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Die
Erfindung betrifft ein optisches Sicherheitselement mit einer Substratschicht,
bei dem in einem Flächenbereich
der Substratschicht bereichsweise eine erste Mikrostruktur zur Erzeugung
eines ersten optisch erkennbaren Effekts in die Substratschicht
abgeformt ist.
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In
US 6 351 537 B1 wird
die Verwendung eines Sicherheitselements beschrieben, das ein Hologramm
und ein verstecktes Bild auf einem gemeinsamen Träger-Substrat
implementiert. Bei dem Hologramm handelt es sich um ein im Tageslicht
sichtbares Hologramm, das durch eine in einen Photopolymerfilm abgeformte
beugungsoptische Struktur generiert wird und ohne die Verwendung
einer monochromatischen, kohärenten
Lichtquelle (Laser) sichtbar ist. Das versteckte Bild ist auf dem
Substrat vorzugsweise in der Nähe
des Hologramms angeordnet. Das versteckte Bild wird mittels einer
Decodiervorrichtung sichtbar gemacht. Als Decodiervorrichtung werden
digitale Kopierer oder Scanner verwendet. Weiter wird beschrieben,
als Decodiervorrichtung einen transparenten Träger zu verwenden, auf dem ein Linienraster
mit einem der gewünschten
Abtastfrequenz entsprechenden Linienabstand aufgedruckt ist.
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Das
versteckte Bild wird dadurch aus einem Ausgangsbild erzeugt, dass
zuerst die Frequenz-Komponenten des Ausgangsbildes, die grösser als
die halbe Abtast-Frequenz der Decodiervorrichtung sind, entfernt
werden und die verbleibenden Frequenz-Komponenten sodann an der
Frequenzachse gespiegelt werden, die der halben Abtast-Frequenz
entspricht.
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Hierdurch
wird von dem Substrat ein erstes Sicherheitsmerkmal, nämlich das
Hologramm, und ein zweites Sicherheitsmerkmal, nämlich das versteckte Bild,
bereit gestellt, wodurch sich die Anzahl der Sicherheitsmerkmale
und damit die Fälschungssicherheit
erhöht.
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US 5 999 380 beschreibt
ein holographisches Verfahren zur Erhöhung der Fälschungssicherheit, bei dem
in einem Hologramm ein verstecktes Bild geformt ist, das nur mittels
einer speziellen Auswerteeinrichtung erkennbar ist. Nur wenn die Auswerteeinrichtung über das
Hologramm bewegt wird, dann kann das versteckte Bild von dem menschlichen
Betrachter optisch erfasst werden.
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Ein
derartiges Hologramm mit einem versteckten Bild wird hierbei in
einem Codier-Prozess erzeugt, dem zum einen ein Hintergrundbild
und zum anderen das in dem Hologramm zu versteckende Bild zugrunde
liegen. Das Hintergrundbild besteht aus einer Vielzahl paralleler,
schwarzer Streifen. In dem Codier-Prozess werden nun diejenigen
Teile des zu versteckenden Musters, die über den schwarzen Streifen
des Hintergrundbildes liegen, in weiss konvertiert und diejenigen
Teile des zu versteckenden Bildes, die über dem weissen Teil des Hintergrundbildes
liegen, in schwarz belassen. Um das in dem sich so ergebenden Bild
versteckte Musters noch weniger erkennbar für das unbewaffnete Auge eines
Betrachters zu machen, wird das sich ergebende Bild weiter mit einem
optischen Rausch-Muster überlagert.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Fälschungssicherheit von optischen
Sicherheitselementen weiter zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird von einem optischen Sicherheitselement gelöst, bei
dem in einem Flächenbereich
einer Substratschicht bereichsweise eine erste Mikrostruktur zur
Erzeugung eines ersten optisch erkennbaren Effekts in die Substratschicht
abgeformt ist, bei dem der Flächenbereich
in mikroskopisch feine Musterbereiche und einen Hintergrundbereich
geteilt ist und die erste Mikrostruktur in den Musterbereichen,
aber nicht in dem Hintergrundbereich abgeformt ist, bei dem die
mikroskopisch feinen Musterbereiche in dem Flächenbereich in Form eines Moiré-Musters
angeordnet sind, in das eine mittels eines zugeordneten Verifizierungselements
auswertbare versteckte Information als Sicherheitsmerkmal codiert
ist, und bei dem mikroskopisch feinen Musterbereiche weiter gemäss einer
Substrukturierungs-Funktion substrukturiert sind, die eine als weiteres
Sicherheitsmerkmal dienende mikroskopische Substrukturierung des
Moiré-Musters
beschreibt.
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Ein
Moiré-Musters
ist hierbei ein aus sich wiederholenden Strukturen gebildetes Muster,
das bei der Überlagerung
mit oder Betrachtung durch ein weiteres, von sich wiederholenden
Strukturen gebildetes Muster ein neues Muster zeigt, das in dem
Moiré-Muster
versteckt ist.
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Durch
die Überlagerung
eines Moiré-Musters
mit einer Dekodiervorrichtung wird durch den Moiré-Effekt
das in dem Moiré-Muster
verstecktes Muster sichtbar. Der klassische Moiré-Effekt ergibt sich aus der
Interaktion zwischen sich überlagernden dunklen
und hellen Strukturen. Er resultiert aus der geometrischen Verteilung
von dunklen und hellen Bereichen in den sich überlagernden Bereichen, wobei
Bereiche, in denen dunklen Elemente aufeinanderfallen heller als
Bereiche erscheinen, in denen die dunklen Elemente der sich überlagernden
Bereiche nebeneinander liegen.
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Die
Erfindung stellt ein Sicherheitselement zur Verfügung, das durch das Ineinandergreifen
verschiedener Sicherheitsmerkmale nur sehr schwer nachahmbar ist.
Durch die Substrukturierung von in Form eines Moiré-Musters
angeordneten mikroskopischen feinen Musterbereichen einer Mikrostruktur werden
zusätzliche
Informationen in dem Flächenbereich
codiert, die weder durch das blosse Auge noch durch das dem Moiré-Muster
zugeordnete Verifizierungselement erkennbar sind. Die konkrete Ausgestaltung
der Substruktur kann jedoch mit einer Lupe oder einem Mikroskop
erkannt werden und als zusätzliches
Sicherheitsmerkmal oder zur Kennzeichnung dienen. Da die Substrukturierung
weiter Auswirkung auf die mittlere Flächenbelegung innerhalb der
Musterbereiche des Moiré-Musters
hat, wirkt sich die Vornahme von Änderungen in der Substrukturierung
auch auf die optischen Effekte aus, die bei der Prüfung des
Flächenbereiches
mittels eines dem Moiré-Muster
zugeordneten Verifizierungselement sichtbar werden. So werden beispielsweise
derartige Änderungen
durch das Entstehen von inhomogene Bereichen (Betrachtung mit/ohne
Verifizierungselement) oder durch Veränderung der sich beim Verschieben
oder Verdrehen des Verifizierungselements ergebenen optischen Effekte
erkennbar. Die von der Substrukturierung, der Anordnung der Musterbereiche
und der Mikrostruktur erzeugten optischen Effekte greifen so ineinander
und überlagern
sich, wodurch eine Nachahmung erschwert und Fälschungen leicht erkennbar
sind.
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Weiter
können
die von einem erfindungsgemässen
Sicherheitselement generierten optischen Effekte nicht mittels eines
in einem Hologramm enthaltenen Moiré-Bildes nachgeahmt werden.
Eine Nachbildung mittels herkömmlicher
holographischer Techniken, wie dies beispielsweise bei der blosen
Implementierung eines versteckten Bildes in einem Hologram möglich ist,
ist demnach nicht möglich.
Dadurch wird die Fälschungssicherheit
weiter erhöht.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
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Es
ist zweckmässig,
als erste Mikrostruktur ein Beugungsgitter, eine Beugungsstruktur
zur Erzeugung eines ersten Hologramms oder eine Mattstruktur zu
verwenden. Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, in dem Hintergrundbereich
eine reflektierende Fläche,
eine transparente Fläche
(Mikro-Metallisierung),
ein zweites, sich von dem ersten Beugungsgitter unterscheidendes
Beugungsgitter, eine Beugungsstruktur zur Erzeugung eines zweiten
Hologramms oder eine von der ersten Mattstruktur unterschiedliche
zweite Mattstruktur abzuformen.
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Die
ersten und zweiten Beugungsgitter können sich hierbei beispielsweise
im Azimutwinkel, Gitterfrequenz oder Profilform unterscheiden.
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Unter
Mattstrukturen sind Strukturen mit streuenden Eigenschaften zu verstehen.
Diese streuenden Eigenschaften können
durch eine Mikrostruktur mit einem stochastischen Oberflächenprofil
oder durch eine Beugungsstruktur erzeugt werden, die derartige Eigenschaften
besitzt. Derartige Beugungsstrukturen können auch holographisch erzeugt
werden. Bei den ersten und zweiten Mattstrukturen kann es sich um
isotrope oder anisotrope Mattstrukturen handeln. Isotrope Mattstrukturen
haben einen symmetrischen Streukegel, wohingegen anisotrope Mattstrukturen
ein asymmetrisches Streuverhalten zeigen und beispielsweise eine
bevorzugte Streurichtung besitzen. Die erste und die zweite Mattstruktur unterscheiden
sich hierbei beispielsweise in dem Öffnungswinkel des Streukegels
und/oder in der bevorzugten Streurichtung.
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Natürlich ist
es auch möglich,
dass der Hintergrundbereich unterschiedliche Mikrostrukturen aufweist.
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Dadurch,
dass in dem Hintergrundbereich eine von der Mikrostruktur des Musterbereichs
unterschiedliche Mikrostruktur abgeformt wird, treten weitere optische Überlagerungseffekte
auf, wodurch die Fälschungssicherheit
des optischen Sicherheitselements weiter verbessert wird.
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Weiter
ist es auch möglich,
Mikrometallisierung als weitere Variante zur Substrukturierung einzusetzen.
Der Kontrast wird durch den Unterschied zwischen reflektierender
Schicht und transparentem Bereich erzielt. In diesem Fall kann der
Musterbereich auch als Spiegel ausgestaltet sein. Weiter kann die
Mikrometallisierung mit einer semitransparenten HRI-Schicht im Hintergrundbereich
kombiniert werden. Sowohl im Musterbereich als auch im Hintergrundbereich
kann zudem dieselbe beugungsoptische Struktur vorliegen, wobei der
Kontrast durch das unterschiedliche Reflexionsvermögen erzielt wird.
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Es
ist vorteilhaft, dass das Moiré-Muster
aus einem Linienraster aus einer Vielzahl von Linien mit einem Linienabstand
im Bereich von 40 bis 200 μm besteht.
Dieses Linienraster ist bereichsweise zur Erzeugung der verdeckten
Information phasenverschoben. Die Phasenverschiebung beträgt hierbei
vorzugsweise eine halbe Raster-Periode. Neben einem linearen Linienraster
ist es auch möglich,
dass die Linien des Linienrasters gekrümmte Bereiche aufweisen und
beispielsweise wellenförmig
oder kreisförmig
angeordnet sind. Zur Decodierung der versteckten Information ist
dann ein entsprechendes Verifizierungselement notwendig, das ebenso über ein
derart geformtes Linienraster verfügt. Auf diese Art und Weise
ist es möglich,
dass die Decodierung der versteckten Information nur mittels eines
ganz speziellen, individuellen Verifizierungselements möglich ist, was
die Fälschungssicherheit
des optischen Sicherheitselements weiter erhöht. Weiter besteht die Möglichkeit,
das Moiré-Muster
aus zwei um 90 Grad gegeneinander verdrehte Linienraster aufzubauen. Hierdurch
wird der vorteilhafte Effekt erzielt, dass sich nicht nur eine,
sondern zwei unterschiedliche versteckte Informationen in dem Moiré-Muster codieren lassen.
Durch ein Verdrehen des Verifizierungselements sind diese Informationen
nacheinander auswertbar. Auch dies erhöht die Fälschungssicherheit des optischen
Sicherheitselements.
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Die
mittlere Flächenbelegung
des Moiré-Musters
in Bezug auf das Auflösungsvermögen des
menschlichen Auges sowie die mittlere Flächenbelegung der durch die
Substrukturierungs-Funktion beschriebenen Substrukturierung in Bezug
auf das Auflösungsvermögen des
menschlichen Auges ist vorzugsweise konstant. Dadurch ist es dem
menschlichen Betrachter nicht möglich,
das Vorliegen weiterer Sicherheitsmerkmale ohne Hilfsmittel zu erkennen.
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Vorteilhafte
Effekte lassen sich dadurch erzielen, dass die mittlere Flächenbelegung
des Moiré-Musters
in Bezug auf das Auflösungsvermögen des
menschlichen Auges konstant ist, die Flächenbelegung der Musterbereiche
jedoch durch partiell unterschiedliche Substrukturierung variiert
ist. Hierdurch ist es möglich,
durch die Substrukturierung für das
menschliche Auge optisch erkennbare Muster in dem Flächenbereich
zu generieren, was die Fälschungssicherheit
weiter erhöht.
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Die
Substrukturierungs-Funktion beschreibt bevorzugt ein zusammenhängendes
Substrukturierungs-Muster. Es ist jedoch auch möglich, dass die Substrukturierungs-Funktion
ein nicht zusammenhängendes
Substrukturierungs-Muster beschreibt.
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Es
ist zweckmässig,
dass die Substrukturierungs-Funktion ein aus einer Vielzahl gleichartiger Einzelelemente
aufgebautes Substrukturierungs-Muster beschreibt. Weitere Vorteile
sind dadurch erzielbar, dass die Abstände der einzelnen Elemente
oder deren Orientierung zur Codierung weiterer Informationen in
der Substrukturierung variiert werden. Diese zusätzlichen Informationen können als
weiteres Sicherheitsmerkmal oder zur Datenspeicherung verwendet
werden. Besonders vorteilhaft ist, wenn – wie bereits oben ausgeführt – hierbei
die mittlere, für
das menschliche Auge auflösbare
Flächenbelegung
des Substrukturierungs-Musters konstant bleibt.
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Weitere
bevorzugte Möglichkeiten,
zusätzliche
Informationen und Sicherheitsmerkmale durch die Substrukturierung
einzubringen bestehen darin, dass die Substrukturierungs-Funktion
einen Mikrotext oder Nanotext beschreibt oder ein zweidimensionales
Raster überlagert.
Bevorzugte Buchstabenhöhen
des Mikro- oder Nanotextes liegen hierbei im Bereich von 50 bis
80 μm. Anstelle
eines Mikro- oder Nanotextes oder in Kombination mit einem solchen kann
die Substrukturierungs-Funktion auch Nano-Bilder beschreiben, die
beispielsweise aus Pixeln einer Größe von 1 μm × 1 μm gebildet sind. Bei einem solchen
Nano-Bild kann es sich auch um ein Firmenlogo handeln. Bevorzugt
liegen derartige Nano-Bilder in einem Größenbereich von 20 μm bis 100 μm.
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Weitere
vorteilhafte Effekte lassen sich dadurch erzielen, dass die Musterbereiche
mit einem asymmetrischen Flächenprofil
substrukturiert werden. Hierdurch wirkt sich die Substrukturierung
besonders auf die beim Verschieben des Verifizierungselements für den Betrachter
sichtbaren optischen Effekt aus. Besonders vorteilhaft ist es hier,
lediglich die Flächenschwerpunkte
der Musterbereiche bereichsweise zur Erzeugung der versteckten Informationen gegeneinander
in der Phase zu verschieben, also die Flächenschwerpunkte und nicht
die Umrisslinie der Musterbereiche gemäss des Moiré-Musters anzuordnen. Hierdurch
wird das reine Linienraster aufgelöst, so dass auch bei korrekter
Ausrichtung des Verifizierungselements Positionen des Verifizierungselements
existieren, in denen sich Teilbereiche von nicht phasenverschobenen
und phasenverschobenen Musterbereichen in ihrer optischen Wirkung überlagern.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen
unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.
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1 zeigt eine Schnitt-Darstellung
eines erfindungsgemässen
optischen Sicherheitselements.
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2 zeigt eine schematische
Darstellung eines Flächenbereiches
des optischen Sicherheitselements nach 1.
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3a bis 3d zeigen schematische Darstellungen
möglicher
Substrukturierungs-Muster für ein erfindungsgemässes optisches
Sicherheitselement.
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4 zeigt eine schematische
Darstellung eines Flächenbereiches
eines erfindungsgemässen optischen
Sicherheitselements für
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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5a und 5b zeigen schematische Darstellungen
von Ausschnitten von Flächenbereichen
erfindungsgemässer
optischer Sicherheitselemente für
weitere Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
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6a bis 6c zeigen Ausschnitts-Darstellungen von
Flächenbereichen
erfindunsgemässer optischer
Sicherheitselemente für
weitere Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
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7 zeigt eine schematische
Darstellung mehrerer Teilbereiche eines erfindungsgemässen optischen
Sicherheitselements für
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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1 zeigt eine Prägefolie 1,
die eine Trägerfolie 11 und
eine als optisches Sicherheitselement dienende Übertragungslage 12 aufweist.
Die Übertragungslage 12 weist
eine Ablöse-
und/oder Schutzlackschicht 13, eine Replizierschicht 14,
eine Reflexionsschicht 15 und eine Klebeschicht 16 auf.
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Die
Trägerschicht 21 besteht
beispielsweise aus einer Polyesterfolie einer Dicke von 12 μm bis 50 μm. Auf diese
Trägerfolie
wird die Ablöse-
und/oder Schutzlackschicht 13 in einer Dicke von 0,3 bis
1,2 μm aufgebracht.
Auf die Ablöse-
und/oder Schutzlackschicht wird nun die Replizierschicht 14 aufgebracht.
Bei der Replizierschicht 14 handelt es sich vorzugsweise
um ein transparentes, thermoplastisches Kunststoffmaterial, das
beispielsweise mittels eines Druckverfahrens vollflächig auf
den von der Trägerfolie 11 und
der Schutzlack- und/oder Ablöseschicht 14 gebildeten
Folienkörper
aufgebracht wird. Der Auftrag kann beispielsweise mit einer Linienraster-Tiefdruckwalze
mit einem Auftragsgewicht von 2,2 g/mm nach Trocknung erfolgen,
wobei die Trocknung in einem Trockenkanal bei einer Temperatur von
100 bis 120°C
erfolgt. In die Replizierschicht wird nun mittels eines Prägewerkzeugs
in Bereichen 17 eine mikroskopische Oberflächenstruktur
repliziert.
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Beispielsweise
wird so die mikroskopische Oberflächenstruktur bei etwa 130°C mit einer
aus Nickel bestehenden Matrize eingeprägt.
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Es
ist jedoch auch möglich,
dass die Replikation mittels eines UV-Replikationsverfahrens durchgeführt wird,
bei dem ein UV-Replizierlack auf den von der Trägerfolie 11 und der
Ablöse-
und/oder Schutzlackschicht 13 gebildeten Folienkörper aufgetragen
und anschliessend zur Replikation der Mikrostruktur partiell mit
UV-Licht bestrahlt wird.
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Nach
der Replikation der Mikrostruktur in die Replizierschicht 14 erhärtet der
Replizierlack durch Vernetzung oder in sonstiger Weise.
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Weiter
ist es möglich,
dass die Mikrostruktur mittels holographischer Methoden in der Schicht 14 abgeformt
wird. Hierzu wird bei der holographischen Belichtung der Hintergrundbereich
mit einer entsprechenden Maske abgedeckt oder die Mikrostruktur nach
der Belichtung in dem Hintergrundbereich entfernt.
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Auf
die Replizierschicht 14 wird nun eine dünne Reflexionsschicht 15 aufgebracht.
Bei der Reflexionsschicht 15 handelt es sich vorzugsweise
um eine dünne,
aufgedampfte Metallschicht oder um eine HRI-Schicht (HRI = „High Reflection
Index"). Als Materialien
für eine
HRI-Schicht kommen beispielsweise TiO2,
ZnS oder Nb2O5 in
Frage. Als Material für die
Metallschicht kommen im wesentlichen Chrom, Aluminium, Kupfer, Eisen,
Nickel, Silber, Gold oder eine Legierung mit diesen Materialien
in Frage. Weiter kann Anstelle einer derartigen metallischen oder dielektrischen
Reflexionsschicht eine Dünnfilmschichtfolge
mit mehreren dielektrischen oder dielektrischen und metallischen
Schichten eingesetzt werden.
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Auf
den so gebildeten Folienkörper
wird nun die Klebeschicht 16 aufgebracht, die beispielsweise aus
einem thermisch aktivierbaren Kleber besteht.
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Zur
Aufbringung des optischen Sicherheitselements auf ein Sicherheitsdokument
oder einen sonstigen zu sichernden Gegenstand wird die Prägefolie 1 mit
der Übertragungslage 12 voran
auf das Sicherheitsdokument bzw. den zu sichernden Gegenstand aufgebracht
und dann unter Einwirkung von Wärme
gegen das Sicherheitsdokument bzw. den zu sichernden Gegenstand
gepresst. Dabei verbindet sich die Übertragungslage über die
Kleberschicht 16 mit der entsprechenden Oberfläche des
Sicherheitsdokuments oder des zu sichernden Gegenstandes. Weiter
löst sich
infolge der Wärmeentwicklung
die Übertragungslage 12 von
der Trägerfolie 11,
die nun von der Übertragungslage 12 abgezogen
und entfernt wird. Auf dem Sicherheitsdokument oder dem zu sichernden
Gegenstand ist nun ein erfindungsgemässes optisches Sicherheitselement
aufgebracht, das aus der Übertragungslage 12 oder
Teilen der Übertragungslage 12 besteht.
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Es
ist natürlich
auch möglich,
dass ein erfindungsgemässes
optisches Sicherheitselement Teil einer Transfer- oder Laminierfolie
ist oder von einer Prägefolie,
Stickerfolie, Transferfolie oder Laminierfolie gebildet wird. Weiter
ist es auch möglich,
dass ein erfindungsgemässes
optisches Sicherheitselement neben den in 1 gezeigten Schichten 13, 14, 15 und 16 weitere
Schichten aufweist. Derartige Schichten können beispielsweise (farbige)
Dekorschichten oder Schichten eines Dünnfilm-Schichtsystems sein,
das blickwinkelabhängige
Farbverschiebungen mittels Interferenz erzeugt.
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Weiter
ist es auch möglich,
die Reflexionsschicht 15 nur partiell auszuführen oder
auf sie ganz zu verzichten, so dass das optische Sicherheitselement
als transparentes und nicht als reflektives Sicherheitselement wirkt.
Auch könnte
auf die Klebeschicht 16 verzichtet werden.
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Wie
bereits oben erläutert,
wird die Mikrostruktur nur bereichsweise in die Replizierschicht 14 repliziert,
so dass in der Replizierschicht 14 Bereiche 17 vorliegen,
in denen die Mikrostruktur repliziert ist, und Bereiche 18 vorliegen,
in denen die Mikrostruktur nicht in die Oberfläche der Replizierschicht 14 repliziert
ist. 2 zeigt nun einen
Flächenbereich
des von der Übertragungslage 12 gebildeten
optischen Sicherheitselements, anhand dessen verdeutlicht wird,
in welchen Bereichen eine Replikation der Mikrostruktur in die Oberfläche der
Replizierschicht 14 erfolgt.
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2 zeigt einen Flächenbereich 2,
der in einen Hintergrundbereich 20 und mehrere Musterbereiche 21 bis 40 geteilt
ist. Wie in 2 gezeigt,
sind die Musterbereiche 21 bis 39 jeweils gemäss einer Substrukturierungs-Funktion
substrukturiert, wobei die Substrukturierungs-Funktion eine Substrukturierung
des jeweiligen Musterbereiches in Form eines mäanderförmigen Musters beschreibt.
Die Musterbereiche 22, 24 und 26 sind
von dem Musterbereich 21 bevorzugt 40 bis 300 μm beabstandet.
Durch eine derartige Beabstandung wird erzielt, dass zum einen die
von den in den Musterbereichen 21, 22, 24 und 26 angeordneten
Mikrostrukturen erzeugten optischen Effekte sich im menschlichen
Auge mischen und nicht einzeln aufgelöst werden, und dass zum anderen
ausreichend grosse Einzelflächen
für die
jeweilig abgeformte Mikrostruktur zur Verfügung stehen. Entsprechend sind
dann auch die Musterbereiche 22, 24, 26, 27, 29, 31, 32, 34, 36, 37 und 39 voneinander
beabstandet.
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Wie
in 2 gezeigt, sind in
einem V-förmigen
Teilbereich 3 des Flächenbereiches 2 die
Musterbereiche 23, 28, 35, 38, 40, 35, 30 und 24 phasenverschoben
gegenüber
den sie umgebenden Musterbereichen 21, 22, 26, 27, 29, 31, 32, 34, 36, 37 und 39 angeordnet.
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Die
Musterbereiche 21 bis 40 bilden demnach eine mittels
der oben beschriebenen Substrukturierungs-Funktion substrukturiertes
Linienraster mit einer Vielzahl gleichmässig beabstandeter substrukturierter
Linien, wobei das Linienraster im Teilbereich 3 zur Erzeugung
der versteckten Information phasenverschoben ist.
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In
den Musterbereichen 21 bis 40 ist nun ein erste
Mikrostruktur abgeformt. Bei dieser Mikrostruktur handelt es sich
bevorzugt um eine Beugungsstruktur eines 3D- oder 2D/3D-Hologramms.
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Weiter
ist es möglich,
dass die Mikrostruktur von einem Beugungsgitter mit einer Spatialfrequenz von
mehr als 300 Linien/mm gebildet wird. Bevorzugte Spatialfrequenzen
eines solchen Beugungsgitters liegen im Bereich von 600 bis 1.800
Linien/mm. Weiter kann es auch vorteilhaft sein, ein Beugungsgitter mit
einer sehr hohen Spatialfrequenz zu verwenden, die kleiner als die
Wellenlänge
des Lichts ist. Auch Beugungsgitter nullter Ordnung oder asymmetrische Beugungsgitter
können
zum Einsatz kommen. Die Gitterparameter des Beugungsgitters können hierbei in
den Musterbereichen 21 bis 40 konstant sein, aber auch
variiert werden, um so beispielsweise einen Kinegram®-Effekt
oder sonstige optische Effekte zu erzeugen, die einen vom Betrachtungswinkel
abhängigen
optischen Eindruck generieren.
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Weiter
ist es möglich,
dass als Mikrostruktur eine Mattstruktur in den Musterbereichen 21 bis 40 abgeformt
wird.
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Weiter
ist es auch möglich,
mittels Teilmetallisierung in den Musterbereichen 21 bis 40 transparente
Bereiche vorzusehen, wohingegen im Hintergrundbereich 20 eine
diffraktive Struktur vorgesehen wird.
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In
dem Hintergrundbereich 20, der sich aus den nicht von den
Musterbereichen 21 bis 40 bedeckten Teilflächen des
Flächenbereichs 2 zusammensetzt,
ist keine Mikrostruktur in die Replikationsschicht 14 abgeformt,
so dass sich dort eine Planare reflektierende Fläche ergibt, von der sich die
in den Musterbereichen 21 bis 40 abgeformte Mikrostruktur abhebt.
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Es
ist jedoch auch möglich,
dass in dem Hintergrundbereich 20 anstelle eines Planaren
reflektierenden Elements ein transmissives Element, ein Beugungsgitter,
eine ein Hologram erzeugende Beugungsstruktur oder eine Mattstruktur
abgeformt ist.
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Ist
in den Musterbereichen 21 bis 39 die Beugungsstruktur
eines Hologramms abgeformt, so ist in dem Hintergrundbereich 20 bevorzugt
eine Mattstruktur, ein Beugungsgitter oder eine Beugungsstruktur
eines anderen Hologramms abgeformt, das sich in Betrachtungsrichtung
und/oder Farbeindruck vom ersten Hologramm unterscheidet. Ist in
den Musterbereichen 21 bis 40 eine Mattstruktur
abgeformt, so ist in dem Hintergrundbereich 20 bevorzugt eine
zweite Mattstruktur mit einem unterschiedlichen Streuverhalten abgeformt.
Ist in den Musterbereichen 21 bis 40 ein Beugungsgitter
abgeformt, so ist in dem Hintergrundbereich 20 bevorzugt
eine Mattstruktur oder eine sich von diesem Beugungsgitter in den
Gitterparametern, beispielsweise in der Linienzahl oder in der Orientierung,
unterscheidendes Beugungsgitter angeformt.
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Zur
Verifikation der in dem Flächenbereich 2 codierten
Information (Buchstabe „V") wird ein Verifizierungselement
verwendet, das aus einem Linsenraster oder einem gedruckten Linienraster
mit einem dem Linienabstand der Musterbereiche 21 bis 40 entsprechenden
Linienabstand besteht. Ist das Verifizierungselement derart auf
dem Flächenbereich 2 ausgerichtet,
dass es die Musterbereiche 21, 22, 24, 26, 27, 29, 31, 32, 34, 36, 37 und 39 abdeckt,
so wird der durch die Musterbereiche 21 bis 40 bewirkte
optische Effekt nur noch in dem Teilbereich 3 erzeugt.
Der Betrachter nimmt damit in dem Teilbereich 3 einen optischen
Effekt wahr, der sich aus der Überlagerung
des im Hintergrundbereich 20 erzeugten optischen Effekts
und des in den Musterbereichen erzeugten optischen Effekts ergibt.
Der Betrachter nimmt hingegen in dem den Teilbereich 3 umgebenden
Teilbereich des Flächenbereichs 2 lediglich
noch den in dem Hintergrundbereich 20 erzeugten optischen
Effekt wahr. Ist das Verifizierungselement derart orientiert, dass
es die Musterbereiche 23, 25, 28, 30, 33, 35, 38 und 40 abdeckt,
so ergibt sich die umgekehrte Situation. Wir kein Verifizierungselement
auf den Flächenbereich 2 aufgelegt,
so ergibt sich für
den menschlichen Betrachter in dem Flächenbereich ein optischer Eindruck,
der sich aus der Überlagerung des
in den Musterbereichen erzeugten optischen Effekts und des in dem
Hintergrundbereich erzeugten optischen Effekts ergibt. Sind in den
Musterbereichen und in dem Hintergrundbereich beispielsweise Beugungsstrukturen
zweier sich in Betrachtungsrichtung und/oder Farbeindruck unterscheidender
Hologramme abgeformt, so sind bei Betrachtung ohne Verifizierungselement
beide Hologramme für
den Betrachter erkennbar, wobei bei Einsatz eines Verifizierungselements
das eine Hologramm lediglich in dem Teilbereich 3 sichtbar
ist bzw. das andere Hologramm lediglich in dem den Teilbereich 3 umgebenden
Teilbereich des Flächenbereiches 2 sichtbar
ist.
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Da
die mittlere Flächenbelegung
der durch die Substrukturierungs-Funktion beschriebenen mäanderförmigen Substrukturierung
in Bezug auf das Auflösungsvermögen des
menschlichen Auges konstant ist, beeinflusst diese den sich in den
oben beschriebenen Situationen ergebenden Betrachtungs-Eindruck nicht. Sie
kann jedoch mit einer Lupe oder einem Mikroskop erkannt werden und
als zusätzliches
Sicherheitsmerkmal oder zur Kennzeichnung dienen. Wie bereits oben
beschrieben, ergeben sich beim Verschieben des Verifizierungselements
im Flächenbereich 2 durch
die Substrukturierung zusätzliche,
optisch erkennbare Effekte, die als weiteres Sicherheitsmerkmal
dienen können.
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Eine
Phasenverschiebung von 180 Grad zwischen den Musterbereichen des
Teilbereiches 3 und den sie umgebenden Musterbereichen
ermöglicht
einen besonders großen
Kontrast bei Betrachtung durch das Verifizierungselement, da dann
der gesamte Flächenbereich
der Musterbereiche des Teilbereiches 3 abgedeckt sein kann,
wohingegen die diese umgebenden Musterbereiche nicht abgedeckt sind.
Natürlich
ist es hierbei auch möglich,
von der Phasenverschiebung um 180 Grad etwas abzuweichen. Weiter
kann es auch Vorteile mit sich bringen, in dem ein oder anderen
Teilbereich erheblich von einer Phasenverschiebung von 180 Grad
abzuweichen und beispielsweise eine Phasenverschiebung von 45 Grad
oder 135 Grad vorzusehen. So ist es beispielsweise möglich, versteckte
Graustufenbilder zu realisieren, bei denen die Graustufe mittels
der Phasenverschiebung kodiert ist.
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Anstelle
der Verwendung eines linearen Linienrasters für die Anordnung der Musterbereiche 21 bis 40 ist
es möglich,
ein komplexes, beispielsweise wellenförmiges Linienraster zu verwenden,
wobei hier ebenfalls in Teilbereichen des Linienrasters eine Phasenverschiebung
der Musterbereiche vorgenommen wird, um versteckte Informationen
in dem Linienraster zu codieren. Zur Auswertung wird ein Verifizierungselement
eingesetzt, das Flächenbereiche entsprechend
diesem Linienraster abdeckt.
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Anhand
der Figuren 3a bis 4 werden nun weitere Möglichkeiten
der Substrukturierung von Musterbereichen erläutert.
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3a zeigt mehrere Musterbereiche 41, die
gemäss
einer eine mäanderförmige Substrukturierung
beschreibenden Substrukturierungs-Funktion substrukturiert sind. Die Substrukturierungs-Funktion braucht
hierbei nicht ein zusammenhängendes
Substrukturierungs-Muster zu beschreiben. So zeigt 3b substrukturierte Musterbereiche 42,
die gemäss
einem aus einer Vielzahl gleichartiger Elemente 43 aufgebauten
Substrukturierungs-Musters substrukturiert sind.
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Die
Abstände
der Einzelelemente oder die Orientierung der Einzelelemente kann
hierbei variiert werden, so lange die mittlere, für das menschliche Auge
auflösbare
Flächenbelegung
des Substrukturierungs-Musters konstant bleibt.
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3c zeigt so die Substrukturierung
zweier benachbarter Musterbereiche 44 und 45,
bei der die Abstände
der einzelnen Elemente 43 variiert sind. Wie in 3c gezeigt, bleibt hierbei
die mittlere Flächenbelegung
des Substrukturierungs-Musters
konstant. Durch eine derartige Änderung
von Abständen ist
es möglich,
zusätzliche,
beispielsweise elektronisch auswertbare Informationen in dem optischen Sicherheitselement
zu codieren.
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3d zeigt nun die Möglichkeit,
nicht nur durch unterschiedliche Beabstandung, sondern auch durch
unterschiedliche Orientierung von Einzelelementen Informationen
in die Substrukturierung zu codieren und hierbei die mittlere, für das menschliche Auge
auflösbare
Flächenbelegung
des Substrukturierungs-Musters konstant zu halten.
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3d zeigt so drei benachbarte
Musterbereiche 46, 47 und 48, die jeweils
von fünf
Einzelelementen gebildet werden, die sich in ihrer Orientierung und
in ihrem Abstand unterscheiden.
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Weiter
ist es auch möglich,
Informationen zusätzlich
durch unterschiedliche Phasenlage benachbarter Einzelelemente in
das Substrukturierungs-Muster zu codieren.
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4 zeigt nun einen Flächenbereich 5,
der in einen Hintergrundbereich 50 und Musterbereiche 51 bis 90 geteilt
ist. Die Musterbereiche 50 bis 90 sind hierbei
gemäss
einer Substrukturierungs-Funktion substrukturiert, die einen Mikrotext
oder Nanotext schreibt. Die Buchstabenhöhe dieses Mikro- oder Nanotextes
beträgt
in dem Ausführungsbeispiel
nach 4 60 μm.
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Die
Flächenbereiche
in einem V-förmigen Teilbereich 6 des
Flächenbereiches 5 sind,
analog zu dem Ausführungsbeispiel
nach 2, gegenüber den
sie umgebenden Musterbereichen phasenverschoben. Der den Hintergrundbereich 50 bildende Teil
des optischen Sicherheitselements ist wie der Hintergrundbereich 20 nach
den Figuren 1 und 2 ausgestaltet und weist
so beispielsweise eine reflektierende planare Fläche, ein Beugungsgitter, eine
Beugungsstruktur eines Hologramms oder eine Mattstruktur auf. Die
von den substrukturierten Musterbereichen 51 bis 90 bedeckten
Bereiche des optischen Sicherheitselements sind wie die Musterbereiche 21 bis 40 nach 2 und 1 ausgestaltet und weisen beispielsweise
ein Beugungsgitter, eine Beugungsstruktur eines Hologramms oder
eine Mattstruktur auf.
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Anstelle
der in 4 gezeigten,
für die
Substrukturierung verwendeten Buchstaben-Kombination „TEXT" ist es natürlich auch
möglich,
eine andersartige Buchstaben-Kombination zu wählen, die auch einen komplexen
Inhalt wiedergeben kann. Weiter ist es auch möglich, anstelle oder in Kombination
mit Buchstaben und Buchstabenkombinationen Nano-Bilder für die Substrukturierung
zu verwenden.
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Weiter
ist es auch möglich,
das die Substrukturierung sich aus einer Kombination verschiedener, oben
beschriebener Substrukturierungsmöglichen zusammensetzt oder
beispielsweise zeilenweise abwechselnd die eine oder die andere
Substrukturierung verwendet wird.
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5a zeigt so beispielsweise
eine Substrukturierung von Musterbereichen und Hintergrundbereich,
bei der der Hintergrundbereich mit einer Substrukturierungen 94 und
die Musterbereiche mit einer Substrukturierung 93 substrukturiert
sind.
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Hierbei
können
in den Bereichen der Substrukturierungen 93 und 94 unterschiedliche
beugungsoptische Strukturen vorgesehen werden. Der lineare Raster
ist wiederum gemäss
der zu kodierenden versteckten Information um eine halbe Periode verschoben.
Wird ein Verifizierungselement (beispielsweise ein lineares Raster
aus transparenten und opaken Regionen mit derselben Periode) aufgelegt,
so deckt er beispielsweise auf der linken Seite die Strukturen in
der Substrukturierung 94 ab, während dem der Verifier auf
der rechten Seite entsprechen die Strukturen in der Substrukturierung 93 abdeckt.
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Gegenüber den
bisher beschriebenen Varianten handelt es sich um einen zusätzlich gemäss „TEXT" substrukturierten
Hintergrundsbereich des Mänders.
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Im
Hintergrund zweier unterschiedlich substrukturierter Linienraster
können
sich weiter beispielsweise Spiegel oder eine weitere Struktur befinden,
die sich von den beiden beugungsoptischen Strukturen der Linienraster,
beispielsweise im Mäander
oder Text, unterscheidet.
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5b zeigt eine weitere Möglichkeit
der Substrukturierung von Musterbereichen.
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5b zeigt mehrere substrukturierte
Musterbereiche 91, die gegenüber substrukturierten Musterbereichen 92 phasenverschoben
sind. Wie in 5 gezeigt,
sind die Musterbereiche 91 und 92 mittels eines
jeweiligen asymmetrischen Substrukturierungs-Musters substrukturiert,
so dass sich der Flächenschwerpunkt
des Musterbereiches durch die Substrukturierung nach oben bzw. nach
unten verschiebt.
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Dieser
Effekt kann dazu verwendet werden, anstelle der in den 2 und 4 gezeigten Phasenverschiebung in den
Teilbereichen 3 bzw. 6 jeweils nur den Flächenschwerpunkt
des sich durch die Substrukturierung ergebenden substrukturierten Musterbereiches
um eine halbe Periode des Verifizierungselements zu verschieben.
Wie in 5b gezeigt, kann
so die Phasenverschiebung um eine halbe Periode durch eine Spiegelung
ersetzt werden.
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Natürlich ist
es auch möglich,
anstelle der in 5b gezeigten
spiegelsymmetrischen Substrukturierungs-Muster für die Musterbereiche 91 und 92 beliebige
unterschiedliche Substrukturierungs-Muster zu verwenden, die sich
in ihrem Flächenschwerpunkt unterscheiden.
Vorteilhaft ist hierbei jedoch, dass die mittlere Flächenbelegung
dieser Substrukturierungs-Muster in Bezug auf das Auflösungsvermögen des
menschlichen Auges konstant bleibt und übereinstimmt, so dass die versteckte
Information vom blossen Auge nicht erkannt werden kann.
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Die 6a bis 6c zeigen weitere Möglichkeiten der Substrukturierung
von Musterbereichen durch die Überlagerung
eines zweidimensionalen Rasters auf.
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So
zeigt 6a einen Flächenbereich 110 mit
mehreren Musterbereichen 111 bis 119 und 6b einen Flächenbereich 120 mit
mehreren Musterbereichen 121 bis 126. Wie dort
gezeigt, ergibt sich die Substrukturierung der Musterbereiche hierbei
jeweils aus der Überlagerung
von Punkt- und Linienrastern. Man erkennt, dass jeweils benachbarte Musterbereiche
ein unterschiedliches Muster aufweisen können, welches sich aus dieser Überlagerung ergibt.
Im Schnitt weist jedoch jeder Musterbereich dieselbe optische Dichte
auf, so dass eine entsprechend mit beugungsoptischen Strukturen
belegte Fläche
einem Betrachter in der Wirkung homogen erscheint, da diese Substrukturierung
vom Auge nicht aufgelöst
werden kann.
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6c zeigt einen Flächenbereich 130 mit Musterbereichen 131 bis 136 und 137 bis 144,
die gemäss
eines zweidimensionalen Rasters angeordnet sind. Das in den 6a und 6b gezeigte Prinzip der Substrukturierung
mittels eins überlagernden
Linien- und Punktrasters wird hier dazu verwendet, zwei verschiedene
versteckte Informationen in die Musterbereiche zu codieren, die
unter zwei verschiedenen Orientierungs-Richtungen (0 Grad und 90
Grad) des Verifizierungselements auswertbar sind.
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7 zeigt mehrere Teilbereiche 140, 150, 160, 170 und 180 eines
Flächenbereiches.
In dem Teilbereich 140 sind mehrere, gegeneinander phasenverschobene
substrukturierte Musterbereiche 142 und 141 angeordnet.
In den Musterbereichen 150, 160, 170 und 180 sind
jeweils mehrere gegeneinander phasenverschobene, substrukturierte
Musterbereiche 152 und 151, 162 und 161, 172 und 171 bzw. 182 und 181 angeordnet.
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Wie
in 7 erkennbar, unterscheiden
sich die Substrukturierungs-Muster in den Teilbereichen 140, 150, 160, 170 und 180 dahingehend,
dass ihre mittlere, für
das menschliche Auge auflösbare
Flächenbelegung
unterschiedlich ist. Die mittlere Flächenbelegung des Substrukturierungs-Musters
ist demnach lediglich in dem jeweiligen Teilbereich konstant, so
dass die durch die Phasenverschiebung codierte Information für den menschlichen
Betrachter ohne Zuhilfenahme eines Verifizierungselements unsichtbar
bleibt.
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Durch
eine derartige partiell unterschiedliche Substrukturierung der Musterbereiche
wird erreicht, dass das Verhältnis
der mittleren Flächenbelegung durch
Musterbereiche und durch den Hintergrundbereich partiell variiert
wird, so dass partiell entweder mehr der in den Musterbereichen
erzeugte optische Effekt oder mehr der in dem Hintergrundbereich
erzeugte optische Effekt in den Vordergrund tritt. Die versteckte
Information ist hierbei mittels des Verifizierungselements in höchstem Kontrast
bei einem mittleren Flächenverhältnis von
Musterbereichen zu Hintergrundbereich erkennbar. Der Kontrast verschwindet
bei 0% oder 100% Flächenbelegung
durch die Musterbereiche.
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Durch
eine derartige partielle Variation der Substrukturierungs-Funktion,
die auch „quasi
kontinuierlich" erfolgen
kann, kann somit ein für
den Betrachter erkennbares, weiteres Sicherheitsmerkmal generiert
werden, beispielsweise eine Bildinformation in Grauwertdarstellung.