DE102019003518A1 - Security element with optically variable surface pattern - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement (12) zur Absicherung von Wertgegenständen, mit einem optisch variablen Flächenmuster (14), das bei Betrachtung in reflektiertem Licht in einem vorgegebenen Betrachtungswinkel (16-A) ein vorgegebenes Graustufenbild (18-A) mit unterschiedlichen Helligkeitswerten erzeugt, wobei- das optisch variable Flächenmuster (14) aus einer Mehrzahl von im Wesentlichen strahlenoptisch wirkenden Facetten (20) gebildet ist, deren laterale Abmessungen unterhalb von 100 µm liegen und deren Orientierung jeweils durch einen Neigungswinkel α gegen die Ebene des Flächenmusters (14) und durch einen Azimutwinkel φ in der Ebene des Flächenmusters (14) charakterisiert ist, wobei die Orientierung einer Facette jeweils einem zugehörigen charakteristischen Betrachtungswinkel (24) entspricht, und- das Graustufenbild (18-A) von einer Vielzahl von Facetten (20) des optisch variablen Flächenmusters (14) erzeugt wird, wobei die unterschiedlichen Helligkeitswerte des Graustufenbilds (18-A) durch unterschiedlich große Winkeldifferenzen (δ) zwischen dem charakteristischen Betrachtungswinkel (24) der an der Bilderzeugung beteiligten Facetten (20) und dem vorgegebenen Betrachtungswinkel (16-A) erzeugt werden, wobei kleinere Winkeldifferenzen helleren Graustufen und größere Winkeldifferenzen dunkleren Graustufen entsprechen.The invention relates to a security element (12) for securing objects of value, with an optically variable surface pattern (14) which, when viewed in reflected light at a predetermined viewing angle (16-A), generates a predetermined gray-scale image (18-A) with different brightness values, wherein- the optically variable surface pattern (14) is formed from a plurality of essentially ray-optically acting facets (20), the lateral dimensions of which are below 100 μm and their orientation in each case by an angle of inclination α to the plane of the surface pattern (14) and through an azimuth angle φ is characterized in the plane of the surface pattern (14), the orientation of a facet each corresponding to an associated characteristic viewing angle (24), and the gray-scale image (18-A) of a plurality of facets (20) of the optically variable surface pattern (14) is generated, the different brightness values of the gray level nimage (18-A) are generated by differently large angle differences (δ) between the characteristic viewing angle (24) of the facets (20) involved in the image generation and the specified viewing angle (16-A), with smaller angle differences lighter gray levels and larger angle differences darker Correspond to grayscale.
Description
Die Erfindung betrifft Sicherheitselemente zur Absicherung von Wertgegenständen mit einem optisch variablen Flächenmuster, sowie mit derartigen Sicherheitselementen ausgestattete Datenträger.The invention relates to security elements for protecting objects of value with an optically variable surface pattern, as well as data carriers equipped with such security elements.
Datenträger, wie etwa Wert- oder Ausweisdokumente, oder andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel und Verpackungen oder Umverpackungen hochwertiger Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.Data carriers, such as value or identity documents, or other objects of value, such as branded goods and packaging or outer packaging of high-quality branded goods, are often provided with security elements that allow the authenticity of the data carrier to be checked and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitselemente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente werden dabei mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrachtungswinkel einen anderen Farb- oder Helligkeitseindruck und/oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.Security elements with viewing angle-dependent effects play a special role in securing authenticity, since these cannot be reproduced even with the most modern copiers. The security elements are equipped with optically variable elements which give the viewer a different image impression from different viewing angles and, for example, show a different color or brightness impression and / or a different graphic motif depending on the viewing angle.
Bei Sicherheitselementen und insbesondere Banknoten werden als graphische Motive oft Portraits von bekannten Persönlichkeiten oder Würdenträgern, Abbildungen von Wappen oder anderen heraldischen Symbolen und Hoheitszeichen verwendet. Zur physikalischen Realisierung werden dabei oft Hologrammeffekte, Mikrolinsen-Merkmale oder Mikrospiegelelemente eingesetzt. Hologrammeffekte erlauben dabei zwar die Umsetzung filigraner Motive mit hoher Auflösung, sie sind jedoch vergleichsweise wenig brillant und damit abhängig von guter Beleuchtung. Darüber hinaus führen bereits leichte Änderungen des Betrachtungswinkels zu Falschfarbendarstellung, die insbesondere bei Portraits wenig attraktiv sind. Bei Mikrolinsen-Merkmalen können aus technischen Gründen derzeit nur Symbole mit begrenzter Auflösung dargestellt werden, die Umsetzung filigraner Motive ist nicht möglich. Die bisher bekannten Mikrospiegelelemente sind zwar beleuchtungsunabhängig gut sichtbar, die Erstellung der einzelnen Motive ist allerdings sehr aufwendig. Auch erscheinen die von den Mikrospiegeln erzeugten dreidimensionalen Wölbeffekte nicht immer visuell ausreichend attraktiv, da Helligkeitsvariationen nicht oder nur mit hohem Aufwand durch lichtabsorbierende Nanostrukturen verwirklicht werden können.In the case of security elements and in particular bank notes, portraits of well-known personalities or dignitaries, images of coats of arms or other heraldic symbols and emblems are often used as graphic motifs. Hologram effects, microlens features or micromirror elements are often used for the physical realization. Hologram effects allow the implementation of filigree motifs with high resolution, but they are comparatively less brilliant and therefore depend on good lighting. In addition, even slight changes in the viewing angle lead to false colors, which are not particularly attractive for portraits. For technical reasons, only symbols with limited resolution can currently be displayed for microlens features; the implementation of filigree motifs is not possible. The micromirror elements known to date are clearly visible regardless of the lighting, but the creation of the individual motifs is very complex. Also, the three-dimensional warping effects generated by the micromirrors do not always appear visually attractive enough, since brightness variations cannot be realized or only with great effort by light-absorbing nanostructures.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfach herzustellendes Sicherheitselement der eingangs genannten Art mit einem attraktiven Erscheinungsbild und hoher Fälschungssicherheit anzugeben.Taking this as a starting point, the invention is based on the object of specifying a security element of the type mentioned at the outset that is easy to manufacture and has an attractive appearance and a high level of security against forgery.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the features of the independent claims. Developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung erzeugt ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art bei Betrachtung in reflektiertem Licht in einem vorgegebenen Betrachtungswinkel ein vorgegebenes Graustufenbild mit unterschiedlichen Helligkeitswerten. Dabei ist vorgesehen, dass
- - das optisch variable Flächenmuster aus einer Mehrzahl von im Wesentlichen strahlenoptisch wirkenden Facetten gebildet ist, deren laterale Abmessungen unterhalb von 100 µm liegen und deren Orientierung jeweils durch einen Neigungswinkel
α gegen die Ebene des Flächenmusters und durch einen Azimutwinkelφ in der Ebene des Flächenmusters charakterisiert ist, wobei die Orientierung einer Facette jeweils einem zugehörigen charakteristischen Betrachtungswinkel entspricht, und - - das Graustufenbild von einer Vielzahl von Facetten des optisch variablen Flächenmusters erzeugt wird, wobei die unterschiedlichen Helligkeitswerte des Graustufenbilds durch unterschiedlich große Winkeldifferenzen zwischen dem charakteristischen Betrachtungswinkel der an der Bilderzeugung beteiligten Facetten und dem vorgegebenen Betrachtungswinkel erzeugt werden, wobei kleinere Winkeldifferenzen helleren Graustufen und größere Winkeldifferenzen dunkleren Graustufen entsprechen.
- the optically variable surface pattern is formed from a plurality of essentially ray-optically acting facets, the lateral dimensions of which are below 100 μm and their orientation in each case by an angle of inclination
α against the plane of the surface pattern and through an azimuth angleφ is characterized in the plane of the surface pattern, the orientation of a facet each corresponding to an associated characteristic viewing angle, and - - The grayscale image is generated from a large number of facets of the optically variable surface pattern, the different brightness values of the grayscale image being generated by differently large angle differences between the characteristic viewing angle of the facets involved in the image generation and the specified viewing angle, with smaller angle differences lighter gray levels and larger angle differences correspond to darker shades of gray.
Die Erfindung beruht in diesem Aspekt auf dem Gedanken, dass strahlenoptisch wirkende Facetten in der Praxis nicht in einen einzigen, unendlich scharfen Winkel reflektieren, sondern stets in einen gewissen Raumwinkelbereich um diesen charakteristischen Betrachtungswinkel herum. Diese Reflexion kann auch und/ oder durch Lichtquellen mit einer räumlichen Ausdehnung und/ oder durch Streulicht hervorgerufen werden. Entspricht der Beobachtungswinkel dem charakteristischen Betrachtungswinkel, auf den eine Facette durch ihre Orientierung ausgelegt ist, so erscheint sie mit der maximal möglichen Helligkeit. Mit zunehmender Abweichung des Beobachtungswinkels vom charakteristischen Betrachtungswinkel nimmt die Helligkeit der Facette ab, bis schließlich kein Licht mehr in die Beobachtungsrichtung reflektiert wird. Durch gezielte Fehlorientierungen, also die gezielte Einstellung von Winkeldifferenzen zwischen dem charakteristischen Betrachtungswinkel einer Facette und der intendierten Beobachtungsrichtung, lassen sich daher Helligkeitsabstufungen in einem Graustufenbild erzeugen, ohne dass die Oberfläche der Facetten verändert oder mit zusätzlichen absorbierenden Strukturen belegt werden muss.In this aspect, the invention is based on the idea that, in practice, facets which act optically do not reflect in a single, infinitely sharp angle, but always in a certain solid angle range around this characteristic viewing angle. This reflection can also and / or be caused by light sources with a spatial extent and / or by scattered light. If the viewing angle corresponds to the characteristic viewing angle for which a facet is designed due to its orientation, it appears with the maximum possible brightness. With increasing deviation of the viewing angle from the characteristic viewing angle, the brightness of the facet decreases until finally no more light is reflected in the viewing direction. Through targeted misorientation, i.e. the targeted setting of angle differences between the characteristic viewing angle of a facet and the intended viewing direction, it is possible to generate brightness gradations in a grayscale image without changing the surface of the facets or having to cover them with additional absorbent structures.
Die eine gegebene Winkeldifferenz aufweisenden Facetten weisen in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung unterschiedliche Kombinationen von Azimutwinkel und Neigungswinkel auf, um die gegebene Winkeldifferenz zu erzeugen. Mit Vorteil sind Azimutwinkel und/ oder Neigungswinkel, die eine gegebene Winkeldifferenz erzeugen, unregelmäßig, insbesondere zufällig oder quasizufällig verteilt.In a preferred embodiment of the invention, the facets having a given angle difference have different combinations of azimuth angle and angle of inclination in order to generate the given angle difference. Azimuth angles and / or angles of inclination which generate a given angle difference are advantageously distributed irregularly, in particular randomly or quasi-randomly.
In einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung ist das Flächenmuster in mehrere Zonen unterteilt, wobei die eine gegebene Winkeldifferenz aufweisenden Facetten innerhalb jeder Zone des Flächenmusters jeweils denselben Azimutwinkel und Neigungswinkel aufweisen. Zwischen unterschiedlichen Zonen, insbesondere zwischen benachbarten Zonen, unterscheiden sich Azimutwinkel und/oder Neigungswinkel allerdings vorzugsweise deutlich, so dass die Zonen abseits des vorgegebenen Betrachtungswinkels zueinander kontrastierend in Erscheinung treten.In another, likewise advantageous embodiment, the surface pattern is subdivided into several zones, the facets having a given angle difference within each zone of the surface pattern each having the same azimuth angle and angle of inclination. However, azimuth angles and / or angles of inclination preferably differ significantly between different zones, in particular between adjacent zones, so that the zones appear in contrast to one another apart from the predetermined viewing angle.
Die genannten Zonen können insbesondere in Form von Zeichen oder Mustern ausgebildet sein, so dass abseits des vorgegebenen Betrachtungswinkels ein zusätzliches graphisches Muster oder eine zusätzliche Information sichtbar wird. Das zusätzliches Muster bzw. die zusätzliche Information kann insbesondere unerwünschte Negativbilder des Graustufenbilds überdecken und unkenntlich machen.The named zones can in particular be designed in the form of characters or patterns, so that an additional graphic pattern or additional information becomes visible away from the specified viewing angle. The additional pattern or the additional information can, in particular, cover undesired negative images of the gray-scale image and make them unrecognizable.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass
- - das optisch variable Flächenmuster neben dem in dem genannten ersten Betrachtungswinkel erzeugten ersten Graustufenbild ein in einem zweiten, unterschiedlichen, vorgegebenen Betrachtungswinkel ein zweites vorgegebenes Graustufenbild mit unterschiedlichen Helligkeitswerten erzeugt, wobei
- - das erste und zweite Graustufenbild jeweils von einer Vielzahl von Facetten des optisch variablen Flächenmusters erzeugt werden, wobei die unterschiedlichen Helligkeitswerte des ersten bzw. zweiten Graustufenbilds durch unterschiedlich große Winkeldifferenzen zwischen dem charakteristischen Betrachtungswinkel der an der Bilderzeugung jeweils beteiligten Facetten und dem vorgegebenen ersten bzw. zweiten Betrachtungswinkel erzeugt werden, wobei kleinere Abweichungen helleren Graustufen und größere Abweichungen dunkleren Graustufen entsprechen.
- the optically variable surface pattern, in addition to the first gray-level image generated in the said first viewing angle, generates a second predetermined gray-level image with different brightness values in a second, different, predetermined viewing angle, wherein
- - the first and second gray-scale image are each generated from a plurality of facets of the optically variable surface pattern, the different brightness values of the first and second gray-scale image due to differently large angle differences between the characteristic viewing angle of the facets involved in the image generation and the specified first or Second viewing angle are generated, with smaller deviations corresponding to lighter gray levels and larger deviations correspond to darker gray levels.
Die an der Erzeugung des ersten bzw. zweiten Graustufenbilds jeweils beteiligten Facetten sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung regelmäßig, insbesondere rasterartig verschachtelt angeordnet. Ebenfalls mit Vorteil können alternativ die an der Erzeugung des ersten bzw. zweiten Graustufenbilds jeweils beteiligten Facetten unregelmäßig, insbesondere zufällig oder quasizufällig verteilt angeordnet sein.The facets involved in the generation of the first or second gray level image are arranged in an advantageous embodiment regularly, in particular in a grid-like manner, nested. Alternatively, the facets involved in the generation of the first or second gray level image can also advantageously be arranged irregularly, in particular randomly or quasi-randomly distributed.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die an der Erzeugung des ersten Graustufenbilds beteiligten Facetten bezogen auf den zweiten Betrachtungswinkel jeweils eine große, vorzugsweise sogar die maximale Winkeldifferenz auf. Umgekehrt weisen auch die an der Erzeugung des zweiten Graustufenbilds beteiligten Facetten bezogen auf den ersten Betrachtungswinkel jeweils eine große, vorzugsweise sogar die maximale Winkeldifferenz auf.In a preferred embodiment, the facets involved in the generation of the first gray level image each have a large, preferably even the maximum, angle difference with respect to the second viewing angle. Conversely, the facets involved in the generation of the second grayscale image also each have a large, preferably even the maximum, angle difference in relation to the first viewing angle.
Es versteht sich, dass das optisch variable Flächenmuster neben dem zweiten Graustufenbild in analoger Weise auch weitere Graustufenbilder erzeugen kann.It goes without saying that the optically variable surface pattern can also generate further gray-scale images in an analogous manner in addition to the second gray-scale image.
Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung erzeugt ein Sicherheitselement der eingangs genannten Art bei Betrachtung in reflektiertem Licht in einem vorgegebenen Betrachtungswinkel zwei oder mehr vorgegebene Graustufenbilder mit unterschiedlichen Helligkeitswerten. Dabei ist vorgesehen, dass
- - das optisch variable Flächenmuster aus einer Mehrzahl von im Wesentlichen strahlenoptisch wirkenden Facetten gebildet ist, deren laterale Abmessungen unterhalb von 100 µm liegen und deren Orientierung jeweils durch einen Neigungswinkel
α gegen die Ebene des Flächenmusters und durch einen Azimutwinkelφ in der Ebene des Flächenmusters charakterisiert ist, wobei die Orientierung einer Facette jeweils einem zugehörigen charakteristischen Betrachtungswinkel entspricht, - - jedes Graustufenbild von einer Vielzahl von Facetten des optisch variablen Flächenmusters erzeugt wird, wobei die unterschiedlichen Helligkeitswerte eines Bildpunkts des jeweiligen Graustufenbilds durch den Flächenanteil der diesem Bildpunkt zugeordneten Facetten erzeugt wird, deren charakteristischen Betrachtungswinkel dem vorgegebenen Betrachtungswinkel des Graustufenbilds entspricht, wobei größere Flächenanteile helleren Graustufen und kleinere Flächenanteile dunkleren Graustufen entsprechen, und
- - der charakteristische Betrachtungswinkel derjenigen Facetten, die keinem der vorgegebenen Betrachtungswinkel eines Graustufenbilds entsprechen, für alle Graustufenbilder einem gemeinsamen, vorgegebenen Nebenwinkel entsprechen.
- the optically variable surface pattern is formed from a plurality of essentially ray-optically acting facets, the lateral dimensions of which are below 100 μm and their orientation in each case by an angle of inclination
α against the plane of the surface pattern and through an azimuth angleφ is characterized in the plane of the surface pattern, the orientation of a facet each corresponding to an associated characteristic viewing angle, - - Each grayscale image is generated from a large number of facets of the optically variable surface pattern, the different brightness values of a pixel of the respective grayscale image being generated by the area portion of the facets assigned to this pixel, the characteristic viewing angle of which corresponds to the specified viewing angle of the gray scale image, with larger surface portions being lighter gray levels and smaller areas correspond to darker shades of gray, and
- the characteristic viewing angle of those facets which do not correspond to any of the predetermined viewing angles of a gray level image correspond to a common, predetermined secondary angle for all gray level images.
Die Erfindung beruht in diesem Aspekt auf dem Gedanken, die Helligkeit der Bildpunkte der Graustufenbilder durch den Flächenanteil von Facetten einzustellen, die in den zugehörigen vorgegebenen Betrachtungswinkel reflektieren. Der Flächenanteil kann für die hellsten Bildpunkte 100% und für die dunkelsten Bildpunkte 0% betragen und für graue Bildpunkte entsprechende Zwischenwerte zwischen 0% und 100% annehmen. Die Besonderheit besteht dabei darin, dass alle Facetten, die nicht in einen der vorgegebenen Betrachtungswinkel reflektieren, gleich ausgerichtet sind, und zwar so, dass sie alle in einen gemeinsamen Nebenwinkel reflektieren. Während die Graustufenbilder somit alle jeweils einzeln in den zugehörigen Betrachtungswinkeln sichtbar sind, überlagern sich die unerwünschten Negativdarstellungen alle in dem Nebenwinkel und werden dadurch stark unkenntlich gemacht.In this aspect, the invention is based on the idea of increasing the brightness of the pixels Set grayscale images by the area proportion of facets that reflect in the associated predetermined viewing angle. The area portion can be 100% for the brightest image points and 0% for the darkest image points and assume corresponding intermediate values between 0% and 100% for gray image points. The special feature here is that all facets that do not reflect into one of the specified viewing angles are aligned in the same way, in such a way that they all reflect into a common secondary angle. While the grayscale images are thus all individually visible in the associated viewing angles, the undesirable negative representations are all superimposed in the secondary angle and are thereby made very unrecognizable.
Der Nebenwinkel unterscheidet sich vorzugsweise möglichst stark von den vorgegebenen Betrachtungsrichtungen. Beispielsweise kann der Winkel zwischen dem Nebenwinkel und jeder der vorgegebenen Betrachtungsrichtungen mehr als 40°, insbesondere mehr als 50° oder sogar mehr als 60° betragen.The secondary angle preferably differs as much as possible from the specified viewing directions. For example, the angle between the secondary angle and each of the predetermined viewing directions can be more than 40 °, in particular more than 50 ° or even more than 60 °.
In beiden Erfindungsaspekten weisen die Facetten vorteilhaft laterale Abmessungen unterhalb von 50 µm, bevorzugt unterhalb von 30 µm, besonders bevorzugt unterhalb von 15 µm auf.In both aspects of the invention, the facets advantageously have lateral dimensions below 50 μm, preferably below 30 μm, particularly preferably below 15 μm.
In beiden Erfindungsaspekten weist zumindest eines der vorgegebenen Graustufenbilder vorteilhaft scharf begrenzte Motivbereiche. Die Motivbereiche weisen vorzugsweise eine Auflösung von mehr als 170 dpi, insbesondere mehr als 500 dpi, vorzugsweise mehr als 2000 dpi, auf. Die erreichbare Auflösung ist dabei auf Linienstärken von etwa 150 µm begrenzt. Mit den oben beschriebenen Sicherheitselementen können deutlich feinere Linienstärken bis herab zu weniger als 10 µm erzeugt werden. Dadurch wird nicht nur eine deutlich größere Gestaltungsfreiheit für den Designer erreicht, auch die Fälschungssicherheit wird bedeutend verbessert.In both aspects of the invention, at least one of the predefined gray-scale images advantageously has sharply delimited subject areas. The motif areas preferably have a resolution of more than 170 dpi, in particular more than 500 dpi, preferably more than 2000 dpi. The achievable resolution is limited to a line width of around 150 µm. With the security elements described above, clearly finer line widths down to less than 10 µm can be produced. This not only gives the designer much greater freedom of design, it also significantly improves protection against forgery.
Enthält das Flächenmuster mehrere Graustufenbilder, so unterscheiden sich die jeweiligen vorgegebenen Betrachtungsrichtungen vorteilhaft möglichst stark voneinander. Beispielsweise kann der Winkel zwischen den vorgegebenen Betrachtungsrichtungen zweier Graustufenbilder mehr als 40°, insbesondere mehr als 50° oder sogar mehr als 60° betragen.If the surface pattern contains several gray-scale images, then the respective predetermined viewing directions advantageously differ from one another as much as possible. For example, the angle between the predetermined viewing directions of two gray-scale images can be more than 40 °, in particular more than 50 ° or even more than 60 °.
In beiden Erfindungsaspekten kann vorgesehen sein, dass die Winkeldifferenz zwischen dem ersten und zweiten Betrachtungswinkel von zwei Graustufenbilder sehr groß ist, und vorzugsweise größer 70° beträgt. Somit befindet sich ein Nebenwinkel, d.h. der Betrachtungswinkel des gemeinsamen Negativs der Graustufenbilder zwischen den jeweiligen Graustufenbildern. Das jeweilige Graustufenbild kann bei Betrachtung in seinem Betrachtungswinkel sehr gut erkannt werden, ohne vom Negativ des anderen Graustufenbilds bzw. der anderen Graustufenbilder gestört zu werden. Insbesondere können durch Überlagerung der jeweiligen Negativdarstellungen der Graustufenbilder diese stark unkenntlich gemacht werden.In both aspects of the invention it can be provided that the angle difference between the first and second viewing angles of two gray-scale images is very large, and is preferably greater than 70 °. Thus there is a minor angle, i.e. the viewing angle of the common negative of the grayscale images between the respective grayscale images. The respective grayscale image can be recognized very well when viewed from its viewing angle without being disturbed by the negative of the other grayscale image or the other grayscale images. In particular, by overlaying the respective negative representations of the gray-scale images, these can be made very unrecognizable.
Die Negativdarstellungen der Graustufenbilder können mithilfe mehrerer Gruppen von Facetten, die jeweils unterschiedlich ausgerichtet sind, auf mehrere Nebenwinkel aufgeteilt werden. Die Gruppen von Facetten sind vorzugsweise zufällig ausgebildet, orientiert und/oder angeordnet und können eine bestimmte, vorzugsweise eine zufällige Form, insbesondere ein zufälliges Muster aufweisen. Somit wäre beispielsweise eine kombinierte Darstellung einer Negativdarstellung möglich, wonach die jeweiligen Negativdarstellungen nahezu unkenntlich für den Betrachter werden.The negative representations of the grayscale images can be divided into several secondary angles with the help of several groups of facets, which are each aligned differently. The groups of facets are preferably formed, oriented and / or arranged randomly and can have a specific, preferably random shape, in particular a random pattern. Thus, for example, a combined representation of a negative representation would be possible, after which the respective negative representations become almost unrecognizable for the viewer.
In beiden Erfindungsaspekten weist zumindest eine Facette, insbesondere eine Gruppe von Facetten, und/ oder ein Flächenmuster eine Beschichtung auf. In einer Ausgestaltung kann die Beschichtung eine Color-Shift-Beschichtung, d.h. eine entsprechend dem Betrachtungswinkel farbändernde Beschichtung, sein. Die Color-Shift-Beschichtung umfasst beispielsweise mehrere Schichten, eine Absorberschicht und ein Dielektrikum und gegebenenfalls eine Reflektorschicht, umfassen. Die Absorberschicht weist beispielsweise eine Schicht basierend Chrom, Aluminium und/ oder Silber auf, die Schicht des Dielektrikums ist eine Schicht umfassend beispielsweise SiO2. Die Oberfläche der Facette, auf der die Beschichtung aufgebracht wird, kann bereits als Reflektor dienen. In einer Ausgestaltung kann die Beschichtung zusätzlich die Reflektorschicht, basierend Chrom, Aluminium und/ oder Silber, umfassen. In einer Ausgestaltung kann die Beschichtung eine Kombination von wenigsten einem Metall, anorganischen Material und/ oder einer transluzenten Druckfarbe umfassen, wobei auch eine Kombination von Metallen, und/ oder anorganischen Materialien und/ oder transluzenten Druckfarben alleine oder miteinander vorgesehen sein kann.In both aspects of the invention, at least one facet, in particular a group of facets, and / or a surface pattern has a coating. In one embodiment, the coating can be a color shift coating, ie a coating that changes color in accordance with the viewing angle. The color shift coating comprises, for example, several layers, an absorber layer and a dielectric and optionally a reflector layer. The absorber layer has, for example, a layer based on chromium, aluminum and / or silver, the layer of the dielectric is a layer comprising, for example, SiO 2 . The surface of the facet on which the coating is applied can already serve as a reflector. In one embodiment, the coating can additionally comprise the reflector layer based on chromium, aluminum and / or silver. In one embodiment, the coating can comprise a combination of at least one metal, inorganic material and / or one translucent printing ink, wherein a combination of metals and / or inorganic materials and / or translucent printing inks can be provided alone or with one another.
In einer Ausgestaltung beider Erfindungsaspekten kann vorgesehen sein, dass eine Gruppe von Facetten und/ oder ein Flächenmuster aus Facetten in Kombination mit einem Hologramm und/ oder Mikrospiegeln und/ oder Mikrolinsen vorliegt. Somit können unterschiedliche optische Effekte miteinander kombiniert werden, so dass beispielsweise zusätzlich diffraktive Effekte erzeugt werden können. Die Fälschungssicherheit des Sicherheitselements ist dadurch deutlich erhöht, da zur Herstellung mehrere aufwändige Schritte und Prozesse notwendig sind.In one embodiment of both aspects of the invention, it can be provided that a group of facets and / or a surface pattern of facets in combination with a hologram and / or micromirrors and / or microlenses is present. Different optical effects can thus be combined with one another, so that, for example, additional diffractive effects can be generated. The security element's security against forgery is thereby significantly increased, since several complex steps and processes are necessary for production.
In einer Ausgestaltung beider Erfindungsaspekten kann vorgesehen sein, dass eine Gruppe von Facetten und/ oder ein Flächenmuster aus Facetten verschachtelt mit einem Hologramm und/ oder Mikrospiegeln und/ oder Mikrolinsen vorliegt. Auch hier ist Fälschungssicherheit des Sicherheitselements dadurch deutlich erhöht, da zur Herstellung mehrere aufwändige Schritte und Prozesse notwendig sind. Die einzelnen Flächenmuster und Hologramm-, Mikrospielgel- und/oder Mikrolinsenflächenbereiche sind dabei derart klein ausgewählt, dass nicht jeder Flächenbereich einzeln vom Betrachter gesehen werden kann, jedoch in Kombination miteinander. Die Flächenbereiche und/ oder Flächenmuster weisen vorzugsweise eine durchschnittliche Länge und Breite von maximal 100 µm auf. Die Flächenbereiche und/ oder Flächenmuster sind vorzugsweise schachbrettartig zueinander angeordnet.In one embodiment of both aspects of the invention, it can be provided that a group of facets and / or a surface pattern of facets is interleaved with a hologram and / or micromirrors and / or microlenses. Here, too, the security element's security against counterfeiting is significantly increased because several complex steps and processes are necessary for production. The individual surface patterns and hologram, microgame gel and / or micro lens surface areas are selected to be so small that not every surface area can be seen individually by the viewer, but in combination with one another. The surface areas and / or surface patterns preferably have an average length and width of at most 100 μm. The surface areas and / or surface patterns are preferably arranged in a checkerboard manner to one another.
Neben den beschriebenen Sicherheitselementen selbst enthält die Erfindung auch einen Datenträger mit einem der Sicherheitselemente der beschriebenen Art, wobei das Sicherheitselement sowohl in einem opaken Bereich des Datenträgers als auch in oder über einem transparenten Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung des Datenträgers angeordnet sein kann. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um ein Wertdokument, wie eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, eine Polymerbanknote oder eine Folienverbundbanknote, um eine Aktie, eine Anleihe, eine Urkunde, einen Gutschein, einen Scheck, eine hochwertige Eintrittskarte, aber auch um eine Ausweiskarte, wie etwa eine Kreditkarte, eine Bankkarte, eine Barzahlungskarte, eine Berechtigungskarte, einen Personalausweis oder eine Passpersonalisierungsseite handeln.In addition to the described security elements themselves, the invention also contains a data carrier with one of the security elements of the type described, wherein the security element can be arranged both in an opaque area of the data carrier and in or above a transparent window area or a continuous opening in the data carrier. The data carrier can in particular be a value document, such as a bank note, in particular a paper bank note, a polymer bank note or a film composite bank note, a share, a bond, a certificate, a voucher, a check, a high-quality admission ticket, but also an identity card such as a credit card, a bank card, a cash card, an authorization card, an identity card or a passport personalization page.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.Further exemplary embodiments as well as advantages of the invention are explained below with reference to the figures, in the representation of which a reproduction true to scale and proportion was dispensed with in order to increase the clarity.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen, optisch variablen Sicherheitselement, -
2 eine Veranschaulichung der bei der Reflexion an einer Facette in der vorliegenden Erfindung relevanten Richtungen mit einer den Beobachtungsraum darstellenden Halbsphäre, -
3 in (a) den visuellen Eindruck eines Graustufenbilds bei Betrachtung aus dem zugehörigen vorgegebenen Betrachtungswinkel, und in (b) den visuellen Eindruck des Graustufenbilds aus einem stark verkippten Betrachtungswinkel, -
4 in (a) und (b) eine Darstellung wie in3 für ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
5 in (a) und (b) eine Darstellung wie in3 und4 für ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
6 eine Veranschaulichung der Wahl der charakteristischen Betrachtungswinkel der Facetten in einem Ausführungsbeispiel mit zwei Graustufenbildern, -
7 eine Veranschaulichung der Ausrichtung der Facetten in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und -
8 eine Veranschaulichung der Ausrichtung der Facetten in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a schematic representation of a bank note with an optically variable security element according to the invention, -
2 an illustration of the directions relevant for the reflection on a facet in the present invention with a hemisphere representing the observation space, -
3 in (a) the visual impression of a grayscale image when viewed from the associated specified viewing angle, and in (b) the visual impression of the grayscale image from a strongly tilted viewing angle, -
4th in (a) and (b) a representation as in3 for another embodiment of the invention, -
5 in (a) and (b) a representation as in3 and4th for a further embodiment of the invention, -
6th an illustration of the choice of the characteristic viewing angles of the facets in an exemplary embodiment with two gray-scale images, -
7th an illustration of the orientation of the facets in a further embodiment of the invention, and -
8th an illustration of the orientation of the facets in a further embodiment of the invention.
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert.
Das in
Das optisch variable Flächenmuster
Das Graustufenbild
Das Prinzip der Erfindung wird nun zunächst anhand eines einzelnen Graustufenbilds
Mit Bezug auf
Wie anhand der Halbsphäre
Unter Ausnutzung dieser Erkenntnis können Flächenmuster
Zunächst zeigt
Im der Darstellung der
Bei dem Ausführungsbeispiel der
Wird so für alle Graustufen, bzw. für alle zugehörigen Winkeldifferenzen vorgegangen, so ist der in
Ein deutlicher Unterschied ergibt sich allerdings bei Betrachtung des Graustufenbilds abseits des vorgegeben Betrachtungswinkels, wie in
Mit der Ausgestaltung gemäß
Mit Bezug auf
Da die so erzeugten Facetten alle dieselbe Winkeldifferenz
Bei einer starken Verkippung des Graustufenbilds aus dem von dem vorgegeben Betrachtungswinkel ergibt sich allerdings das in
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zwei Zonen
Bei einem anderen, nicht dargestellten, Ausführungsbeispiel könnte bei einem Betrachtungswinkel das invertierte Portrait
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die zwei Zonen
In einem weiteren, nicht dargestellten, Ausführungsbeispiel können anstatt zwei Zonen
Weitere Gestaltungsmöglichkeiten ergeben sich, wenn das optisch variable Flächenmuster
Die an der Erzeugung der verschiedenen Graustufenbilder jeweils beteiligten Facetten können dazu beispielsweise rasterartig verschachtelt angeordnet sein. Beispielsweise können die Facetten für die Erzeugung zweier Graustufenbilder
Die vorgegebenen Betrachtungswinkel der verschiedenen Graustufenbilder
Um nun die Darstellung des zweiten Graustufenbilds
Diese Auswahl wird nicht nur mit Bezug auf die Facetten des ersten Graustufenbilds
Mit Bezug auf
Die vorgegebenen Betrachtungswinkel der einzelnen Darstellungen sollen sich auch hier möglichst stark voneinander unterscheiden. Alle Facetten
Auf diese Weise werden alle Graustufenbilder
In der
Die Negativdarstellungen der Graustufenbilder
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- BanknoteBanknote
- 1212
- SicherheitselementSecurity element
- 1414th
- optisch variables Flächenmusteroptically variable surface pattern
- 1515th
- VerkippungTilt
- 16-A, 16-B16-A, 16-B
- vorgegebene Betrachtungswinkelpredetermined viewing angles
- 16-C16-C
- NebenwinkelSecondary angle
- 18-A, 18-B18-A, 18-B
- GraustufenbilderGrayscale images
- 2020th
- Facettefacet
- 2222nd
- senkrechte Beleuchtungsrichtungvertical direction of illumination
- 2424
- charakteristischer Betrachtungswinkelcharacteristic viewing angle
- 2626th
- Kreis um BeobachtungswinkelCircle around observation angle
- 3030th
- GraustufenbildGrayscale image
- 32, 3432, 34
- BildpunktePixels
- 3636
- Graustufenbild bei VerkippungGrayscale image when tilted
- 4040
- GraustufenbildGrayscale image
- 4646
- Graustufenbild bei VerkippungGrayscale image when tilted
- 5050
- GraustufenbildGrayscale image
- 52,5452.54
- ZonenZones
- 5656
- Graustufenbild bei VerkippungGrayscale image when tilted
- 5858
- invertiertes Portraitinverted portrait
- 60,6260.62
- BereicheAreas
- SS.
- HalbsphäreHemisphere
- RR.
- ReferenzrichtungReference direction
- αα
- NeigungswinkelInclination angle
- φφ
- AzimutwinkelAzimuth angle
- δδ
- WinkeldifferenzAngular difference
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