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Die
Erfindung betrifft ein Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen. Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen
Sicherheitselements, ein Sicherheitspapier sowie einen Wertgegenstand,
der mit einem solchen Sicherheitselement ausgestattet ist.
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Wertgegenstände, wie
etwa Markenartikel oder Wertdokumente, werden zur Absicherung oft
mit Sicherheitselementen ausgestattet, die eine Überprüfung der Echtheit des Wertgegenstands
gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion
dienen. Wertgegenstände
im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Banknoten, Aktien,
Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, hochwertige Eintrittskarten,
aber auch andere fälschungsgefährdete Papiere,
wie Pässe
und sonstige Ausweisdokumente, sowie Produktsicherungselemente,
wie Etiketten, Siegel, Verpackungen und dergleichen. Der Begriff „Wertgegenstand" schließt im Folgenden
alle derartigen Gegenstände,
Dokumente und Produktsicherungsmittel ein. Unter dem Begriff „Sicherheitspapier" wird die noch nicht
umlauffähige Vorstufe
zu einem Wertdokument verstanden, die neben dem Sicherheitselement
weitere Echtheitsmerkmale, wie z.B. im Volumen vorgesehene Lumineszenzstoffe,
aufweisen kann. Sicherheitspapier liegt üblicherweise in quasi endloser
Form vor und wird zu einem späteren
Zeitpunkt weiterverarbeitet.
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Die
Sicherheitselemente können
beispielsweise in Form eines in eine Banknote eingebetteten Sicherheitsfadens,
eines Aufreißfadens
für Produktverpackungen,
eines aufgebrachten Sicherheitsstreifens oder eines selbsttragenden Transferelements ausgebildet
sein, wie einem Patch oder einem Etikett, das nach seiner Herstellung
auf ein Wertdokument aufgebracht wird.
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Um
die Nachstellung der Sicherheitselemente selbst mit hochwertigen
Farbkopiergeräten
zu verhindern, weisen die Sicherheitselemente vielfach optisch variable
Elemente auf, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln
einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und etwa einen unterschiedlichen
Farbeindruck oder unterschiedliche graphische Motive zeigen.
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In
diesem Zusammenhang ist bekannt, Sicherheitselemente mit Sicherheitsmerkmalen
in Form beugungsoptisch wirksamer Mikro- und Nanostrukturen auszustatten,
wie z.B. mit konventionellen Prägehologrammen
oder Gitterstrukturen, wie Kinegram® und
Pixelgram und dergleichen. Der Fälschungsschutz
dieser Elemente beruht auf dem vom Betrachtungswinkel abhängigen Farbspiel,
das diese Elemente zeigen. Derartige Sicherheitselemente werden
häufig
in Form von Folienstreifen oder Folienetiketten auf der Oberfläche von
Wertdokumenten aufgebracht.
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Die
Druckschrift
EP 0 330
733 A1 beschreibt derartige beugungsoptische Strukturen
im Zusammenhang mit Sicherheitsfäden.
Die beugungsoptischen Strukturen liegen hier beispielsweise direkt
als Prägungen
im Trägermaterial
eines Kunststofffadens vor oder in einer zusätzlichen Schicht. Die bei Reflexionshologrammen
oder Gittern vorhandene reflektierende Metallschicht kann für die Erzeugung
eines im Durchlicht sichtbaren Schriftzuges oder Musters unterbrochen
sein.
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Als
Absicherung gegen Fälschungen
von Wertdokumenten sind ferner auch Sicherheitselemente bekannt,
bei denen ein dreidimensionales Hologramm und eine zweidimensionale
Beugungsstruktur überlagert
sind. Ein Verfahren zur Herstellung derartiger „2D-/3D-Hologramme" ist beispielsweise
in der Druckschrift
EP
0 064 067 A1 beschrieben.
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Da
derartige Hologramme inzwischen nicht nur als Sicherheitselement,
sondern in sicherheitstechnisch unkritischen Anwendungen häufig rein
dekorativ Verwendung finden, lässt
die Aufmerksamkeit des Betrachters gegenüber als Sicherheitselementen eingesetzten
Hologrammen nach. Der visuelle Effekt wird vom Betrachter nicht
mehr als Sicherheitsmerkmal, sondern zunehmend als bloße Designvariante aufgefasst,
so dass der Nutzen solcher Sicherheitsmerkmale als Fälschungsschutz
abnimmt. Des Weiteren lassen sich die dadurch erzeugten Bildeindrücke nur
unter bevorzugten Betrachtungsrichtungen und unter bestimmten Lichtverhältnissen
wahrnehmen. Insbesondere bei schlechten Lichtverhältnissen ist
die Erkennbarkeit der holographisch erzeugten Motive stark eingeschränkt.
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Es
ist auch bekannt, Linsensysteme als Sicherheitsmerkmale einzusetzen.
So ist beispielsweise in der
EP 0 238 043 A2 ein Sicherheitsfaden aus einem
transparenten Material beschrieben, auf dessen Oberfläche ein
Raster aus mehreren parallel laufenden Zylinderlinsen eingeprägt ist.
Die Dicke des Sicherheitsfadens ist dabei so gewählt, dass sie in etwa der Fokuslänge der
Zylinderlinsen entspricht. Auf der gegenüberliegenden Oberfläche ist
ein Druckbild registergenau aufgebracht, wobei das Druckbild unter
Berücksichtigung
der optischen Eigenschaften der Zylinderlinsen gestaltet ist. Aufgrund der
fokussierenden Wirkung der Zylinderlinsen und der Lage des Druckbilds
in der Fokusebene sind je nach Betrachtungswinkel unterschiedliche
Teilbereiche des Druckbilds sichtbar. Durch entsprechende Gestaltung
des Druckbilds können
damit Informationen eingebracht werden, die jedoch lediglich unter bestimmten
Blickwinkeln sichtbar sind. Durch entsprechende Ausgestaltung des
Druckbilds können zwar
auch „bewegte" Bilder erzeugt werden.
Das Motiv bewegt sich bei Drehung des Dokuments um eine zu den Zylinderlinsen
parallel laufende Achse allerdings nur annähernd kontinuierlich von einem
Ort auf dem Sicherheitsfaden zu einem anderen Ort.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Sicherheitselement
mit hoher Fälschungssicherheit
anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
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Diese
Aufgabe wird durch das Sicherheitselement mit den Merkmalen des
Hauptanspruchs gelöst.
Ein Herstellungsverfahren für
das Sicherheitselement, ein Sicherheitspapier sowie einen Wertgegenstand
mit einem solchen Sicherheitselement sind in den nebengeordneten
Ansprüchen
angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß der Erfindung
weist das Sicherheitselement wenigstens ein erstes und ein zweites
Echtheitsmerkmal auf. Das erste Echtheitsmerkmal umfasst dabei eine
erste Anordnung mit einer Vielzahl von linsenförmigen Elementen, die in einem
ersten Raster vorliegen, sowie eine zweite Anordnung mit einer Vielzahl
von mikrooptischen Strukturen, die in einem zweiten Raster vorliegen.
Die erste und die zweite Anordnung sind derart angeordnet, dass
die mikrooptischen Strukturen der zweiten Anordnung bei Betrachtung
durch die linsenförmigen
Elemente der ersten Anordnung in Vergrößerung zu sehen sind. Neben
einem derartigen Vergrößerungseffekt zeigt
das erfindungsgemäße Sicherheitselement eine
charakteristische Tiefe bzw. ein dreidimensionales Erscheinungsbild
sowie Bewegungseffekte, die weiter unten im Detail erläutert sind.
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Die
mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement
erzeugten Bilder können
in einem weiten Bereich von Betrachtungswinkeln und unter im Wesentlichen
allen üblichen
Lichtverhältnissen
deutlich wahrgenommen werden und stellen zudem ein optisch sehr
ansprechendes Sicherheitselement bereit. Durch die sehr einprägsamen,
neuartigen optischen Effekte wird das Augenmerk des Betrachters noch
stärker
auf das Sicherheitselement gezogen.
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Um
den Vergrößerungseffekt,
die charakteristische Tiefe bzw. das dreidimensionale Erscheinungsbild
sowie die Bewegungseffekte der Erfindung zu erzielen, sind die erste
und zweite Anordnung mit Vorteil so ausgestaltet, dass die Ortsfrequenzen
des ersten und zweiten Rasters geringfügig unterschiedlich sind. Dies
kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das erste Raster
und zweite Raster der ersten bzw. zweiten Anordnung eine geringfügig unterschiedliche
Rasterweite aufweisen. Die Rasterweite der beiden Raster liegt dabei
zweckmäßig in der
gleichen Größenordnung
vor. Alternativ können das
erste und zweite Raster eine im Wesentlichen identische Rasterweite
aufweisen, solange sie gegeneinander geringfügig gedreht angeordnet sind.
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Die
linsenförmigen
Elemente der ersten Anordnung bzw. die mikrooptischen Strukturen
der zweiten Anordnung sind zweckmäßig in einem Raster mit festen
geometrischen Symmetrien und Beabstandungen zueinander angeordnet.
Insbesondere die linsenförmigen
Elemente der ersten Anordnung weisen dabei eine möglichst
hohe Flächendeckung auf.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung liegt die Rasterweite des ersten
und zweiten Rasters zwischen ungefähr 5 μm und ungefähr 35 μm, besonders bevorzugt zwischen
ungefähr
10 μm und
ungefähr
30 μm. Die
vorstehenden Abmessungen gewährleisten
unter anderem, dass sich ein Sicherheitselement mit Abmessungen
herstellen lässt,
mit denen es insbesondere für
die Verwendung in einem Sicherheitspapier, Wertdokument oder dergleichen geeignet
ist. Ein solches Sicherheitselement weist zweckmäßig eine Gesamtdicke von weniger
als 50 μm
auf.
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Zur
Erzielung zusätzlicher
Effekte kann die erste Anordnung in einer Variante der Erfindung
auch derart ausgestaltet sein, dass sie eine Kombination von linsenförmigen Elementen
unterschiedlicher Größe und Rasterweite
umfasst.
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Um
eine automatische Echtheitsprüfung
und gegebenenfalls eine weitergehende sensorische Erfassung und
Bearbeitung der mit dem Sicherheitselement ausgestatteten Wertgegenstände zu ermöglichen,
umfasst das zweite Echtheitsmerkmal zweckmäßig eine maschinenlesbare Schicht.
Die maschinenlesbare Schicht enthält mit Vorteil maschinenlesbare
Merkmalstoffe, insbesondere reflektierende, magnetische, elektrisch
leitfähige,
phosphoreszierende, fluoreszierende oder sonstige lumineszierende
Stoffe.
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Gemäß einer
bevorzugten Variante kann die maschinenlesbare Schicht durch eine
Schicht aus hochbrechendem Material gebildet sein. Alternativ kann
die maschinenlesbare Schicht auch durch eine opake, gerasterte oder
eine sehr dünne,
semitransparente Metallschicht gebildet sein.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung enthält das zweite Echtheitsmerkmal
eine zweidimensionale Information. Die zweidimensionale Information
kann eine motivbildende Schicht umfassen, die in Form von Zeichen,
Mustern oder Codierungen vorliegt und/oder Aussparungen in Form
von Zeichen, Mustern oder Codierungen aufweist. Die motivbildende Schicht
ist dabei zweckmäßig als
eine Reflexionsschicht, vorzugsweise eine Metallschicht, oder eine Druckschicht
ausgebildet.
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In
einer bevorzugten Variante können
gezielt Aussparungen in die Metallschicht eingebracht sein. Dabei
kann es sich beispielsweise um ein beliebiges charakteristisches
Muster oder um Klartextinformationen handeln. Die Aussparungen werden
vorzugsweise mittels eines in der WO 99/13157 A1 beschriebenen Waschverfahrens
oder eines der zahlreichen, in derselben Druckschrift genannten
Demetallisierungsverfahren hergestellt. Beim Waschverfahren wird
der zu entfernende Teilbereich der Metallschicht mit einer porösen, löslichen
Druckfarbe bedruckt, die in einem späteren Verfahrensschritt mit
der in diesem Teilbereich erzeugten Metallschicht unter Verwendung
eines Lösungsmittels
wieder entfernt wird. Das Waschverfahren bietet den Vorteil, dass
die Aussparungen mit besonderer Konturenschärfe erzeugbar sind.
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Grundsätzlich kommen
aber auch andere Verfahren zur Entfernung von Teilbereichen der
Metallschicht infrage. So lassen sich Aussparungen in der Metallschicht
unter Verwendung einer ätzenden Druckfarbe
erzeugen, mit deren Hilfe ein Druckbild auf die Metallschicht aufgedruckt
wird. Alternativ kann auf die Metallschicht mit Ausnahme der später zu entfernenden
Bereiche eine Schutzschicht aufgedruckt werden und die Metallschicht
dann in den ungeschützten
Bereichen entfernt werden. Weitere bevorzugte Möglichkeiten zur Erzeugung von
Aussparungen in der Metallschicht bieten die Laserabtragung oder
das Verfahren der Elektroerosion.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung liegen die mikrooptischen Strukturen
der zweiten Anordnung in Form von Mikrozeichen oder Mikromustern vor.
Die mikrooptischen Strukturen können
dabei insbesondere gedruckt sein. Alternativ können die mikrooptischen Strukturen
als Mikroaussparungen in Form von Zeichen, Mustern oder Codierungen
in einer Reflexionsschicht, vorzugsweise einer Metallschicht, vorliegen.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung können die mikrooptischen Strukturen
geprägte
Mikrostrukturen, insbesondere linsenförmige Elemente, umfassen.
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Zur
Erzeugung der linsenförmigen
Elemente der ersten Anordnung bzw. der geprägten Mikrostrukturen der zweiten
Anordnung kommen unterschiedliche Verfahren zur Anwendung. Insbesondere können mithilfe
klassischer Techniken der Halbleitertechnologie (Photolithographie,
Elektronenstrahllithographie) geeignete Strukturen in Resistmaterialien
belichtet, eventuell veredelt, galvanisch abgeformt und zur Fertigung
von Prägewerkzeugen
für die
Folienprägung
verwendet werden. Besonders geeignet zur Herstellung großer Flächen sind
die bekannten Verfahren zur Prägung
in thermoplastische Folien oder in mit strahlungshärtenden
Lacken beschichteten Folien. Alternativ sind auch Techniken bekannt, Mikrolinsensysteme
durch Ink-Jet-Druckverfahren oder
durch Selbstorganisationsprozesse von Mikropartikeln auf Oberflächen aufzubringen.
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Die
erste und die zweite Anordnung sind mit Vorteil derart angeordnet,
dass die als Erhebungen ausgebildeten linsenförmigen Elemente der ersten Anordnung
und geprägten
Mikrostrukturen der zweiten Anordnung in die gleiche Richtung zeigen.
Die geprägten
Mikrostrukturen umfassen mit Vorteil linsenförmige Elemente, die einen sphärischen,
trapezförmigen
oder dreieckigen Querschnitt haben, und/oder weisen eine Basisfläche in Form
von Zeichen, Mustern oder Codierungen auf. Vorzugsweise besitzen
die linsenförmigen
Elemente der ersten und gegebenenfalls der zweiten Anordnung sphärische oder
elliptische Basisflächen.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind das erste und
zweite Echtheitsmerkmal derart zueinander angeordnet, dass ein visuell
erkennbarer 2D-/3D-Effekt entsteht. Die mikrooptischen Strukturen
umfassen dabei zweckmäßig linsenförmige Elemente,
die mit einer Reflexionsschicht, vorzugsweise einer Metallschicht
beschichtet sind. Zur Erhöhung
des Fälschungsschutzes
bietet es sich an, in der Reflexionsschicht Aussparungen in Form
von Zeichen, Mustern oder Codierungen vorzusehen.
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Die
linsenförmigen
Elemente der ersten Anordnung und/oder mikrooptischen Strukturen
der zweiten Anordnung sind bei dem erfindungsgemäßen Sicherheitselement mit
Vorteil auf einem Trägermaterial
angeordnet. Um die erste und zweite Anordnung zueinander hinsichtlich
eines geeigneten, auf die Brennweite der ersten Anordnung abgestimmten Abstands
auszurichten, kann eine Abstandsschicht und/oder Klebstoffschicht
vorgesehen sein. Eine solche Abstandsschicht kann im Falle von geprägten, linsenförmigen Ele menten
insbesondere durch das Trägermaterial
gebildet werden.
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Die
erfindungsgemäßen linsenförmigen Elemente
können
als transmissive, refraktive oder diffraktive Linsen oder als eine
Mischform daraus vorliegen. Bei Verwendung von refraktiven Linsen
sollte zwischen dem Brechungsindex der Linsen und dem der angrenzenden
Umgebung ein genügend
großer Unterschied
bestehen, um eine Linsenwirkung zu erzielen. Da Linsen typischerweise
aus Lacken mit einem Brechungsindex von 1,2 bis 1,5 hergestellt
werden, ist die Wirkung der Linsen stark, wenn die an die Linsen
angrenzende Schicht durch Luft mit einem Brechungsindex von 1 bereitgestellt
wird. Freiliegende Linsen weisen allerdings den Nachteil auf, dass diese
sich einerseits leicht abformen lassen und andererseits im Umlauf
der mit dem Sicherheitselement versehenen Wertgegenstände durch
Einwirkung von Schmutz, Chemikalien oder mechanischen Einflüssen leiden
können.
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Es
ist daher oftmals wünschenswert,
die Linsen einzubetten. Dazu können
insbesondere hochbrechende Schutzschichten verwendet werden, welche
Brechungsindizes aufweisen, die sich um wenigstens 0,3 von dem Brechungsindex
der Linsen unterscheiden. Es bieten sich hierfür z.B. Lacke an, die mit Nanopartikeln
aus Titanoxid gefüllt
sind. Solche und ähnliche
Systeme mit Brechungsindizes zwischen 1,7 und 2 sind kommerziell
erhältlich.
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Bevorzugt
ist das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Aufreißfaden,
ein Sicherheitsband, ein Sicherheitsstreifen, ein Patch oder ein
Etikett zum Aufbringen auf ein Sicherheitspapier, Wertdokument oder
dergleichen. Beispielsweise kann das Sicherheitselement in einer
bevorzugten Ausgestaltung transparente oder freitragende Bereiche
(Löcher) überspannen,
wobei seine auf beiden Seiten unterschiedlichen optischen Erscheinungsbilder
von beiden Seiten sichtbar werden.
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Die
Erfindung enthält
auch ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements der
oben beschriebenen Art, bei dem ein erstes Echtheitsmerkmal durch
Kombination einer ersten und einer zweiten Anordnung gebildet wird.
Die erste Anordnung mit einer Vielzahl von in einem ersten Raster vorliegenden
linsenförmigen
Elementen wird über
einer zweiten Anordnung mit einer Vielzahl von in einem zweiten
Raster vorliegenden mikrooptischen Strukturen derart angeordnet
wird, dass die mikrooptischen Strukturen der zweiten Anordnung bei
Betrachtung durch die linsenförmigen
Elemente der ersten Anordnung in Vergrößerung zu sehen sind. Das erste
Echtheitsmerkmal wird ferner wenigstens mit einem zweiten Echtheitsmerkmal
kombiniert.
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Ein
Sicherheitspapier für
die Herstellung von Sicherheitsdokumenten, wie Banknoten, Ausweiskarten
oder dergleichen, ist bevorzugt mit einem Sicherheitselement der
oben beschriebenen Art ausgestattet. Insbesondere kann das Sicherheitspapier
ein Trägersubstrat
aus Papier oder Kunststoff umfassen.
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Die
Erfindung enthält
auch einen Wertgegenstand, wie einen Markenartikel, ein Wertdokument oder
dergleichen, der mit einem oben beschriebenen Sicherheitselement
versehen ist. Der Wertgegenstand kann insbesondere ein Sicherheitspapier,
ein Wertdokument oder eine Produktverpackung, sein.
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Weitere
Ausführungsbeispiele
sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren
erläutert,
bei deren Darstellung auf eine maß stabs- und proportionsgetreue
Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Banknote mit einem eingebetteten
Sicherheitsfaden und einem aufgeklebten Sicherheitselement,
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2 in (a) einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement
und in (b) eine Explosionsdarstellung einer ersten und zweiten Anordnung
dieses Sicherheitselements,
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3 ein
Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung
im Querschnitt,
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4 eine
Aufsicht auf eine zweite Anordnung des Sicherheitselements von 3,
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5 ein
Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung
im Querschnitt,
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6 ein
Sicherheitselement nach einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung
im Querschnitt,
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7 eine
Explosionsdarstellung einer ersten Anordnung und einer zweiten,
als Mikrotextraster ausgestalteten Anordnung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements,
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8 eine
Aufsicht auf die zweite Anordnung des Sicherheitselements von 7.
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Die
Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote näher erläutert. 1 zeigt
dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 1 mit
zwei Sicherheitselementen 2 und 6, die jeweils
nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung gebildet sind. Das erste Sicherheitselement stellt
einen Sicherheitsfaden 2 dar, der an bestimmten Fensterbereichen 4 an
der Oberfläche
der Banknote 1 hervortritt, während er in den dazwischen
liegenden Bereichen im Inneren der Banknote 1 eingebettet
ist. Das zweite Sicherheitselement ist durch ein aufgeklebtes Sicherheitselement 6 beliebiger
Form gebildet.
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2 zeigt den prinzipiellen Schichtaufbau eines
erfindungsgemäßen Sicherheitselements 10 im
Querschnitt (2(a)) sowie zur besseren Übersicht
in Explosionsdarstellung (2(b)). Das
Sicherheitselement 10 kann beispielsweise in Form eines
Sicherheitsfadens vorliegen. Es ist allerdings im Rahmen der Erfindung
ebenso möglich,
dem Sicherheitselement jede beliebige andere Umrissform zu geben.
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Auf
einem Trägersubstrat 14,
beispielsweise einer PET-Folie, ist in einen strahlungshärtenden Lack,
z.B. einen UV-Lack, eine Linsenanordnung 12 eingeprägt. Die
Linsenanordnung 12 weist eine Vielzahl von sphärischen
linsenförmigen
Elementen bzw. Mikrolinsen 112 auf, die in einem Raster
mit fester Geometrie, z.B. einem hexagonalen Raster angeordnet sind.
Die Mikrolinsen liegen in Form einer konvexen Erhebung vor und wirken
als konvexe Linsen, wenn das Sicherheitselement aus der Richtung
der Linsenanordnung 12 betrachtet wird. Im Beispiel weisen
die Mikrolinsen der Linsenanordnung 12 eine Linsenapertur
von 10 μm,
einen Linsenradius von ungefähr
12 μm sowie
einen Linsenabstand von 11 μm auf.
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Die
Linsenanordnung 12 ist zusammen mit dem Trägersubstrat 14 über eine
Klebstoffschicht 11 mit einer zweiten geprägten Linsenanordnung 16 verbunden,
die auf einem Trägersubstrat 18 vorliegt. Auch
die zweite Linsenanordnung 16 weist im Beispiel sphärische linsenförmige Elemente
bzw. Mikrolinsen 116 auf, die in der gleichen geometrischen
Anordnung wie die Linsenanordnung 12, d.h. in einem hexagonalen
Raster, angeordnet sind. Im Beispiel weisen die Mikrolinsen 116 auch
die gleichen geometrischen Abmessungen auf wie die Mikrolinsen 112. Der
Abstand a der ersten Linsenanordnung 12 von der zweiten
Linsenanordnung 16 liegt vorzugsweise in der Größenordnung
der Brennweite der Mikrolinsen 112 der ersten Linsenanordnung.
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Wie
in 2(a) angedeutet ist, unterscheidet
sich der zwischen den einzelnen Mikrolinsen 112 in der
Schnittebene vorliegende Abstand von dem zwischen den Mikrolinsen 116 vorliegenden
Abstand. Ein solcher geringfügiger
Unterschied in den Ortsfrequenzen der Mikrolinsen 112, 116 der
ersten und zweiten Linsenanordnung 12 bzw. 16 dient,
wie nachstehend im Detail erläutert,
zur Erzeugung des gewünschten
Vergrößerungseffekts.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Darstellung in den Figuren
aus Gründen
der besseren Anschaulichkeit keine maßstabs- und proportionsgetreue
Wiedergabe des erfindungsgemäßen Sicherheitselements
zeigt.
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Der
Unterschied in den Ortsfrequenzen kann beispielsweise dadurch erzeugt
werden, dass die Raster der ersten und zweiten Linsenanordnung 12, 16 eine
im Wesentlichen identische Rasterweite aufweisen, gegeneinander
jedoch geringfügig
gedreht bzw. rotiert angeordnet sind. In diesem Fall stimmt der
tatsächliche
Linsenabstand der Mikrolinsen 116 der zweiten Linsenanordnung 16 mit
dem der Mikrolinsen 112 der Linsenanordnung 12 überein.
Alternativ kann dieser Effekt auch dadurch erzeugt werden, dass
die erste und die zweite Linsenanordnung 12, 16 einen
geringfügig
abweichenden Linsenabstand aufweisen. Entscheidend ist lediglich,
dass sich die Ortsfrequenzen der beiden Raster geringfügig unterscheiden.
Darüber
hinaus ist zu berücksichtigen, dass
die Vergrößerungswirkung
mit dem Unterschied in der Rasterweite abnimmt. Die Mikrolinsen 116 der zweiten
Linsenanordnung 16 werden also abhängig von ihrer Ortsfrequenz
mehr oder weniger durch die Mikrolinsen 112 vergrößert. Je
nach erwünschter Vergrößerungswirkung
kann somit ein geeigneter Unterschied in den Ortsfrequenzen der
Mikrolinsen 112, 116 vorgesehen werden.
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Die
Mikrolinsen 116 der Linsenanordnung 16 sind mit
einer durchgehenden Metallschicht 15 versehen, die beispielsweise
aufgedampft ist. Betrachtet man das Sicherheitselement 10 aus
Richtung der Seite der ersten Linsenanordnung 12, wirken
die Mikrolinsen 116 somit nicht als Linsen im eigentlichen Sinne,
sondern als reflektierende Elemente, die abhängig von dem Ort und Winkel
des auftreffenden Lichts unterschiedlich stark reflektieren. Durch
Aufbringen der Metallschicht 15 erhält man zudem ein weiteres Echtheits merkmal
in Form einer leitfähigen Schicht,
wobei das Echtheitsmerkmal maschinell überprüft werden kann.
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Die
Metallschicht 15 kann auch als semitransparente Metallschicht
ausgebildet sein. Eine solche semitransparente Metallschicht kann
beispielsweise durch eine sehr dünne
Metallschicht oder eine gerasterte Metallschicht hergestellt werden.
Alternativ dazu kann statt der Metallschicht 15 auch eine Schicht
aus hochbrechendem Material aufgebracht werden.
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Zum Übertragen
des Sicherheitselements 10 auf ein Sicherheitspapier bzw.
zur Verbesserung der Haftung eines als Sicherheitsfaden ausgestalteten Sicherheitselements
kann ferner ein aktivierbarer Kleber 17 auf das Trägersubstrat 18 der
zweiten Linsenanordnung aufgebracht sein.
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Der
Aufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements
in einer weiteren Ausgestaltung wird nun mit Bezug auf die 3 und 4 näher erläutert. 3 stellt
dabei einen Querschnitt durch das Sicherheitselement 20 dar, 4 zeigt
eine Aufsicht auf eine zweite Linsenanordnung 16 des Sicherheitselements 20.
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Das
in den 3 und 4 dargestellte erfindungsgemäße Sicherheitselement 20 entspricht im
Aufbau im Wesentlichen dem Sicherheitselement 10 aus 2. Allerdings ist hier zur Erhöhung des Fälschungsschutzes
als weiteres Echtheitsmerkmal eine Aussparung 30 in der
Metallschicht 15 vorgesehen, welche in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
eine konkrete Information im Klartext zeigt, nämlich den Buchstaben „B". Es sind vielfältige Verfahren
bekannt, um derartige Aussparungen zu erzeugen. Bevorzugt wird jedoch
die Erzeugung der Aussparung im Waschverfahren, wie in der Druckschrift
WO 99/13157 A1 beschrieben. Die Aussparungen 30 sind im
Durchlicht besonders gut erkennbar, in Auflicht ist im Wesentlichen
das durch die Linsenanordnung 12 erzeugte Bewegungsbild
mit Vergrößerungseffekt
erkennbar.
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Das
erfindungsgemäße Sicherheitselement 20 zeigt
bei Betrachtung ein extrem vergrößertes dreidimensionales
Bild der Mikrolinsen 116 der zweiten Linsenanordnung 16,
das eine charakteristische Tiefe sowie Bewegungseffekte aufweist.
Die Mikrolinsen 116 erscheinen hierbei als vergrößerte „Hügel". Durch die Vergrößerungswirkung
können
die Mikrolinsen 116 der zweiten Linsenanordnung 16,
die tatsächlich
in Dimensionen vorliegen, die unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen
Auges liegen, nun visuell vom Betrachter wahrgenommen werden. Die
Dreidimensionalität
des Bildes wird durch die geprägten
und daher als solche bereits dreidimensionalen Mikrolinsen 116 noch
verstärkt.
Die Bewegungseffekte zeichnen sich dadurch aus, dass das vergrößerte Bild über, unter
oder in der Oberfläche
des Sicherheitselements zu schweben und sich in einer ortho-parallaktischen
Art und Weise zu bewegen scheint. Die so erzeugten dreidimensionalen
Bilder weisen den Vorteil auf, dass sie unter im Wesentlichen allen üblichen
Lichtverhältnissen
wahrgenommen werden können.
Darüber
hinaus stellen sie zudem sehr einprägsame optische Effekte bereit.
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Die
beschriebene Vergrößerungswirkung
der Mikrolinsen 112 der ersten Linsenanordnung 12 betrifft
nur die in einem Raster angeordneten Mikrolinsen 116 der
zweiten Linsenanordnung 16, nicht jedoch die durch die
Aussparungen 30 in der Metallschicht 15 erzeugte
Information. Wie sich 4 entneh men lässt, kann
sich eine solche Information über eine
Vielzahl von Mikrolinsen erstrecken. Eine Wiederholung der Information
in einem regelmäßigen Raster
ist hier nicht gegeben. Bei Betrachtung in Reflexion, insbesondere
dann, wenn das Sicherheitselement 20 auf einem dunklen
Untergrund angeordnet ist, erscheint dem Betrachter der durch die
Aussparungen 30 erzeugte Buchstabe daher als zweidimensionales
Bild in Originalgröße, wobei
das Bild auf dem dreidimensional erscheinenden vergrößerten Bild
der Linsenanordnung 16 zu schweben scheint.
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Die 5 und 6 zeigen
weitere Ausführungsbeispiele
der Erfindung, bei denen die Ausgestaltung der zweiten Linsenanordnung
variiert wurde. Im Rahmen der Erfindung sind außerdem Variationen der Mikrolinsen 112 bzw.
der Linsenanordnung 12 hinsichtlich Linsenform, Raster,
Linsenapertur, Linsenradius und Linsenabstand denkbar.
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Das
Ausführungsbeispiel
der 5 zeigt ein Sicherheitselement 40 mit
einer auf einem Trägersubstrat 14 angeordneten
Linsenanordnung 12, die eine Vielzahl von Mikrolinsen 112 aufweist.
Die Mikrolinsen 112 weisen im Beispiel eine Linsenapertur von
20 μm, einen
Linsenradius von ungefähr
12 μm sowie
einen Linsenabstand von 21 μm
auf.
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Eine
zweite Linsenanordnung 46, die ebenfalls auf einem Trägersubstrat 48,
beispielsweise einer PET-Folie, vorliegt, ist in einen strahlungshärtenden
Lack eingeprägt.
Die Linsenanordnung 46 weist eine Vielzahl von linsenförmigen,
geprägten
Elementen auf, die eine sphärische
Grundfläche
sowie einen trapezförmigen
Querschnitt aufweisen. Die linsenförmigen Elemente sind in der
gleichen geometrischen Anordnung wie die Mikrolinsen 112 der Linsenanordnung 12,
im Beispiel in einem hexagonalen Raster angeordnet. Je nach erwünschter
Vergrößerungswirkung
kann der Unterschied in der Ortsfrequenz des jeweiligen Rasters
der ersten und zweiten Linsenanordnung 12 bzw. 46 geeignet
gewählt
werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die linsenförmige Elemente
der Linsenanordnung 46 einen im Vergleich zu dem Abstand
der Mikrolinsen 112 geringfügig größeren Abstand untereinander
aufweisen oder bei einem mit dem Abstand der Mikrolinsen 112 im
Wesentlichen identischen Abstand geringfügig gegeneinander gedreht angeordnet
sind. Bei Betrachtung aus Richtung der Linsenanordnung 12 zeigt
sich ein dreidimensionales, vergrößertes Bild der linsenförmigen Elemente
der zweiten Linsenanordnung 46. Dieses weist eine charakteristische Tiefe
sowie Bewegungseffekte auf und zeigt die linsenförmigen Elemente dabei als vergrößerte „Hügel".
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Auf
die Linsenanordnung 46 ist ferner eine Metallschicht 15 aufgebracht,
z.B. aufgedampft, in der zur Erhöhung
des Fälschungsschutzes
Aussparungen 30 vorgesehen sein können, die eine konkrete Information
zeigen.
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Das
in 6 dargestellte erfindungsgemäße Sicherheitselement 50 entspricht
im Aufbau im Wesentlichen dem Sicherheitselements 40 aus 5. Die
auf einem Trägersubstrat 58 angeordnete
zweite Linsenanordnung 56 umfasst hier allerdings eine Vielzahl
von in einem Raster angeordneten, linsenförmigen, geprägten Elementen
mit sphärischer Grundfläche, die
einen dreieckigen Querschnitt aufweisen. Dem Betrachter zeigt sich
daher ein dreidimensionales vergrößertes Bild der als „Kegel" wahrnehmbaren linsenförmigen Elemente.
Die Dreidimensionalität
des Bildes wird durch die als solche bereits dreidimensionalen,
linsenförmigen
Elemente noch verstärkt.
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Mittels
klassischer Verfahren der Halbleitertechnologie lassen sich auch
Mikrostrukturen mit beliebigen Formen und Konturen herstellen. So
können beispielsweise
geprägte
Mikrostrukturen in Form von Buchstaben oder Ziffern vorliegen. Wird
ein solches System mit Licht beleuchtet, entsteht ein Helligkeitsmuster
des Schriftzugs. Derartig gestaltete Mikrostrukturen sind daher
ebenfalls für
das erfindungsgemäße Sicherheitselement
geeignet.
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Der
Aufbau eines derartigen erfindungsgemäßen Sicherheitselements, bei
dem eine zweite Anordnung als geprägtes Mikrotextraster ausgebildet ist,
wird nun mit Bezug auf die 7 und 8 näher erläutert. 7 zeigt
dabei zur besseren Übersicht eine
Explosionsdarstellung einer ersten und zweiten Anordnung 12, 66 des
Sicherheitselements 60, 8 zeigt
eine Aufsicht auf einen Teilbereich der zweiten Anordnung 66 des
Sicherheitselements 60.
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Das
Sicherheitselement 60 unterscheidet sich von den vorstehend
beschriebenen, erfindungsgemäßen Sicherheitselementen
dadurch, dass hier anstelle einer Anordnung von linsenförmigen Elementen
eine Anordnung 66 von in einem Raster vorliegenden geprägten Mikrostrukturen 166 verwendet wird.
Die Mikrostrukturen 166 zeigen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
eine konkrete Information, nämlich
die Buchstabenfolge „A", die in Dimensionen
vorliegt, die in etwa denen der Mikrolinsen 112 entsprechen
und somit unterhalb der Auflösungsgrenze
des menschlichen Auges liegen. Die Mikrostrukturen 166 der
Anordnung 66 sind ferner in der gleichen geometrischen
Anordnung wie die Linsenanordnung 12, im Beispiel in einem
hexagonalen Raster, angeordnet. In der auf die Anordnung 66 aufgebrachten
Metallschicht 15 ist außerdem eine Aussparung 30 vorgesehen,
die in dem dar gestellten Ausführungsbeispiel
eine konkrete Information in Form des Buchstabens „B" zeigt.
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Auch
in diesem Beispiel dient ein geringfügiger Unterschied in den Ortsfrequenzen
der Mikrolinsen 112 und der Mikrostrukturen 166,
der durch die oben beschriebenen Maßnahmen erreicht werden kann,
zur Erzeugung des gewünschten
Vergrößerungseffekts.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement 60 zeigt
entsprechend bei Betrachtung ein extrem vergrößertes dreidimensionales Bild
der Mikrostrukturen 166, das eine charakteristische Tiefe
sowie Bewegungseffekte aufweist und die Mikrostrukturen 166 als
vergrößerte Buchstabenfolge „A" zeigt. Diesem Bild
als zweidimensionales Bild überlagert kann
der Betrachter die als Aussparung 30 vorliegende konkrete
Information, nämlich
den Buchstaben „B", in Originalgröße erkennen.
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Die
dreidimensionale Wirkung der beschriebenen, geprägten mikrooptischen Strukturen
entsteht durch die Anordnung der mikrooptischen Strukturen in einem
Raster, und zwar unabhängig
davon, ob die mikrooptischen Strukturen als solche bereits dreidimensional
sind. Die durch die Aussparung 30 in der Metallschicht 15 erzeugte
Information, die sich über
eine Vielzahl der Mikrolinsen 112 erstreckt, liegt dagegen
nicht in einem regelmäßigen Raster
vor. Sie erscheint dem Betrachter daher lediglich als zweidimensionales
Bild in Originalgröße, das
auf dem dreidimensionalen, vergrößerten Bild
der als Mikrolinsen, linsenförmige
Elemente bzw. Mikrostrukturen vorliegenden, geprägten, mikrooptischen Strukturen
angeordnet zu sein scheint.