CN103080780B - 光学可变装置 - Google Patents

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Abstract

在此披露了一种安全元件、一种安全装置和一种形成安全装置的方法，该安全元件包括多个聚焦元件、第一组图像元件和第二组图像元件，各图像元件位于一个物平面内以通过一个聚焦元件可见，并且距该聚焦元件一段距离，使得该物平面内的该聚焦元件的焦点宽度基本上等于该图像元件的尺寸或以一个预定量不同于该图像元件的尺寸，其中该第一组的图像元件在一个第一视角范围内是可见的并且该第二组的图像元件在一个第二视角范围内是可见的，并且其中在该第二视角范围内形成的一个第二图像是在该第一视角范围内形成的一个第一图像的对比度反转版本。该安全元件特别适合用于安全文件如纸币。

Description

光学可变装置
发明领域
本发明涉及用于安全及装饰用途的光学可变装置及其制造方法。
发明背景
已知提供了以下光学可变装置，其中光栅（部分圆柱形透镜）阵列聚焦于含有多组交错的图像元件的物平面。每组图像元件（条）属于一个不同的图像，从而使得随着观察该装置的人改变视角，可以看到不同的图像。
在安全应用中，特别是当处理柔性安全文件如纸币时，所希望的是将应用于安全文件的透镜阵列的厚度最小化。例如，目前使用的聚合物纸币基底的优选厚度是约90微米，包括透镜阵列的厚度。为了满足这样的设计约束，使用的是直径约50微米或更小的透镜。
含有上述多组交错的图像元件的光学可变装置所产生的效果有时也被称为“翻转图像”效果。翻转图像效果中不同图像的数量是由可以放置在该透镜阵列中的透镜的视野内的图像元件组的数量限制。例如，如果要产生一个双通道的翻转图像，则需要两组图像元件。这意味着，每个图像元件可以有不大于透镜宽度的一半的宽度。
如果使用宽度为50微米的透镜，图像元件的宽度不应大于25微米，以确保翻转图像的信道之间的串扰最小。通过安全印刷中所用的一些技术可以实现宽度为25微米或更小的图像元件。然而，其他常用技术如凹版印刷（有时被称为轮转凹版印刷）不能连续应用具有此宽度的图像元件。当前用凹版印刷可实现的线元件的最低实际宽度为约35微米-45微米。此宽度的图像元件用于50微米直径的透镜时产生不可接受的大量串扰。
先前已发现，通过调整透镜参数使得在物平面内的透镜的焦点宽度大约与图像元件的宽度相同，可以在增加光栅阵列中透镜的直径的同时维持一个给定的基底厚度，如我们的PCT申请PCT/AU2010/000243中所描述的那样，其全部内容通过引用结合在此。例如，对于厚度为90微米的基底，可以使用直径为63.5微米的透镜。然而，即使使用这种增加了直径的透镜，具有双通道的翻转图像装置仍然会产生不可接受的串扰，因为凹版线元件的最小实际可实现宽度为35微米-45微米，这仍然是透镜直径的一半以上。
因此，需要一种光学可变装置，其可以产生翻转图像效果，并且可使用更广泛的各种安全印刷技术生产，而同时不容易受到串扰。
定义
焦点尺寸H
如本文所用，术语焦点尺寸是指，光线通过透镜折射在一个特定的视角与物体面相交的点的几何分布的尺寸，通常是有效直径或宽度。焦点尺寸可以从理论计算推断、光线追踪模拟或来自实际测量。
焦距f
在本说明书中，焦距，在关于透镜阵列中的微透镜中使用时，是指从微透镜的顶点到焦点位置的距离，该焦点位置通过定位平行辐射从阵列的镜头一侧入射时最大的功率密度分布的位置给出（见T.Miyashita，“Standardizationformicrolensesandmicrolensarrays”（微镜头和微镜头阵列的标准化）（2007）JapaneseJournalofAppliedPhysics（日本应用物理期刊）46，p5391）。
量规厚度t
量规厚度是从小透镜的透明或半透明材料一侧的顶点，到提供与物平面基本上重合的图像元件的半透明材料相对一侧的表面的距离。
透镜频率和间距
透镜阵列的透镜频率是穿过透镜阵列表面的一个给定距离的小透镜的数目。间距（pitch）是从一个小透镜的顶点到相邻的小透镜的顶点的距离。在均匀的透镜阵列中，间距与透镜频率有一个反比关系。
透镜宽度W
微透镜阵列中的小透镜的宽度是从该小透镜一边到该小透镜的相对边的距离。在半球状或半圆柱形小透镜的透镜阵列中，该宽度等于小透镜的直径。
曲率半径R
小透镜的曲率半径是从透镜表面上的一点，到透镜表面的法线与延伸垂直通过小透镜顶点（透镜轴）的线相交的点的距离。
凹陷高度s
小透镜的凹陷高度或表面凹陷s，是从顶点到自小透镜边缘延伸垂直通过轴线的最短的线与轴线相交的点的距离。
折射率n
一种介质的折射率n是真空中光速与该介质中光速的比值。透镜的折射率n确定了到达透镜表面的光线将被折射的量，根据斯涅耳定律：
n1*Sin(α)=n*Sin(θ),
其中α是入射光线与透镜表面上的入射点的法线之间的夹角，θ是折射光线和入射点的法线之间的角度，n1是空气折射率（作为近似，n1也可以取为1）。
圆锥常数P
圆锥常数P是一个描述圆锥截面的量，并用于几何光学来说明球形（P=1），椭圆形（0<P<1，或P>1），抛物线形（P=0），和双曲形（P<0）透镜。一些参考使用字母K来表示圆锥常数。K与P的关系为K=P-1。
波瓣角
透镜的波瓣角是由透镜形成的整个视角。
阿贝数
透明或半透明材料的阿贝数是对材料的色散（折射率随波长的变化）的测定。透镜的阿贝数的合适选择可以帮助将色差最小化。
安全文件
如在此使用，术语“安全文件”包括所有类型重要的文件和标志以及识别文件，包括但不限于以下项：货币物件诸如纸币和硬币；信用卡、支票、护照、身份证、证券及股票、驾照、契证；旅行文件诸如飞机票及火车票；门禁卡和门票；出生、死亡和结婚证书以及学生成绩单。
透明窗口和半窗口
如本文使用的，术语“窗口”是指在安全文件中相比于应用印刷的基本上不透明区域而言透明或半透明的区。窗口可以完全透明以便它允许透射基本上未受影响的光，或者它可以是部分透明或半透明，部分地允许光的透射但不允许透过窗口区清楚地看见物体。
窗口区可通过省略形成窗口区的区域中的至少一个浊化层来在拥有至少一层透明聚合材料和应用到透明聚合基底的至少一侧的一个或多个浊化层的聚合安全文件中形成。如果对透明基底的两侧都应用浊化层，可以通过在窗口区中的透明基底的两侧都省略浊化层来形成完全透明的窗口。
在下文中称为“半窗口”的部分透明或半透明区可在两侧都拥有浊化层的聚合安全文件中通过只在窗口区中的安全文件的一侧省略浊化层来形成，以便“半窗口”不完全透明，但允许一些光通过而不允许透过半窗口清楚地察看物体。
备选的是，基底可以由诸如纸或纤维材料的基本上不透明的材料形成，通过向纸或纤维基底中的开孔或凹处插入的透明塑料材料的插入来形成透明窗口或半透明半窗口区。
浊化层
可向透明基底应用一个或多个浊化层来增加安全文件的不透明度。浊化层是使得
LT<L0，其中L0是入射在文件上的光的量，而LT是透射过文件的光的量。浊化层可包括各种浊化涂层中的任何一个或多个。例如，浊化涂层可包括分散在热活化的可交联的聚合材料的粘合剂或载体之内的颜料，诸如二氧化钛。备选的是，透明塑料材料的基底可夹在标记可被随后印刷或以其他方式应用到其上的纸或其他部分地或基本上不透明材料的浊化层之间。
零级衍射光栅
零级衍射光栅是表面浮雕或埋藏的微结构，在给定波长的光照下只在零衍射级产生光。
通常，此类零级结构拥有小于入射光的希望的波长的周期性。由于此原因，零级衍射光栅有时被称为子波长光栅。
可压印辐射可固化油墨
本文使用的术语“可压印辐射可固化油墨”是指在印刷过程中可应用到基底而且在软的时候可压印以形成浮雕结构并通过辐射来固定压印的浮雕结构的任何油墨、漆或其他涂层。固化过程在压印辐射可固化油墨之前并不发生，但可以压印或在基本上与压印步骤相同的时间发生固化过程。辐射可固化油墨是优选通过紫外（UV）辐射可固化的。备选地，辐射可固化油墨可通过诸如电子束或X射线的其他辐射形式来固化。
辐射可固化油墨优选地是形成自清澈树脂材料的一种透明或半透明油墨。此类透明或半透明油墨尤其适合于印刷诸如数值类型DOE和透镜结构的光透射安全元件。
在一个尤其优选的实施例中，所述透明或半透明油墨优选地包括一种基于丙烯酸的UV可固化清澈可压印漆或涂层。
可以从各种制造商获取此类UV可固化漆，包括KingfisherInkLimted公司的紫外类型UVF-203或类似产品。备选的是，辐射可固化可压印涂层可基于其他化合物，例如硝基纤维素。
已经发现用在本发明中的辐射固化油墨和漆尤其适合于压印微结构，包括诸如DOE的衍射结构、衍射光栅和全息图以及微透镜和透镜阵列。然而，也可将它们压印更大的浮雕结构，诸如非衍射光可变装置。
优选地压印油墨并且基本上同时通过紫外（UV）辐射来固化。在尤其优选的实施例，在凹版印刷过程中，应用辐射可固化油墨并且基本上同时压印。
优选的是，为了适合于凹版印刷，辐射可固化油墨拥有落在基本上从大约20厘泊到大约175厘泊的范围内的粘度，并且更优选地从大约30厘泊到大约150厘泊。可通过测量从ZahnCup#2排尽漆的时间来确定粘度。在20秒内排尽的样本拥有30厘泊的粘度，而在63秒内年排尽的样本拥有150厘泊的粘度。
对于一些聚合基底，可能有必要在应用辐射可固化油墨之前向基底应用一个中间层来改进通过油墨到基底形成的压印结构的粘附。所述中间层优选地包括一个底漆层，并且更优选的是所述底漆层包括聚乙烯亚胺。所述底漆层也可包括一种交联剂，例如多功能异氰酸盐。适合于本发明中使用的其他底漆的示例包括：端羟基聚合物；基于共聚物的端羟基聚合物；交联的或不交联的羟化丙烯酸酯；聚氨酯；以及UV固化阴离子或阳离子丙烯酸脂。适合的交联剂的示例包括：异氰酸盐；聚吖丙啶；锆复合物；乙酰丙酮铝；三聚氰胺；以及氰氨。
底漆的类型可针对不同基底以及压印的油墨结构而变更。优选地，选择并不实质地影响压印油墨结构的光特性的底漆。
发明概述
本发明提供了一种安全元件，包括：
多个聚焦元件，
第一组图像元件，以及
第二组图像元件，
每个图像元件位于一个物平面内，以通过一个聚焦元件可见，并且距该聚焦元件一段距离，使得该物平面内的该聚焦元件的焦点宽度基本上等于该图像元件的尺寸或以一个预定量不同于该图像元件的尺寸，
由此，该第一组的图像元件在一个第一视角范围内是可见的并且该第二组的图像元件在一个第二视角范围内是可见的，以及
由此，在该第二视角范围内形成的一个第二图像是在该第一视角范围内形成的一个第一图像的对比度反转版本。
优选地，该焦点宽度不同于这些图像元件的尺寸的该预定量不超过这些图像元件的尺寸的20%。
诸位发明人已经发现，通过使用作为彼此的对比度反转版本的第一和第二图像，连同一个略微离焦的透镜设计，可以产生一个翻转图像形式的可识别光学可变效果，尽管存在一些串扰。当该第一组图像元件可见时，它形成该第一图像的一个前景区域。虽然来自该第二组图像元件的一些串扰是可见的，与使用聚焦透镜的设计相比串扰大大降低，因为只有部分焦斑与该第二组的图像元件重叠。此减少的串扰为该第一图像形成了一个均匀的背景。
优选地，这些图像元件是除黑色以外的一种颜色。已经发现，在某些情况下，由黑色图像元件产生的翻转图像效果可以用金属油墨模仿。使用除黑色以外的其他颜色排除了用于伪造的金属油墨的使用。
在一个实施例中，该第一组图像元件是与该第二组图像元件不同的一种颜色。不同颜色的使用进一步增加了伪造者的难度。
这些图像元件可以具有与输入单色图像的灰度级或亮度级相对应的尺寸分布或空间分布。该输入图像可以是具有大部分信息内容的肖像或其他图像。
优选地，这些图像元件是印刷图像元件，例如凹版印刷、胶版印刷、丝网印刷或柔性版（flexographically）印刷的元件。备选的是，这些图像元件可以是压印图像元件。
在一个优选实施例中，这些聚焦元件是在一个透明或半透明基底的一侧。这些图像元件可以是在该透明或半透明基底的相对一侧。
这些图像元件优选是线元件，但也可以是任何其他合适的形状，例如点或几何形状。
在一个实施例中，这些聚焦元件是折射或衍射的部分圆柱形透镜，或波带片。备选的是，这些聚焦元件可以是折射或衍射的以部分球形或多边形为基础的微透镜。
在本发明的又一个方面，提供了一种形成安全装置的方法，包括以下步骤：
提供一个透明或半透明的基底，
应用多个聚焦元件到该基底的一个第一表面上，并且
将第一组图像元件和第二组图像元件应用到该基底的一个图像表面上，各图像元件位于一个物平面内以通过一个聚焦元件可见，并且距该聚焦元件一段距离，使得该物平面内的该聚焦元件的焦点宽度基本上等于该图像元件的尺寸或以一个预定量不同于该图像元件的尺寸，
由此，该第一组的图像元件在一个第一视角范围内是可见的并且该第二组的图像元件在一个第二视角范围内是可见的，以及
由此，在该第二视角范围内形成的一个第二图像是在该第一视角范围内形成的一个第一图像的对比度反转版本。
这些聚焦元件可以通过压印应用，优选压印在一层可压印的辐射固化型油墨中，该油墨应用于该基底的该第一表面上。
优选地，这些图像元件由一个印刷方法应用。优选方法为凹版印刷、胶版印刷、丝网印刷或柔性版印刷。这些图像元件还可以通过压印应用。
在一个进一步的方面，本发明提供了一种安全文件，包括根据以上实施例中的任何一个的一个安全元件、根据本发明的该第二方面的一个安全装置、或根据任何上述方法制造的一个安全装置。在一个优选实施例中，该安全文件或安全装置位于该安全文件的窗口或半窗口区内。
附图简述
现在将参考附图只通过非限定的示例来描述本发明的优选实施例，其中：
图1（a）至图1（d）示出了一个已知类型的光栅装置；
图2（a）至图2（d）示出了图1（a）至图1（d）的光栅装置的修改版；
图3示出了本发明的一个实施例生成的一个翻转图像效果；
图4是生成图3的效果的一个安全元件的一部分的透视图；
图5是通过图4的安全元件的横截面；
图6和图7示意性地描绘了为本发明的另一实施例的一种产生成品的方法；以及
图8示出了图6和图7的实施例生成的效果。
附图详述
首先参照图1，示出了具有已知设计的光栅装置10的一部分，具有多个部分圆柱形透镜14形式的聚焦元件。装置10包括一个基底11，具有一个上表面12和一个下表面13。聚焦元件14应用到上表面12，并且下表面13是一个携带第一组图像元件16和第二组图像元件17的物平面。为清楚起见，示出的图像元件17在图1（a）的剖视图中略有偏移。
第一组的相邻图像元件16的左手边缘与相关联的聚焦元件14的左手边缘对齐，图像元件16将通过该聚焦元件被查看。第二组的图像元件17的左手边缘与相关联的聚焦元件14的光轴对齐。图像元件16和17在物平面13（图1（d））上交错关联，以形成翻转图像的第一和第二通道。
物平面13基本上置于聚焦元件14的焦距内。这在入射线所聚焦的物平面上导致一个很窄的区域15，比图像元件16、17的宽度更窄。
在图1（a）中，安全元件基底11具有约75微米的厚度。为了把总安全元件厚度保持在低于90微米，透镜14的凹陷高度低于15微米，并且透镜直径是大约45至50微米的阶数。如果图像元件16、17通过凹版印刷应用，它们的宽度会大于透镜直径的一半。这导致一个视角串扰区域，其中图像元件16和图像元件17二者皆可见。在该串扰区域中，例如在查看装置（图1（c））的位置20的视角，图像元件16和17各自由焦点区域15的整个宽度跨越，导致对观察者相同的表观亮度26和27（图1（b））。由于两组图像元件16、17之间的串扰，区分图像36（字符‘5’）和37（字符‘A’）的能力从而彻底丢失。
可以通过使用如图2中所示的那个离焦透镜设计减少图1的串扰。在图2（a）中，光栅装置100包括应用于第一表面112的聚焦元件114。聚焦元件114在物平面113上具有一个聚焦区域115，该区域几乎与第一组的图像元件116和第二组的图像元件117一样宽。该聚焦区域可以具有比图像元件116或117的宽度小20%或大20%的宽度。
非聚焦设计的使用降低了串扰，因为在串扰区域，焦点区域的降低部分与一个不欲被观察者看到的图像元件重叠。例如，在图2（c）所示的区域120中，第一组的图像元件116应该可见以显示翻转图像的第一通道，而第二组的图像元件117不应该被看到。焦点区域115的整个宽度在图2（c）所示的视角与图像元件116重叠，以产生表观强度126（图2（b））。另一方面，图像元件117只有部分与焦点区域115重叠，以便观察者看到降低强度127。
从图2（d）中所示的视角出现给观察者的实际效果是一个包括以字符‘5’形式的前景区域126a的第一图像136，由第一组图像元件116产生。由于来自第二组图像元件117的串扰128的存在，在背景中看到字符‘A’的阴影127a。因为装置是倾斜的，由于查看图像元件117的聚焦区域115的更大比例的宽度，字符‘A’变得更加突出，并且字符‘5’逐渐变得更柔和，直到这两个字符‘5’和‘A’变得无法区分。进一步倾斜时，字符‘A’主导和形成图像137的前景126b，来自字符‘5’的图像元件116的串扰128形成背景127b。
虽然图2的装置100与图1的装置10相比给出了一个改进的结果，翻转图像的两个信道126a、126b之间的串扰量可能对于安全文件应用程序来说大的无法接受。因此已经发现，选择一种其中翻转图像的两个图像是彼此的对比度反转版本（如在图3至图5的实施例中所示）的设计是大大有利的。
参照图3、4和5，示出了具有基底211的一个安全元件200的一部分的透视图，该基底具有上表面212和下表面（物平面）213。凹版印刷线形式的第一组图像元件216和第二组图像元件217被应用到下表面213。图像元件216、217通过应用到基底211的上表面212上的相关联聚焦元件（部分圆柱形透镜）214可见。
在图5的剖视图中，为清晰起见，图像元件217与下表面213略有偏移。第一组的图像元件217在从方向230到方向231的第一视角范围内是可见的，而第二组的图像元件216在从方向231到方向232的第二视角范围内是可见的。从方向231a到231b也有一个视角范围，在其中整个串扰区域220都可被观察者看到。
当装置200从角232查看时，第一图像236是可见的，其中第一组的图像元件216是最亮的并产生字符‘5’的印象。类似地，当装置200从角230查看时，第二图像237是可见的，其中第一组的图像元件217是最亮的并产生对比度反转字符‘5’的印象。
因此，在第一图像236中，第一图像元件216形成了前景区域226a，而第二图像元件217形成了均匀背景区域227a。相反，在第二图像237中，第二图像元件217形成了前景区域226b，而第一图像元件形成了均匀背景区域227b。在每一种情况下，串扰228都变为希望被投影的图像236、237的均匀背景。
现在参照图6至图8，示意性地描绘了一种生产更复杂的安全元件的方法。
在图6中示出了肖像300形式的单色输入图像。肖像300是一个具有256个灰度级的灰度位图。该肖像然后被转换成一个二进制位图302，例如通过应用频率调制的抖动、误差扩散、或无规或随机筛选。结果是一个二级（二进制）位图，其由于黑色像素的空间分布显示为色调肖像。黑色像素空间密度较高的区域往往会显得更暗，而稀疏分布会显得更亮。
图7示出了位图302的一个区域304的特写，其子区域306在进一步的特写中示出。区域306包括黑色像素化区域316a、316b、316c、316d，以及白色像素化区域317a、317b、317c。
要产生一个有对比度反转的翻转图像，首先将黑色区域分别映射到第一组图像元件321a、321b、321c和321d，这些图像元件可作为一系列凹版印刷线被应用到安全元件400，其左手边缘与透镜314的左手边缘基本上对齐。每个凹版印刷线321a至321d有与相应的黑色像素化区域316a至316d的长度相对应的长度。
将白色像素化区域分别映射到第二组图像元件322a、322b和322c，这些图像元件作为一个第二系列的凹版印刷线被应用到安全元件400，其右侧边缘与相关联透镜314的右手边缘基本上对齐。每个凹版印刷线322a至322c有与相应的白色像素化区域317a至317c的长度相对应的长度。
在第一视角范围内，一个基本上重现肖像300的第一图像336被查看装置400（图8）的人看到。该第一图像包括来自图像元件321a至321d的前景区域326a，和由于来自图像元件322a至322c的串扰的均匀背景区域327a。由于装置400从第一视角范围倾斜，来自背景区域327a的反射光的量减小，直到观察者到达背景327a开始占主导地位的第二视角范围。在第二视角范围内，看到第二对比度反转图像337，其中图像元件322a至322c形成了前景327b，而来自图像元件321a至321d的串扰形成了均匀背景326b。
在基本上如上所述的用于制造安全元件的方法的一个代表性的示例中，一层可压印的辐射固化型油墨如UV固化型油墨被应用到75微米厚的双轴取向的聚丙烯（BOPP）薄膜的一侧。然后，该UV固化型油墨以透镜结构214或314被压印和固化以产生总厚度约为85至90微米的透镜基底。
与该透镜结构相对的表面凹版印刷了单一颜色的图像元件216、217（图4至图6）或321a至321d、322a至322c（图7）。这些图像元件的一个优选的颜色是可以产生足够对比度然而难以模仿的颜色。蓝色、紫红色、紫色或猩红色是优选颜色。
在一个代表性的凹版印刷过程中，使用了刻有具有10,160dpi分辨率的凹版筒（图像元件位置为2.5微米的最小增量变化）。相应的凹版雕刻文件是图像元件的一个二进制数字图像，对数字图像元件印刷后的尺寸的预期增长进行了补偿。
为了设计所使用的特定基底厚度的适当特性的透镜，该透镜具有的焦点宽度应该基本上等于图像元件的尺寸或以一个预定量不同于图像元件的尺寸，优选不超过20%。PCT申请PCT/AU2010/000243中描述了一个合适的方法，该方法包括对图像元件宽度进行测量。
凹版印刷线的特性的测量可以使用各种已知的方法来完成。例如，平均线宽可以通过印刷一个印刷校准模板来决定，该印刷校准模板由给定尺寸的样本线组成并且具有各种密度，其中每个样本通常表示一个从1%至99%的密度值。随后，模板成像到薄膜或板上，并印刷到光学效应基底的光滑侧。然后，使用密度计或类似的工具来扫描印刷结果，以确定印刷线宽。
备选的是，可以例如使用一个装有显示测量增量的十字线的显微镜直接测量平均线宽。在该直接的方法中，可以在各个色调值范围内测量样本线、进行记录、并对它们的尺寸取平均值。
为了获得适合于给定宽度的图像元件和给定厚度的基底的透镜参数，对量规厚度t和透镜参数s（凹陷高度）、w（宽度）、R（曲率半径）、P（透镜的圆锥常数）和n（折射率）之间的下列关系式进行了优化：
h为测得的印刷线的半宽度，并且A由下面的关系式给予
其中
厚度t可以相对于透镜参数R、n、P、w和s中的一个或多个以通常的方式优化，即相对于这些参数中的一个或多个取得Eq(2)中表达式的偏导数并将这些偏导数设置成等于零。可以对方程式的所得系统进行分析性或数值性求解，以便找到给出了最优透镜厚度的透镜参数组。
该优化可以是一个有约束的优化。例如，对于纸币基底，所希望的是将t限制在约85微米和100微米之间的值范围内。有约束的优化方法在本领域术中是已知的。
我们已经发现，只要焦点尺寸不超过印刷网点的平均宽度的20%以上，图像的质量就不会受到影响。我们还发现，简单地产生一个任意的非聚焦设计严重地降低了图像质量，导致令人讨厌的模糊图像。焦点尺寸也可以略小于平均宽度，优选不小于超过20%。
以上实施例的很多变体在不脱离本发明的精神和范围的情况下是可能的。例如，可以分别制造上面描述的安全元件，然后应用到安全文件或可应用到在原地例如在窗口或半窗口区内的安全文件。

Claims (25)

1.一种安全元件，包括：
多个聚焦元件，
第一组图像元件，以及
第二组图像元件，
每个图像元件位于一个物平面内以通过一个聚焦元件可见，并且距该聚焦元件一段距离，使得该物平面内的该聚焦元件的焦点宽度以一个预定量不同于该图像元件的尺寸，使得所述聚焦元件在所述物平面是离焦的，
由此，该第一组的图像元件在一个第一视角范围内是可见的并且该第二组的图像元件在一个第二视角范围内是可见的，以及
由此，在该第二视角范围内形成的一个第二图像是在该第一视角范围内形成的一个第一图像的对比度反转版本。
2.根据权利要求1所述的安全元件，其中这些图像元件是除黑色以外的一种颜色。
3.根据前述权利要求中任一项所述的安全元件，其中这些图像元件具有与一幅输入单色图像的灰度级或亮度级相对应的一种尺寸分布或空间分布。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的安全元件，其中这些图像元件是印刷图像元件。
5.根据权利要求4所述的安全元件，其中这些图像元件是凹版印刷、胶版印刷、丝网印刷或柔性版印刷的元件。
6.根据权利要求1和2中任一项所述的安全元件，其中这些图像元件是压印图像元件。
7.根据权利要求1和2中任一项所述的安全元件，其中该第一组图像元件是与该第二组图像元件不同的一种颜色。
8.根据权利要求6所述的安全元件，其中这些图像元件是衍射元件或子波长光栅元件。
9.根据权利要求1和2中任一项所述的安全元件，其中这些聚焦元件是在一个透明或半透明基底的一侧。
10.根据权利要求9所述的安全元件，其中这些图像元件是在该透明或半透明基底的相对一侧。
11.根据权利要求1和2中任一项所述的安全元件，其中这些图像元件是线元件。
12.根据权利要求1和2中任一项所述的安全元件，其中这些聚焦元件是折射或衍射的部分圆柱形透镜，或波带片。
13.根据权利要求1和2中任一项所述的安全元件，其中这些聚焦元件是折射或衍射的以部分球形或多边形为基础的微透镜。
14.根据权利要求1和2中任一项所述的安全元件，其中该焦点宽度不同于这些图像元件的尺寸的该预定量不超过这些图像元件的尺寸的20％。
15.一种安全装置，包括根据权利要求1至14中任一项所述的安全元件。
16.一种形成安全装置的方法，包括以下步骤：
提供一个透明或半透明的基底，
应用多个聚焦元件到该基底的一个第一表面上，以及
将第一组图像元件和第二组图像元件应用到该基底的一个图像表面上，各图像元件位于一个物平面内以通过一个聚焦元件可见，并且距该聚焦元件一段距离，使得该物平面内的该聚焦元件的焦点宽度以一个预定量不同于该图像元件的尺寸，使得所述聚焦元件在所述物平面是离焦的，
由此，该第一组的图像元件在一个第一视角范围内是可见的并且该第二组的图像元件在一个第二视角范围内是可见的，以及
由此，在该第二视角范围内形成的一个第二图像是在该第一视角范围内形成的一个第一图像的对比度反转版本。
17.根据权利要求16所述的方法，其中这些图像元件是除黑色以外的一种颜色。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的方法，其中这些图像元件具有与一幅输入单色图像的灰度级或亮度级相对应的一种尺寸分布或空间分布。
19.根据权利要求16和17中任一项所述的方法，其中这些聚焦元件是通过压印应用的。
20.根据权利要求19所述的方法，其中这些聚焦元件是压印在一层辐射固化型油墨中，该油墨应用于该基底的该第一表面上。
21.根据权利要求16和17中任一项所述的方法，其中这些图像元件是通过一种印刷方法应用的。
22.根据权利要求19所述的方法，其中这些图像元件是通过凹版印刷、胶版印刷、丝网印刷或柔性版印刷应用的。
23.根据权利要求16和17中任一项所述的方法，其中这些图像元件是通过压印应用的。
24.一种安全文件，包括根据权利要求1至14中的任一项所述的一个安全元件、根据权利要求15所述的一个安全装置、或根据权利要求16至23中任一项所述的方法制造的一个安全装置。
25.根据权利要求24所述的安全文件，其中该安全元件或安全装置位于该安全文件的一个窗口或半窗口区内。
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