CN103781633A - 包括反射式光学结构的安全结构及相关的方法 - Google Patents

Abstract

本发明包括一种安全结构（1），所述安全结构（1）包括：至少一个出现在前景中的图案（2）；和至少一个提供观察者（O）的虚像的反射式光学结构（3），所述虚像在所述前景图案（2）后的背景中被察觉。

Description

包括反射式光学结构的安全结构及相关的方法

技术领域

本发明涉及安全结构，尤其涉及用来被插入到安全证件中的安全结构。

背景技术

表述“安全证件”被理解意为付款的工具（如，钞票、支票或餐厅的餐券）、身份证件（如，身份证、签证、护照或驾照）、彩票、交通车票、或甚至是体育或文化活动的入场券。

为了防止试图伪造或仿造安全证件，易于鉴定和/或识别的安全结构可以是有用的。

已知生产了包括与特殊印迹相关联的透镜阵列的安全结构，以便产生运动、深度和/或立体效应。SECURENCY公司以商标

出售这种结构。

这种安全结构利用光学结构，该光学结构的一面暴露于空气中，使得空气和结构材料的折射率之间的差异引起所期望的光线的折射。

在从由David E.Roberts和Trebor Smith著作的“Lens Array Print Techniques”中摘录的文章“The History of Integral Print Methods”、由M.C.Hutley等人著作的文章“The moirémagnifier”（1994，IOP出版有限公司）、和来自1908年3月2日的会议的出版物“Academy of the Sciences”中，已特别地描述了利用透镜阵列所获得的光学效应。

尤其从公布FR2952194、WO2007/133613、US2008/0182084、US2005/0180020和US2008/0160226中已知包括光学结构的安全结构的各种示例。

FR2952194公开了一种压在光学结构和参考图案上的衬底。光学结构形成了比较图案的图像。至少两个比较图案可位于距光学结构的不同距离处，尤其是距光学结构的透镜的焦点的不同距离处，使得这些比较图案的图像出现在不同的平面内。通过印刷产生附加的图案，以便形成背景，在该背景上，通过光学结构观察到比较图案的图像。作为变型，光学结构将光聚集到像点中，衬底仅包括参考图案和光学结构。光学结构可以通过用金属处理透镜阵列而形成，该透镜阵列可以包括菲涅耳透镜。此外，光学结构可被覆盖有抵消其效应的漆。

WO2007/133613描述了一种包括透镜阵列和与由透镜阵列形成的图像在空间上相协调的图案的衬底。

US2008/0182084教导了可以通过向透镜的表面施加粘合剂来抵消透镜的作用。在一个示例中，结构包括衬底，该衬底在一侧上支承具有涂有漆的区域的透镜阵列，在另一侧上支承衍射结构和微图像。

US2005/0180020公开了一种包括可被叠印的透镜阵列的多层结构。

US2008/0160226公开了一种结构，在该结构中，由透镜阵列形成的图像可被观察叠加在由去金属化所形成的图案上。

因此，透镜阵列已被使用在现有技术中，以使得它们被叠加在印刷图案上，以便当观察时形成运动效应，尤其是莫尔放大效应。

莫尔放大效应的缺点之一是需要能够将非常小的印迹与透镜的阵列结合，因此，需要复杂的制造工艺。

需要获得包括光学结构的安全结构，该光学结构能够产生能够有助于尤其是以简单的方式对物体进行鉴定和/或识别的新颖的光学效应。

发明内容

因此，在其一个方面，本发明的一个目的是一种安全结构，包括：

-至少一个出现在前景中的图案；和

-至少一个形成观察者的虚像的反射式光学结构，该虚像在前景图案后的背景中看到。

因此，本发明可以允许同时观察到由前景图案形成的图像和由观察者的虚拟背景图像形成的背景。尤其包括反射透镜的阵列的反射式光学结构，优选在凸透镜的情况下，可以形成较小的观察者的虚像，或在凹透镜的情况下，可以形成放大的虚像。

反射透镜的阵列可以有利地包括菲涅耳透镜的阵列和反射层。

借助本发明，通过出现在前景中的图案和形成观察者的虚像的反射式光学结构，可以获得三维（3D）背景衬度效应，利用比在现有技术中所采用的工艺更简单的制造工艺，该虚像在背景中被看到。

结构可以包括在前景图案和反射式光学结构之间的衬底。

衬底可以至少部分地是透明的或半透明的。衬底可以例如是或包括由透明的或半透明的热塑性塑料（例如，聚酯或PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯））制成的薄膜。

反射式光学结构可以完全地覆盖衬底的支撑光学结构的面，或者，作为变型，仅部分地覆盖。

反射式光学结构可以相当于凸镜，尤其是球形凸镜。特别地，反射式光学结构可以包括菲涅耳透镜的阵列和反射层。

反射层可被设置成位于前景图案和菲涅耳透镜的阵列之间，或者，使得菲涅耳透镜的阵列位于前景图案和反射层之间。反射层可以为例如由铝制成的、尤其覆盖菲涅耳透镜的金属层。金属层可以具有在0.1μm和0.3μm之间的厚度。金属层可以通过蒸发被施加到菲涅耳透镜上，使得金属层紧密地遵循透镜的浮雕的形状以形成反射式光学结构，而没有消除透镜效应。

金属层可以覆盖有尤其用来允许优选通过印刷而施加前景图案的平滑漆。另外，平滑漆可以使金属化的菲涅耳透镜的阵列受到保护。

作为变型，反射层可以为反射组合物，尤其在菲涅耳透镜的凹面侧覆盖菲涅耳透镜的反射组合物。

反射层可以与一个或多个其他的安全层、尤其是磁性的、荧光的和/或磷光性的层结合。

可以通过压印、尤其通过热压印，或通过压印然后紫外线固化，生产光学结构。特别地，菲涅耳透镜的阵列可以通过使漆（或树脂）凹陷或凸出而形成。尤其，漆例如可以含有环氧树脂或丙烯酸树脂、PET或聚酯。

例如，菲涅耳透镜的阵列凸出在漆中，透镜的凸面可以覆盖有金属层。

作为变型，菲涅耳透镜的阵列可凹陷在漆中，可以向在凹面侧的透镜的凹陷处施加反射组合物。

光学结构可以或可以不从衬底的一个边缘纵向地或横向地延伸到另一个边缘。

衬底可以具有一个或多个没有光学结构的区域和一个或多个覆盖有光学结构的区域。

光学结构可以是不连续的。特别地，光学结构可以由一组相同的或不相同的单独的光学子结构构成。这些光学子结构可以包括基本的光学结构，例如透镜的阵列，这些基本的光学结构可以是单独的或不是单独的，并且可以是相同的或不是相同的。特别地，这些光学子结构可以相当于菲涅耳透镜的阵列，使得在背景中看到观察者的反射图像。

光学结构沿着纵向轴线可以是伸长的。

光学结构可以具有任何几何形状，例如具有或不具有多边形轮廓的几何形状，尤其例如，正方形、矩形、菱形、三角形、梯形、平行四边形、圆形、椭圆形。

所有的构成光学结构的基本的光学结构可以具有或不具有相同的几何形状。基本的光学结构例如均可以采取平行四边形的形式。基本的光学结构无论是相同的还是不相同的，都可以以有规律的间隔或不以有规律的间隔设置在安全结构上。

光学结构可以包括透镜的阵列，尤其是菲涅耳透镜的阵列，该透镜的厚度例如在2μm和30μm之间，例如等于6μm，透镜的直径例如在1mm和20mm之间，例如等于10mm。

前景图案可通过印刷（例如，宏观印刷或全息印刷）、通过金属化或去金属化而形成。前景图案可由金属制成。设置在反射金属层上的金属图案是特别有利的，因此形成可立即辨认的安全特征。

例如，图案可以对应于签名、标识、符号、个人、物体或字母数字字符。

例如，利用丝网印刷、凹版印刷、激光印刷、喷墨印刷、缩微平版印刷、轮转凹版印刷或胶印工艺，可以将图案加到衬底上。

尤其可以用不透明的、发荧光的、发磷光的、热致变色的、光致变色的、半透明的和/或透明的油墨来印刷图案，这些油墨是有色的或不是有色的，且可以通过肉眼，在紫外（UV）和/或红外（IR）光下看到。

图案优选被设置成至少部分地覆盖透镜（尤其是菲涅耳透镜）的阵列。

优选地，图案的至少75%的区域覆盖透镜的阵列。

同一个图案可以叠覆在多个透镜上。

图案与反射式光学结构相比更靠近观察者，该反射式光学结构形成观察者的虚像，该虚像在图案后的背景中被看到。反射式光学结构的焦平面可以位于反射表面和前景图案之间，或位于反射表面之后。

此外，安全结构的外表面可以涂有热封漆，尤其以便有利于该安全结构粘附到安全证件上、尤其是包含安全结构的防伪纸。热封漆可以使安全结构的外表面的表面均匀性增加。例如，热封漆可以使反射组合物（例如，沉积在凹陷在漆中的菲涅耳透镜上的基于小颗粒的油墨）的表面均匀性增加。此外，热封漆可以形成保护层。有利地，热封漆的存在不抵消反射性光学结构的光学效应。热封漆可以部分地或完全地覆盖安全结构的外表面的表面。

菲涅耳透镜的阵列可在结构的仅一部分上延伸，尤其限定了从结构的至少一个边缘延伸的无透镜区域，反射层部分地延伸到这个区域中。

安全结构可包括被设置成部分地覆盖透镜的阵列且部分地覆盖所述无透镜区域的图案。

安全结构可以形成安全线、安全膜或片形物。优选地，安全结构为安全线。安全结构的宽度可以例如大于或等于4mm，更好的是大于或等于5mm，甚至更好的是大于或等于6mm，例如在6mm和8mm之间，更好的是在6mm和10mm之间。

通过添加或不通过添加，光学结构可由相同材料或不由相同材料，形成在衬底上。

衬底的厚度例如在5μm和100μm之间，优选在20μm和30μm之间。衬底可具有恒定的厚度。可选择地，可根据光学结构，例如根据这种光学结构的焦距，来选择衬底的厚度，以便获得所期望的光学效应。

在另一个方面，本发明的另一个目的是证件，尤其是包含如上文限定的安全结构的安全证件。

安全结构可以从证件的一个边缘延伸至另一个边缘或可以不从证件的一个边缘延伸至另一个边缘。

安全结构可以被包含或者不被包含在在证件中的一个或多个窗口中。

被包含在证件中的安全结构的一个面或两个面可部分可见或完全地可见。

证件或证件所包含的安全结构，可以包括一个或多个如下文限定的附加的安全元件。

在附加的安全元件中，某些在日光或人造光下通过眼睛可检测到，而不需要任何特殊的仪器。例如，这些安全元件包括有色纤维或薄片、或部分地或完全地金属化的或印刷的线。这些安全元件被称为第一级别安全元件。

仅利用相对简单的仪器（如，以紫外线（UV）或红外线（IR）发射的灯），可检测其他类型的附加的安全元件。例如，这些安全元件包括纤维、薄片、条带、线或颗粒。这些安全元件对于肉眼是可见的或不可见的，例如，在发射波长为365nm的伍德灯下是发冷光的。这些安全元件被称为第二级别安全元件。

其他类型的附加的安全元件需要更加复杂的检测仪器来检测它们。例如，当这些安全元件同时或不同时地经受一个或多个外部激发源时，它们能够产生特殊的信号。如果需要的话，信号的自动检测使证件被鉴定。例如，这些安全元件包括示踪物，这些示踪物采取活性材料、颗粒或纤维的形式，当它们经受光导发光的、电的、磁的或电磁的激发时，能够产生特殊的信号。这些安全元件被称为第三级别安全元件。

出现在证件内或证件所包含的安全结构内的一个或多个附加的安全元件可以具有第一级别、第二级别或第三级别的安全特征。

在另一个方面，本发明的另一个目的是，一种用于鉴定如上文限定的证件的方法，其中，至少通过观察证件产生涉及证件的真实性的信息。

附图说明

通过阅读下面的对本发明的实施的非限制性示例所做的详细描述，以及通过对附图的审阅，将更好地理解本发明，其中：

图1a示出根据本发明的示例性安全结构的剖面图；

图1b示出根据本发明的另一个示例性安全结构的剖面图；

图2为在图1a中或在图1b中的结构的顶视图；

图3a示意性地示出示例性菲涅耳透镜，和图3b示意性地示出示例性凸透镜；

图4示出通过菲涅耳透镜观察物体的原理；

图5示出包括根据本发明的安全结构的安全证件；和

图6示出根据本发明的安全结构的变型实施方式。

具体实施方式

图1a示出根据本发明的一实施方式的示例性安全结构1。

例如，安全结构1采取宽度在4mm和10mm之间、优选在4mm和8mm之间的安全线的形式。

安全结构1包括例如由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制成的衬底4。在衬底4的面4a侧上，即，在与面4b相对的面上，形成反射式光学结构3和图案2，当通过观察者O观察时图案2出现在前景中。

反射式光学结构3包括菲涅耳透镜3’的阵列和反射层5。

菲涅耳透镜3’的阵列例如通过（在观察方向上）在例如由环氧树脂或丙烯酸树脂、PET或聚酯制成的漆9形成浮雕而形成。被压印在漆9中的菲涅耳透镜3’的阵列可以具有在1μm和10μm之间的厚度。

反射层5位于前景图案2和菲涅耳透镜3’的阵列之间。

反射层5为例如由铝制成的、覆盖菲涅耳透镜3’的阵列的金属层。

金属层5可以具有在0.1μm和0.3μm之间的厚度。金属层5可以通过蒸发沉积或真空沉积被涂覆到菲涅耳透镜上，以便紧密地遵循透镜的浮雕形状，以形成反射式光学结构3，而不会消除透镜效应。

此外，在这个示例中，金属层5覆盖有用来促进施加前景图案2的平滑漆7。另外，平滑漆7可以使金属化的菲涅耳透镜3’的阵列受到保护。作为变型，前景图案2可被直接施加（尤其通过印刷）在金属层5上，而不存在平滑漆7。

作为另一个变型，前景图案2可被直接施加（尤其通过印刷）在单独的载体，尤其是薄的PET载体上，该载体与反射式光学结构3胶合连接，于是平滑漆7被粘结层取代。

作为变型，菲涅耳透镜3’的阵列被直接压印在衬底4中。

例如，图案2可通过印刷（尤其通过宏观印刷或全息印刷）、金属化或去金属化而形成。

此外，热封漆6覆盖安全结构1的两个外部面，以便使安全结构1被紧固到安全证件10上。

图1b示出根据本发明的安全结构1的变型实施方式。

在这个示例中，设置反射层5，使得菲涅耳透镜3’的阵列位于前景图案2和反射层5之间。

菲涅耳透镜3’的阵列凹陷（在与观察相反的方向中）在漆9中，向在透镜的凹面侧的透镜的凹陷处施用反射组合物12。反射组合物12可以含有基于小颗粒（例如纳米颗粒）、尤其是金属颗粒的油墨，当通过O观察时，这些颗粒可以形成反射效应。

可优选凹陷工艺，这是由于凹陷工艺比凸出工艺更简单，并且由于凸出工艺不需要应用平滑漆7。

作为变型，反射金属层5尤其通过蒸发被沉积在菲涅耳透镜3’的阵列的菲涅耳透镜3’的凹面侧（在凹陷中），并且，可选择地应用平滑漆7，以便覆盖反射式光学结构3，以使反射式光学结构3变平和保护反射式光学结构3。

反射层5可以与一个或多个其他的安全层（尤其是磁性的、发荧光的和/或发磷光的层）相关联。

图2示出图1a或图1b的底视图，示出了当观察者O从衬底4的面4a侧看安全结构1时，观察者O可看到的视图。

反射式光学结构3能够形成从衬底4的面4a侧看安全结构1的观察者O的虚像V。该虚像V在前景图案2后的背景中被观察者O看到。因此，当观察时，这能够获得三维（3D）效果。

图3a和图3b分别示出具有相等焦距的示例性菲涅耳透镜和示例性凸透镜。

通过将如图3b所示的凸透镜细分成在透镜的平面内等距的薄片，然后去除具有恒定厚度的薄片部分，以便获得薄板，可由该凸透镜获得如图3a所示的菲涅耳透镜。

因此，菲涅耳透镜包括条纹S，条纹S随着远离透镜中心而越来越紧密。靠近透镜中心的条纹S的高度例如为约1μm，在透镜外围上的条纹S的高度为约11μm。

图4示出观察利用凸镜所看到的物体A背后的原理，该凸镜通过金属化的且因此反射的菲涅耳透镜L而构成。在图4中，C代表透镜的曲率中心，F代表透镜的焦点。有利地，将理解到，通过反射式菲涅耳透镜所获得的凸镜，允许获得薄的、平的安全结构1，该安全结构1优选适合于像钞票那样的安全证件，且安全结构1的厚度大约为100μm。特别地，常见的具有相等曲率半径的5mm至10mm的透镜将具有200μm至300μm的厚度，这对于安全证件的应用是不合需要的。

当利用构成凸镜的菲涅耳透镜L观察时，物体A的图像A’显得更小。此外，物体A距离构成凸镜的菲涅耳透镜L越远，所观察到的图像A’的尺寸就越小。而且，构成凸镜的菲涅耳透镜曲率L越大，图像A’显得就越小。

图5示出包括根据本发明的如在图1a和图1b中所示的安全结构1的示例性安全证件10。

例如，安全结构1被插入到安全证件10中的一个或多个窗口中。作为变型，安全结构1可被完全地或部分地包含在安全证件10的主体中。

此外，安全证件10可以包括例如像上文所述的其它安全元件11。

图6示出在图1a中的安全结构1的变型实施方式。例如从衬底4的面4a观察，示出了结构1，其中，通过虚线绘制反射式光学结构3和反射层5，通过实线绘制图案2。在安全结构1的一个或两个面上，安全结构1可以涂有或可以不涂有热封漆6（未示出）。

在这个示例中，反射式光学结构3包括仅在结构1的仅一部分上延伸的菲涅耳透镜的阵列，从而限定了两个形成结构1的边界的区域8，该区域是没有透镜的。例如反射金属层5恰当地在安全结构1上延伸。

当观察者O从衬底4的面4a观察结构1时，于是他们可以看到由构成凸镜的金属化的菲涅耳透镜的阵列形成的其本身的较小的虚像V，以及通过没有透镜但在其上发现反射层5的区域8而反射的其本身的图像，该区域8相当于平面镜。因此，由形成凸镜的透镜的阵列形成的虚像V可与通过没有透镜的区域8而反射的图像相比较。

可定位前景图案2，其部分地覆盖透镜的阵列且部分地覆盖构成凸镜的无透镜的区域8。

表述“包括一”必须被理解为与“包括至少一”同义，除非有相反的说明。

Claims (16)

1.一种安全结构（1），包括：

-至少一个出现在前景中的图案（2）；和

-至少一个形成观察者（O）的虚像（V）的反射式光学结构（3），所述虚像在所述前景图案（2）后的背景中看到。

2.根据权利要求1所述的安全结构，其中，所述反射式光学结构（3）包括反射透镜的阵列。

3.根据权利要求1或2所述的安全结构，其中，所述安全结构包括在所述前景图案（2）和所述反射式光学结构（3）之间的衬底（4）。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的安全结构，其中，所述反射式光学结构（3）相当于凸镜，尤其是球形凸镜。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的安全结构，其中，所述反射式光学结构（3）包括菲涅耳透镜（3’）的阵列和反射层（5）。

6.根据权利要求5所述的安全结构，其中，所述菲涅耳透镜（3’）的阵列被压印在漆（9）中。

7.根据权利要求5或6所述的安全结构，其中，所述反射层（5）为金属层，所述菲涅耳透镜（3’）的阵列凸出在所述漆（9）中，向凸起处施加所述金属层。

8.根据权利要求7所述的安全结构，其中，所述金属层覆盖有平滑漆（7），所述平滑漆尤其用来允许施加所述前景图案（2）。

9.根据权利要求5或6所述的安全结构，其中，所述反射层（5）为反射组合物，所述菲涅耳透镜（3’）的阵列凹陷在所述漆（9）中，向凹陷处施加所述反射组合物。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的安全结构，其中，所述前景图案（2）通过印刷、通过金属化或去金属化而形成。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的安全结构，其中，在所述安全结构的外表面上涂有热封漆（6）。

12.根据权利要求5至11中的任一项所述的安全结构，其中，所述菲涅耳透镜（3’）的阵列仅在所述安全结构（1）的一部分上延伸，尤其限定了从所述安全结构的至少一个边缘延伸的无透镜区域（8）的边界，所述反射层（5）至少部分地延伸到该区域（8）中。

13.根据权利要求12所述的安全结构，其中，所述安全结构包括图案（2），所述图案（2）被设置成部分地覆盖所述透镜的阵列且部分地覆盖所述无透镜区域（8）。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的安全结构，其中，所述安全结构形成安全线或片形物。

15.一种证件（10），所述证件（10）包括根据前述权利要求中的任一项所述的安全结构（1）。

16.一种用于鉴定根据权利要求15所述的证件（10）的方法，其中，至少通过观察所述证件（10）而产生涉及所述证件（10）的真实性的信息。

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