CN103189764A - 具有彼此邻接的光栅区域的光栅图像 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光栅图像(40)，其具有多个彼此邻接的光栅区域(G0、G1、G2)，所述光栅区域具有漫射的、基于视角的视觉外观，其中各光栅区域(G0、G1、G2)在其轮廓内设置有由多个直光栅线构成的光栅图案(M0、Ml、M2)，其中各光栅图案(M0、Ml、M2)具有限定出视角的择优方向，从所述视角，相应光栅图案(M0、Ml、M2)在视觉上是可辨识的。根据本发明，在该情况下，至少两个彼此邻接的光栅区域(G1、G2)在各情况下沿它们的公用轮廓区域具有非光滑边缘轮廓(34)。

Description

具有彼此邻接的光栅区域的光栅图像
技术领域
本发明涉及具有多个彼此邻接的光栅区域的光栅图像、用于制造这种光栅图像的方法、具有这种光栅图像的防伪元件、防伪纸和数据载体。
背景技术
全息图、全息光栅图像和其它全息图式衍射图案已被使用了数年，以确保信用卡、钞票和其它有价文件的真实性。总的来说，在钞票和防伪的领域中，使用了全息衍射图案，其可以通过在箔片基底上的紫外线固化漆或者可热塑性成型塑料中压印以全息方式生成的光栅图像来制成。
以相干激光照射对象，并在光敏层中使被对象散射的激光与不受影响的参考光束重叠的方法生成真实全息图。当光敏层中的重叠光束由空间上延伸的、均匀的相干波场构成时，取得所谓的全息衍射光栅。重叠的波场在光敏层(比如摄影胶片或者光致抗蚀层)上的作用在那里生成全息衍射光栅，其可以被保存为例如摄影胶片中的明暗线条的形式或者光致抗蚀层中的峰谷的形式。由于在该情况下光束未被对象散射，所以全息衍射光栅仅仅生成光学可变颜色印象，而没有图像呈现。
文献WO2005/038500A1描述了一种用于生成光栅图像的方法，其中光栅图像由多个子区域构成，各子区域包括具有均匀光栅常数和均匀角度取向的一定衍射光栅。这里，衍射性子区域以平坦的、带状的或者像素状的设计定位成彼此邻接。能够经由直接或间接光学照明、压印母版或者电子束光刻来制造这种衍射光栅。
同样已知的是磨砂质地图像(matte-texture image)，其由包括散射性的而不是衍射性的光栅的子区域构成。例如，在文献WO2005/071444A2中，描述了具有光栅线的光栅区域，其特征在于，参数取向、曲率、间隔和轮廓，且这些参数中的至少一者横跨光栅区域的面积发生变化。如果这些参数中的至少一者随机地变化，则生成所谓的磨砂质地，其在被观察时，不显示衍射性效果，而是散射效果，并且呈现出优选不显示彩色的磨砂外观。
发明内容
基于此，本发明的目的是进一步改善上述类型的光栅图像，尤其是生成具有新光学效果的光栅图像和/或进一步增加光栅图像的防伪性，同时保存现有优点。
该目的通过具有主权利要求的特征的光栅图像得到解决。制造方法、具有这种光栅图像的防伪元件、防伪纸和数据载体在并列的权利要求中给出。本发明的发展是从属权利要求的主题。
根据本发明，总称“光栅图像”呈现出多个彼此邻接的光栅区域，其具有漫射的、基于视角的视觉外观，各光栅区域在其轮廓内填充有由多个直光栅线构成的光栅图案，并且各光栅图案呈现限定出视角的择优方向，从所述视角，相应光栅图案在视觉上是可感知的。这里，至少两个彼此邻接的光栅区域各自沿它们的公用轮廓区域呈现出非光滑边缘轮廓。彼此邻接的光栅区域有利地沿它们的公用轮廓区域延伸到彼此中。
所述非光滑边缘轮廓可以特别是锯齿状、切口状、齿状、浅裂状、半裂状或者波浪形的。这里，两个光栅区域之间的呈现出锥形突部和锥形凹陷的轮廓区域被称为锯齿状的，具有圆形突部和锥形凹陷的轮廓区域被称为切口状的，具有锥形突部和圆形凹陷的轮廓区域被称为齿状的，而具有圆形突部和圆形凹陷的轮廓区域，取决于突部和凹陷向邻接光栅区域中的伸入程度，被称为浅裂状的、半裂状的或者波浪形的。在后一情况下，大伸入程度(突部或者凹陷向相邻光栅区域中伸入多于光栅区域宽度的50%)被称为浅裂状的，中等伸入程度(突部或者凹陷向相邻光栅区域中伸入光栅区域宽度的5%到50%)被称为半裂状的，而小伸入程度(突部或者凹陷向相邻光栅区域中伸入小于光栅区域宽度的5%)被称为波浪形的。
应该明白的是，更加复杂的轮廓曲线也是可能的，例如，呈分形曲线的风格或者呈字符、图案或者代码的形式。特定轮廓曲线的序列也可以形成较高水平的认证记号，其只能以放大镜或者显微镜检测到。
在本发明的一个有利变型中，彼此邻接的光栅区域各自沿它们的公用轮廓区域呈现出相同的非光滑边缘轮廓。光栅区域于是无缝地且没有重叠地彼此连接。
根据本发明的另一同样有利的变型，彼此邻接的光栅区域中的至少一者沿公用轮廓区域在重叠区域中呈现出以其自身的光栅图案和邻接光栅区域的光栅图案的双重占用(double occupancy)。
光栅区域有利地呈现出具有纵向方向和横向方向的长形形态。它们可以有利地发展成条带或者圆环的形态，或者遵循尤其是同心地遵循指定图案的轮廓。这里，光栅区域在横向方向上呈现出小于2mm的宽度，优选小于1mm，特别优选在50μm-500μm之间是有利的。
为了能够更详细地描述非光滑边缘轮廓曲线，可以考虑非光滑边缘轮廓与平均的光滑边缘曲线的偏差。平均的光滑边缘曲线例如经由在一大区段(例如1mm或者更大)上对非光滑边缘轮廓的部分式的(section-wise)平均化，得到在统计上相关的区段部分，并从大约30cm的正常观看距离对应于光栅区域的全局轮廓。有利地，在平均的光滑边缘曲线被这样定义的情况下，非光滑边缘轮廓与光滑边缘曲线的偏差处于裸眼的分辨率极限以下。
这里，有利的是，偏差可以是均匀的，尤其是周期性的，周期长度有利地处于300μm以下，优选在200μm以下，特别优选在10μm-100μm之间。
在其它同样的有利实施例中，非光滑边缘轮廓与平均的光滑边缘曲线的偏差是不均匀的。对于这类实施例，可以指定平均周期长度，其处于300μm以下，优选在200μm以下，特别优选在10μm-100μm之间是有利的。
在均匀和不均匀的实施例中，非光滑边缘轮廓与平均的光滑边缘曲线的偏差的振幅处于所涉及的光栅区域的宽度的10%-90%之间，优选在25%-75%之间是有利的。
非光滑边缘轮廓与平均的光滑边缘曲线的偏差具有例如尖头、齿牙、切口(notches)、裂片(lobes)、入口(inlets)或者波浪的形状。这些形状不必发展成对称的，也可以具有不对称形状和/或指向特定的方向。
优选地，光栅图案包括衍射性光栅图案，其包括平行的等距的光栅线，所述光栅线的特征在于光栅线参数间隔、角度取向和轮廓。由于光栅线的恒定角度取向，光栅图案的择优方向被给出，其得到从所限定视角在视觉上能够被感知为具有彩色外观的光栅图案。衍射性光栅区域可以包括例如线性光栅、子波长光栅、蛾眼图案或者类似物。
根据一个同样的优选实施例，光栅图案包括无色差光栅图案，从由择优方向限定出的视角，所述无色差光栅图案在视觉上能够被感知为具有磨砂的优选为银色的外观。所述无色差光栅图案的光栅线优选特征在于光栅线参数取向、间隔和轮廓，并且在所述无色差光栅图案的每一者中，这些光栅线参数中的至少一者与指定的分布一起随机地变化，使得所述无色差光栅图案各自的特征在于光栅图案参数平均取向、取向分布、平均间隔、间隔分布、轮廓和轮廓分布。
这里，光栅线参数的随机波动意味着参数遵从一定的概率函数(对于离散参数)或者密度函数(对于连续参数)，其对于参数的各值表示所述值的发生概率或者概率密度。如果考虑光栅区域的光栅线的整体的参数值的频率，则在应用这些频率时，所述参数的相关联概率函数或者密度函数被大致重建。相比之下，对于一定的、任意挑出的光栅线的参数值，不能以明显的方式预测出。这里，不同参数的概率函数或者密度函数原则上是彼此独立的。然而，在一些实施例中，可能适当的是使两个或更多个参数的概率函数或者密度函数彼此关联。
可能被考虑的概率函数或者密度函数可以延伸横跨一定范围并且在那里是恒定的，可以呈现出最大值，尤其是关于该最大值对称地或者非对称地分布，可以在最大值之外呈现出至少一个另一旁瓣，可以呈现出大致具有相同伸入程度的多个最大值，可以是离散的(概率函数)，即相对于考虑中的参数，光栅图案只呈现出一定的离散值，可以是连续的或者准连续的(密度函数)，即所有值均发生在一定的连续范围中，或者它们也可以在一定范围中是连续的或者准连续的并在一定范围中是离散的。
如果光栅线参数横跨光栅图案的区域随机地变化，则该光栅图案可以通过该参数的平均值及其分布来描述。同样，非变化参数可以通过平均值和分布来描述，其中零值被设定为用于分布。这种光栅图案参数的平均值于是等于相关联的、非变化光栅线参数的恒定值。
这里，如果同时取向分布小于+/-180°，则参数“平均取向”的值限定出光栅图案的择优方向。在本发明的背景中，取向分布通常甚至小于+/-45°，并且优选小于+/-10°，特别优选小于+/-3°，尤其小于+/-0.3°。
光栅图像可以只包括衍射性光栅图案或者只包括无色差光栅图案，或者衍射性光栅图案和无色差光栅图案可以组合在一个光栅图像中。
光栅区域的光栅图案优选以电子束光刻方式生成。该技术有助于光栅图案的生成，其中，对于各单个光栅线，参数取向、间隔和轮廓可以被毫无疑义地指定。由此，在生成光栅图案时，光栅线的参数取向、间隔和轮廓的期望随机分布也可以以指定的概率或者密度函数实现。
当光栅线呈现出处于大约100nm到大约400nm之间的线状轮廓深度时，已被证实是有利的。光栅图案中线宽对平均间隔的比值有利地约为1:2。有利地，光栅线呈现出正弦轮廓、对称三角形轮廓(锯齿轮廓)或者矩形轮廓(二进制结构)。应该明白的是，原则上，任何其它轮廓也是可用的，然而，锯齿轮廓已经证明了自己具有特别高的亮度，而正弦轮廓证明了自己制造可靠。
光栅线参数间隔或者光栅图案参数平均间隔在100nm-10μm之间，优选在300nm-3000nm之间，特别优选在500nm-1600nm之间是便利的。光栅图案参数取向分布的值优选小于+/-10°，优选小于+/-3°，特别优选小于+/-0.3°。
在本发明的一个有利变型中，光栅图像包括运动图像(motion image)，即这样一种图像，其在不同倾斜角下以不同的运动状态显示指定的图像图案，以便在光栅图像被倾斜时对于观察者生成运动图像。
根据本发明的另一有利变型，光栅图像包括泵激图像(pump image)，即这样一种图像，其在不同倾斜角下显示指定图像图案的放大或者收缩轮廓，以便在光栅图像被倾斜时对于观察者生成泵激图像。
根据本发明的另一有利变型，光栅图像包括旋转图像，即这样一种图像，其在不同倾斜角下，显示相对于彼此旋转了的指定图像图案的视图，以便在光栅图像被倾斜时对于观察者生成旋转图像。
本独创性光栅图像自身优选涂覆有反射性或者高指数材料。所有金属和许多金属合金都可以用作反射性材料。合适高指数材料的示例包括CaS、CrO2、ZnS、TiO2和SiOx。有利地，在光栅图像被引入其中的介质的折射率与高指数材料的折射率之间存在显著的差值，该折射率差值优选大于0.3，尤其是甚至大于0.5。光栅图像可以在嵌入或者非嵌入式实施例中生成，例如PVC、PET、聚酯或者紫外线漆层能够用于嵌入。
应该明白的是，根据本发明的光栅图像可以与其它视觉和/或机器可读防伪特征组合。例如，光栅图像可以装饰有功能层，比如偏振、相位偏移、导电、磁性和/或发光层。
在一个特别有利的实施例中，光栅图像呈现出颜色偏移薄膜结构。这里，光栅图像的整个区域或者只是光栅图像的子区域也可以设置有薄膜结构。取决于期望的应用，薄膜结构可以发展成不透明的或者半透明的，并且包括至少三个层。具体说，层结构可以包括反射层、吸收层和配置在反射层与吸收层之间的介电间隔层。
本发明还包括用于制造光栅图像的方法，其中
–在基底中，生成多个彼此邻接的光栅区域，其具有漫射的、基于视角的视觉外观，其中
–各光栅区域在其轮廓内填充有由多个直光栅线构成的光栅图案，各光栅图案呈现限定出视角的择优方向，从所述视角，相应的光栅图案在视觉上能够被感知，
以及，根据本发明，
–至少两个彼此邻接的光栅区域各自沿它们的公用轮廓区域设置有非光滑边缘轮廓。
这里，光栅区域有利地以电子束光刻方式生成。为了生成上述反射层、高指数层和薄膜，可以使用不同的蒸发方法，比如以热舟蒸发的PVD方法、通过电阻加热的蒸发、通过感应加热的蒸发、电子束蒸发、溅射(直流和交流)或者电弧蒸发。各层也可以经由CVD施加，例如经由在反应性等离子中的溅射或者另一种等离子协助蒸发类型。也可以例如涂印介电层。
具有颜色偏移薄膜结构的根据本发明的漫射光栅图像的上述组合很难伪造，因为用于这两种元件的制造的本技术只能被艰难地获得。此外，经由薄膜结构的和光栅图像的光栅区域的颜色效果的协调，新颖的视觉效果是可能的。
本发明进一步包括具有上述类型的光栅图像的防伪元件。所述防伪元件尤其可以是安全线、标签或者转印元件。本发明还包括具有这种防伪元件的防伪纸，以及装饰有所描述类型的光栅图像、防伪元件或者防伪纸的数据载体。所述数据载体尤其可以是钞票、有价文件、护照、身份证或信用卡、或者证书。所描述的防伪元件、防伪纸或者数据载体也可以用于保护任何类型的制品。
也可以生成漫射泵激效果，其中，在两个邻接窄光栅区域的每一个的边界区域中，插入另一窄光栅区域，并且所述插入的光栅区域填充有光栅图案，其择优方向(方位角)处于两个最初彼此邻接的光栅区域的择优方向之间。如果所述窄光栅区域足够精细，因此如果它们呈现出尤其是大约50μm到100μm的宽度，并且如果插入后彼此邻接的光栅区域的择优方向足够近在一起，使得尤其是在第一光栅区域、所插入的光栅区域和第二光栅区域之间的角度差在各情况下处于0.5°到2°之间，则实际上不再能够感知窄光栅区域的边缘，并且同样地生成漫射图像过渡。
本发明的另一目的是一种用于生成压印图案的压印模具，具有优选为金属的主体，所述主体具有多个彼此邻接的光栅区域，所述光栅区域具有漫射的、基于视角的视觉外观，其中各光栅区域在其轮廓内填充有由多个直光栅线构成的光栅图案，各光栅图案呈现限定出视角的择优方向，从所述视角，相应的光栅图案在视觉上能够被感知，并且至少两个彼此邻接的光栅区域各自至少沿它们的公用轮廓区域呈现出非光滑边缘轮廓。
该压印模具通常构成在压印图案中期望的本独创性光栅图像的逆形状。在压印模具的协助下，期望的目标基底例如施加在箔片上的热塑性或者紫外线可固化漆层被压印，并且这样，就被设置有期望的光栅图像。适当的方法对于本领域的技术人员是已知的，并且在背景技术中有描述。
除本发明的已经提及了的优点之外，即生成具有新光学效果的光栅图像以及与已知光栅图像相比进一步增强光栅图像的防伪性，一个仍需提及的重要优点是用于生成根据本发明的结构(光栅图像和压印模具)的数据准备可以使用合适的计算机程序在很大程度上自动化。也就是说，对于具有漫射泵激效果的指定设计，带有若干手动操作的先前非常耗时的数据准备能够根据这里所描述的发明更加快速地并且在很大程度上自动地进行。特别是对于具有面积占用非常高的光栅区域的结构来说，根据本发明的结构(光栅图像和压印模具)比起以先前已知技术所能实现的情况，能够计算和生成得更快。
附图说明
本发明的其它示例性实施例和优点在以下通过参考附图来说明，其中按尺寸和比例的图示被省略以改善它们的清楚性。
附图中：
图1是具有根据本发明的防伪元件的钞票的示意图，
图2是图1中的防伪元件的详细俯视图，
图3(a)是具有泵激效果的常规光栅图像的截面，而图3(b)是从根据本发明的光栅图像得到的相应截面，
图4是一光栅图像，其中光栅区域沿公用轮廓区域呈现出具有双重占用的重叠区域，
图5是一般的、非周期性的、非光滑边缘轮廓曲线，其特征在于平均周期长度dP和平均幅度2*dA，
图6是根据本发明的多个轮廓曲线，
图7(a)是衍射性光栅图案，图7(b)和7(c)是无色差光栅图案，而图7(d)是部分衍射、部分磨砂样的光栅图案，并且
图8是具有薄膜结构的独创性防伪元件的截面。
具体实施方式
现在将使用用于钞票的防伪元件的示例来说明本发明。为此，图1示出了具有独创性防伪元件12的钞票10的示意图，所述防伪元件12包括具有漫射泵激效果(pump effect)的光栅图像。
在图1中的示例性实施例中，防伪元件由固定至钞票的转印元件12形成。然而，本发明并不局限于转印元件和钞票，而是可以使用在能够应用光栅图像的任何地方，如在钟盘和服装珠宝中，在货物和包装上的标签中，在文件、身份证、护照、信用卡、健康卡等上的防伪元件中。在钞票和相似文件中，除例如转印元件之外的安全线以及除俯视元件之外的透明元件(比如透明窗口)同样可以用于以光栅图像装饰。
如在图2中的详细俯视图中示出的，防伪元件12包括光栅图像20，所述光栅图像20具有多个彼此邻接的光栅区域22，其中的三个光栅区域22-A、22-B、22-C以各种阴影线加亮，以便进一步说明。
经由其形状，光栅区域22-A形成数字串“50”，其同时构成钞票10的面额14(图1)。图2中的邻接光栅区域22-B、22-C和其它非标注阴影的光栅区域22各自同心地遵循光栅区域22-A的数字串“50”的轮廓。
光栅区域22中的每一个在其轮廓内填充有光栅图案，所述光栅图案呈现限定出一定视角的择优方向，在所述视角中相应的光栅图案衍射或者散射入射光。例如，在垂直入射光的情况下，光栅区域22-A是可见的，在45°的倾斜视角下发黄，光栅区域22-B在40°的倾斜视角下发橙，而光栅区域22-C在35°的倾斜视角下发红。
在示例性实施例中，相邻光栅区域22的已分派光栅图案的择优方向以本身已知的方式彼此协调，以便在防伪元件被倾斜时，它们引导光至观察者的眼睛。由此，在倾斜时对于观察者产生泵激效果，对此，数字串“50”的轮廓根据倾斜方向而放大或者收缩。
与常规实施例形成对比，在本发明中，彼此邻接的光栅区域22中的每一个以将在下面更详细地描述的方式沿它们公用的轮廓区域提供，在处于裸眼的分辨阈以下的尺度上具有非光滑边缘的轮廓。
经由该测量，光栅区域的轮廓光学地迭化，并且各光栅区域在它们的边缘区域中融入彼此。由此，实现了：观察者从某一观察方向不但看到分别占优势的光栅区域22的光栅图案，而且他还在一定部分上感觉到邻接光栅区域的光栅图案。例如，在图2中的示例性实施例中，以40°的倾斜视角，观察者不但看到光栅区域22-B发橙，而且他还看到在光栅区域22-B的边缘区域中，光栅区域22-A的一小部分发黄，并且在相反边缘处，光栅区域22-C的一小部分发红。
经由相邻光栅区域的光栅图案的小部分的添加，对观察者呈现出泵激效果，具有连续且柔软(“漫射”)的图像过渡，这与常规光栅图像的不连续且急剧的过渡形成对比，所述常规光栅图像具有边缘光滑的从而急剧界定开的光栅区域。
此外，漫射泵激图像呈现出增强的防伪性，因为它们不能通过普遍的传统光学直接曝光来再现，也不能以同样常见的点阵机器来再现，例如对于方位角/光栅常数只具有少数值。对于同样描述的磨砂质地，两个上述技术完全不能使用。作为结果，根据本发明的防伪元件因此能够借助于电子束技术来制造，所述电子束技术具有在背景技术中完全未接近的光学辉度。
作为能够引用的其它优点，除已经提及的增强的防伪性之外，本发明的光栅图像与以不同方式生成的并呈现出其它衍射效果的任意光栅图像的非常良好的可组合性，以及新颖光学效果的规格，其由于软过渡而对于观察者在视觉上是有吸引力的。
为了说明制备光栅区域的轮廓时的途径，图3(a)示出了具有泵激效果的常规光栅图像30的一部分。光栅图像30包括定位成彼此邻接的一简单序列的光栅区域Gi，其中，在示出的部分中，图示了标记为G0、G1和G2的光栅区域。向每个光栅区域Gi分配有具有择优方向的光栅图案Mi，所述择优方向限定出视角，沿所述视角，相应的光栅图案衍射或者散射，使得从该观察方向上看，它呈现出彩色或者银色磨砂。
在常规泵激图像中，光栅区域Gi的轮廓32发展成光滑的且通常是直线的，如图3(a)所示。这样，当泵激图像被倾斜时，在各光栅区域Gi的可见区域之间产生急剧地过渡。
要现在制造连续的且柔和的图像过渡从而制造漫射泵激效果，对于图3(b)中的独创性光栅图像40，相邻光栅区域Gi的轮廓34设计成沿每个公用轮廓区域是非光滑边缘的。在示出的示例性实施例中，光栅区域G0的右边缘、光栅区域G1的左右边缘和光栅区域G2的左边缘各自呈现出锯齿图案，具有多个细小的尖头36，其尺寸和间隔处于人眼的分辨率极限之下。常规光栅区域的相应光滑边缘曲线32(其通过横跨几毫米的部分进行平均而产生于本独创性非光滑边缘轮廓曲线34)以虚线画入以便于图示。应该明白的是，所示锯齿图案只构成非光滑边缘轮廓区域的一个示例，并且也可以考虑其它轮廓设计，如尤其是结合图6较详细地所说明的。
虽然图3(b)中的光栅区域G1呈现出与图3(a)中的光栅区域G1相同的总面积，但是该光栅区域G1由于其锯齿状轮廓设计而延伸到相邻光栅区域G0和G2中。同样地，光栅区域G0延伸到相邻光栅区域G-1和G1中，光栅区域G2延伸到相邻光栅区域G1和G3中，以此类推。这样，每个光栅区域Gi以相关联的光栅图案Mi朝其边缘32或34呈现出连续减少的面积占用，而相邻光栅图案Mi+1或Mi-1的比例连续增加。因此，当泵激图像40被倾斜时，在各光栅区域Gi的可见区域之间生成柔和的、流动的过渡。
在图3(b)中的示例性实施例中，相邻光栅区域各自沿它们的公用轮廓区域呈现出相同的锯齿曲线34，使得光栅区域G0与光栅区域G1无缝地并且没有重叠地邻接，光栅区域G1与光栅区域G2无缝地并且没有重叠地邻接，以此类推。
然而，如图4所示，也可能是光栅区域Gi的尖头的外向尖端42比起相邻光栅区域Gi-1或者Gi+1的尖头的内向尖端44或46伸得更远，使得沿相邻光栅区域的公用轮廓区域，生成以光栅图案Mi和Mi-1或者Mi和Mi+1具有双重占用的重叠区域48。即使具有以光栅图案的双重占用和重叠区域的根据图4的实施例在一些个案中被置于有利应用，它们在当前也不是优选的。
图3(b)中的锯齿曲线34的尖头36不必是对称的，并且从光滑边缘曲线32的局部偏差也不必具有相同的振幅。相反，参考图5，在一般情况下，轮廓曲线34的特征在于平均周期长度dP和平均振幅2*dA。这里，有利地，锯齿曲线34与相应光滑边缘曲线32的偏差处于裸眼的分辨率极限以下。
例如，平均周期长度可以是dP=80μm，并且局部周期长度，换言之两个相邻尖头尖端之间的间隔，在60-100μm之间随机地选择。
在选择平均振幅2*dA时，优选地也将光栅区域Gi(图3)的宽度b纳入考量。局部振幅可以都是相同的，然而，优选关于期望平均值存在随机波动。这里，局部振幅Aloc在各情况下是一个尖头尖端35到基线的距离，或者换言之是平均光滑边缘曲线32。它生成为在0与最大值vA之间随机地波动的可变部分rA和恒定部分fA的和。可变部分的平均值则是vA/2，使得平均振幅dA由下式给出
dA=fA+vA/2。
这里，有利地，最大振幅maxA被指定，并分布横跨恒定部分fA和最大可变部分vA，优选具有较大的恒定部分。例如，maxA=3/4fA+1/4vA可以被选择。这里，有利地，最大振幅maxA的绝对大小被选择成大致为彼此邻接的光栅区域的和的一半宽。例如，如果彼此邻接的光栅区域各自为200μm宽，则
maxA=(200μm+200μm)/2=200μm，和
fA=150μm,vA=50μm
被选择。平均振幅dA于是为dA=fA+vA/2=175μm。
在具有两个彼此邻接的光栅区域(各自具有200μm的宽度和175μm的平均振幅dA)的上述示例性实施例中，一个光栅区域的尖头向相邻光栅区域中突出相对较远。这种实施例是特别优选的，因为从一个光栅区域向相邻一个的过渡被感觉为特别柔和(“漫射”)。也就是说，在具有连续且柔和的图像过渡的这种实施例中，对于观察者出现了泵激效果，其与具有光滑边缘从而具有急剧界定出的光栅区域的常规光栅图像的不连续和急剧过渡形成对比。一个这种有利实施例极有利地用作光栅图像的整体设计和相邻光栅区域的形状的函数。此外，在一个区域的尖头向相邻光栅区域中突出相对较远的这种实施例中，应该尽可能避免以两个相邻光栅区域的光栅图案的双重占用。也就是说，相邻光栅区域的轮廓区域应该选择成使得具有双重占用的重叠区域(如，例如图4中示出的)被尽可能避免，然而其在本独创性方法中，能够轻松使用合适的数据准备软件。
如果彼此邻接的光栅区域具有不同的宽度，例如，光栅区域G1宽度为b1=100μm，而光栅区域G2宽度为b2=140μm，则尖头可以从光滑边缘曲线32开始延伸，相应地进一步深入较宽的光栅区域G2中。
这是因为，对于100μm或140μm的光栅区域的宽度来说，maxA将为120μm，从而大于b1。如已经提到的，这通常导致相邻光栅区域的重叠，即导致具有双重占用的重叠区域，如图4所示。由于这类实施例当前不是优选的，所以具有不同宽度的彼此邻接光栅区域的实施例在以下描述，因为它们当前是优选的。在已经提及的具有光栅区域G1和b1=100μm的宽度以及光栅区域G2和b2=140μm的宽度的示例中，应该选择maxA=b1。也就是说，最大振幅maxA选择成只与较窄光栅区域的宽度b1一样宽。这里，必须小心，对于在b1上具有非恒定宽度的光栅区域来说，光栅区域的最小局部宽度被选择，局部宽度在各情况下垂直于基线测量。总之，在彼此邻接的光栅区域具有不同宽度的光栅区域的情况下，对于最大振幅maxA产生以下规格(当前特别优选的实施例)：
如果b1小于b2，
maxA=b1。
为了示出可以根据本发明来考虑的轮廓曲线，图6示出了，首先仍然是以锯齿形状，两个光栅区域G1和G2之间的周期性的、非光滑边缘的轮廓区域50，以及两个光栅区域G2和G3之间的非周期性的、非光滑边缘的轮廓区域52。在周期性的、非光滑边缘轮廓曲线50中，与光滑边缘曲线的偏差是均匀的，并且可以通过周期长度P和振幅2*A来描述。非周期性的、非光滑边缘轮廓曲线52可以(如以上表明的)通过平均周期长度dP和平均幅度2*dA来描述。
除了到目前为止示出的锯齿图案之外，根据本发明，当然也可以考虑其它轮廓设计。例如，两个光栅区域G3和G4之间的轮廓区域54可以是切口状的，即，呈现出圆形的突部56和锥形的凹陷58；或者是齿状的，即，呈现出尖锐的突部和圆形的凹陷。如从图6直接可知的，轮廓区域54从光栅区域G3观点来说是切口状的，而从光栅区域G4观点来说是齿状的。
经由切口状或者齿状轮廓曲线的使用，另一隐藏的认证记号可以被集成到光栅图像中。例如，对于图2中的设计来说，可以设置成，从内向外观察时，光栅区域22的轮廓曲线发展成对于偶数序列号来说是切口状的，而对于奇数序列号来说是齿状的。虽然光栅区域各自制造相同的视觉印象，但是序列号和轮廓曲线的分配可以通过放大器或者显微镜来检查。同样地，其它不同的轮廓曲线也可以用作高级防伪特征，并且不但与序列号相关联，而且还与防伪或者有价文件的任意其它特征相关联。
返回图6中的视图，轮廓区域60在光栅区域G4和G5之间呈现出圆形突部62和圆形凹陷64。这种轮廓区域60取决于结构向相邻光栅区域中的深入程度，被称为浅裂状的、半裂状的或者波浪形的，如以上已经详细地说明了的。在示例性实施例中，轮廓区域60是半裂状的，因为突部62和凹陷64各自平均地向相邻光栅区域中突出达相邻光栅区域G5(突部62)或者G4(凹陷64)的宽度的大约15%。
光栅区域Gi的光栅图案Mi可以由衍射性光栅图案和由无色差光栅图案两者形成。为此，图7(a)示出了衍射性光栅图案70，其包括平行的光栅线72，这些平行的光栅线的特征在于光栅线参数间隔、角度取向和轮廓。这里，参数角度取向表示光栅图案70的单个光栅线72的方位角取向，其可以例如通过相对于参考方向R的角度ω来表示。参数“间隔”表示相邻光栅线72的间隔，其可以例如通过光栅常数g来表示，而参数“轮廓”描述光栅线72的线状轮廓，例如正弦状、锯齿状或者爆炸(blazted)线状轮廓。
光栅线72的角度取向确定光栅图案70在视觉上能够被感知的视角，而光栅线的间隔限定出光栅图案70从所述视角所呈现出的颜色。由于光栅线72的轮廓，具有特别高的衍射效率的不对称衍射或者对称衍射(正、负衍射级中的相同部分)可以设定在一定的衍射级中。
图7(b)示出了无色差光栅图案74，其同样显示出基于视角、但是不带色的、而是银色磨砂的外观。无色差光栅图案74的光栅线76首先同样由光栅线参数取向、间隔和轮廓给出，但是光栅线参数取向、间隔和轮廓中的至少一者以指定的分布随机地变化，使得光栅图案74在整体上特征在于光栅线的光栅图案参数平均取向、取向分布、平均间隔、间隔分布、轮廓和轮廓分布。这里，随机波动意味着相应参数遵从某一概率函数或者密度函数，如以上详细说明的。
参数“平均取向”的值限定出相应光栅图案74的择优方向，其与其它参数的值一起确定观察区域，从该观察区域，光栅图案74在视觉上呈现出来。观察区域可以通过例如关于优选观察方向的+/-10°的角度范围给出。如以上已经说明了的，光栅图案经由光栅图案参数中的至少一者的随机波动形成磨砂图案，而不是衍射性图案，其中，不是衍射性而是无色差散射效果主宰视觉外观，使得光栅图案对于观察者生成大致无色的、银色磨砂外观。
为了说明，在图7(b)中的光栅图案74中，示出了光栅线76，其取向关于平均取向ωm随机地波动，相对于参考方向R具有Δω=2°的取向分布。
生成具有择优方向的无色差光栅图案的另一种可能性在于(参考图7(c))：对于光栅图案78，只有光栅线79的参数间隔横跨光栅图案78的区域随机地任意变化，而其它特征参数保持恒定。该间隔于是由平均间隔gm和间隔分布Δg给出。这种任意的随机间隔可以例如通过连续曝光相同取向的多个光栅来取得，但是光栅常数不同。这样有系统地引入的无规则状态生成具有银色磨砂外观的无色差散射光栅图案。同时，由于平行的光栅线，光栅图案对于散射呈现出择优方向，而这样将整体引导至基于视角的、无色的视觉外观。
图7(d)中的实施例生成半磨砂样外观，即部分衍射性加部分磨砂样外观。为此，光栅图案100包括具有不同长度的光栅线102，其间隔与图7(c)中一样，随机地变化并由平均间隔gm和间隔分布Δg给出。具有部分衍射性加部分磨砂样外观的图7(d)所示的实施例可以在所谓的“快速光栅模式”(FGM)中以电子束光刻方式极有利地生成。在这种模式中，条带G1(例如，图3所示的)被分割成多个子条带，并且整个光栅区域G1通过在子条带中提供相应的直光栅线而形成。如从图7(d)可知的，光栅线102在平均上短于光栅线72，所述光栅线72在例如图7(a)中示出，其对应于衍射性光栅图案70。因此，图7(d)所示的实施例特别适合于上述FGM模式，其带来本发明的已经提及的优点，与背景技术相比，对于生成本独创性结构来说数据准备更快，以在根据图7(d)的实施例中特别强烈地呈现出。但是，当然，图7(a)至(c)中所示的光栅图案也可以在FGM模式中生成。
在一个优选实施例中，根据本发明的光栅图像与其它防伪特征组合，尤其是颜色偏移薄膜配置或者高指数层。为此，图8以截面示出了具有图2所示类型的光栅图像20的防伪元件80。防伪元件80包括具有漆层84的透明箔片材料82，在所述漆层84中压印有光栅图像20。在这之上蒸汽沉积有连续的薄膜结构，其在示例性实施例中，由吸收层92、高指数介电层94和反射层96构成。这里，薄膜结构90的层以真空气相沉积方法施加。
根据防伪元件80在数据载体上的期望的以后的配置，薄膜结构90的层序可以变化。例如，在光栅图像20上，也可以首先施加反射层，然后施加高指数介电层，并在之上施加吸收层。具有薄膜结构90的独创性光栅图像20的组合使光栅图像的颜色效果与薄膜结构的颜色偏移效果组合，这样，允许特别有吸引力的颜色效果。同时，由于两种颜色效果的相互作用，防伪元件的防伪性增加。
附图标记列表
10 钞票
12 防伪元件
14 面额
20 光栅图像
22 光栅区域
22-A、22-B、22-C 光栅区域
30 光栅图像
32 光滑边缘轮廓
34 非光滑边缘轮廓
36 尖头
40 光栅图像
42 外向尖端
44、46 内向尖端
48 重叠区域
50、52、54 轮廓区域
56 圆形突部
58 锥形凹陷
60 轮廓区域
62 圆形突部
64 圆形凹陷
70 衍射性光栅图案
72 光栅线
74 无色差光栅图案
76 光栅线
78 光栅图案
79 光栅线
80 防伪元件
82 箔片材料
84 漆层
90 薄膜结构
92 吸收层
94 介电层
96 反射层
100 光栅图案
102 光栅线
Gi 光栅区域
Mi 光栅图案

Claims (23)

1.一种光栅图像，具有多个彼此邻接的光栅区域，所述光栅区域具有漫射的、基于视角的视觉外观，其中各光栅区域在其轮廓内填充有由多个直光栅线构成的光栅图案，各光栅图案呈现限定出视角的择优方向，从所述视角，相应的光栅图案在视觉上能够被感知，特征在于，至少两个彼此邻接的光栅区域各自至少沿它们的公用轮廓区域呈现出非光滑边缘轮廓。
2.如权利要求1所述的光栅图像，其特征在于，彼此邻接的光栅区域沿它们的公用轮廓区域延伸到彼此中。
3.如权利要求1或2所述的光栅图像，其特征在于，所述非光滑边缘轮廓是锯齿状、切口状、齿状、浅裂状、半裂状或者波浪形的。
4.如权利要求1-3中至少一项所述的光栅图像，其特征在于，沿它们的公用轮廓区域，彼此邻接的光栅区域各自呈现出相同的非光滑边缘轮廓。
5.如权利要求1-3中至少一项所述的光栅图像，其特征在于，彼此邻接的光栅区域中的至少一者沿公用轮廓区域在重叠区域中呈现出以其自身的光栅图案和邻接光栅区域的光栅图案的双重占用。
6.如权利要求1-5中至少一项所述的光栅图像，其特征在于，所述光栅区域呈现出具有纵向方向和横向方向的长形形态，并且优选以条带、圆环的形态或者以遵循指定图案的轮廓的形态发展。
7.如权利要求6所述的光栅图像，其特征在于，在横向方向上，所述光栅区域呈现出小于2mm的宽度，优选小于1mm，特别优选在50μm-500μm之间。
8.如权利要求1-7中至少一项所述的光栅图像，其特征在于，所述非光滑边缘轮廓与平均的、光滑边缘曲线的偏差处于裸眼的分辨率极限以下。
9.如权利要求1-8中至少一项所述的光栅图像，其特征在于，所述非光滑边缘轮廓与平均的、光滑边缘曲线的偏差是均匀的，尤其是周期性的，周期长度处于300μm以下，优选在200μm以下，特别优选在10μm-100μm之间。
10.如权利要求1-8中至少一项所述的光栅图像，其特征在于，所述非光滑边缘轮廓与平均的、光滑边缘曲线的偏差是不均匀的，并且呈现出平均的周期长度，所述平均的周期长度处于300μm以下，优选在200μm以下，特别优选在10μm-100μm之间。
11.如权利要求9或10所述的光栅图像，其特征在于，所述非光滑边缘轮廓与平均的、光滑边缘曲线的偏差的振幅处于所涉及的光栅区域的宽度的10%-90%之间，优选在25%-75%之间。
12.如权利要求1-11中至少一项所述的光栅图像，其特征在于，所述光栅图案包括衍射性光栅图案，所述衍射性光栅图案包括平行的、等距光栅线，所述光栅线的特征在于光栅线参数间隔、角度取向和轮廓，并且从由择优方向限定出的视角，所述光栅图案在视觉上能够被感知为具有带色的外观。
13.如权利要求1-12中至少一项所述的光栅图像，其特征在于，所述光栅图案包括无色差光栅图案，从由择优方向限定出的视角，所述无色差光栅图案在视觉上能够被感知为具有磨砂的优选为银色的外观。
14.如权利要求13所述的光栅图像，其特征在于，所述无色差光栅图案的光栅线的特征在于光栅线参数取向、间隔和轮廓，并且在所述无色差光栅图案的每一者中，这些光栅线参数中的至少一者与指定的分布一起随机地变化，使得所述无色差光栅图案各自的特征在于光栅图案参数平均取向、取向分布、平均间隔、间隔分布、轮廓和轮廓分布。
15.如权利要求1-14中至少一项所述的光栅图像，其特征在于，彼此邻接的光栅区域的光栅图案的择优方向区别为0.5°到10°，优选为2°到3°。
16.一种用于制造光栅图像的方法，其中：
–在基底中，生成多个彼此邻接的光栅区域，其具有漫射的、基于视角的视觉外观，其中
–各光栅区域在其轮廓内填充有由多个直光栅线构成的光栅图案，各光栅图案呈现限定出视角的择优方向，从所述视角，相应的光栅图案在视觉上能够被感知，
其特征在于,
–至少两个彼此邻接的光栅区域各自沿它们的公用轮廓区域设置有非光滑边缘轮廓。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述光栅图案以电子束光刻方式生成。
18.一种防伪元件，具有如权利要求1-15中至少一项所述的光栅图像或者如权利要求16或17中至少一项制成的光栅图像。
19.如权利要求18所述的防伪元件，其特征在于，所述防伪元件是安全线、标签或者转印元件。
20.一种防伪纸，具有如权利要求1-15中至少一项所述的光栅图像、如权利要求16或17中任一项制成的光栅图像或者如权利要求18或19所述的防伪元件。
21.一种数据载体，具有如权利要求1-15中至少一项所述的光栅图像、如权利要求16或17中至少一项制成的光栅图像、如权利要求18或19所述的防伪元件或者如权利要求20所述的防伪纸。
22.如权利要求21所述的数据载体，其特征在于，所述数据载体是钞票、有价文件、护照、身份证或信用卡、或者证书。
23.一种用于生成压印图案的压印模具，具有主体，所述主体具有多个彼此邻接的光栅区域，所述光栅区域具有漫射的、基于视角的视觉外观，其中各光栅区域在其轮廓内填充有由多个直光栅线构成的光栅图案，各光栅图案呈现限定出视角的择优方向，从所述视角，相应的光栅图案在视觉上能够被感知，特征在于，至少两个彼此邻接的光栅区域各自至少沿它们的公用轮廓区域呈现出非光滑边缘轮廓。
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