CN109477914A - 一种安全特征 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括单元(10A)的安全特征(100、200、300)，其中至少预定数量的单元(10A)具有等角四边形基部，并且预定数量的单元(10A)中的每个单元(10A、10B、10C、110、1)具有用于形成多个图像的小平面(1、301)，其中这些图像中的每一个可从不同方向观察到。用于形成图像的每个小平面(1、2)具有在三维空间中具有不同高度(H1)的至少三个顶点。

Description

一种安全特征

本发明涉及一种包括各单元的安全特征，其中，至少预定数量的单元具有等角四边形基部，并且预定数量的单元中的每个单元具有用于形成多个图像的小平面(facet)，其中这些图像中的每一个可从不同方向观察到。

本发明还涉及一种包括表面的物体，其中该表面的至少一部分具有安全特征。

EP2 594149公开并在其图1中示出了包括表面的物体(1)，其中物体的该表面的至少一部分(R)具有包括多个单元(1.1)的安全特征。各单元可以限定三棱锥、正四棱锥或六棱锥。正四棱锥单元的四个面是小平面。这些小平面是平坦面，其中的每一个都与图像相关联。由这种类型的各单元构成的物体表面的一部分能够显示四个独立的图像。为了产生图像，这种类型的各单元增加了小平面的倾斜度，即小平面与单元的(虚拟)底面之间形成的角度。在EP 2 594 149中完成产生图像的方式具有的缺点是：在单元中产生平行于底部的起伏(参见图4、B1)。当一个以上侧小平面改变其倾斜度时，该系统增加了侧小平面的数量。此外，该起伏是不想要的，并且由于该底部平面出现在图像之间，因此它可能在从一个图像到另一个图像的过渡中产生噪声。

目的是提供一种物体，该物体具有能够以清晰的方式显示各独立图像的安全特征，其中安全特征的每个单元具有等角四边形基部。

该目的通过如权利要求1所述的安全特征来实现。根据权利要求1所述的安全特征开发成具有在三维空间中具有三个不同高度(Z轴)的三个顶点的三角形小平面和/或具有在三维空间中具有三个不同高度(Z轴)的至少三个顶点的多边形小平面。在EP 2 594 149的已知安全特征中，各单元的小平面的起伏(relief)源自基部的形状，使得基部的各侧确定小平面的数量。这也意味着小平面总是具有位于在基部上的三角形或多边形小平面的两个顶点，因此，每个小平面的顶点中的至少两个将具有相同的高度。通过引入不想要的起伏来完成改变用于形成图像的已知单元中的一个或多个相关联小平面的定向。

具有三个不同高度的每个小平面的顶点允许小平面的各平面根据需要改变其在空间中的法线，而不会在单元中产生不想要的起伏。这也仍然允许小平面(反射平面)单独地并且独立于同一单元中的其它相邻反射平面来反射光。在三维空间中具有三个不同高度的三个顶点的小平面为安全特征的工程师或设计者提供了更大的设计自由度，而安全特征中的非贡献起伏的数量可以减少到零。这不仅提高了待显示的图像的质量，而且还提供了增加每个单元显示的图像数量的机会，而不会在图像之间的模糊或混合。

可以使用五边形、八边形或圆形作为单元的基部形状。然而，具有这些基部的单元在单元之间提供空的空间，使得信息可能被错过并且图像的分辨率可能降低。此外，空的空间可能在待显示的图像中引入噪声。通过使用根据本发明的安全特征的各单元的等角四边形基部，可以避免单元之间的空的空间和这些空的空间的相关联缺点。

具有四边以上的多边形基部的另一个问题是相邻小平面之间的角度。该角度可以是非常大的钝角，使得光可以一次被两个小平面或更多小平面反射，这可以导致若干图像同时出现，从而给出模糊图像。

在三维空间中具有三个不同高度的至少三个顶点的小平面是能够解决相邻小平面之间的钝角的问题，使得，通过本发明的安全特征，可以一次一个地提供六个以上的图像而没有模糊或与其它图像混合。在三维空间中具有三个不同高度的至少三个顶点的小平面还确保每个单元的小平面中没有一个与由每个单元的基部的各角部限定的虚拟水平基部平面重合，即，如果没有由各小平面提供任何起伏，则虚拟水平基部平面是所对应的表面。在XY平面中限定的该虚拟水平基部平面没有高度，即Z＝0。未使用水平基部平面也促进了在利用移动安全特征的图像产生动画的过程中不显示干涉。事实上，预定量单元之一的单元表面仅由各小平面构成，使得单元的虚拟水平基部平面不是从上方可见的单元表面的一部分。

在安全特征的一个方面，每个小平面的至少三个顶点中的一个位于由单元的四个角部限定的虚拟水平基部平面的周界上。

安全特征的每个单元可以包含至少两个起伏的小平面(反射表面)，在所述起伏的小平面中，当从适当的角度观察时，光将被反射到观察者，以向观看者显示至少两个图像。每个单元的等角四边形基部可以以规则分布或不规则分布划分，以提供单元的各小平面。规则分布意味着基部被穿过基部中心的一条或多条线分开成各部分。在用一条以上线的规则分布中，单元的各小平面具有在单元的中心上的公共顶点。因此，每个单元可以以规则分布划分成八个、十二个或十六个小平面，以显示八个、十二个或十六个图像。用该单元，也可以显示16个以上的图像。进一步，通过将公共点从基部的中心移动到X,Y平面中的另一个位置，使得各小平面的公共顶点不位于单元的中心，每个单元的等角四边形基部可以以不规则分布划分。

此外，还可以改变公共顶点的高度。因此，设计者可以使用公共顶点的位置(X,Y,Z)来改变各小平面中的每一个的表面的法线以产生图像。

在另一种结构中，每个单元的各小平面也可以遵循德洛内(Delaunay)三角剖分图案结构来构造，并且这种单元的小平面将不共享单个公共顶点，但是各小平面具有由单元中的多个小平面共享/共用的一个以上的公共顶点，即在单元边界内的三维空间中的至少三个顶点(不在单元的边界/周边上)。此外，具有德洛内(Delaunay)三角测量图案结构的单元的至少三个共享顶点可以具有至少两个不同的高度。

单元的每个小平面可以细分为三个或四个具有公共顶点的较小小平面平面。在小平面中心上的公共顶点的位置(X,Y,Z)也可以变化。例如，较小小平面平面的公共顶点的高度(Z轴)可以变化，从而产生图像的不同阴影和对比度。因此，在根据本发明的安全特征中，设计者可以通过组合每个单元中的小平面的顶点的X,Y,Z坐标的各种变化来改变小平面和/或较小小平面平面的倾斜度。也可以改变位于单元的周界上的小平面的至少两个顶点之间的距离，以改变小平面的法线。

通过将单元的各小平面细分为三个或最多四个较小小平面平面(取决于结构)，可以形成清晰的各单独图像。这些较小小平面平面中没有一个是单元的虚拟水平基部平面的一部分。通过使用较小小平面平面，可以获得从上方看具有开放结构的安全特征。待由具有这些较小小平面平面的安全特征制成的物体可以更有效率地生产，因为开放结构提供了更好的材料流来生产具有安全特征的物体。而且，在物体上获得起伏所需的压力可以减小，使得用于制造物体的模具或板的寿命可以大大延长。

这些较小小平面平面可以通过跟踪小平面的内心，使用该内心将三个较小小平面平面投射到原始小平面的边缘来建立。在小平面由四个边形成的情况下，可以提供与多边形的四个边接触的圆，并且四个较小小平面平面从该圆的中心投射到原始小平面的形状的边缘。由较小小平面平面产生的图像可以以动画方式显示给观看者。

安全特征可以至少用于例如硬币、银行卡或钞票的物体表面的一部分上。如本文所限定的安全特征允许例如借助于印刷、冲压或铸造技术进行批量生产，并且最重要地，使未经授权的制造商再现物体变得复杂。

本发明还涉及一种通过使用外部系统生产模具或板的方法，该模具或板用于将上述的安全特征冲压、压印、滚压、模压或印刷在物体上或物体中，该外部系统设置有激光器、处理器和计算机程序，该计算机程序在使用中指示处理器操作所述激光器以在模具或所述板中制造安全特征。进一步，本发明涉及使用以该方法生产的模具或板。

现在将基于附图中的示例性实施例更详细地解释本发明，附图中：

图1示出了细分为八个部分的安全特征的单元的等角四边形基部；

图2示出了与图1中所示的基部相比的以不同方式细分为八个部分的安全特征的单元的等角四边形基部；

图3示出了图1中所示的单元的一部分的前视图和图1中所示的单元的一部分的左侧侧视图；

图4示出了图1的单元，其中两个小平面被细分为更多个较小小平面平面；

图5示出了图4中所示的单元的一部分的前视图和图4中所示的单元的一部分的左侧侧视图；

图6和图7示出了改变小平面的法线的两个设计参数；

图8示出了安全特征的第一实施例的一部分的俯视图，其中，各单元已经彼此对齐，使得两个相邻的单元提供公共小平面平面(菱形状)；

图9和10示出了与具有八边形基部的单元相比的本发明的安全特征的单元；

图11示出了本发明的安全特征的第二实施例的立体图；

图12示出了显示设置有安全特征的动画的硬币；

图13示出了安全特征的第三实施例的单元的等角四边形基部的俯视图，同一单元和形成安全特征的一部分的这些单元中的四个的立体图。

附图中相同的部件用相同的附图标记表示。

图1示出了被细分为八个不相等的部分I-VIII的安全特征100的单元10a的俯视图。这些部分被不相等地细分，因为两个相邻部分I、II的表面面积彼此不同。尽管如此，单元10a的基部以规则分布划分以提供八个部分，因为基部用穿过基部的中心c交叉的线划分。单元10a的这八个部分I-VIII所要形成的八个小平面具有公共中心c'。

单元10a显示两种类型的部分，即三角形部分和多边形部分。三角形部分I、III、V、VII彼此相同并具有相同的表面面积。这同样适用于多边形部分II、IV、VI、VIII。多边形部分II、IV、VI、VIII具有比三角形部分I、III、V、VII更大的表面面积。

图2示出了具有规则分布的单元10b的俯视图，其中该单元10b的各部分是相同的，即所有这些部分由具有相同表面面积和相同角度的三角形限定。

图1和2中所示的单元10a、10b的基部是在X,Y平面中限定的等角四边形基部，具体地，是正方形基部。各部分I-VIII对应于待形成的小平面，并且这些小平面将在下面更详细地讨论。

图3在左侧示出了图1的单元的一部分的正视图，其也在图1和3中用箭头P1和P2标识。在图3的右侧示出了图1的单元的一部分的侧视图。图3显示了单元10a的高度(Z轴，即由b-b'或c-c'所示的方向)。图3还示出了与虚拟水平基部表面(X,Y平面)相比的单元的小平面1的定向，如果没有小平面，则该虚拟水平基部表面将对应于表面。在图3的左侧，具有高度Z＝0的虚拟水平基部平面表面由点a-b限定，并且在图3的右侧，由点c-a,b限定。

单元10a、10b包括八个小平面1-8，例如图9中的单元10a所示。用于形成图像的单元10a、10b的每个小平面1-8具有在三维空间(X,Y,Z)中具有不同高度(Z轴)的至少三个顶点。

如图3所示，小平面1具有三个顶点a、b'和c'。如果顶点a位于没有高度，即Z＝0的虚拟水平基部平面中，则顶点c'可以具有第一高度h1，并且顶点b'可以具有第二高度h2，其中在所示的示例中，h2大于h1。例如，h2可以是h1的两倍，使得如果h1具有Z＝1的高度h1，则h2将是Z＝2。当然，不同构造的顶点(图3中未示出)也是可能的。例如，顶点a也可以具有比顶点b'更大的高度，和/或顶点c'可以具有不同的高度，例如Z＝0的高度。

在图3所示的实施例中，小平面1的顶点之一位于虚拟水平基部平面表面的周界上，其在所示的示例中为顶点a。进一步，在图1-12所示的示例中，单元10a、10b的所有小平面均具有在单元10a、10b的中心上的公共顶点c'。在图1-10中所示的示例中，位于单元周界上的小平面的至少两个顶点限定了具有最小高度的顶点，例如小平面1的顶点a，以及具有最大高度的顶点，例如小平面1的顶点b'。图11示出了公共顶点c'是具有最大高度的顶点的示例。

设计者可以通过改变公共顶点c'在三维空间中的位置(X,Y,Z)来改变小平面1-8的倾斜度。通过改变倾斜度，小平面的定向改变了，并因此改变了每个小平面的表面的法线。

为了避免单元10a、10b中的水平平面，安全特征的单元10a、10b的每个小平面1-8相对于虚拟水平基部平面(X,Y平面)具有倾斜度。在图4和5中，示出了细分的单元10a，特别地，单元10a的小平面1、2的细分以三(1,1)、(1,2)、(1,3)和四个较小小平面平面(2,1)、(2,2)、(2,3)，(2,4)的方式示出，以通过安全特征100的预定数量的单元10a产生图像。如图4所示，这些较小小平面平面可以通过借助于接触小平面1的三角形的所有三条边的圆跟踪三角形的内心(i,1)来建立。该内心(i,1)位于虚拟水平基部平面上，并且三个较小小平面平面从该虚拟水平基部平面投射到原始凸起小平面1的形状的顶点a、b'、c'。在小平面2由四条边形成的情况下，可提供接触多边形小平面2的四条边的圆形，以提供中心(i,2)。该中心(i,2)位于虚拟水平基部平面上，并且四个较小小平面平面从该虚拟水平基部平面投射到原始凸起小平面2的形状的顶点。每个小平面的较小小平面平面具有公共顶点(i,1)、(i,2)。

小平面的这些较小小平面平面可以获得清晰的单独图像。这些较小小平面平面中没有一个是单元10a的虚拟水平基部平面的一部分。通过单元10a的这种结构，可以大大降低图像中的噪声的影响。

图6和7示出了小平面1的定向的可能变化，其可以通过改变小平面1的公共顶点(c'-1)至c'的高度而容易由设计者改变到所需倾斜度，使得单元的小平面1的表面的法线可以变化。如图6所示的降低小平面1的公共顶点(c'-1)至c'的高度导致小平面1沿旋转方向R0围绕虚拟旋转轴线a-b'旋转。还可以升高公共顶点(未示出)的高度。

此外，如图7所示，还可以将位于单元周界的小平面1的至少两个顶点a、b'之间的距离从距离(a-1)-b'改变为较小的距离a-b'，以改变小平面1的法线。

图8示出了安全特征100的一部分的立体图，其中箭头P3和P4用于表示图1中所示的单元10a。这种安全特征可以设置在物体的表面的至少一部分上。物体可以是硬币、银行卡或钞票。图8中的各单元已经彼此对齐，使得两个相邻单元提供由每个单元的三角形小平面构成的公共(菱形状)小平面平面25。公共(菱形状)小平面平面25具有大的表面面积，设计者可以使用它来获得图像。

图9和10示出了与具有八边形基部的单元110相比较的本发明的安全特征的单元10a的立体图。单元110具有在相邻小平面1、2之间的钝角，使得光同时被这两个小平面反射，如图10所示，这导致若干图像同时呈现于观察者，从而产生模糊图像。单元10a使用具有三个不同高度的小平面1-8，其解决了相邻小平面之间的钝角问题，使得八个独立图像可以通过一次一个地使用单元10a来显示，而不会模糊或与其它图像混合。

如果这些单元10a、110沿箭头R1所示的方向围绕延伸穿过每个单元的公共顶点的垂直轴线旋转，则单元10a的发亮顺序也不同于单元110的发亮顺序。在单元110中，小平面顺时针发亮，即按对单元110的小平面1-8进行编号的次序。在单元10a中，发亮顺序可以由设计者通过改变小平面1-8的顶点在三维空间中的位置(X,Y,Z)来确定。预定发亮顺序在图9中所示的单元10a中已经用1'、2'、3'、4'、5'、6'、7'和8'表示。由于预定发亮次序顺序，因此单元10a中的小平面不会一起发亮，这提高了具有图像的待显示的动画的质量。

冲压在如图12所示的硬币150上的具有各单元的安全特征100能够在硬币150围绕其垂直轴线旋转时显示动画(跑步者)，其中该垂直轴线是垂直于硬币150的圆心的假想线。关于动画，可以获得β运动和φ效果。还可以用安全特征100显示独立图像(未示出)，而不是动画。

图11示出了本发明的安全特征的第二实施例200的立体图。所示的安全特征200的该部分包括具有相同单元的第一行211，具有与第一行中的单元不同的相同单元的第二行212以及具有与第一行211中的单元相同的相同单元的第三行213。每个单元具有对应于图2中所示的单元10b的构型，即具有三角形小平面201的规则分布。第一行211和第三行213中的每个单元具有公共顶点c'。该公共顶点c'在安全特征200中具有最大顶点高度。第二行212的每个单元具有公共顶点c"，其具有比最大顶点高度低的高度。各行211、212、213的这种构型可以用于增加待用安全特征200显示的图像的数量，因为可以通过使用在至少两行211、212、213中的两个不同的单元来用安全特征200显示16个独立的图像，该安全特征200使用具有八个小平面的单元。

图13示出了安全特征的第三实施例300的单元10c的等角四边形基部的俯视图，同一单元10c和形成安全特征300的一部分的这些单元中的四个的立体图。

在单元10c中，每个单元10b的小平面301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311以不规则分布构造，特别地小平面按照德洛内(Delaunay)三角测量图案结构构造。使用德洛内(Delaunay)三角测量图案结构可以进一步增加待用安全特征300显示的图像的数量。这种单元的小平面不共享单个公共顶点(如图1-11中所示的示例所示)，但是各小平面具有一个以上的顶点，这些顶点对于单元中的多个小平面是公共的，即在单元边界内(不在单元的边界/周界上)的三维空间中的至少三个共享顶点K、L、M。共享顶点中的每一个是至少四个小平面的共享顶点。进一步，德洛内(Delaunay)三角测量图案结构的单元的三个共享顶点K、L、M可以具有三个不同的高度。

还可以通过将单个公共点从基部的中心移动到X,Y平面中的另一个位置，使得该小平面的公共顶点不是位于单元的中心，来以不规则分布划分每个单元的等角四边形基部(未示出)。

也可以将基部划分成多于或少于八个小平面，而不是将基部划分成八个小平面。还可以将例如具有三个小平面的单元与具有两个小平面的单元组合以获得五个图像或者旋转同一单元以形成两倍的可能发亮小平面。

可以通过使用激光来制造用于冲压、压印、滚压、模压或印刷如本文所述的安全特征的模具或板。例如，快速原型技术或印刷可以用于直接获得具有上述安全特征的物体，或者获得模具或板以生产具有安全特征的物体。快速原型技术可用于提供微米结构和纳米结构的安全特征。快速原型技术可以包括诸如立体光刻的增材制造工艺和/或诸如CNC铣削和车削的减材制造。

Claims (16)

1.一种包括单元的安全特征，其中至少预定数量的所述单元具有等角四边形基部，并且所述预定数量的单元中的每个单元具有用于形成多个图像的各小平面，其中这些图像中的每一个可从不同方向观察到，其特征在于，用于形成图像的每个小平面具有在三维空间中具有不同高度的至少三个顶点。

2.根据权利要求1所述的安全特征，其中，每个小平面的顶点中的至少一个位于虚拟水平基部平面表面的周界上，如果没有各小平面，则所述虚拟水平基部平面表面将对应于表面。

3.根据前述权利要求中任一项所述的安全特征，其中，所述等角四边形基部被分成用于形成各小平面的六个以上的部分。

4.根据前述权利要求中任一项所述的安全特征，其中，每个单元的各小平面具有至少一个公共顶点。

5.根据权利要求4所述的安全特征，其中，三维空间中的公共顶点的位置(X、Y、Z)能变化，以改变每个小平面的表面的法线。

6.根据前述权利要求中任一项所述的安全特征，其中，所述等角四边形基部是方形基部。

7.根据前述权利要求中任一项所述的安全特征，其中，位于所述单元的周界上的所述小平面的顶点限定了具有最小高度的顶点或具有最大高度的顶点。

8.根据前述权利要求中任一项所述的安全特征，其中，位于所述单元的周界上的小平面的至少两个顶点之间的距离能变化，以改变所述小平面的法线。

9.根据前述权利要求中任一项所述的安全特征，其中，每个小平面可以被细分为三个或四个较小的小平面平面，所述较小小平面平面具有公共顶点。

10.根据权利要求9所述的安全特征，其中，所述较小小平面平面的所述公共顶点的位置(X、Y、Z)能在三维空间中变化，以改变所述小平面的所述较小小平面平面中每一个的表面的法线。

11.根据前述权利要求中任一项所述的安全特征，其中，所述安全特征的运动向观察者提供动画，其中向观察者产生所述动画的图像的所述小平面遵循预定顺序的序列。

12.根据前述权利要求中任一项所述的安全特征，其中，从上方可见的所述预定数量的单元中的每个单元的所述表面由各小平面构成。

13.一种包括表面的物体，其中，所述表面的至少一部分具有根据前述权利要求中任一项所述的安全特征。

14.根据权利要求13所述的物体，其特征在于，所述物体为硬币、银行卡或钞票。

15.通过使用外部系统生产模具或板的方法，所述模具或板用于将根据前述权利要求1-12中任一项所述的安全特征冲压、压印、滚压、模压或印刷在物体上或物体中，所述外部系统设置有激光器、处理器和计算机程序，所述计算机程序在使用中指示处理器操作所述激光器以在所述模具或所述板中制造所述安全特征。

16.使用权利要求15所述的方法生产的所述模具或所述板来生产权利要求13或14所述的物体。