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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitskennzeichnung, die sich zur Erfassung von Fälschungen und Verfälschungen eignet.
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Sicherheitskennzeichnungen gegen Fälschungen arbeiten unter Ausnutzung von erfassbaren und vorgegebenen speziellen physikalischen Eigenschaften von Materialien, die ohne vorherige Kenntnis auf Seiten des Fälschers nur schwer nachzumachen sind. Die Hinzufügung der an den betreffenden Waren angebrachten Sicherheitskennzeichnung erlaubt es dem Händler oder Verbraucher, festzustellen, ob die Waren tatsächlich echt sind. Vorrichtungen gegen Verfälschungen verhalten sich ähnlich, besitzen jedoch zusätzlich eine Sicherungsfähigkeit gegen Verfälschung durch unbefugten Eingriff, die unausweichlich mit der Erfassung einer Änderung in den physikalischen Eigenschaften der Vorrichtung im Fall eines mechanischen Eingriffs oder einer chemischen Schädigung verbunden ist.
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Es ist auf diesem Gebiet bekannt, dass Sicherheitskennzeichnungen gegen Fälschungen aus Mehrschichtmaterialien (oder Laminaten) hergestellt werden können, die durch Mehrschicht-Interferenz in einer vorgegebenen Weise mit Licht Wechselwirken. Dies führt zu einem charakteristischen Reflexionsspektrum, das sich je nach dem Winkel, unter dem das Laminat betrachtet wird, ändert. Diese Materialien werden auch als irisierende Materialien bezeichnet.
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Mehrschichtmaterialien werden typischerweise durch Vakuumabscheidung oder Coextrusion aus anorganischen Materialien wie Siliciumoxid oder organischen Polymeren wie Polycarbonat oder Polypropylen hergestellt. Das erzeugte Laminat besitzt in vielen Fällen eine hochkomplexe Struktur und ist daher ohne genaue Kenntnis der ursprünglichen Herstellung nur schwierig nachzumachen. Da die optischen Eigenschaften eines Mehrschichtmaterials für das jeweilige Mehrschichtmaterial hochspezifisch sind, stellen derartige Mehrschichtmaterialien ideale Authentizitätskennzeichen dar.
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Es ist im Stand der Technik bekannt, dass Dünnschicht-Mehrschichtmaterialien bei der Erfassung von Verfälschungen durch unbefugten Eingriff eingesetzt werden können (Optical Dokument Security, zweite Auflage, Herausgeber Rudolf L. van Renesse, Artech House, Seiten 314 bis 315). Dieses Dokument beschreibt, wie mechanische Beanspruchung dazu verwendet werden kann, um die Mehrschichtanordnung zu brechen, was zu einer Entlaminierung (d. h., einer Änderung in der Art der Laminierung oder einem Laminatzerfall) und demzufolge zu einer Änderung in den optischen Eigenschaften des Aufbaus führt.
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Moderne irisierende Materialien sind mit dem Nachteil verbunden, dass Änderungen im Reflexionsspektrum von nur inkrementaler Natur sind, was geradezu dem Gegenteil von hoher Eindeutigkeit entspricht. Dieses Fehlen von Kontrast beschränkt die Anwendbarkeit solcher Materialien auf den Einsatz in Vorrichtungen gegen Verfälschungen. Eine Beschädigung des irisierenden Materials selbst durch mechanische oder eine andere Beanspruchung führt ferner zu einer nicht vorhersagbaren Änderung im Irisieren der Kennzeichnung sowie zu einem möglichen Verlust der Fälschungssicherungseigenschaften nach der Verfälschung.
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US-A-4 608 288 offenbart eine Kennzeichnung mit einer transparenten Grundfolie, einer teilweise daran haftenden Mittelschicht und einer brechbaren Oberschicht mit Lichtbrechungseigenschaften. Eine mechanische Beanspruchung, die auf die Kennzeichnung einwirkte, ist aus der Beschädigung der Oberschicht erkennbar.
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Das zunehmende Raffinement bei Fälschungen und verfälschenden Eingriffen bedeutet, dass ein Bedürfnis nach der Entwicklung alternativer und verbesserter Mittel besteht, bei denen der obige Mechanismus zum Verfälschungsschutz angewandt wird.
US-A-5 135 262 beschreibt einen anodischen Film, der mit einem farberzeugenden Metall verbunden ist, das eine Farbänderung ergibt, wenn die kombinierten Materialien gebogen werden.
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Dementsprechend wird eine Sicherheitskennzeichnung angegeben, die eine Schichtstruktur aufweist und besteht aus einer ersten Schicht (1), an der eine zweite Schicht (2) haftet, die in Bezug auf die erste Schicht (1) so angeordnet ist, dass Licht sowohl mit der ersten Schicht (1) als auch mit der zweiten Schicht (2) wechselwirkt und ein erfassbares Spektrum vorgegebener Wellenlänge hervorruft, wobei die zweite Schicht (2) im Fall von mechanischer Reibung, chemischer Wechselwirkung, Abrieb oder irgendeiner anderen Form von materieller Beschädigung oder struktureller Veränderung von der ersten Schicht (1) ablösbar ist und bei Ablösung der zweiten Schicht (2) eine erfassbare und vorgegebene Winkeländerung im Wellenlängenspektrum hervorgerufen wird, und wobei die zweite Schicht (2) aus einer Linsenschicht besteht, die eine Anordnung von mikroprismatischen oder giebelförmigen Linsen umfasst, wobei jedes Prisma einen äußeren rechten Winkel besitzt, und die als Filter für Licht eines gegebenen Einfallswinkels wirkt.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht die erste Schicht (1) aus einem irisierenden laminierten Material oder Mehrschichtmaterial, das eine Winkelabhängigkeit in seiner Färbung in Reflexion und/oder Transmission zeigt (d. h., irisierend ist).
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Bei einer weiteren Ausbildung ist die erste Schicht (1) so angeordnet, dass die geometrische Orientierung der zweiten Schicht (2) in Bezug auf die der ersten Schicht (1) umgekehrt ist.
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Das Mehrschichtsubstrat verleiht der Sicherheitskennzeichnung hochspezifische Irisierungseigenschaften, während die darauf befindliche Linsenschicht das auf die Kennzeichnung einfallende Licht je nach dem Einfallswinkel filtert. Die winkelmäßige Filterung durch die Linsenschicht verringert die apparenten Irisierungseigenschaften des Mehrschichtsubstrats, was zu der weiteren Wirkung führt, dass der Winkel verbreitert wird, über den ein gegebenes Wellenlängenspektrum (oder eine Farbe) über die Kennzeichnung als Ganzes zu beobachten ist. Dies erhöht den wahrnehmbaren Farbkontrast, wenn die Kennzeichnung unter streifendem bis zu senkrechtem Einfall auf die Oberfläche betrachtet wird, da die Farbänderung nicht mehr von inkrementaler Natur ist, sondern visuell abrupter erfolgt. Der optische Effekt kann in einer Ebene konstant sein bei einer einzigen Anordnung eines mit Vertiefungen versehenen linsenartigen Screens wie etwa eines Monogitters, oder azimuthal invariant im Fall einer zweidimensionalen Anordnung von Linsen.
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Die winkelmäßige Filterung des auffallenden Lichts durch die Linsenschicht hat den Effekt, dass das beobachtete Wellenlängenspektrum verschoben wird. Dies bedeutet, dass ein Spektrum, das bei Fehlen der Linsenschicht unter einem gegebenen Betrachtungswinkel sichtbar ist, bei Vorliegen der Linsenschicht in einem ähnlichen Profil unter einem unterschiedlichen Betrachtungswinkel beobachtet werden kann. Die Wellenlängenverschiebung zwischen der beschichteten und der nicht beschichteten Mehrschichtanordnung wird so eine bekannte optische Eigenschaft der Kennzeichnung.
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Das Vorliegen oder Fehlen der Linsenschicht führt daher zu einer signifikanten Modifizierung des beobachteten Wellenlängenspektrums in Reflexion von der Kennzeichnung unter einem gegebenen Betrachtungswinkel. Demzufolge führt eine Ablösung der Linsenschicht von der Mehrschichtanordnung zu einer signifikanten Änderung in der Farbe des von der Kennzeichnung reflektierten Lichts, die aber gewissermaßen 'maßgeschneidert' ist. Die Mehrschichtanordnung kann hingegen elastisch sein und diesen Prozess überstehen und weiterhin als irisierende Kennzeichnung wirken. Die Kennzeichnung wirkt dementsprechend als Vorrichtung gegen verfälschende Eingriffe, wenn eine Ablösung als Ergebnis eines physikalischen Eingriffs an der Kennzeichnung eintrat, behält jedoch zugleich die Eigenschaften der Fälschungserkennung unabhängig davon bei, ob die Linsenschicht sich an der Mehrschichtanordnung befindet oder nicht. Bei einer Kennzeichnung gegen verfälschende Eingriffe kann die Linsenschicht in das zu schützende Objekt eingebettet oder in Form von Blättchen als Druckfarbe durch Beschichten aufgebracht werden.
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Der Farbkontrast zwischen den kombinierten Schichten und der Mehrschichtanordnung für sich kann zur Erzielung eines weiteren Vorteils hinsichtlich des Logodesigns herangezogen werden. Dies kann entweder durch Einprägen des Musters in Form des Logos auf die Mehrschichtanordnung oder alternativ durch Wegätzen der laminierten Schicht von der Mehrschichtanordnung unter Erzielung des gewünschten Logos vorgenommen werden.
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Die Ablösung der Linsenschicht von der laminierten Schicht, wie bei den vorstehenden Ausbildungen beschrieben, kann ferner auch für die Erfassung einer Fälschung (im Gegensatz zur Erfassung einer Verfälschung bzw. eines unbefugten Eingriffs) herangezogen werden.
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Dies ermöglicht es, die Kennzeichnung in Qualitätssiegel einzubringen, zum Beispiel in den Aufreißstreifen, der eine Zigarettenpackung umgibt, wobei ein absichtliches Aufreißen dieses Streifens zu einer vorgegebenen Änderung des Wellenlängenspektrums in Reflexion führen würde, die für das Auge stark erkennbar wäre.
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Das Niveau der Verformung, der die Vorrichtung zu widerstehen vermag, kann durch die Eigenschaften des Linsenfilters eingestellt werden; so eignet sich beispielsweise ein brüchiges Linsenfilter für die Schnappbefestigung an einem Flaschenhals. Alternativ könnte ein Linsenfilter in Form eines dünnen Films verwendet werden, um Fingerkontakt mit elektronischen Komponenten festzustellen.
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Die Linsenschicht oder die Mehrschichtanordnung können in entgegengesetzter geometrischer Orientierung zueinander angeordnet werden, um die physikalischen Effekte des Farbkontrasts zu erzielen, wie oben beschrieben wurde.
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Die obigen Anwendungen können im Fall von sichtbaren Farbänderungen im reflektierten Licht offen oder, wenn die Änderungen in der Wellenlänge außerhalb des sichtbaren Bereichs des Spektrums stattfinden, verdeckt eingesetzt werden.
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Die untenliegende laminierte Schicht erschwert zusammen mit der Linsenschicht eine Replizierung der Kennzeichnung, was den Vorteil der Erhöhung der Gesamtkomplexität der Vorrichtung als Ganzes mit sich bringt. Hierdurch wird entsprechend die Schwierigkeit einer Fälschung erhöht, da die Nachahmung des physikalischen Verhaltens der Kennzeichnung nicht nur eine Nachbildung der Mehrschichtanordnung, sondern auch eine Nachbildung der Linsenschicht erfordert.
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Die Verwendung von Druckfarben mit dünnen Blättchen und die leichte Anbringung der Linsenschicht am laminierten Substrat über Prägetechniken bei kleiner Druckbeanspruchung erlaubt eine Herstellung der Sicherheitskennzeichnung mit geringen Gestehungskosten, was einen Vorteil gegenüber anorganischen dünnen Schichten darstellt, bei denen die Anwendung von hohen Temperaturen und niederen Drucken zur Abscheidung erforderlich sein kann.
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft erläutert; es zeigen:
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1 einen Querschnitt durch eine Sicherheitskennzeichnung;
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2 den Effekt auf das Reflexionsspektrum einer Grün/Purpur-Mehrschichtanordnung bei Hinzufügung einer Linsen-Oberschicht;
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3 den Effekt auf das Reflexionsspektrum einer Blau/Rot-Mehrschichtanordnung durch Hinzufügen einer Linsen-Oberschicht;
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4 die Reflexionsspektren, die für eine Blau/Rot-Mehrschichtanordnung (bei fehlender Linsenschicht) bei Lichteinfall auf die Oberfläche in Normalrichtung und unter 45° erhalten werden;
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5 die Reflexionsspektren, die für eine Blau/Rot-Mehrschichtanordnung in Gegenwart einer Linsen-Oberschicht bei Lichteinfall auf die Oberfläche in Normalrichtung und unter 45° erhalten werden.
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Ein Beispiel der Sicherheitskennzeichnung ist anhand eines Querschnitts in 1 veranschaulicht. Die erste Schicht (1) umfasst ein irisierendes Mehrschichtmaterial, das eine starke Winkelabhängigkeit seiner Färbung in Transmission und/oder in Reflexion zeigt. Die Mehrschichtanordnung ist aus einer OCLI/FLEX Chromaflair-Beschichtung hergestellt und von der Firma Flex Products Ltd., Saracens House, 25 St. Margaret's Green, Ipswich, Suffolk IP4 2BN, erhältlich. Eine zweite Schicht (2) besteht aus einem linsenartigen transparenten, die eingestrahlten Strahlen lenkenden Material, das aus einer Anordnung von mikroprismatischen oder giebelartigen Linsen (3) aufgebaut ist, wobei jedes Prisma einen äußeren rechten Winkel (4) aufweist. Dieses Material, das als Transparent Right Angle Film (TRAF) bezeichnet wird, ist von der Firma 3M United Kingdom Plc., Customer Technical Centre, Easthampstead Road, Bracknell, Berks. RG12 1JE, erhältlich. Die erste Schicht kann unter Verwendung eines transparenten Klebers an der zweiten Schicht angebracht werden; für Zwecke der optischen Analyse kann sie auch einfach auf die zweite Schicht aufgelegt werden.
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Der optische Effekt der Kombination der Linsenschicht (2) mit der Mehrschichtanordnung (1) ist in 2 veranschaulicht.
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Anmerkung: In den 2 bis 5 beziehen sich die Angaben zum Einfallswinkel auf den Betrachtungswinkel, gemessen von der Normalrichtung auf die Oberfläche. Daher bedeutet ”Einfallswinkel 0” ”gesehen aus der Normalrichtung auf die Oberfläche”, und ”Einfallswinkel 60°” bedeutet, dass der Winkel zwischen der Betrachtungsrichtung und der Normalen auf die Oberfläche 60° beträgt.
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In diesem Fall war die verwendete Mehrschichtanordnung die Grün/Purpur-Mehrschichtanordnung, die von Flex Products Ltd. (wie oben) erhältlich ist. Die Mehrschichtanordnung erscheint grün gefärbt, wenn sie unter einem Einfallswinkel von 0° (bei fehlender Linsenschicht) betrachtet wird, wie aus dem Spektrum (5) zu ersehen ist. Wenn allerdings die Mehrschichtanordnung (bei fehlender Linsenschicht) unter einem Einfallswinkel von 60° betrachtet wird, erscheint sie purpurfarben, wie aus Spektrum (6) ersichtlich ist. Anders ausgedrückt, zeigt das Spektrum (5) einen Peak im Bereich kurzer Wellenlängen bei etwa 520 nm (Grün), der im Spektrum (6) verschwindet, obgleich am roten Ende des Spektrums keine Verringerung der Reflexion zu beobachten ist. Demzufolge führt die Bewegung des Betrachtungswinkels zur Normalen auf die Oberfläche der Mehrschichtanordnung von 0° auf 60° zu einer Änderung in der Farbe des reflektierten Lichts von Grün nach Purpur.
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2 erläutert, dass, wenn die Linsenschicht über der Mehrschichtanordnung angebracht und unter einem Einfallswinkel von 0° betrachtet wird, sich die reflektierte Farbe von Grün nach Purpur ändert, wie aus Spektrum (7) hervorgeht, was bedeutet, dass die Hinzufügung der Linsenschicht die gleiche Wirkung ergibt, als ob der Betrachter die Mehrschichtanordnung unter einem Betrachtungswinkel von 60° zur Normalen auf die Oberfläche betrachtet hätte, wenn die Linsen-Oberschicht fehlt. Es ist festzustellen, dass Spektrum (7) für die Kombination von Mehrschichtanordnung und Linsenschicht bei Einfallsrichtung in Normalrichtung dem Spektrum (6) stark ähnelt, das bei Fehlen einer Linsenschicht und unter einem Betrachtungswinkel von 60° erhalten wurde. Dementsprechend hatte die Linsenschicht die gleichartige Wirkung der Verschiebung des beobachteten Reflexionsspektrums zu dem Spektrum hin, das unter einem Betrachtungswinkel von 60° erhalten wurde. Dies kann als Winkeländerung im Spektrum der reflektierten Wellenlängen bezeichnet werden. Darüber hinaus kann die Winkeländerung vorgegeben werden – im vorliegenden Beispiel beträgt sie 60°.
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Ein ähnlicher Effekt wie der in 2 beobachtete Effekt wird auch für die Blau/Rot-Mehrschichtanordnung gefunden, wie in 3 dargestellt ist. In 3 zeigt das Spektrum (8) das Wellenlängenspektrum, das erhalten wird, wenn die Blau/Rot-Mehrschichtanordnung unter einem Einfallswinkel von 0° betrachtet wird; optisch erscheint sie dem Auge purpurfarben (der Hersteller bezeichnet diese Farbe als Blau). Das Reflexionsspektrum ändert sich allerdings in Magenta (der Hersteller bezeichnet diese Farbe als Rot), wenn die Mehrschichtanordnung unter einem Einfallswinkel von 60° betrachtet wird, wie aus dem Spektrum (9) ersichtlich ist. Die Hinzufügung der Linsenschicht zu der Mehrschichtanordnung hat den Effekt, dass, wenn die kombinierte Mehrschichtanordnung mit der Linsenschicht unter einem Einfallswinkel von 0° betrachtet wird, sich die beobachtete Farbe von Purpur in die Farbe Magenta ändert, die zuvor bei einem Einfallswinkel von 60° bei fehlender Linsenschicht beobachtet wurde. Dementsprechend ist der signifikante Peak bei etwa 510 nm in dem Spektrum nicht mehr vorhanden, und es ist festzustellen, dass das beobachtete Spektrum (10) in seinem Profil dem Spektrum (9) ähnlich ist.
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Ein verfälschender Eingriff würde daher bei einer Kennzeichnung, die aus der Kombination der Mehrschichtanordnung und der Linsenschicht in der in 1 in Querschnitt gezeigten Art aufgebaut ist, zu einer Umkehrung der beobachteten Farbänderung von Purpur nach Grün für die Grün/Purpur-Mehrschichtanordnung und von Magenta in Purpur für die Blau/Rot-Mehrschichtanordnung führen, wenn die Vorrichtung unter einem Einfallswinkel von 0° betrachtet wird. In gleicher Weise würde die Grün/Purpur-Mehrschichtanordnung bei Betrachtung unter einem Einfallswinkel von 60° eine Farbänderung von Purpur nach Grün und die Blau/Rot-Mehrschichtanordnung eine Farbänderung von Purpur nach Magenta zeigen. Diese Farbänderung wäre für das menschliche Auge stark bemerkbar und stellt daher ein wirksames Mittel zur Erfassung eines verfälschenden Eingriffs dar. Unabhängig davon würde die darunter liegende Mehrschichtanordnung ihre Fälschungssicherheitseigenschaften auch nach der Verfälschung beibehalten, da die Mehrschichtanordnung irisierend bleibt. Die Kennzeichnung weist daher die doppelte Funktionalität der Erfassung eines unbefugten Eingriffs wie auch der Erfassung einer Fälschung auf und behält diese doppelte Funktionalität unabhängig davon bei, ob ein unbefugter Eingriff erfolgte oder nicht.
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In 4 zeigt das Spektrum (11) das Wellenlängenspektrum, das von der Blau/Rot-Mehrschichtanordnung erhalten wird, wenn sie bei Fehlen einer Linsen-Oberschicht unter einem Einfallswinkel von 45° betrachtet wird. Die Mehrschichtanordnung erscheint für das Auge unter 45° in der Farbe Magenta. Das Spektrum (12) ist das Wellenlängenspektrum, das erhalten wird, wenn die gleiche Mehrschichtanordnung, wiederum bei Fehlen einer Linsen-Oberschicht, unter einem Einfallswinkel von 0° betrachtet wird. Bei einem Einfallswinkel von 0° erscheint die Mehrschichtanordnung purpurfarben. Ein Vergleich der beiden Spektren zeigt, dass die Drehung des Betrachtungswinkels zu einer signifikanten Änderung im Wellenlängenspektrum im Bereich von 350 bis 600 nm führt, d. h. im blauen Ende des Spektrums. Es liegt ferner auch eine Ungleichheit in den Profilen bei höherer Wellenlänge vor, obgleich dies weniger signifikant ist. Die Änderung im Wellenlängenspektrum manifestiert sich als Farbänderung der Mehrschichtanordnung in diesem Bereich des Betrachtungswinkels (45° Betrachtungswinkeldrehung) von Magenta bei 45° zu Purpur bei 0°.
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Die beobachtete ausgeprägte Änderung in der Farbe und im Spektrum mit dem Betrachtungswinkel bei der Mehrschichtanordnung ist mit den Spektren zu vergleichen, die bei gleicher Änderung im Betrachtungswinkel für eine Mehrschichtanordnung erhalten werden, die in Verbindung mit einer Linsen-Oberschicht verwendet wird; die Ergebnisse hierfür sind in 5 dargestellt. 5 zeigt die Wellenlängenspektren, die unter den gleichen Betrachtungswinkeln erhalten werden, wie sie bei 4 vorlagen, jedoch in Gegenwart einer Linsen-Oberschicht. Das Spektrum (13) wurde erhalten, wenn die Kennzeichnung unter einem Winkel von 45° zur Oberfläche betrachtet wurde; das Spektrum (14) wurde erhalten, wenn die Kennzeichnung unter einem Einfallswinkel von 0° betrachtet wurde. Die beiden Spektren können als nahezu identisch angesehen werden, und für diese Winkelvariation des Betrachtungswinkels wird keine Farbänderung beobachtet, da beide Anordnungen für das Auge purpurfarben erscheinen.
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Die optische Wirkung der Linsen-Oberschicht auf das Mehrschichtsubstrat besteht darin, dass für einen gegebenen Betrachtungswinkel die wahrgenommene Farbe des von der Mehrschichtanordnung reflektierten Lichts gedreht wird. Obgleich diese Drehung nicht absolut genau ist, da die beobachteten Wellenlängenspektren nicht genau deckungsgleich sind, nimmt das Auge die beobachtete Farbänderung als eine solche Drehung wahr. Die Linsenschicht dehnt ferner den beobachteten Winkelbereich aus, innerhalb dessen eine gegebene Farbe vom Auge gesehen wird. Dies tritt auf, da die Linsenschicht das Irisieren der Mehrschichtanordnung verringert. Der Effekt dieser Verringerung des Irisierens besteht darin, soweit die Wahrnehmung des Betrachters betroffen ist, dass der optische Kontrast zwischen den mit Linsen beschichteten und den unbeschichteten Bereichen der Mehrschichtanordnung erhöht wird. Daher erleichtert dies die Analyse durch das Auge im Fall eines unbefugten Eingriffs an der Kennzeichnung.
