CH707318B1 - Optical safety device. - Google Patents

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CH707318B1
CH707318B1 CH00594/14A CH5942014A CH707318B1 CH 707318 B1 CH707318 B1 CH 707318B1 CH 00594/14 A CH00594/14 A CH 00594/14A CH 5942014 A CH5942014 A CH 5942014A CH 707318 B1 CH707318 B1 CH 707318B1
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repeating
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CH00594/14A
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Fairless Power Gary
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Innovia Security Pty Ltd
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Abstract

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine optische Sicherheitsvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: ein transparentes oder durchscheinendes Substrat (15), wenigstens ein erstes Array sich wiederholender Bildelemente (20) in oder auf einer ersten Seite (16) des Substrats (15), wenigstens ein zweites Array sich wiederholender Bildelemente auf einer zweiten Seite (17) des Substrats (15). Das wenigstens eine zweite Array (30) sich wiederholender Bildelemente ist im Wesentlichen registerhaltig mit dem wenigstens eine ersten Array (20) von Bildelementen. Das wenigstens eine erste Array (20) und/oder das wenigstens eine zweite Array (30) sich wiederholender Bildelemente ist wenigstens teilweise opak. Die sich wiederholenden Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats (15) sind gebietsweise nach den Helligkeits- oder Farbwerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwert- oder Farbbildes moduliert. So dass beim Betrachten der Vorrichtung im Drauflicht von der ersten Seite des Substrats (15) aus ein erstes Bild sichtbar ist und beim Betrachten der Vorrichtung im Drauflicht von der zweiten Seite des Substrats aus ein zweites Bild sichtbar ist. Das erste Bild ist bei den sich wiederholenden Bildelementen des ersten Arrays (20) ausgebildet und das zweite Bild (30) ist bei den sich wiederholenden Bildelementen des zweiten Arrays ausgebildet.According to the present invention there is provided an optical safety device comprising: a transparent or translucent substrate (15), at least a first array of repeating picture elements (20) in or on a first side (16) of the substrate (15), at least one second array of repeating picture elements on a second side (17) of the substrate (15). The at least one second array (30) of repeating pixels is substantially in register with the at least one first array (20) of pixels. The at least one first array (20) and / or the at least one second array (30) of repeating picture elements is at least partially opaque. The repeating picture elements on at least one side of the substrate (15) are modulated in regions according to the brightness or color values of corresponding areas of an underlying gray scale or color image. Thus, when viewing the device in the overhead light, a first image is visible from the first side of the substrate (15), and when viewing the device in the top light, a second image is visible from the second side of the substrate. The first image is formed at the repeating pixels of the first array (20) and the second image (30) is formed at the repeating pixels of the second array.

Description

Beschreibung Gebiet der Erfindung [0001] Die vorliegende Erfindung richtet sich auf optische Sicherheitsvorrichtungen, deren Verwendung in Sicherheitsdokumenten und Verfahren zu deren Herstellung.Description Field of the Invention The present invention is directed to optical security devices, their use in security documents, and methods of making same.

Begriffsbestimmungendefinitions

Sicherheitsdokument [0002] Im vorliegenden Gebrauch umfasst der Begriff Sicherheitsdokument alle Arten von Dokumenten und Wertzeichen und Ausweisdokumenten einschliesslich insbesondere: Zahlungsmittel wie Banknoten oder Münzen, Kreditkarten, Schecks, Pässe, Personalausweise, Wertpapier- und Aktienzertifikate, Führerscheine, Eigentumsurkunden, Reisedokumente wie Flug- oder Bahntickets, Eintrittskarten und Eintrittsbillets, Geburts-, Todes- und Heiratsurkunden und Studienbücher.Security Document As used herein, the term security document encompasses all types of documents and tokens and identity documents including, but not limited to: currency such as banknotes or coins, credit cards, checks, passports, identity cards, securities and stock certificates, driver's licenses, title deeds, travel documents such as airline or credit cards Train tickets, entrance tickets and entrance tickets, birth, death and marriage certificates and study books.

Transparente Fenster und Halbfenster [0003] Im vorliegenden Gebrauch bezieht sich der Begriff Fenster auf einen durchsichtigen (d. h. transparenten) oder durchscheinenden Bereich im Sicherheitsdokument abgegrenzt zu dem im Wesentlichen opaken Bereich, auf den gedruckt wird. Das Fenster kann volltransparent sein, so dass es den im Wesentlichen unbeeinträchtigten Durchgang von Licht gestattet, oder es kann teiltransparent oder durchscheinend sein und so den teilweisen Durchgang von Licht gestatten, ohne dass jedoch Objekte durch den Fensterbereich deutlich gesehen werden können.Transparent Windows and Half Windows [0003] As used herein, the term window refers to a transparent (i.e., transparent) or translucent area in the security document delimited from the substantially opaque area being printed on. The window may be fully transparent so as to allow the substantially unimpaired passage of light, or it may be partially transparent or translucent, thus allowing the partial passage of light without, however, being able to clearly see objects through the window area.

[0004] Ein Fensterbereich kann in einem polymeren Sicherheitsdokument ausgebildet werden, das wenigstens eine Schicht von transparentem Polymermaterial und eine oder mehrere auf wenigstens einer Seite eines transparenten Polymersubstrats aufgebrachte opazitätsverleihende Schichten aufweist, indem wenigstens eine opazitätsverleihende Schicht in dem Gebiet, das den Fensterbereich ausbildet, ausgelassen wird. Wenn opazitätsverleihende Schichten auf beide Seiten eines transparenten Substrats aufgebracht werden, kann ein volltransparentes Fenster dadurch ausgebildet werden, dass die opazitätsverleihenden Schichten auf beiden Seiten des transparenten Substrats im Fensterbereich weggelassen werden.[0004] A window area may be formed in a polymeric security document having at least one layer of transparent polymeric material and one or more opacifying layers deposited on at least one side of a transparent polymeric substrate by forming at least one opacifying layer in the area forming the window area. is omitted. When opacifying layers are applied to both sides of a transparent substrate, a fully transparent window can be formed by omitting the opacifying layers on both sides of the transparent substrate in the window area.

[0005] Ein teiltransparenter oder durchscheinender Bereich, nachfolgend als «Halbfenster» bezeichnet, kann in einem polymeren Sicherheitsdokument, das auf beiden Seiten opazitätsverleihende Schichten aufweist, ausgebildet werden, indem die opazitätsverleihenden Schichten nur auf einer Seite des Sicherheitsdokuments im Fensterbereich weggelassen werden, so dass das «Halbfenster» nicht volltransparent ist, sondern etwas Licht hindurchlässt, ohne dass Objekte durch das Halbfenster deutlich betrachtet werden können.[0005] A partially transparent or translucent area, hereinafter referred to as a "half window", can be formed in a polymeric security document having opacifying layers on both sides by omitting the opacifying layers on only one side of the security document in the window area, so that the "half-window" is not fully transparent, but allows some light to pass through, without objects being clearly visible through the half-window.

[0006] Alternativ ist es möglich, die Substrate aus einem im Wesentlichen opaken Material, wie aus Papier- oder Fasermaterial, herzustellen, wobei eine Einlage aus transparentem Kunststoffmaterial in einen Ausschnitt oder eine Aussparung im Papier- oder Fasersubstrat eingelegt wird, um ein transparentes Fenster oder einen durchscheinenden Halbfensterbereich auszubilden.Alternatively, it is possible to produce the substrates from a substantially opaque material, such as paper or fiber material, wherein an insert of transparent plastic material is inserted into a cutout or a recess in the paper or fiber substrate to a transparent window or form a translucent half-window area.

Opazitätsverleihende Schichten [0007] Eine oder mehrere opazitätsverleihende Schichten können auf ein transparentes Substrat aufgebracht werden, um die Opazität des Sicherheitsdokuments zu erhöhen. Eine opazitätsverleihende Schicht ist so gestaltet, dass LT < L0 gilt, wobei L0 die auf das Dokument auftreffende Lichtmenge und LT die durch das Dokument hindurchgelassene Lichtmenge ist. Eine opazitätsverleihende Schicht kann eine oder mehrere aus einer Vielzahl verschiedener opazitätsverleihender Beschichtungen umfassen. Die opazitätsverleihenden Schichten können beispielsweise ein Pigment wie Titandioxid umfassen, das in einem Bindemittel oder Träger von thermisch aktiviertem vernetzbarem Polymermaterial dispergiert ist. Alternativ könnte ein Substrat aus transparentem Kunststoffmaterial zwischen opazitätsverleihenden Schichten aus Papier oder aus einem anderen teilweise oder im Wesentlichen opaken Material eingelegt werden, auf die anschliessend Zeichen gedruckt oder anderweitig aufgebracht werden können.Opacifying Layers [0007] One or more opacifying layers may be applied to a transparent substrate to increase the opacity of the security document. An opacifying layer is designed such that LT <L0, where L0 is the amount of light incident on the document and LT is the amount of light transmitted through the document. An opacifying layer may comprise one or more of a variety of different opacifying coatings. For example, the opacifying layers may comprise a pigment, such as titanium dioxide, dispersed in a binder or support of thermally activated crosslinkable polymer material. Alternatively, a substrate of transparent plastic material could be sandwiched between opacifying layers of paper or another partially or substantially opaque material onto which indicia may subsequently be printed or otherwise applied.

Brennpunktgrösse oder Brennpunktweite HFocus size or focal length H

[0008] Im vorliegenden Sprachgebrauch bezieht sich der Begriff Brennpunktgrösse (oder Brennpunktweite) auf die Abmessungen, gewöhnlich auf einen effektiven Durchmesser oder eine effektive Breite, der geometrischen Verteilung von Punkten, an denen Strahlen, die beim Durchqueren einer Linse gebrochen werden, eine Objektebene in einem speziellen Betrachtungswinkel schneiden. Die Brennpunktgrösse kann aus theoretischen Berechnungen, Strahlengangsimulationen oder tatsächlichen Messungen abgeleitet werden.As used herein, the term focus size (or focus distance) refers to the dimensions, usually an effective diameter or width, of the geometric distribution of points at which rays which are refracted when passing through a lens, an object plane in cut a special viewing angle. The focal point size can be derived from theoretical calculations, beam train simulations or actual measurements.

Brennweite f [0009] In der vorliegenden Beschreibung bedeutet Brennweite, wenn in Bezug auf eine Mikrolinse in einem Linsenarray gebraucht, den Abstand vom Scheitel der Mikrolinse zur Position des Brennpunkts, bestimmt durch die Lokalisierung des Maximums der Leistungsdichteverteilung, wenn kollimierte Strahlung von der Linsenseite des Arrays einfällt (siehe T. Miyashita «Standardization for microlenses and microlens arrays» (2007) Japanese Journal of Applied Physics 46, S. 5391).Focal length f In the present specification, when used with respect to a microlens in a lens array, focal distance means the distance from the top of the microlens to the position of the focus determined by the location of the maximum of the power density distribution when collimated radiation from the lens side of the lens Arrays occurs (see T. Miyashita "Standardization for microlenses and microlens arrays" (2007) Japanese Journal of Applied Physics 46, p. 5391).

Prüfdicke t [0010] Die Prüfdicke ist der Abstand vom Scheitelpunkt einer Kleinlinse auf einer Seite des transparenten oder durchscheinenden Materials zur Oberfläche der entgegengesetzten Seite des durchscheinenden Materials, auf dem die Bildelemente vorgesehen sind, die im Wesentlichen mit der Objektebene zusammenfällt.Test Thickness t [0010] The test thickness is the distance from the vertex of a small lens on one side of the transparent or translucent material to the surface of the opposite side of the translucent material on which the pixels are substantially coincident with the object plane.

Linsenfrequenz und Teilungsabstand [0011] Die Linsenfrequenz eines Linsenarrays ist die Anzahl von Kleinlinsen über eine gegebene Entfernung auf der Oberfläche des Linsenarrays. Der Teilungsabstand (pitch) ist die Entfernung zwischen dem Scheitelpunkt einer Kleinlinse und dem Scheitelpunkt der benachbarten Kleinlinse. In einer gleichförmigen Linsenanordnung stehen Teilungsabstand und Linsenfrequenz in einem umgekehrten Verhältnis.Lens frequency and pitch The lens frequency of a lens array is the number of small lenses over a given distance on the surface of the lens array. The pitch is the distance between the vertex of a small lens and the vertex of the adjacent small lens. In a uniform lens arrangement, pitch and lens frequency are in inverse proportion.

Linsenbreite WLens width W

[0012] Die Breite einer Kleinlinse in einem Mikrolinsenarray ist der Abstand von einer Kante der Kleinlinse bis zur gegenüberliegenden Kante der Kleinlinse. In einem Linsenarray mit halbkugelförmigen oder halbzylindrischen Kleinlinsen sind Breite und Durchmesser der Linse identisch.The width of a small lens in a microlens array is the distance from one edge of the small lens to the opposite edge of the small lens. In a lens array with hemispherical or semi-cylindrical small lenses, the width and diameter of the lens are identical.

Krümmungsradius RRadius of curvature R

[0013] Der Krümmungsradius einer Kleinlinse ist der Abstand von einem Punkt auf der Oberfläche der Linse zu einem Punkt, an dem die Lotrechte zur Linsenoberfläche eine Gerade schneidet, die senkrecht durch den Scheitel der Kleinlinse verläuft (Linsenachse).The radius of curvature of a small lens is the distance from a point on the surface of the lens to a point at which the perpendicular to the lens surface intersects a straight line that passes perpendicularly through the apex of the lens (lens axis).

Durchhang s [0014] Der Durchhang s einer Kleinlinse (auch als Linsendicke bezeichnet) ist der Abstand vom Scheitelpunkt zu einem Punkt auf der Achse, den die kürzeste von der Kante einer Kleinlinse kommende, senkrecht durch die Achse verlaufende Gerade schneidet.Sag S The sag of a small lens (also referred to as a lens thickness) is the distance from the vertex to a point on the axis intersected by the shortest straight line coming from the edge of a small lens passing through the axis.

Brechungsindex n [0015] Der Brechungsindex eines Mediums n ist das Verhältnis der Geschwindigkeit von Licht im Vakuum zur Geschwindigkeit von Licht im Medium. Der Brechungsindex n einer Linse bestimmt die Grössenordnung der Brechung von Lichtstrahlen, die die Linsenoberfläche erreichen, nach dem Snelliusschen Gesetz: n-ι * Sin (α) = n * Sin (Θ), wobei gilt: a ist der Winkel zwischen einem einfallenden Strahl und der Lotrechten am Einfallspunkt an der Linsenoberfläche; Θ ist der Winkel zwischen dem gebrochenen Strahl und der Lotrechten am Einfallspunkt; und n-ι ist der Brechnungs-index von Luft (für n-ι kann als Näherung der Wert 1 angesetzt werden).Refractive index n The refractive index of a medium n is the ratio of the speed of light in vacuum to the speed of light in the medium. The refractive index n of a lens determines the order of refraction of light rays which reach the lens surface according to Snell's law: n-1 * Sin (α) = n * Sin (Θ), where a is the angle between an incident beam and the perpendicular at the point of incidence on the lens surface; Θ is the angle between the refracted ray and the perpendicular at the point of incidence; and n-1 is the refractive index of air (for n-1, the value 1 can be used as an approximation).

Konische Konstante PConic constant P

[0016] Die konische Konstante P ist eine Grösse zur Beschreibung von Kegelschnitten und wird in der geometrischen Optik zur Spezifikation von Linsen verwendet: sphärisch (P = 1), elliptisch (0 < P < 1 oder P > 1), parabolisch (P = 0) und hyperbolisch (P < 0). In der Literatur findet sich gelegentlich auch der Buchstabe K für die konische Konstante. Die Beziehung von K zu P ist K = P -1.The conic constant P is a quantity for describing conic sections and is used in geometrical optics for the specification of lenses: spherical (P = 1), elliptic (0 <P <1 or P> 1), parabolic (P = 0) and hyperbolic (P <0). Occasionally the letter K for the conical constant is also found in the literature. The relationship of K to P is K = P -1.

Keulenwinkel [0017] Der Keulenwinkel einer Linse ist der von der Linse gebildete Gesamtbetrachtungswinkel.Club angle [0017] The lobe angle of a lens is the total viewing angle formed by the lens.

Abbesche Zahl [0018] Die Abbesche Zahl eines transparenten oder durchscheinenden Materials ist ein Mass für die Dispersion (Wellenlängenabhängigkeit des Brechungsindexes) des Materials. Eine sachgerecht ausgewählte Abbesche Zahl für eine Linse kann Farbfehler minimieren helfen.Abbe number The Abbe number of a transparent or translucent material is a measure of the dispersion (wavelength dependence of the refractive index) of the material. An appropriately selected Abbe number for a lens can help minimize color errors.

Hintergrund der Erfindung [0019] Die vorliegende Erfindung bezweckt die Bereitstellung einer Sicherheitsvorrichtung mit einem attraktiven Erscheinungsbild, die sich wirtschaftlich hersteilen lässt und gleichzeitig eine erhöhte Fälschungssicherheit gewährleistet.Background of the Invention The present invention aims to provide a security device with an attractive appearance that can be economically produced while ensuring increased security against counterfeiting.

[0020] Es ist bekannt, Arrays von Mikrolinsen einzusetzen, die so angeordnet sind, dass sie sich auf entsprechende Ar-rays identischer Mikrobilder fokussieren, um optisch variable Effekte zu erzielen. Eine besonders augenfällige Wirkung lässt sich durch eine leichte Registerabweichung der Mikrolinsen und Mikrobilder erreichen, so dass eine Reihe von Moire-Streifen erzeugt werden. Die Moire-Streifen nehmen die Form von vergrösserten Versionen der Mikrobilder an. Dieser als «Moire-Vergrösserung» bezeichnete Effekt wurde in der Vergangenheit von Hutley et al. (Pure and Applied Optics 3, pp 133-142, 1994) und von Amidror (»The Theory of the Moire Phenomenon», Kluwer, Dordrecht, 2000) beschrieben. Wird als Substrat für eine Sicherheitsvorrichtung oder für ein Sicherheitsdokument ein durchsichtiges (transparentes) oder durchscheinendes Material verwendet, eignen sich die entsprechenden Substrate als Träger für Vorrichtungen des oben genannten Typs. Beispielsweise ist es möglich, die Mikrobilder auf einer Seite des Substrats aufzubringen und die Mikrolinsen auf der entgegengesetzten Seite des Substrats aufzubringen, das dadurch als optischer Abstandshalter fungiert, wie beispielsweise in US 5 712 731 beschrieben.It is known to use arrays of microlenses, which are arranged so that they focus on corresponding arrays of identical microimages in order to achieve optically variable effects. A particularly striking effect can be achieved by a slight registration deviation of the microlenses and microimages, so that a series of moiré strips are produced. The moiré strips take the form of enlarged versions of the microimages. This effect, known as "moiré magnification," has been reported by Hutley et al. (Pure and Applied Optics 3, pp 133-142, 1994) and Amidror (The Theory of the Moire Phenomenon, Kluwer, Dordrecht, 2000). When a transparent (transparent) or translucent material is used as the substrate for a security device or for a security document, the corresponding substrates are suitable as carriers for devices of the above-mentioned type. For example, it is possible to apply the microimages to one side of the substrate and apply the microlenses on the opposite side of the substrate, thereby functioning as an optical spacer, as described, for example, in US 5,712,731.

[0021] Eine alternative Möglichkeit zur Herstellung einer Sicherheitsvorrichtung oder eines Sicherheitsdokuments mit Moire-Vergrösserungseffekt ist die Bereitstellung eines separaten Rasters in Form eines Mikrolinsenarrays. Das Raster kann ein unabhängiges Element oder ein eingebautes Teil der Sicherheitsvorrichtung oder des Sicherheitsdokuments sein und durch Falten des Dokuments registerhaltig zu den Mikrobildern positioniert werden, die sich an anderer Stelle auf dem Dokument befinden.An alternative possibility for producing a security device or a security document with Moire magnification effect is the provision of a separate grid in the form of a microlens array. The grid may be an independent element or built-in part of the security device or security document and positioned by folding the document in register with the microimages located elsewhere on the document.

Zusammenfassung der Erfindung [0022] Gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine optische Sicherheitsvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: ein transparentes oder durchscheinendes Substrat, wenigstens ein erstes Array sich wiederholender Bildelemente in oder auf einer ersten Seite des Substrats, wenigstens ein zweites Array sich wiederholender Bildelemente auf einer zweiten Seite des Substrats, wobei das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Bildelemente im Wesentlichen registerhaltig mit dem wenigstens eine ersten Array von Bildelementen ist, wobei das wenigstens eine erste Array und/oder das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Bildelemente wenigstens teilweise opak ist, wobei die sich wiederholenden Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats gebietsweise nach den Helligkeits- oder Farbwerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwert- oder Farbbildes moduliert sind, so dass beim Betrachten der Vorrichtung im Drauflicht von der ersten Seite aus ein erstes Bild sichtbar ist und beim Betrachten der Vorrichtung im Drauflicht von der zweiten Seite aus ein zweites Bild sichtbar ist und wobei das erste Bild bei den sich wiederholenden Bildelementen des ersten Arrays ausgebildet ist und wobei das zweite Bild bei den sich wiederholenden Bildelementen des zweiten Arrays ausgebildet ist.Summary of the Invention According to the present invention, there is provided an optical safety device comprising: a transparent or translucent substrate, at least a first array of repeating pixels in or on a first side of the substrate, at least a second array of repeating pixels a second side of the substrate, wherein the at least one second array of repeating pixels is substantially in register with the at least one first array of pixels, the at least one first array and / or the at least one second array of repeating pixels being at least partially opaque, wherein the repeating picture elements on at least one side of the substrate are modulated, area by area, according to the brightness or color values of corresponding areas of an underlying gray scale or color image such that upon viewing the device in the top light of FIG the first side is visible from a first image and when viewing the device in the overhead light from the second side of a second image is visible and wherein the first image is formed at the repeating pixels of the first array and wherein the second image at the repeating Picture elements of the second array is formed.

[0023] Vorzugsweise sind die Bildelemente sowohl des ersten als auch des zweiten Arrays wenigstens teilweise opak. Die Bildelemente von wenigstens einem der Arrays können vollständig opak sein. In einer Ausführungsform sind die Bildelemente von wenigstens einem der Arrays teilweise opak und teilweise transparent, so dass das erste Bild und das zweite Bild kombiniert ein drittes Bild ergeben, das sichtbar ist, wenn die Sicherheitsvorrichtung im Durchlicht betrachtet wird.Preferably, the picture elements of both the first and second arrays are at least partially opaque. The picture elements of at least one of the arrays may be completely opaque. In one embodiment, the pixels of at least one of the arrays are partially opaque and partially transparent such that the first image and the second image combine to form a third image that is visible when the security device is viewed in transmitted light.

[0024] Die Bildelemente von wenigstens einem der ersten und zweiten Arrays können farbige Bildelemente sein, die gebietsweise nach den Färb- oder Helligkeitswerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Farbbildes moduliert sind.The picture elements of at least one of the first and second arrays may be color picture elements modulated in regions according to the color or brightness values of corresponding areas of an underlying color image.

[0025] Alternativ oder zusätzlich können die Bildelemente des ersten und/oder zweiten Arrays grauskalige Bildelemente sein, die gebietsweise nach den Helligkeitswerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwertbildes moduliert sind.Alternatively or additionally, the picture elements of the first and / or second array can be gray-scale picture elements which are modulated in regions according to the brightness values of corresponding areas of an underlying gray value picture.

[0026] Die Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats können gedruckte Bildelemente sein. Die Bildelemente auf beiden Seiten des Substrats können gedruckte Bildelemente sein. Alternativ können die Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats geprägte Bildelemente sein. In anderen Ausführungsformen können die Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats Beugungsstrukturen oder Strukturen im Subwellenlängenbereich sein.The picture elements on at least one side of the substrate may be printed picture elements. The picture elements on both sides of the substrate may be printed picture elements. Alternatively, the picture elements may be imprinted picture elements on at least one side of the substrate. In other embodiments, the picture elements on at least one side of the substrate may be diffractive structures or structures in the sub-wavelength range.

[0027] In einerweiteren Ausführungsform sind die sich wiederholenden Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats nichtbeugende Bildelemente, die von einem Hintergrundbereich umgeben sind, der eine Beugungs- oder Subwel-lenlängen-Gitterstruktur umfasst, wobei ein Hintergrundgebiet des Bildes, das bei Betrachtung der Vorrichtung von dieser Seite aus sichtbar wird, einen optisch variablen Farbeffekt zeigt.In a further embodiment, the repeating picture elements on at least one side of the substrate are non-diffractive picture elements surrounded by a background area comprising a diffraction or subwavelength grating structure, wherein a background area of the image viewed when viewing the device is visible from this side, shows a visually variable color effect.

[0028] In einer Ausführungsform können die sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats amplitudenmoduliert sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Dicke oder der Flächeninhalt der sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats moduliert sein.In one embodiment, the repeating elements may be amplitude modulated on at least one side of the substrate. In another embodiment, the thickness or area of the repeating elements may be modulated on at least one side of the substrate.

[0029] Das erste und/oder zweite Bild kann optisch variabel sein. In einer Ausführungsform kann das erste Bild ein optisch variables Bild sein und das zweite Bild ein optisch invariables Bild sein.The first and / or second image may be optically variable. In one embodiment, the first image may be an optically variable image and the second image may be an optically invariant image.

[0030] In einer anderen Ausführungsform können sowohl das erste als auch das zweite Bild optisch invariable Bilder sein.In another embodiment, both the first and second images may be optically invariant images.

[0031] Die optische Sicherheitsvorrichtung kann auf oder in wenigstens einer Seite des Substrats zwei oder mehr Arrays sich wiederholender Elemente beinhalten.The optical security device may include on or in at least one side of the substrate two or more arrays of repeating elements.

[0032] Die sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats können geprägte Elemente sein. In einer Ausführungsform bilden die geprägten Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats sich wiederholende Bildelemente. In diesem Fall hat jedes geprägte Bildelement eine Tiefe und die Tiefe ist vorzugsweise gebietsweise moduliert.The repeating elements on at least one side of the substrate may be embossed elements. In one embodiment, the embossed elements on at least one side of the substrate form repeating picture elements. In this case, each imprinted picture element has a depth and the depth is preferably modulated in regions.

[0033] Die sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats können gedruckte Bildelemente sein. In einer anderen Ausführungsform sind die sich wiederholenden Elemente auf beiden Seiten des Substrats gedruckte Bildelemente.The repeating elements on at least one side of the substrate may be printed picture elements. In another embodiment, the repeating elements are printed pixels on both sides of the substrate.

[0034] Die sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats können Bildelemente bildende Beugungsstrukturen oder Strukturen im Subwellenlängenbereich sein. Die Beugungs- oder Subwellenlängenstrukturen können von einem nichtbeugenden Hintergrund umgeben sein.The repeating elements on at least one side of the substrate may be picture element-forming diffraction structures or structures in the sub-wavelength range. The diffraction or subwavelength structures may be surrounded by a non-diffractive background.

[0035] In einer weiteren Ausführungsform sind die sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats nichtbeugende Bildelemente, die von einem Hintergrundbereich umgeben sind, der eine Beugungs- oder Subwel-lenlängen-Gitterstruktur umfasst, wobei ein Hintergrundgebiet des Bildes auf dieser Seite des Substrats einen optisch variablen Farbeffekt zeigt.In another embodiment, the repeating elements on at least one side of the substrate are non-diffractive pixels surrounded by a background region comprising a diffraction or sub-wavelength grating structure, wherein a background region of the image is on that side of the substrate shows a visually variable color effect.

[0036] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das wenigstens eine erste Array sich wiederholender Elemente in oder auf einer ersten Seite des Substrats ein Array von Fokussierungselementen und das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Elemente in oder auf der zweiten Seite des Substrats ein Array von Bildelementen, die zueinander eine im Wesentlichen identische Form aufweisen, so dass bei Betrachtung der Vorrichtung von der ersten Seite aus ein vergrös-sertes Bild sichtbar ist, das wenigstens eine vergrösserte Version der Bildelementeform beinhaltet, und bei Betrachtung der Vorrichtung von der zweiten Seite aus das Grauwertbild oder Farbbild sichtbar ist.In a preferred embodiment, the at least one first array of repeating elements in or on a first side of the substrate is an array of focussing elements and the at least one second array of repeating elements in or on the second side of the substrate is an array of pels, which are substantially identical in shape to each other so that when the device is viewed from the first side, an enlarged image including at least one enlarged version of the pixel shape is visible, and when viewed from the second side, the gray scale image or Color image is visible.

[0037] Eine optische Sicherheitsvorrichtung wird auch beschrieben, die Folgendes umfasst: ein transparentes oder durchscheinendes Substrat, ein Array von Fokussierungselementen in oder auf einer ersten Seite des Substrats und wenigstens ein Array sich wiederholender Bildelemente, die zueinander eine im Wesentlichen identische Form aufweisen und in oder auf einer zweiten Seite des Substrats angeordnet sind, wobei das Array sich wiederholender Bildelemente im Wesentlichen registerhaltig mit dem Array von Fokussierungselementen ist, und wobei die Bildelemente gebietsweise nach den Helligkeits- oder Farbwerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwert- oder Farbbildes moduliert sind, so dass bei Betrachtung der Vorrichtung von der ersten Seite aus ein vergrössertes Bild sichtbar ist, das wenigstens eine vergrösserte Version der Bildelementeform beinhaltet, und bei Betrachtung der Vorrichtung von der zweiten Seite aus das Grauwert- oder Farbbild sichtbar ist.An optical safety device is also described, comprising: a transparent or translucent substrate, an array of focusing elements in or on a first side of the substrate and at least one array of repeating pixels having a substantially identical shape to each other and in FIG or on a second side of the substrate, wherein the array of repeating picture elements is substantially in register with the array of focusing elements, and wherein the picture elements are modulated in regions according to the brightness or color values of corresponding areas of an underlying gray scale or color image such that when the device is viewed from the first side, an enlarged image is visible that includes at least one enlarged version of the pixel shape, and when viewing the device from the second side, the gray scale or color image is visible.

[0038] Vorzugsweise sind die sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats gebietsweise nach den Helligkeits- oder Farbwerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwert- oder Farbbildes moduliert.Preferably, the repeating elements on at least one side of the substrate are modulated in regions according to the brightness or color values of corresponding areas of an underlying gray scale or color image.

[0039] Vorzugsweise sind die Bildelemente amplitudenmoduliert. In einer bevorzugten Form der Erfindung erfolgt die Amplitudenmodulation dadurch, dass die Liniendicken oder Flächeninhalte der Bildelemente variiert werden.Preferably, the pixels are amplitude modulated. In a preferred form of the invention, the amplitude modulation takes place in that the line thicknesses or area contents of the picture elements are varied.

[0040] Alternativ können die Bildelemente frequenzmoduliert sein. So ist es beispielsweise möglich, dass die sich wiederholenden Bildelemente im Wesentlichen die gleiche Gesamtperiode wie das Array von Fokussierungselementen aufweisen, aber in einigen Bereichen weggelassen werden, um Helligkeitsvariationen zu erzeugen, wenn die zweite Seite der Vorrichtung betrachtet wird. Das kann zu einer leicht verschlechterten Qualität des vergrösserten Bildes führen, aber einen besseren Kontrast für das Betrachten des Grauwert- oder Farbbildes bewirken.Alternatively, the picture elements may be frequency modulated. For example, it is possible for the repeating pixels to have substantially the same overall period as the array of focussing elements, but omitted in some areas to produce brightness variations when viewing the second side of the device. This can result in slightly degraded quality of the enlarged image, but provide better contrast for viewing the gray scale or color image.

[0041] Die von der Sicherheitsvorrichtung hervorgerufene Wirkung beinhaltet also einen Moire-Vergrösserungseffekt, wenn die Vorrichtung von der ersten Seite aus betrachtet wird, während die Vorrichtung, wenn von der entgegengesetzten Seite aus betrachtet, (für einen transparenten Bereich unerwartet) eine vollständig andere optische Wirkung, wie ein optisch invariables Bild (beispielsweise ein Porträt) erzeugt. Diese Kombination zweier unterschiedlicher Arten optischer Effekte innerhalb des gleichen Bereichs der Vorrichtung stellt ein besser erkennbares Sicherheitsmerkmal mit einer gegenüber bekannten Sicherheitsvorrichtungen erhöhten Sicherheit bereit.Thus, the effect produced by the safety device includes a moiré magnifying effect when the device is viewed from the first side while the device, when viewed from the opposite side (unexpected for a transparent region), has a completely different optical Effect as an optically invariable image (for example, a portrait) generates. This combination of two different types of optical effects within the same area of the device provides a more recognizable security feature with increased security over known security devices.

[0042] Die Vorrichtung ist auch leichter herzustellen, da ein in einer einzigen Oberfläche der Vorrichtung befindliches Array von Bildelementen, die in einem einzigen Herstellungsschritt (beispielsweise durch Prägen) aufgebracht werden, für die Erzeugung von zwei unterschiedlichen Effekten verwendet werden kann.The device is also easier to manufacture, as an array of picture elements located in a single surface of the device, applied in a single manufacturing step (for example, by embossing), can be used to produce two different effects.

[0043] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das vergrösserte Bild ein optisch variables Bild und das Grauwert- oder Farbbild ein optisch invariables Bild.In a particularly preferred embodiment, the enlarged image is an optically variable image and the grayscale or color image is an optically invariable image.

[0044] Durch die Wechselwirkung beugender und nichtbeugender Elemente kann ein monochromatisches makroskaliges Bild erzeugt werden. Unter Beleuchtungsbedingungen mit mehreren oder diffusen Lichtquellen erscheint das Bild bei Drauflicht als ein negatives (kontrastkontrastumgekehrtes) Abbild des zugrundliegenden Bildes und bei Durchlicht als ein positives Abbild des zugrundeliegenden Bildes. Üblicherweise würde eine rein diffraktive Vorrichtung unter solchen Lichtverhältnissen ein sehr schwaches Bild mit geringer Beugungsleistung erzeugen und unter bestimmten Bedingungen so schwach sein, dass es gar nicht mehr erkennbar ist.By the interaction of diffractive and non-diffractive elements, a monochromatic macroscale image can be generated. Under conditions of illumination with multiple or diffuse light sources, the image appears as a negative (contrast-contrast reversed) image of the underlying image in the case of top light and as a positive image of the underlying image in transmitted light. Usually, a purely diffractive device would produce a very weak image with low diffraction power under such light conditions and be so weak under certain conditions that it is no longer recognizable.

[0045] Die optische Sicherheitsvorrichtung kann zwei oder mehr Arrays sich wiederholender Bildelemente beinhalten. Somit kann beispielsweise bei Betrachtung eines ersten Gebiets der Vorrichtung von der ersten Seite aus ein vergrös-sertes Bild sichtbar sein, während bei Betrachtung eines zweiten Gebiets der Vorrichtung von der ersten Seite aus ein zweites, anderes, vergrössertes Bild sichtbar ist. Wird die Vorrichtung von der zweiten Seite aus betrachtet, ist ein tonales Grauwert- oder Farbbild sichtbar. Das Hinzufügen weiterer Arrays sich wiederholender Bildelemente erhöht somit die Komplexität des von der Vorrichtung erzeugten visuellen Effekts und macht Fälschungen noch schwerer.The optical security device may include two or more array of repeating pixels. Thus, for example, when viewing a first region of the device from the first side, an enlarged image may be visible, while when viewing a second region of the device from the first side, a second, different, enlarged image is visible. When the device is viewed from the second side, a tonal gray value or color image is visible. Thus, adding more arrays of repeating pixels increases the complexity of the visual effect produced by the device and makes counterfeiting even more difficult.

[0046] In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Brennpunktweite der Fokussierungselemente in einer an der zweiten Seite der Vorrichtung befindlichen Objektebene etwa gleich, oder im Bereich von 20 o/o, der Breite der Bildelemente. Das gestattet die Verwendung grösserer Bildelemente bei einer gegebenen Substratdicke bei unveränderter Bereitstellung des gewünschten Bildvergrösserungseffekts.In a preferred embodiment, the focal length of the focusing elements in an object plane located on the second side of the device is about the same, or in the range of 20 o / o, the width of the picture elements. This allows the use of larger picture elements at a given substrate thickness while still providing the desired image magnification effect.

[0047] Die Vergrösserung der Bildelemente im vergrösserten Bild wird vorzugsweise dadurch gesteuert, dass das Array von Fokussierungselementen und das Array von Bildelementen im Teilungsabstand und/oder in der Drehausrichtung eine Abweichung zueinander aufweisen.The enlargement of the image elements in the enlarged image is preferably controlled by the fact that the array of focusing elements and the array of picture elements in the pitch and / or in the Drehausrichtung have a deviation from each other.

[0048] Die Bildelemente sind in einer Ausführungsform geprägte Bildelemente, aber die Bildelemente können auch gedruckte Bildelemente sein. Besonders bevorzugt werden geprägte Bildelemente, da mit Prägeprozessen eine höhere Auflösung erreichbar ist, was ein schärferes vergrössertes Bild bewirkt, wenn die Vorrichtung von der ersten Seite aus betrachtet wird. In einem Verfahren, bei dem die Bildelemente einer Amplitudenmodulation unterzogen werden, weist jedes geprägte Bildelement eine Tiefe auf, und die Tiefe wird gebietsweise moduliert.The picture elements in one embodiment are embossed picture elements, but the picture elements may also be printed picture elements. Embossed picture elements are particularly preferred since a higher resolution can be achieved with embossing processes, which produces a sharper magnified image when the device is viewed from the first side. In a method in which the picture elements are subjected to amplitude modulation, each embossed picture element has a depth, and the depth is modulated in regions.

[0049] Auch Druckverfahren können verwendet werden, sofern die Druckauflösung hoch genug ist, damit die Bildelemente unter die Fokussierungselemente passen.Printing methods can also be used if the print resolution is high enough for the picture elements to fit under the focusing elements.

[0050] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die Bildelemente Beugungs- oder Subwellenlängengitterelemente, die von einem nichtbeugenden Hintergrundbereich umgeben sind, wobei das vergrösserte Bild einen optisch variablen Farbeffekt zeigt. Die Bildelemente können alternativ dazu nichtbeugende Bildelemente sein, die von einem Hintergrundbereich umgeben sind, der Beugungs- oder Subwellenlängengitterelemente umfasst, wobei ein Hintergrundgebiet des vergrösserten Bildes einen optisch variablen Farbeffekt zeigt.In a particularly preferred embodiment, the picture elements comprise diffraction or subwavelength grating elements which are surrounded by a non-diffractive background area, wherein the enlarged picture shows an optically variable color effect. The picture elements may alternatively be non-diffractive picture elements surrounded by a background area comprising diffraction or subwavelength grating elements, a background area of the magnified image exhibiting an optically variable color effect.

[0051] Ein «Subwellenlängen»-Gitterelement, oder Gitterelement nullter Ordnung, ist eine oberflächenerhabene oder oberflächenversenkte Mikrostruktur, die Licht nur in der nullten Beugungsordnung erzeugt, wenn sie mit einem Licht einer gegebenen Wellenlänge beleuchtet wird. Allgemein weisen diese Strukturen nullter Ordnung eine Periodendauer unterhalb der gewünschten einfallenden Lichtwellenlänge auf. Aus diesem Grund werden Beugungsgitter der nullten Ordnung manchmal auch als Subwellenlängengitter bezeichnet.A "sub-wavelength" grid element, or zero-order grid element, is a surface-raised or surface-buried microstructure that produces light only in the zeroth diffraction order when illuminated with a light of a given wavelength. Generally, these zeroth-order structures have a period below the desired incident wavelength of light. For this reason, zeroth-order diffraction gratings are sometimes referred to as sub-wavelength gratings.

[0052] Die Verwendung von Beugungs- oder Subwellenlängengitterelementen (oder von nichtbeugenden Bildelementen vor einem (licht)beugenden Hintergrund) stellt vorteilhaft eine Vorrichtung zur Verfügung, die einen augenfälligen visuellen Effekt sowohl bei spiegelnder Reflexion als auch unter diffusen Lichtverhältnissen oder bei schwacher Beleuchtung gewährleistet.The use of diffraction or subwavelength grating elements (or of non-diffractive picture elements in front of a (light) diffractive background) advantageously provides a device which ensures a conspicuous visual effect both in specular reflection and in diffuse light conditions or in poor lighting conditions.

[0053] Die Fokussierungselemente können refraktive Mikrolinsen sein. Alternativ können sie Fresnel-Linsen, diffraktive Zonenplatten oder Photonensiebe sein. Ein beispielhaftes Photonensieb ist ein Sieb mit einer Reihe von Öffnungen, die entlang der Fresnel-Zonen einer Fresnel-Zonenplatte pseudorandomisiert angeordnet sind, wie beispielsweise in US 7 368 744 beschrieben.The focusing elements may be refractive microlenses. Alternatively, they may be Fresnel lenses, diffractive zone plates or photon screens. An exemplary photon screen is a screen having a series of apertures pseudo-randomized along the Fresnel zones of a Fresnel zone plate as described, for example, in US 7,368,744.

[0054] In einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Sicherheitsvorrichtung bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst:In another aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a security device, comprising the steps of:

Ausbilden wenigstens eines ersten Arrays sich wiederholender Bildelemente in oder auf einer ersten Seite eines transparenten oder durchscheinenden Substrats; undForming at least a first array of repeating picture elements in or on a first side of a transparent or translucent substrate; and

Ausbilden wenigstens eines zweiten Arrays sich wiederholender Bildelemente in oder auf einer zweiten Seite des Substrats, wobei das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Elemente im Wesentlichen registerhaltig mit dem wenigstens einen ersten Array sich wiederholender Elemente ist, und wobei das wenigstens ein erstes Array und/oder das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Bildelemente wenigstens teilweise opak ist, wobei der Schritt des Ausbildens des ersten und/oder zweiten Arrays sich wiederholender Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats das gebietsweise Modulieren der sich wiederholenden Bildelemente nach den Helligkeits- oder Farbwerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwert- oder Farbbildes umfasst, so dass bei Betrachtung der Vorrichtung in Draufsicht von der ersten Seite aus ein erstes Bild sichtbar ist und bei Betrachtung der Vorrichtung in Draufsicht von der zweiten Seite aus ein zweites Bild sichtbar ist und wobei das erste Bild bei den sich wiederholendenForming at least one second array of repeating picture elements in or on a second side of the substrate, wherein the at least one second array of repeating elements is substantially in register with the at least one first array of repeating elements, and wherein the at least one first array and / or the at least one second array of repeating pixels is at least partially opaque, the step of forming the first and / or second array of repeating pixels on at least one side of the substrate, modulating the repeating pixels according to the brightness or color values of corresponding areas of a region underlying gray value or color image, so that when viewing the device in plan view from the first side of a first image is visible and viewing the device in plan view from the second side of a second image is visible and wherein the first e picture at the repetitive

Bildelementen des ersten Arrays ausgebildet ist und wobei das zweite Bild bei den sich wiederholenden Bildelementen des zweiten Arrays ausgebildet ist.Picture elements of the first array is formed and wherein the second image is formed at the repeating picture elements of the second array.

[0055] Für das Drucken der sich wiederholenden Bildelemente können verschiedene Druckverfahren verwendet werden, darunter Offsetdruck, Flexodruck, Intaglio und Tiefdruck. Der Simultandruck ist ein besonders bevorzugtes Druckverfahren, das dazu verwendet werden kann, sich wiederholende Bildelemente in Registerhaltigkeit gleichzeitig auf entgegengesetzte Seiten eines Substrats zu drucken. Das Verfahren kann den Schritt beinhalten: Ausbilden der sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats als beugende Bildelemente.For the printing of the repeating picture elements, various printing methods can be used, including offset printing, flexographic printing, intaglio and gravure printing. Simultaneous printing is a particularly preferred printing method that can be used to print register-repeating picture elements concurrently on opposite sides of a substrate. The method may include the step of forming the repeating elements on at least one side of the substrate as diffractive pixels.

[0056] Das Verfahren kann den Schritt beinhalten: Prägen der sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats.The method may include the step of embossing the repeating elements on at least one side of the substrate.

[0057] In einem besonders bevorzugten Verfahren werden der Schritt Ausbilden des wenigstens einen ersten Arrays sich wiederholender Elemente und der Schritt Ausbilden des wenigstens einen zweiten Arrays von Bildelementen im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt.In a particularly preferred method, the step of forming the at least one first array of repeating elements and the step of forming the at least one second array of picture elements are performed substantially simultaneously.

[0058] Ein Verfahren zur Herstellung einer Sicherheitsvorrichtung wird auch beschrieben, das die folgenden Schritte umfasst:A method of manufacturing a security device is also described, comprising the following steps:

Ausbilden eines Arrays von Fokussierungselementen in oder auf einer ersten Seite eines transparenten oder durchscheinenden Substrats; undForming an array of focusing elements in or on a first side of a transparent or translucent substrate; and

Ausbilden wenigstens eines Arrays sich wiederholender Bildelemente, die zueinander eine im Wesentlichen identische Form aufweisen und in oder auf einer zweiten Seite des Substrats angeordnet sind, wobei das Array sich wiederholender Bildelemente im Wesentlichen registerhaltig mit dem Array von Fokussierungselementen ist, und wobei die Bildelemente gebietsweise nach den Flelligkeitswerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwert- oder Farbbildes moduliert sind, so dass bei Betrachtung der Vorrichtung von der ersten Seite aus wenigstens eine vergrösserte Version der Bildelementeform sichtbar ist und bei Betrachtung der Vorrichtung von der zweiten Seite aus das Grauwert- oder Farbbild sichtbar ist.Forming at least one array of repeating picture elements having a substantially identical shape to one another and arranged in or on a second side of the substrate, the array of repeating picture elements being substantially in register with the array of focusing elements, and wherein the picture elements reside in regions are modulated to the Flelligkeitswerten corresponding areas of an underlying gray value or color image, so that when viewing the device from the first page at least an enlarged version of the pixel shape is visible and when viewing the device from the second side of the gray scale or color image is visible.

[0059] Das Verfahren kann als weiteren Schritt beinhalten: Aufbringen einer prägbaren strahlungshärtbaren Druckfarbe auf die erste Seite und/oder die zweite Seite.The method may include the further step of applying an embossable radiation-curable ink to the first side and / or the second side.

[0060] Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren ferner den Schritt: Ausbilden der Fokussierungselemente in der prägbaren strahlungshärtbaren Druckfarbe in der ersten Seite durch Prägen. Das Verfahren kann zudem den Schritt enthalten: Ausbilden der Bildelemente in der prägbaren strahlungshärtbaren Druckfarbe in der zweiten Seite durch Prägen.Preferably, the method further comprises the step of: embossing the focusing elements in the embossable radiation-curable ink in the first side. The method may further include the step of embossing the pixels in the embossable radiation-curable ink in the second side.

Prägbare strahlungshärtbare Druckfarbe [0061] Der Begriff prägbare strahlungshärtbare Druckfarbe umfasst nach vorliegendem Sprachgebrauch jegliche Farben, Lacke oder Beschichtungen, die in einem Druckvorgang auf das Substrat aufgebracht werden können und die im noch unverfestigten Zustand geprägt und zur Fixierung der geprägten Reliefstruktur durch Strahlung gehärtet werden können. Der Härtungsprozess erfolgt nicht, bevor die strahlungshärtbare Druckfarbe geprägt wird, aber es ist möglich, dass der Härtungsprozess entweder nach dem Prägen oder im Wesentlichen zeitgleich mit dem Schritt des Prägens stattfindet. Die strahlungshärtbare Druckfarbe ist vorzugsweise durch ultraviolette (UV) Strahlung härtbar. Alternativ kann die strahlungshärtbare Druckfarbe durch andere Formen von Strahlung, wie Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen, gehärtet werden.Embossable radiation-curable printing ink The term embossable radiation-curable printing ink encompasses any paint, varnish or coating which can be applied to the substrate in a printing process and which can be embossed while still unconsolidated and cured by radiation to fix the embossed relief structure , The curing process does not occur before the radiation-curable ink is coined, but it is possible for the curing process to take place either after embossing or substantially simultaneously with the embossing step. The radiation-curable ink is preferably curable by ultraviolet (UV) radiation. Alternatively, the radiation-curable ink can be cured by other forms of radiation, such as electron beam or X-ray.

[0062] Die strahlungshärtbare Druckfarbe ist vorzugsweise eine transparente oder durchscheinende Druckfarbe, die aus einem durchsichtigen Harzmaterial gebildet wird. So eine transparente oder durchscheinende Druckfarbe eignet sich besonders für das Aufdrucken von lichtdurchlässigen Sicherheitselementen wie Subwellenlängengittern, diffraktiven Durchlassgittern und Linsenstrukturen.The radiation-curable ink is preferably a transparent or translucent ink formed of a transparent resin material. Such a transparent or translucent ink is particularly suitable for printing translucent security elements such as subwavelength gratings, diffractive transmission grids and lens structures.

[0063] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die transparente oder durchscheinende Druckfarbe vorzugsweise einen UV-härtbaren prägbaren Lack auf Acrylbasis oder eine UV-härtbare prägbare Beschichtung auf Acrylbasis.In a particularly preferred embodiment, the transparent or translucent ink preferably comprises a UV-curable embossable acrylic-based lacquer or a UV-curable embossable acrylic-based coating.

[0064] Solche UV-härtbaren Lacke können bei verschiedenen Herstellern bezogen werden, darunter Kingfisher Ink Limited, Produkt UVF-203 oder Ähnliches. Alternativ können strahlungshärtbare prägbare Beschichtungen, die auf anderen Verbindungen, z.B. Nitrocellulose, basieren, verwendet werden.Such UV-curable coatings can be obtained from various manufacturers, including Kingfisher Ink Limited, product UVF-203 or the like. Alternatively, radiation curable embossable coatings based on other compounds, e.g. Nitrocellulose, based, can be used.

[0065] Die hier verwendeten strahlungshärtbaren Farben und Lacke haben sich für das Prägen von Mikrostrukturen, darunter diffraktive Strukturen wie Beugungsgitter und Hologramme, sowie Mikrolinsen und Linsenarrays als besonders geeignet erwiesen. Sie können jedoch auch mit grösseren Reliefstrukturen wie nichtbeugenden optisch variablen Vorrichtungen geprägt werden.The radiation-curable paints and lacquers used here have proven to be particularly suitable for embossing microstructures, including diffractive structures such as diffraction gratings and holograms, as well as microlenses and lens arrays. However, they can also be embossed with larger relief structures such as non-diffractive optically variable devices.

[0066] Vorzugsweise wird die Druckfarbe im Wesentlichen gleichzeitig geprägt und durch ultraviolette Strahlung (UV) gehärtet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgen das Aufträgen und das Prägen der strahlungshärtbaren Druckfarbe im Wesentlichen gleichzeitig in einem Tiefdruckverfahren.Preferably, the ink is embossed substantially simultaneously and cured by ultraviolet (UV) radiation. In a particularly preferred embodiment, the deposition and embossing of the radiation-curable ink occur substantially simultaneously in a gravure printing process.

[0067] Für die Tiefdruckeignung weist die strahlungshärtbare Druckfarbe vorzugsweise eine Viskosität auf, die im Wesentlichen im Bereich von ca. 20 bis ca. 175 Centipoise liegt und bevorzugter ca. 30 bis ca. 150 Centipoise beträgt. DieFor gravure printing, the radiation-curable ink preferably has a viscosity that is substantially in the range of about 20 to about 175 centipoise, and more preferably about 30 to about 150 centipoise. The

Bestimmung der Viskosität kann durch Messung der Auslaufzeit des Lacks aus einem Zahn-Auslaufbecher Nr. 2 erfolgen. Eine Probe mit 20 Sekunden Auslaufzeit besitzt eine Viskosität von 30 Centipoise und eine Probe mit 63 Sekunden Auslaufzeit besitzt eine Viskosität von 150 Centipoise.Determination of viscosity can be made by measuring the flow time of the varnish from a No. 2 toothed cup. A sample with 20 seconds flow time has a viscosity of 30 centipoise and a sample with 63 seconds flow time has a viscosity of 150 centipoise.

[0068] Bei einigen polymeren Substraten kann es notwendig sein, vor dem Aufbringen der strahlungshärtbaren Druckfarbe eine Zwischenschicht auf das Substrat aufzutragen, um eine verbesserte Haftung der von der Druckfarbe gebildeten Prägestruktur auf dem Substrat zu gewährleisten. Die Zwischenschicht umfasst vorzugsweise eine Primerschicht und noch bevorzugter beinhaltet die Primerschicht ein Polyethylenimin. Die Primerschicht kann auch ein Vernetzungsmittel, beispielsweise ein multifunktionales Isocyanat, beinhalten. Beispiele weiterer Primer, die sich für die Verwendung in der Erfindung eignen, sind unter anderem: Polymere mit Hydroxyl-Endgruppen, polyesterbasierte Copolymere mit Hydroxyl-Endgruppen, vernetzte oder unvernetzte hydroxylierte Acrylate, Polyurethane, und UV-härtende anionische oder kationische Acrylate. Beispiele geeigneter Vernetzer sind unter anderem: Isocyanate, Polyaziridine, Zirkoniumkomplexe, Alumi-niumacetylaceton, Melamine und Carbodiimide.For some polymeric substrates, it may be necessary to apply an intermediate layer to the substrate prior to application of the radiation-curable ink to ensure improved adhesion of the imprint structure formed by the ink on the substrate. The intermediate layer preferably comprises a primer layer, and more preferably the primer layer comprises a polyethyleneimine. The primer layer may also include a crosslinking agent, for example a multifunctional isocyanate. Examples of other primers suitable for use in the invention include: hydroxyl-terminated polymers, polyester-terminated copolymers having hydroxyl end groups, crosslinked or uncrosslinked hydroxylated acrylates, polyurethanes, and UV-curing anionic or cationic acrylates. Examples of suitable crosslinkers include: isocyanates, polyaziridines, zirconium complexes, aluminum acetylacetone, melamines and carbodiimides.

[0069] Die Art von Primer kann je nach Substrat und geprägter Druckfarbenstruktur abweichen. Vorzugsweise wird ein Primer ausgewählt, der die optischen Eigenschaften der geprägten Druckfarbenstruktur nicht wesentlich beeinträchtigt. Die Schritte Ausbilden des Arrays von Fokussierungselementen und Ausbilden des Arrays von Bildelementen werden vorzugsweise nacheinander ausgeführt. In einigen Ausführungsformen, beispielsweise wenn die Fokussierungselemente und Bildelemente durch Prägen aufgebracht werden, können die Schritte jedoch gleichzeitig durchgeführt werden.The type of primer can vary depending on the substrate and embossed ink structure. Preferably, a primer is selected which does not significantly affect the optical properties of the embossed ink structure. The steps of forming the array of focusing elements and forming the array of picture elements are preferably carried out successively. However, in some embodiments, for example, when the focussing elements and picture elements are embossed, the steps may be performed simultaneously.

[0070] Das Verfahren kann ferner den Schritt beinhalten: Härten der prägbaren strahlungshärtbaren Druckfarbe. Dies erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen zeitgleich mit dem Schritt des Prägens.The method may further include the step of: curing the embossable radiation-curable ink. This is preferably done substantially simultaneously with the embossing step.

[0071] In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Bildelemente Beugungs- oder Subwellenlängengitterelemente, die von einem nichtbeugenden Hintergrundbereich umgeben sind. Die Bildelemente können alternativ dazu nichtbeu-gende Bildelemente sein, die von einem Hintergrundbereich umgeben sind, der Beugungs- oder Subwellenlängengitterelemente umfasst.In a preferred embodiment, the picture elements comprise diffraction or subwavelength grating elements surrounded by a non-diffractive background area. The picture elements may alternatively be non-occult picture elements surrounded by a background area comprising diffraction or subwavelength grating elements.

[0072] Die Bildelemente können ausgebildet werden, indem die Bildelementeform als nichtbeugende Struktur auf einen Hintergrund von Beugungs- oder Subwellenlängengitterelementen gedruckt oder geprägt wird. Alternativ dazu können die Bildelemente ausgebildet werden, indem Beugungs- oder Subwellenlängengitterelemente auf einen nichtbeugenden Hintergrund geprägt werden.The picture elements may be formed by printing or embossing the picture element form as a non-diffractive structure onto a background of diffraction or subwavelength grating elements. Alternatively, the pixels may be formed by embossing diffraction or subwavelength grating elements onto a non-diffractive background.

[0073] In einem weiteren Aspekt wird ein Sicherheitsdokument bereitgestellt, das eine Sicherheitsvorrichtung gemäss dem ersten, zweiten oder dritten Aspekt der Erfindung beinhaltet oder eine gemäss dem vierten oder fünften Aspekt der Erfindung hergestellte Sicherheitsvorrichtung beinhaltet. Die Sicherheitsvorrichtung kann in oder auf einem Fenster des Sicherheitsdokuments ausgebildet oder aufgebracht werden.In another aspect, there is provided a security document incorporating a security device according to the first, second or third aspect of the invention or including a security device made in accordance with the fourth or fifth aspects of the invention. The security device may be formed or applied in or on a window of the security document.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen [0074] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben, wobei:Brief Description of the Drawings Preferred embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Sicherheitsvorrichtung;Fig. 1 is a cross-section through an embodiment of a security device according to the invention;

Fig. 2 zeigt die Sicherheitsvorrichtung von Fig. 1 als Teil eines Sicherheitsdokuments;Fig. 2 shows the security device of Fig. 1 as part of a security document;

Fig. 3 zeigt eine Reihe von Bildelementen zur Verwendung mit einer Sicherheitsvorrichtung gemäss einerFig. 3 shows a series of picture elements for use with a security device according to a

Ausführungsform der Erfindung;Embodiment of the invention;

Fig. 4 zeigt die Bildelemente von Fig. 3 bei Betrachtung durch ein Array von Fokussierungselementen;Fig. 4 shows the picture elements of Fig. 3 as viewed through an array of focusing elements;

Fig. 5 und 6 zeigen eine Variation der Ausführungsform der Fig. 3 und 4;Figs. 5 and 6 show a variation of the embodiment of Figs. 3 and 4;

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Sicherheitsvorrichtung, bei der die Bildelemente aufgedruckt sind;Fig. 7 shows another embodiment of a security device in which the picture elements are printed;

Fig. 8 zeigt ein optisch invariables Bild, das für eine Person sichtbar wird, die die Sicherheitsvorrichtung nach Fig. 3 von der Seite aus betrachtet, die dem Array von Fokussierungselementen entgegengesetzt ist; undFig. 8 shows an optically invariant image that becomes visible to a person looking at the security device of Fig. 3 from the side opposite the array of focussing elements; and

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform einer Anlage, die für die Herstellung von Sicherheitsvorrichtungen oder Si cherheitsdokumenten gemäss den obigen Ausführungsformen geeignet ist.Fig. 9 shows an embodiment of a plant which is suitable for the production of security devices or security documents according to the above embodiments.

Fig. 10 ist eine schematische Schnittansicht einer Sicherheitsvorrichtung gemäss einer weiteren Ausfüh rungsform der Erfindung;Fig. 10 is a schematic sectional view of a safety device according to another embodiment of the invention Ausfüh;

Fig. 11 ist eine schematische Schnittansicht eines Sicherheitsdokuments, bei dem die Sicherheitsvorrichtung von Fig. 10 sich in einem Fenster des Dokuments befindet;Fig. 11 is a schematic sectional view of a security document in which the security device of Fig. 10 is in a window of the document;

Fig. 12 zeigt das Sicherheitsdokument von Fig. 11 mit einem ersten Bild, das von einer ersten Seite aus sicht bar ist, wenn in Drauflicht betrachtet;Fig. 12 shows the security document of Fig. 11 with a first image which is viewable from a first side when viewed in plan;

Fig. 13 zeigt das Sicherheitsdokument von Fig. 11 mit einem zweiten Bild, das von der zweiten Seite aus sichtbar ist, wenn in Drauflicht betrachtet;Fig. 13 shows the security document of Fig. 11 with a second image visible from the second side when viewed in top light;

Fig. 14 zeigt eine vergrösserte Ansicht des Fensterbereichs und der Sicherheitsvorrichtung des Sicherheits dokuments von Fig. 12;Fig. 14 is an enlarged view of the window portion and security device of the security document of Fig. 12;

Fig. 15 zeigt eine vergrösserte Ansicht des Fensterbereichs und der Sicherheitsvorrichtung des Sicherheits dokuments von Fig. 13; undFig. 15 is an enlarged view of the window portion and the security device of the security document of Fig. 13; and

Fig. 16 zeigt eine geänderte Ausführungsform des Sicherheitsdokuments der Fig. 12 und 15 mit einem beiFig. 16 shows a modified embodiment of the security document of Figs. 12 and 15 with a

Durchlichtbetrachtung sichtbaren dritten Bild.Transmitted light visible third image.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen [0075] Fig. 1 zeigt einen Teilquerschnitt durch eine Sicherheitsvorrichtung 10 mit einem transparenten oder durchscheinenden Substrat 15, das eine erste Seite 16 und eine zweite Seite 17 aufweist. Auf der ersten Seite 16 wird ein Array von Fokussierungselementen in Form teilkugelförmiger Mikrolinsen 20 ausgebildet und auf der zweiten Seite 17 wird ein entsprechendes Array sich wiederholender Bildelemente 30 ausgebildet.DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a partial cross section through a security device 10 with a transparent or translucent substrate 15 having a first side 16 and a second side 17. An array of focusing elements in the form of part-spherical microlenses 20 is formed on the first side 16, and a corresponding array of repeating pixels 30 is formed on the second side 17.

[0076] Die Fokussierungselemente 20 können direkt in der Oberfläche der ersten Seite 16 des Substrats 15 ausgebildet werden, werden aber vorzugsweise in einer prägbaren strahlungshärtbaren Druckfarbe ausgebildet, die, vorzugsweise im Tiefdruck, auf die erste Seite 16 aufgebracht wird.The focusing elements 20 may be formed directly in the surface of the first side 16 of the substrate 15, but are preferably formed in an embossable radiation-curable ink which is applied to the first side 16, preferably by gravure printing.

[0077] Die Bildelemente 30 können gedruckte Bildelemente sein, die beispielsweise im Flexodruck auf die Oberfläche der zweiten Seite 17 aufgebracht werden. Vorzugsweise sind es jedoch geprägte Bildelemente, die ausgebildet werden, indem eine prägbare strahlungshärtbare Druckfarbe auf die zweite Seite 17 aufgetragen wird, ein Array von Reliefstrukturen in die prägbare strahlungshärtbare Druckfarbe eingeprägt wird und die Druckfarbe ausgehärtet wird.The picture elements 30 may be printed picture elements which are applied to the surface of the second side 17, for example by flexographic printing. Preferably, however, they are embossed pixels formed by applying an embossable radiation curable ink to the second side 17, embossing an array of relief structures into the embossable radiation curable ink, and curing the ink.

[0078] Fig. 2 ist ein Teilquerschnitt durch ein Sicherheitsdokument 100, das die Sicherheitsvorrichtung 10 beinhaltet. Das Sicherheitsdokument beinhaltet ein transparentes oder durchscheinendes Substrat 105 mit einer ersten Seite 106 und einer zweiten Seite 107. Auf die erste Seite 106 bzw. zweite Seite 107 werden Schichten einer opazitätsverleihenden Druckfarbe 108, 109 aufgetragen, ausser in einem Fenstergebiet, in dem sich die Sicherheitsvorrichtung 10 befindet. Die opazitätsverleihende Druckfarbe 108, 109 wird vorzugsweise aufgebracht, bevor die Sicherheitsvorrichtung 10 im Fensterbereich ausgebildet wird, um die Erzielung der Registerhaltigkeit von Sicherheitsvorrichtung 10 und Fenstergebiet zu erleichtern.FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a security document 100 incorporating the security device 10. The security document includes a transparent or translucent substrate 105 having a first side 106 and a second side 107. Layers of opacifying ink 108, 109 are applied to the first side 106 and second side 107, respectively, except in a window area in which the security device 10 is located. The opacifying ink 108, 109 is preferably applied before the security device 10 is formed in the window area to facilitate the registration of the security device 10 and window area.

[0079] Weitere Details der Sicherheitsvorrichtung 10 werden nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 4 und 8 dargestellt. Das auf die zweite Seite 17 von Vorrichtung 10 aufzubringende Array von Bildelementen 30 wird durch Herstellung einer Dither- oder Halbtonversion eines zugrundeliegenden Eingangsbildes 200 hergestellt. Im Beispiel in Fig. 8 wird jedes Pixel der monochromen Bitmap 200 auf einen von drei Helligkeitsniveauwerten abgestellt, wobei jeder Helligkeitswert einer speziellen Linienstärke (Liniendicke) der Bildelemente entspricht (Amplitudenmodulation), wie rechts in den vergrösserten Ansichten der Gebiete 211,212, 213 des Bildelemente-Arrays 210 dargestellt. In einer alternativen Ausführungsform könnte die räumliche Verteilung der Bildelemente 30 auf der zweiten Seite 17 des Substrats entsprechend den Helligkeitswerten des zugrundeliegenden Bildes 200 moduliert werden (Frequenzmodulation), aber bevorzugt ist die Amplitudenmodulation.Further details of the security device 10 will now be illustrated with reference to FIGS. 3, 4 and 8. The array of pixels 30 to be applied to the second side 17 of device 10 is made by forming a dither or halftone version of an underlying input image 200. In the example in FIG. 8, each pixel of the monochrome bitmap 200 is set to one of three brightness level values, each brightness value corresponding to a particular line thickness (line thickness) of the pixels (amplitude modulation), as shown to the right in the enlarged views of the areas 211, 212, 213 of the pixel elements. Arrays 210 shown. In an alternative embodiment, the spatial distribution of the pixels 30 on the second side 17 of the substrate could be modulated according to the brightness values of the underlying image 200 (frequency modulation), but the amplitude modulation is preferred.

[0080] Jeder Bildbereich 211, 212, 213 umfasst Pixel 25, die quadratische Flächen sind, die in ihren Massen den Abmessungen überlagernder teilkugelförmiger Linsen 20 entsprechen. Die Grössenordnung der Pixel 25 liegt allgemein im Bereich von 45 Quadratmikrometer bis 65 Quadratmikrometer, wobei jedoch ersichtlich ist, dass in Anpassung an die jeweilige Anwendung kleinere oder grössere Abmessungen gewählt werden können. Wie ausserdem ersichtlich sein wird, müssen die Pixel nicht quadratisch sein, aber in vielen Anwendungen ist die Auswahl quadratischer Pixel günstig.Each image area 211, 212, 213 comprises pixels 25, which are square areas corresponding in mass to the dimensions of overlapping partially spherical lenses 20. The order of the pixels 25 is generally in the range of 45 square microns to 65 square microns, but it will be appreciated that smaller or larger dimensions can be selected to suit the particular application. As will also be apparent, the pixels need not be square, but in many applications the selection of square pixels is favorable.

[0081] Das Bildgebiet 211 entspricht einem Teil des hellsten Gebiets des zugrundeliegenden Bildes 200 und beinhaltet als solches geprägte Bildelemente 30, die die grösste Menge an reflektiertem oder durchgehendem Licht erzeugen, d. h. die die grösste Liniendicke aufweisen. Bildgebiet 212 liegt innerhalb des zweithellsten Teils von Bild 200 und somit weisen die entsprechenden Bildelemente 31 eine gegenüber den Bildelementen 30 leicht reduzierte Liniendicke auf. Gleichweise weist Bildgebiet 213, das in den dunkelsten Bereichen des zugrundeliegenden Bildes 200 liegt, Bildelemente 32 mit der geringsten Linienstärke auf.The image area 211 corresponds to a part of the brightest area of the underlying image 200 and includes as such imprinted picture elements 30 that generate the greatest amount of reflected or transmitted light, i. H. which have the largest line thickness. Image area 212 lies within the second brightest part of image 200, and thus the corresponding image elements 31 have a line thickness slightly reduced with respect to image elements 30. Likewise, image area 213, which lies in the darkest areas of the underlying image 200, has pixels 32 with the lowest line weight.

[0082] Die Bildelemente 30, 31, 32 haben alle im Wesentlichen die gleiche Form und unterscheiden sich nur in ihrer Linienstärke. Die Linienstärke kann in dem Umfang moduliert werden, wie dies von der Auflösung des für das Aufbringen der Bildelemente verwendeten Prozesses gestattet wird. Beim Flexodruck beträgt die kleinste Auflösung etwa 7 Mikrometer.The picture elements 30, 31, 32 all have substantially the same shape and differ only in their line width. The line weight may be modulated to the extent permitted by the resolution of the process used to apply the pixels. In flexographic printing, the smallest resolution is about 7 microns.

Bei einem Prägeprozess ist die kleinste Auflösung durch die Auflösung des Elektronenstrahls oder anderen für die Herstellung des Prägemasters verwendeten Prozesses begrenzt und kann in der Grössenordnung von Nanometern liegen. Prägeprozesse werden also bevorzugt, weil sie eine feinere Abstufung zwischen Linienstärken und damit Helligkeitswerten erlauben und so den Eindruck eines weichen Übergangs zwischen Flächen unterschiedlicher Färbung oder Helligkeit erzeugen.In an embossing process, the smallest resolution is limited by the resolution of the electron beam or other process used to make the embossing master, and may be on the order of nanometers. Embossing processes are therefore preferred because they allow a finer gradation between line widths and thus brightness values and thus create the impression of a smooth transition between areas of different coloration or brightness.

[0083] Das Array von Linsen 20 und das Array von Bildelementen 30, 31,32 können so hergestellt werden, dass sie ein Moire-vergrössertes Bild erzeugen, wenn die beiden Arrays leicht differierende Teilungsabstände oder eine abweichende Drehausrichtung aufweisen. Der Vergrösserungsgrad für ein Linsenarray mit Periode a und ein Bildelementarray mit Periode b ist gegeben als a2/A, dabei ist Δ = a-b die Teilungsabstandsdifferenz. Falls das Linsenarray und das Bildarray identische Perioden a aufweisen, aber ihre Achsen einen Winkel Θ zueinander aufweisen, beträqt die Verqrösserunq etwa 1/(1-cos Θ).The array of lenses 20 and the array of pixels 30, 31, 32 can be made to produce a moiré magnified image if the two arrays have slightly different pitches or a different rotational orientation. The magnification degree for a lens array having period a and a pixel array having period b is given as a 2 / A, where Δ = a-b is the pitch distance difference. If the lens array and the image array have identical periods a but their axes are at an angle Θ to each other, the magnification is about 1 / (1-cos Θ).

[0084] Das 3x3-Raster der Pixel 25 in Fig. 3 beinhaltet jeweils drei Bildelemente 30, 31 und 32. Jedes Bildelement 30, 31 bzw. 32 ist ein geprägtes oder gedrucktes nichtbeugendes Element, das von einer Fläche 35, 36 bzw. 37 umgeben ist, die eine geprägte Oberflächenreliefstruktur umfasst. Die Oberflächenreliefstrukturen in den Hintergrundflächen 35, 36 und 37 können die gleichen Parameter (Prägetiefe, räumliche Frequenz, Krümmung, Azimutwinkel) zueinander aufweisen, oder die Oberflächenreliefparameter können, wenn gewünscht, von Gebiet zu Gebiet unterschiedlich sein.The 3x3 grid of pixels 25 in Figure 3 includes three pixels 30, 31, and 32, respectively. Each pixel 30, 31, and 32, respectively, is an embossed or printed non-diffractive element extending from a surface 35, 36, and 37, respectively surrounded, which comprises an embossed surface relief structure. The surface relief structures in the background areas 35, 36, and 37 may have the same parameters (embossing depth, spatial frequency, curvature, azimuth angle) to each other, or the surface relief parameters may be different from area to area, if desired.

[0085] Wie auch ersichtlich wird, können die Bildelemente 30-32 durch ungeprägte Gebiete von Pixeln 25 gebildet werden, das heisst, es wird die Gesamtheit eines Pixels 25 unter Auslassung eines Gebiets geprägt, dessen Rand die Form des Bildelements 30, 31 oder 32 aufweist.As can also be seen, the picture elements 30-32 can be formed by unembossed areas of pixels 25, that is, the entirety of a pixel 25 is embossed omitting a region whose edge is the shape of the picture element 30, 31 or 32 having.

[0086] Die Oberflächenreliefstruktur kann eine Beugungsstruktur sein, um eine hellfarbige Hintergrundfläche zu erzeugen, die sich mit dem Betrachtungswinkel ändert. Alternativ kann die Oberflächenreliefstruktur ein Subwellenlängengitter (nullter Ordnung) sein, das bei allen Betrachtungswinkeln eine besondere Farbe aufweist. Vorteilhafterweise erzeugen Subwellenlängenstrukturen in der Regel auch starke Polarisierungseffekte und so kann die Änderung (beispielsweise) des Azimutwinkels der Reliefstruktur zwischen Pixeln ein weiteres Echtheitsmerkmal hervorrufen, das unter Polarisierungsfiltern betrachtet werden kann.The surface relief structure may be a diffractive structure to produce a light-colored background area that changes with the viewing angle. Alternatively, the surface relief structure may be a zero wavelength sub-wavelength grating having a particular color at all viewing angles. Advantageously, subwavelength structures typically also produce strong polarization effects, and thus the change (for example) in the azimuthal angle of the relief structure between pixels can give rise to another authenticity feature that can be considered among polarizing filters.

[0087] Die Vorrichtung 10 der Fig. 1,3, 4 und 8 erzielt die folgenden optischen Effekte.The device 10 of Figs. 1,3, 4 and 8 achieves the following optical effects.

[0088] Wird die Vorrichtung 10 von der ersten Seite 16 des Substrats 15 aus betrachtet, wird infolge des von den Linsen 20 erzeugten Moire-Vergrösserungseffekts wenigstens eine vergrösserte und gedrehte Version 130 der einzelnen Bildelemente 30, 31, 32 gesehen. Obwohl die Büdelemente 30, 31, 32 nicht exakt identisch sind, können sie so hergestellt werden, dass ihre jeweiligen Linienstärken in ausreichend geringem Masse voneinander abweichen, so dass der kollektive Effekt, der durch das Abtasten einzelner Bildelemente durch die Linsen 20 erzeugt wird, ein «Durchschnitt» der einzelnen abgetasteten Bilder ist. Das Bild kann auch oberhalb oder unterhalb der Ebene der Vorrichtung 10 schwebend erscheinen und/oder eine orthoparallaktische Verschiebung zeigen, wenn die Vorrichtung 10 vom Betrachter vorwärts und rückwärts oder von einer Seite zur anderen gekippt wird. Bei der Verwendung beugender (diffraktiver) Hintergrundflächen 35, 36 und 37 können die vergrösserten Bilder 130 auch einen hellfarbigen und optisch variablen Hintergrund aufweisen.If the device 10 is viewed from the first side 16 of the substrate 15, at least one enlarged and rotated version 130 of the individual picture elements 30, 31, 32 is seen as a result of the moiré magnification effect produced by the lenses 20. Although the bucket members 30, 31, 32 are not exactly identical, they can be made with sufficiently little difference in their respective line weights, so that the collective effect produced by the scanning of individual picture elements by the lenses 20 "Average" of each scanned image is. The image may also appear to float above or below the plane of the device 10 and / or exhibit orthoparallactic displacement as the device 10 is tilted forward and backward or side-to-side by the viewer. When using diffractive (diffractive) background areas 35, 36 and 37, the enlarged images 130 can also have a light-colored and optically variable background.

[0089] Wird die Vorrichtung 10 von der zweiten Seite 17 des Substrats 15 aus betrachtet, erfolgt keine Vergrösserung der einzelnen Bildelemente 30, 31, 32, die zu klein bemessen sind, um mit blossem Auge wahrgenommen zu werden (bevorzugt in der Grössenordnung von 150 Mikrometer oder darunter, noch bevorzugter unter 70 Mikrometer, so dass sie bei einem Betrachtungsabstand von 20 cm nicht erkennbar sind), und zusammen den Eindruck eines monochromen oder farbigen Bildes 200 ergeben.If the device 10 is viewed from the second side 17 of the substrate 15, there is no enlargement of the individual picture elements 30, 31, 32, which are dimensioned too small to be perceived by the naked eye (preferably of the order of 150 Microns or below, more preferably below 70 microns so that they are not visible at a 20 cm viewing distance), and together give the impression of a monochrome or color image 200.

[0090] Die Vorrichtung 10 erzeugt somit intuitionsfremd ein optisch variables, vergrössertes schwebendes oder sich bewegendes Bild, wenn von der ersten Seite 16 aus betrachtet, und ein optisch invariables, tonales monochromes oder vollfarbiges Bild, wenn von der zweiten Seite 17 des transparenten oder durchscheinenden Substrats 15 aus betrachtet.Thus, the device 10 generates an optically variable magnified floating or moving image when viewed from the first side 16, and an optically invariant, tonal monochrome or full-color image when viewed from the second side 17 of the transparent or translucent one Considered substrate 15 from.

[0091] Die Fig. 5 und 6 zeigen eine alternative Ausführungsform, bei der geprägte Bildelemente 40, 41 und 42 innerhalb der Pixel 25 von nichtbeugenden Flächen 45 umgeben sind. Die Bildelemente 40,41 und 42 haben unterschiedliche Dicken und umfassen in dieser Ausführungsform auch Beugungs- oder Subwellenlängen-Oberflächenreliefstrukturen. Die Oberflächenreliefstrukturen können in jedem Bildelement identische Parameter aufweisen (Prägetiefe, räumliche Frequenz, Krümmung, Azimutwinkel) oder die Parameter können sich von Pixel zu Pixel oder zwischen unterschiedlichen Bildelementdicken unterscheiden. Die Ausführungsform der Fig. 5 und 6 erzeugt, wenn durch Linsen 20 betrachtet, wenigstens eine vergrösserte und gedrehte Version 140 der einzelnen Bildelemente 40, 41, 42, deren Färbung auch der Farbe der abgetasteten einzelnen Bildelemente entspricht. Ebenso wie bei den Fig. 3 und 4 zeigt die Vorrichtung der Fig. 5 und 6, wenn von der zweiten Seite 17 des transparenten oder durchscheinenden Substrats 15 aus betrachtet, ein optisch invariables, tonales einfarbiges oder vollfarbiges Bild, wie in Fig. 8 dargestellt.FIGS. 5 and 6 show an alternative embodiment in which embossed picture elements 40, 41 and 42 within the pixels 25 are surrounded by non-diffracting surfaces 45. The picture elements 40, 41 and 42 have different thicknesses and, in this embodiment, also comprise diffraction or sub-wavelength surface relief structures. The surface relief structures may have identical parameters (embossing depth, spatial frequency, curvature, azimuth angle) in each pixel, or the parameters may differ from pixel to pixel or between different pixel thicknesses. The embodiment of Figs. 5 and 6, when viewed through lenses 20, produces at least one enlarged and rotated version 140 of the individual picture elements 40, 41, 42, the color of which also corresponds to the color of the scanned individual picture elements. As with Figs. 3 and 4, the apparatus of Figs. 5 and 6, when viewed from the second side 17 of the transparent or translucent substrate 15, displays an optically invariant, tonal monochrome or full color image as shown in Fig. 8 ,

[0092] Fig. 7 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführungsform einer durch Flexodruck erzeugten Vorrichtung, bei der ein 3x3-Raster von Pixeln 25 Bildelemente 50, 51, 52 beinhaltet, die aus flexografischen Punkten 60 zusammengesetzt und von entsprechenden diffraktiven Hintergrundgebieten 55, 56, 57 umgeben sind. Die Bildelemente 50, 51, 52 weisen im Wesentlichen die gleiche Form auf (Buchstabe ’A’), unterscheiden sich aber in der Anzahl der flexografischen Punkte, aus denen sie jeweils zusammengesetzt sind.Fig. 7 shows part of another embodiment of a flexographic printing apparatus in which a 3x3 grid of pixels includes 25 pixels 50, 51, 52 composed of flexographic points 60 and corresponding background diffractive areas 55, 56, 57 are surrounded. The picture elements 50, 51, 52 have substantially the same shape (letter 'A'), but differ in the number of flexographic points, from which they are each composed.

[0093] Wie bei den Ausführungsformen der Fig. 3 und 5 zeigt die Vorrichtung, wenn von der zweiten Seite 17 des transparenten oder durchscheinenden Substrats 15 aus betrachtet, ein optisch invariables, tonales monochromes oder vollfarbiges Bild gemäss Darstellung in Fig. 8.As in the embodiments of Figs. 3 and 5, when viewed from the second side 17 of the transparent or translucent substrate 15, the device exhibits an optically invariant, tonal monochrome or full-color image as shown in Fig. 8.

[0094] Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird nunmehr eine Ausführungsform einer Anlage zur Herstellung von Sicherheitsdokumenten, die Vorrichtungen des obigen Typs beinhalten, dargestellt.Referring now to Figure 9, an embodiment of a security document manufacturing apparatus incorporating apparatus of the above type is shown.

[0095] Die in Fig. 9 schematisch dargestellte Druck- und Prägeanlage 500 beinhaltet eine Zuführungseinheit 502 für das Zuführen eines flächigen Substrats 501 zu verschiedenen Druck- und Prägestationen, die eine Opazifizierungsstation 504, eine erste Druckstation 506, eine Prägestation 510, eine zweite Druckstation 606, eine zweite Prägestation 610 und eine dritte Druckstation 514 umfassen.The printing and embossing system 500 illustrated schematically in FIG. 9 includes a feeding unit 502 for feeding a sheet-like substrate 501 to various printing and embossing stations, which include an opacifying station 504, a first printing station 506, an embossing station 510, a second printing station 606, a second embossing station 610 and a third printing station 514.

[0096] Das Substrat 501 ist vorzugsweise aus einem im Wesentlichen durchsichtigen oder durchscheinenden Polymerwerkstoff wie biaxial verstrecktem Polypropylen (BOPP) hergestellt und kann von einer Materialrolle 503 an der Zuführungseinheit 502 kontinuierlich an die Opazifizierungsstation 504 geführt werden. Die Opazifizierungsstation 504 beinhaltet Opazifizierungsmittel für den Auftrag mindestens einer opazitätsverleihenden Schicht auf wenigstens eine Seite des Substrats 501. Das Opazifizierungsmittel hat vorzugsweise die Form eines Druckwerks, z.B. mit einem oder mehreren Tiefdruckzylindern 505 zum Aufträgen einer oder mehrerer opazitätsverleihenden Druckfarbbeschichtungen auf eine oder beide Seiten des Substrats. Es ist jedoch möglich, dass die Opazifizierungsstation 504 Opazifizierungsmittel in Form einer Laminiereinheit beinhalten könnte, um eine oder mehrere flächige Schichten eines wenigstens teilopaken Materials, wie Papier oder ein anderes Fasermaterial, auf wenigstens eine Seite des transparenten Substrats aufzutragen.The substrate 501 is preferably made from a substantially transparent or translucent polymeric material, such as biaxially oriented polypropylene (BOPP), and may be continuously fed from a roll of material 503 to the delivery unit 502 to the opacifying station 504. The opacification station 504 includes opacifying means for applying at least one opacifying layer to at least one side of the substrate 501. The opacifying agent is preferably in the form of a printing unit, e.g. with one or more gravure cylinders 505 for applying one or more opacifying ink coatings to one or both sides of the substrate. However, it is possible that the opacification station 504 could include opacifying means in the form of a laminating unit to apply one or more laminar layers of at least a partially opaque material, such as paper or other fibrous material, to at least one side of the transparent substrate.

[0097] Vorzugsweise ist das Opazifizierungsmittel 505 an der Opazifizierungsstation 504 so angeordnet, dass wenigstens eine opazitätsverleihende Schicht auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Substrats in wenigstens einem Gebiet weggelassen wird, um einen Fenster- oder Halbfensterbereich auszubilden.Preferably, the opacifying means 505 is arranged at the opacifying station 504 such that at least one opacifying layer is omitted on one side or both sides of the substrate in at least one area to form a window or half-window area.

[0098] Die erste Druckstation 506 beinhaltet Druckmittel 507, 508 zum Aufträgen einer prägbaren strahlungshärtbaren Druckfarbe auf das Substrat 501. Das Druckmittel kann wenigstens einen Druckzylinder 507, z.B. einen Tiefdruckzylinder, umfassen, wobei das opazifizierte transparente Substrat zwischen dem Druckzylinder 507 und einem (einer) auf der entgegengesetzten Seite des Substrats befindlichen entsprechenden Zylinder (oder Walze) 508 eingeführt wird. Das Druckmittel 507, 508 ist so angeordnet, dass es die strahlungshärtbare Druckfarbe auf die erste Seite 16 des Substrats 501 aufbringt, wo an der Prägestation 510 die Linsen 20 aufzuprägen sind. Die Linsen können in einem Fensterbereich aufgebracht werden, der durch bereichsweises Weglassen der an der Opazifizierungsstation 504 aufgebrachten opazitätsverleihenden Druckfarbe gebildet wurde.The first printing station 506 includes printing means 507, 508 for applying an embossable radiation curable ink to the substrate 501. The printing means may comprise at least one printing cylinder 507, e.g. a gravure cylinder, wherein the opacified transparent substrate is inserted between the impression cylinder 507 and a corresponding cylinder (or roller) 508 located on the opposite side of the substrate. The printing means 507, 508 is arranged so that it applies the radiation-curable ink to the first side 16 of the substrate 501, where the lenses 20 are to be impressed on the embossing station 510. The lenses may be applied in a window area formed by partially omitting the opacifying ink applied to the opacifying station 504.

[0099] Die Prägestation 510 umfasst Prägemittel vorzugsweise in Form eines Plattenzylinders 511 und eines Gegendruckzylinders 512. Das Prägemittel 511,512 beinhaltet Prägeabschnitte, die so angeordnet sind, dass sie verschiedene Bereiche des Substrats prägen, während dieses den Pressspalt zwischen Platten- und Gegendruckzylinder 511,512 durchläuft.The embossing station 510 comprises embossing means preferably in the form of a plate cylinder 511 and a counter-pressure cylinder 512. The embossing means 511, 512 includes embossing sections arranged to emboss different areas of the substrate as it passes through the press nip between the plate and impression cylinders 511, 512.

[0100] Die Prägestation 510 kann auch Strahlungshärtungsmittel 513 beinhalten, um die prägbare, strahlungshärtbare Druckfarbe im Wesentlichen zeitgleich mit, oder unmittelbar nach, dem Prägen der Druckfarbe zur Ausbildung der Linsen 20 zu härten. Alternativ kann eine separate Härtungsstation vorgesehen sein. Das Strahlungshärtungsmittel umfasst vorzugsweise eine Ultraviolett(UV)-Härtungseinheit zum Aushärten einer UV-härtbaren Druckfarbe, aber für röntgen- oder elektronenstrahlhärtbare Druckfarben können Röntgen- oder Elektronenstrahl(EB)-Härtungseinheiten verwendet werden.Embossing station 510 may also include radiation curing agent 513 to cure the embossable radiation curable ink substantially concurrently with, or immediately after, embossing the ink to form lenses 20. Alternatively, a separate curing station may be provided. The radiation curing agent preferably comprises an ultraviolet (UV) curing unit for curing a UV curable ink, but for X-ray or electron beam curable inks, x-ray or electron beam (EB) curing units can be used.

[0101] Die zweite Druckstation 606 beinhaltet Druckmittel 607, 608 zum Aufträgen einer prägbaren strahlungshärtbaren Druckfarbe auf die zweite Seite 17 des Substrats 501. Das Druckmittel kann wenigstens einen Druckzylinder 607, z.B. einen Tiefdruckzylinder, umfassen, wobei das opazifizierte transparente Substrat zwischen dem Druckzylinder 607 und einem (einer) auf der entgegengesetzten Seite 16 des Substrats 501 befindlichen entsprechenden Zylinder (oder Walze) 608 eingeführt wird. Das Druckmittel 607, 608 ist so angeordnet, dass es strahlungshärtbare Druckfarbe in einem Gebiet direkt gegenüber und registerhaltig mit den Linsen 20 auf die zweite Seite 17 des Substrats 501 aufträgt. Falls die Linsen 20 in einem Fenstergebiet aufgebracht werden, wird die strahlungshärtbare Druckfarbe im Fenstergebiet auf der entgegengesetzten Seite des Substrats 501 aufgetragen.The second printing station 606 includes printing means 607, 608 for applying an embossable radiation-curable ink to the second side 17 of the substrate 501. The printing means may comprise at least one printing cylinder 607, e.g. a gravure cylinder, wherein the opacified transparent substrate is inserted between the impression cylinder 607 and a corresponding cylinder (or roller) 608 located on the opposite side 16 of the substrate 501. The printing means 607, 608 is arranged so that it applies radiation-curable ink in a region directly opposite and in register with the lenses 20 on the second side 17 of the substrate 501. If the lenses 20 are applied in a window region, the radiation-curable ink is applied in the window region on the opposite side of the substrate 501.

[0102] Die Prägestation 610 umfasst Prägemittel vorzugsweise in Form eines Plattenzylinders 611 und eines Gegendruckzylinders 612. Der Plattenzylinder 611 trägt die Strukturen der Bildelemente 30-32 und/oder 40-42 sowie, falls geprägte Hintergrundbereiche 35-37, 45 oder 55-57 verwendet werden, auch die Strukturen dieser Hintergrundbereiche. Nach Durchlaufen der Prägestation 610 trägt das Substrat 501 ein Array von Linsenstrukturen 20 auf seiner ersten Oberfläche 16 sowie ein entsprechendes Array von Bildelementen 30-32 bzw. 40-42, das mit den Arraylinsen 20 im Wesentlichen registerhaltig ist.The embossing station 610 preferably comprises embossing means in the form of a plate cylinder 611 and a counter-pressure cylinder 612. The plate cylinder 611 carries the structures of the picture elements 30-32 and / or 40-42 and, if embossed background areas 35-37, 45 or 55-57 also the structures of these background areas. After passing through the embossing station 610, the substrate 501 carries an array of lens structures 20 on its first surface 16 and a corresponding array of pixels 30-32 and 40-42, respectively, which is substantially in register with the array lenses 20.

[0103] Die Prägestation 610 kann auch Strahlungshärtungsmittel 613 beinhalten, um die prägbare, strahlungshärtbare Druckfarbe im Wesentlichen zeitgleich mit, oder unmittelbar nach, dem Prägen der Druckfarbe zur Ausbildung der gehärteten geprägten Bildelemente 30-32 bzw. 40-42 zu härten.The embossing station 610 may also include radiation curing agent 613 to cure the embossable radiation curable ink substantially simultaneously with, or immediately after, embossing the ink to form the cured embossed image elements 30-32 and 40-42, respectively.

[0104] Es wird auch ersichtlich, dass die zweite Druckstation 606 und die zweite Prägestation 610 sich durch eine Druckstation, beispielsweise eine Flexodruckstation, ersetzen lassen, falls gedruckte Bildelemente 50-52 verwendet werden sollen.It will also be appreciated that the second printing station 606 and the second embossing station 610 may be replaced by a printing station, such as a flexographic printing station, if printed pixels 50-52 are to be used.

[0105] Die dritte Druckstation 514 beinhaltet Druckmittel für das Aufbringen von gedruckten Merkmalen auf das Substrat. Das Druckmittel beinhaltet vorzugsweise einen Druckzylinder 516, wie einen Tiefdruck-, Offsetdruck- oder Intagliozylinder, und kann verwendet werden, um eine Vielzahl unterschiedlicher Druckmerkmale auf das Substrat aufzutragen. Beispielsweise kann der Druckzylinder 516 an der zweiten Druckstation 514 zum Aufbringen gedruckter Sicherheitsmerkmale verwendet werden, die registerhaltig zum geprägten Sicherheitselement sind, an dieses angrenzen oder dieses umgeben.[0105] The third printing station 514 includes printing means for applying printed features to the substrate. The printing means preferably includes a printing cylinder 516, such as a gravure, offset or intaglio cylinder, and may be used to apply a variety of different printing features to the substrate. For example, the impression cylinder 516 may be used at the second print station 514 to apply printed security features that are in register with, adjacent to, or surrounding the imprinted security feature.

[0106] Beim Betreiben der Anlage wird das transparente Substrat 501 von der Zuführungseinheit 502 durch die Opazifi-zierungsstation 504 geführt, wo wenigstens eine opazitätsverleihende Schicht auf wenigstens eine Seite des Substrats 501 aufgebracht wird. Das wenigstens teilweise opazifizierte Substrat 501 wird anschliessend durch die erste Druckstation 506 geführt, wo die prägbare strahlungshärtbare Druckfarbe in einem Bereich (beispielsweise einem Fensterbereich) aufgetragen wird, der zur Ausbildung der Linsen 20 geprägt werden soll.In operation of the system, the transparent substrate 501 is fed from the feed unit 502 through the opacifying station 504 where at least one opacifying layer is applied to at least one side of the substrate 501. The at least partially opacified substrate 501 is then passed through the first printing station 506 where the embossable radiation-curable ink is applied in a region (eg, a window region) that is to be embossed to form the lenses 20.

[0107] Das Substrat 501 wird danach durch die Prägestation 510 geführt, wo die zuvor aufgebrachte Druckfarbfläche geprägt wird, um auf der ersten Seite 16 des Substrats 501 die Mikrolinsen 20 auszubilden. Die strahlungshärtbare Druckfarbe wird dann zur Fixierung der geprägten Linsen 20 gehärtet, vorzugsweise an der Prägestation 510.The substrate 501 is then passed through the embossing station 510 where the previously applied ink surface is embossed to form the microlenses 20 on the first side 16 of the substrate 501. The radiation-curable ink is then cured to fix the embossed lenses 20, preferably at the embossing station 510.

[0108] Das Substrat 501 wird durch die zweite Druckstation 606 und zweite Prägestation 610 geführt, um auf der zweiten Seite 17 des Substrats 501 geprägte Bildelemente 30-32 bzw. 40-42 in wesentlicher Registerhaltigkeit mit den geprägten Linsen 20 auszubilden.The substrate 501 is passed through the second printing station 606 and second embossing station 610 to form on the second side 17 of the substrate 501 embossed picture elements 30-32 and 40-42, respectively, in substantial registry with the embossed lenses 20.

[0109] Die Anlage 500 kann auch weitere Druckstationen oder Prägestationen (nicht dargestellt) beinhalten, um das Substrat 501 mit weiteren gedruckten oder geprägten Merkmalen zu versehen.The system 500 may also include other printing stations or embossing stations (not shown) to provide the substrate 501 with other printed or embossed features.

[0110] Es ist auch möglich, eine Opazifizierungsstation nach der Prägestation 510 anzuordnen, wobei diese Opazifizie-rungsstation wenigstens eine opazitätsverleihende Schicht auf wenigstens eine Seite des Substrats 501 aufbringt und dabei den Bereich der geprägten Linsen 20 und geprägten Bildelemente 30-32 bzw. 40-42 auslässt, um ein Fenster auszubilden.It is also possible to place an opacification station after the embossing station 510, this opacifying station applying at least one opacifying layer to at least one side of the substrate 501, thereby covering the area of the embossed lenses 20 and imprinted pixels 30-32 and 40, respectively -42 leaves to form a window.

[0111] In einigen Ausführungsformen kann auch ein gleichzeitiges Prägen beider Substratseiten möglich sein, so dass die Linsen 20 und Bildelemente 30-32 oder 40-42 zum gleichen Zeitpunkt auf entgegengesetzten Seiten des Substrats in wesentlicher Registerhaltigkeit ausgebildet werden.In some embodiments, simultaneous embossing of both sides of the substrate may also be possible, such that the lenses 20 and pixels 30-32 or 40-42 are formed in substantial registration on opposite sides of the substrate at the same time.

[0112] Die Fig. 10 bis 16 illustrieren weitere Ausführungsformen von Sicherheitsvorrichtungen und Sicherheitsdokumenten gemäss vorliegender Erfindung, die unterschiedliche Bilder erzeugen, wenn sie von entgegengesetzten Seiten der Vorrichtung in Drauflicht betrachtet werden und wenn sie in Durchlicht betrachtet werden.Figures 10 to 16 illustrate further embodiments of security devices and security documents of the present invention which produce different images when viewed from opposite sides of the device in top light and when viewed in transmitted light.

[0113] Fig. 10 zeigt einen Teilquerschnitt durch eine Sicherheitsvorrichtung 700 mit einem transparenten oder durchscheinenden Substrat 705, das eine erste Seite 706 und eine zweite Seite 707 aufweist. Auf der ersten Seite 706 wird ein erstes Array 712 sich wiederholender Elemente in Form von Bildelementen 720 ausgebildet, und auf der zweiten Seite 707 wird ein zweites Array 713 sich wiederholender Elemente in Form von Bildelementen 730 ausgebildet, die mit den Bildelementen 730 des ersten Arrays 713 im Wesentlichen registerhaltig sind.FIG. 10 shows a partial cross-section through a security device 700 with a transparent or translucent substrate 705 having a first side 706 and a second side 707. On the first side 706, a first array 712 of repeating elements in the form of picture elements 720 is formed, and on the second side 707 a second array 713 of repeating elements in the form of picture elements 730 is formed, which are connected to the picture elements 730 of the first array 713 are essentially in register.

[0114] Die Bildelemente 720, 730 des ersten und zweiten Arrays 712, 713 sind vorzugsweise als feine Linien oder Punkte ausgebildet, wobei Zwischenräume 721,722 zwischen den Punkten den Durchgang von Licht durch das transparente oder durchscheinende Substrat gestatten. Wenn Linien verwendet werden, können diese gerade, gekrümmt, wellenlinienförmig oder in einer anderen Form gestaltet sein. Wenn Punkte verwendet werden, sind diese vorzugsweise rund, können aber andere regelmässige oder unregelmässige Formen annehmen. In jedem Fall haben die Bildelemente 730 des zweiten Arrays 713 vorzugsweise im Wesentlichen die gleiche Form wie die Bildelemente 720 des ersten Arrays 712 und sind im Wesentlichen registerhaltig.The pixels 720, 730 of the first and second arrays 712, 713 are preferably formed as fine lines or dots, with spaces 721, 722 between the dots allowing the passage of light through the transparent or translucent substrate. When lines are used, they may be straight, curved, wavy, or otherwise shaped. When points are used, they are preferably round, but may take other regular or irregular forms. In any event, the pixels 730 of the second array 713 preferably have substantially the same shape as the pixels 720 of the first array 712 and are substantially in register.

[0115] Die Bildelemente 720, 730 des ersten und zweiten Arrays 712, 713 können farbige oder grauskalige Bildelemente sein, die gebietsweise nach den Färb- oder Helligkeitswerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Färb- oder Grauwertbildes moduliert sind.The picture elements 720, 730 of the first and second arrays 712, 713 can be colored or gray-scale picture elements, which are modulated in regions according to the color or brightness values of corresponding regions of an underlying color or gray scale image.

[0116] Fig. 11 ist ein Teilquerschnitt durch ein Sicherheitsdokument 800, das die Sicherheitsvorrichtung 700 beinhaltet. Das Sicherheitsdokument beinhaltet ein transparentes oder durchscheinendes Substrat 805 mit einer ersten Seite 806 und einer zweiten Seite 807. Auf die erste Seite 806 bzw. zweite Seite 807 werden Schichten einer opazitätsverleihenden Druckfarbe 808, 809 aufgetragen, ausser in einem Fenstergebiet 810, in dem sich die Sicherheitsvorrichtung 700 befindet. Die opazitätsverleihende Druckfarbe 808, 809 wird vorzugsweise aufgebracht, bevor die Sicherheitsvorrichtung 700 im Fenster 710 ausgebildet wird, um die Erzielung der Registerhaltigkeit von Sicherheitsvorrichtung 700 und Fenster zu erleichtern.FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a security document 800 including the security device 700. The security document includes a transparent or translucent substrate 805 having a first side 806 and a second side 807. On the first side 806 and second side 807, respectively, layers of opacifying ink 808, 809 are applied except in a window area 810 where the Security device 700 is located. The opacifying ink 808, 809 is preferably applied before the security device 700 is formed in the window 710 to facilitate the registration of the security device 700 and windows.

[0117] Die Fig. 12 und 13 zeigen das Sicherheitsdoku ment 800 bei Drauflichtbetrachtung von der ersten bzw. zweiten Seite 806, 807 aus. Die Fig. 14 und 15 zeigen vergrösserte Ansichten des Fenstergebiets 810 und der Sicherheitsvorrichtung 700 des in den Fig. 12 bzw. 13 dargestellten Sicherheitsdokuments.Figs. 12 and 13 show the security document 800 when viewed from the first and second sides 806, 807, respectively. Figs. 14 and 15 are enlarged views of the window area 810 and the security device 700 of the security document shown in Figs. 12 and 13, respectively.

[0118] Die Bildelemente 720, 730 sind wenigstens teilweise opak. Wird also die Sicherheitsvorrichtung 700 im Drauflicht aus einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Ebene des Substrats verlaufenden Richtung von der ersten Seite 806 aus betrachtet, sind nur die Bildelemente 720 des ersten Arrays 712 sichtbar, so dass ein aus den Bildelementen 720 gebildetes erstes Färb- oder Grauwertbild 725 sichtbar ist, wie in den Fig. 12 und 14 dargestellt. Wird gleichweise die Sicherheits-The pixels 720, 730 are at least partially opaque. Thus, if the security device 700 is viewed in a top light from a direction substantially perpendicular to the plane of the substrate from the first side 806, only the pixels 720 of the first array 712 are visible, such that a first color or gray scale image formed from the pixels 720 725 is visible as shown in FIGS. 12 and 14. Is the safety

Claims (7)

Vorrichtung 700 im Drauflicht aus einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Ebene des Substrats verlaufenden Richtung von der zweiten Seite 807 aus betrachtet, sind nur die Bildelemente 730 des ersten Arrays 713 sichtbar, so dass ein aus den Bildelementen 730 gebildetes erstes Färb- oder Grauwertbild 735 sichtbar ist, wie in den Fig. 13 und 15 dargestellt. [0119] Die Fig. 12 und 14 zeigen als blosses Beispiel ein einfaches Schwarz-Weiss-Bild 725 in Form eines vierzackigen Sterns. Ein solches Bild kann durch opake schwarze Bildelemente, die die Sternform bilden, und opake weisse Bildelemente, die den Sternhintergrund bilden, ausgebildet werden. Die Fig. 13 und 15 zeigen ein einfaches graues Bild 735 in Form eines achtzackigen Sterns, der durch opake graue Linien oder Punkte, die die Sternform bilden, und opake weisse Linien oder Punkte, die den Sternhintergrund bilden, ausgebildet wird. Es können jedoch komplexere Grauwertbilder gebildet werden, indem die Helligkeitswerte grauer Bildelemente gebietsweise nach den Helligkeitswerten entsprechender Regionen des zugrundeliegenden Grauwertbildes auf komplexere Art moduliert werden. [0120] Es ist auch die Bildung farbiger oder mehrfarbiger Bilder möglich, indem farbige Bildelemente verwendet und die Färb- oder Helligkeitswerte der farbigen Linien oder Punkte gebietsweise nach den Färb- oder Helligkeitswerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Farbbildes moduliert werden. [0121] Werden auf beiden Seiten im Wesentlichen vollopake Bildelemente verwendet, ist von der ersten Seite aus in Drauflicht und Durchlicht nur das erste Bild und von der zweiten Seite aus in Drauflicht und Durchlicht nur das zweite Bild sichtbar. In anderen Ausführungsformen, wie von Fig. 16 dargestellt, ist es möglich, ein oder mehrere Bilder auszubilden, die in Durchlicht sichtbar sind, indem auf der ersten und/oder zweiten Seite Bildelemente verwendet werden, die teilweise opak und teilweise transparent oder durchscheinend sind und so den Lichtdurchgang gestatten. Wenn beispielsweise die das vierzackige Sternbild 725 bildenden Bildelemente 720 des ersten Arrays vollständig opak sind und die den achtzackigen Stern 735 bildenden Bildelemente 730 des zweiten Arrays teilweise opak und teilweise transparent sind, wird bei Durchlichtbetrachtung der Vorrichtung von der zweiten Seite aus ein kombiniertes drittes Bild 740 sichtbar, das aus dem vierzackigen Stern 725 und dem achtzackigen Stern 735 besteht, wie in Fig. 16 dargestellt. [0122] Die Bildelemente 720, 730 des ersten oder zweiten oder beider Arrays können gedruckte Bildelemente sein, die beispielsweise durch Flexodruck oder Simultandruck auf eine oder beide Oberflächen des Substrats aufgebracht werden. Alternativ können die Bildelemente 720, 730 des ersten oder zweiten oder beider Arrays geprägte Bildelemente sein. Geprägte Bildelemente können ausgebildet werden, indem eine prägbare strahlungshärtbare Druckfarbe auf das Substrat aufgetragen wird, ein Array von Reliefstrukturen in die prägbare strahlungshärtbare Druckfarbe eingeprägt wird und die Druckfarbe ausgehärtet wird. Beispielsweise kann eine durchscheinende gefärbte strahlungshärtbare Druckfarbe zur Ausbildung geprägter Bildelemente verwendet werden, die teilweise transparent sind, so dass bei Durchlicht von wenigstens einer Seite aus ein kombiniertes Bild sichtbar ist. [0123] In einer weiteren Modifizierung sind die Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats beugende (diffrak-tive) Bildelemente. Durch beugende Bildelemente können optisch variable Bilder ausgebildet werden, während gedruckte Bildelemente im Allgemeinen optisch invariable Bilder ausbilden. In einer Ausführungsform können die Bildelemente des ersten Arrays gedruckte Bilder zur Ausbildung eines optisch invariablen Bildes und die Bildelemente des zweiten Arrays beugende Bildelemente zur Ausbildung eines optisch variablen Bildes sein. [0124] In einer weiteren Ausführungsform sind die Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats nichtbeugende Bildelemente, die von einer Beugungs- oder Subwellenlängen-Gitterstruktur umgeben sind, so dass ein Hintergrundgebiet des sich ergebenden Bildes, das von dieser Seite des Substrats aus sichtbar ist, einen optisch variablen Farbeffekt zeigt. [0125] Beugende Bildelemente, oder eine Beugungs- oder Subwellenlängenstruktur, können ausgebildet werden, indem eine prägbare strahlungshärtbare Druckfarbe auf eine Oberfläche des Substrats aufgetragen wird, die erforderliche Beugungs- oder Subwellenlängenstruktur in die strahlungshärtbare Druckfarbe eingeprägt wird und die Druckfarbe ausgehärtet wird. [0126] Zur Herstellung von Sicherheitsdokumenten, die geprägte oder beugende Bildelemente oder Strukturen beinhalten, kann eine Anlage zur Herstellung von Sicherheitsdokumenten ähnlich der unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschriebenen Anlage verwendet werden. Wenn die Bildelemente im ersten und zweiten Array gedruckte Elemente sind, kann eine einfachere Anlage verwendet werden, bei der die ersten und zweiten Druck- und Prägestationen 506, 510, 606 und 610 von Fig. 9 durch eine Simultandruckstation ersetzt sind. PatentansprücheWhen device 700 is viewed in an overhead light from a direction substantially perpendicular to the plane of the substrate from the second side 807, only the pixels 730 of the first array 713 are visible, so that a first color or gray value image 735 formed from the pixels 730 is visible , as shown in Figs. 13 and 15. Figs. 12 and 14 show as a mere example a simple black and white image 725 in the form of a four-pointed star. Such an image may be formed by opaque black pixels forming the star shape and opaque white pixels forming the star background. Figures 13 and 15 show a simple gray image 735 in the form of an eight-pointed star formed by opaque gray lines or dots forming the star shape and opaque white lines or dots forming the star background. However, more complex gray level images can be formed by modulating the brightness values of gray pixels area by area according to the brightness values of corresponding regions of the underlying gray level image in a more complex manner. Also, the formation of colored or multicolor images is possible by using colored picture elements and modulating the color or brightness values of the colored lines or dots, in regions, according to the color or brightness values of corresponding areas of an underlying color image. If essentially vollopaque picture elements are used on both sides, only the first picture is visible from the first page in top light and transmitted light and only the second picture from the second page in top light and transmitted light. In other embodiments, as illustrated in FIG. 16, it is possible to form one or more images that are visible in transmitted light by using pixels on the first and / or second sides that are partially opaque and partially transparent or translucent allow the passage of light. For example, if the pixels of the first array forming the four-pointed constellation 725 are completely opaque and the second array pixels 730 forming the eight-pointed star 735 are partially opaque and partially transparent, when the device is viewed by light transmission from the second side, a combined third image 740 visible, consisting of the four-pointed star 725 and the eight-pointed star 735, as shown in Fig. 16. The pixels 720, 730 of the first or second or both arrays may be printed pixels applied to one or both surfaces of the substrate by, for example, flexographic printing or simultaneous printing. Alternatively, the pixels 720, 730 of the first or second or both arrays may be imprinted pixels. Embossed picture elements can be formed by applying an embossable radiation curable ink to the substrate, embossing an array of relief structures into the embossable radiation curable ink, and curing the ink. For example, a translucent colored radiation-curable ink can be used to form embossed picture elements that are partially transparent such that when combined with transmitted light from at least one side, a combined image is visible. In another modification, the picture elements on at least one side of the substrate are diffractive (diffractive) picture elements. Diffractive image elements can be used to form optically variable images, while printed image elements generally form optically invariable images. In one embodiment, the pixels of the first array may be printed images forming an optically invariant image and the pixels of the second array may be diffractive pixels to form an optically variable image. In another embodiment, the pixels on at least one side of the substrate are non-diffractive pixels surrounded by a diffraction or sub-wavelength grating structure, such that a background region of the resulting image visible from that side of the substrate, shows a visually variable color effect. Diffractive picture elements, or a diffractive or sub-wavelength structure, can be formed by applying an embossable radiation-curable ink to a surface of the substrate, embossing the required diffractive or sub-wavelength structure into the radiation-curable ink, and curing the ink. To produce security documents including embossed or diffractive picture elements or structures, a security document manufacturing facility similar to that described with reference to FIG. 9 may be used. If the picture elements in the first and second arrays are printed elements, a simpler system may be used in which the first and second printing and embossing stations 506, 510, 606 and 610 of Figure 9 are replaced by a simultaneous printing station. claims 1. Optische Sicherheitsvorrichtung umfassend: ein transparentes oder durchscheinendes Substrat, wenigstens ein erstes Array sich wiederholender Bildelemente in oder auf einer ersten Seite des Substrats, wenigstens ein zweites Array sich wiederholender Bildelemente auf einer zweiten Seite des Substrats, wobei das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Bildelemente im Wesentlichen registerhaltig mit dem wenigstens einen ersten Array von sich wiederholenden Bildelementen ist, wobei das wenigstens eine erste Array und/oder das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Bildelemente wenigstens teilweise opak ist, wobei die sich wiederholenden Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats gebietsweise nach den Hellig-keits- oder Farbwerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwert- oder Farbbildes moduliert sind, so dass beim Betrachten der Vorrichtung im Drauflicht von der ersten Seite des Substrats aus ein erstes Bild sichtbar ist und beim Betrachten der Vorrichtung im Drauflicht von der zweiten Seite des Substrats aus ein zweites Bild sichtbar ist, wobei das erste Bild bei den sich wiederholenden Bildelementen des ersten Arrays ausgebildet ist und wobei das zweite Bild bei den sich wiederholenden Bildelementen des zweiten Arrays ausgebildet ist.An optical safety device comprising: a transparent or translucent substrate, at least a first array of repeating pixels in or on a first side of the substrate, at least a second array of repeating pixels on a second side of the substrate, the at least one second array being more repetitive Picture elements substantially in register with the at least one first array of repeating picture elements, wherein the at least one first array and / or the at least one second array of repeating picture elements is at least partially opaque, the repeating picture elements on at least one side of the substrate in regions are modulated according to the brightness or color values of corresponding areas of an underlying gray value or color image, so that when viewing the device in the overhead light from the first side of the substrate, a first image is visible and d the device is seen in a top light from the second side of the substrate from a second image, wherein the first image is formed at the repeating pixels of the first array and wherein the second image is formed at the repeating pixels of the second array. 2. Optische Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die sich wiederholenden Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats amplitudenmoduliert sind, oder die Dicke oder der Flächeninhalt der sich wiederholenden Bildelemente moduliert ist.The optical safety device of claim 1, wherein the repeating picture elements on at least one side of the substrate are amplitude modulated, or the thickness or area of the repeating picture elements is modulated. 3. Optische Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die sich wiederholenden Bildelemente von wenigstens einem der ersten und zweiten Arrays teilweise opak und teilweise transparent sind, so dass das erste Bild und das zweite Bild kombinieren, um ein drittes Bild zu ergeben, das sichtbar ist, wenn die Sicherheitsvorrichtung im Durchlicht betrachtet wird.The optical safety device of claim 1 or 2, wherein the repeating pixels of at least one of the first and second arrays are partially opaque and partially transparent such that the first image and the second image combine to give a third image that is visible is when the safety device is viewed in transmitted light. 4. Verfahren zur Herstellung einer Sicherheitsvorrichtung, das die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden wenigstens eines ersten Arrays sich wiederholender Bildelemente in oder auf einer ersten Seite eines transparenten oder durchscheinenden Substrats; und Ausbilden wenigstens eines zweiten Arrays sich wiederholender Bildelemente in oder auf einer zweiten Seite des Substrats, wobei das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Bildelemente im Wesentlichen mit dem wenigstens einen ersten Array sich wiederholender Bildelemente registerhaltig ist und wobei das wenigstens eine ersten Array und/oder das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Bildelemente wenigstens teilweise opak ist und wobei der Schritt des Ausbildens des ersten und/oder zweiten Arrays sich wiederholender Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats das gebietsweise Modulieren der sich wiederholenden Bildelemente nach den Hellig-keits- oder Farbwerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwert- oder Farbbildes umfasst, so dass bei Betrachtung der Vorrichtung in Draufsicht von der ersten Seite aus ein erstes Bild sichtbar ist und bei Betrachtung der Vorrichtung im Draufsicht von der zweiten Seite aus ein zweites Bild sichtbar ist und wobei das erste Bild bei den sich wiederholenden Bildelementen des ersten Arrays ausgebildet ist, wobei das zweite Bild bei den sich wiederholenden Bildelementen des zweiten Arrays ausgebildet ist.A method of manufacturing a security device comprising the steps of: forming at least a first array of repeating pixels in or on a first side of a transparent or translucent substrate; and forming at least one second array of repeating picture elements in or on a second side of the substrate, wherein the at least one second array of repeating picture elements is substantially in register with the at least one first array of repeating picture elements and wherein the at least one first array and / or the at least one second array of repeating pixels is at least partially opaque, and wherein the step of forming the first and / or second array of repeating pixels on at least one side of the substrate comprises modulating the repeating pixels according to the brightness or chrominance values Contains areas of an underlying gray value or color image, so that when viewing the device in plan view from the first side of a first image is visible and viewing the device in plan view from the second side of a second image is visible un wherein the first image is formed at the repeating pixels of the first array, wherein the second image is formed at the repeating pixels of the second array. 5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Ausbildens des ersten und/oder zweiten Arrays sich wiederholender Bildelemente durch Aufdrucken durchgeführt wird.The method of claim 4, wherein the step of forming the first and / or second array of repeating pixels is performed by printing. 6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die ersten und zweiten Arrays sich wiederholender Bildelemente auf beide Seiten des Substrats durch Simultandruck aufgedruckt werden.The method of claim 5, wherein the first and second array of repeating picture elements are printed on both sides of the substrate by simultaneous printing. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, wobei die sich wiederholenden Bildelemente wenigstens eines der ersten und zweiten Arrays als teilweise opake und teilweise transparente Bildelemente ausgebildet sind, so dass die ersten und zweiten Bilder kombinieren, um ein drittes Bild zu ergeben, das sichtbar ist, wenn die Sicherheitsvorrichtung im Durchlicht betrachtet ist.The method of claims 4 to 6, wherein the repeating pixels of at least one of the first and second arrays are formed as partially opaque and partially transparent pixels such that the first and second images combine to give a third image that is visible is when the safety device is viewed in transmitted light.
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