CZ20033306A3

CZ20033306A3 - Bezpečnostní prvek s odrazným opticky proměnným plošným vzorem

Info

Publication number: CZ20033306A3
Application number: CZ20033306A
Authority: CZ
Inventors: Andreas Schilling; Wayne Robert Tompkin
Original assignee: Ovd Kinegram Ag
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-04-14
Also published as: TW584603B; WO2002100654A2; US20040130760A1; AU2002328283A1; CZ302149B6; PL365801A1; EP1392521B1; US6801346B2; WO2002100654A3; EP1392521A2; DE50201476D1; PL202203B1; DE10127979C1

Description

Bezpečnostní prvek s odrazným opticky proměnným plošným vzorem

Oblast techniky

Vynález se týká bezpečnostního prvku s odrazným opticky proměnným plošným vzorem uloženým ve vícevrstvém kompozitu z plastu, vizuálně rozpoznatelným z předem stanovených směrů pozorování a vytvořeným z mozaiky plošných prvků s opticky účinnými strukturami.

Dosavadní stav techniky

Takové difrakční bezpečnostní prvky se používají pro ověřování pravosti dokumentů a vyznačují se opticky proměnným vzorem, který se při natáčení nebo naklápění předem stanoveným způsobem pro pozorovatele nápadně mění.

Takové difrakční bezpečnostní prvky jsou známé z mnoha zdrojů, například ze spisů EP 0 105 099 Bl, EP 0 330 738 Bl a EP 0 375 833 Bl. Tyto bezpečnostní prvky se vyznačují brilancí vzorů a pohybovým efektem ve vzoru, jsou uloženy v tenkém laminátu z plastu a ve formě značky se lepí na dokumenty, jako jsou bankovky, cenné papíry, osobní průkazy, pasy, víza, identifikační karty atd. Materiály použitelné na výrobu bezpečnostních prvků jsou souhrnně uvedeny ve spise EP 0 201 323 Bl.

Moderní kopírovací a skenovací zařízení jsou schopná takový dokument zkopírovat zdánlivě barevně věrně. Difrakční bezpečnostní prvky se rovněž zkopírují, přičemž brilance a pohybový efekt se ······ ·· · ·«· • · · ···· · · · ·· ··· ···· • · · · · · · · ···· *···· · » ··· · · · ztratí, takže vzor viditelný u originálu pod jediným předem stanoveným úhlem pohledu se tiskařskými barvami barevné kopírky zobrazí. Takové kopie dokumentů mohou být při špatném osvětlení nebo v důsledku nepozornosti snadno zaměněny s originálem. Známé bezpečnostní prvky mají tu nevýhodu, že kopie jako takové nejsou pro člověka na ulici snadno rozpoznatelné.

Ze spisu EP 0 490 457 B1 je známé vložit do vizuálně rozpoznatelného obrazce druhý vizuálně nerozpoznatelný obrazec z jemných čárových fragmentů. Obsah druhého obrazce je zakódován ve sklonu čárových fragmentů vůči čárovým fragmentům podkladu neboli pozadí. Při kopírování se druhý obrazec objeví nad prvním obrazcem se zčernáním, které je závislé na úhlu sklonu čárových fragmentů. Proto je druhý obrazec závislý na poloze originálu na kopírovacím stroji. Příslušné teoretické úvahy k tomuto tématu jsou uvedeny v publikaci „Optical Document Security“, van Renesse, editor, ISDN číslo 0-89006-982-4, str. 127 - 148.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit vizuálně rozpoznatelný cenově příznivý difrakční bezpečnostní prvek s opticky proměnným plošným vzorem, který bude v kopii vytvořené na barevné kopírce obsahovat druhou skrytou informaci, nezávislou na plošném vzoru a pouhým okem neviditelnou.

Uvedený úkol splňuje bezpečnostní prvek s odrazným opticky proměnným plošným vzorem uloženým ve vícevrstvém kompozitu z plastu, vizuálně rozpoznatelným z předem stanovených směrů pozorování a vytvořeným z mozaiky plošných prvků s opticky účinnými strukturami, podle vynálezu, jehož podstatou je, že část plošného vzoru je podle pravidelného rastru rozdělena na stejně velké • · · • · · · · · · · ····· · · ··· ·· · buňky, přičemž každá buňka je opatřena jedinou plochou nebo skupinou identických dílčích ploch, přičemž plochy a dílčí plochy obsahují opticky účinnou strukturu nezávislou na mozaice plošného vzoru, přičemž v rastru je upraveno alespoň pět buněk na milimetr, přičemž průměr ploch je menší než 0,2 mm a největší rozměr dílčích ploch je menší než 0,04 mm, přičemž plochy, popřípadě skupiny dílčích ploch, zaujímají stejný plošný podíl buňky v rozsahu 40 % až 70 %, a přičemž uspořádání ploch a dílčích ploch v rastru tvoří pouhým okem nevnímatelnou skrytou informaci ve formě grafických nebo abecedních znaků, které jsou však na barevné kopii reprodukovány s barevným kontrastem nebo s kontrastem hodnot šedé, vytvořeným při kopírování jako artefakt, rozpoznatelným pouhým okem.

Výhodná provedení vynálezu jsou uvedena v závislých nárocích.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje řez opticky proměnným bezpečnostním prvkem, obr. 2 plošný vzor, obr. 3a, 3b elementární buňku s jednou plochou s kruhovou difrakční mřížkou, obr. 4 další elementární buňky, obr. 5 řez optickým snímacím zařízením, obr. 6 ve zvětšeném měřítku originál bezpečnostního prvku, obr. 7 ve zvětšeném měřítku kopii bezpečnostního prvku a obr. 8 textovou tabulku v bezpečnostním prvku.

• · · · • »

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn opticky proměnný bezpečnostní prvek 1_, dále substrát 2, vícevrstvý kompozit 3_, mikroskopicky jemná opticky účinná struktura 4, krycí vrstva 5_, transparentní laková vrstva 6, ochranná laková vrstva Ί_, lepivá vrstva 8, přechodová plocha 9 a odrazná plocha 10. Ve znázorněném řezu dokumentem je vícevrstvý kompozit 3_ bezpečnostního prvku 1_ spojen se substrátem 2 pomocí lepivé vrstvy 8.. Příslušnými dokumenty jsou míněny především průkazy, bankovky, víza, cenné papíry, vstupenky atd., které slouží jako substrát 2 pro bezpečnostní prvek 1, a jejichž pravost je potvrzena nalepeným bezpečnostním prvkem L· Mikroskopicky jemné, opticky účinné struktury 4, vyrobené mechanicky nebo holograficky, jsou uloženy ve vícevrstvém kompozitu 3_ z plastu. Vícevrstvý kompozit 3_ například sestává v uvedeném pořadí z čiré, transparentní krycí vrstvy 5_. Pod touto krycí vrstvou 5. je uspořádána transparentní laková vrstva 6_, do níž je vytvarována opticky účinná struktura 4. Tato opticky účinná struktura 4 je zakryta ochrannou lakovou vrstvou 7 tak, že drážky opticky účinné struktury 4 jsou vyplněny ochrannou lakovou vrstvou 7 a opticky účinná struktura 4 je uspořádána mezi transparentní lakovou vrstvou 6. a ochrannou lakovou vrstvou 7. Mezi substrátem 2 a ochrannou lakovou vrstvou 7 je uspořádána lepivá vrstva 8_, určená k pevnému spojení vícevrstvého kompozitu 3. se substrátem 2. Vrstvy 5_ a 6_, popřípadě vrstvy 7. a 8_, mohou být u jiných provedení provedeny vždy z téhož materiálu, takže přechodová vrstva mezi vrstvami 5 a 6, popřípadě mezi vrstvami 7 a 8_, odpadá. Opticky účinná struktura 4 určuje tvar přechodové plochy 9. mezi vrstvami 6. a 7.. Optická účinnost této přechodové plochy 9. roste s rozdílem indexů lomu materiálů v obou sousedních vrstvách 6 a 7, to znamená v transparentní lakové vrstvě 6. a ochranné lakové vrstvě 7.· Pro zvýšení optické účinnosti přechodové plochy 9. je opticky účinná struktura 4 před nanesením ochranné lakové vrstvy 7 potažena e·

9 · · <

• · · · · · • 9 9 · ·

999 9 99 999 kovovou nebo dielektrickou odraznou vrstvou, tenkou ve srovnání s hloubkami drážek. Jiná provedení vícevrstvého kompozitu 3_ a materiály použitelné pro transparentní nebo netransparentní bezpečnostní prvky 1_ jsou popsány ve spise EP 0 201 323 Bl, zmíněném v úvodu. Opticky účinná struktura 4, znázorněná na obr. 1, je vyobrazena pouze symbolicky jako jednoduchá pravoúhelníkové struktura a je vhodná pro všeobecně opticky účinné struktury 4, jako jsou difrakční reliéfní struktury, reliéfní struktury rozptylující světlo nebo odrazné plochy 10 (obr. 1). Známými difrakčními reliéfními strukturami jsou lineární nebo kruhové difrakční mřížky a hologramy. Reliéfními strukturami rozptylujícími světlo jsou například matové struktury.

Na obr. 2 je znázorněn bezpečnostní prvek 1_ umístěný na substrátu 2. Krycí vrstvou 5. (obr. 1) rozpozná pozorovatel z předem stanovených úhlů pozorování vizuálně účinek opticky účinných struktur 4 (obr. 1) plošného vzoru 11. Plošný vzor 11 je mozaikou z mnoha plošných prvků 12, 13, 14, v jejichž plochách jsou vytvarovány opticky účinné struktury 4. Pro pozorovatele jsou viditelné vždy pouze plošné prvky 12, 13, 14, které světlo dopadající na jejich opticky účinné struktury 4 odchylují do oka pozorovatele. Natáčením nebo naklápěním bezpečnostního prvku 1_ kolem jedné z jeho tří os jsou viditelné jiné plošné prvky 12, 13, 14 a mění proto obrazec rozpoznatelný optickým působením plošného vzoru 11.

Nezávisle na plošných prvcích 12, 13, 14 je alespoň část plošného vzoru 11 potažena sítí z větších počtu elementárních buněk 15 například čtvercového nebo šestiúhelníkového tvaru. Tyto elementární buňky 15 mají rozměry menší než 0,2 mm. Elementární buňky 15 obsahují buď jednu jedinou plochu 16 uspořádanou v jejich středu nebo skupinu pravidelně uspořádaných dílčích ploch 17. Plochy 16 mají kruhový tvar nebo tvar pravidelného mnohoúhelníku.

• · · • · · to • · to to · · to • · to ·· ♦

Elementární buňky 15 tvoří rastr 18, který ve skutečnosti neexistuje a slouží pouze ke snadnějšímu objasnění předem stanoveného uspořádání ploch 16 na plošném vzoru 11. V plochách 16 a v dílčích plochách 17 jsou vytvarovány opticky účinné struktury 4, jako reliéfní struktury ohýbající, respektive odrážející, nebo rozptylující světlo, které jsou nezávislé na opticky účinných strukturách 4 plošných prvků 12, 13, 14. Optické účinné struktury 4 plošných prvků 12, 13, 14 vyplňují v elementárních buňkách 15. plochy nacházející se mimo plochy 16, popřípadě mimo dílčí plochy 17, a to podle rozdělení plošných prvků 12, 13, 14 v plošném vzoru 11. Rozdělení je na obr. 2 znázorněno jen jako příkladné a ukazuje pouze nezávislost rastru 18 na rozdělení plošného vzoru 11. Plošné prvky 12, 13, 14 jsou většinou mnohem větší než elementární buňky 15. Elementární buňky 15 mají identickou velikost a tvar a jejich rozměr je menší než 0,2 mm. Plochy 16 mají největší rozměr (průměr, úhlopříčky) menší než 0,2 mm, například 0,17 mm. Rozměry jsou tak malé proto, aby plochy 16 v plošném vzoru 11 nebyly při vzdálenosti pozorování 30 cm pouhým okem rozpoznatelné, to znamená, že pozorovatel při natáčení nebo naklápění rozpozná pouze pozadí s obrazci plošného vzoru 11, tvořenými plošnými prvky 12, 13, 14, závislými na směru pozorování. Plošný podíl plochy 16 v elementární buňce 15 má hodnotu v rozsahu mezi 40 % a 70 % celkové plochy elementární buňky 1 5, například hodnotu 57 %. V oblastech s elementární buňkou 1 5 opatřenou plochou 16 zjistí pozorovatel v důsledku znatelné ztráty jasu kontrast, když tyto oblasti porovná s plošnými prvky 12, 13, 14 bez těchto ploch 16.

V elementárních buňkách 15 jsou plochy 16 uspořádány tak, že tvoří vzor, například nápisový vzor nebo grafické značky, přičemž rastr 18 elementárních buněk 15 představuje rozdělení tohoto vzoru na pixely, neboli obrazové body. Podle výše uvedeného by pozorovatel podle kontrastu mohl tento vzor rozpoznat. Aby « * • · · ·

9 ·-· ϊ informace obsažená ve vzoru nemohla být rozpoznána pouhým okem, jsou elementární buňky 15, které neobsahují plochy 16, ve své účinné ploše zmenšeny tak, že jas ploch elementárních buněk 15 se vyrovná s plochami 16 a kontrast pro pozorovatele zmizí. Do každé elementární buňky 15 bez plochy 16 se zapíše skupina dílčích ploch 17. Celková plocha dílčích ploch 17. v elementární buňce 15 odpovídá ploše 16. V jedné elementární buňce 15 jsou uspořádány alespoň tři dílčí plochy 17 a co nejrovnoměrněji rozmístěny při zohlednění sousedních elementárních buněk 15. Rozměry elementárních buněk 15, ploch 16 a dílčích ploch 17 leží daleko pod rozlišovací schopností lidského oka.

pravidelného šestiúhelníku.

V každé ploše 16, popřípadě v každé dílčí ploše 17, elementární buňky 15 přerušuje opticky účinná struktura plochy 16, popřípadě dílčích ploch 17, opticky účinné struktury 4 plošných prvků 12, 13,

14. Plocha 16, popřípadě dílčí plocha 17, je s výhodou provedena jako odrazná plocha 10 a má buď matovou strukturu nebo difrakční mřížku. Obr. 3a znázorňuje jako příklad plochy 16 s tvarem mnohoúhelníku plochu 16 s tvarem pravidelného Kruhová difrakční mřížka 19 s drážkami šestiúhelníkového tvaru zcela vyplňuje plochu 16 ve tvaru šestiúhelníku. Drážky mají proto s výhodou tvaru plochy 16. Na obr. 3b je plocha 16 ve tvaru kruhu opatřena kruhovou difrakční mřížkou 19 s kruhovými drážkami. Zbylá plocha elementární buňky 15 má například opticky účinnou strukturu 4 (obr. 1) plošného prvku 12. Kruhové difrakční mřížky 19 mají předem stanovenou prostorovou frekvenci f. Rovněž reliéfní struktura Fresnelovy čočky je vhodná pro plochy 16. Pro mnohem menší dílčí plochy 17 (obr. 2) jsou struktury Fresnelových čoček nevhodné. S výhodou se plochy 16 s Fresnelovou čočkou kombinují s dílčími plochami 17 opatřenými matovou strukturou, protože potom jak plochy 16, tak i dílčí plochy 17, odrážejí bílé světlo k pozorovateli.

Doposud popisovaná elementární buňka 15 má čtvercový tvar. Avšak i pravoúhelníkový nebo šestiúhelníkový tvar elementární buňky 1 5 umožňuje pokrytí plochy rastru 18 (obr. 2) bez mezer.

Na obr. 4 jsou znázorněny dvě elementární buňky 15, přičemž jedna elementární buňka 15 má plochu 16 obklopenou opticky účinnou strukturou 4 plošného prvku 12 jako pozadím. Na druhé elementární buňce 15 jsou dílčí plochy 17 uspořádány před stejným pozadím. S výhodou mají plochy 16, popřípadě dílčí plochy 17, ve vzoru tutéž opticky účinnou strukturu 4, například lineární difrakční mřížku 20.

Výhodou předloženého vynálezu je vysoká reprodukovatelnost uspořádání ploch 16 a dílčích ploch 17 v plošném vzoru 11, protože opticky účinné struktury ploch 16 a dílčích ploch 17 mohou být do lakové vrstvy 6. (obr. 1) vytvarovány společně s opticky účinnou strukturou 4 v jediné pracovní operaci. V bezpečnostním prvku 1_ jsou plochy 16 a dílčí plochy 17 uspořádány pod krycí vrstvou 5_, a proto chráněny před mechanickými a/nebo chemickými zásahy.

Na obr. 5 je znázorněn řez digitálním optickým snímacím zařízením (= skenerem) moderní barevné kopírky s digitálním snímáním, dále označené jen jako barevná kopírka. Úzký pruh 22 osvětlený zdrojem 21 bílého světla leží v rovině proložené souřadnicemi x a y_. Pruh 22 je osvětlenou částí plošného vzoru 11 (obr. 2), popřípadě ploch 16 (obr. 2) a dílčích ploch 15 (obr. 2). Alespoň část světelného paprsku 23 dopadajícího na pruh 22 se do poloprostoru 24 nad osvětleným pruhem 22 odrazí zpět. Je-li pruh 22 odraznou plochou 10 (obr. 1), odrazí se dopadající světlo zejména podle zákona o odrazu jako odražený paprsek 25. Směr dopadajícího světelného paprsku 23 a odraženého paprsku 25 leží v difrakční • · « · • t> * »» · » « « ··*· ··« « · « · · · · < · * · ♦ * · -« · · 9 9999 rovině 26. Tato difrakční rovina 26 protíná poloprostor 24 vytvořeny jako polokoule v čárkovaně naznačené velké kružnici a je kolmá k rovině proložené osami x, y. Na pruhu 22 je položena lineární difrakční mřížka 20 (obr. 4), jejíž neznázorněný vektor leží v difrakční rovině 26 a je uspořádán ve směru osy y, to znamená ve směru snímání. Tento vektor svírá s osou x azimut Θ. o velikosti 90°, popřípadě 270°. Světlo ohnuté na ohybové neboli lineární difrakční mřížce 20 se rozdělí na spektrální barvy a v ohybové neboli difrakční rovině 26 se vychýlí do směrů 27, 28 souměrných vůči odraženému paprsku 25. Prostorová frekvence f a vlnová délka λ odraženého světla určují difrakční úhel mezi odraženým paprskem 25 a směry 27, 28. U znázorněného příkladného provedení je směr 27 uspořádán kolmo k rovině proložené osami x, y. Parametry lineární difrakční mřížky 20 se musí zvolit tak, aby se světelný paprsek 23 pro předem určenou spektrální barvu odrazil do směru 27, to znamená do směru kolmice k rovině proložené osami x, y, a mohl být zaregistrován fotoreceptorem 29.. Odchýlí-li se vektor difrakční mřížky od azimutu 0 = 90°, popřípadě 270°, a/nebo odražené světlo nedospěje kvůli nepřizpůsobené prostorové frekvenci f do fotoreceptoru 29, zobrazí se pruh 22 barevnou kopírkou v důsledku světla rozptýleného na reliéfní struktuře lineární difrakční mřížky 20 v tmavě šedém tónu. Má-li lineární difrakční mřížka 20 velmi vysokou hustotu čar (> 2500 čar/mm), nemůže se její první řád vyzářit do poloprostoru 24, protože lineární difrakční mřížka 20 nultého řádu se chová jako barevné zrcadlo, a v barevné kopírce se odrazná plocha 10 zaregistruje jako černá, protože do fotoreceptoru 29 nedopadne žádné světlo. Má-li pruh 22 matovou strukturu, rozptýlí se dopadající světelný paprsek 23 bílého světla bez spektrálního rozdělení do celého poloprostoru 24 a je barevnou kopírkou podle intenzity zaregistrován jako bílý nebo šedý. Na rozdíl od izotropní matové struktury odchyluje anizotropní matová struktura dopadající světelný paprsek 23 s výhodou do • · · · • · 9« · · · · · * · 9 9 9 9 9 9 »···· • » · » · 4 · W ···· « ·· «·» ·· · předem stanoveného prostorového úhlového rozsahu. Anizotropní matová struktura umožňuje reprodukci předem stanovených hodnot šedé. Absorbuje-li pruh 22 dopadající světelný paprsek 23, neodrazí se do poloprostoru 24 žádné světlo. Úhel dopadu světelných paprsků 23 na rovinu proloženou osami x, Y má hodnotu v rozsahu od 25° do 30°, která je typická pro výrobce barevných kopírek.

Použitím různých lineárních difrakčních mřížek 20 nultého řádu na strukturu ploch 16 a dílčích ploch 17 rastru 1 8 vznikne mozaikový obraz z různě barevných odrazných ploch, když je rastr 18 rozdělen na barevné oblasti mozaikového obrazu nezávislé na skryté informaci a mozaice plošného vzoru 11. Pozorovatel rozpozná za podmínek pozorování pro zrcadlový odraz, to znamená nezávisle na směru vektoru difrakční mřížky, mozaikový obraz, přičemž pouhé oko nemůže rozlišit plochy 16 a dílčí plochy 17. Barevné oblasti rastru 18, v nichž jsou umístěny plochy 16 a dílčí plochy 17 se stejnými strukturami difrakčních mřížek nultého řádu, se proto pozorovateli jeví jako homogenní barevné plochy. Pro pozorovatele, do jehož oka dospějí odražené paprsky 25, je v zrcadlovém odrazu viditelný pestrý mozaikový obraz. Naproti tomu na barevné kopírce se do fotoreceptoru 29, stejně jako u rovného zrcadla, nedostane žádné světlo mozaikového obrazu. Výhodou mozaikového obrazu je přídavný znak, aby bylo možno odlišit originál bezpečnostního prvku i. od barevné kopie, která mozaikový obraz neobsahuje. Místo jediné lineární difrakční mřížky 20 pro celou barevnou oblast vzniknou v barevné oblasti alespoň dva prvky difrakční mřížky, rozmístěné ve struktuře difrakční mřížky nultého řádu barevné oblasti, s různými prostorovými frekvencemi f pro pozorovatele smíšená barva, která je závislá na prostorových frekvencích f a na plošných podílech prvků difrakční mřížky.

φφ • φ *· φ * *

.. . tó-W • · · • φφφ • · · φ · · φφφ «φ φ

Barevná kopírka má obvykle rozlišení alespoň 12 bodů/mm (= 300 dpi) ve směru každé kartézské souřadnice x a y. Zdroj 21 bílého světla vysílá světelné paprsky 23 rovnoběžně se znázorněnou difrakční rovinou 26 šikmo na pruh 22 a osvětluje tento úzký pruh 22 uspořádaný ve směru osy x. Veškeré světlo, které se odráží ve směru 27, dospěje do jednoho z mnoha fotodetektorů 3 0 fotoreceptoru 29. Na obr. 5 je fotoreceptor 29 znázorněn schematicky v řezu. Ve směru osy x ^se rozkládá ozářený úzký pruh 22 a fotoreceptor 29 po celé šířce podložky pro kopírovaný substrát 2 (obr. 1), například listu o formátu A4 nebo A3. Pro každou ze tří základních barev je uspořádáno alespoň 12 fotodetektorů 30 na jeden milimetr. Pro digitální snímání se zdroj 21 bílého světla a fotoreceptor 29 pohybují v krocích podél osy y, to znamená ve směru snímání. Při každém kroku se obraz osvětleného úzkého pruhu 22, registrovaný ve fotoreceptoru 29 na citlivých površích 31 fotodetektorů 30 zobrazí fotodetektory 30 bodově. Při čtení tohoto obrazu se fotodetektory 30. registrují hodnoty intenzity světelných paprsků 23 odchýlených do směru 27.

V důsledku konečného rozlišení ve fotoreceptoru 29 závisí registrovaný signál na naplnění a strukturování elementárních buněk

15. Plocha 16 (obr. 2) se v důsledku rozlišovací schopnosti barevné kopírky sejme a zobrazí na barevné kopii, zatímco mnoho menších dílčích ploch 17. se barevnou kopírkou nesejme a na barevné kopii potlačí. Na barevné kopii je proto zviditelněna informace skrytá v plošném vzoru 11. Jedno možné provedení barevné kopírky potlačí signál jednotlivého fotodetektorů 30 tehdy, když sousední fotodetektory 30 registrují silně odlišnou hodnotu intenzity, a to tím, že odlišný signál se přizpůsobí sousedním hodnotám. Tím se potlačí rušivé signály. Tento způsob se provádí pro každou základní barvu nezávisle na obou dalších základních barvách. Podobné porovnávání intenzit ve směru osy y se neprovádí. Protože se registrují pouze • · « · • · · · · « · < 9 ···* • · · · «·» 4 · A plochy 16, je skrytá informace nezávislá na směru snímání barevné kopírky. Maximální rozměr dílčích ploch 17 ve tvaru čtverce nebo kruhu nebo jiné pravidelné plochy určuje, až do jaké rozlišovací schopnosti barevné kopírky je popsaný ochranný efekt účinný.

Když je například maximální rozměr 0,04 mm, popřípadě 0,02 mm, je ochranný účinek u barevné kopírky dán rozlišením až do 24 bodů/mm (=600 dpi), popřípadě do 48 bodů/mm (=1200 dpi), protože signál dílčí plochy 17 se při snímání potlačí, protože nanejvýš jeden jednotlivý fotodetektor 30 vytvoří signál pro tuto dílčí plochu 17. Naproti tomu u plochy 16 zaznamená barevná kopírka tuto plochu 16, protože i při nízkém rozlišení 12 bodů/mm alespoň dva vedle sebe uspořádané fotodetektory 30 registrují signál této plochy 16.

Aby se světlo odražené z plošných prvků 12, 13, 14 (obr. 2), popřípadě z ploch 16 nebo z dílčích ploch 17, a odchýlené do směru 27, to znamená do směru kolmice k rovině proložené osami x, y, dostalo do fotoreceptoru 29, musí se pro reliéfní struktury ohýbající světlo zvolit prostorové frekvence f podle rovnice sin(5 = 0°) - sin(a) = k*X*f přičemž a je úhel dopadu světelných paprsků 23 (obr. 3), δ = 0° je difrakčním úhlem světla s vlnovou délkou λ, odraženého do směru 27 kolmého k rovině proložené osami x, y, a k označuje difrakční uspořádání. Pro úhel a dopadu v rozsahu od 25° do 30° a při k = 1 leží rozsah prostorových frekvencí f mezi 725 čar/mm a 1025 čar/mm. Při k = 2 leží upotřebitelné prostorové frekvence f mezi 350 čar/mm a 550 čar/mm, aby odražené světlo dospělo do fotoreceptoru 29. Meze těchto rozsahů jsou předem stanoveny citlivostí fotoreceptoru 29 na barvy. Aby se vyrovnaly případné nerovnosti plošného vzoru 11, je výhodné prostorovou frekvenci f modulovat, přičemž prostorová ♦ · · · • « * · · • 9 9 9

9 99 9

9 9

99 9 frekvence f se s výhodou periodicky mění v jedné periodě od 0,2 mm do 0,6 mm se zdvihem 5 čar. Tato úvaha platí pouze tehdy, pokud vektor lineární difrakční mřížky 20 leží v difrakční rovině 26, a proto je rovnoběžný se směrem snímání. Při libovolném směru snímání prochází vektor lineární difrakční mřížky 20 difrakční rovinou 26 a lineární difrakční mřížka 20, bez ohledu na svou prostorovou frekvenci f, působí jako matová struktura a barevnou kopírkou se reprodukuje v šedém tónu.

Poněkud méně kritické, pokud se týká poměrů osvětlení v barevné kopírce, jsou příklady, u nichž plošné prvky 12, 13, 14 mají odraznou plochu 10 (obr.l) nebo difrakční struktury, jejichž prostorová frekvence f nepochází z výše uvedeného předepsaného rozsahu prostorových frekvencí f, jakož i plochy 16 a dílčí plochy 17, mají matové struktury, popřípadě příklady, u nichž plochy 16 a dílčí plochy 17 jsou opatřeny odraznou plochou 10 a plošné prvky 12, 13, 14 jsou opatřeny matovou strukturou nebo jednou z difrakčních struktur s prostorovou frekvencí f z předepsaného rozsahu prostorových frekvencí f.

Obr. 6 znázorňuje silně zvětšený originál plošného vzoru 11. Nezávisle na zde neznázorněné mozaice plošných prvků 12, 13, 14 (obr. 2) je část plošného vzoru 11 rozdělena do rastru 18. Rastr 1 8 vzájemně se dotýkajících elementárních buněk 15 má u tohoto provedení rozlišení alespoň osm elementární buněk 15 na jeden milimetr. Rozdělení plošného vzoru 11 na elementární buňky 15 s plochami 16. a s dílčími plochami 17. je určeno skrytou informací. Touto skrytou informací je v daném případě písmeno „F“. Pouhým okem pozorovatel není schopen tuto skrytou informaci rozpoznat, protože elementární buňky 15 s plochami 16 a elementární buňky 15 s dílčími plochami 17 mají podobnou hodnotu jasnosti.

Dokument se substrátem 2 opatřeným bezpečnostním prvkem £ (obr. 1) se barevnou kopírkou kopíruje při libovolné orientaci plošného vzoru 11.

Obr. 7 znázorňuje ve stejném zvětšeném měřítku barevnou kopii originálu plošného vzoru 11. Mozaika plošných prvků 12, 13, 14 (obr. 2) plošného vzoru 11 se zreprodukuje tak, jak je registrována intenzita světla odraženého do směru 27 (obr. 5) na opticky účinných strukturách 4 (obr. 1) plošného vzoru 11. Plochy 16 se znázorní jako body nebo zde neznázorněné čárové fragmenty spojující plochy 16 v barvě světla odraženého do směru 27. Čárové fragmenty jsou artefaktem barevné kopírky. Plochy vyplněné body a čárovými fragmenty, to znamená jemným „šrafováním“, se barevným kontrastem liší od šrafování volných ploch. Dílčí plochy 17 (obr. 2) se na barevné kopii nezobrazí, protože fotoreceptor 29 (obr. 5) tyto dílčí plochy 17 neregistruje nebo signál potlačí. Elementární buňky 15 s dílčími plochami 17 jsou plochami bez šrafování. Na barevné kopii je skrytá informace, v tomto případě písmeno „F“, rozpoznatelná od pozadí tvořeného plošnými prvky 12, 13, 14 pouhým okem. Skrytá informace se na barevné kopii znázorní barevným kontrastem nebo kontrastem hodnot šedé, který se vytvoří při kopírování jako artefakt barevné kopírky.

Jak již bylo výše uvedeno, je fotoreceptor 29 (obr. 5) rozdělen na konečný počet fotodetektorů 3 0. Napříč ke směru snímání se obraz pruhu 22 snímaný fotodetektory 30 rozloží do jednotlivých pixelů.

Plošný vzor 11 je uspořádán například tak, aby směr snímání byl shodný se směrem osy y. Ohraničení rastru 18 je provedeno rovnoběžně se směry os x a y. Na barevné kopii bezpečnostního prvku I (obr. 1) sejmutého ve směru osy y vzniknou v oblasti elementárních buněk 15 s plochami 16 navíc k zobrazení plošného vzoru 11 jako ·· ····

• * · · ·

9 9 9 99 9 • · 9 9 »·Ι «· 9 artefakt čáry nebo čárové fragmenty spojující plochy 16. Pozorovatel rozpozná použitý směr snímání. Tento směr snímání je kolmý k čarám nebo čárovým fragmentům. Skryté informace se dosáhne i zaměněným uspořádáním ploch 1 6 a skupin dílčích ploch 17 v rastru 1 8.

Na obr. 8 je jedno takové provedení znázorněno. Bezpečnostní prvek 1_ má uvnitř plošného vzoru 11 pozadí 32 a oblasti 33 značek. Pozadí 32 má například rastr 18 (obr. 2) ve formě textové tabulky 34, na níž oblasti 33 značek tvoří skrytou informaci. Na pozadí 3 2 jsou v elementárních buňkách 15 uspořádány plochy 16 (obr. 4) a v oblastech 33 značek jsou v elementárních buňkách 15 uspořádány dílčí plochy 17. Oblasti 33 značek se na barevné kopii odlišují od pozadí 32 barevným kontrastem tak, že skrytá informace je zřetelně viditelná pouhým okem.

U prvního příkladného provedení textové tabulky 34 obsahuje plošný prvek 12 lineární difrakční mřížku 20 (obr. 4) jako opticky účinnou strukturu 4 (obr. 1). V barevné kopírce se provede snímání rovnoběžně s vektorem lineární difrakční mřížky 20, takže plocha plošného prvku 12 se zobrazí v barvě předem dané prostorovou frekvencí f. Plochy 16 a dílčí plochy 17 mají jako opticky účinnou strukturu 4 odrazné plochy 10 (obr. 1). Na barevné kopii má plošný prvek 12 předem určenou barvu, například žlutou, nebo je zobrazen v šedém tónu, když se směr snímání a vektor lineární difrakční mřížky 20 neshodují. Na barevné kopii má pozadí 32 barvu, respektive šedý tón, plošného prvku 12, avšak pozadí 32 je v důsledku jemného černého šrafování oproti zbytku plošného prvku 12 tmavší. Oblasti 33 značek, které neobsahují žádné šrafování, se proto barevným kontrastem nebo kontrastem hodnoty šedé liší od pozadí 32. U znázorněného příkladu tvoří oblasti 33 značek informaci „VOID“ (neplatné). Při reprodukci plošného prvku 12 jak v barvě, tak i v šedém tónu, je informace dobře viditelná pouhým okem. Nezávisle • Φ φ ·· · ·

.. . S3-3'50é • φ φ • φφφ φ φ φφφφ • φ · na směru snímání je proto skrytá informace na barevné kopii dobře viditelná, i když vzhled barevné kopie plošného vzoru 11 závisí na směru snímání.

Obsahují-li plochy 16 a dílčí plochy 17 jako opticky účinnou strukturu 4 rovněž lineární difrakční mřížku 20 s prostorovou frekvencí fj<, jejíž vektor je rovnoběžný s vektorem difrakční struktury s prostorovou frekvencí f_E v plošném prvku 12 a se směrem snímání, například se směrem osy y., musí se prostorové frekvence f_Ka f_E pocházející z předepsaného rozsahu prostorových frekvencí lišit od sebe tak, aby na barevné kopii vznikl mezi oblastmi 33 značek a pozadím 32 zřetelně rozpoznatelný barevný kontrast.

Neprobíhá-li směr snímání v podstatě rovnoběžně s oběma vektory difrakčních mřížek, znázorní se na barevné kopii pozadí 32 a šrafování v pozadí 32 prakticky ve stejném šedém tónu, takže informace není rozpoznatelná.

U dalšího provedení jsou v plošných prvcích 12, 13, 14 (obr. 2) uspořádány pravidelně alespoň v oblasti textové tabulky 34 kruhové difrakční mřížky 19 s prostorovou frekvencí f_E, aby na barevné kopii došlo k zobrazení předem stanovené barvy plošného prvku 12 nezávisle na směru snímání. Kruhové difrakční mřížky 19 například vyplňují čtverce s délkou strany přibližně 100 mikrometrů a jsou umístěny v plošném prvku 12 tak, že se vzájemně dotýkají.

U dalšího provedení má plošný prvek 12 matovou strukturu. Plochy 16 a dílčí plochy 17 jsou pokryty odraznými plochami 10. Na barevné kopii se plošný prvek 12 znázorní v bílé až světle šedé barvě, zatímco černě šrafované pozadí 32 je ztmaveno.

4« ·«·· • 4 4 »44

44444 • 44 • · 4

U dalšího provedení má plošný prvek 12 odraznou plochu 10 a plochy 16 a dílčí plochy 17 mají matovou strukturu. Na barevné kopii se plošný prvek 12 i oblasti 33 značek znázorní černě. Pozadí 32 ie zesvětleno šrafováním v bílé až světle šedé barvě.

Výše popsaná čtyři provedení mají výhodu v tom, že skrytá informace, která na originálu není pouhým okem rozpoznatelná, se na barevné kopii zviditelní tak, že je viditelná pouhým okem, nezávisle na směru snímání.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Bezpečnostní prvek (1) s odrazným opticky proměnným plošným vzorem uloženým ve vícevrstvém kompozitu (3) z plastu, vizuálně rozpoznatelným z předem stanovených směrů pozorování a vytvořeným z mozaiky plošných prvků (12, 13, 14) s opticky účinnými strukturami (4), vyznačující se tím, že část plošného vzoru (11) je podle pravidelného rastru (18) rozdělena na stejně velké buňky (15), přičemž každá buňka (15) je opatřena jedinou plochou (16) nebo skupinou identických dílčích ploch (17), přičemž plochy (16) a dílčí plochy (17) obsahují opticky účinnou strukturu (4) nezávislou na mozaice plošného vzoru (11), přičemž v rastru (18) je upraveno alespoň pět buněk (15) na milimetr, přičemž průměr ploch (16) je menší než 0,2 mm a největší rozměr dílčích ploch (17) je menší než 0,04 mm, přičemž plochy (16), popřípadě skupiny dílčích ploch (17), zaujímají stejný plošný podíl buňky (15) v rozsahu 40 % až 70 %, a přičemž uspořádání ploch (16) a dílčích ploch (17) v rastru (18) tvoří pouhým okem nevnímatelnou skrytou informaci ve formě grafických nebo abecedních znaků, které jsou však na barevné kopii reprodukovány s barevným kontrastem nebo s kontrastem hodnot šedé, vytvořeným při kopírování jako artefakt, rozpoznatelným pouhým okem.
2. Bezpečnostní prvek podle nároku 1, vyznačující se tím, že elementární buňka (15) rastru (18) má pravoúhelníkový nebo šestiúhelníkový varu.
3. Bezpečnostní prvek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že opticky účinnými strukturami (4) na plochách (16) a dílčích plochách (17) jsou odrazné plochy (10) a na plošných prvcích (12, 13, 14) mikroskopicky jemné světlo rozptylující nebo difrakční reliéfní struktury.

99*999 ·* · ·· · ♦ · · · ♦ 99 »99

9 9 9 9 9 9 9 9 9 • 9 · 9 · · »9 »···« • 9 ··· 9 9 9 •«9 9 9 9 9 9 · 9 99 9
4. Bezpečnostní prvek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že opticky účinnými strukturami (4) na plochách (16) a dílčích plochách (17) jsou mikroskopicky jemné světlo rozptylující nebo difrakční reliéfní struktury a na plošných prvcích (12, 13, 14) odrazné plochy (10).
5. Bezpečnostní prvek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že opticky účinnými strukturami (4) jak na plochách (16) a na dílčích plochách (17), tak i na plošných prvcích (12, 13, 14), jsou mikroskopicky jemné difrakční reliéfní struktury, přičemž difrakční reliéfní struktury ploch (16) a dílčích ploch (17) se liší od difrakčních reliéfních struktur plošných prvků (12, 13, 14) alespoň v azimutu a/nebo v prostorové frekvenci (f, f_E, ίκ)·
6. Bezpečnostní prvek podle jednoho z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že mikroskopicky jemnými difrakčními reliéfními strukturami jsou struktury lineárních difrakčních mřížek s předem stanovenými prostorovými frekvencemi f.
7. Bezpečnostní prvek podle jednoho z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že mikroskopicky jemnými difrakčními reliéfními strukturami jsou kruhové difrakční mřížky (19) s předem stanovenými prostorovými frekvencemi f.
8. Bezpečnostní prvek podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že prostorové frekvence (f, f_E, f_K) struktur difrakčních mřížek jsou zvolen z rozsahů 350 až 550 čar na milimetr a/nebo 725 až 1025 čar na milimetr.

•« ···· · * · ··· • · · · · ♦· · · · • · ·· · ····
9. Bezpečnostní prvek podle nároku 8, vyznačující se tím, že prostorová frekvence (f, f_B, ίκ) má periodickou modulaci se zdvihem 5 čar na milimetr na periodě 0,2 mm až 0,6 mm.
10. Bezpečnostní prvek podle nároku 5, vyznačující se tím, že plochy (16) a dílčí plochy (17) rastru (18) jsou přiřazeny barevným oblastem mozaikového obrazu sestávajícího z barevných oblastí a nezávislého na skryté informaci a mozaice plošného vzoru (11), přičemž v každé barevné oblasti mají plochy (16) a dílčí plochy (17) předem stanovenou mřížkovou strukturu ohýbající do nultého řádu, s prostorovými frekvencemi (f, f_B, fx) vyššími než 2500 čar na milimetr.
11. Bezpečnostní prvek podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že mikroskopicky jemnou difrakční reliéfní strukturou je matová struktura.