CN112572019A - 光学防伪元件及防伪产品 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种光学防伪元件及防伪产品，属于防伪技术领域。所述光学防伪元件包括：基材；形成于基材第一表面的微结构形成层，包括至少第一区域和第二区域，其中所述第一区域具有第一图案的第一部分的形状，所述第二区域由第一多组微结构组成，其中所述第二部分为所述第一图案中除所述第一部分之外的部分，在使用平行光照明所述光学防伪元件时，所述光学防伪元件能够再现所述第一图案，其中，所述第一区域用于再现所述第一部分，所述第二区域用于再现所述第二部分。所述光学防伪元件能够提供“对印”的防伪效果，改善防伪元件的防伪性能。

Description

光学防伪元件及防伪产品

技术领域

本发明涉及防伪技术领域，具体地，涉及一种光学防伪元件及防伪产品。

背景技术

图像再现技术是一种有效的二线防伪手段，此特征需要采用适当的光源照射防伪元件表面，能够在接收载体上观察到特定的图文信息。而直接观察时，不能观察到上述图文信息。因此，这种需要借助一定条件才能够观察到的特征主要应用于隐藏的二线防伪。

传统的图像再现技术一般采用衍射光栅，通过表面微浮雕结构对入射光的衍射，将光线衍射至±1级的位置。经过适当的排布衍射光栅的周期和方向，能够控制衍射光斑的位置，进而将若干光斑组合具有特定意义的图文。但是由于衍射原理导致存在±1级衍射，一般会在镜面反射的左右出现两个对称的图案，限制了图文信息的设计。同时，由于衍射方向与入射光的频率严格相关，因此再现需要的光线一般为激光，当采用白光或日光照明时，再现的图案清晰度较差。

近些年，出现了一些新的技术以避免上述问题的产生。例如采用反射型元件替代衍射型元件，由于反射型元件能够对入射光产生镜面反射，反射角度至于入射光与反射型元件表面的入射角有关，而与入射光的频率和反射型元件的参数无关，因此，能够在白光照明的情况下获得较为清晰的再现图像。但是，在漫反射光照明时观察者不能获得任何信息，在一线防伪和公众识别方面不能提供帮助。

由于上述原因的存在，导致了再现特征的应用受到了一定的限制。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种光学防伪元件及防伪产品，用于解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种光学防伪元件，包括：基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；形成于所述第一表面的微结构形成层，所述微结构形成层包括至少第一区域和第二区域，其中所述第一区域具有第一图案的第一部分的形状，所述第二区域由第一多组微结构组成，所述第一多组微结构中每组微结构分别具有单独的一个焦点，并且每组微结构的焦点与所述第一图案的第二部分的每个像素点一一对应，其中所述第二部分为所述第一图案中除所述第一部分之外的部分，在使用平行光照明所述光学防伪元件时，所述光学防伪元件能够再现所述第一图案，其中，所述第一区域用于再现所述第一部分，所述第二区域用于再现所述第二部分。

本发明的另一方面提供一种具有上述的光学防伪元件的防伪产品。

通过上述技术方案，在漫反射照明的情况下(即环境光照明的情况下)，观察者能够观察到第一区域所呈现的图案一，在设计的图案以具有特定意义的情况下，可以提供一线防伪特征；在采用平行光照明的情况下，第一区域再现的图案一和第二区域的再现的图案二组成了一个完整的具有特定意义的图案，获得精准“对印”效果(也可以称为再现对位图像的效果)，提供二线防伪特征。另外，本发明实施例提供的光学防伪元件使用普通光源照明光学防伪元件即可通过接收载体观察到清晰的再现图像。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1示出了根据本发明一实施例的光学防伪元件的应用示意图；

图2a示出了在环境光下观察图1所示光学防伪元件的效果图；

图2b示出了使用平行光照明图1所示光学防伪元件再现对位图像的原理示意图；

图2c示出了图1所示的光学防伪元件在环境光下所呈现的图案与在准平行光照明下再现图案的对比示意图；

图3是示出了一实施例中图1所示的光学防伪元件沿虚线处的微结构的截面示意图；

图4a示出了根据本发明一实施例的光学防伪元件的示意图；

图4b示出了图4a所示的光学防伪元件的再现对位图像的原理示意图；

图5a示出了一实施例中聚焦元件的截面示意图；

图5b示出了等高切割和等宽切割的原理示意图；以及

图6示出了根据本发明一实施例的光学防伪元件的示意图。

具体实施方式

下面结合附图来详细说明根据本发明的实施方式的光学防伪元件，以及具有该光学防伪元件的产品。应当理解，所述附图和详细描述只是对本发明优选实施方式的描述，并非以任何方式来限制本发明的范围。为方便描述和解释本发明的实施方式，附图并未按照真实比例描绘。

本发明一实施例提供一种光学防伪元件，该光学防伪元件可以包括：基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；形成于所述第一表面的微结构形成层，所述微结构形成层包括至少第一区域和第二区域，其中所述

第一区域具有第一图案的第一部分的形状，所述第二区域由第一多组微结构组成，每组微结构可以包括一个或多个微结构。第一多组微结构中每组微结构分别具有单独的一个焦点，并且每组微结构的焦点与所述第一图案的第二部分的每个像素点一一对应，其中所述第二部分为所述第一图案中除所述第一部分之外的部分，也就是说第一部分和第二部分可以无差别的组合成第一图案。在使用平行光照明光学防伪元件时，所述光学防伪元件能够再现所述第一图案，其中，所述第一区域用于再现所述第一部分，所述第二区域用于再现所述第二部分。

第二区域中的第一组微结构中每组微结构能够将入射的平行光汇聚到各自的焦点处，第一图案的第二部分的每个像素点对应第一多组微结构中一组微结构的焦点，则在使用平行光照明光学防伪元件时，第一多组微结构中每组微结构的焦点处的光斑可以形成第一图案的第二部分的再现图像。该再现图像为实像，可通过接收载体观察到。再现图像的再现位置，也即接收载体的位置由微结构的焦距决定，或者，也可以根据图像需要再现的位置来确定微结构的焦距。本发明实施例中，接收载体可以是接收屏等。

入射的平行光，其可以垂直入射或斜入射(这里，垂直或斜入射都是相对于与基材表面平行的平面而言)至光学防伪元件。一般在实际应用中，优选选择的微结构参数适用于针对基本垂直入射的光线产生本发明实施例所述的光学效果。但是在可扩展实施例中也可以选用针对斜入射产生光学效果的微结构参数。在本发明实施例中，所举例说明的光学防伪元件是针对基本垂直入射的光线而言的，可以理解，在这种情况下，如果倾斜入射的光束的入射角比较小，例如小于30度，则依然能够观察到本发明实施例所述的光学效果。

另外，可以理解，本发明实施例中虽然描述了使用平行光，但是使用准平行光与使用平行光是等效的。

所述第一图案可以是字母、文字、数字、特定标志或它们的组合等任意形状的图案。

当观察者获得本发明实施例的光学防伪元件时，由于第一区域与第二区域具有明显的区别，因此观察者首先看到的是第一区域形成的形状，第一区域可以是具有特定含义的，也可以是无特定含义的。但是，第一区域的形状是第一图案的一部分。第二区域的形状与第一图案去掉第一区域的形状之后的形状不同。这样，在漫反射照明的情况下，只能看到带有部分信息的第一区域和无信息的第二区域。在设计时，可以将第一区域设计成无特定含义的部分，当采用准平行光照射时，第二区域的再现图案能够与第一区域本身或者第一区域再现的图案组合成最终的具有整体含义的第一图案，这样可以从无意义的符号通过匹配组合形成具有含义的第一图案，给观察者带来视觉的冲击，既满足信息的隐藏，又满足变化的需要。或者，可以将第一区域设计成具有一定含义的图案，在漫反射照明的情况下，观察者能够观察到具有特定含义的、第一区域本身的图案；当采用准平行光照明时，第一区域的图案或第一区域的再现图案与第二区域的再现图案共同形成了图案4，给观察者带来具有一种特定含义的图案变成了具有另一种特定含义的图案的效果。

在一些可选实施例中，光学防伪元件再现第一图案的方式可以是透射再现的方式。可以理解，在这种方式中，光学防伪元件的基材和承载物至少部分是部分透明、半透明和全透明的。

可选的，第一区域可以是平坦结构，其表面为平坦表面，不具有改变光传播方向的微结构。当平行光照明光学防伪元件时，光线可以直接穿过第一区域，在接收载体上形成第一图案的第一部分的形状，即在接收载体上再现出第一图案的第一部分的形状。第二区域中包括的微结构可以为折射型微结构，其能够折射入射光线并将折射光汇聚到所需要的位置。

可选的，第一区域也可以不是平坦结构的，其可以包括第二多组微结构，所述第二多组微结构中每组微结构分别具有单独的一个焦点，并且每组微结构的焦点与所述第一图案的第一部分的每个像素点一一对应。第二组微结构中每组微结构能够将入射的平行光汇聚到各自的焦点处，第一图案的第一部分的每个像素点对应第二多组微结构中一组微结构的焦点，则在使用平行光照明光学防伪元件时，第二多组微结构中每组微结构的焦点处的光斑可以形成第一图案的第一部分的再现图像。该再现图像为实像，可通过接收载体观察到。第一区域中包括的微结构可以为折射型微结构，其能够折射入射光线并将折射光汇聚到所需要的位置。

折射型微结构的截面可以是凹陷型，例如，可以是斜劈型闪耀光栅，或者折射型微结构可以是微棱镜等。微棱镜的结构可以为以下结构的一种或多种的组合：对称或非对称的锯齿结构、弧面结构、正弦、或双曲面结构。

在采用透射再现方式的时候，微结构形成层可以没有镀层，或者再微结构形成层上可以具有同形覆盖的由高折射率介质层、低折射率介质层和高折射率介质层依次堆叠形成的多介质层镀层，即具有高低折射率叠层(后文将对“高低折射率叠层”进行具体介绍)，可以实现带通效果，获得特定的颜色特征。

在一些可选实施例中，光学防伪元件再现第一图案的方式可以是反射再现的方式。

可选的，第一区域可以是平坦结构，其表面为平坦表面，不具有改变光传播方向的微结构，所以该区域呈现镜面反射的特定。在使用平行光照明光学防伪元件时，在接收载体上能够形成与第一区域形状相同的形状。第二区域中包括的微结构可以为反射型微结构，其能够反射入射光线并将反射光汇聚到所需要的位置。

可选的，第一区域也可以不是平坦结构的，其可以包括第二多组微结构，所述第二多组微结构中每组微结构分别具有单独的一个焦点，并且每组微结构的焦点与所述第一图案的第一部分的每个像素点一一对应。第二组微结构中每组微结构能够将入射的平行光汇聚到各自的焦点处，第一图案的第一部分的每个像素点对应第二多组微结构中一组微结构的焦点，则在使用平行光照明光学防伪元件时，第二多组微结构中每组微结构的焦点处的光斑可以形成第一图案的第一部分的再现图像。该再现图像为实像，可通过接收载体观察到。第一区域中包括的微结构可以为反射型微结构，其能够反射入射光线并将入射光汇聚到所需要的位置。

在采用反射再现方式的情况下，第一多组微结构和第二多组微结构(在第一区域不是平面的情况下)中的微结构的表面可以为曲面，而不是平面，能够更好的保证焦点的一致性。

第一多组微结构和第二多组微结构中属于同一组微结构的微结构可以为同一个聚焦元件的一部分。所述聚焦元件的形状可以为球冠型或抛物面型等任意能够将平行光汇聚到一点的形状。但是，由于光学防伪元件表面的微结构深度不能任意增加，一般为微米数量级，所以不能在微结构形成层中形成完整的聚焦元件，而只能将聚焦元件分割成若干聚焦曲面。切割方式可以是等高切割或者等宽切割，等高切割类似于等高线的表现方式，微结构的反射曲面的高度相同，但微结构宽度不同；等宽切割与之相反，微结构的宽度相同，但是高度不同。但是无论采用何种切割方式，为了保证焦点位置处于确定的位置以呈现预设的图文信息，微结构形成层中的微结构的各个位置与聚焦元件上相应位置具有相同的曲率。

在采用反射再现方式的情况下，所述微结构形成层上可以同形覆盖有反射镀层，以增强反射再现图案的对比度。

上述反射镀层可以是金属镀层、高低折射率叠层或法布里-珀罗谐振腔。

金属反射镀层要求具有高反射率的金属材料，并且金属反射镀层可以是全光谱反射材料以及相应的合金，例如铝、银、锡、镍、铬、铂，也可以是具有特定颜色的反射材料以及相应的合金材料，例如铜、金等材料，此类材料在提供了较高的反射率的同时能够产生固定的颜色。金属反射镀层的作用主要是提高衍射或反射效率，反射镀层本身不具备颜色变化的效果。

金属反射材料与反射型光栅(例如周期为13μm，深度2μm的斜劈型闪耀光栅)组合时，提高反射效率，形成明亮的反射效果。

反射镀层的材料也可以是金属化合物，金属化合物层可以是金属氧化物、例如二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆等；也可以是金属硫化物，例如硫化锌；也可以是其他金属化合物。

反射镀层的材料也可以是高低折射率材料的叠层，高低折射率材料叠层中，高折射率材料的折射率n≥1.8，包括但不限于ZnS、TiN、TiO₂、TiO、Ti₂O₃、Ti₃O₅、Ta₂O₅、Nb₂O₅、CeO₂、Bi₂O₃、Cr₂O₃、Fe₂O₃中的任意材料或组合；低折射率材料的折射率n＜1.8，包括但不限于SiO₂、MgF₂、Na₃AlO₆、Al₂O₃中的任意材料或组合。上述高低折射率材料上下交叠排布，形成“高折射材料/低折射率材料/高折射率材料/……/高折射率材料”的膜系结构。该种结构能够形成对特定光谱波长的选择性反射，形成正面观察时的第一种颜色。当光线倾斜入射时，光线在高/低折射率材料叠层中传播经历的光程与垂直入射时的光程不同，形成第二种颜色，从而形成颜色变化的效果。

同时，这种“高折射材料/低折射率材料/高折射率材料/……/高折射率材料”的叠层结构与一维亚波长光栅(例如其周期为350nm，深度为110nm)形成组合时，能够形成不同于叠层结构的第三种颜色。

反射镀层也可以是“法布里-珀罗”干涉器。“法布里-珀罗”干涉器是一种反射效率更高的波长选择结构，为“吸收层/介质层/反射镀层”的膜系结构。吸收层为金属材料，厚度较薄，光线经过该层时，大约一半的光线被反射，另外一半的光线透过，所以吸收层可以称为“半反半透膜”，包括但不限于铬、镍、铜、钴、钛、钒、钨、锡、硅、锗及其组合，其厚度可以为2nm至30nm。介质层一半为金属化合物，介质层材料可以为折射率小于1.8的低折射率介质材料，包括但不限于二氧化硅、氟化镁、冰晶石、氧化铝及其组合，厚度可以为100至1000nm；介质材料也可以是折射率大于1.8的高折射率材料，包括但不限于ZnS、TiN、TiO₂、TiO、Ti₂O₃、Ti₃O₅、Ta₂O₅、Nb₂O₅、CeO₂、Bi₂O₃、Cr₂O₃、Fe₂O₃任意材料或组合。反射镀层材料一般是具有高反射率的金属材料，也可以是非金属材料，包括但不限于铝、银、锡、镍、铬、铂、铜、金、硅中的任意材料或其组合，厚度大于等于10nm。

在“法布里-珀罗”干涉器结构中，吸收层作为分束器，将一般光线反射(称为第一光束)，一半光线透射。透射光经过介质层后，被反射镀层反射，再经过吸收层出射(称为第二光束)，第一光束与第二光束相互作用产生干涉，形成对特定波长的选择增强，因此能够观察到颜色。当光线改变入射方向时，光束在介质层中的光程发生了变化，如果介质材料为高折射率材料，则颜色不变或变化不明显，而介质材料为低折射率材料，则颜色变化明显，具备所谓的光变效果。例如，“法布里-珀罗”干涉器结构可以是金属铬/二氧化硅/金属铝或者金属铝/二氧化三铝/金属铝，在改变观察角度时，该法布里-珀罗干涉器的颜色能够发生变化。

上述反射层能够提高反射率，增加有效图文与背景的对比度，使聚焦的明亮区域更加明亮，同时减少第二表面的反射光干扰。

可选的，为了尽量将图文信息隐藏，微结构形成层的第二区域中属于同一组微结构的微结构随机地分布，这样在一般散射光照明观察时，第二区域中设计的图案信息将不能够被观察到，而只是呈现随机的背景噪音。第一区域中如果存在微结构，则在保证第一区域呈现第一图案的第一部分的形状的情况下，第一区域中属于同一组微结构的微结构也随机地分布。

为了保证上述光学防伪元件能够应用于现有产品形式中，作为安全线布置穿插于纸张之中，或者作为视窗、条、标签等形式条贴于纸张之上，则对微结构的尺寸具有一定的要求。微结构形成层中的微结构高度小于100μm，优选小于10μm。微结构形成层中的微结构横向特征尺寸为0.5μm至500μm，优选为30μm至200μm。这是由于当微结构横向特征尺寸较小时，可能存在一定的衍射干扰，在焦点附近形成其他的次级焦点，降低了再现图文的对比度和识别度，进而降低了防伪元件的防伪效果。

用于照明所述光学防伪元件的光源可以为终端的闪光灯、手电、太阳光等，所述终端可以是手机、平板电脑等。由于智能手机的普及，手机闪光灯的照明方式十分易于获得。虽然手机闪光灯不能提供严格意义上的平行光，但是由于现有智能手机闪光灯上一般覆盖有菲涅尔透镜，该透镜能够将作为点光源的闪光灯发出的发散光汇聚，在一定程度上具有准平行光的效果，因此可以作为反射再现的光源。此外，也可以采用激光作为光源。

在设计光学防伪元件时，可以首先确定需要再现的图案，以及需要以反射再现方式还是透射再现方式来再现图案。假设以透射再现方式来再现图案，将再现的图案根据需要划分为两部分，使光学防伪元件的微结构形成层的第一区域呈现再现图案的第一部分的形状，将再现图案的第二部分进行像素点划分，每个像素点在接收载体的位置即为对应的一组折射型微结构的焦点，选择折射型微结构的参数，使得一组折射型微结构的焦点与一个像素点一一对应。接收载体的位置可以预先确定，根据预先确定的接收载体的位置来决定微结构的焦距，或者由选择的折射型微结构的焦距来确定接收载体的位置。属于同一组微结构的折射型微结构随机排列于微结构形成层中，以隐藏图案信息。以反射再现方式来再现图案的光学防伪元件的设计原理类似于透射再现方式，只不过在反射再现方式中，微结构为反射型微结构。

下面将参考图1至图6对本发明实施例提供的光学防伪元件进行示例说明。针对图1至图。。所述的实施例中术语“准平行光”和“平行光”可以互换使用。

图1示出了根据本发明一实施例的光学防伪元件的应用示意图。如图1所示，本发明实施例提供的光学防伪元件1可以附着在承载物7之上，形成产品0。承载物7可以是钞票、纸张、护照、有价证券等。

光学防伪元件1的微结构形成层至少包括区域31和区域32。当观察者拿到上述光学防伪元件时，在自然光照明或者室内照明时，由于一般照明环境为漫反射照明，所以观察者只能看到光学防伪元件1中的区域31，而区域32由于具有表面微结构而无特定含义。即观察者只能看到一个半圆弧和与之相对的半个正方形边框，如图2a所示。

图2b示出图1所示的光学防伪元件1在准平行光照明下形成再现图案4的情况。光学防伪元件1中区域31为平坦区域。当准平行光照射到光学防伪元件1时，照射到区域31部分的光直接透射到接收载体9的表面，形成图案4’；照射到区域32部分的光，经过表面微结构的折射，同样汇聚到接收载体9，形成图案4”。图案4”由另一半半圆弧和与之相对的左半个正方形边框组成。图案4’中透射的左半圆与图案4”中折射汇聚的右半圆形成了一个整个的圆形，两者之间无缝隙、无错位。同样，图案4’中透射的右半个正方形边框与图案4”中折射汇聚的左半个正方形边框形成了一个整个的正方形，两者之间无缝隙、无错位。上述圆形与方形形成了一个完成的中国古钱币的图样。因此，与在接收载体9上通过区域31直接透射形成的图案4’与通过区域32折射汇聚形成的图案4”共同形成了图案4。

这样，在一般照明光源下的一个图案，在改变照明环境后变成了另一个图案，实现了类似印刷领域中“对印”的效果，整个过程如图2c所示。

图3是示出了一实施例中图1所示的光学防伪元件沿虚线处的微结构的截面示意图，如图3所示，在实际应用时，基材2的第二表面22可以附着于承载物7上，在基材2的第一表面21上有微结构形成层3，微结构形成层3包含区域31与区域32。区域31为平坦表面，其不具有改变光传播方向的微结构。当准平行光照射时，由于区域31为平坦表面，光线直接穿过，在接收载体9上形成区域31的形状，即图案4’。在区域32中，存在若干能够偏折入射光线并将其汇聚到所需要的位置的折射型微结构。如图所示区域32中的微结构截面呈现凹陷型，当两束不同位置的入射光到达两个微结构与空气的界面时，由于微结构形成层的折射率大于空气的折射率，即光从光密介质传播到光疏介质，遵循斯涅尔定律。又由于微结构表面凹凸形状不同导致其具有不同的折射角，最后两束光线汇聚到同一个位置，最终，通过适当的设计，准平行光在通过区域32后，在接收载体9上形成图案4”。其实，为了实现更好的汇聚效果，区域32可以是若干个透镜阵列的不同位置的随机组合，即图案4”中的任意一像素点都对应着一个焦点在此处的透镜，之后将该透镜用不同的倾角、方位角的小面代替，上述小面的截面可以如图所示为曲面，如此，可以更好的实现原有透镜的模拟和逼近。在上述不同位置透镜上不同的小面随机组合，即可获得具有上述通过再现图像形成类似“对印”效果的光学防伪元件的一部分，即区域32。

在光学防伪元件1中区域31还可以是具有一定含义的图案，同时也可以采用反射再现的方式实现“对印”效果。下面将结合图4a至图4b所示的实施例来描述采用反射再现的方式获得“对印”效果的方法，并且一个对印单元是具有实际意义的图案。

如图4a所示，光学防伪元件1中，区域31具有图案4’，呈现“玉”字。区域32为再现区域。图4b所示为图4a示出的光学防伪元件1虚线处的截面图及其表面对入射的准平行光反射再现成像的示意图。其中，在基材2的第一表面21之上具有微结构形成层3，微结构形成层3至少包括两个区域，区域31和区域32。其中，区域31为平坦表面，其上无微结构；区域32表面为抛物面的一部分，且特点是能将入射的准平行光反射汇聚到不同的位置，这些位置即为上述抛物面的焦点。在微结构形成层3之上具有反射层5，在此实施例中，反射层5为金属铝，厚度30nm。当准平行光入射到上述光学防伪元件1表面时，区域31由于是平坦表面而无微结构，所以该区域呈现镜面反射的特点，在接收载体9之上形成与区域31呈现的形状相同的图案4’，即“玉”字。区域32具有反射型微结构，当准平行光入射到区域32表面上的铝反射层，被汇聚到设计所需的各个焦点的位置，在接收屏9的相应位置形成图案4”，即“口”字。在接收载体9之上，图案4’的“玉”与图案4”的“口”组成了最终的图案“国”。

如前所述，反射型微结构可以是聚焦元件的一部分，图5a示出了一实施例中聚焦元件的截面示意图。如图5a所示，聚焦元件的表面可以为抛物面F_i，其焦点为P_i，其中P_i的特点为当平行光入射时，通过抛物面反射的光线将都通过焦点P_i，即在焦点P_i汇聚。

由于再现的图案需要离承载物表面具有一定距离，一般10mm以上才便于被观察到，满足这样的再现条件的抛物面形状较深，深度一般达几百微米甚至达到毫米的数量级，不能够应用于实际光学防伪产品中，因此需要在不影响光学效果的基础上降低微结构的深度。图5b给出了等高切割抛物面和等宽切割抛物面的原理示意图。在等高切割的情况中，确定一个切割高度Δh，从一个起点开始高度达到Δh则将上述Δh中的部分向下移动至基准面，重复上述过程则形成了图5b“等高切割”的情况。从图中可以发现，所有微结构的高度相同，在抛物线较为平缓的中央区域，微结构的特征宽度较大；而在抛物线的边缘，由于抛物面的变化较快斜率较大，因此微结构的特征宽度较小。等宽切割则不同，在切割时保持微结构的特征宽度d不变，而高度随着抛物面的变化而变化，一般而言，抛物面中央区域的微结构高度较小，而抛物面边缘的微结构高度较高。可以理解，形成微结构的方式并不限于等高切割和等宽切割方式。

图6示出了本发明的另一种实施例。在该光学防伪元件1中，区域31和区域32均具有微结构，但是两者微结构具有不同的参数，因此在散射光照明条件下，观察者能够分辨出区域31和区域32的形状，区域32具有数字“1”的形状。区域31的微结构中同一组微结构(焦点在同一个点的微结构)在保持随机分布同时，形成字母“1”的形状。

区域31的微结构中每一组微结构与图案(数字“1”)的一个像素点一一对应，区域32的微结构中每一组微结构与图案(数字“9”)的一个像素点一一对应。例如，区域31中“i₁”和“i₂”位置处的微结构，能够分别将入射光线折射到接收载体9上显示的数字“1”的两个不同像素点处，且，“i₁”和“i₂”在区域31呈现的数字“1”中的位置与两个不同像素点在再现的数字“1”的位置不同。区域32中“i₃”和“i₄”位置处的微结构够分别将入射光线折射到接收载体9上显示的数字“9”的两个不同像素点处。

当准平行光照射在光学防伪元件1的表面时，区域31表面的微结构能够将入射光(例如i₁、i₂)通过折射作用改变其出射的方向，重新在接收载体9上再现出图案4’(数字“1”)，即，区域31的再现图案4’和区域31具有相同的形状。同理，区域32表面的微结构能够将入射光(例如i₃、i₄)通过折射作用改变其出射的方向，重新在接收屏9上再现出图案4”(数字“9”)。图案4’与图案4”共同组成完成的图案4(数字“19”)。

图6中区域31和区域32中的微结构的为折射型微结构，可以理解，其可以是反射型微结构。

根据本发明实施例的光学防伪元件特别适合制作成开窗安全线。所述安全线的厚度不大于50μm。带有所述开窗安全线的防伪纸用于钞票、护照、有价证券等各类高安全产品的防伪。

根据本发明的光学防伪元件也可用作标签、标识、宽条、透明窗口、覆膜等，可以通过各种粘结机理粘附在各种物品上。例如转移到钞票、信用卡等高安全产品和高附加值产品上。

本发明另一方面提供了具有本发明任意实施例所述的光学防伪元件的光学防伪产品，所述产品包括但不限于钞票、信用卡、护照、有价证券等各类高安全产品及高附加值产品，以及各类包装纸、包装盒等。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (16)

1.一种光学防伪元件，其特征在于，包括：

基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；

形成于所述第一表面的微结构形成层，所述微结构形成层包括至少第一区域和第二区域，其中所述第一区域具有第一图案的第一部分的形状，所述第二区域由第一多组微结构组成，所述第一多组微结构中每组微结构分别具有单独的一个焦点，并且每组微结构的焦点与所述第一图案的第二部分的每个像素点一一对应，其中所述第二部分为所述第一图案中除所述第一部分之外的部分，

在使用平行光照明所述光学防伪元件时，所述光学防伪元件能够再现所述第一图案，其中，所述第一区域用于再现所述第一部分，所述第二区域用于再现所述第二部分。

2.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，

所述第一区域为平坦区域，或者

所述第一区域由第二多组微结构组成，所述第二多组微结构中每组微结构分别具有单独的一个焦点，并且每组微结构的焦点与所述第一图案的第一部分的每个像素点一一对应。

3.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其特征在于，在使用平行光照明所述光学防伪元件时，在所述第一区域和所述第二区域的透射光方向上通过接收载体能够接收到所述第一图案的再现图像，

其中所述微结构形成层中包括的微结构为折射型微结构。

4.根据权利要求3所述的光学防伪元件，其特征在于，

所述微结构形成层上不具有镀层；或者

所述微结构形成层上具有同形覆盖的由高折射率介质层、低折射率介质层和高折射率介质层依次堆叠形成的多介质层镀层。

5.根据权利要求3所述的光学防伪元件，其特征在于，所述折射型微结构为斜劈型闪耀光栅和/或微棱镜，优选地，所述微棱镜的结构为以下结构的一种或多种的组合：对称或非对称的锯齿结构、弧面结构、正弦、双曲面结构。

6.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其特征在于，在使用平行光照明所述光学防伪元件时，在所述第一区域和所述第二区域的反射光方向上通过接收载体能够接收到所述第一图案的再现图像，

其中所述微结构形成层中中包括的微结构为反射型微结构。

7.根据权利要求6所述的光学防伪元件，其特征在于，所述反射型微结构的表面为曲面。

8.根据权利要求6所述的光学防伪元件，其特征在于，属于同一组微结构的微结构为同一个聚焦元件的一部分。

9.根据权利要求8所述的光学防伪元件，其特征在于，所述属于同一组微结构的微结构通过对相应的聚焦元件进行等高切割或等宽切割而形成。

10.根据权利要求8所述的光学防伪元件，其特征在于，所述聚焦元件的形状为球冠型或抛物面型。

11.根据权利要求6所述的光学防伪元件，其特征在于，所述微结构形成层上具有同形覆盖的反射镀层。

12.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域中属于同一组微结构的微结构随机地分布。

13.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其特征在于，所述微结构形成层中的微结构的高度小于100μm，优选小于10μm。

14.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其特征在于，所述微结构形成层中的微结构的横向特征尺寸为0.5μm至500μm，优选为30μm至200μm。

15.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其中所述第一图案、所述第一图案的所述第一部分、和/或所述第一图案的所述第二部分为以下一者或多者：文字、字母、数字、特定的标志或其组合。

16.一种具有根据权利要求1至15中任一项所述的光学防伪元件的防伪产品。

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