CZ302149B6 - Bezpecnostní prvek s odrazným opticky promenným plošným vzorem - Google Patents

Abstract

Bezpecnostní prvek (1) je proveden s odrazným opticky promenným plošným vzorem uloženým ve vícevrstvém kompozitu (3) z plastu, vizuálne rozpoznatelným z predem stanovených smeru pozorování a vytvoreným z mozaiky plošných prvku (12, 13, 14) s opticky úcinnými strukturami (4). Cást plošného vzoru (11) je podle pravidelného rastru (18) rozdelena na stejne velké elementární bunky (15). Každá elementární bunka (15) je opatrena jedinou plochou (16) nebo skupinou identických dílcích ploch (17). Plochy (16) a dílcí plochy (17) obsahují opticky úcinnou strukturu (4) nezávislou na mozaice plošného vzoru (11). V rastru (18) je upraveno alespon pet elementárních bunek (15) na milimetr. Prumer ploch (16) je menší než 0,2 mm a nejvetší rozmer dílcích ploch (17) je menší než 0,04 mm. Plochy (16), poprípade skupiny dílcích ploch (17), zaujímají stejný plošný podíl elementární bunky (15) v rozsahu 40 % až 70 %. Usporádání ploch (16) a dílcích ploch (17) v rastru (18) tvorí pouhým okem nevnímatelnou skrytou informaci ve forme grafických nebo abecedních znaku, které jsou však na barevné kopii reprodukovány s barevným kontrastem nebo s kontrastem odstínu šedé, vytvoreným pri kopírování jako artefakt, rozpoznatelný pouhým okem.

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 201323 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 rozpoz30 natelné.

Ze spisu EP 0 490 457 Bl 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, pod50 le 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,

- 1 CZ 302149 B6 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 odstínu šedé, vytvořeným pří kopírování jako artefakt, rozpoznatelným pouhým okem.

Podle výhodného provedení vynálezu má elementární buňka rastru pravoúhelníkový nebo Šestiúhelníkový tvar.

Opticky účinnými strukturami na plochách a dílčích plochách jsou s výhodou odrazné plochy a na plošných prvcích mikroskopicky jemné, světlo rozptylující reliéfní struktury nebo difrakční reliéfní struktury.

Opticky účinnými strukturami na plochách a dílčích plochách jsou s výhodou mikroskopicky jemné, světlo rozptylující reliéfní struktury nebo difrakční reliéfní struktury a na plošných prvcích odrazné plochy.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu jsou opticky účinnými strukturami jak na plochách a na dílčích plochách, tak i na plošných prvcích, mikroskopicky jemné difrakční reliéfní struktury, přičemž difrakční reliéfní struktury ploch a dílčích ploch se liší od difrakčních reliéfních struktur plošných prvků alespoň v azimutu a/nebo v prostorové frekvenci.

Mikroskopicky jemnými difrakčním i reliéfními strukturami jsou s výhodou struktury lineárních difrakčních mřížek s předem stanovenými prostorovými frekvencemi.

Mikroskopicky jemnými difrakčními reliéfními strukturami jsou s výhodou kruhové difrakční mřížky s předem stanovenými prostorovými frekvencemi.

Prostorové frekvence struktur difrakčních mřížek jsou s výhodou zvoleny z rozsahů 350 až 550 čar na milimetr a/nebo 725 až 1025 čar na milimetr.

Prostorová frekvence má s výhodou periodickou modulaci se zdvihem 5 čar na milimetr v jedné periodě 0,2 mm až 0,6 mm.

Plochy a dílci plochy rastru jsou s výhodou přirazeny barevným oblastem mozaikového obrazu sestávajícího z barevných oblastí a nezávislého na skryté informaci a mozaice plošného vzoru, přičemž v každé barevné oblasti mají plochy a dílčí plochy předem stanovenou mřížkovou strukturu ohýbající do nultého řádu, s prostorovými frekvencemi vyššími než 2500 čar na milimetr. Mikroskopicky jemnou difrakční reliéfní strukturou je s výhodou matová struktura.

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.

-2CZ 302149 B6

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 7, lepivá vrstva 8, přechodová plocha 9 a odrazná plocha LO. 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 I. Mikroskopicky jemné, io 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 2 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 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 I jsou popsány ve spise EPO 201323 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 difřakčními 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 ϋ- Plošný vzor ΐ 1 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 J_l·

Nezávisle na plošných prvcích 12, 13, J_4 je alespoň část plošného vzoru 11 potažena sítí z větších počtu elementárních buněk 15 například čtvercového nebo šestiúhelníkového tvaru. Tyto elementární buňky L5 mají rozměry menší než 0,2 mm. Elementární buňky ]_5 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. Elementární buňky J_5 tvoří rastr 18, který ve skutečnosti neexistuje a slouží pouze ke snadnějšímu objasnění předem stanoveného uspořádání ploch 16 na plošném vzoru H. V plochách L6 a v dílčích plo50 chách Π 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, J_3, 14. Optické účinné struktury 4 plošných prvků 12, 13, J_4 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

-3CZ 302149 B6 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 J_5 mají identickou velikost a tvar ajejich 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 1_5 má hodnotu v rozsahu mezi 40 % a 70 % celkové plochy elementární buňky 15, například hodnotu 57 %. V oblastech s elementární io buňkou 15 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 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 J_7 v elementární buňce 15 odpovídá ploše 16. V jedné elementární buňce 15 jsou uspořádány alespoň tri dílčí plochy 17 a co nejrovnoměměji rozmístěny při zohlednění sousedních elementárních buněk 15. Rozměry elementárních buněk 15, ploch 16 a dílčích ploch 17 leží daleko pod rozlišovací schopností lidského oka.

V každé ploše 16, popřípadě v každé dílčí ploše 17, elementární buňky 15 přerušuje opticky účinná struktura plochy 16, popřípadě dílčích ploch Π, 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 pravidelného mnohoúhelníku plochu 16 s tvarem pravidelného šestiúhelníku.

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 j_5 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 V7 (obr. 2) jsou struktury Fresnelových čoček nevhodné. S výhodou se plochy 16 s Fresnelovou čočkou kombinují s dílčími plochami J_7 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 15 umožňuje pokrytí plochy rastru 18 (obr. 2) bez mezer.

Na obr. 4 jsou znázorněny dvě elementární buňky j_5, přičemž jedna elementární buňka 15. má plochu 16 obklopenou opticky účinnou strukturou 4 plošného prvku 12 jako pozadím. Na druhé elementární buňce J_5 jsou dílčí plochy Γ7 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 F7 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.

-4CZ 302149 B6

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 J_L (obr. 2), popřípadě ploch £6 (obr. 2) a dílčích ploch £5 (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 £0 (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 rovině 26. Tato difrakční rovina 26 protíná poloprostor 24 vytvořený jako polokoule v čárkovaně naznačené velké kružnici a je io kolmá k rovině proložené osami x, y. Na pruhu 22 je položena lineární difrakční mřížka 20 (obr. 4), jejíž neznázoměný 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 i5 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 foto20 receptorem 29. Odchýlí-li se vektor difrakční mřížky od azimutu Θ = 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 an izotropní matová struktura dopadající světelný paprsek 23 s výhodou do předem stanoveného prostorového úhlového rozsahu. An izotropní 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 £6 a dílčích ploch 17 rastru 18 vznikne mozaikový obraz z různě barevných odrazných ploch, když je rastr J_8 rozdělen na barevné oblasti mozaikového obrazu nezávislé na skryté informaci a mozaice plošného vzoru ££. Pozorovatel rozpozná za podmínek pozorování pro zrcadlový odraz, to znamená nezávisle na směru vektoru difrakční mřížky, mozaikový obraz, přičemž pouhé oko nemůže rozlišit plochy £6 a dílčí plochy £7. Barevné oblasti rastru 18, v nichž jsou umístěny plochy £6 a dílčí plochy £7 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 £ 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.

-5CZ 302ί 49 B6

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 fotodetektoru 30 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. I), například listu o formátu A4 nebo A3. Pro každou ze tří základních barev je uspořádáno alespoň 12 fotodetektoru 30 najeden 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 fotodetektoru 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 J_L Jedno možné provedení barevné kopírky potlačí signál jednotlivého fotodetektoru 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 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,J_4 (obr. 2), popřípadě z ploch 16 nebo z dílčích ploch Π, 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(Ó = 0°) - sin(a) = k·!· 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 frekvence f má s výhodou periodickou modulaci se zdvihem 5 čar na milimetr v jedné periodě od 0,2 mm do 0,6 mm. 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 odstínu.

-6CZ 302149 B6

Poněkud méně kritické, pokud se týká poměrů osvětlení v barevné kopírce, jsou příklady, u nichž plošné prvky 12, 13, 14 mají odraznou plochu J_0 (obr. 1) 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 J_6 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 neznázoměné mozaice plošných prvků 12,13, Í4 (obr. 2) je část plošného vzoru 1 rozdělena do rastru 18. Rastr 18 vzájemně se dotýkajících elementárních buněk 15 má u tohoto provedení rozlišení alespoň osm elementární buněk 15 najeden milimetr. Rozdělení plošného vzoru ΐ 1 na elementární buňky ϋ s plochami J_6 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 1 (obr. 1) se barevnou kopírkou kopíruje při libovolné orientaci plošného vzoru 11.

Obr. 7 znázorňuje ve stejném zvětšeném měřítku barevnou kopii originálu plošného vzoru ΐ 1. Mozaika plošných prvků 12, 13, 14 (obr. 2) plošného vzoru JJ. 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 neznázoměné 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 J_5 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 30. 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 osxay. Na barevné kopii bezpečnostního prvku 1 (obr. 1) sejmutého ve směru osy y vzniknou v oblasti elementárních buněk J_5 s plochami 16 navíc k zobrazení plošného vzoru JJ. jako 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 J_6 a skupin dílčích ploch J7 v rastru J_8,

Na obr. 8 je jedno takové provedení znázorněno. Bezpečnostní prvek 1 má uvnitř plošného vzoru JJ. pozadí 32 a oblasti 33 značek. Pozadí 32 má například rastr J_8 (obr. 2) ve formě textové tabulky 34, na níž oblasti 33 značek tvoří skrytou informaci. Na pozadí 32 jsou v elementárních buňkách 15 uspořádány plochy J6 (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.

-7CZ 302149 B6

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, neboje 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 io barevným kontrastem nebo kontrastem hodnoty šedé liší od pozadí 32. U znázorněného příkladu tvoří oblasti 33 značek informaci „VO1D“ (neplatné). Při reprodukci plošného prvku 12 jak v barvě, tak i v šedém tónu, je informace dobře viditelná pouhým okem. Nezávisle na směru snímání je proto skrytá informace na barevné kopii dobře viditelná, i když vzhled barevné kopie plošného vzoru 11 závisí na směru snímání.

Obsah ují-li plochy 16 a dílčí plochy Γ7 jako opticky účinnou strukturu 4 rovněž lineární difrakční mřížku 20 s prostorovou frekvencí f<. 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« a 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 difrakěních 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, ]4 (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

3o 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 J2 matovou strukturu. Plochy 16 a dílčí plochy 17 jsou pokryty odraznými plochami JO. Na barevně kopii se plošný prvek 12 znázorní v bílé az světle šedé barvě, zatímco černě šrafované pozadí 32 je ztmaveno.

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 je 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 (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   5 1. Bezpečnostní prvek (I) 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) io 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. 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 pri15 čemž 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 odstínu šedé, vytvořeným při kopírování jako artefakt, rozpoznatelným pouhým okem.

   zo 2. Bezpečnostní prvek podle nároku 1, vyznačující se tím, že elementární buňka (15) rastru (18) má pravoúhelníkový nebo šestiúhelníkový tvar.
3. 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

   25 plošných prvcích (12, 13, 14) mikroskopicky jemné, světlo rozptylující reliéfní struktury nebo difrakční reliéfní struktury.
4. 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

   30 rozptylující reliéfní struktury nebo difrakční reliéfní struktury a na plošných prvcích (12, 13, 14) odrazné plochy (10).
5. 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

   35 (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. 6. Bezpečnostní prvek podle jednoho z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že

   40 mikroskopicky jemnými difrakčními reliéfními strukturami jsou struktury lineárních difrakčních mřížek s předem stanovenými prostorovými frekvencemi f.
7. 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

   45 předem stanovenými prostorovými frekvencemi f.
8. 8. Bezpečnostní prvek podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že prostorové frekvence (f, f_E, f_K) struktur difrakčních mřížek jsou zvoleny z rozsahů 350 až 550 čar na milimetr a/nebo 725 až 1025 čar na milimetr.
9. 9. Bezpečnostní prvek podle nároku 8, vyznačující se tím, že prostorová frekvence (f, fE> má periodickou modulaci se zdvihem 5 čar na milimetr v jedné periodě 0,2 mm až 0,6 mm.

   -9CZ 302149 B6
10. 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 s každé barevné oblasti mají plochy (16) a dílčí plochy (17) předem stanovenou mřížkovou strukturu ohýbající do nultého řádu, s prostorovými frekvencemi (f, f_F, f_K) vyššími než 2500 čar na milimetr.
11. 11. Bezpečnostní prvek podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že mikroskopicio ky jemnou difrakční reliéfní strukturou je matová struktura.