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Die
Erfindung betrifft ein Gitterbild mit zwei oder mehr Gitterfeldern,
die jeweils ein elektromagnetische Strahlung beeinflussendes Gittermuster
aus einer Vielzahl von Strichgitterlinien enthalten. Die Erfindung
betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gitterbilds,
ein Sicherheitselement, ein Sicherheitspapier sowie ein Wertdokument
mit einem solchen Gitterbild.
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Es
ist bekannt, Hologramme, holographische Gitterbilder und andere
hologrammähnliche Beugungsstrukturen zur Echtheitsabsicherung
von Kreditkarten, Wertdokumenten, Produktverpackungen und dergleichen
einzusetzen. Derartige Beugungsstrukturen werden im Allgemeinen
durch die Belichtung einer lichtempfindlichen Schicht mit überlagerter kohärenter
Strahlung hergestellt. Echte Hologramme entstehen dabei, indem ein
Objekt mit kohärentem Laserlicht beleuchtet wird und das
von dem Objekt gestreute Laserlicht mit einem unbeeinflussten Referenzstrahl
in der lichtempfindlichen Schicht überlagert wird.
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Bestehen
die in der lichtempfindlichen Schicht überlagerten Lichtstrahlen
andererseits aus räumlich ausgedehnten, einheitlichen kohärenten Wellenfeldern,
so entstehen bei der Überlagerung holographische Beugungsgitter.
Die Einwirkung der überlagerten Wellenfelder auf die lichtempfindliche Schicht,
wie etwa einen photographischen Film oder eine Photoresistschicht,
erzeugt dort ein holographisches Beugungsgitter, das beispielsweise
in Form heller und dunkler Linien in einem photographischen Film
oder in Form von Bergen und Tälern in einer Photoresistschicht
konserviert werden kann. Da die Lichtstrahlen in diesem Fall nicht
durch ein Objekt gestreut werden, erzeugt das holographische Beugungsgitter
lediglich einen optisch variablen Farbeindruck, jedoch keine Bilddarstellung.
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Auf
Grundlage von holographischen Beugungsgittern lassen sich holographische
Gitterbilder erzeugen, indem nicht die gesamte Fläche des
lichtempfindlichen Materials mit einem einheitlichen holographischen
Beugungsgitter belegt wird, sondern indem geeignete Masken verwendet
werden, um jeweils nur Teile der Aufnahmefläche mit einem
von mehreren verschiedenen einheitlichen Gittermustern zu belegen.
Ein solches holographisches Gitterbild setzt sich somit aus mehreren
Gitterfeldern mit unterschiedlichen Beugungsgittermustern zusammen. Durch
geeignete Anordnung der Gitterfelder lässt sich mit einem
derartigen holographischen Gitterbild eine Vielzahl unterschiedlicher
Bildmotive darstellen.
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Die
Beugungsgittermuster können nicht nur durch direkte oder
indirekte optische Überlagerung kohärenter Laserstrahlen,
sondern auch mittels Elektronenlithographie hergestellt werden.
Häufig wird eine Musterbeugungsstruktur erzeugt, die anschließend
in eine Reliefstruktur umgesetzt wird. Diese Reliefstruktur kann
dann als Prägewerkzeug verwendet werden.
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In
der Druckschrift
WO
2005/071444 A2 sind Gitterfelder mit Strichgitterlinien
beschrieben, die durch die Parameter Orientierung, Krümmung,
Beabstandung und Profilierung charakterisiert sind, wobei zumindest
einer dieser Parameter über der Fläche des Gitterfelds
variiert. Variiert zumindest einer der Parameter zufällig,
so entstehen sogenannte Mattstrukturen, bei denen nicht diffraktive
Effekte, sondern Streueffekte den visuellen Eindruck bei der Betrachtung
dominieren. Diese Mattstrukturen weisen ein mattes, vorzugsweise
keine Farbigkeit zeigendes Erscheinungsbild auf. Ist der visuelle
Eindruck. ausschließlich durch Streueffekte bestimmt, so
weisen die Mattstrukturen aus allen Betrachtungswinkeln das gleiche
Erscheinungsbild auf.
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Ausgehend
davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gitterbild der
eingangs genannten Art weiter zu verbessern und insbesondere unter
Beibehaltung der bisherigen Vorteile Gitterbilder mit neuen optischen
Effekten und/oder mit erhöhter Fälschungssicherheit
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch das Gitterbild mit den Merkmalen des Hauptanspruchs
gelöst. Ein Herstellungsverfahren, ein Sicherheitselement,
ein Sicherheitspapier sowie ein Wertdokument mit einem solchen Gitterbild
sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß der
Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Gitterbild
zumindest ein Gitterfeld ein achromatisches Gitterfeld mit einem
betrachtungswinkelabhängigen visuellen Erscheinungsbild.
Die Gitterfelder sind dabei aus ineinander verschachtelten Teilbereichen
gebildet, deren Ausdehnung in zumindest einer Dimension unterhalb
der Auflösungsgrenze des bloßen Auges liegt.
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Vorzugsweise
weist das Gitterbild sogar zwei oder mehr achromatische Gitterfelder
mit einem betrachtungswinkelabhängigen visuellen Erscheinungsbild
auf. Die achromatischen Gitterfelder zeigen ein mattes, vorzugsweise
silbrig mattes, nicht-farbiges Erscheinungsbild, das sich in Abhängigkeit
vom Betrachtungswinkel verändert. Die Änderung
kann dabei in einer Änderung der Helligkeit des Gitterfelds
bestehen oder auch darin, dass das Gitterfeld unter bestimmten Betrachtungswinkeln
sichtbar und unter anderen Betrachtungswinkeln nicht sichtbar ist.
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Um
ein betrachtungswinkelabhängiges Erscheinungsbild zu erzeugten
weist jedes der achromatischen Gitterfelder mit Vorteil eine Vorzugsrichtung
auf, die einen Betrachtungsbereich festlegt, aus dem das achromatische
Gitterfeld mit einem matten, vorzugsweise silbrigen Erscheinungsbild
visuell erkennbar ist. Der so festgelegte Betrachtungsbereich kann
insbesondere durch einen Winkelbereich von etwa +/–10°,
bevorzugt von etwa +/–5°, besonders bevorzugt
von etwa +/–3° um eine Vorzugsbetrachtungsrichtung
gegeben sein.
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Vorteilhaft
sind die Strichgitterlinien zumindest eines achromatischen Gitterfelds
durch die Parameter Orientierung, Krümmung, Beabstandung und
Profilierung charakterisiert, wobei zumindest einer dieser Parameter über
die Fläche des Gitterfelds zufällig, vorzugsweise
zufällig und sprunghaft variiert. Dabei kann insbesondere
vorgesehen sein, dass der Parameter Orientierung der Strichgitterlinien
in einem Winkelbereich von weniger als +/–10°,
bevorzugt von weniger als +/–5°, besonders bevorzugt
von weniger als +/–3° zufällig, vorzugsweise
zufällig und sprunghaft variiert. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
variiert nur der Parameter Beabstandung der Strichgitterlinien über
der Fläche des Gitterfelds zufällig.
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Im
Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter Beugung oder Diffraktion
die Abweichung von der geradlinigen Ausbreitung des Lichts verstanden,
die nicht durch Brechung, Reflexion oder Streuung hervorgerufen
wird, sondern die auftritt, wenn Licht auf Hindernisse wie Spalte,
Blenden, Kanten oder dergleichen trifft. Beugung ist eine typische
Wellenerscheinung und daher stark wellenlängenabhängig
und stets mit Interferenz verbunden. Sie ist insbesondere von den
Vorgängen der Reflexion und der Brechung zu unterscheiden,
die sich bereits mit dem Bild geometrischer Lichtstrahlen zutreffend
beschreiben lassen. Hat man es mit Beugung an sehr vielen, statistisch
verteilten Objekten zu tun, hat es sich eingebürgert, statt
von Beugung an unregelmäßig verteilten Objekten
von Streuung zu sprechen.
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Unter
Streuung versteht man die Ablenkung eines Teils einer gebündelten
Wellenstrahlung aus seiner ursprünglichen Richtung beim
Durchgang durch Materie aufgrund der Wechselwirkung mit einem oder
mehreren Streuzentren. Die diffus in alle Raumrichtungen gestreute
Strahlung bzw. die Gesamtheit der von den Streuzentren ausgehenden Streuwellen
geht der primären Strahlung verloren. Streuung von Licht
an Objekten mit einer Größenordnung im Bereich
der Lichtwellenlänge und darunter ist in der Regel ebenfalls
wellenlängenabhängig, wie beispielsweise die Rayleigh-Streuung
oder die Mie-Streuung. Ab einer Objektgröße, die
die zehnfache Wellenlänge überschreitet, spricht
man gewöhnlich von nicht-selektiver Streuung, bei der alle
Wellenlängen in etwa gleich beeinflusst werden.
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Nicht-selektive
Streuung kann jedoch auch mit kleineren Objekten erreicht werden,
wenn die Objekte nur eine unregelmäßige Verteilung
und eine geeignete Bandbreite von Objektgrößen
aufweisen, da sich dann die wellenlängenabhängigen
Eigenschaften der einzelnen Objekte über das gesamte Ensemble
herausmitteln.
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Wenn,
wie weiter unten genauer erläutert, zumindest einer der
charakteristischen Parameter der erfindungsgemäßen
Gittermuster eine zufällige Variation aufweist und die
Gittermuster zugleich einen gewissen Ordnungsgrad aufweisen, so
treten gleichzeitig sowohl Effekte, die gewöhnlich mit
Beugungsvorgängen, als auch Effekte, die gewöhnlich mit
Streuvorgängen beschrieben werden, auf.
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Eine
zufällige Variation und eine gleichzeitig vorliegende Ordnung
kann beispielsweise dadurch erreicht werden dass sich die zufällige
Variation eines Parameters auf einen begrenzten Wertebereich beschränkt.
So kann etwa der Parameter Orientierung der Gitterlinien nur in
einem begrenzten Winkelbereich um eine ausgezeichnete Richtung zufällig
variieren und damit eine zufällige Orientierung mit dem Erhalt
einer Vorzugsrichtung in der Gitterstruktur kombinieren. Nach einer
weiteren Möglichkeit wird die zufällige Variation
eines Parameters mit der der Konstanz eines anderen Parameters verbunden.
Beispielsweise kann der Abstand benachbarter Gitterlinien bei konstanter
Orientierung zufällig variieren, so dass eine vorgegebenen
Unordnung im Parameter Beabstandung mit Ordnung im Parameter Orientierung
verbunden und damit eine Vorzugsrichtung bei der Streuung erreicht
wird.
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Der
relative Anteil der Beugungseffekte bzw. Streueffekte hängt
jeweils von dem Ausmaß der zufälligen Variation
ab. Je größer die Unordnung im Gitterfeld, desto
größer der Streueffektanteil. Derartige Gittermuster,
die sowohl Beugungs- als auch Streueffekte aufweisen, werden im
Rahmen dieser Beschreibung allgemein als elektromagnetische Strahlung
beeinflussende Gittermuster bezeichnet.
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Eine
zufällige Variation eines der genannten Parameter kann
auf verschiedene Weise erreicht werden. Beispielsweise kann der
Abstand aufeinanderfolgender paralleler Gitterlinien eines Gittermusters
durch eine Beziehung der Art dadjacent = dmin
+ (dmax – dmin)·Rand()gegeben sein, wobei
dmin und dmax den minimalen bzw. maximalen Gitterlinienabstand und
Rand() eine Zufallszahl oder geeignet erzeugte Pseudozu fallszahl
aus dem Intervall [0,1] darstellen. Der Abstand der Gitterlinien
springt dann von Gitterlinie zu Gitterlinie willkürlich
mit zufälligen Werten aus dem Intervall [dmin, dmax].
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Eine
andere Möglichkeit, eine zufällige Variation des
Abstands zu erreichen besteht darin, bei der Herstellung mehrere
Gittermuster gleicher Orientierung aber mit verschiedenen Gitterkonstanten übereinander
zu belichten. Der Abstand der Gitterlinien der entstehenden Gitterstruktur
springt dann von Gitterlinie zu Gitterlinie ebenfalls in für
praktische Belange ausreichend zufälliger Art.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Gitterbild
zusätzlich mit zumindest einem diffraktiven Gitterfeld
mit einem betrachtungswinkelabhängigen Erscheinungsbild
ausgestattet. Die diffraktiven Gitterfelder können beispielsweise
lineare Gitter, Subwellenlängengitter, Mottenaugenstrukturen
oder dergleichen enthalten. Vorzugsweise handelt es sich bei den
Gittermustern der diffraktiven Gitterfelder um Sinusgitter.
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Die
ineinander verschachtelten Teilbereiche der Gitterfelder sind mit
Vorteil als schmale Streifen mit einer Breite unterhalb der Auflösungsgrenze
des bloßen Auges ausgebildet. Die Streifenbreite beträgt dabei
insbesondere zwischen 1 μm und 30 μm, vorzugsweise
zwischen 10 μm und 25 μm und besonders bevorzugt
etwa 20 μm.
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Die
Streifen eines Gitterfelds weisen vorzugsweise alle dieselbe Breite
auf. Es ist jedoch auch denkbar, die Streifen mit verschiedenen
Breiten auszubilden oder sogar mit einer innerhalb eines Streifens
variierenden Breite.
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Die
Verschachtelung der Streifen mehrerer Gitterfelder kann am einfachsten
durch eine alternierende Abfolge der zu den verschiedenen Gitterfeldern
gehörenden Streifen erreicht werden, also beispielsweise
durch eine Streifenfolge der Art ABABAB ... bei zwei Gitterfeldern
mit Streifen A und B.
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In
einer alternativen Ausgestaltung sind die Teilbereiche als kleine
Flächenelemente beliebiger Form mit einer Größe
unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges ausgebildet. Auch
hier kann die Verschachtelung am einfachsten durch eine alternierende
Anordnung der Flächenelemente erreicht werden. Sind beispielsweise
als Flächenelemente kleine Quadrate vorgesehen, so können
sich Zeilen mit der Flächenelementabfolge ABABAB ... mit
Zeilen mit der versetzten Abfolge BABABA ... abwechseln. Entsprechende
Anordnungen sind dem Fachmann auch für andere Formen bekannt.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung sind die Teilbereiche zumindest
eines achromatischen Gitterfelds zur Erhöhung der Mattstrukturwirkung
in zwei oder mehr Subbereiche unterteilt, wobei die Strichgitterlinien
in jedem Subbereich parallel, aber mit unterschiedlichen, zufällig
und sprunghaft variierenden Abständen zwischen benachbarten
Strichgitterlinien angeordnet sind. Die relative Orientierung der
Gitterlinien in den Subbereichen kann dabei gleich oder verschieden
sein. Beispielsweise können im Fall schmaler Streifen die
Streifen in n Substreifensysteme mit n >= 2 unterteilt sein, wobei die Substreifen
jeweils mit Gittermustern gleicher Orientierung aber unterschiedlicher
Belegungsdichte gefüllt sind.
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Die
achromatischen Gitterfelder des Gitterbilds können beispielsweise
ein Bildmotiv, wie etwa ein Portrait bilden. Insbesondere können
die achromatischen Gitterfelder durch unterschiedliche Belegungsdichten
mit Strichgitterlinien ein Halbtonbild mit mehreren Helligkeitsstufen
bilden. Über die Dich te der Belegung eines achromatischen
Gitterfelds mit Gitterlinien lässt sich dessen Helligkeit
nach Wunsch einstellen. Je nachdem, wie stark die Gitterlinien eine bestimmte
Fläche ausfüllen, entsteht bei der Betrachtung
ein hellerer oder dunklerer matter Eindruck. Dabei zeigt eine weniger
stark mit Gitterlinien gefüllte Fläche einen weniger
stark ausgeprägten Mattstruktureffekt, so dass die Fläche
für einen Betrachter dunkler erscheint als eine stärker
mit Gitterlinien gefüllte Fläche.
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Weist
das Gitterbild zumindest ein diffraktives Gitterfeld auf, so kann
dieses insbesondere eine Symbolgraphik, wie etwa eine alphanumerische
Zeichenfolge, ein Logo oder abstrakte geometrische Formen bilden.
Die achromatischen Gitterfelder und/oder die diffraktiven Gitterfelder
können auch ein oder mehrere aufeinander abgestimmte Bildmotive bilden.
Insbesondere die Kombination eines Mattstruktur-Halbtonbilds, wie
etwa eines Portraits, mit einer farbigen diffraktiven Symbolgrafik
ist für einen Betrachter sehr auffällig und einprägsam
und weist daher einen hohen Sicherheitswert auf.
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Nach
einer vorteilhaften Erfindungsvariante enthält das Gitterbild
ein Wechselbild, also ein Bild, das unter unterschiedlichen seitlichen
Kippwinkeln unterschiedliche Bilder zweigt, so dass für
den Betrachter beim seitlichen Kippen des Gitterbildes ein Wechselbild
entsteht. Dieses Wechselbild kann insbesondere von dem oder den
achromatischen Gitterfeldern verwirklicht sein.
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In
einer anderen ebenfalls vorteilhaften Variante enthält
das Gitterbild ein Bewegungsbild, also ein Bild, das unter unterschiedlichen
seitlichen Kippwinkeln ein Bildmotiv in unterschiedlichen Bewegungszuständen
zeigt, so dass für den Betrachter beim seitlichen Kippen
des Gitterbildes ein Bewegungsbild entsteht. Nach einer weiteren
vorteilhaften Variante enthält das Gitterbild ein Pumpbild,
also ein Bild, das unter unterschiedlichen seitlichen Kippwinkeln
eine sich vergrößernde oder verkleinernde Umrisslinie
eines Bildmotivs zeigt, so dass für den Betrachter beim
seitlichen Kippen des Gitterbildes ein Pumpbild entsteht.
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Eine
weitere bevorzugte Erfindungsvariante betrifft ein Gitterbild, das
ein Stereobild enthält, also ein Bild, das zumindest zwei
Ansichten eines Bildmotivs aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen zeigt
und bei dem die seitlichen Kippwinkel der Ansichten auf Grundlage
eines vorgewählten Betrachtungsabstands für das
Gitterbild so festgesetzt sind, dass für den Betrachter
ein Stereobild des Bildmotivs entsteht. Dabei kann das Gitterbild
insbesondere mehrere Ansichten des Bildmotivs aus unterschiedlichen
Betrachtungsrichtungen zeigen, wobei die seitlichen Kippwinkel der
Ansichten so festgelegt sind, dass für den Betrachter beim
seitlichen Kippen des Gitterbildes eine räumliche Ansicht
des Bildmotivs entsteht. Einen Spezialfall des Stereobilds stellt
das Kulissenbild dar, bei dem zumindest zwei Ansichten eines Kulissenmotivs
gezeigt sind, in welchem mehrere ebene Objekte kulissenartig hintereinander
angeordnet sind. Auch das Bewegungsbild, Pumpbild und Stereobild
wird mit Vorteil jeweils von dem oder den achromatischen Gitterfeldern
verwirklicht.
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Details
zur Teilbereichs-Zerlegung der Gitterfelder von Wechselbildern,
Bewegungsbildern, Pumpbilder und Stereobildern sowie das grundsätzliche
Vorgehen bei der geeigneten Belegung mit Gittermustern können
der Druckschrift
DE
103 48 619 A1 entnommen werden, deren Offenbarung insoweit in
die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird.
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Die
Gittermuster der achromatischen Gitterfelder und/oder der diffraktiven
Gitterfelder sind vorzugsweise elektronenstrahllithographisch erzeugt. Diese Technik
ermöglicht es, Gitterbilder herzustellen, bei denen jede
einzelne Gitterlinie durch die Parameter Orientierung, Krümmung,
Beabstandung und Profilierung eindeutig bestimmt werden kann.
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Es
hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die
Strichgitterlinien eine Linienprofiltiefe zwischen etwa 100 nm und
etwa 400 nm aufweisen. Das Verhältnis von Linienbreite
zur Gitterkonstante in den achromatischen Gitterfeldern und/oder
den diffraktiven Gitterfeldern beträgt vorteilhaft etwa
1:2. Die Strichgitterlinien in den achromatischen Gitterfeldern und/oder
den diffraktiven Gitterfeldern weisen mit Vorteil ein sinoidales
Profil auf. Der Bereich der Gitterlinienabstände liegt
vorzugsweise zwischen etwa 0,1 μm und etwa 10 μm,
vorzugsweise zwischen 0,5 μm und 1,5 μm. Bei der
zufälligen Variation der Abstände können
selbstverständlich teilweise auch sehr kleine Gitterlinienabstände
auftreten.
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Das
Gitterbild selbst ist vorzugsweise mit einem reflektierenden oder
hochbrechenden Material beschichtet. Als reflektierende Materialien
kommen alle Metalle und viele Metalllegierungen in Betracht. Beispiele
für geeignete hochbrechende Materialien sind CaS, CrO2, ZnS, TiO2 oder
SiOx. Vorteilhaft besteht ein signifikanter
Unterschied in den Brechungsindizes des Mediums, in das das Gitterbild
eingebracht ist, und des hochbrechenden Materials, vorzugsweise
ist die Differenz sogar größer als 0,5. Das Gitterbild
kann in eingebetteter oder nicht eingebetteter Ausgestaltung erzeugt
werden. Zur Einbettung eignen sich beispielsweise PVC, PET, Polyester
oder eine UV-Lackschicht.
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Die
Erfindung umfasst auch Verfahren zum Herstellen von Gitterbildern,
sowie ein Sicherheitselement mit einem Gitterbild der oben beschriebenen Art.
Das Sicherheitselement kann insbesondere ein Sicherheitsfaden, ein
Eti kett oder ein Transferelement sein. Die Erfindung umfasst ferner
ein Sicherheitspapier mit einem solchen Sicherheitselement sowie
ein Wertdokument, das mit einem Gitterbild, einem Sicherheitselement
oder einem Sicherheitspapier der beschriebenen Art ausgestattet
ist. Bei dem Wertdokument kann es sich insbesondere um eine Banknote,
einen Pass, eine Banderole, eine Urkunde oder eine Ausweiskarte
handeln. Es versteht sich, dass das beschriebene Sicherheitselement,
Sicherheitspapier oder Wertdokument zur Absicherung von Gegenständen
beliebiger Art eingesetzt werden kann.
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Selbstverständlich
lassen sich die erfindungsgemäßen Gitterbilder
mit weiteren visuellen und/oder maschinenlesbaren Sicherheitsmerkmalen kombinieren.
So kann das Gitterbild beispielsweise mit weiteren Funktionsschichten,
wie etwa polarisierenden, phasenschiebenden, leitfähigen,
magnetischen oder lumineszierenden Schichten ausgestattet werden.
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Weitere
Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden
nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung
auf eine maßstabs- 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 erfindungsgemäßen
Sicherheitselement,
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2 eine
detailliertere Aufsicht auf das Sicherheitselement der 1,
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3 in (a) bis (d) vergrößerte
Ausschnitte von Gitterbildern nach verschiedenen Ausführungsbeispielen
der Erfindung, und
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4 in (a) einen vergrößerten
Ausschnitt eines komplexen Gitterbilds wie in 2 und
in (b) eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels von (a), und
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5 eine
Aufsicht auf ein Sicherheitselement nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Die
Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert. 1 zeigt
dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die
ein erfindungsgemäßes Sicherheitselement in Form
eines aufgeklebten Transferelements 12 aufweist.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung nicht auf Transferelemente und
Banknoten beschränkt ist, sondern überall eingesetzt
werden kann, wo Gitterbilder zur Anwendung kommen können,
beispielsweise bei Uhrenzifferblättern und Modeschmuck,
bei Etiketten auf Waren und Verpackungen, bei Sicherheitselementen
auf Dokumenten, Ausweisen, Passen, Kreditkarten, Gesundheitskarten
usw. Bei Banknoten und ähnlichen Dokumenten kommen beispielsweise außer
Transferelementen auch Sicherheitsfäden und außer
Aufsichtselementen auch Durchsichtselemente wie Durchsichtsfenster
zur Ausstattung mit Gitterbildern infrage.
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Wie
in der detaillierteren Aufsicht auf das Sicherheitselement 12 der 2 dargestellt,
enthält das Sicherheitselement 12 ein Flip-Bild
in Form eines Gitterbilds 20 mit mehreren Gitterfeldern 22, 24, 26, die
dem Betrachter ein be trachtungswinkelabhängiges und dazu
farblich unterschiedliches visuelles Erscheinungsbild bieten.
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Alle
drei Gitterfelder 22, 24, 26 enthalten
ein elektromagnetische Strahlung beeinflussendes Gittermuster aus
einer Vielzahl von Strichgitterlinien, die jeweils durch die Parameter
Orientierung, Krümmung, Beabstandung und Profilierung charakterisiert sind.
Das unterschiedliche visuelle Erscheinungsbild der Gitterfelder
wird durch eine unterschiedlich geordnete bzw. gezielt ungeordnete
Anordnung der Strichgitterlinien erreicht.
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Die
Gitterfelder 22 und 24, die im Ausführungsbeispiel
der 2 die Ziffernfolgen "18" bzw. "13" bilden, stellen
diffraktive Gitterfelder mit regelmäßigen Gittermustern
dar, bei denen die Strichgitterlinien innerhalb der Gitterfelder 22 bzw. 24 jeweils gleiche
charakteristische Parameter aufweisen. Abhängig von dem
gewählten Abstand der Gitterlinien und der Winkelorientierung
der Gittermuster zeigen die Gitterfelder 22, 24 ein
betrachtungswinkelabhängiges und farbiges Erscheinungsbild.
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Die
in 2 dargestellten Gitterfelder 22 und 24 sind
mit Gittermustern mit unterschiedlichen Gitterkonstanten, aber gleicher
Winkelorientierung gefüllt, so dass die Gitterfelder 22, 24 aus
dem gleichen Betrachtungswinkel, aber mit unterschiedlichem Farbeindruck
sichtbar sind. Beispielsweise kann das Gitterfeld 22 bei
schräger Betrachtung von links Rot, das Gitterfeld 24 aus
derselben Betrachtungsrichtung Grün aufleuchten.
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Das
Gitterfeld 26 stellt dagegen ein achromatisches Gitterfeld
dar, das zwar ebenfalls ein betrachtungswinkelabhängiges,
jedoch nicht-farbiges, sondern silbrig-mattes Erscheinungsbild zeigt.
Ein Gitterfeld mit einer derartigen Mattstruktur kann ein Schwarz-Weiß-Bild
mit zwei Helligkeitsstufen sein oder durch bereichsweise unterschiedliche
Helligkeiten auch ein silbrigmattes Halbtonbild darstellen. Das in 2 dargestellte
Gitterfeld 26 zeigt zur Illustration ein Portrait aus einem
Halbtonbild mit drei Helligkeitsstufen.
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Ähnlich
wie die diffraktiven Gitterfelder 22, 24 weist
das achromatische Gitterfeld 26 eine Vorzugsrichtung auf,
die einen Betrachtungsbereich festlegt, aus dem das achromatische
Gitterfeld mit seinem silbrig matten Erscheinungsbild erkennbar
ist. Beispielsweise kann das Gitterfeld 26 nur bei schräger Betrachtung
von rechts sichtbar sein. Die Gitterfelder 22, 24, 26 der 2 sind
daher in der Realität nicht gleichzeitig sichtbar, vielmehr
wechselt das visuelle Erscheinungsbild des Gitterbilds beim Kippen
oder Drehen des Sicherheitselements zwischen der farbigen Symboldarstellung
der diffraktiven Gitterfelder 22, 24 und der nicht-farbigen
Portraitdarstellung des achromatischen Gitterfelds 26.
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Das
betrachtungswinkelabhängige, nicht-farbige Erscheinungsbild
des Gitterfelds 26 wird dabei durch eine gezielt eingebrachte
Unordnung in den enthaltenen Gittermustern erreicht, wie weiter
unten genauer erläutert.
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Um
die von dem Gitterfeld 26 gebildete Mattstruktur und die
von den Gitterfeldern 22 und 24 gebildeten Beugungsstrukturen
im selben Flächenbereich des Gitterbilds 20 unterbringen
zu können, sind die Gitterfelder 22, 24, 26 jeweils
aus eine Vielzahl kleiner, in der Fläche des Gitterbilds 20 ineinander verschachtelter
Teilereiche gebildet. Die Ausdehnung dieser Teilbereiche liegt dabei
in zumindest einer Dimension unterhalb der Auflösungsgrenze
des bloßen Auges, so dass die Aufteilung für den
Betrachter nicht in Erscheinung tritt.
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Zur
Illustration des erfindungsgemäßen Prinzips zeigt 3(a) einen vergrößerten
Ausschnitt eines einfachen Gitterbilds 30 mit zwei achromatischen Gitterfeldern,
die aus einer bestimmten Betrachtungsrichtung mit unterschiedlicher
Helligkeit sichtbar sind. Die beiden achromatischen Gitterfelder
bestehen dabei jeweils aus einer Vielzahl alternierend angeordneter
schmaler Streifen 32 bzw. 34, die eine Breite
von nur etwa 20 μm aufweisen, so dass die Aufteilung und
die Verschachtelung mit bloßem Auge nicht aufgelöst
werden kann.
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Die
in die beiden Streifen eingeschriebenen Gittermuster 36 und 38 sind
jeweils im gleichen Azimutwinkel orientiert und mit einer willkürlich
zufälligen Beabstandung der Gitterlinien ausgeführt.
Eine solche willkürlich zufällige Beabstandung
kann beispielsweise durch aufeinanderfolgendes Belichten mehrerer
Gitter gleicher Orientierung, aber unterschiedlicher Gitterkonstanten
erhalten werden. Durch eine solche Gestaltung mit zufälligem
Abstand benachbarter Gitterlinien entsteht eine achromatisch streuende
Gitterstruktur mit silbrig mattem Erscheinungsbild. Gleichzeitig
weist die Gitterstruktur aufgrund der parallelen Gitterlinien eine
Vorzugsrichtung für die Streuung auf und erzeugt so insgesamt
ein betrachtungswinkelabhängiges, nicht-farbiges visuelles Erscheinungsbild.
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Das
Gittermuster 38 weist eine höhere Belegungsdichte
mit Gitterlinien auf und erzeugt für den Betrachter damit
eine hellere Fläche als das mit geringerer Belegungsdichte
ausgebildete Gittermuster 36. Auf diese Weise wird durch
die Gestaltung der 3(a) ein Gitterbild
mit zwei silbrig matten Gitterfeldern unterschiedlicher Helligkeit
erzeugt, die beide aus demselben Betrachtungsbereich sichtbar sind.
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Bei
der in 3(b) gezeigten alternativen Gestaltung
ist das Gittermuster 36 der Streifen 32 wie bei
der Gestaltung der 3(a) ausgeführt,
während das Gittermuster 40 der Streifen 34 eine
andere azimutale Ausrichtung der Gitterlinien aufweist. Die beiden
silbrig-matten Gitterfelder erscheinen daher bei Betrachtung nicht
nur unterschiedlich hell, sondern sind auch aus unterschiedlichen
Betrachtungsrichtungen sichtbar.
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3(c) zeigt eine Detailaufsicht auf eine weitere
Ausführungsform, bei der das Gittermuster 36 der
Streifen 32 wiederum wie bei der Gestaltung der 3(a) ausgeführt ist. Zur Verstärkung
der Mattstrukturwirkung ist in die Streifen 34 neben dem Gittermuster 40 partiell
ein weiteres Gittermuster 42 eingeschrieben, so dass die
Streifen 34 in zwei Substreifensysteme 44, 46 unterteilt
werden. Es versteht sich, dass die Streifen eines Gitterfelds auch
in mehr als zwei Substreifensysteme unterteilt werden können,
in die jeweils Gitter, wie in 3(c) gezeigt,
mit Substreifenbreite und unterschiedlichen oder gleichen Orientierungen
und unterschiedlichen, willkürlich zufälligen
Gitterabständen eingeschrieben werden.
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In
der Variante der 3(d) sind die Streifen 34 wie
bei der Ausgestaltung der 3(c) ausgebildet,
zusätzlich ist in die Streifen 32 neben dem Gittermuster 36 partiell
ein weiteres Gittermuster 48 eingeschrieben, so das auch
die Streifen 32 zur Verstärkung der Mattstrukturwirkung
in zwei Substreifensysteme 50, 52 unterteilt sind.
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Um
ein komplexeres Gitterbild zu erzeugen, bei dem achromatische und
diffraktive Gitterfelder kombiniert sind, wie etwa bei dem Ausführungsbeispiel
der 2, kann eine Gestaltung der in 4 dargestellten
Art eingesetzt werden.
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4(a) zeigt einen vergrößerten
Ausschnitt eines Gitterbilds mit zwei diffraktiven Gitterfeldern und
einem achromatischen Gitterfeld. Die Gitterfelder sind jeweils in
eine Vielzahl alternierend angeordneter schmaler Streifen 62, 64 und 66 unterteilt,
die im Ausführungsbeispiel eine Breite von nur etwa 30 μm
aufweisen, so dass Aufteilung und Verschachtelung im selben Flächenbereich
für das bloße Auge nicht erkennbar sind.
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Die
Streifen 62 und 64 sind jeweils mit reinen Beugungsgittern 72, 74,
also mit Strichgittern gleichartiger, paralleler Gitterlinien mit
konstantem Abstand belegt. Abhängig von den gewählten
Gitterkonstanten leuchten die Gitterfelder in einer gewünschten Farbe,
beispielsweise das Gitterfeld der Streifen 62 Rot und das
Gitterfeld der Streifen 64 Grün. Die übereinstimmende
Azimutausrichtung der Gitterlinien der Streifen 62, 64 führt
dazu, dass die beiden diffraktiven Gitterfelder aus derselben Betrachtungsrichtung sichtbar
sind.
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Die
Streifen 66 des achromatischen Gitterfelds sind, wie oben
beschrieben zur Verstärkung der Mattstrukturwirkung in
zwei Substreifensysteme 68, 70 unterteilt und
die Substreifen jeweils mit im gleichen Azimutwinkel orientierten,
willkürlich zufälligen beabstandeten Gitterlinien 76, 78 gefüllt.
Das Gitterfeld 26 erscheint somit aus dem vorbestimmten
Betrachtungsbereich mit einem silbrig matten Erscheinungsbild.
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Es
versteht sich, dass weitere achromatische oder diffraktive Gitterfelder
vorgesehen sein können und dass die Betrachtungsrichtungen
für die Gitterfelder nach Wunsch gewählt werden
können. Beispielsweise zeigt 4(b) eine
Abwandlung des Ausführungsbeispiels von 4(a),
bei dem das Gittermuster 74 der zweiten diffraktiven Streifen 64 eine andere
azimutale Orientierung als das Gittermuster 72 der ersten
diffraktiven Streifen 62 aufweist, so dass die zugehörigen
Gitterfelder aus unterschiedlichen Richtungen sichtbar sind.
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Das
oben mit Bezug auf 2 erläuterte Gitterbild
stellt ein einfaches Flip-Bild bzw. Wechselbild dar, das dem Betrachter
aus zwei unterschiedlichen seitlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Bilder
zeigt, nämlich aus einem Betrachtungswinkel die farbigen
Symboldarstellungen "18" und "13" der Gitterfelder 22 und 24 und
aus einem anderen Betrachtungswinkel das silbrig matte Portrait
des achromatischen Gitterfelds 26.
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Mit
den erfindungsgemäßen Gitterbildern können
neben solchen Flip- oder Wechselbildern jedoch auch komplexere optische
Effekte verwirklicht werden, wie etwa Stereobilder, Bewegungsbilder, Pumpbilder
und dergleichen. Ein Ausführungsbeispiel eines Kulissenbilds,
bei dem mehrere ebene Objekte kulissenartig hintereinander angeordnet
sind und das einen Spezialfall eines Stereobilds darstellt, wird
nunmehr mit Bezug auf 5 erläutert.
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5 zeigt
eine Aufsicht auf ein Sicherheitselement 80, das ein Kulissen-Gitterbild 82 mit
zwei Gitterfeldern 84 und 86 enthält,
wobei das Gitterfeld 84 als achromatisches Gitterfeld und
das Gitterfeld 86 als diffraktives Gitterfeld ausgebildet
ist. Das Gitterfeld 84 stellt jeweils aus einem bestimmten
Betrachtungsbereich erkennbare, silbrig matt leuchtende Sterne dar,
wobei ein Teil 88 der Sterne (in der Figur schraffiert)
für den Betrachter im Vordergrund, ein anderer Teil 90 der
Sterne (in der Figur nicht gefüllt) im Hintergrund zu schweben
scheinen, so dass sich ein räumlicher Bildeindruck ergibt.
Zusätzlich sind aus einer vorbestimmten Betrachtungsrichtung
die vom diffraktiven Gitterfeld 86 erzeugten Sternbildlinien
des Sternbilds "Großer Wagen" 92 farbig, im Ausführungsbeispiel
Blau leuchtend zu erkennen.
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Um
einen derartigen visuellen Eindruck zu erzeugen, sind die Gitterfelder 84 und 86 jeweils
aus einer Vielzahl schmaler, ineinander verschachtelter Streifen
mit einer Breite unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges,
beispielsweise einer Breite von 15 μm gebildet, wie bereits
oben erläutert. Für den räumlichen Bildeindruck
des Sternenhimmels 88, 90 werden zwei Ansichten
des Sternenhimmels aus sich etwa um 15° unterscheidenden
Betrachtungswinkeln verwendet. Diese Winkeldifferenz entspricht
etwa dem Winkel zwischen rechtem und linken Auge eines Betrachters
bei einem Betrachtungsabstand von 25 cm. Soll das Sicherheitselement 80 für
einen anderen Betrachtungsabstand ausgelegt werden, kann die Winkeldifferenz
entsprechend angepasst werden. Jedoch ist gerade bei Kulissenbildern,
die nur eine begrenzte Anzahl von in die Tiefe gestaffelten Bildelementen
aufweisen, der tatsächliche Betrachtungsabstand nicht kritisch
für den räumlichen Bildeindruck.
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Das
achromatische Gitterfeld 84 wird somit in zwei Streifentypen
zerlegt, einen ersten Streifentyp mit einem Gittermuster für
das rechte Auge und einen zweiten Streifentyp mit einem Gittermuster
für das linke Auge. Die Sternbildlinien 92 des
diffraktiven Gitterfelds 88 sollen dagegen im Ausführungsbeispiel der 5 nicht
räumlich erscheinen, so dass dieses Gitterfeld in nur eine
Streifensorte zerlegt wird. Die durch diese Zerlegung entstandenen
drei Streifensorten werden verschachtelt, beispielsweise alternierend
angeordnet und erzeugen zusammen den beschriebenen visuellen Bildeindruck.
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Weitere
Details zur Teilbereichs-Zerlegung von Gitterfeldern und dem grundsätzlichen
Vorgehen bei der Belegung der Teilbereiche mit Gittermustern können
der Druckschrift
DE
103 48 619 A1 entnommen werden, deren Offenbarung insoweit
in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/071444
A2 [0006]
- - DE 10348619 A1 [0032, 0071]