EA011968B1

EA011968B1 - Защитное устройство

Info

Publication number: EA011968B1
Application number: EA200702686A
Authority: EA
Inventors: Лоуренс Джордж Коммандер; Кристофер Джон Истелл; Роланд Ишервуд; Брайан Уилльям Холмс
Original assignee: Де Ля Рю Интернэшнл Лимитед
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2009-06-30
Also published as: EA200702686A1; EA012512B1; AU2008243094C1; WO2005106601A3; US7830627B2; AU2008243094B2; EA200602007A1; AU2008243094A1; AU2005238699B2; US20090034082A1; EP1747099B1; EP2631085A1; US8027093B2; AU2005238699A1; WO2005106601A2; EP1747099B2; EP2631085B1; US20110122499A1; EP1747099A2

Abstract

Защитное устройство содержит подложку (1), имеющую решетку микролинз (3) на одной стороне и одну или более решеток микроизображений (4) на другой стороне. Микроизображения (4) размещены на расстоянии от микролинз (3), практически равном фокусному расстоянию микролинз. Подложка (1) в достаточной степени прозрачна, чтобы давать возможность свету проходить через микролинзы (3) с тем, чтобы достигать микроизображений (4). При этом изображения в каждой решетке одинаковы, но отличаются от изображений в каждой другой решетке и при этом по меньшей мере одна решетка микроизображений неточно совмещена с решеткой микролинз, причем структура такова, что, когда микроизображения просматриваются через решетку микролинз, видны версии изображений с увеличенным муаром, и когда подложка наклоняется, увеличенные изображения одной решетки перемещаются относительно увеличенных изображений каждой другой решетки.

Description

Настоящее изобретение относится к усовершенствованиям в способах изготовления подложек, которые могут быть использованы при изменении форм и размеров для различных приложений аутентификации и обеспечения безопасности, в частности к тонкому оптически изменяющемуся защитному устройству, использующему неголографические микрооптические структуры.

Уровень техники

Ценные бумаги, такие как банкноты, сегодня зачастую содержат в себе оптически изменяющиеся устройства, такие как дифракционные решетки или голографические оптические микроструктуры, в качестве признака защиты от копирования и подделки. Это обусловлено прогрессом в области техники, основанной на подготовке публикации с помощью вычислительных машин настольных издательских средств и сканирования, при котором традиционные технологии печатания защищенных документов, такие как глубокая печать и офсетная печать, становятся более подверженными попыткам тиражирования и имитации. Примеры подобных голографических структур и методики их изготовления могут быть найдены в документах ЕР 0548142 и ЕР 0632767, зарегистрированных на имя Эе Ьа Кие Но1одгарЫс5 Ыб.

Использование дифракционных решеток и голографических оптических микроструктур стало более распространенным в последние годы, и, следовательно, технологии/области науки по базовым компонентам становятся все более доступными фальшивомонетчикам.

Оптически изменяющиеся устройства также могут быть созданы с помощью неголографической микрооптики. Одно преимущество заключается в том, что механическое копирование микрооптических компонентов, таких как сферические или цилиндрические микролинзы, типично с диапазоном размера 1-50 мкм, очень трудно осуществить, поскольку любое изменение размера или геометрическое искривление приводит к ухудшению или подавлению требуемых оптических свойств. Решетка цилиндрических линз в сочетании с чередующимися полосами изображения всегда использовалась в упаковочной промышленности и рекламном деле, чтобы создавать автостереоскопические и динамические изображения. В отрасли они называются объемными изображениями на основе линзово-растровой пленки.

Защитные устройства, использующие объемные изображения на основе линзово-растровой пленки, описаны в литературе. Документ США 4892336 описывает защитную полоску, которая имеет отпечатанную картину на одной стороне и линзово-растровую структуру, совмещенную с отпечатанной картиной, на другой стороне, которые объединены таким образом, что, когда документ поворачивается вокруг оси, параллельной цилиндрическим линзам, рисунок перемещается практически непрерывно с одного места на защитной полоске в другое.

Вышеописанный предшествующий уровень техники использует решетки цилиндрических линз. Использование цилиндрических линз ограничивает оптически изменяющуюся природу устройства в том, что ассоциативно связанное перемещение или изменение изображения происходит, только когда точка обзора вращается вокруг горизонтальной оси линз.

Объемные изображения на основе линзово-растровой пленки дополнительно ограничены необходимостью точной приводки между микролинзами и отпечатанными изображениями и, следовательно, очень сложны в изготовлении с помощью технологий серийного производства, что предоставляет барьер для их коммерческого использования.

Практическая проблема с линзово-растровыми устройствами заключается в том, что толщина зависит от ширины и количества чередующихся полос. Ссылаясь на фиг. 1, чтобы устройство функционировало, обратное фокусное расстояние £ линзы 10 должно быть таким, чтобы она фокусировалась на полосах А, В, С, а период р повторения полос должен быть равен диаметру Ό линзы. Обратное фокусное расстояние 11 линзы задается как расстояние от задней поверхности линзы до фокусной точки 12. Общий принцип для полимерных пленок: £ ~>1-1,5*Ό. Следовательно, чтобы устройство имело толщину 30 мкм, диаметр линз должен быть не более 30 мкм. Как следствие, период повторения полосы изображения должен быть не более 30 мкм. Это непрактично при традиционных методиках печати, таких как гравюра, литография и глубокая печать, которые в лучшем случае могут добиваться разрешения в 20 мкс/пиксел, что составляет примерно 1200 бр1 (точек на дюйм). Предлагаемые на рынке линзово-растровые устройства являются относительно толстыми (больше 150 мкм), и это стало помехой в их применении в гибких ценных бумагах, таких как банкноты, где устройства типично имеют толщину в диапазоне 1-50 мкм.

Известно использование увеличителей муара для создания защитных устройств. Документ США 5712731, зарегистрированный на имя Эе Ьа Кие 1п1егпа1юпа1 Ышйеб, раскрывает, что комбинации микролинз и микроизображений могут быть использованы для того, чтобы создавать защитные устройства, проявляющие оптически изменяющиеся эффекты. В самом простом случае незначительного несовпадения шага матрицы оптических линз и решеток изображений решетка увеличенных изображений с постоянным увеличением наблюдается при движении, возникающем в результате нормального параллакса линзы. Несовпадение шага решетки 14 микролинз и решетки 13 микроизображений также может быть легко сформировано посредством вращения решетки 13 микроизображений относительно решетки 14 микролинз или наоборот, так чтобы решетки микролинз и микроизображений имели ротационное смещение, как показано на фиг. 2. Ротационное смещение или незначительное несовпадение шага приводит к тому, что глаз замечает различную часть изображений в каждой соседней линзе, результатом чего является увеличенное изображение 15, проиллюстрированное на фиг. 2 для случая ротационного смеще

- 1 011968 ния. Если глаз затем перемещается относительно решетки линз/изображений, замечается другая часть изображения, создавая впечатление того, что изображение находится в другом месте. Если глаз перемещается плавно, замечается последовательность изображений, при этом усиливается впечатление того, что изображение смещается относительно поверхности. В случае, когда несовпадение шага генерируется посредством ротационного смещения, решетка увеличенных изображений вращается относительно решетки микроизображений, и, следовательно, эффект параллакса, который приводит к видимому движению увеличенного изображения, также вращается, и это называется параллаксом перекоса. Влияние несовпадения шага и ротационного смещения на увеличение и вращение увеличенного изображения, наблюдаемое в увеличителе муара, описано в документе Т11С Мойе Мадшйег, М. Нийеу, В. Нии1, В.Е. 81еуеи8 и Р. 8ауаибег, Риге Αρρί., Ορΐ. 3, 1994, № 133-142, опубликованном ΙΟΡ РиЫйЫпд Ышйеб.

Природа изменений движения и ориентации может быть объяснена из теории муара. Это подробно рассматривается в документе Тйе Шеогу οί 111е Мойе рйепошепоп автора I. Аш1бгог, опубликованном К1и1уег Аса4еш1е РиЫййега в 2000 г., Ι8ΒΝ 0-7923-5949-6. Эффект муара двух периодических структур может быть объяснен/спрогнозирован при рассмотрении частотных векторов двух структур. Ориентация частотного вектора представляет направление периодичности, а длина представляет частоты (т.е. 1/период). Вектор выражается посредством декартовых координат (и, ν), где и и ν - горизонтальный и вертикальный компоненты частоты.

Одномерная решетка представляется парой точек в частотной плоскости (определенно, решетка должна быть синусоидой, чтобы иметь только две точки в частотной плоскости). Представление двух одномерных решеток с одинаковой частотой, но различной ориентацией, как частотных векторов, показано на фиг. 3. Решетка 1 может быть представлена посредством двух точек Г₁ и -Г₁, а решетка 2 может быть представлена посредством двух точек ί₂ и -Г₂. Спектр, генерируемый из свертывания двух частотных представлений (решетка 3), указывает, что возникают частоты муара. Чтобы быть видимым, муар должен быть близко к источнику (т.е. низкая частота/высокий период) с тем, чтобы муар, наблюдаемый при наложении двух решеток на фиг. 3, соответствовал С-Г₂ и С₂-С1 в частотной плоскости. Для двумерных прямолинейных решеток применяется тот же принцип, но он осуществляется в двух ортогональных направлениях одновременно.

Значительное увеличение соответствует низкому частотному муару. Из частотного представления на фиг. 3 можно видеть, что низкий частотный муар требует близкого совпадения частоты и ориентации. Также на фиг. 3 можно видеть, что результирующий частотный вектор муара находится под углом примерно 90° к отдельным частотным векторам. Если вместо двух одномерных решеток имеем наложение решетки микролинз и решетки микроизображений, то результирующий частотный вектор муара соответствует решетке увеличенных изображений, которая ориентирована под углом примерно 90° к решеткам микролинз и микроизображений. Степень увеличения зависит от соотношения частоты микроизображения к частоте увеличенного изображения (муара), т.е. Гшсгот^Лтиге· Таким же образом, как вращается направление увеличенного изображения, эффект параллакса, который приводит к видимому движению увеличенного изображения, также вращается. При этом условии вертикальный наклон объединенной решетки линз/изображений у горизонтальной оси приводит к алогичному горизонтальному движению увеличенного изображения. Это называется ортопаралластическим движением, т.е. движением перпендикулярно обычному направлению параллакса, и описано в связи с защитными устройствами в статье для конференции №тотеп1юп5. 1пс. ίη Ргос. оГ 8Р1Е-18&Т Е1есйошс 1тадшд 8Р1Е, νο1. 5310, р. 321-327.

Документ США 5712731 раскрывает использование решетки микролинз в качестве отдельного устройства для просмотра ассоциативно связанного микроизображения или в качестве одного полностью связанного устройства. Тем не менее, невозможно формировать микроизображения с достаточно малым масштабом для создания тонкого (менее 50 мкм), полностью связанного гибкого устройства с помощью методик печати или тиснения, раскрытых в документе США 5712731.

Альтернативный подход к формированию черно-белых изображений высокого разрешения описан в документе США 5503902, зарегистрированном от имени Аррйеб РйуЦск Векеагсй, ЬР., и конкретно в связи с защитными устройствами в патентной публикации США 2003/0179364. Изображения составляются посредством использования световых ловушек для создания черных пикселов. Световые ловушки содержат отражающие конические структуры с относительно высоким соотношением сторон. Свет, входящий в коническую структуру, отражается, и примерно 10% света может поглощаться. Вследствие морфологии структур свет отражается много раз, и таким образом весь свет поглощается структурой до того, как у него появится возможность покинуть световую ловушку. Световые ловушки формируются в ходе травления химически активными ионами слоя фотополимера и являются результатом примесей/вкраплений в состав фотополимера. Затем генерируется матрица с помощью традиционных фотолитографических методик, и после этого структура тиражируется на полимерную пленку. Эта методика дает возможность создания черных пикселов при пределе оптического обнаружения с разрешением до 100000 άρί (точек на дюйм). Решетки микроизображений, сформированных из этих очень точных пикселов, могут быть объединены с микролинзами для формирования тонких гибких защитных устройств менее 50 мкм и автостереоскопических и динамических изображений. Цветное изображение высокого разрешения может быть создано посредством надпечатки черно-белого изображения высокого разрешения с

- 2 011968 помощью прозрачного цветного изображения меньшего разрешения.

Хотя световые ловушки предоставляют возможность формирования идентифицирующих изображений высокого разрешения, существует ряд проблем обработки, ассоциативно связанных с ними. Световые ловушки формируются в ходе травления химически активными ионами как результат примесей или вкраплений в фотополимер. Следовательно, точная структура каждой световой ловушки не может быть указана и невоспроизводима, что может привести к непостоянству окончательного изображения. После того как структуры сформированы и сгенерирован оригинал, структура должна быть скопирована с использованием высококачественной аппаратуры в полимерную пленку с помощью процесса тиражирования, подходящего для серийного производства. Высокое характеристическое соотношение структур световых ловушек (примерно 1:5) может вызывать трудности при тиражировании этих структур на полимерные пленки. Известно, что точность тиражированных структур наномасштаба и микромасштаба в значительной степени зависит от соотношения геометрических размеров. В документе Мтсго-орйск. Е1етеи18, §у81ет8 апб Аррйсайоик - Ебйеб Ьу Нсгход сообщается, что соотношение геометрических размеров 1:1 может быть легко реплицировано, 1:5 - при тщательном подходе, а 1:10 - с большими трудностями. Дифракционные структуры, используемые в защитных голограммах, имеют соотношения геометрических размеров примерно 1:1 и регулярно изготовляются с очень высокой производительностью (60 м/мин) при помощи процесса непрерывного горячего тиснения. Структуры с высоким характеристическим соотношением не могут точно реплицироваться помощью этого процесса. Ультрафиолетовое тиснение может быть использовано для того, чтобы реплицировать такие структуры с высоким характеристическим соотношением, но при увеличении характеристического соотношения более медленным и сложным становится процесс. Для защитного устройства, используемого в коммерческих масштабах, подлинные устройства должны быть относительно просты в изготовлении, поскольку в противном случае стоимость изготовления становится препятствием. Следовательно, существует потребность в изображениях с высоким разрешением с высокой контрастностью, которые могут быть сформированы из структур, которые могут копироваться с использованием высококачественной аппаратуры при помощи экономически эффективного процесса.

Сущность изобретения

В соответствии с настоящим изобретением защитное устройство содержит подложку, имеющую решетку микролинз на одной стороне и по меньшей мере две соответствующие решетки микроизображений на другой стороне, причем изображения размещены на расстоянии от микролинз, практически равном фокусному расстоянию микролинз, при этом подложка в достаточной степени прозрачна, чтобы давать возможность свету проходить через микролинзы с тем, чтобы достигать микроизображений, при этом изображения в рамках каждой решетки одинаковы, но отличаются от изображений в каждой другой решетке и при этом по меньшей мере одна решетка микроизображений неточно совмещена с решеткой микролинз, причем структура такова, что, когда микроизображения просматриваются через решетку микролинз, видны версии изображений с увеличенным муаром, и когда подложка наклоняется, увеличенные изображения одной решетки перемещаются относительно увеличенных изображений каждой другой решетки.

Настоящее изобретение предусматривает улучшенные оптически изменяющиеся устройства на основе взаимодействия между анализирующей решеткой микролинз и соответствующим набором из двух или более решеток микроизображений, где результирующие увеличенные изображения перемещаются при наклоне устройства, чтобы сформировать одно законченное изображение.

Оптически изменяющееся устройство согласно настоящему изобретению основано на взаимодействии между анализирующей решеткой микролинз и соответствующим набором идентичных микроизображений, как описано в документе США 5712731. Когда соответствующие решетки идеально совмещены, каждая линза имеет под собой микроизображение в идеальном совмещении, так что наблюдатель видит только одно увеличенное изображение микроизображений. Тем не менее, введение несовпадения шага между решеткой микролинз и решеткой микроизображений расщепляет одно увеличенное изображение на регулярную решетку изображений с увеличением числа видимых изображений и уменьшением их отдельного размера по мере того, как возрастает несовпадение шага. По сути, область и единичная длина, в которой линзы и изображения практически совмещены по фазе, для формирования видимого изображения уменьшаются, так что изображение перестает отображать одно изображение и начинает отображать решетку гораздо меньших регулярных изображений, что свидетельствует о потере идеального совмещения между линзами и микроизображениями. Перекрывающиеся области изображения, по сути, определяются посредством муаровой картинки, сформированной между решетками линз и изображения, и поэтому конкретные версии этого типа устройства названы увеличителем муара. Несовпадение шага может быть достигнуто посредством простого варьирования шага или предпочтительно посредством введения вращательного смещения между решеткой микроизображений и микролинз.

В одном дополнительном аспекте настоящего изобретения включение деметаллизированного знака в металлизированную поверхность, содержащую решетку микроизображений, позволяет дополнительно повысить степень защиты от подделок устройства. Это объединяет преимущества оптически изменяющих эффектов, генерируемых с помощью тонкого увеличителя муара, с преимуществами знака, сформи

- 3 011968 рованного при деметаллизации. В области техники банкнот и защитных элементов или полосок, в частности, применение деметаллизированного знака, такого как описанный в ЕР 0279880 и ЕР 319157, доказало свою высокую эффективность в сокращении подделок.

Защитное устройство настоящего изобретения может быть использовано для проверки подлинности множества подложек, но в особенности подходит для применения к гибким подложкам, таким как бумага и, в частности, банкноты (где устройство может задавать накладку или полоску). Толщина защитного устройства зависит от того, как оно используется в банкноте. Например, в качестве накладки, применяемой к банкноте, требуемая толщина варьируется от нескольких микронов для накладки, получаемой горячей штамповкой, до примерно 50 мкм для наклеек. В случае защитной полоски в виде окна защитное устройство типично имеет окончательную толщину в диапазоне 20-50 мкм. Более толстые варианты защитных устройств (до 300 мкм) могут быть использованы в вариантах применения, которые включают в себя страницы документа паспорта, пластиковые обложки для паспорта, визы, удостоверения личности, метки идентификации торговой марки, наклейки для защиты от подделки, т.е. все элементы, подлинность которых можно установить визуально.

Далее описываются некоторые примеры защитных устройств и способов согласно изобретению со ссылкой на прилагаемые чертежи, из которых:

фиг. 1 схематично иллюстрирует в поперечном разрезе традиционную структуру микролинз/микроизображений;

фиг. 2 схематично иллюстрирует эффект относительного вращения между решеткой микролинз и решеткой микроизображений;

фиг. 3 иллюстрирует представление двух одномерных решеток с одинаковой частотой, но различной ориентацией, как частотных векторов;

фиг. 4 схематично иллюстрирует в поперечном разрезе первый пример защитного устройства согласно изобретению;

фиг. 5 иллюстрирует оптическую структуру микролинз и микроизображений;

фиг. 6 определяет ключевые параметры микролинз;

фиг. 7 иллюстрирует взаимодействие между решеткой микролинз и решеткой микроизображений примера фиг. 4;

фиг. 8а и 8Ь - виды в перспективе, иллюстрирующие первые этапы изготовления структуры оригинала;

фиг. 9а и 9Ь иллюстрируют этапы, участвующие в использовании структуры оригинала для создания микроизображения в полимерной пленке;

фиг. 10а-10с - виды в перспективе, иллюстрирующие этапы металлизации структуры, показанной на фиг. 9Ь;

фиг. 11а и 11Ь - виды в перспективе альтернативного варианта осуществления изобретения;

фиг. 12 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая этапы способа согласно изобретению;

фиг. 13 - схематичный вид в поперечном разрезе второго примера устройства согласно изобретению;

фиг. 14 - схематичный вид в поперечном разрезе третьего примера устройства согласно изобретению;

фиг. 15 - схематичный вид в поперечном разрезе четвертого примера устройства согласно изобретению;

фиг. 16а и 16Ь схематично иллюстрируют пятый пример устройства согласно изобретению;

фиг. 17 иллюстрирует включение защитного устройства согласно изобретению в защитную полоску; фиг. 18а и 18Ь иллюстрируют два примера защитных устройств, включенных в защитные полоски; фиг. 19 иллюстрирует в схематичном поперечном разрезе пример защитного устройства, ламинированного в машиночитаемую структуру;

фиг. 20 - схематичный вид примера защитного устройства, формирующего защитную накладку или полосу;

фиг. 21 иллюстрирует защитную накладку или полосу в поперечном разрезе;

фиг. 22 иллюстрирует защитное устройство, предусмотренное в прозрачном окне банкноты из полимера;

фиг. 23 - вид модифицированной версии примера фиг. 22;

фиг. 24а и 24Ь иллюстрируют включение защитного устройства в бумажную банкноту;

фиг. 25 - схематичный вид в поперечном разрезе дополнительного примера защитного устройства; фиг. 26 - вид, аналогичный фиг. 4, но для включения апертуры в бумажную банкноту;

фиг. 27 иллюстрирует пример смещения решетки микроизображений посредством вращения;

фиг. 28 иллюстрирует соотношение между частотными векторами решеток, показанных на фиг. 27; фиг. 29 и 30 соответствуют фиг. 27 и 28 соответственно, но для дополнительного примера;

фиг. 31 иллюстрирует способ, которым увеличенные изображения пересекаются при наклоне; фиг. 32 и 33 соответствуют фиг. 28 и 27 соответственно, но для дополнительного примера;

- 4 011968 фиг. 34 и 35 соответствуют фиг. 32 и 33 соответственно, но для дополнительного примера;

фиг. 36 и 37 соответствуют фиг. 34 и 35, но для еще одного примера;

фиг. 38 иллюстрирует внешний вид защитного устройства, имеющего решетки микроизображений, формирующие увеличенные символы волн Е и увеличенные линии соответственно;

фиг. 39 показывает частотный спектр устройства, в котором решетка микроизображений имеет частоту, равную половине частоты решетки микролинз;

фиг. 40а и 40Ь иллюстрируют результат вращения решетки микроизображений фиг. 39;

фиг. 41 иллюстрирует внешний вид еще одного дополнительного примера и фиг. 42 иллюстрирует внешний вид решетки микроизображений, в которой микроизображения вращаются слегка относительно друг друга при просмотре через микролинзы.

Ссылаясь теперь на фиг. 4, где проиллюстрирован поперечный разрез подложки, типичной для структуры согласно настоящему изобретению, для использования при защите устройств проверки подлинности. Структура содержит практически чистую полимерную пленку 1 из полиэтилентерефталата (РЕТ) или т.п. На одной поверхности 2 полимерной пленки находится решетка микролинз 3. Микроизображения 4 в форме просветляющих структур сформированы на противоположной поверхности. Тонкий металлический слой 5 затем прикладывается к поверхности, содержащей микроизображения, как в области изображений, так и в области без изображений. Чистая полимерная пленка 1 выступает в качестве оптического разделительного слоя, и ее толщина такова, что микроизображения 4 размещаются в фокусной плоскости микролинз 3. Для создания явления увеличения муара и обеспечения возможности формирования движущихся изображений вводится несовпадение шага между решеткой микроизображений и решеткой микролинз. Предпочтительный способ согласно настоящему изобретению заключается в том, чтобы иметь решетку микролинз и микроизображений практически с одинаковым шагом, где несовпадение шага достигается посредством введения небольшого ротационного смещения между решеткой микроизображений и микролинз. Для настоящего изобретения степень ротационного смещения между решеткой микроизображений и микролинз находится предпочтительно в диапазоне 15-0,05°, что приводит к диапазону увеличения между примерно 4Х-1000Х для решетки микроизображений. Более предпочтительно ротационное смещение находится в диапазоне 2-0,1°, что приводит к диапазону увеличения между 25Х-500Х для решетки микроизображений.

Альтернативно, решетка микроизображений и решетка микролинз имеют практически идеальное ротационное совмещение, но с небольшим несовпадением шага. Для настоящего изобретения небольшое несовпадение шага должно равняться увеличению/уменьшению процента шага решетки микроизображений относительно решетки микролинз в диапазоне 25-0,1%, что приводит к диапазону увеличения 4Х-1000Х для решетки микроизображений. Более предпочтительно увеличение/уменьшение процента шага решетки микроизображений относительно решетки микролинз находится в диапазоне 4-0,2%, что приводит к диапазону увеличения 25Х-500Х для решетки микроизображений.

Можно использовать сочетание небольшого несовпадения шага и небольшого ротационного смещения для создания явления увеличения муара и обеспечения возможности генерирования движущихся изображений.

Чтобы предоставить полное описание изобретения, некоторые возможные варианты осуществления подразделены на пять разделов. Решетка микролинз описана в разделе 1, структуры формирования просветляющих изображений - в разделе 2, структуры устройства - в разделе 3, внедрения устройства в ценную бумагу - в разделе 4 и улучшенные оптически изменяющиеся характеристики защитного устройства - в разделе 5.

1. Микролинзы.

Функция микролинз в настоящем изобретении заключается в отражении света, испускаемого из решетки микроизображений, схематично показанной на фиг. 5. Фиг. 5 является небольшой частью структуры согласно фиг. 4, изображающей одну плосковыпуклую микролинзу 3 на одной поверхности чистой полимерной пленки и одно микроизображение 4, содержащее просветляющую структуру на противоположной поверхности. Ссылаясь на фиг. 5, чтобы устройство функционировало эффективно, толщина I чистой полимерной пленки 1 задается практически равной заднему фокусному расстоянию £ микролинзы 3 в чистой полимерной пленке.

Настоящее изобретение не ограничено конкретным типом геометрии микролинз, единственное требование заключается в том, что микролинзы могут использоваться для формирования изображения. Микролинзы, подходящие для настоящего изобретения, включают в себя микролинзы, которые преломляют свет на надлежащим образом изогнутой поверхности однородного материала, такого как плосковыпуклые элементарные линзы, двояковыпуклые и ступенчатые линзы. Предпочтительно настоящее изобретение содержит сферические микролинзы, но и линзы любой симметрии, в том числе цилиндрические, могут быть использованы. К настоящему изобретению применимы как сферические, так и асферические поверхности. Необязательно, чтобы микролинзы имели искривленную поверхность. Линзы с градиентным показателем преломления (ΟΚΙΝ) отражают свет посредством постепенной рефракции через значительный объем материала как результат небольших вариаций в показателе преломления. Микролинзы на основе дифракции, такие как зонные пластины Френеля, также могут быть использованы. ΟΚΙΝ

- 5 011968 линзы и основанные на амплитуде или маске зонные пластины Френеля дают возможность поверхности, содержащей решетку микролинз, быть плоской и предлагают преимущества, касающиеся чувствительности и длительности печати.

Хотя решетка микролинз может содержать отдельные элементарные линзы, такие как микросферы, штоки, штабики или цилиндры, предпочтительно использовать периодическую решетку линз, сгенерированную посредством процесса копирования. Решетки микролинз оригиналов могут быть изготовлены посредством ряда методик, таких как фототермические методики, плавка или отлив фоторезиста и формирования фоторезиста. Эти методики известны специалистам в данной области техники и подробно излагаются в главе 5 документа Мюго-Орбск: Е1стсШ5. ЗуЧспъ. апб ЛррНсаОощ под редакцией Напк Ре1ег Негад, опубликованного Тау1ог апб Ргапсщ, переиздание 1998 г. Структура микролинз оригинала затем может быть физически скопирована посредством предлагаемых на рынке технологий реплицирования, таких как горячее тиснение, формовка или отливка. Материалы, на которых могут быть откопированы структуры микролинз, включают в себя, но не только, термопластичные полимеры, такие как поликарбонат и полиметилметакрилат (РММА) для процессов горячего тиснения и формовки, и материалы из акриловой эпоксидной смолы, вулканизированные посредством тепла или излучения для процесса отливки. В предпочтительном процессе решетка микролинз тиражируется посредством отливки в ультрафиолетовое вулканизируемое покрытие, применяемое к несущей полимерной пленке, такой как РЕТ.

Для простоты следующие примеры и варианты осуществления описывают применение сферических микролинз.

Толщина устройства в настоящем изобретении зависит от ключевых характеристик микролинз, т.е. фокусного расстояния и диаметра линз Ό. Если допустить, что используются сферические (неасферические) тонкие линзы, то фокусное расстояние фактически эквивалентно заднему фокусному расстоянию ί. Р-номер (ί/№) линз задается как ί/Ω. Можно вычислить предел ί/№.

Фокусное расстояние тонкой плосковыпуклой линзы 6, проиллюстрированной на фиг. 6, задается как

где ί - фокусное расстояние;

п - показатель преломления материала линзы;

В - радиус кривизны линзы.

.'.(п-1) Е=В

Но радиус кривизны линзы должен быть больше половины диаметра линзы Ό: В>Э/2

Λ (η-1)£>ϋ/2

Λ £/0>1/(2(п-1)).

Следовательно, для линзы с показателем преломления п=1,5 ί/№ должно быть >1, а для п=1,6 (высокий показатель преломления для полимерных материалов) ί/№ должно быть >0,83.

Для тонкого гибкого защитного устройства, подходящего для включения в банкноту, толщина ΐ чистой полимерной пленки должна быть в диапазоне 1-50 мкм и более, предпочтительно в диапазоне 10-30 мкм. Для эффективного функционирования устройства заднее фокусное расстояние микролинз должно быть практически в том же диапазоне. В качестве общего принципа на основе приведенных выше расчетов и с учетом того, что фокусное расстояние является большей длины, поскольку линза фокусируется на полимерную пленку, можно сказать, что диаметр Ό микролинз должен попадать в диапазон 1-50 мкм, а более предпочтительно - в диапазон 10-30 мкм для применения в тонком гибком защитном устройстве. Для данного диаметра линзы заднее фокусное расстояние может быть уменьшено посредством уменьшения показателя преломления чистой полимерной пленки или увеличения показателя преломления микролинз.

2. Просветляющие структуры - слой микроизображений.

В настоящем изобретении используют комбинацию решетки микроизображений с решеткой микролинз для формирования увеличенных изображений, которые демонстрируют оптически изменяющиеся эффекты, такие как визуально отличимое движение и глубина. Как описано в предыдущем разделе, толщина устройства зависит от заднего фокусного расстояния микролинз, которое, в свою очередь, является функцией от диаметра отдельной линзы. Для получения тонких гибких устройств, подходящих для удостоверения подлинности банкнот, надлежащим является диаметр линзы в диапазоне 1-50 мкм.

Для оптимального функционирования устройства решетка микроизображений должна иметь, по существу, такой же шаг, что и решетка микролинз. Следовательно, основная сложность в изготовлении тонкого гибкого устройства заключается в формировании высококонтрастных изображений с высоким разрешением. Характеристики слоя микроизображений согласно настоящему изобретению являются ключевыми для формирования такого тонкого устройства недорогим и воспроизводимым способом и отличают настоящее изобретение от предшествующего уровня техники.

Фиг. 7 иллюстрирует взаимодействие между решеткой микролинз и решеткой микроизображений. В этом примере решетка 7 микроизображений объекта А просматривается посредством решетки 8 мик

- 6 011968 ролинз. Типичная решетка 7 микроизображений содержит множество (к примеру, 100 или более) элементов микроизображений, повторяющихся многократно в каждом направлении с регулярным шагом. В этом примере диаметр линз Ό решетки 7 микролинз и, следовательно, шаг, поскольку нет промежутка между линзами, составляет 30 мкм. Тот факт, что решетка 7 микролинз и решетка 8 микроизображений должны иметь практически одинаковый шаг, диктует то, что микроизображение должно быть создано в рамках квадратной области 30x30 мкм или менее, поскольку предпочтительно оставлять зазор между микроизображениями. В квадратной области 30x30 мкм размер пиксела в 1 мкм создает решетку изображений, содержащую 900 пикселов, что обеспечивает возможность формирования идентифицирующих изображений, таких как буквы и цифры. Если размер пиксела уменьшается дополнительно до 0,5 мкм, более сложные идентифицирующие изображения могут быть сформированы из решетки в 3600 пикселов.

Как описано выше, невозможно создавать такие изображения с высоким разрешением с помощью традиционных методик печати. Показано, что изображения с высоким разрешением типа, рассмотренного в данном описании, могут быть записаны в фоторезист с помощью электронно-лучевой технологии для создания оригинала. После этого структура может быть реплицирована в прозрачную полимерную пленку с помощью таких методик, как горячее тиснение и отливка под действием УФ-облучения. Тем не менее, проблема с этим подходом состоит в том, что недостаточная контрастность возникает между областями с изображениями и без изображений. Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно генерирует изображения высокого разрешения с высокой контрастностью.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения используют тот факт, что периодические субмикронные просветляющие структуры кажутся черными при металлизации. Следовательно, можно записывать изображение на поверхность полимерной пленки в форме субмикронной просветляющей структуры. При металлизации пленки формируется высокая степень контрастности между областью изображений, содержащей просветляющую структуру, которая отображается черной, и областью без изображений, которая имеет яркий металлический вид. Просветляющая структура типа, используемого в настоящем изобретении, - это любая периодическая структура, которая имеет более тонкую линеатуру, чем длина волны света, и представляет поверхностный слой, в котором показатель преломления варьируется постепенно от единицы до величины показателя материала подложки и, тем самым, минимизирует отражения, которые ассоциативно связаны с внезапными изменениями показателя преломления.

Разумеется, обратный эффект может быть достигнут посредством использования просветляющей структуры для того, чтобы выделять негативные изображения, которые затем заполняются металлом, при этом металл типично идет над просветляющими и свободными от просветления областями.

Далее подробно рассматривается конкретный тип субмикронной периодической просветляющей структуры, известной как микрорельефная структура, которая предлагается на рынке рядом компаний, в том числе Аи1о1уре 1п1егпа1юпа1, под торговой маркой МАКАО™. Эти изготовляемые в коммерческих целях пленки имитируют структуру, наблюдаемую в глазах некоторых способных видеть в темноте ночных бабочек, которая минимизирует отражение света, позволяя бабочкам оставаться необнаруженными для хищников. Микрорельефные пленки имеют характеристическую периодическую модуляцию яйцеобразной коробки типично с повторяющимся периодом в диапазоне 200-400 нм и высотой структуры в диапазоне 250-350 нм. Для данной микрорельефной структуры с периодом б и высотой 11 считается, что коэффициент отражения должен быть очень низким для длины волны света примерно <2,51 и больше б при нормальном падении света и для длины волны >2б при наклонном падении света, на основе сведений в патентном документе США 6570710, зарегистрированном на имя КеДехйе СогрогаДои. Если видимая часть электромагнитного спектра рассматривается в диапазоне 400-700 нм, то коэффициент отражения должен быть очень низким в видимой области электромагнитного спектра для структуры с высотой примерно 280 нм и периодом 200 нм. Эта структура должна иметь соотношение сторон 1:1,4, которое значительно меньше и, следовательно, ее легче обрабатывать, чем структуры световых ловушек, описанные в предшествующем уровне техники в патентном документе США 5503902.

Просветляющие микрорельефные структуры могут быть сформированы на покрытой фоторезистом стеклянной подложке посредством голографического экспонирования с помощью ультрафиолетового лазера. Этот процесс раскрыт в патентном документе США 4013465, зарегистрированном на имя С1ар1ат апб Нибеу. Микрорельефные структуры могут быть изготовлены одномерными или двумерными, как описывается в патенте США 6570710. Двумерные микрорельефные структуры используются для вариантов осуществления, описываемых в данном описании, но изобретение может быть в равной степени хорошо структурировано с помощью одномерных структур. После того как оригинальная микрорельефная просветляющая структура сформирована в фоторезисте, она может быть перенесена на никелевую прокладку посредством процесса электролитического формования.

Формирование решетки микроизображений на поверхности чистой полимерной пленки для использования в настоящем изобретении описывается со ссылкой на фиг. 8-11. Первый этап (фиг. 8а) заключается в том, чтобы сформировать оригинальную структуру 19 в фотополимерном слое 20 на основе 21,

- 7 011968 которая содержит микрорельефную просветляющую структуру 23 в форме решетки 22 микроизображений. Методики создания микрорельефной просветляющей структуры в форме микроизображения включают в себя голографическое экспонирование, фотолитографию, лазерную запись и электронно-лучевые технологии. Фиг. 8Ь иллюстрирует одно из идентифицирующих микроизображений 25, показывающих отдельные микрорельефные просветляющие структурные элементы 26. Этот оригинал теперь используется для того, чтобы создавать негатив структуры микроизображений в никелевой прокладке 27 с помощью стандартного процесса электролитического формования, проиллюстрированного в поперечном разрезе на фиг. 9а. Структура микроизображений в никелевой прокладке 27 затем копируется на поверхность полимерной пленки 28 с помощью стандартных процессов копирования (фиг. 9Ь). Эти процессы включают в себя горячее тиснение, под действием УФ-облучения отливку и формовку. Предпочтительные процессы копирования для настоящего изобретения - это горячее тиснение и отливка под действием УФ-облучения, поскольку оба обеспечивают непрерывное рулонное производство, что важно для недорого серийного производства устройства. Фиг. 9Ь иллюстрирует процесс копирования отливкой под действием УФ-облучения, в котором тонкий слой ультрафиолетового вулканизируемого полимера 29 наносится на чистую полимерную пленку 28, которая затем прижимается к никелевой прокладке 27. Ультрафиолетовый вулканизируемый полимер затем вулканизируется до отделения от никелевой прокладки, оставляя структуру микроизображений откопированной на ультрафиолетовом вулканизируемом полимерном слое 29 на поверхности чистой полимерной пленки 28. Одно из откопированных микроизображений 30 проиллюстрировано на фиг. 10а. При этом условии существует недостаточная контрастность между изображением и пленкой. Применение тонкого металлического слоя, такого как алюминий 40, ко всей активной поверхности устройства, в том числе микрорельефной просветляющей структуре, формирует металлизированную пленку, проиллюстрированную на фиг. 10Ь. При этом условии микрорельефная просветляющая структура в форме идентифицирующего микроизображения 30 кажется черной в контрасте с неструктурированными областями пленки, которые кажутся металлическими. Идентифицирующее микроизображение, по сути, состоит из черных пикселов, которые имеют диаметр примерно 0,25 мкм, коррелирующий с оптимальным разрешением примерно 100000 άρί. Тонкий металлический слой 40 предпочтительно формируется с помощью вакуумного осаждения. Окончательная откопированная решетка микроизображений проиллюстрирована на фиг. 10с с черными микроизображениями на ярком металлическом фоне. Альтернативно, тонкий металлический слой может быть применен только к микрорельефным просветляющим структурам. В этом случае устройство состоит из черных микроизображений на прозрачном фоне.

Размер пиксела в 0,25 мкм означает, что металлизированная микрорельефная просветляющая структура может быть использована для создания комплексного микроизображения в квадратной области 30x30 мкм, содержащей до 14400 пикселов (решетку пикселов 120x120). Этот очень высокий уровень разрешения обеспечивает создание тонкого увеличителя муара, подходящего для применения в гибких документах, таких как банкноты.

Решетка микроизображений, проиллюстрированная на фиг. 10, с черными изображениями на ярком металлическом фоне при объединении с соответствующей решеткой микролинз должна сформировать устройство, работающее в отраженном свете, как проиллюстрировано на фиг. 4. Тем не менее, также можно с помощью настоящего изобретения создать решетку микроизображений для работы в проходящем свете. Один способ получения решетки микроизображений, подходящей для работы в проходящем свете, проиллюстрирован на фиг. 11. Способ такой же, как способ, проиллюстрированный на фиг. 8-10а, за исключением того, что микрорельефная просветляющая структура 45 больше не ограничена выделенными областями изображений и охватывает весь ультрафиолетовый вулканизируемый полимерный слой 29, показанный на фиг. 11а. Отдельные микроизображения 47 затем формируются посредством выборочной металлизации микрорельефной просветляющей структуры, проиллюстрированной на фиг. 11Ь. При прохождении микроизображения должны выглядеть черными на прозрачном фоне. Традиционные методики металлизации, такие как вакуумное осаждение, не позволяют добиться очень высокого разрешения, требуемого для выборочной металлизации микроизображений в диапазоне 1-50 мкм, и, следовательно, не подходят для создания тонких гибких устройств. Выборочная металлизация с высоким разрешением может быть достигнута с помощью таких методик, как неконтрастная литография, разработанных ΙΒΜ и подробно изложенных в ΙΒΜ 1оигпа1 о£ Рс5сагс11 апб Эсус1ортсп1. νοί. 45, № 5, 2001.

Структуры высококонтрастных изображений, описанных выше, не обязательно должны быть получены посредством металлизации микрорельефных просветляющих структур, при этом могут быть использованы альтернативные способы, однако отражающие свойства обязательны. Ссылаясь на фиг. 10, если области изображений и области без изображений покрыты прозрачным слоем с повышенным отражением вместо металлического слоя, то просветляющий микрорельеф сводит на нет эффект слоя с повышенным отражением, поэтому падающий свет передается в эту область. В неструктурированных областях пленка является прозрачной, но со значительной величиной отражения. Наличие областей отражающей и неотражающей пленки формирует контрастность изображения. Примером соответствующего материала, повышающего отражение, является сульфид цинка, который может быть вакуумно осажден, для формирования прозрачного тонкого слоя. Это представляет альтернативную структуру к структуре,

- 8 011968 показанной на фиг. 11Ь, для устройства, которое может работать в режиме проходящего света. Для повышения контрастности в отражающем устройстве может быть использован дополнительный поглощающий слой. Поглощающий слой предпочтительно применяется и к неструктурированным областям, и к микрорельефным просветляющим структурам. Примеры типа подходящих поглощающих материалов включают в себя красящие или пигментные чернила и покрытия.

Использование слоя с повышенным отражением и поглощающего слоя имеет потенциальное преимущество над металлическим слоем в том, что поглощающий слой может быть любого цвета. Предпочтительно цвет должен предоставляться посредством красящих или пигментированных чернил. Цвет не обязательно должен быть одинаковым по всему устройству; несколько цветов допускается в различных областях.

Формирование цветов также возможно с помощью вариантов осуществления, содержащих металлизированные микрорельефные просветляющие структуры. Как описано выше, коэффициент отражения очень низкий для длины волны меньше примерно 2,5х от высоты микрорельефной просветляющей структуры и для длины волны больше периода микрорельефной просветляющей структуры (при нормальном падении). Поэтому посредством использования структуры, слишком короткой для того, чтобы отражать весь видимый спектр (примерно 200-250 нм), длина волны более 500-625 нм будет отражаться, предоставляя красный оттенок микрорельефной просветляющей структуре. Аналогично, посредством использования периода, слишком длинного для всех длин волны, которые должны отражаться (примерно 500 нм), микрорельефная просветляющая структура имеет голубой оттенок (при нормальном падении). Видимый цвет изменяется по интенсивности и цветовому тону вместе с углом.

3. Структура устройства

Решетки микролинз и микроизображений с высоким разрешением, описанные в разделах выше, теперь должны быть объединены, чтобы обеспечить тонкое оптически изменяющееся устройство. Устройство должно быть сконструировано таким образом, чтобы заднее фокусное расстояние линз было практически равно расстоянию между решетками микролинз и микроизображений для отражения линзами микроизображений.

Фиг. 4 иллюстрирует типичную структуру устройства согласно настоящему изобретению, в которой устройство содержит один слой, чистую полимерную пленку. Предпочтительные материалы для чистой полимерной пленки включают в себя РЕТ, полиамид, поликарбонат, поли(винилхлорид) (РУС), поли(винилиденхлорид) (РУбС), полиметилметакрилат (РММА), полиэтиленнафталат, полипропилен и т.п. В этом варианте осуществления решетка микролинз реплицируется на одну поверхность пленки, а соответствующая решетка микроизображений реплицируется на противоположную поверхность.

Схематичное представление способа создания устройства согласно настоящему изобретению, содержащего однослойную пленку (фиг. 4), показано на фиг. 12. В способе, согласно фиг. 12, решетка микролинз и решетка микроизображений реплицируются на полимерную пленку на различных этапах непрерывного процесса рулонной печати. Ссылаясь на фиг. 12, рулон чистой полимерной пленки РЕТ или аналога покрывается (50) в своей первой поверхности слоем ультрафиолетового вулканизируемого полимера. Подходящие ультрафиолетовые вулканизируемые полимеры включают в себя фотополимер ΝΟΑ61, предлагаемый ΝοιΊ;·ιη6 РгобисЕ. 1пс., Нью-Джерси. Затем пленка соприкасается (52) с первым валиком для тиснения, который содержит негатив структуры оригинала решетки микролинз. При контактировании с валиком для тиснения структура решетки микролинз реплицируется на слое ультрафиолетового вулканизируемого полимера. После того как структура тиражирована, слой ультрафиолетового вулканизируемого полимера вулканизируется (54) посредством применения ультрафиолетового излучения, и покрытая пленка затем выходит из валика для тиснения. Слой ультрафиолетового вулканизируемого полимера, такого как ΝΟΑ61, после этого наносится (56) на противоположную вторую поверхность пленки. Вторую поверхность пленки приводят в контакт (58А) со вторым валиком для тиснения, который содержит негатив структуры оригинала для микрорельефной просветляющей структуры. При соприкосновении с валиком для тиснения микрорельефная просветляющая структура реплицируется на слое ультрафиолетового вулканизируемого полимера на второй поверхности чистой полимерной пленки. После того как структура реплицирована, слой ультрафиолетового вулканизируемого полимера вулканизируется (60А) посредством применения ультрафиолетового излучения, и покрытая пленка затем выходит из валика для тиснения. Для устройства, работающего в отраженном свете, микрорельефная просветляющая структура принимает форму решетки микроизображений (этап 58 А). После этого тонкий металлический слой прикладывается (62А) ко второй поверхности полимерной пленки. Подходящим тонким металлическим слоем является алюминий, прикладываемый посредством вакуумного осаждения. Для устройства, работающего в отраженном свете, тонкий металлический слой предпочтительно применяется одинаково (62А) по всей активной области второй поверхности полимерной пленки.

Устройство для работы в проходящем свете может быть изготовлено посредством замены тонкого металлического слоя подходящим повышающим отражение материалом, например сульфидом цинка, который может быть применен для формирования прозрачного тонкого слоя. Альтернативно, устройство для работы в проходящем свете может быть сформировано посредством следующего маршрута В на фиг. 12. Процесс отличается от устройства для работы в проходящем свете с этапа 58 и далее. Для уст

- 9 011968 ройства, работающего в проходящем свете, микрорельефная просветляющая структура реплицируется равномерно (58В) по всей активной области второй поверхности полимерной пленки. После того как структура реплицирована, слой ультрафиолетового вулканизируемого полимера вулканизируется (60В) посредством применения ультрафиолетового излучения, и покрытая пленка затем выходит из валика для тиснения. После этого тонкий металлический слой выборочно применяется (62В) к микрорельефным просветляющим структурам для формирования решетки идентифицирующих микроизображений.

В альтернативном процессе структура решетки микролинз и структура решетки микроизображений могут быть одновременно реплицированы на противоположные поверхности полимерной пленки. Такой способ должен способствовать управлению совмещением между решетками микролинз и микроизображений.

Альтернативная структура устройства согласно настоящему изобретению - это структура, в которой устройство содержит ламинированную пленку. Фиг. 13 иллюстрирует пример ламинированной структуры согласно настоящему изобретению. В этом варианте осуществления решетка 3 микролинз реплицируется на одной поверхности первой чистой полимерной пленки 70, а соответствующая решетка 4 микроизображений реплицируется на одной поверхности второй чистой полимерной пленки 72. Неструктурированные поверхности чистых полимерных пленок 70, 72 затем ламинируются вместе. Для этого процесса слой подходящего адгезива 74 может быть применен между неструктурированными поверхностями чистых полимерных пленок.

Чтобы комбинация решетки микролинз и решетки микроизображений формировала увеличенное изображение, выражающее оптически изменяющиеся эффекты, такие как визуально отличимое движение и кажущаяся глубина, совмещение решетки микроизображений и решетки микролинз должно контролироваться. Степень согласования между двумя решетками зависит от требуемых оптических свойств защитного устройства. Это подробно описано в патентном документе ЕР 0698256, зарегистрированном на имя Эе Ьа Кие 1п1ета1юпа1. В одном варианте осуществления шаги решетки микроизображений и решетки микролинз идентичны и они точно совмещены, и микроизображения находятся рядом с фокальными плоскостями микроизображений. Когда эта система просматривается из данного направления, каждая микролинза отображает соответствующую точку на изображении под ней для формирования одного сильно увеличенного изображения, лежащего в основе элемента микроизображения. В дополнительном варианте осуществления несовпадение шага между решеткой микролинз и решеткой микроизображений формируется посредством задания углового несовпадения решеток. Ротационное смещение между двумя решетками приводит к разделению одного увеличенного изображения на регулярную решетку изображений, причем число видимых изображений увеличивается, а их отдельные размеры снижаются по мере того, как угловое несовпадение возрастает. В этом варианте осуществления требуются гораздо более нестрогие ограничения по соответствию/выравниванию, для формирования видимого изображения, хотя по-прежнему необходимо управлять степенью совмещения таким образом, чтобы увеличенное изображение не выходило за пределы заданных допусков.

Дополнительная структура устройства - это структура, в которой решетка микролинз содержит линзы с градиентным показателем преломления, что проиллюстрировано на фиг. 14. Линзы с градиентным показателем преломления (ΟΒΙΝ) отражают свет посредством постепенной рефракции по всему материалу в результате небольших вариаций показателя преломления. ΟΒΙΝ-линзы могут быть сформированы в слое полимера с помощью ряда известных методик, например в патентном документе США 5442482 микролинзы в форме ΟΒΙΝ-линз могут быть сформированы посредством выборочного экспонирования фотополимера в шаблон точек, причем это экспонирование выполняется в ультрафиолетовом свете и осуществляется посредством экспонирования при контактной фотолитографии с помощью маски, имеющей решетку из круглых отверстий, сформированных на ней, или посредством поточечного экспонирования с помощью сканируемого ультрафиолетового лазера или посредством ультрафиолетовой голографии. После этого фотополимер может быть использован для изготовления никелевого оригинала, позволяющего структуре быть реплицированной на фотополимерный слой, применяемый к несущей полимерной пленке, такой как РЕТ. ΟΒΙΝ-линзы могут быть сформированы в полимерных материалах посредством диффузионной полимеризации, как подробно изложено в главе 5 документа Мгего-Орйек: Е1ешеп18, §у81еш8, апб Аррйеайопк под редакцией Напз Ре1ег Негхщ.

Преимущество использования ΟΒΙΝ-линз для формирования решетки микролинз согласно настоящему изобретению заключается в том, что это позволяет поверхности решетки микролинз быть плоской, что упрощает покрытие или надпечатку на устройстве с помощью дополнительных защитных покрытий или печатных слоев. Примерная структура устройства на фиг. 14 работает в отраженном свете и содержит решетку 80 ΟΡΙΝ-микролинз в форме фотополимерной пленки, которая приклеена к первой поверхности чистой полимерной пленки 82. Микрорельефная просветляющая структура реплицируется на вторую поверхность чистой полимерной пленки для формирования решетки 4 идентифицирующих микроизображений. Тонкий металлический слой 5 прикладывается к решетке микроизображений и секциям второй поверхности чистой полимерной пленки без изображений. Устройство, проиллюстрированное на фиг. 14, может быть изготовлено, для работы в проходящем свете, посредством реплицирования микрорельефной просветляющей структуры на всей активной области второй поверхности чистой полимерной

- 10 011968 пленки и последующей выборочной металлизации только микрорельефных просветляющих структур, которые используются для формирования идентифицирующих изображений.

Дополнительная структура устройства согласно настоящему изобретению проиллюстрирована на фиг. 15, в которой голографическая структура 86 включена в верхнюю поверхность микролинз 3. Лучи 88 нулевого порядка (без дифракции) передаются неотклоняющимися посредством голограммы и фокусируются на микроизображении 4, и они используются для формирования увеличенного изображения микроизображений, как описано в предшествующих вариантах осуществления. Поступающие лучи, которые подвергаются дифракции первого порядка из голографической структуры, формируют голографическое изображение 89. Для улучшения голографического изображения, слой, повышающий отражение, может быть нанесен на голографическую структуру, например, как описано в патенте США № 4856857. Эта структура объединяет преимущества традиционного голографического оптически изменяющегося устройства с преимуществами оптически изменяющегося устройства, использующего неголографические микрооптические структуры. В предпочтительном варианте осуществления устройство, проиллюстрированное на фиг. 15, сконструировано таким образом, что для определенного набора углов просмотра увеличенная решетка микроизображения должна быть видна, при этом яркость голографического изображения должна быть существенно снижена, но при других углах просмотра увеличенная яркость голографического изображения должна делать его четко видимым, при этом увеличенная решетка микроизображений должна иметь значительно меньшую видимость. Следовательно, при наклоне устройства наблюдается переключение между увеличенным микроизображением и голографическим изображением.

Дополнительная структура устройства согласно настоящему изобретению проиллюстрирована на фиг. 16а и 16Ь, в которой непрозрачная маска 90 наносится по краям отдельных микролинз 3. Предпочтительные материалы для наложения маски 90 включают в себя тонкое покрытие из алюминия, применяемое с помощью стандартных методик вакуумного осаждения. Маска 90 может быть создана посредством выборочной металлизации всех микролинз 3 или металлизации всей поверхности всех микролинз и затем выборочной деметаллизации, чтобы создать апертуру 92 на верхней поверхности линз. Для случая неидеального соответствия между решеткой 3 микролинз и решеткой 4 микроизображений (к примеру, созданного посредством ротационного смещения) решетка увеличенных изображений перемещается при наклоне, и эффект затенения непрозрачной маски приводит к варьированию яркости, при этом определенные области решетки микроизображений подсвечиваются, а другие области затеняются в зависимости от условий освещения. Наблюдатель видит яркое изображение 98 при просмотре перпендикулярно поверхности чистой полимерной пленки 1 и темное изображение 99 при просмотре с отклонением от оси, так что кажется, что изображение постепенно появляется и исчезает при наклоне, как показано на фиг. 16Ь.

4. Постобработка-внедрение в документы.

Описанные выше различные варианты осуществления структуры устройства могут быть разделены на фрагменты, межсоединения, полосы, дорожки или нити для включения в пластиковые или бумажные подложки в соответствии с известными способами.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение может быть включено в ценную бумагу как полоска в окне. Это проиллюстрировано на фиг. 17, показывающей защитную полоску 100, сформированную устройством согласно изобретению, с окнами открытой полоски 102 и зонами включенной полоски 104 в документе 105. Патентный документ ЕР 860298 и международная публикация XVО 03095188 описывают различные подходы к включению более широких полосок в бумажную подложку. Широкие полоски особенно полезны, поскольку дополнительная открытая зона обеспечивает возможность более оптимального использования оптически изменяющихся устройств, таких как настоящее изобретение.

Фиг. 18а иллюстрирует вид в разрезе защитной полоски, подходящей для использования в качестве полоски в окне в бумаге, в котором структура устройства, проиллюстрированного на фиг. 4, модифицирована посредством приложения слоя прозрачного бесцветного адгезива 107 к внешней поверхности, содержащей решетку микролинз, и применения слоя адгезива 108 к внешней поверхности, содержащей решетку микроизображений. Тщательный подбор оптических свойств адгезива, контактирующего с микролинзами, очень важен. Адгезив должен иметь более низкий показатель преломления, чем материал микролинз, и чем больше разность показателей преломления между микролинзами и адгезивом, тем меньше заднее фокусное расстояние линз и, следовательно, тоньше конечное защитное устройство.

Применение деметаллизированного символа в защитных полосках широко известно и описано в патентном документе ЕР 0319157. В одном варианте осуществления настоящего изобретения очень выгодные характеристики деметаллизированного символа сочетаются с оптически изменяющимися эффектами, создаваемыми посредством комбинации решеток микролинз и микроизображений. Ссылаясь на фиг. 18Ь, тонкий металлический слой 5 деметаллизирован таким образом, что формируются зоны 110 без металла, которые перекрывают области изображений и без изображений.

В примере выше деметаллизация устраняет контраст между областями изображений и без изображений. Тем не менее, дополнительное преимущество микрорельефной просветляющей структуры заключается в том, что она уменьшает смачиваемость, создаваемую посредством объединения энергии струк

- 11 011968 туры и поверхности. Прикладываемая жидкость не смачивает поверхность и стремится к скатыванию с поверхности вследствие недостаточного поверхностного натяжения для ее удержания. Это свойство может быть использовано для преимущественного удаления алюминия посредством контактирования с каустическим раствором ΝαΟΗ в воде. Каустический раствор смачивает чистые металлические области без изображений, но не смачивает металлизированную микрорельефную просветляющую структуру, которая формирует идентифицирующее изображение. При этих условиях чистые области должны затем стать прозрачными после деметаллизации, тогда как микрорельефные области должны оставаться черными.

Специалисты в данной области техники должны дополнительно понимать, что предлагаемая структура может быть использована в сочетании с существующими подходами к изготовлению защитных полосок. Примеры подходящих структур, которые могут быть использованы, включают в себя упомянутые в рамках патентных документов ЕР 0516790, ΧνΟ 9825236 и ΧνΟ 9928852.

Фиг. 19 показывает машиночитаемую структуру 120, ламинированную к базовой структуре 121, проиллюстрированной на фиг. 18а. Машиночитаемая структура содержит полимерную пленку 122, такую как металлизированная 12 мкм РЕТ-подложка, покрытая адгезивом 123 на неметаллизированной стороне, которая выборочно деметаллизирована. В этом примере две магистральные линии металла 124 оставлены вдоль каждого края структуры, но возможны другие варианты, проиллюстрированные в рамках упомянутого предшествующего уровня техники. Магистральные линии 124 таковы, что когда окончательная структура ламинируется к подложке, они совпадают только с металлизированными зонами. Защитный слой 126 может быть наложен на магистральные линии, чтобы предотвратить коррозию металла посредством магнитного слоя 128, который применяется следующим. Магнитный материал прикладывается к магистральным линиям 124 только так, чтобы не закрыть символ, сформированный на подложке. Соответствующий защитный слой 126 - это УНЬ31534, поставляемый §цп С11сппса1. покрытый слоем весом в 2 дкт. Соответствующий магнитный материал - это ЕХ1021, поставляемый Ееггоп, покрытый слоем весом 2-6 дкт. На него наносится надлежащий ламинирующий адгезив 129. После этого вся структура ламинируется к базовой структуре, проиллюстрированной на фиг. 18а, для формирования конечного машиночитаемого устройства.

В дополнительном варианте осуществления настоящее изобретение может быть включено в ценную бумагу 130 в качестве защитного фрагмента 132 или полосы 134. Это проиллюстрировано на фиг. 20, показывающей защитный фрагмент 132 и защитную полосу 134, проявляющую увеличенное изображение 135, результирующее из структуры настоящего изобретения.

Фиг. 21 иллюстрирует пример поперечного разреза защитного фрагмента или межсоединения, в котором структура устройства, проиллюстрированная на фиг. 4, изменена посредством нанесения термочувствительного или самоклеющегося адгезива 136 к внешней поверхности, содержащей решетку микроизображений. Помимо этого, необязательное защитное покрытие/лак 138 нанесено на внешнюю поверхность, содержащую решетку 3 микролинз. Функция защитного покрытия/лака 138 заключается в повышении прочности межсоединения/полосы в ходе нанесения на защитную подложку и при работе. Защитное покрытие должно иметь значительно меньший показатель преломления, чем показатель преломления микролинз, по тем же причинам, что раскрыты для адгезива защитной полоски. Устройство, проиллюстрированное на фиг. 21, может быть нанесено на ценную бумагу 130 посредством ряда известных способов, в том числе горячей штамповки, и способа, описанного в патентном документе США 5248544.

После включения в ценную бумагу 130, внешнее связующее покрытие на защитной полоске и защитное покрытие на фрагменте/полоске может быть надпечатано с помощью стандартных методик печати банкнот, таких как литография и глубокая печать. Использование цветных прозрачных красителей позволяет обеспечивать увеличенным микроизображениям заданный цвет.

Устройство согласно настоящему изобретению может быть включено в документы, где подложкой является прозрачная полимерная пленка. Примером такого типа документа являются полимерные банкноты, в частности, описанные в международной публикации XVО 8300659, в которых прозрачная подложка покрыта с обеих сторон слоями затемняющего материала. Непрозрачный слой 140 применяется таким образом, чтобы оставить прозрачную зону 142 для проверки защитного устройства. Ссылаясь на фиг. 22, микроизображения 4 в форме микрорельефных просветляющих структур реплицируются на поверхность прозрачной зоны 142 подложки 144 полимерной банкноты, и соответствующая решетка 3 микролинз может быть реплицирована на противоположную поверхность. После этого тонкий металлический слой 5 прикладывается на области изображений и без изображений поверхности прозрачной зоны 142, содержащей решетку 4 микроизображений. Прозрачная полимерная подложка используется в качестве оптической прокладки, чтобы обеспечить возможность изображению, записанному в решетке микроизображений, быть распознаваемым посредством решетки микролинз. При просмотре устройства с верхней части документа увеличенные микроизображения выглядят черными на металлическом фоне.

В альтернативном варианте осуществления отражающее устройство на фиг. 22 может быть заменено устройством, которое работает в проходящем свете. Это может быть осуществлено посредством замены тонкого металлического слоя 5 подходящим материалом, повышающим отражение, например суль

- 12 011968 фидом цинка, который может быть применен, чтобы формировать прозрачный тонкий слой. При просмотре устройства с верхней части документа увеличенные микроизображения выглядят неотражающими на сильноотражающем глянцевом фоне.

Альтернативно, ссылаясь на фиг. 23, устройство для работы в проходящем свете может быть сгенерировано посредством реплицирования микрорельефных просветляющих структур 146 равномерно по прозрачной зоне 142. Затем тонкий металлический слой 5 выборочно прикладывается к просветляющим структурам для формирования решетки идентифицирующих микроизображений. При просмотре устройства с верхней части документа увеличенные микроизображения выглядят черными на прозрачном фоне. Дополнительный аспект устройства согласно изобретению, работающего в проходящем свете, заключается в том, что только увеличенная решетка четко различима при просмотре со стороны документа с помощью решетки микролинз.

Дополнительное применение устройства для работы в проходящем свете - в прозрачной апертуре 150 бумажной банкноты 152, такой как описанная в патентном документе ЕР 1141480. Этот процесс обеспечивает включение широкой полоски непроницаемой подложки в бумажную подложку. Фиг. 24 иллюстрирует пример такой бумажной подложки 152, в которую включена непроницаемая полоса 154, чтобы создать апертуру 150. В апертуре 150 обе поверхности непроницаемой подложки являются видимыми, хотя оставшаяся часть полосы видна только с одной стороны документа, как показано на фиг. 24а, но не с обратной стороны, где непроницаемая полоса покрыта бумажными волокнами, как показано на фиг. 24Ь.

Фиг. 25 показывает поперечный разрез одного варианта осуществления настоящего изобретения, который может быть заключен в подложку в качестве апертуры в форме непроницаемой полосы на фиг. 24. Структура устройства такова, как проиллюстрировано на фиг. 4, за исключением того, что просветляющая микрорельефная структура более не ограничена заданными областями изображений и покрывает всю поверхность чистой полимерной пленки 1. После этого отдельные микроизображения формируются посредством выборочной металлизации 5 микрорельефных просветляющих структур 146. Помимо этого, адгезив 160 накладывается на верхнюю поверхность, содержащую решетку микроизображений. Ссылаясь на фиг. 24, если оптически изменяющееся устройство покрывает всю поверхность непроницаемой полосы и вставлено таким образом, что решетка микролинз находится на верхней поверхности, как видно на фиг. 24а, то со стороны документа, показанной на фиг. 24а, увеличенное изображение видно в отраженном свете в области А и при прохождении и отражении в области В. С обратной стороны документа (фиг. 24Ь) оно видно только в области В и не очень четко отличимо, поскольку микроизображения не просматриваются непосредственно через решетку микролинз.

В дополнительном варианте осуществления отражающее устройство может быть включено в качестве апертуры в бумажную банкноту. Типичная структура устройства показана на фиг. 26. Структура устройства такова, как показано на фиг. 4, с дополнительным слоем 160 адгезива, прикладываемым к внешней поверхности, содержащей решетку микроизображений. Ссылаясь на фиг. 24, если отражающее устройство покрывает всю поверхность непроницаемой полосы и вставлено таким образом, что решетка микролинз находится на верхней поверхности, как видно на фиг. 24Ь, то со стороны документа, показанной на фиг. 24Ь, решетка увеличенных изображений видна в отраженном свете в области В, содержащей черные изображения на металлическом фоне. С обратной стороны документа (фиг. 24а) полоска просто имеет однородный металлический вид, поскольку микроизображения не видны непосредственно через решетку микролинз и слишком малы, чтобы быть различимыми непосредственно невооруженным глазом.

Устройство согласно фиг. 26 может быть изготовлено для работы в проходящем свете посредством замены тонкого металлического слоя подходящим материалом, повышающим отражение, например сульфидом цинка, который может быть применен для формирования прозрачного тонкого слоя. При просмотре устройства с боковой стороны документа, показанного на фиг. 24Ь, увеличенные микроизображения выглядят неотражающими на сильноотражающем глянцевом фоне. С обратной стороны документа (фиг. 24а) полоска имеет вид однородной глянцевой прозрачной пленки, поскольку микроизображения не видны непосредственно через решетку микролинз и слишком малы, чтобы быть различимыми непосредственно невооруженным глазом.

5. Улучшенные оптически изменяющиеся характеристики защитного устройства.

Третий аспект настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечивать оптически изменяющееся устройство с улучшенными свойствами для защиты от подделок в сравнении с устройствами предшествующего уровня техники. Это может быть достигнуто посредством просмотра двух или более решеток микроизображений через соответствующую решетку сферических или практически сферических микролинз, где результирующие увеличенные изображения перемещаются при наклоне устройства, для формирования одного законченного изображения. Завершение изображения при наклоне представляет строго определенный признак защиты, который широкой публике легче запомнить и идентифицировать, чем известные простые устройства перемещения изображений.

Предпочтительная структура усовершенствованного оптически изменяющегося устройства согласно настоящему изобретению - это структура, описанная согласно первому аспекту настоящего изобретения, которая объединяет решетку микролинз и микроизображений на двух противоположных поверхно

- 13 011968 стях полимерной пленки, для формирования оптически изменяющегося устройства, в котором тонкая структура достигается посредством использования просветляющей структуры, для создания изображения с высоким разрешением. Тем не менее, другие структуры, которые используют другие способы создания микроизображений, но при этом обеспечивают взаимодействие между анализирующей решеткой микролинз и соответствующим набором идентичных микроизображений, могут быть использованы для формирования улучшенных оптически изменяющихся эффектов согласно настоящему изобретению. Один альтернативный способ создания микроизображений включает в себя традиционные методики печати, такие как гравюра, литография и глубокая печать. Другой способ формирования решетки микроизображений заключается в выборочном удалении областей с металлизированной пластиковой пленки, к примеру алюминизированной пленки, для формирования изображений. Это может быть достигнуто посредством печати на травящем растворе для удаления выбранных областей металла или печати защитного слоя на металле и последующего удаления незащищенных областей с помощью травящего раствора.

Альтернативный способ создания изображений заключается в использовании светоулавливающих конических структур, описанных в патентном документе США 5503902.

Далее подробно описываются различные взаимодействия между решетками микролинз и микроизображений и результирующие оптически изменяющиеся эффекты настоящего изобретения.

Сначала рассмотрим простой пример, когда защитное устройство содержит одну решетку микроизображений (с), объединенную с одной решеткой микролинз. Фиг. 27 иллюстрирует ротационное отношение между решеткой 300 изображений с, решеткой 310 микролинз и результирующей решеткой 320 увеличенных (муара) изображений с, а фиг. 28 показывает соответствующий частотный спектр. На фиг. 28 решетка микролинз представлена посредством двух частотных векторов ί^ιο-οκ™ и Г'_{т|СГо1е1П}, (горизонтальное и вертикальное направление), а решетка микроизображений с представлена посредством двух частотных векторов ίζ и Г'_С (горизонтальное и вертикальное направление). Решетка 300 микроизображений с вращается под углом α относительно решетки 310 микролинз, как показано на фиг. 27 и 28. В этой компоновке частотные векторы решетки 320 увеличенных (муара) изображений с, представленные посредством Гс-Гшоы™ и Г'_С-Г^; _т|_СГО|_ем,. размещены так, что они находятся примерно под углом 90° к соответствующим горизонтальным и вертикальным частотным векторам микролинз. При этом условии вертикальный наклон объединенной решетки микролинз/микроизображений вокруг горизонтальной оси приводит к алогичному горизонтальному движению увеличенного изображения. На фиг. 28 включены вертикальные и горизонтальные частотные векторы, но в этом варианте осуществления и последующих вариантах осуществления, если не заявлено иное, частота решеток микроизображений и микролинз одинакова в двух ортогональных направлениях и, следовательно, для простоты только один из частотных векторов показан в соответствующем частотном спектре.

Завершение изображений.

В дополнительном варианте осуществления дополнительная решетка 330 микроизображений (О) (фиг. 29) включена в защитное устройство, проиллюстрированное на фиг. 27 и 28, так что новое защитное устройство содержит две решетки микроизображений (с и О), объединенных с одной решеткой микролинз. Микроизображения в каждой решетке 300, 330 идентичны друг другу в одной решетке, но отличаются от микроизображений в другой решетке. Две решетки микроизображений включены в одну и ту же плоскость, но имеют различное ротационное направление в указанной плоскости. Фиг. 2 и соответствующий частотный спектр на фиг. 30 показывает ситуацию, когда две решетки 300, 330 микроизображений, представленные посредством частотных векторов ί_ο и Г_С, размещены таким образом, что они находятся под противоположными углами вращения (α и -α) к решетке микролинз, представленной частотным вектором Г_{т|СГо|еп},. В этой компоновке решетки увеличенных (муара) изображений, представленные посредством Г_О-Г_{т|С|о|е|к} и Г_С-Г_{т1СГо1еп8}, ориентированы примерно на 180° друг от друга, чтобы перемещаться в противоположных направлениях при наклоне. При конкретных углах наклона изображения налагаются, создавая одно законченное изображение из двух компонентных изображений. Пример этого показан на фиг. 31 с помощью символа ©; с перемещается (изображения 1-3) к центру справа, а О перемещается к центру слева. При конкретных углах наклона (изображение 3) создается законченный символ ©. Продолжение наклона (изображения 4, 5) приводит к тому, что изображения продолжают перемещаться, но теперь порознь. Сгенерированный оптически изменяющийся эффект повышает восприятие движения посредством того, что, во-первых, решетки изображений перемещаются в противоположном направлении, так что относительное движение дублируется, а, во-вторых, решетки изображений перемещаются относительно эталонных точек (т.е. другой решетки изображений), которые находятся в том же поле зрения. Завершение одного изображения посредством перемещения вместе двух компонентных изображений при наклоне представляет легко запоминаемый и распознаваемый вышеописанный способ проверки подлинности, который обеспечивается посредством простого перемещения изображений.

Вышеприведенный вариант осуществления не ограничивается решетками изображений, перемещающимися в противоположных направлениях. Альтернативно, частотные векторы двух решеток увеличенных изображений могут быть модифицированы, чтобы обеспечить относительное перемещение в любом требуемом направлении. Например, частотный спектр на фиг. 32, такой, как показан на фиг. 30, за

- 14 011968 исключением того, что решетка микроизображений, представленная посредством частотного вектора 1_О, повернулась примерно на 90°, поэтому теперь она имеет такое же направление, что и решетка микролинз, представленная посредством частотного вектора 1_{т1сго1еп8}, и ее частота уменьшилась, так что I £о I < I £ш1сго1епз' (где I I представляет модуль частотного вектора, а не направление). В этой компоновке решетки увеличенных (муара) изображений, представленные посредством 1_о-1_{т1сго1еп8} и 1_С-1_т1Сг_о1еп8, ориентированы примерно на 90° друг от друга, и кажется, что они перемещаются в перпендикулярных направлениях при наклоне. Результат этой комбинации относительно движения изображений при наклоне показан на фиг. 33, снова с использованием символа ©. При наклоне устройства с перемещается справа налево, а О перемещается снизу вверх. При конкретных углах наклона (изображение 3) создается законченный символ ©.

В дополнительном примере защитное устройство содержит две решетки микроизображений (с и О), объединенные с одной решеткой микролинз. На фиг. 34 решетка микролинз представлена посредством двух частотных векторов 1^ьт;сго1еп8 и Гт|сго|е|к (горизонтальное и вертикальное направление), а первая решетка микроизображений представлена посредством двух частотных векторов ίο и ί^νο (горизонтальное и вертикальное направление), и вторая решетка микроизображений представлена посредством двух частотных векторов ί_ο и ί^ν _ο (горизонтальное и вертикальное направление). Ссылаясь на фиг. 34, модуль частоты решетки микролинз одинаковый в двух ортогональных направлениях (I ш1сго1еп51 = 1 £ тюгоиепз I) _исвязан с двумя решетками микроизображений следующим образом:

( I I = I Го I ) < I Г_га1_СГО1еЛ51 _и | £^ь01 < | £^ьт1_СГо1_еп5 | < | ί \ I с тем, чтобы микроизображения с имели больший шаг, чем решетка микроизображений, в вертикальном направлении, и меньший шаг в горизонтальном направлении, тогда как изображения о всегда имели больший шаг, чем решетка микролинз. В этой компоновке результирующие решетки увеличенных изображений (муара) имеют одинаковую частоту и ориентацию в вертикальном направлении, т.е. г тгсго1еп$^_г ο~ι т1сго1еп5 г с/ но в горизонтальном направлении они имеют одинаковую частоту, однако ориентированы ПОД углом 180° друг К другу, т.е. αιίοΓοΙβηδ^-! с=“(£ т1сго1еп5^_£ о) ·

Результат этой комбинации в отношении движения изображений показан на фиг. 35. Вертикальный наклон приводит к перемещению двух решеток увеличенных изображений на одной скорости и в одном направлении, тогда как горизонтальный наклон приводит к перемещению решеток увеличенных изображений в противоположных направлениях, и, следовательно, завершение символа авторских прав © возможно только при наклоне в горизонтальном направлении. Устройство может быть применено к банкноте так, чтобы при наклоне банкноты вдоль своего короткого направления происходило завершение изображения, но при наклоне вдоль длинного направления завершение изображения было невозможно. Следовательно, устройство удобно в использовании для широкой публики, для проверки подлинности, но очень трудно для подделок вследствие необходимости реплицировать завершение изображения и различать вариативность перемещения изображения с направлением наклона.

Объединение с печатным изображением.

В дополнительном варианте осуществления оптически изменяющийся эффект создается посредством объединения перемещения увеличенных изображений, формируемых посредством различных описанных выше защитных устройств, с печатным изображением на ценной бумаге. Этот вариант осуществления должен объединять одну или более решеток изменяющихся изображений со структурой печати. В простом примере решетка движущихся увеличенных изображений связывается с печатным изображением, чтобы более четко ассоциативно связать устройство с документом. В усовершенствованной версии движущееся увеличенное изображение должно завершать печатное изображение или размещаться внутри печатного изображения. Например, при наклоне представляется, что увеличенное изображение перемещается и при определенных углах зрения увеличенное изображение совмещается со статичным печатным изображением, для проверки документа. Например, движущееся изображение с может завершить печатный символ О для обеспечения ©. Защита повышается, поскольку восприятие перемещения увеличивается за счет предоставления эталонных точек в поле зрения и поскольку требуется следующее:

a) точный контроль увеличения решетки микроизображений для подгонки в печатном изображении и

b) совмещение между защитным устройством, формирующим перемещающее изображение, и печатным изображением, если изображения связаны друг с другом под определенными углами зрения.

Печатное изображение может содержать решетку изображений или одно крупное изображение. Например, ряд небольших движущихся увеличенных изображений может размещаться в одном крупном статичном печатном изображении. Это к тому же имеет преимущество в высокой степени сложности выравнивания защитного устройства, формирующего движущееся изображение, с печатным изображением. Движущиеся изображения могут просто связываться с печатным изображением, например движущаяся решетка гребней, проходящая над более крупным напечатанным гребнем.

В более сложном примере две решетки увеличенных изображений, перемещающиеся относительно друг друга, могут быть объединены со статичным печатным изображением так, чтобы все три изображения связывались вместе одновременно, формируя одно законченное изображение, тем самым еще более

- 15 011968 повышая сложность совмещения.

В вышеприведенных примерах печатное изображение может быть напечатано поверх различных защитных устройств настоящего изобретения или поверх устройства, если оно недостаточно прозрачно, чтобы печатное изображение было визуализовано.

Различные периоды.

В дополнительном варианте осуществления защитное устройство содержит две решетки микроизображений, объединенные с одной решеткой микролинз. Решетки микроизображений имеют различный период. Микроизображения внутри каждой решетки идентичны друг другу в одной решетке, но отличаются от микроизображений в другой решетке. В примере на фиг. 36 предусмотрено две решетки микроизображений: одна в виде птицы и одна в виде улитки, представленные посредством двух частотных векторов £_Ь1г3 и £_8па11, и решетка микролинз, представленная посредством частотного вектора Г_т|С|,,|_ем,. Решетка микроизображений в виде улитки имеет немного меньший период, чем решетка микроизображений в виде птицы, которая, в свою очередь, имеет немного меньший период, чем решетка микролинз, так груд I £щ±сго1еп5 ! < [ I I I >

В этой компоновке решетка увеличенных изображений (муар) в виде птицы, представленная посредством ' ^™1сгс1епз^_£глгб I , _имее_т меньшую частоту и, следовательно, большее увеличение, чем увеличенная решетка (муар) в виде улитки, представленная посредством ' 1 ·

При наклоне устройства кажется, что решетка увеличенных изображений в виде птицы перемещается с большей скоростью, чем решетка увеличенных изображений в виде улитки, так что отдельные изображения становятся более отдаленными при наклоне, как проиллюстрировано на фиг. 37. Движение двух решеток увеличенных изображений может быть размещено так, чтобы быть в одном направлении, противоположных направлениях или в любом другом относительном направлении посредством модифицирования частотных векторов.

Супермуар.

В дополнительном варианте осуществления защитное устройство содержит две решетки микроизображений, объединенные с одной решеткой микролинз с тем, чтобы микроизображения состояли из линий, размещенных так, чтобы само увеличенное изображение также демонстрировало эффект муара. Пример проиллюстрирован на фиг. 38, в котором увеличенное изображение, формирующее символ Е (слева), объединено с простым увеличенным изображением линий. При наклоне увеличенные изображения перемещаются относительно друг друга, и символ Е скрывается, когда шаблоны линий совмещены, и открывается, когда шаблоны линий не совмещены. Изображения могут быть объединены таким образом, чтобы распознаваемые структуры отображались с движущимися линиями, обеспечивая комбинированное движущееся изображение.

Альтернативно, оба изображения могут состоять из сплошных шаблонов линий, немного смещенных так, чтобы наклон всего признака давал эффект бегущих волн вдоль поверхности признака.

Муар более высокого порядка.

Хотя предпочтительно, но не существенно, чтобы решетка микролинз имела частоту, близкую к частоте решетки микроизображений, чтобы возникало явление увеличения муара. Альтернатива проиллюстрирована на фиг. 39, где частота решетки микроизображений £_С составляет половину частоты решетки микролинз £_{т1СГо1епа}. В этой компоновке результирующая решетка изображений (муар) - (Г_С-Г_т|С|,,|_ем,) имеет слишком высокую частоту, чтобы быть видимой, но решетка изображений (2£_С-£_{т1СГо1еп8}) имеет достаточно низкую частоту, чтобы быть видимой, что приводит к увеличенному изображению муара второго порядка. Результирующее изображение муара имеет более низкую контрастность, поскольку в каждом направлении (горизонтальном и вертикальном) все остальные микролинзы отражают неполезную область. По этой причине предпочтительно использовать формирование изображений муара низкого более высокого порядка (т.е. второго или третьего порядка, а не пятого, шестого или седьмого порядка и т.д.). Также можно использовать формирование изображений муара не целого более высокого порядка. Кроме того, вследствие характера искривления видны четыре изображения, в случае муара второго порядка, для каждого исходного изображения, проиллюстрированного на фиг. 40. Это налагает ограничения на изображения, которые могут быть использованы без путаницы. Потенциальное перекрытие, возникающее вследствие формирования дополнительных изображений, проиллюстрированное на фиг. 40а, может быть исключено посредством вращения решетки микроизображений, проиллюстрированного на фиг. 40Ь. На фиг. 40а и 40Ь решетка микроизображений (не показана) имеет одну частоту и ориентацию. Преимущество устройства, основанного на формировании изображений муара более высокого порядка, заключается в том, что более крупное микроизображение может быть использовано с данной решеткой микролинз, поэтому потенциально устройство может быть тоньше.

Варьирование фокусного расстояния линз.

Скорость, на которой, как кажется, движутся решетки увеличенных изображений в вышеописанном варианте осуществления, зависит от того, как быстро фокусная точка микролинз сканируется вдоль микроизображений с изменением угла просмотра. Частота сканирования варьируется с расстоянием между решеткой микролинз и решеткой микроизображений. Уменьшение заднего фокусного расстояния и рас

- 16 011968 стояния между микроизображениями и микролинзами (так чтобы оно равнялось новому фокусному расстоянию) в выборочных зонах устройства обеспечивает зоны, где изображения перемещаются меньше на угол, чем зона, которая не была изменена. Ссылаясь на фиг. 41, увеличенные изображения велосипеда движутся медленнее, чем увеличенные изображения скорой помощи, поскольку решетка микроизображений велосипеда находится в области устройства, которая тоньше, и фокусное расстояние соответствующих микролинз короче.

Морфинг изображений.

В дополнительном варианте осуществления может быть выбрана структура для минимизирования чувствительности к изготовлению.

Размер изображений муара зависит от модуля вектора ' ^£1еп5^_£щаде I ·

Поскольку размер определяется исключительно модулем, нет ограничения на ориентацию, т.е. ориентация решеток микролинз и микроизображений может быть параллельной (к примеру, Г_о и Г_{т1сго1егв} на фиг. 32) или немного повернутой (к примеру, Г_о и Г_{т1сго1еп8} на фиг. 30) и приводить к одинаковому размеру изображения увеличенного муара. Этот факт может быть полезен для снижения чувствительности к изготовлению при условии, что выбрана соответствующая структура.

Большое увеличение требует небольших различий в шаге, ориентации решеток или и в том, и в другом. Как результат, небольшие вариации шага или ориентации могут приводить к значительным изменениям в увеличении и значительным изменениям в ориентации изображения увеличенного муара, как описано в документе Тйе Мо1ге Мадшйег, М. Ни11еу. В. ΗιιπΙ. В.Р. §1еуеп8 и Р. 8ауап6ег, Риге Арр1. Ор1. 3 (1994), 133-142, опубликованном 1ОР РиЫКЫпд Ытйеб. Эти варьирования ориентации могут быть скрыты посредством добавления намеренной вариации в решетку изображений, т.е. ориентация изображений в решетке намеренно изменяется. В одном примере защитное устройство содержит одну решетку микроизображений, объединенную с одной решеткой микролинз практически с одинаковым периодом, но с ротационным смещением так, чтобы была сформирована решетка увеличенных изображений. Решетка увеличенных изображений содержит меньше изображений, чем соответствующая решетка микроизображений. Каждое отдельное изображение в решетке увеличенных изображений соответствует составному увеличенному изображению всех микроизображений снизу, причем каждая микролинза увеличивает небольшую секцию лежащего в основе (снизу) изображения, как проиллюстрировано на фиг. 2. В этом примере отдельные изображения в решетке микроизображений модифицируются таким образом, чтобы имелось небольшое вращение в изображении по решетке. Вариация такова, чтобы она была незаметна в области решетки микроизображений, способствуя одному увеличенному изображению, но заметна по всей решетке. Фиг. 42 показывает решетку увеличенных изображений 400 (кленовые листья), при этом каждое из них повернуто относительно соседнего изображения. При наклоне устройства наблюдается анимация, поскольку каждое увеличенное изображение вращается при движении. При достаточном наклоне каждое изображение переместится и повернется таким образом, что изображение на фиг. 42 воссоздается в позиции просмотра под наклоном. Дополнительное вращение делает устройство более отличимым и защищенным. Дополнительно, изменение формы изображений также может скрыть вариации в ориентации и увеличении в устройстве, поскольку легче видеть вариации в однородной решетке.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Защитное устройство, содержащее оптически прозрачную подложку, на одной стороне которой размещена решетка микролинз, а на другой - по меньшей мере две соответствующие решетки микроизображений, причем толщина подложки выбирается таким образом, что изображения размещены на расстоянии от микролинз, равном их фокусному расстоянию, изображения в каждой решетке выполнены одинаковыми, но отличными от изображений в каждой другой решетке, при этом по меньшей мере одна решетка микроизображений неточно совмещена с решеткой микролинз.
2. Защитное устройство по п.1, в котором микроизображения сформированы посредством или печати на подложке, или выборочной деметаллизации покрытия на подложке, или использования светоулавливающих конических структур.
3. Документ, включающий защитное устройство по любому из пп.1 и 2.
4. Документ по п.3, который представляет собой ценный документ, такой как банкнота, туристический чек, сертификат подлинности, печать, гарантийное обязательство, акцизный диск, фискальный штамп, защитная наклейка, паспорт или ваучер.