DE102014014082A1 - Optically variable security element with reflective surface area - Google Patents
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Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement (12) zur Absicherung von Wertgegenständen, mit einem Träger mit einem reflektiven Flächenbereich (20), dessen Ausdehnung eine x-y-Ebene und eine darauf senkrecht stehende z-Achse definiert. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass – der reflektive Flächenbereich (20) eine Vielzahl von reflektiven Pixeln (30) enthält, die jeweils eine oder mehrere, gleich orientierte reflektive Facetten (32) aufweisen, wobei eine Orientierung jeder Facette (32) relativ zur x-y-Ebene durch die Angabe ihres normalisierten Normalenvektors bestimmt ist, – die reflektiven Facetten (32) so orientiert sind, dass der reflektive Flächenbereich (20) für einen Betrachter als gegenüber seiner tatsächlichen Raumform vor- und/oder zurückspringende Fläche (40) wahrnehmbar ist, und – zumindest ein Teil der Facetten (32) mit einem diffraktiven Gittermuster (34) aus einer Vielzahl von Gitterlinien (36) versehen ist, dessen Gittervektor parallel zum Kreuzprodukt des Einheitsvektors in z-Richtung mit dem Normalenvektor der jeweiligen Facette (32) liegt.The invention relates to an optically variable security element (12) for protecting valuables, comprising a support having a reflective area (20) whose extent defines an x-y plane and a z-axis perpendicular thereto. According to the invention, it is provided that the reflective area (20) contains a multiplicity of reflective pixels (30) each having one or more identically oriented reflective facets (32), an orientation of each facet (32) relative to the xy Level is determined by the indication of its normalized normal vector, - the reflective facets (32) are oriented such that the reflective surface area (20) is perceptible to an observer as a surface (40) that protrudes and / or recesses relative to its actual spatial form, and - At least a portion of the facets (32) is provided with a diffractive grating pattern (34) of a plurality of grid lines (36) whose grid vector is parallel to the cross product of the unit vector in the z direction with the normal vector of the respective facet (32).
Description
Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Wertgegenständen, mit einem Träger mit einem reflektiven Flächenbereich, dessen Ausdehnung eine x-y-Ebene und eine darauf senkrecht stehende z-Achse definiert. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sicherheitselements sowie einen entsprechend ausgestatteten Datenträger.The invention relates to an optically variable security element for safeguarding valuables, having a carrier with a reflective surface area whose extent defines an x-y plane and a z axis perpendicular thereto. The invention also relates to a method for producing such a security element as well as a correspondingly equipped data carrier.
Datenträger, wie etwa Wert- oder Ausweisdokumente, oder andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit der Datenträger gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.Data carriers, such as valuables or identity documents, or other valuables, such as branded articles, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carriers and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitselemente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente werden dabei mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrachtungswinkel einen anderen Farb- oder Helligkeitseindruck und/oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.Security elements with viewing-angle-dependent effects play a special role in the authentication of authenticity since they can not be reproduced even with the most modern copiers. The security elements are thereby equipped with optically variable elements that give the viewer a different image impression under different viewing angles and, for example, show a different color or brightness impression and / or another graphic motif depending on the viewing angle.
Eine gerade im Bereich von Sicherheitselementen weit verbreitete Technik, die einer praktisch ebenen Folie ein dreidimensionales Erscheinungsbild verleiht, sind diverse Formen der Holographie. Für die Anwendung bei Sicherheitsmerkmalen, insbesondere auf Banknoten, haben diese Techniken jedoch einige Nachteile. Zum einen hängt die Qualität der dreidimensionalen Darstellung eines Hologramms stark von den Beleuchtungsverhältnissen ab. Insbesondere bei diffuser Beleuchtung sind die Darstellungen von Hologrammen oft nur schwer zu erkennen. Darüber hinaus haben Hologramme den Nachteil, dass sie inzwischen im Alltag an vielen Stellen präsent sind und daher ihre besondere Stellung als Echtheitskennzeichen schwindet.A technique widely used in the field of security elements, which gives a practically flat film a three-dimensional appearance, are various forms of holography. However, for use in security features, particularly banknotes, these techniques have some disadvantages. On the one hand, the quality of the three-dimensional representation of a hologram depends strongly on the lighting conditions. Especially with diffuse lighting, the representations of holograms are often difficult to recognize. In addition, holograms have the disadvantage that they are now present in everyday life in many places and therefore their special position disappears as a mark of authenticity.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein optisch variables Sicherheitselement der eingangs genannten Art anzugeben, das die Nachteile des Stands der Technik vermeidet, und insbesondere, eine Sicherheitselement zu schaffen, das trotz flacher Ausgestaltung ein visuell attraktives dreidimensionales Erscheinungsbild mit hohem Aufmerksamkeits- und Wiedererkennungswert aufweist.Based on this, the present invention seeks to provide an optically variable security element of the type mentioned above, which avoids the disadvantages of the prior art, and in particular to provide a security element, despite flat design, a visually attractive three-dimensional appearance with high attention and Recognition value has.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the features of the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Sicherheitselement vorgesehen, dass
- – der reflektive Flächenbereich eine Vielzahl von reflektiven Pixeln enthält, die jeweils eine oder mehrere, gleich orientierte reflektive Facetten aufweisen, wobei eine Orientierung jeder Facette relativ zur x-y-Ebene durch die Angabe ihres normalisierten Normalenvektors bestimmt ist,
- – die reflektiven Facetten so orientiert sind, dass der reflektive Flächenbereich für einen Betrachter als gegenüber seiner tatsächlichen Raumform vor- und/oder zurückspringende Fläche wahrnehmbar ist, und zumindest ein Teil der Facetten mit einem diffraktiven Gittermuster aus einer Vielzahl von Gitterlinien versehen ist, dessen Gittervektor parallel zum Kreuzprodukt des Einheitsvektors in z-Richtung mit dem Normalenvektor der jeweiligen Facette liegt.
- The reflective surface area contains a plurality of reflective pixels, each having one or more equally oriented reflective facets, an orientation of each facet relative to the xy plane being determined by the indication of its normalized normal vector,
- - The reflective facets are oriented so that the reflective surface area is perceptible to an observer as compared to its actual spatial shape and / or recessed surface, and at least a part of the facets is provided with a diffractive grid pattern of a plurality of grid lines whose grating vector is parallel to the cross product of the unit vector in the z-direction with the normal vector of the respective facet.
Durch diese Maßnahmen kann das Sicherheitselement trotz außerordentlich flacher Gestaltung mit einer maximalen Höhendifferenz von beispielsweise nur 10 μm einen deutlichen dreidimensionalen Eindruck der dargestellten Motive erzeugen. Darüber hinaus kann durch die besondere Abstimmung der Orientierung der Facetten und der auf den Facetten ausgebildeten diffraktiven Gittermuster die Dispersion des Lichts bei geschliffenen transparenten Materialien, wie Glas oder Diamant, überzeugend nachgebildet werden, wie weiter unten im Detail erläutert.By these measures, the security element despite extremely flat design with a maximum height difference of, for example, only 10 microns produce a clear three-dimensional impression of the subjects shown. In addition, the special coordination of the orientation of the facets and the diffractive grating pattern formed on the facets allows the dispersion of the light in ground transparent materials, such as glass or diamond, to be reproduced convincingly, as explained in detail below.
Der Gittervektor eines Gittermusters ist dabei wie üblich ein Vektor, der senkrecht auf den Gitterlinien steht und dessen Betrag die Gitterperiode angibt.As usual, the grating vector of a grating pattern is a vector which is perpendicular to the grating lines and whose magnitude indicates the grating period.
Die reflektiven Pixel enthalten vorzugsweise jeweils zwei oder mehr gleich orientierte Facetten, es ist jedoch auch möglich, dass ein Teil der Pixel oder alle Pixel jeweils nur eine Facette enthalten. Zumindest ein Teil der Pixel und/oder der Facetten ist vorteilhaft mit einem Umriss in Form eines Motivs, insbesondere in Form von Zeichen oder Symbolen ausgebildet. Die besonderen Umrisse können als zusätzliches Echtheitsmerkmal verwendet werden, das nur unter Vergrößerung sichtbar wird. Weiter kann in einen Teil der Pixel oder Facetten zusätzlich ein Mikrotext eingeschrieben sein. Der Mikrotext kann dabei sowohl auf die Facetten geschrieben sein oder auch anstelle einiger der Facetten auf dem Träger vorliegen.The reflective pixels preferably each contain two or more equally oriented facets, but it is also possible that a portion of the pixels or all pixels each contain only one facet. At least a part of the pixels and / or the facets is advantageously formed with an outline in the form of a motif, in particular in the form of characters or symbols. The particular outlines may be used as an additional authentication feature that will only be visible under magnification. Furthermore, a microtext may additionally be inscribed in a part of the pixels or facets. The microtext can be written both on the facets or instead of some of the facets on the carrier.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist von den parallel zur x-y-Ebene liegenden Facetten zumindest ein Teil mit einem diffraktiven Gittermuster aus einer Vielzahl von Gitterlinien versehen, dessen Gittervektor im Wesentlichen parallel zu den Gittervektoren der Gittermuster angrenzender Facetten liegt. Diese Forderung trägt der Tatsache Rechnung, dass die oben genannte Bedingung an den Gittervektor bei parallel zur x-y-Ebene liegenden Facetten nicht angewandt werden kann, da das Kreuzprodukt des Einheitsvektors in z-Richtung mit dem Normalenvektor dann verschwindet. Um einen gleichmäßigen Dispersionseindruck zu erhalten, werden die parallel zur x-y-Ebene liegenden Facetten daher vorteilhaft mit einem Gittermuster versehen, dessen Gittervektor im Wesentlichen parallel zu den Gittervektoren der Gittermuster angrenzender Facetten liegt. Beispielsweise kann der Gittervektor einer solchen Facette als Mittelwert der Gittervektoren der angrenzenden Facetten mit einem gültigen Gittervektor gewählt werden.In an expedient development of the invention, of the facets lying parallel to the xy plane, at least one part is provided with a diffractive grating pattern of a multiplicity of grating lines whose grating vector lies substantially parallel to the grating vectors of the grating patterns of adjoining facets. This requirement takes into account the fact that the above condition applies to the grid vector parallel to the xy plane lying facets can not be applied because the cross product of the unit vector in the z-direction with the normal vector then disappears. In order to obtain a uniform dispersion impression, the facets lying parallel to the xy plane are therefore advantageously provided with a grid pattern whose grid vector lies substantially parallel to the grid vectors of the grid patterns of adjacent facets. For example, the grating vector of such a facet may be chosen as the average of the grating vectors of the adjacent facets with a valid grating vector.
Die reflektiven Facetten sind mit Vorteil so orientiert, dass der reflektive Flächenbereich für einen Betrachter als gewölbte, insbesondere kontinuierlich gewölbte Fläche wahrnehmbar ist. Mit besonderem Vorteil ist der reflektive Flächenbereich als eine in zwei Raumrichtungen gewölbte, insbesondere kontinuierlich gewölbte Fläche wahrnehmbar.The reflective facets are advantageously oriented so that the reflective area can be perceived by a viewer as a curved, in particular continuously curved, surface. With particular advantage, the reflective area can be perceived as an arched in two spatial directions, in particular continuously curved surface.
Die Gittermuster der reflektiven Facetten erzeugen mit Vorteil in der ersten und gegebenenfalls den höheren Beugungsordnungen farbige Reflexionen, die für einen Betrachter als Dispersion eines transparenten Materials, wie Glas oder Diamant wahrnehmbar ist.The grating patterns of the reflective facets advantageously produce colored reflections in the first and possibly higher diffraction orders, which are perceptible to a viewer as a dispersion of a transparent material, such as glass or diamond.
Die Neigung der reflektiven Facetten gegen die x-y-Ebene weist vorzugsweise keine dominante Vorzugsrichtung auf, so dass es also keine auf der x-y-Ebene senkrecht stehende Ebene gibt, in der mehr als 80% der Normalenvektoren der reflektiven Facette liegen.The inclination of the reflective facets against the x-y plane preferably has no dominant preferred direction, so that there is no plane perpendicular to the x-y plane in which more than 80% of the normal vectors of the reflective facet lie.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Gitterlinien von allen der mit einem diffraktiven Gittermuster versehenen Facetten einen Gittervektor parallel zum Kreuzprodukt des Einheitsvektors in z-Richtung mit dem Normalenvektor der jeweiligen Facette auf. Die diffraktiven Gittermuster weisen mit Vorteil eine Gitterperiode zwischen 0,3 μm und 4 μm, vorzugsweise zwischen 0,6 μm und 3 μm auf.In a preferred embodiment, the grid lines of all of the facets provided with a diffractive grid pattern have a grid vector parallel to the cross product of the unit vector in the z direction with the normal vector of the respective facet. The diffractive grating patterns advantageously have a grating period between 0.3 μm and 4 μm, preferably between 0.6 μm and 3 μm.
In einer vorteilhaften Erfindungsvariante weisen alle Gittermuster des Flächenbereichs dieselbe Gitterperiode auf. Alternativ kann auch die Gitterperiode einzelner Facetten abweichend gewählt werden, wodurch die Stärke der imitierten Dispersion variiert werden kann.In an advantageous variant of the invention, all grid patterns of the area area have the same grid period. Alternatively, the grating period of individual facets can be chosen differently, whereby the strength of the imitated dispersion can be varied.
Die Facetten sind bevorzugt im Wesentlichen als ebene Flächenelemente ausgebildet. Die Formulierung ”im Wesentlichen” trägt dabei der Tatsache Rechnung, dass sich in der Praxis herstellungsbedingt keine perfekt ebenen Flächenelemente erzeugen lassen. Alternativ können die Facetten auch als gekrümmte, insbesondere konkave, konvexe oder gewellte Flächenelemente ausgebildet sein. Allgemein lässt sich eine Facette durch die Angabe der Facettenfläche h(x, y) beschreiben, wobei eine ebene Facette eine Facettenfläche der Form
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die reflektiven Facetten in einem periodischen Raster angeordnet und bilden insbesondere ein Sägezahngitter. Alternativ sind die reflektiven Facetten aperiodisch angeordnet, wobei eine aperiodische Anordnung der Facetten derzeit bevorzugt ist, da dadurch unerwünschte Beugungseffekte, die von einer regelmäßige Anordnungen der Facetten herrühren, vermieden werden können.In an expedient embodiment, the reflective facets are arranged in a periodic grid and in particular form a sawtooth grid. Alternatively, the reflective facets are arranged aperiodically, with an aperiodic arrangement of the facets currently being preferred, as this can avoid unwanted diffraction effects resulting from regular arrangements of the facets.
Eine weitere Möglichkeit, unerwünschte Beugungseffekte zu unterdrücken, besteht darin, die Facetten in ihrer Höhe über dem Flächenbereich aperiodisch gegeneinander zu versetzen. Bei einer aperiodischen Versetzung der Facetten gibt es keinen einfachen, regelmäßigen Zusammenhang zwischen den Höhen benachbarter Facetten, so dass eine konstruktive Interferenz des an benachbarten Facetten reflektierten Lichts und damit das Entstehen eines überlagerten Beugungsmusters zuverlässig verhindert werden. Einzelheiten einer solchen aperiodischen Versetzung können der Druckschrift
Die Facetten weisen mit Vorteil in der Richtung des Gittervektors des Gittermusters eine Abmessung von 10 μm oder mehr, bevorzugt von 20 μm oder mehr, besonders bevorzugt von 30 μm oder mehr, auf. In der auf dem Gittervektor senkrecht stehenden Richtung weisen die Facetten mit Vorteil eine Abmessung zwischen 5 μm und 30 μm, bevorzugt zwischen 7,5 μm und 15 μm auf, und die Höhe der Facetten liegt vorteilhaft zwischen 0 und 10 μm, vorzugsweise zwischen 0 und 5 μm.The facets advantageously have a dimension of 10 μm or more, preferably 20 μm or more, particularly preferably 30 μm or more, in the direction of the grating vector of the grating pattern. In the direction perpendicular to the grating vector, the facets advantageously have a dimension between 5 μm and 30 μm, preferably between 7.5 μm and 15 μm, and the height of the facets is advantageously between 0 and 10 μm, preferably between 0 and 5 μm.
Die reflektiven Facetten weisen in vorteilhaften Gestaltungen eine metallische Beschichtung, eine hochbrechende Beschichtung, oder eine Beschichtung mit einer farbkippenden Schicht auf.In advantageous embodiments, the reflective facets have a metallic coating, a high-index coating, or a coating with a color-shifting layer.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Teil der Facetten ohne diffraktives Gittermuster ausgebildet. Durch den Anteil der gitterfreien Facetten kann der Grad der imitierten Dispersion eingestellt werden.In an advantageous embodiment of the invention, a part of the facets is formed without a diffractive grid pattern. Due to the proportion of lattice-free facets, the degree of the imitated dispersion can be adjusted.
Der beschriebene reflektive Flächenbereich kann mit anderen Sicherheitsmerkmalen kombiniert werden, beispielsweise mit Hologrammen, insbesondere Echtfarbenhologrammen, mit Subwellenlängengittern oder anderen Subwellenlängenstrukturen, mit Mikrospiegelanordnungen ohne diffraktive Gitter, oder auch mit Sicherheitsmerkmalen, die auf speziellen Materialeigenschaften, wie elektrischer Leitfähigkeit, magnetischen Eigenschaften, Lumineszenz, Fluoreszenz oder dergleichen basieren. Die anderen Sicherheitsmerkmale können beispielsweise in Lücken des reflektiven Flächenbereichs vorgesehen und mit diesem verschachtelt sein.The described reflective surface area can be combined with other security features, for example with holograms, in particular true color holograms Sub-wavelength gratings or other sub-wavelength structures, with micromirror arrangements without diffractive gratings, or with security features based on specific material properties, such as electrical conductivity, magnetic properties, luminescence, fluorescence or the like. The other security features may for example be provided in gaps of the reflective surface area and be nested therewith.
Schließlich sei bemerkt, dass die angegebene Bedingung, dass der Gittervektor parallel zum Kreuzprodukt des Einheitsvektors in z-Richtung mit dem Normalenvektor der jeweiligen Facette liegt, für reale Strukturen natürlich nicht mathematisch exakt erfüllt sein muss oder kann, sondern dass es sich für den Fachmann versteht, dass kleine, beispielsweise fabrikationstechnische unvermeidliche Abweichungen von den mathematisch exakten Bedingungen die beschriebenen Effekte und die Funktionsweise der Sicherheitselemente nicht beeinträchtigen.Finally, it should be noted that the specified condition that the grid vector is parallel to the cross product of the unit vector in the z direction with the normal vector of the respective facet, for real structures, of course, must not be mathematically exactly met or can, but that it understands the expert in that small, for example production-related, unavoidable deviations from the mathematically exact conditions do not impair the described effects and the functioning of the security elements.
Die Erfindung enthält auch einen Datenträger mit einem Sicherheitselement der beschriebenen Art. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um ein Wertdokument, wie eine Banknote, insbesondere eine Papierbanknote, eine Polymerbanknote oder eine Folienverbundbanknote, um eine Aktie, eine Anleihe, eine Urkunde, einen Gutschein, einen Scheck, eine hochwertige Eintrittskarte, aber auch um eine Ausweiskarte, wie etwa eine Kreditkarte, eine Bankkarte, eine Barzahlungskarte, eine Berechtigungskarte, einen Personalausweis oder eine Passpersonalisierungsseite handeln.The invention also includes a data carrier with a security element of the type described. The data carrier may in particular be a value document, such as a banknote, in particular a paper banknote, a polymer banknote or a film composite banknote, a share, a bond, a certificate, a coupon , a check, a high-quality entrance ticket, as well as an identification card, such as a credit card, a bank card, a cash card, an authorization card, an identity card or a pass personalization page.
Die Erfindung enthält weiter ein Verfahren zur Herstellung eines optisch variablen Sicherheitselements der oben beschriebenen Art, bei dem
- – ein Träger bereitgestellt und mit einem reflektiven Flächenbereich versehen wird, dessen Ausdehnung eine x-y-Ebene und eine darauf senkrecht stehende z-Achse definiert,
- – wobei der reflektive Flächenbereich mit einer Vielzahl von reflektiven Pixeln ausgebildet wird, die jeweils eine oder mehrere, gleich orientierte reflektive Facetten aufweisen, wobei eine Orientierung jeder Facette relativ zur x-y-Ebene durch die Angabe ihres normalisierten Normalenvektors bestimmt ist,
- – die reflektiven Facetten so orientiert werden, dass der reflektive Flächenbereich für einen Betrachter als gegenüber seiner tatsächlichen Raumform vor- und/oder zurückspringende Fläche wahrnehmbar ist, und
- – zumindest ein Teil der Facetten mit einem diffraktiven Gittermuster aus einer Vielzahl von Gitterlinien versehen wird, dessen Gittervektor parallel zum Kreuzprodukt des Einheitsvektors in z-Richtung mit dem Normalenvektor der jeweiligen Facette liegt.
- A support is provided and provided with a reflective surface area, the extent of which defines an xy plane and a z axis perpendicular thereto,
- Wherein the reflective area is formed with a plurality of reflective pixels, each having one or more similarly oriented reflective facets, wherein an orientation of each facet relative to the xy plane is determined by the indication of its normalized normal vector,
- - The reflective facets are oriented so that the reflective surface area is perceptible to an observer as compared to its actual space shape and / or receding surface, and
- - At least a portion of the facets is provided with a diffractive grating pattern of a plurality of grid lines whose grating vector is parallel to the cross product of the unit vector in the z-direction with the normal vector of the respective facet.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements können die reflektiven Facetten zusammen mit den diffraktiven Gittermustern beispielsweise mittels Graustufenlithographie in einen Fotolack geschrieben, anschließend entwickelt, galvanisch abgeformt, in einen UV-Lack geprägt und verspiegelt werden. Die Verspiegelung kann beispielsweise durch eine aufgebrachte, beispielsweise aufgedampfte Metallschicht verwirklicht werden. Typischerweise wird dabei eine Aluminiumschicht mit einer Stärke von beispielsweise 50 nm aufgebracht. Natürlich können auch andere Metalle, wie etwa Silber, Kupfer, Chrom, Eisen, Nickel oder Legierungen davon verwendet werden. Auch können alternativ zu Metallen Halbleiter wie etwa Silizium, hochbrechende Beschichtungen, beispielsweise aus ZnS, Al2O3 oder TiO2, oder auch farbkippende Schichten aufgebracht werden. Das Aufbringen, insbesondere Bedampfen kann vollflächig erfolgen, es ist jedoch auch möglich, eine nur bereichsweise bzw. rasterförmige Beschichtung durchzuführen, so dass das Sicherheitselement teilweise transparent bzw. transluzent ist.To produce a security element according to the invention, the reflective facets can be written together with the diffractive grating patterns, for example by means of gray scale lithography, into a photoresist, then developed, galvanically molded, embossed into a UV varnish and mirrored. The mirror coating can be realized for example by an applied, for example vapor-deposited metal layer. Typically, an aluminum layer with a thickness of, for example, 50 nm is applied. Of course, other metals such as silver, copper, chromium, iron, nickel or alloys thereof may also be used. Also, as an alternative to metals, semiconductors such as silicon, high-index coatings, for example made of ZnS, Al 2 O 3 or TiO 2 , or also color-shifting layers can be applied. The application, in particular vapor deposition can be carried out over the entire surface, but it is also possible to perform a coating only in regions or grid-shaped, so that the security element is partially transparent or translucent.
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.Further exemplary embodiments and advantages of the invention are explained below with reference to the figures, in the representation of which a representation true to scale and proportion has been dispensed with in order to increase the clarity.
Es zeigen:Show it:
Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten erläutert.
Das in
Das optisch variable Sicherheitselement
Der Aufbau erfindungsgemäßer Sicherheitselemente und das Zustandekommen der dreidimensionalen Darstellung mit imitierter Dispersion wird nun mit Bezug auf die
Zurückkommend zunächst auf die Darstellung der
Dabei ist die Orientierung jeder Facette
Im Ausführungsbeispiel sind die Pixel
Da die geometrische Reflexionsbedingung ”Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel” für die Reflexion von gerichtetem Licht
Die reflektiven Facetten
Um über die Imitation der Dreidimensionalität der Fläche
Mit ez = (0, 0, 1) und n = (nx, ny, nz) ist also g||(ez × n) und der Gittervektor jeder Facette kann allgemein als g = (gx, gy, 0) mit der Gitterperiode |g| geschrieben werden. In
Der Detailausschnitt der
Wird zur näheren Erläuterung zunächst nur eine reflektive Facette
Nimmt man nun das diffraktive Gittermuster
Bei den Gittermustern
Für die oben genannte Betrachtungsrichtung in der Ebene des Normalenvektors und der z-Achse ändern sich die Winkel α und β der Gittergleichung beim Kippen der reflektive Facette um eine Achse senkrecht zu der genannten Ebene nicht. Bei einer Verkippung um eine andere Achse ändern sich dagegen mit der Verkippung auch die Winkel α und β in der Gittergleichung graduell. Bei einer solchen Verkippung tritt also eine graduelle Farb- und/oder Intensitätsänderung auf, durch die sich insbesondere der Farbeindruck der Facette
Kehrt man nun zu einem reflektiven Flächenbereich
Die farbigen Reflexionen der ersten und höheren Beugungsordnungen suggerieren dem Betrachter zusätzlich das Auftreten von Dispersion, welche ihm von geschliffenen transparenten Objekten her vertraut ist. Von besonderer Bedeutung ist dabei, dass die farbigen Reflexionen benachbarter Pixel
Die oben genannte Bedingung, nach der der Gittervektor g des Gittermusters parallel zum Kreuzprodukt des Einheitsvektors in z-Richtung ez mit dem Normalenvektor n der jeweiligen Facette liegen soll, kann auf parallel zur x-y-Ebene liegenden Facetten nicht angewandt werden, da das Kreuzprodukt dort gleich Null ist. Wie oben beschrieben werden die parallel zur x-y-Ebene liegenden Facetten daher vorteilhaft mit einem Gittermuster versehen, dessen Gittervektor im Wesentlichen parallel zu den Gittervektoren der Gittermuster angrenzender Facetten liegt.The above-mentioned condition according to which the grating vector g of the grating pattern should lie parallel to the cross product of the unit vector in the z direction e z with the normal vector n of the respective facet can not be applied to facets lying parallel to the xy plane since the cross product is there is equal to zero. As described above, the facets lying parallel to the xy plane are therefore advantageously provided with a grid pattern whose grid vector lies substantially parallel to the grid vectors of the grid patterns of adjacent facets.
Weiter legt die oben genannte Bedingung an den Gittervektor g nur dessen Richtung, nicht aber seinen Betrag fest. Vielmehr kann durch die Wahl der Gitterperiode unabhängig von den bisherigen Überlegungen der Grad der imitierten Dispersion eingestellt werden. Kleinere Gitterperioden führen dabei zu einer stärker ausgeprägten räumlichen Auffächerung des Lichtes nach Spektralfarben und damit zu farbigen Reflexionen von geringerer Intensität. Nach der Festlegung der Richtung des Gittervektors wird die Gitterperiode also gemäß der Stärke des gewünschten dispersiven Erscheinungsbilds der gewölbten Fläche
Eine weitere Möglichkeit, den Grad der imitierten Dispersion einzustellen, besteht darin, einen bestimmten Teil der Facetten ohne Gittermuster auszubilden und durch den Anteil gitterfreier Facetten den Grad der imitierten Dispersion zu reduzieren.Another way to adjust the degree of mimic dispersion is to form a certain part of the facets without lattice patterns and to reduce the degree of mimic dispersion by the proportion of lattice-free facets.
Die reflektiven Pixel
Eine weitere Möglichkeit, unerwünschte Beugungseffekte durch die Aufteilung des Flächenbereichs in Facetten zu unterdrücken, besteht darin, die Facetten in ihrer Höhe über dem Flächenbereich aperiodisch gegeneinander zu versetzten. Beispielsweise zeigt
Zusätzlich zu dieser Bewegung der Spiegelreflexe
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Banknotebill
- 1212
- Sicherheitselementsecurity element
- 1414
- Brillantmotivbrilliant motive
- 1616
- Wertzahlvalue number
- 2020
- reflektiver Flächenbereichreflective surface area
- 3030
- Pixelpixel
- 3232
- reflektive Facettenreflective facets
- 3434
- diffraktives Gittermusterdiffractive grid pattern
- 3636
- Gitterliniengridlines
- 3838
- Trägercarrier
- 4040
- gewölbte Flächearched area
- 4242
- Reflexion von gerichtetem LichtReflection of directional light
- 4444
- Höhenliniecontour
- 5050
- reflektiver Flächenbereichreflective surface area
- 52, 52-j, 52-k52, 52-j, 52-k
- Facettenfacets
- 54-j, 54-k54-y, 54-k
- reflektierte Lichtstrahlenreflected light rays
- 5050
- reflektiver Flächenbereichreflective surface area
- 52, 5452, 54
- Teilbereichesubregions
- 6060
- Zifferndigits
- 6262
- Spiegelreflexemirror reflections
- 6464
- farbige Reflexionencolored reflections
- 6666
- senkrechte Bereichevertical areas
- 6868
- waagrechte Bereichehorizontal areas
- 70, 7270, 72
- Kippachsentilting axes
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2012/055506 A1 [0019] WO 2012/055506 A1 [0019]
Claims (17)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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