CN103097920B - 多通道光学可变装置 - Google Patents

Abstract

披露了一种安全元件、包括一种安全元件的安全装置和一种安全装置的制造方法，该元件包括多个聚焦元件和多个图像元件，该图像元件位于物平面内，使得每个图像元件与聚焦元件之一相关联，其中该物平面包括至少不同的第一和第二子区域，第一子区域内的一个图像元件的相位相对于第二子区域内的一个图像元件移动一段相位移距离，并且其中该第一和第二子区域产生第一和第二光可变图像或部分图像。

Description

多通道光学可变装置

技术领域

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。

背景技术

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，所以随着观察该装置的人改变视角，可以看到不同的图像。包含非圆柱形透镜的设备，例如包含球面微透镜二维阵列的那些，也是已知的。

在安全应用中，特别是当处理柔性安全文件如纸币，所希望的是将施用于安全文件的透镜阵列的厚度最小化。如上所述的已知光栅装置，是相对比较厚的（几百微米），不适合应用于柔性安全文件。

为了避免显著增加纸币的厚度，所希望的是微透镜具有相对较小的焦距，并且因此必须具有相对较小的横向尺寸（也许大约50微米-65微米或更小）。此大小的透镜对可将图像元件应用于物平面的方法进行了显著的限制。例如，凹版印刷（有时被称为轮转凹版印刷）目前只能连续生产宽度为35微米或以上的印刷线。当为这样的线宽，横向尺寸65微米的透镜仅仅是足够宽来实现非常简单的光学可变效果，如单色翻转图像，其图像的对比度随视角的改变由正转换到负。由于凹版印刷的最小特征尺寸的限制，不可能通过凹版印刷实现更复杂的多帧效果。

已经发现，简单的效果如上述翻转图像，可以很容易地仅仅使用印刷技术来伪造。因此，这种效果具有有限的安全值。通过显着小于35微米-45微米的印刷线，其安全值可能会增加。然而，困难的是，使用传统的凹版印刷，不能可靠地印刷显著小于35微米-45微米的线。

鉴于上述的困难，所希望的是提供一种安全装置，其是更耐伪造的，但其可以由更广泛的各种安全印刷技术，包括凹版印刷生产。

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，“Standardization for microlenses and microlens arrays”[微镜头和微镜头阵列的标准化]（2007）Japanese Journal of Applied Physics[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，到提供大致与物平面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

L_T<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。作为替代方案，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。

发明内容

在一个第一方面，本发明提供了一种安全元件，包括多个聚焦元件和多个图像元件，这些图像元件位于一个物平面内，使得每个图像元件与一个聚焦元件相关联，

其中，该物平面包括至少不同的第一和第二子区域，并且该第一子区域内的一个图像元件相对于该第二子区域内的一个图像元件相位移动一段相位移距离，

并且其中该第一和第二子区域产生第一和第二光学可变图像或部分图像。

在各子区域之间引入相位移，相比使用位于透镜下的图像元件的标准光栅装置，提供了增加的动画帧数目。原则上，使用根据本发明装置产生的动画帧数目没有限制。

在一个优选的实施方案中，该第一和/或第二子区域的图像元件与互补图像元件成对，使得该第一和/或第二光学可变图像为翻转图像。

翻转图像是一种在不同状态之间变化的图像，例如随不同视角在正状态和负状态之间变化。

优选地，这些聚焦元件的定位于距离该物平面一个距离，该距离小于这些聚焦元件的焦距。距离优选使得物平面内的聚焦元件的焦点宽度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同时还产生该第一和第二图像。

移动聚焦元件至稍微离焦的位置，但仍然允许安全元件形成可识别的图像，由于物平面内的聚焦元件的焦斑的范围，可以提供每个聚焦元件投射一个特定强度的能力。

该安全元件可以进一步包括多个附加的子区域，其中这些附加子区域每一个内的一个图像元件相对于该第一和第二子区域的图像元件相位移动，并且每个附加子区域产生一个另外的图像或部分图像，该图像或部分图像随视角的改变而改变亮度。原则上可以选择任意数目的子区域，虽然在一般情况，子区域的最大数目取决于不同的相位移的最大数目，以便在不同视角产生区别的图像或部分图像。

子区域可以采用任何所希望的形状或尺寸。在一个实施方案中，这些子区域具有不同的形状和尺寸。在一个替代实施方案中，可提供大致相同的形状和/或尺寸的子区域阵列。在后者的情况下，每个子区域可产生一个部分图像，所有的子区域一起产生一个合成图像，例如一个画像。

这些子区域可以共同产生一个具有至少三个灰度级的灰度图像。这些灰度级优选由位于这些子区域的图像元件之间的相位移确定。

在一个特别优选的实施方案中，这些子区域共同产生一个随视角改变而仿佛基本连续地改变对比度的灰度图像。每个视角投射的图像是独一无二的，并且导致了高度动态的、特征的、并且容易识别并且更难以仅仅使用印刷方法复制的明显（overt）作用。

优选地，该图像元件是凹版印刷元件。作为替代方案，它们可以是压花的、胶版印刷、丝网印刷或柔性版（flexographically）印刷的元件。这些图像元件优选线元件，但也可以是其他形状，如点、其他几何形状、字母数字字符等，这取决于施用图像元件所用的方法。

如果图像元件是线元件，它们的宽度优选基本上等于这些聚焦元件的宽度的一半。

这些聚焦元件优选是折射或衍射的圆柱透镜，或波带片。它们也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。在另一实施方案中，这些聚焦元件是位于垂直于透镜轴线的平面中具有部分椭圆轮廓的圆柱透镜。

在另一方面，本发明提供了一种安全装置，其包括根据上述实施方案中任一项所述的安全元件。

在另一方面，提供了一种包括根据本发明的第二方面所述的一种安全装置的安全文件。

在又一个方面，本发明提供了一种纸币基底，包括根据上述实施方案中任一项所述的安全元件。

在又一个方面，提供了一种形成一种安全装置的方法，包括以下步骤：

提供一个透明或半透明的基底，

施用多个聚焦元件到基底的第一表面上，并且

施用多个图像元件到基底的图像表面上，每个图像元件与聚焦元件之一相关联，

其中该图像表面包括至少不同的第一和第二子区域，该第一子区域内的一个图像元件相对于该第二子区域内的一个图像元件相位移动，

并且其中该第一和第二子区域产生第一和第二图像或部分图像。

该聚焦元件可以通过压花施用，例如压花在一层辐射固化型油墨中，该油墨施用于基底的第一表面上。

该图像元件优选通过凹版印刷应用。它们也可以通过压花、胶版印刷、丝网印刷或柔性版印刷应用。

附图说明

现在将参考附图只通过非限定的示例来描述本发明的某些优选实施例，其中：

图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图1F、图1G、图1H和图1J示出了要施用于一个安全元件上的多个光学可变图像区域的平面图；

图2是一个安全元件的一个实施方案的截面图；

图3示出了由图2中的安全元件产生的一种单色的（二元）光学可变对比度转换效果；

图4A和图4B示出了图2中的一部分安全元件的放大平面图；

图5示出了将多个灰度级引入到一个安全元件的方法；

图6示意性地示出了如何控制在不同视角显示图像或部分图像；

图7A、图7B、图7C、图7D和图7E示出了安全元件的另一个实施方案，该安全元件产生一个具有相对于视角逐渐变化的连续色调光学可变图像；

图8示出了一种由位图生成的灰度光学可变装置；

图9A和图9B示出了图8中的位图的像素和该装置的图像元件之间的对应关系；并且

图10A和图10B是图9的一部分成品的特写。

具体实施方式

首先参照图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图1F、图1G、图1H和图1J，示出了安全元件10的平面图，具有子区域10A、10B、10C和10D。子区域10A在一个第一视角产生一个图像20A。子区域10A在第二视角经历了一个外观上的变化，转换对比度示出了负像20A'。在图像20A'中，亮区变暗，并且暗区（字母‘A’和‘U’）变亮。

同样，子区域10B在一个第一视角产生了一个图像20B，并且在一个第二视角产生了一个负像20B'，子区域10C产生了正像和负像20C、20C'，并且子区域10D产生了正像和负像20D、20D'。

在常规的光栅图像中，从正到负的对比度转换对于每一个子区域10A-10D以相同角度出现。图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图1F、图1G、图1H和图1J中所示的实施方案产生了一个更复杂的，多通道的“翻转图像”效果，通过安排光栅图像的不同子区域10A-10D在不同的视角向观察者投射其正状态。结果是一个更复杂的正/负对比度转换效果，其更难以仅使用印刷来伪造。诸位发明人已经从实验中发现，仅仅使用印刷方法来模拟不同的图像子区域在不同视角的正状态的投射是不可能的。

现在参照图2，示出了在不同的子区域10A-10D用于图像元件的凹版印刷线的相对位置。图2示出了具有多个光栅（圆柱形）小透镜42形式的聚焦元件的安全元件40。小透镜42定位于距离一个物平面44的距离t处，其中多个图像元件45A、45B、45C、45D定位于该平面内。图像元件45A与互补图像元件45A'，图像元件45B与互补图像元件45B'是成对的，等等。距离t基本上等于小透镜42的焦距。

图像元件45A和互补图像元件45A'一般是相同的颜色，以产生一个翻转图像。图像元件45B等可以是和45A相同的颜色，或者，如果希望的话，也可以是不同的颜色。

图2的小透镜具有的宽度为63.5微米，并且图像元件45A等具有的宽度为35微米，即约等于小透镜宽度的一半。图像元件宽度可以增加，例如超过35微米至45微米。

图像元件45A和互补图像元件45A'位于安全元件的子区域10A内。当在第一角度θ_A观察安全元件时，只有子区域10A的“负”互补图像元件45A'在小透镜42的视野中，并且所以图1C的负像20A'对观察者是可见的。在另一方面，在第二角度Φ_A观察时，仅“正”图像元件45A是可见的，从而向观察者产生了一个正图像20A。

同样，当在角度θ_B观察安全元件时，子区域10B的负互补图像元件45B'是可见的并产生负像20B'，而在第二角度Φ_B，正图像元件45B成为可见的来显示正图像20B。本领域技术人员理解，标签‘A’和‘B’可以由上述的‘C’和‘D’取代。

每对图像元件和互补图像元件，例如（45A，45A'）和（45B，45B'）在其物理特性上是基本相同的，并且在一个特定的子区域10A或10B中，图像元件或互补图像元件相对于相关联的小透镜42的位置不变。然而，已在不同子区域的图像元件之间引入相位移，以使不同的子区域在不同的角度显示对比度转换，独立于其他子区域。

在图2的例子中，图像元件45B相对于图像元件45A的相位移为ΔB，图像元件45C相对于图像元件45A的相位移为ΔC，并且图像元件45D相对于图像元件45A的相位移为ΔD。在这种情况下，相位移是小透镜42宽度的四分之一，二分之一和四分之三，即使应当理解为各种相位移，也可以使用不必是最小相位移的整数倍（其在这种情况下是小透镜宽度的四分之一）。

图3示出了随着相对于安全元件的视角改变观察者所看到的图像序列。在第一视角30AB，子区域10A和10B投射其正状态，即正图像20A和20B，而子区域10C和10D投射其负状态，即负图像20C'和20D'。传达给观察者的实际效果是由子图像20A、20B、20C'和20D'组成的图像25。

随着视角改变至30AD，子区域10B转换至其负状态20B'，而子区域10D改变至其正状态20D。在视角30CD，子区域10A转换至其负状态20A'，而子区域10C转换至其正状态20C，所以产生了图像27。最后，在视角30BC，子区域10B转换回其正状态20B，而子区域10D转换回其负状态20D'，从而向观察者产生图像的印象28。

在不同子区域之间引入三个不同的相位移使得一个单一颜色和形状的图像元件的光栅动画的4个不同的帧，而不同于现有技术的装置其中只可能有2帧的动画：帧1是整个图像的正状态，并且帧2是整个图像的负状态。

现在参照图4A和图4B，示出了安全元件40的物平面44的部分12。部分12跨越装置的子区域10A和10B。如在极大放大图中所示，图4B是部分12的区域13。区域13包括图像元件45B和互补图像元件45A'和45B'。虚线43描绘了相关联的透镜42的边界。互补图像元件45A'的左边缘与相关联的透镜的左边缘对齐。另一方面，子区域10B的互补图像元件45B'的左边缘从相关联的透镜和互补图像元件45A'左边缘相位移距离D。在所示的例子中，相位移D约是透镜42的宽度的四分之一。

在一个特别有利的实施方案中，使小透镜42和物平面44之间的距离t小于小透镜的焦距。特别优选的是，距离t是使得，在物平面44内的小透镜的焦点宽度取决于图像元件45A和互补图像元件45A'等的大小。小透镜的参数可以这样选择，使得轴上的焦点宽度基本上等于图像元件45A的宽度，或是在图像元件45A的宽度的20%的范围内，例如，通过使用在我们共同未决的PCT申请PCT/AU2010/000243中所述的方法，其整体通过引用结合在此。

增加焦点宽度允许一个特定的图像元件45A或互补图像元件45A'等的亮度可变。通过小透镜42'观察时，因为在某些视角，不是所有的焦斑由于其有限斑范围将与图像元件45A或互补图像元件45A'重叠。焦点宽度增加的越大，图像元件亮度的角度范围可以变化越大。

工作原理可参照图5和图6所示，其中，具有光轴140的相同的小透镜142在偏轴角130观察到三个不同的图像元件145A、145B、145C。每个图像元件的宽度w约等于焦点宽度。当然可以理解，轴上和偏轴的焦点宽度可以不同，但为说明目的假定它是恒定的。已经发现用于构建原型装置的63.5微米的宽度镜片，该装置轴上焦点宽度约为30微米，偏轴约为23微米（小透镜的波瓣角度的边缘附近）。

对于图6中的图像元件145C，圆柱形小透镜142的焦斑与图像元件145C完全重叠，所以观察者观察到图像元件145C的最大亮度。如果图像元件移动，它在位置145A，因为没有焦斑部分与图像元件重叠，所以基本上没有光到达图像元件145A。另一方面，在其中图像元件位于光轴130上的中间位置145B，约一半的焦斑面积落在图像元件145B上。因此，当在相同的角度观察时，观察者看到的亮度约是图像元件145A的亮度的50%（假设恒定强度的焦斑）。在所示的情况下，具有三个不同布局的图像元件，因此，在一个特定的视角有三个独特的灰度级可见。随着视角的改变，焦斑和图像元件之间的重叠量将发生变化。因此，观察者将看到在每个视角一组不同的独特的灰度级，最多高达3灰度级。

应理解的是，基本上连续范围的图像元件位置是可能的，仅由在将图像元件施用于物平面44的方法中使用的分辨率所限制。例如，在通过凹版的印刷特征的情况下，在一个视角投射到观察者的独特灰度级的数目取决于制造凹版印刷滚筒的凹版分辨率（engraving resolution）。如果小透镜是63.5微米宽，并且凹版印刷方法的凹版分辨率为6400点每英寸，这对应于每个透镜下方的16种不同的可寻址的位置（16=63.5/[25400/6400]），因此，最多16个独特的灰度级投射到在任何给定视角的观察者。在这个例子中，假定：

(i)焦点宽度基本上是恒定的，并约等于小透镜142的宽度的一半；

(ii)图像元件145A、145B、145C与焦点宽度大致相同；

(iii)在凹版印刷方法的凹版分辨率的情况下，焦点宽度（约）是在图像元件位置中最小可能的变化的整数倍。

在图1至图3的实施方案中，四个不同的图像元件位置对应于图像元件45A和互补图像元件45A'，并且其相位移对应物45B/45B'，45C/45C'和45D/45D'。当小透镜42和物平面44之间的距离t小于小透镜的焦距，在任何给定的视角可能最多4个不同灰度级（再次假设(i)-(iii)），从而产生了呈现灰度对比度改变的多通道光学可变图像（如相对于图1至图4中的二元对比度转换）。

这样的灰度多通道安全元件的平面图，在任何给定的视角最多4个不同的灰度级，在图7A、图7B、图7C、图7D和图7E中所示，其中表示201至205示出了从5种不同视角观察的安全元件。例如，观察201具有3个不同的灰度级，而观察202只有2个灰度级。由于焦斑在安全元件的物平面的有限范围，也将存在介于具有高达4个灰度级的这些表示之间的观察，随着视角的改变观察者将看到一个基本上连续的改变。原则上，随着视角连续地改变，投射的灰度级的总数目是无限的。因此，灰色级正/负对比度转换效果可以被描述为投射连续帧，随着视角改变的一个连续的灰度级。

现在参照图8，其中示出了一种替代的安全元件310，其具有多个部分圆柱形的小透镜342和小透镜342的物平面344中的子区域320的阵列。子区域的灰度级是基于输入图像（位图）300的灰度级。在这种情况下，输入位图具有从0到255的灰度级。位图300的每个像素被映射到各个子区域320，其包括在安全元件310的物平面344内的63.5微米x63.5微米正方形区域。每个子区域含有宽度为35微米的凹版印刷的图像元件345，和图像元件345的左手边缘从光轴偏移一个距离，该距离取决于位图300中的相应像素的灰度级。例如，对于一个灰度级255的位图，图像元件的左手边缘将位于光轴上，所以，对于在图8中的视角331，将导致最大亮度。

因此，在一个特定的视角观察到的相位移和灰度级可以由任意数量的方法确定。相位移和灰度级之间最简单的关系是假设两个之间为线性关系，所以，对于在图8中的视角331，焦点宽度的一半的相位移将导致亮度降低50%（即灰度级为127），四分之一的相位移将导致降低25%（即灰度级为191），并依此类推。该关系的更多改进的模型可以通过考虑以下完成：

　偏轴移动时减小焦斑的宽度；

　作为视角的函数，焦斑位置非线性变化；

　非恒定焦斑强度；

　观察者到安全元件的距离。

例如，假设具有参数的高斯斑，焦斑的中心具有由斯涅耳定律确定的取决于视角的位置，根据几何考虑，具有宽度w的图像元件的亮度与观察的角度θ及相位移d之间的关系如下：

$I(d,\mathrm{\&theta;})\&Proportional;\sqrt{\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}}\mathrm{\&sigma;}[\mathrm{erf}\left(\frac{d+w/2-\stackrel{\&OverBar;}{x}\left(\mathrm{\&theta;}\right)}{\sqrt{2}\mathrm{\&sigma;}}\right)-\mathrm{erf}\left(\frac{d-w/2-\stackrel{\&OverBar;}{x}\left(\mathrm{\&theta;}\right)}{\sqrt{2}\mathrm{\&sigma;}}\right)]$

其中erf是误差函数，并且位于物平面的焦斑位置由下式给出：

$\stackrel{\&OverBar;}{x}\left(\mathrm{\&theta;}\right)=\frac{t\sin \mathrm{\&theta;}}{\sqrt{1-\frac{1}{n^2}\sin \mathrm{\&theta;}}}.$

这里，t是从小透镜的顶点到物平面的距离，并且n是透镜材料的折射率。

在惯例中，我们已经发现，假设在灰度级和相位移之间的简单的线性关系足以重现从装置310投射到观察者的光学可变图像中的输入位图图像的灰度级。

安全元件310的“像素”320内的每个图像元件345有一个相对于小透镜342的光轴特定的相位移。具有相同相位移的每组像素345将对应于输入位图300的一个特定灰度级。因此，对于包含m×n像素的图像，在安全元件310内将存在m×n子区域，相对于具有不同灰度级的像素，具有一个特定灰度级的像素（子区域）320内的图像元件345为相位移，相位移由灰度级的差所决定。当装置在角度331观察时，m×n子区域构成集体图像321的一部分。

随着视角从角度331改变至角度332，观察者观察到从集体图像321到集体图像322的大致连续变化。同样，对比图像元件345，视角到角度333的进一步改变导致一个连续变化，使得安全元件310呈现图像323，等等，直到发生灰度级的完全反转并且图像321的负325变成可见。

现在参照图9A和图9B及图10A和图10B，示出了灰度位图300的像素和相应的光学可变装置的图像元件之间的对应关系。位图300表示为成品400中的一系列平行的印刷线。例如，聚焦于位图的区域360，其对应于该成品的区域460，相对于相关联的透镜（图中未示出），具有不同相位移的像素361和362，并且也当然相对于彼此相位移，由各个子区域中的线元件461和462所表示。

在大致如上所述的用于制造光学可变装置的方法的一个代表性的例子中，一层UV固化型油墨被施用于75微米厚的双轴取向的聚丙烯（BOPP）薄膜的一侧。然后，该UV油墨以透镜结构42压花并固化以产生总厚度约为85至90微米的透镜基底。

透镜结构42的相对的一面凹版印刷有单一颜色的图像元件，图像元件的相位相对于彼此和/或相关联的透镜作适当的移动。

图像元件的一个优选的颜色是可以产生足够对比度的，然而是难以模仿的。用黑色油墨已经进行了试验，但蓝色、品红色、紫色或猩红色是优选的颜色。

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）。相应的雕刻凹版文件是一个相位移图像元件的二进制数字图像，对数字图像元件印刷后的尺寸的预期增长进行了补偿。

Claims (35)

1.一个安全元件，包括多个聚焦元件和多个图像元件，这些图像元件位于一个物平面内，使得每个图像元件与聚焦元件之一相关联，其中该物平面包括至少不同的第一和第二子区域，并且该第一子区域内的一个图像元件相对于该第二子区域内的一个图像元件相位移动一段相位移距离，

其中该第一子区域在一个第一视角产生一个第一图像并且在一个第二视角产生一个第二图像，并且其中该第二图像是该第一图像的对比度转换的正或负的版本。

2.根据权利要求1所述的安全元件，其中该第二子区域在一个第一视角产生一个第三图像并且在一个第二视角产生一个第四图像，并且其中该第四图像是该第三图像的对比度转换的正或负的版本。

3.根据权利要求1所述的安全元件，其中，该第一子区域的所述图像元件与该第一子区域内的第一互补图像元件成对，并且/或者所述第二子区域的所述图像元件与该第二子区域内的第二互补图像元件成对。

4.根据权利要求1所述的安全元件，其中这些聚焦元件的定位于距离物平面的一个距离t，该距离t小于这些聚焦元件的焦距。

5.根据权利要求4所述的安全元件，其中该距离t为这样：该物平面内的聚焦元件的焦点宽度基本上等于这些图像元件的大小，或以一个预定量不同于这些图像元件的尺寸同时还产生该第一和第二图像。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的安全元件，进一步包括多个附加的子区域，其中每个附加子区域内的一个图像元件的相位相对于该第一和第二子区域内的一个图像元件移动，并且每个附加子区域在不同的视角产生再两个图像或部分图像，其中一个图像是另一个图像对比度转换的正或负的版本。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的安全元件，其中这些子区域产生一个具有至少三个灰度级的灰度图像。

8.根据权利要求7所述的安全元件，其中这些灰度级是由在这些子区域的图像元件之间的相位移确定的。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的安全元件，其中这些子区域的图像元件相对于该相关联的聚焦元件相位移动不同的距离。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的安全元件，其中这些聚焦元件是在透明或半透明基底的一侧。

11.根据权利要求10所述的安全元件，其中，这些图像元件是在透明或半透明基底的相对一侧。

12.根据权利要求3所述的安全元件，其中，这些聚焦元件是在透明或半透明基底的一侧，并且其中，这些图像元件和这些互补图像元件是在所述透明或半透明基底的相对一侧。

13.根据权利要求1-3中任一项所述的安全元件，其中每个子区域的这些图像随视角的改变而改变亮度和/或对比度。

14.根据权利要求11所述的安全元件，其中这些子区域共同产生半色调或连续色调的图像，该图像随视角的改变基本上连续地在视觉上改变对比度。

15.根据权利要求1-3中任一项所述的安全元件，其中这些图像元件是凹版印刷元件。

16.根据权利要求1至3中任一项所述的安全元件，其中这些图像元件是压花的、胶版印刷、丝网印刷或柔性版印刷的元件。

17.根据权利要求1-3中任一项所述的安全元件，其中这些图像元件是线元件。

18.根据权利要求16所述的安全元件，其中这些线元件中每一个的宽度等于或大于这些聚焦元件的宽度的一半。

19.根据权利要求1-3中任一项所述的安全元件，其中该相位移距离是小于或等于这些聚焦元件的宽度的一半。

20.根据权利要求1-3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圆柱透镜，或波带片。

21.根据权利要求1-3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。

22.包括根据权利要求1至3中任一项所述的安全元件的安全装置。

23.包括权利要求22所述的安全装置的安全文件。

24.一种纸币基底，包括根据权利要求1至3中任一项所述的安全元件。

25.一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，

施用多个聚焦元件到该基底的一个第一表面上，并且

施用多个图像元件到该基底的图像表面上，每个图像元件与这些聚焦元件之一相关联，

其中该图像表面包括至少不同的第一和第二子区域，并且该第一子区域内的一个图像元件相对于该第二子区域内的一个图像元件相位移动，

其中该第一子区域在一个第一视角产生一个第一图像并在一个第二视角产生一个第二图像，并且其中

该第二图像是该第一图像的对比度转换的正或负的版本。

26.根据权利要求25所述的方法，其中该第二子区域在一个第一视角产生一个第三图像并在一个第二视角产生一个第四图像，并且其中

该四图像是该第三图像的对比度转换的正或负的版本。

27.根据权利要求25或权利要求26所述的方法，其中这些聚焦元件是通过压花施用的。

28.根据权利要求27所述的方法，其中这些聚焦元件是压花在一层辐射固化型油墨中，该油墨施用于该基底的该第一表面上。

29.根据权利要求25或26所述的方法，其中这些图像元件是通过凹版印刷施用的。

30.根据权利要求25或26所述的方法，其中这些图像元件是通过压花、胶版印刷、丝网印刷或柔性版印刷施用的。

31.根据权利要求25或26中任一项所述的方法，其中该第一子区域的图像元件与该第一子区域内的第一互补图像元件成对，并且/或者该第二子区域的图像元件与该第二子区域内的第二互补图像元件成对。

32.根据权利要求25或26所述的方法，其中该图像表面进一步包括多个附加的子区域，这些附加子区域每一个内的图像元件相对于该第一和第二子区域的图像元件相位移动，每个附加子区域在不同的视角产生再两个图像，其中一个图像是另一个图像对比度转换的正或负的版本。

33.根据权利要求25或26所述的方法，其中这些子区域的图像元件的相对于该相关联的聚焦元件相位移动不同的距离。

34.根据权利要求25或26所述的方法，其中这些子区域产生一个具有至少三个灰度级的灰度图像。

35.根据权利要求34所述的方法，其中这些灰度级是由在这些子区域的图像元件之间的相位位移确定的。