния наблюдения от 30 см до 1 м и которое составлено из множества образцов из элементов изображения. Образцы из элементов изображения размещены на фоне и покрывают локально, например, в пикселе, часть фона, определенную локальной яркостью поверхности в полутоновом изображении. Как участки поверхности фона, так и участки образцов элементов изображения представляют собой оптически активные элементы, такие как голограммы, дифракционные решетки, матовые структуры, зеркальные поверхности и т.д., причем оптически активные элементы для участков образцов элементов изображения и для фона различаются по дифракционным или отражающим свойствам. Образцы элементов изображения в полутоновом изображении различаются только при наблюдении с расстояния чтения менее 30 см с использованием или без использования вспомогательного средства, например увеличительного стекла. В другом варианте осуществления защитного элемента над участком полутонового изображения в качестве дополнительного образца проходят полосы образца шириной до 25 мкм. Прямые и/или изогнутые полосы образца формируют фоновый образец, например гильоши, пиктограммы и т.д. На поверхностях полос образцов расположены линейные элементы на фоне. Доля площади линейных элементов, приходящаяся на единицу длины полосы образца, определяется локальной поверхностной яркостью в образце элемента изображения, через который проходит полоса образца. Поверхности линейных элементов отличаются за счет их оптически активных элементов от поверхностей фона и/или образцов элементов изображения. Образцы элементов изображения и линейные образцы составляются из знаков, линий, образцов ткани и фризов, букв и т.д. Защитный элемент может комбинироваться с вышеупомянутыми дифракционными защитными образцами, описанными в ЕР-А 0 105 099 и ЕР-А 0 330 738.

Варианты осуществления изобретения представлены на чертежах и ниже описаны более подробно.

На чертежах показано следующее:

Фиг.1 - защитный элемент с увеличенным фрагментом,

Фиг.2 - буквы в качестве образцов элементов изображения на элементах изображения,

Фиг.3 - поперечное сечение защитного элемента,

Фиг.4 - матовая структура,

Фиг.5 - увеличенный фрагмент при угле поворота ,

Фиг.6 - увеличенный фрагмент при угле поворота ₁,

Фиг.7 - увеличенный фрагмент при угле поворота ₂,

Фиг.8 - изображения небольшого размера в защитном элементе,

Фиг.9 - детальная структура в элементе изображения и

Фиг.10 - управление яркостью с помощью полос образцов.

На фиг.1 показаны дифракционный защитный элемент 1, полутоновое изображение 2 из элементов образца, сильно увеличенный фрагмент 3 защитного элемента 1, элементы 4 изображения, фоновые поля 5 или области и образцы 6 элементов изображения. Элементы образца полутонового изображения 2 представляют собой пикселеобразные элементы 4 изображения, которые составлены в виде мозаики из поверхностных участков. Микроскопически мелкие поверхностные структуры на участках элементов 4 изображения модифицируют падающий на защитный элемент 1 свет в зависимости от направления подсветки и направления наблюдения. Участки с модифицирующими свет поверхностными структурами включают в себя, по меньшей мере, фоновые поля 5 и образцы 6 элементов изображения. Поверхностные структуры могут быть выполнены с отражающим слоем для усиления модифицирующего свет воздействия.

В представлении на фиг.1 для простоты описания поверхность защитного элемента 1 ориентирована в системе координат с координатными осями х и y. Кроме того, в целях наглядности на чертежах площади фоновых полей 5 или образцов 6 элементов изображения в виде растра или без растра выполнены в белом цвете, причем фоновые поля 5 или образцы 6 элементов изображения иным образом, чем в случае изготовленных печатью полутоновых изображений, без указания направления подсветки или наблюдения не допускают никаких указаний на их поверхностную яркость.

Как показано на увеличенном фрагменте 3 на фиг.1, в одном варианте выполнения площадь защитного элемента 1 разделена на множество элементов 4 изображения, которые имеют, по меньшей мере, один размер менее 1 мм, например, элементы 4 изображения имеют форму квадрата, прямоугольника, многоугольника или конформное отображение одной из этих площадей. Границы между элементами 4 изображения нанесены на чертежах только для наглядности. Площадь каждого элемента 4 изображения имеет, по меньшей мере, фоновое поле 5 и размещенный на фоновом поле 5 образец 6 элемента изображения, причем образец 6 элемента изображения представляет собой взаимосвязанный участок поверхности или состоит из группы участков поверхности.

Поверхностная яркость полутонового изображения 2 в точке Р, которая соответствует элементу 4 изображения с координатами (х _Р, y_Р), определяет, предпочтительно с учетом поверхностной яркости точек в полутоновом изображении 2, которые соответствуют смежным элементам 4 изображения, и/или градиента поверхностной яркости в точке Р, долю площади образца 6 элемента изображения в площади элемента 4 изображения с координатами (х_Р, y_Р).

Например, доля площади образца 6 элемента изображения в поверхности элемента 4 изображения с координатами (х_Р, y _Р) тем больше, чем больше поверхностная яркость в точке Р образца изображения для полутонового изображения 2. Для возникновения полутонового изображения 2 все образцы 6 элементов изображения должны обладать одинаковым модифицирующим свет воздействием при заданном направлении подсветки и наблюдения, в то время как фоновые поля 5 отклоняют в этом направлении наблюдения по возможности меньше света.

Доля площади образца 6 элемента изображения в элементе 4 изображения может находиться в пределах от 0% до 100%, если форма образца 6 элемента изображения подобна форме элемента 4 изображения. Под понятием «подобная форма» подразумеваются формы, которые одинаковы по соответствующим углам, но имеют разные размеры. Если форма кромки образца 6 элемента изображения, которая представляет собой, например, звезду, отклоняется от формы элемента 4 изображения, то диапазон долей площади образцов 6 элементов изображения в элементах 4 изображения у верхнего предела ограничен, то есть в элементе 4 изображения еще имеется доля фонового поля 5. Предпочтительным образом, однако, образец 6 элемента изображения является различимым в элементе 4 изображения даже при различных величинах или при узкой полосе, соответствующей заданной доле площади, в форме кромки образца 6 элемента изображения, чтобы получить в элементе 4 изображения необходимую долю площади образца 6 элемента изображения. Представление полутонового изображения 2 базируется на шкале с предварительно определенными градациями долей площади образца 6 элемента изображения в элементе 4 изображения, причем поверхностная яркость образца изображения с помощью этой шкалы преобразуется в полутоновое изображение 2.

Например, образец изображения для полутонового изображения 2 на основной поверхности 7 представляет свернутую ленту 8 и стрелку 9, которая расположена в середине ленты 8. Площадь полутонового изображения 2 разделена на элементы 4 изображения. Соответственно элементам образца (узора), например основной площади 7, ленты 8, стрелки 9 и т.д., с элементами 4 изображения соотнесены определенные яркости образца изображения. В представлении на фиг.1 различаются основная поверхность 7, стрелка 9 и видимые поверхности ленты 8 с различными растрами, как на образце изображения, за счет их поверхностных яркостей. Наблюдатель распознает на защитном элементе 1, по меньшей мере, полутоновое изображение 2 образца изображения в различных градациях яркости поверхности. Из-за относительно крупных элементов 4 изображения защитный элемент 1 следует рассматривать с минимального расстояния наблюдения, порядка 0,3 м или более, для распознавания полутонового изображения. С расстояния чтения порядка 30 см различные предварительно определенные образцы 6 элемента изображения еще распознаются наблюдателем невооруженным глазом или с помощью простой лупы. Например, на чертеже на фиг.1 образец 6 элемента изображения представляет собой звезду. В других конфигурациях выполнения защитного элемента 1 смежные образцы 6 элементов изображения различаются. С расстояния чтения менее 30 см грубый растр образцов 6 элементов изображения препятствует распознаванию полутонового изображения 2.

В одном варианте осуществления полутонового изображения 2 образцы 6 элементов изображения во всех элементах изображения подобны. В показанном на фиг.1 примере на фрагменте 3 образцы 6 элементов изображения в форме звезды показаны маленькими в элементах 4 изображения в частях с меньшей поверхностной яркостью, в данном случае для основной поверхности 7. Доли площади образцов 6 элементов изображения в элементах 4 изображения соответственно больше, если, например, части ленты 8 следует изобразить с более высокими градациями яркости, отличающимися от основной поверхности 7. Как поверхности фоновых полей 5, так и образцов 6 элементов изображения имеют, например, обычные дифракционные поверхностные структуры с отражающим слоем. Фоновые поля 5 отличаются от образцов 6 элементов изображения, по меньшей мере, одним параметром структуры, характеризующим поверхностную структуру, как, например, азимут, пространственная частота, форма профиля, глубина профиля, кривизна бороздок и т.д., или тем, что площади фоновых полей 5 или образцов 6 элементов изображения прозрачны, например, вследствие локального удаления отражающего слоя или покрыты цветным слоем (например, белым или черным). Поверхности фоновых полей 5 отличаются, таким образом, от поверхностей образцов 6 элементов изображения за счет модифицирующего свет действия их поверхностных структур. В одном варианте осуществления полутонового изображения 2 поверхностные структуры на участках фоновых полей 5 и/или образцов 6 элементов изображения имеют дополнительные, зависимые от координат (х, y) параметры структуры.

Наряду с этим простым примером полутонового изображения 2, в качестве используемых для полутоновых изображений 2 пригодны, в частности, изображения известных личностей (например, портреты), причем предпочтительным образом образцы 6 элементов изображения содержат ссылку на изображаемую личность, например, в форме букв непрерывного, написанного этой личностью текста и/или сочиненной мелодии в нотной записи.

На фиг.2 элементы 4 изображения содержат, соответственно, по образцу 6 элемента изображения в форме отдельных букв на фоновом поле 5. Элементы 4 изображения упорядочены таким образом относительно друг друга, что буквы в образцах 6 элементов изображения имеют последовательность, соответствующую тексту. Доли участков, предварительно определенные полутоновым изображением 2, приходящиеся на буквы в поле элемента 4 изображения, реализуются изменением толщины и/или размера шрифта букв. Толщина изменяется непрерывно или дискретно в пределах буквы, если это дает лучшее разрешение полутонового изображения. На чертеже, представленном на фиг.2, это показано для букв S и E, U. Размеры элементов 4 изображения с буквами поддерживаются соответственно меньшими, чтобы буквы можно было читать при рассмотрении с близкого расстояния, то есть нормальной дистанции чтения, но не более, чем вышеуказанного расстояния наблюдения. В другом варианте осуществления элементы 4 изображения выполнены микроскопически малыми, причем буквы или запись распознаются только через микроскоп. Текст, распознаваемый только при, по меньшей мере, 20-кратном увеличении, далее упоминается как «нанотекст». Представление на фиг.2 является упрощенным и не показывает согласованные с буквами размеры элементов 4 изображения, например, для букв пропорционального шрифта или нанотекст в элементе 4 изображения с удлиненной прямоугольной формой с непрерывными, то есть рукописными текстами.

На фиг.3 показано типовое поперечное сечение защитного элемента 1. Защитный элемент 1 представляет собой содержащий полутоновое изображение 2 (фиг.1) фрагмент многослойной структуры 10. Многослойная структура 10 включает в себя, по меньшей мере, один тисненый слой 11 и защитный слой 12 лака. Оба слоя 11, 12 состоят из пластика и заключают между собой отражающий слой 13. В другом варианте осуществления сторона тисненого слоя 11, отвернутая от отражающего слоя 13, по всей поверхности покрыта защитным слоем 14 из поликарбоната, полиэтилентерефталата и т.д., устойчивым к царапинам и являющимся вязким и прозрачным. По меньшей мере, тисненый слой 11 и имеющийся при случае защитный слой 14 являются, по меньшей мере, прозрачными для падающего света 15. Сам защитный слой 12 лака или нанесенный на отвернутую от отражающего слоя 13 сторону защитного слоя 12 лака дополнительный слой 16 адгезива предназначен для соединения защитного элемента 1 с подложкой 17. Подложка 17 может представлять собой подлежащий удостоверению подлинности защитным элементом 1 ценный предмет, документ, банкноту и т.д. Другие конфигурации выполнения многослойной структуры 10 описаны, например, в вышеупомянутом документе US 4 856 857. В этом документе приведены пригодные для выполнения многослойной структуры 10 и отражающего слоя 13 материалы. Отражающий слой 13 выполняется как тонкий слой металла из группы, содержащей алюминий, серебро, золото, хром, медь, никель, теллур и т.д., или образован тонким слоем неорганического диэлектрика, например MgF₂, ZnS, ZnSe, TiO₂, SiO₂ и т.д. Отражающий слой 13 может иметь несколько участков слоев из различных диэлектриков или включать в себя комбинацию металлических и диэлектрических слоев. Толщина отражающего слоя 13 и выбор материала отражающего слоя 13 зависят от того, является ли защитный элемент 1 чисто отражающим, прозрачным, как упомянуто выше, только на участках поверхности, то есть частично прозрачным, или прозрачным с предварительно определенной степенью прозрачности. В частности, отражающие слои 13 из теллура подходят для индивидуализации отдельных защитных элементов 1, так как отражающий теллуровый слой при воздействии тонкого лазерного луча через слои пластика многослойной структуры 10 становится на месте облучения прозрачным и возникает окно 46, без повреждения многослойной структуры 10. Сформированные таким образом прозрачные окна 46 образуют, например, индивидуальный код. Аналогичным образом, отражающий слой 13 удаляется на участках фоновых полей 5 или образцов 6 элементов изображения в случае, если должно изготавливаться индивидуальное полутоновое изображение 2.

Отражающий слой 13 в области полутонового изображения 2 содержит микроскопические мелкие, отклоняющие падающий свет 15 поверхностные структуры. Участки фоновых полей 5 заняты первой структурой 18, а на участках образцов элементов изображения сформирована вторая структура 19. Для этих структур 18, 19 применяются дифракционные поверхностные структуры, которые выбраны из группы, включающей в себя дифракционные решетки, голограммы, матовые структуры, киноформы, структуры типа глаза насекомого (фасеточного глаза) и отражающие участки. Отражающие участки включают в себя плоские, ахроматически отражающие зеркальные участки и дифракционные решетки, действующие как цветное зеркало. Эти отражающие в цвете дифракционные решетки имеют форму линейной решетки или двумерной решетки и обладают пространственными частотами f более 2300 линий/мм и отражают, в зависимости от своих оптически действующих глубин Т структуры, селективные цветовые составляющие падающего света в соответствии с законами отражения. Если оптически активная глубина Т структуры снижается до значений менее 50 нм, то падающий свет отражается практически ахроматически. Параллельная поверхности многослойной структуры 10 плоская зеркальная плоскость, в качестве отдельной рельефной структуры, может быть соотнесена с этой группой микроскопически мелких поверхностных структур, причем плоская ахроматически отражающая зеркальная поверхность характеризуется пространственной частотой f= или 0 и глубиной структуры Т=0. Киноформы описаны в вышеупомянутых документах DE № 1 957 475 и СН 653 782.

Например, вышеупомянутые поверхностные структуры в виде фонового поля 5 продолжаются по всей предусмотренной для полутонового изображения 2 поверхности. Поверхности образцов 6 элементов изображения затем покрываются предварительно определенной краской. Нанесение цвета 45 на поверхности образцов 6 элементов изображения осуществляется методом струйной печати или глубокой печати, например, на свободной поверхности многослойной структуры 10. Уже это простейшее выполнение защитного элемента 1 имеет то преимущество, что выполненная копировальным аппаратом копия защитного элемента 1 заметно отличается от оригинала. В другом варианте осуществления нанесение краски 45 на поверхности фоновых полей 5 или образцов 6 элементов изображения осуществляется непосредственно между тисненым слоем 11 и отражающим слоем 13. В противоположность фиг.3 нанесение цвета продолжается по всей поверхности фонового поля 5 или образца 6 элемента изображения. Также окна 46, выполненные посредством вышеназванного удаления отражающего слоя 13, имеют полную поверхность фонового поля 5 или элемента 6 образца изображения.

Например, отражающий слой 13 в фоновых полях 5 содержит в качестве первой структуры 18 отражающую поверхность, которая выполнена либо как плоская зеркальная поверхность, либо как дифракционная решетка, действующая как цветное зеркало. При подсветке дневным светом или полихроматическим искусственным светом падающий свет 15 падает на многослойную структуру 10 под углом падения , причем угол падения измеряется между направлением падающего света 15 и нормалью 20 к поверхности многослойной структуры 10. Отраженный от первой структуры 18 свет 21 выходит из многослойной структуры 10 под углом отражения , измеренным относительно нормали, который в соответствии с законом отражения равен углу падения . Только если наблюдатель смотрит в пределах узкого пространственного угла прямо в отраженный свет 21, фоновые поля 5 формируют совместно светлое представление, причем плоские зеркала отражают дневной свет неизменным образом (то есть ахроматически), в то время как дифракционные решетки с пространственной частотой f более 2300 линий/мм отражают типовые для них смешанные цвета. В других направлениях полупространства над многослойной структурой 10 фоновые поля 5 по существу черные.

Для первой структуры 18 подходит, в частности, также рельеф, который поглощает падающий свет 15, который известен как «структура глаза насекомого» (фасеточного глаза), в котором регулярным образом расположенные стержнеобразные элементы рельефной структуры выступают над основной поверхностью рельефа примерно на 200-500 нм. Элементы рельефной структуры разнесены друг от друга на расстояние примерно 400 нм или меньше. Участки с такими структурами типа «глаза насекомого» отражают менее 2% света 15, падающего с некоторого направления, и представляются наблюдателю черными.

В образцах 6 элементов изображения сформирована вторая структура 19, которая отклоняет падающий свет 15 по существу вне направления отраженного света 21. Микроскопически мелкий рельеф линейной дифракционной решетки с пространственной частотой f из диапазона от 100 линий/мм до 2300 линий/мм выполняет эти условия. Для ахроматической дифракционной решетки пространственная частота f выбрана из диапазона значений от f= 100 линий/мм до f=250 линий/мм. Дифракционные решетки, которые разлагают падающий свет 15 на цвета, имеют предпочтительные значения пространственной частоты f из диапазона от f=500 линий/мм до f=2000 линий/мм. Направление вектора k решетки (фиг.1) относительно координатной оси х (фиг.1) определяется азимутом (фиг.1). Особый случай линейных дифракционных решеток образуют те решетки, у которых бороздки имеют форму меандра, однако таким образом, что изогнутые в форме меандра бороздки в среднем следуют прямой. Эти дифракционные решетки имеют увеличенный диапазон по азимуту, в котором они представляются видимыми для наблюдателя.

На второй структуре 19 падающий свет 15 дифрагирует и отклоняется в виде световых волн 22, 23 дифракции минус первого порядка и в виде световых волн 24, 25 дифракции плюс первого порядка в соответствии с его длиной волны от направления отраженного света 21, причем сине-фиолетовые световые волны 23, 24 отклонены на минимальный угол дифракции ± от направления отраженного света 21. Световые волны 22, 25 с большими длинами волн отклоняются на соответственно больший угол дифракции.

Падающий свет 15 и нормаль 20 определяют плоскость наблюдения, которая в представлении фиг.3 совпадает с плоскостью чертежа и параллельна координатной оси y. Направление взгляда наблюдателя лежит в плоскости наблюдения, и глаз наблюдателя принимает отраженный свет 21 отражающих фоновых полей 5, если направление наблюдения и нормаль 20 заключают в себе угол отражения .

Дифракционные решетки действуют оптимальным образом, если их вектор k решетки ориентирован параллельно плоскости наблюдения, которая в данном случае идентична плоскости дифракции. В этом случае дифрагированные световые лучи 21-24 лежат в плоскости наблюдения и вырабатывают соответственно направлению взгляда предварительно определенное цветовое представление в глазу наблюдателя. Если вектор k решетки не лежит в плоскости наблюдения, то есть не внутри угла наблюдения порядка ±10° к плоскости наблюдения, или лучи 21-24 не соответствуют направлению наблюдения, то наблюдатель воспринимает участки дифракционной решетки или образцов 6 элементов изображения из-за незначительного рассеянного на второй структуре 19 света как темно-серые участки. При удачном выборе параметров структуры по отношению к содержанию полутонового изображения 2 одна из дифракционных решеток может быть применена в качестве первых структур 18 фоновых полей 5. С другой стороны, суперпозиция дифракционной решетки с описанными далее матовыми структурами обуславливает увеличение угла наблюдения образцов 6 элементов изображения.

На фиг.3 показан профиль второй структуры 19, для примера, с симметричным пилообразным профилем периодической решетки. Для структур 18, 19 подходят, в частности, некоторые из других известных профилей, такие как, например, асимметричные пилообразные профили, прямоугольные профили, синусоидальные и синусоподобные профили и т.п., которые образуют периодическую решетку с прямыми, меандровыми или иным образом изогнутыми или круговыми бороздками. Так как структуры 18, 19 заполнены материалом тисненого слоя 11 с показателем преломления n, примерно равным 1,5, то оптически активная глубина Т структуры составляет значение, равное n-кратной величине сформированной геометрической глубины структуры. Оптически активная глубина Т структуры периодической решетки, использованной для структур 18, 19, находится в диапазоне от 80 нм до 10 мкм, причем из технических причин рельефная структура с большей глубиной Т структуры имеет более низкое значение пространственной частоты f.

Если вторая структура 19 образцов 6 элементов изображения должна отклонять падающий свет 15 в большем диапазоне пространственных углов полупространства над многослойной структурой 10, то предпочтительным образом подходят для применения матовые структуры, например киноформ, изотропная или анизотропная матовая структура и т.д. Образцы 6 элементов изображения наблюдаются со всех направлений наблюдения в пределах пространственного угла, определенного матовой структурой, как светлые участки. Элементы рельефной структуры этого микроскопически тонкого рельефа не расположены регулярным образом, как в дифракционной решетке. Описание матовых структур выполняется с использованием статистических характеристик, таких как среднее значение шероховатости R _a, длина корреляции I_c и т.д. Микроскопически тонкие элементы рельефной структуры матовых структур, пригодных для защитного элемента 1, имеют значения для среднего значения шероховатости R_a в диапазоне от 20 до 2500 нм. Предпочтительно они лежат в диапазоне от 50 нм до 1000 нм. По меньшей мере, в одном направлении длина корреляции I _c имеет значения в диапазоне от 200 нм до 50000 нм, предпочтительно в диапазоне от 1000 нм до 10000 нм. Матовая структура изотропна, если микроскопически тонкие элементы рельефной структуры не имеют предпочтительного азимутального направления, поэтому рассеянный свет с интенсивностью, большей, чем граничное значение, определенное визуальной различимостью, равномерно распределен по всем азимутальным направлениям в пространственном угле, определенном рассеивающими характеристиками матовой структуры. Пространственный угол представляет собой конус, вершина которого находится на освещенной падающим светом 15 части многослойной структуры 10, а ось которого совпадает с направлением отраженного света 21. Сильно рассеивающие матовые структуры распределяют рассеянный свет в большем пространственном угле, чем слабо рассеивающие матовые структуры. Если микроскопически тонкие элементы рельефной структуры имеют предпочтительное азимутальное направление, то имеет место анизотропная матовая структура, которая анизотропно рассеивает падающий свет 15, причем обусловленный рассеивающей способностью анизотропной матовой структуры пространственный угол имеет в поперечном сечении эллипсоидальную форму, большая главная ось которого ориентирована перпендикулярно предпочтительному направлению элементов рельефной структуры. В противоположность не ахроматическим дифракционным решеткам матовые структуры рассеивают падающий свет 15 ахроматически, то есть не зависимо от его длины волны, так что цвет рассеянного света, по существу, совпадает со светом падающего на матовую структуру света 15. Для наблюдателя поверхность матовой структуры при дневном свете имеет большую поверхностную яркость и наблюдается практически независимо от азимутальной ориентации матовой структуры, как лист белой бумаги.

На фиг.4 показан пример поперечного сечения матовых структур, которые в виде вторых структур 19 заключены между тисненым слоем 11 защитным слоем 12 лака. Глубина Т структуры (фиг.3) дифракционной решетки соответственно имеет профиль матовой структуры со средним значением шероховатости R_a, однако между микроскопически мелкими элементами рельефной структуры для матовой структуры имеют место максимальные различия по высоте Н до 10-кратной величины по сравнению со средним значением шероховатости R _a. Важные для формования различия по высоте Н матовой структуры соответствуют, таким образом, глубине Т структуры для периодических дифракционных решеток. Значения различий по высоте Н матовых структур лежат в вышеупомянутом диапазоне глубин Т структуры.

В специальном варианте выполнения матовая структура покрыта «слабо действующей дифракционной решеткой». Слабо действующая дифракционная решетка ввиду небольшой глубины Т структуры в пределах от 60 нм до 70 нм имеет меньшую эффективность дифракции. Пространственная частота в диапазоне от 800 линий/мм до 1000 линий/мм является предпочтительной для такого применения.

Для образцов 6 элементов изображения могут использоваться круговые дифракционные решетки с периодом от 0,5 мкм до 3 мкм и со спиральными или круговыми бороздками. Дифракционные структуры, увеличивающие угол наблюдения, далее упоминаются как «дифракционный рассеиватель». Под этим понятием понимается структура из группы изотропных и анизотропных матовых структур, киноформ, дифракционных решеток с круговыми бороздками с расстоянием между бороздками от 0,5 мкм до 3 мкм и матовых структур с наложенными на них слабо действующими дифракционными решетками.

Согласно фиг.3, в первом варианте выполнения полутоновое изображение 2 (фиг.1) является статичным, то есть в широком диапазоне относительно пространственной ориентации, при обычных условиях наблюдения с заданного расстояния и при освещении белым падающим светом 15 полутоновое изображение 2 не изменяется. Только при более детальном рассмотрении наблюдатель замечает, что полутоновое изображение разделено на элементы 4 изображения (фиг.1) и образцы элементов изображения имеют предварительно определенные формы. Первая структура 18 в фоновом поле 5 отражает или поглощает падающий свет 15. Вторая структура 19 образцов 6 элементов изображения представляет собой дифракционный рассеиватель. Вторая структура 19 рассеивает или дифрагирует падающий свет 15 таким образом, что образцы 6 элементов изображения наблюдаются в большем пространственном угле, предварительно определенном дифракционным рассеивателем. При освещении защитного элемента 1 белым светом 15 наблюдатель видит находящееся на упомянутом расстоянии полутоновое изображение 2 в градациях серого, так как наблюдатель воспринимает элементы 4 изображения с большей долей поверхности образцов 6 элементов изображения с большей поверхностной яркостью, а элементы 4 изображения с меньшей долей поверхности образцов 6 элементов изображения с меньшей поверхностной яркостью. Видимость полутонового изображения 2 соответствует, по существу, черно-белому полутоновому изображению, напечатанному на бумаге. Однако полутоновое изображение 2 трудно различать или вообще невозможно различать, или проявляется инверсия контраста полутонового изображения, если направление наблюдения находится вне пространственного угла рассеянного или дифрагированного света. В случае, если первые структуры 18 имеют отражающее свойство, то контраст также меняется в том случае, когда защитный элемент ориентируется таким образом, что полутоновое изображение 2 наблюдается с направления, точно противоположного направлению отраженного света 21. Бывшие, перед наклоном защитного элемента 1, светлыми элементы 4 образца теперь становятся более темными, чем бывшие перед этим темными элементы 4 изображения, которые теперь в отраженном свете 21 становятся намного более светлыми, и наоборот. Наклон защитного элемента 1 выполняется вокруг оси, перпендикулярной плоскости наблюдения и параллельной плоскости защитного элемента 1.

Комбинации первой и второй структур 18, 19, являющиеся предпочтительными для представления полутонового изображения 2, приведены в таблице 1.

Во втором варианте выполнения структуры 18, 19 выбраны таким образом, что контраст в полутоновом изображении 2 инвертируется в том случае, когда защитный элемент 1 поворачивается или наклоняется вокруг оси, параллельной нормали 20 на некоторый угол в своей плоскости. Поэтому инверсия контраста наблюдается легче, чем в первом варианте выполнения защитного элемента 1. Первая структура 18 в фоновых полях 5 представляет собой, например, линейную дифракционную решетку, вектор k решетки которой имеет азимут =0° (фиг.1), то есть в направлении координатной оси х. Образцы 6 элементов изображения покрыты одним из дифракционных рассеивателей. Наблюдатель поворачивает защитный элемент 1 вокруг нормали 20 и видит расположенное на расстоянии наблюдения 50 см или более полутоновое изображение 2 в градациях серого, за исключением того случая, когда вектор k решетки первой структуры 18 ориентирован практически параллельно плоскости наблюдения, и направление наблюдения наблюдателя ориентировано по направлению одного из световых лучей 21-25. При наклоне ориентированного таким образом защитного элемента 1 вокруг оси, параллельной координатной оси х, полутоновое изображение 2 изменяется с инверсией контраста его цвета соответственно попавшими в глаз наблюдателя отклоненными дифрагированными световыми лучами 22-25. В диапазонах углов, которые не включены в порядок дифракции дифрагированных световых лучей 22-25, полутоновое изображение 2 вновь распознаваемо в градациях серого.

В третьем варианте выполнения защитного элемента 1 оба типа полей, фоновые поля 5 и образцы 6 элементов изображения, имеют структуры 18, 19 дифракционных решеток, разлагающих падающий свет 15 на цвета, отличающихся только азимутом векторов k решетки. Вектор k решетки для дифракционных решеток образцов 6 элементов изображения ориентирован параллельно координатной оси y, то есть с азимутом =90° или 270°. Вектор k решетки для дифракционных решеток фоновых полей 5 отличается от векторов k решетки образцов 6 элементов изображения и имеет азимут, например, равный =0° или 180°. Наблюдатель с направлением наблюдения, параллельным плоскости дифракции, которая включает в себя координатную ось y и вектор k решетки первых структур 18, наблюдает с вышеназванного расстояния наблюдения полутоновое изображение 2 в одном из цветов дифракции, контрастном относительно образца изображения, то есть он видит светлые участки образцов 6 элементов изображения с вторыми структурами 19 светлее, чем рассеянный свет фоновых полей 5. Во время поворота многослойной структуры 10 в своей плоскости контраст в полутоновом изображении 2 исчезает, чтобы вновь сформироваться при углах поворота , равных 90° или 270°, так как векторы k решетки первых структур 18 в фоновых полях 5 ориентированы параллельно плоскости наблюдения и поэтому фоновые поля теперь светятся. Полутоновое изображение 2 наблюдается наблюдателем в режиме с инверсным контрастом и в том же цвете. Если при этом пространственные частоты f первой и второй структур 18, 19 различаются, например на 15-25%, то при повороте изменяется не только контраст, но и цвет полутонового изображения 2. При углах наблюдения вне дифрагированных световых лучей 22, 23 и 24, 25 соответствующих порядков дифракции полутоновое изображение 2 ввиду отсутствия контраста не наблюдается.

Если пространственные частоты f первой и/или второй структур 18, 19 выбраны в зависимости от местоположения, то полутоновое изображение представляет собой цветное изображение, которое при определенном угле наклона соответствует, например, цветам образца изображения.

В модифицированных втором и третьем вариантах выполнения по фиг.1 первые структуры 18 (фиг.3) фоновых полей 5 имеют различные направления векторов k решетки, то есть имеют азимуты , например, в диапазоне -80° 80°, так что во время поворота многослойной структуры 10 в этом азимутальном диапазоне в темном, не имеющем контраста, изображении защитного элемента 1 светятся в цвете участки тех структур 18, у которых вектор k решетки точно параллелен плоскости наблюдения.

В другом предпочтительном варианте выполнения по фиг.1 линейные дифракционные решетки в фоновых полях 5 выполнены таким образом, что дифракционные решетки с параллельно ориентированными векторами k решетки расположены в рядах элементов 4 изображения. Азимуты векторов k решетки одного ряда отличаются от азимутов векторов k решетки фоновых полей обоих соседних рядов элементов 4 изображения. Например, три ряда А, В, С расположены с заданными значениями азимутов. Никакие из векторов k решетки фоновых полей 5, как и векторов k решетки образцов элементов изображения, не ориентированы параллельно координатной оси y, как и в случае векторов k решетки образцов в элементах изображения. Поэтому наблюдатель видит полутоновое изображение 2 с правильным контрастом, когда координатная ось y полутонового изображения 2 находится в плоскости наблюдения. Образцы 6 элементов изображения являются светлыми, а фоновые поля 5 - темными. При повороте вокруг нормали 20 (фиг.3) защитный элемент 1 изменяет свое представление, когда многослойная структура 10 (фиг.3) рассматривается при тех же условиях подсветки наблюдения, что и на фиг.1. Полутоновое изображение 2 становится темным, менее контрастным изображением, причем в рядах А, В, С те фоновые участки представляются цветными, у которых векторы k решетки параллельны плоскости наблюдения.

На фиг.5 показан фрагмент фиг.1 после поворота на угол . При названном расстоянии наблюдения полутоновое изображение 2 (фиг.1) формируется как темный неконтрастный участок, на котором расположены светлые светящиеся полосы, которые образованы рядами 26 А элементов 4 изображения (фиг.1) с фоновыми полями 5, векторы k решеток которых (фиг.1) при повороте на угол ориентированы параллельно следу 27 плоскости наблюдения на плоскость многослойной структуры 10.

На фиг.6 показано, что при повороте на угол ₁, напротив, светятся фоновые поля 5 рядов 28 В, как только векторы k решеток фоновых полей 5 в рядах 28 В (фиг.1) ориентируются параллельно следу 27. Фоновые поля 5 рядов 26 А образуют теперь только часть неконтрастной темной поверхности защитного элемента 1 (фиг.1), так как векторы k решеток рядов 26 А выведены из плоскости наблюдения. По той же причине на фиг.7 при угле ₂ поворота фоновые поля 5 рядов 29 С становятся светлыми, а фоновые поля других рядов 26, 28 - темными. Иными словами, если ряды 26, 28, 29 в последовательности ABC ... ABC и т.д., циклически повторяясь, размещены на защитном элементе 1 (фиг.1), то при повороте защитного элемента 1 светлые, зависящие от пространственной частоты f первых структур 18 (фиг.3) на фоновых полях 5, цветные полосы будут перемещаться по поверхности защитного элемента 1 (фиг.1), пока при угле поворота, равном 180° или 0°, полутоновое изображение снова не станет наблюдаться без цветных полос, так как координатная ось y и векторы k решеток (фиг.1) вторых структур 19 (фиг.3) в образцах 6 элементов изображения ориентированы параллельно следу 27.

Если вторая структура 19 является одним из дифракционных рассеивателей, то полутоновое изображение 2 наблюдается, по существу, независимо от угла поворота, причем при повороте защитного элемента 1 цветные полосы рядов 26, 28, 29 представляются перемещающимися по полутоновому изображению 2.

При рассмотрении с расстояния, меньшего, чем упомянутое выше расстояние чтения, ряды 26, 28, 29 элементов 4 изображения распадаются, и фоновые поля 5 или образцы 6 элементов изображения (фиг.1) распознаются при тех же условиях, как описано выше.

На фиг.8 полутоновый узор 2 имеет флагоподобное разделение, при котором на основной поверхности 7 помещена ограниченная граничными линиями 30 лента 8. Элементы 4 изображения, показанные на увеличенном фрагменте 3, имеют увеличенную долю поверхности образцов 6 элементов изображения для ленты 8, чем для основной поверхности 7. Участки образцов 6 элементов изображения покрыты дифракционным рассеивателем, а участки фоновых полей 5 - дифракционной структурой. Фоновые поля 5, первая структура 18 (фиг.3) которых имеет одинаковую пространственную частоту f и параллельно друг к другу ориентированные векторы k решеток (фиг.1), то есть один и тот же азимут 90° или 270° (фиг.1), расположены не простыми прямыми полосами 26 (фиг.7), 28 (фиг.7), 29 (фиг.7) элементов 4 изображения, а таким образом, что элементы 4 изображения с этими фоновыми полями 5 образуют, по меньшей мере, одно малое изображение 31, видимое под предварительно определенным углом наблюдения. На фиг.8 в качестве примера малые изображения 31-35 представляют сегменты кругового кольца. Малые изображения 31-35 отличаются примененными для первых структур 18 фоновых полей 5 значениями пространственной частоты f и азимута (фиг.1) векторов k решетки (фиг.1). Фоновые поля 5, которые не используются для малых изображений 31-35, имеют отражающую поверхность или структуру типа фасеточного глаза. На упомянутом расстоянии наблюдения наблюдатель видит полутоновое изображение 2 в серых тонах независимо от угла поворота (фиг.5). На поверхности защитного элемента 1 (фиг.1) наблюдатель распознает те малые изображения 31, 32, 33, 34, 35, у которых векторы решетки при повороте защитного элемента 1 случайным образом оказываются в плоскости наблюдения, причем цвет наблюдаемых малых изображений 31-35 определяется пространственной частотой f и углом наклона защитного элемента 1.

Например, при повороте защитного элемента 1 вокруг нормали 20 (фиг.3) в предварительно определенной последовательности засвечиваются одно или более из малых изображений 31-35, формируя кинематический эффект, то есть при повороте вокруг нормали 20 (фиг.3) местоположение наблюдаемых в текущий момент малых изображений 31-35 перемещается по поверхности защитного элемента 1. При наклоне вокруг координатной оси х изменяется цвет наблюдаемых в текущий момент малых изображений 31-35. В одном варианте выполнения множество таких малых изображений 31-35 расположены таким образом, что некоторые из них, в данном случае обозначенные ссылочными позициями 31 и 32, образуют при ориентации защитного элемента 1, предварительно определенной углом поворота и углом наклона, предварительно определенный знак, то есть малые изображения 31-35 предпочтительным образом служат для установления предварительно определенной ориентации защитного элемента 1 в пространстве.

Малые изображения 31-35 не ограничены только простыми знаками, а представляют собой в одном варианте выполнения изображения, сформированные на пиксельной основе, как, например, сильно уменьшенную копию полутонового изображения 2 или графическое представление из линейных элементов и/или элементов поверхности.

В другом варианте выполнения полутонового изображения 2 фоновые поля 5 имеют, например, малое изображение 31, отражающую решетку с пространственной частотой f 2300 линий/мм в качестве первой структуры 18. Малое изображение 31 является видимым для наблюдателя, только если он смотрит прямо в отраженный свет 21 (фиг.3) и распознает малое изображение 31 в смешанном цвете, характерном для этой высокочастотной дифракционной решетки, или если он, с учетом увеличенных углов дифракции (фиг.3), рассматривает малое изображение 31 под соответствующим углом наклона и видит малое изображение 31 в светлом, сине-зеленом цвете на темном поле защитного элемента 1.

В другой форме выполнения фоновые поля 5 имеют дифракционную решетку, разлагающую падающий свет 15 (фиг.3) на цвета, с азимутом =0°. В образцы 6 элементов изображения встроен дифракционный рассеиватель. Полутоновое изображение 2 наблюдается при угле поворота, равном 90° и 270° в градациях яркости одного цвета с инвертированным контрастом, а вне этого угла поворота - в градациях серого с контрастом относительно образца изображения.

В другом варианте выполнения фоновые поля 5 в качестве первой структуры 18 содержат асимметричную дифракционную решетку с азимутом =0°, бороздки которой ориентированы параллельно координатной оси y. Образцы 6 элементов изображения покрыты такой же асимметричной дифракционной решеткой, однако вектор k решетки для второй структуры 19 (фиг.3) ориентирован противоположно вектору k решетки для первой структуры 18, то есть значение азимута =180°. Полутоновое изображение 2 наблюдается теперь только при угле поворота, равном 0° и 180° в цвете, зависящем от пространственной частоты f и условий наблюдения, или, в случае ахроматической асимметричной дифракционной решетки, в цвете падающего света 15 (фиг.3), причем после поворота на 180° контраст полутонового изображения 2 соответственно инвертируется. Вне этих обоих углов поворота контраст в полутоновом изображении исчезает.

В таблице 2 приведены комбинации дифракционных структур для фоновых полей 5 и образцов 6 элементов изображения, при которых возникает инверсия контраста или потеря контраста с цветовыми эффектами при предварительно определенных значениях углов поворота.

На фиг.9 показан другой вариант выполнения элементов 4 изображения. Образец 6 элемента изображения выполнен в форме ленты и имеет контур образца, в данном случае звезды. Фоновое поле 5 разделяется, по меньшей мере, на два участка поверхности, если образец 6 элемента изображения в форме ленты замкнут. Ширина образца 6 элемента изображения определяет долю площади образца 6 элемента изображения в элементе 4 изображения. Для того чтобы полутоновое изображение 2 (фиг.8), вследствие слишком равномерного расположения элементов 4 образца или фоновых полей 5, не имело нежелательной модуляции яркости, образцы 6 элементов изображения в соседних элементах 4 изображения различаются, например, за счет их ориентации относительно системы координат х, y. На расстоянии наблюдения наблюдатель видит полутоновое изображение 2, которое разлагается только на расстоянии чтения на образцы 6 элементов изображения, расположенные на элементах 4 изображения.

В другом варианте выполнения защитного элемента 1, как показано на увеличенном фрагменте 3 на фиг.9, на поверхности полутонового изображения 2 помещены полосы 36 образца, которые проходят, по меньшей мере, по части поверхности полутонового изображения 2. Полосы 36 образца имеют ширину В в диапазоне от 15 мкм до 300 мкм. Для простоты полосы 36 образца показаны на фиг.9 параллельными друг другу и содержат линейный образец, состоящий из полосы 40 поверхности (фиг.10), например, в форме греческого фриза, как это видно на фрагменте 3. В другом варианте выполнения линейный образец в полосах 36 образца выполнен в форме нанотекста, буквы которого имеют высоту менее ширины В полосы 36 образца. Другие варианты выполнения линейного образца включают в себя простые прямые или меандровые линии, ряды пиктограмм и т.д. Также некоторое расположение простых прямых или изогнутых линейных элементов образует линейный образец отдельно или в комбинации с фризом, и/или нанотекстом, и/или пиктограммами. Участки линейных образцов покрыты дифракционной структурой 37 образца и имеют ширину линий от 5 мкм до 50 мкм. Линейный образец накрывает в пределах поверхности полосы 36 образца фоновые поля 5 и/или образцы 6 элементов изображения только частично, чтобы полутоновое изображение 2 (фиг.1), образованное первыми и вторыми структурами 18 (фиг.3) и 19 (фиг.3), не испытывало заметного мешающего влияния. Структура 37 образца отличается, таким образом, как от первых, так и от вторых структур 18, 19, по меньшей мере, одним параметром структуры. Предпочтительным образом для структур 37 образца подходят дифракционные решетки, разлагающие падающий свет 15 (фиг.3) на цвета, с пространственными частотами f от 800 линий/мм до 2000 линий/мм. Если первые и/или вторые структуры 18, 19 не покрыты дифракционным рассеивателем, то дифракционный рассеиватель пригоден и для структуры 37 образца. В одном варианте выполнения полос 36 образца, по меньшей мере, такие параметры структуры, как пространственная частота f и/или азимутальная ориентация вектора решетки структур 37 образца выбраны в зависимости от местоположения, то есть названные параметры структуры являются функциями координат (х, y).

Фиг.10 показывает элемент 4 изображения с полосами 36 образца более детально. Полосы 36 образца проходят через фоновое поле 5 и образец 6 элемента изображения. Например, образец 6 элемента изображения, ради простоты, имеет показанную U-образную форму с ответвлениями 38, 39, соединенными соединительной частью. С помощью доли площади линейного образца в полосе 36 образца осуществляется управление поверхностной яркостью внутри образца 6 элемента изображения. Поверхностная яркость изменяется внутри образца 6 элемента изображения, как показано на фиг.10, посредством расширения полосы 40 поверхности линейного образца в полосе 36 образца. Поверхностная яркость образца 6 элемента изображения в левом ответвлении 38 снижена по сравнению с поверхностной яркостью в соединительной части за счет расширения полосы 40 поверхности. Для повышения яркости образца 6 элемента изображения по сравнению с соединительной частью, например, в правом ответвлении 39 ширина полосы 40 поверхности уменьшена. Так как дифракционная решетка, для того чтобы быть эффективной, должна включать в полосу 40 поверхности, по меньшей мере, от 3 до 5 бороздок, ширина линий полосы 40 поверхности не может быть ниже минимального значения, зависящего от пространственной частоты f и направления вектора k решетки (фиг.1). Дальнейшее повышение яркости образца 6 элемента изображения обуславливает разделение полосы 40 поверхности на маленькие пятна 41, так что более крупные участки способствуют повышенной яркости образца 6 элемента поверхности. То же самое справедливо для модуляции фоновых полей 5, например, в области 42 линии.

В варианте выполнения элементов 4 изображения согласно фиг.9, например, ширина линий полос 40 поверхности в фоновых полях 5 на всей поверхности полутонового изображения 2 одинакова, в то время как поверхностная яркость образцов 6 элементов изображения управляется соответственно образцу изображения для полутонового изображения 2 посредством ширины линии полос 40 поверхности в полосах 36 образца. Так как малые размеры полос 40 поверхности (фиг.10) и пятен 41 (фиг.10) не разрешаются глазом наблюдателя без вспомогательных средств, например лупы, микроскопа и т.д., поверхностная яркость образца 6 элемента изображения пропорциональна остающейся площади с второй структурой 19 (фиг.3).

Если полосы 36 образца содержат буквы нанотекста, то управление поверхностной яркостью, как описано с помощью фиг.2, достигается, например, путем увеличения и уменьшения толщины букв или увеличения расстояния между буквами.

Независимо от варианта выполнения на фиг.10 глаз наблюдателя распознает с нормального расстояния чтения менее 30 см и при подходящих условиях наблюдения полосы 36 образца как простые светлые линии, так как узор в полосах 36 образца может быть разрешен только с помощью лупы или микроскопа. При наклоне и/или повороте полосы 36 образца изменяют для наблюдателя свой цвет и/или начинают светиться или гаснут снова. При подходящем выборе параметров структуры для структур 37 образца (фиг.9) полутоновое изображение 2 (фиг.1), освещенное дневным светом и находящееся на названном расстоянии наблюдения, при наклоне или повороте демонстрирует сформированные множеством полос 36 образца цветные полосы 43 (фиг.1) в цветах радуги, которые изменяются по цвету и/или видимым образом перемещаются по поверхности защитного элемента 1.

Полутоновое изображение 2 в одном варианте выполнения представляет часть мозаики с элементами 44 поверхности, покрытыми дифракционными решетками, не зависимыми от полутонового изображения 2, которые проявляют оптическое действие согласно вышеупомянутому ЕР-А 0 105 099. В частности, в одном варианте выполнения полосы 36 образца являются частями мозаики из элементов 44 поверхности, которые проходят по полутоновому изображению 2.

В таблице 3 приведены предпочтительные комбинации структур 18 (фиг.3), 19 (фиг.3), 37 для фоновых полей 5, образцов 6 элементов изображения и полос 36 образца.

Признаки различных описанных вариантов выполнения могут комбинироваться друг с другом. В частности, приведенные в описании обозначения «фоновые поля 5», «образцы 6 элементов изображения» или «первая структура 18» и «вторая структура 19» являются взаимозаменяемыми.

Таблицы

Таблица 1
	Первая структура 18 для фонового поля 5	Вторая структура 19 для образца 6 элемента изображения
1.1	Плоское зеркало или прямоугольная решетка (сетка) с пространственными частотами f>2300 линий/мм или структура фасеточного глаза	Дифракционный рассеиватель
1.2	Структура фасеточного глаза	Изотропная матовая структура
1.3	Структура фасеточного глаза	Асимметричная ахроматическая дифракционная решетка
1.4	Наложенная дифракционная решетка	Анизотропная матовая структура

Таблица 2
	Первая структура 18 для фонового поля 5	Вторая структура 19 для образца 6 элемента изображения
2.1	Линейная дифракционная решетка с азимутом =0°	Дифракционный рассеиватель
2.2	Линейная дифракционная решетка с =0° и первой пространственной частотой f1	Линейная дифракционная решетка с =0° и второй пространственной частотой f2
2.3	Линейная или меандровая дифракционная решетка с азимутом 1° и первой пространственной частотой f1	Линейная или меандровая дифракционная решетка с азимутом 2° и второй пространственной частотой f2
2.4	Линейная или меандровая дифракционная решетка с азимутом 1°=90° и первой пространственной частотой f 1	Линейная или меандровая дифракционная решетка с азимутом 1°=0° и первой пространственной частотой f1 или анизотропная матовая структура
2.5	Асимметричная дифракционная решетка с азимутом 1°=180°	Асимметричная дифракционная решетка с азимутом 2°=0°

Таблица 3
	Первая структура 18 для фонового поля 5	Вторая структура 19 для образца 6 элемента изображения	Структура 370 образца для полосы 36 образца
3.1	Зеркало или прямоугольная решетка (сетка) с пространственной частотой f>2300 линий/мм	Дифракционный рассеиватель	Линейная дифракционная решетка с зависимым от места азимутом
3.2	Линейная дифракционная решетка с зависимым от места азимутом и пространственной частотой f 1	Линейная дифракционная решетка с =0° и пространственной частотой f2	Дифракционный рассеиватель
3.3	Линейная или меандровая дифракционная решетка с зависимым от места азимутом и первой пространственной частотой f1	Линейная или меандровая дифракционная решетка с азимутом ° и второй пространственной частотой f2	Дифракционный рассеиватель
3.4	Линейная или меандровая дифракционная решетка или анизотропная матовая структура с азимутом 1°=0°	Линейная или меандровая дифракционная решетка или анизотропная матовая структура с азимутом 1° 0°	Линейная дифракционная решетка с зависимой от места пространственной частотой