EP2979893A1 - Optisch variables sicherheitselement und verfahren zur dessen herstellung - Google Patents

Optisch variables sicherheitselement und verfahren zur dessen herstellung Download PDF

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EP2979893A1
EP2979893A1 EP15002084.0A EP15002084A EP2979893A1 EP 2979893 A1 EP2979893 A1 EP 2979893A1 EP 15002084 A EP15002084 A EP 15002084A EP 2979893 A1 EP2979893 A1 EP 2979893A1
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EP
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tiling
security element
pixel elements
element according
motif
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EP15002084.0A
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Falk Amthor
Thomas Gerhardt
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Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
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Giesecke and Devrient GmbH
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    • B42D25/328—Diffraction gratings; Holograms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/324—Reliefs

Definitions

  • the invention relates to an optically variable security element for securing security papers, value documents and other data carriers, having a motif area which shows different image information from different viewing directions.
  • Data carriers such as valuables or identity documents, but also other valuables, such as branded goods, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carrier and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.
  • Security elements with viewing-angle-dependent effects play a special role in the authentication of authenticity since they can not be reproduced even with the most modern copiers.
  • the security elements are equipped with optically variable elements that give the viewer a different image impression under different viewing angles and, for example, show a different color or brightness impression and / or another graphic motif depending on the viewing angle.
  • the motif area of the security element is conventionally usually divided into a plurality of square or circular pixels or into a multiplicity of rectangular stripes.
  • the pixels or stripes are subdivided into several groups, each group of pixels or stripes generating the image information for a particular viewing direction. Based on this, the present invention seeks to provide an optically variable security element of the type mentioned with particularly high security against counterfeiting.
  • the pixel elements of the creative area match the tiles of the tiling. Just as the tiles cover the entire area seamlessly and without overlapping, so too do the pixel elements cover the motif area completely and without overlapping. Since the pixel elements within the motif area represent the tiles of the tiling, the terms pixel element and tile are often used interchangeably in the context of this description.
  • all tiles of the tiling may have the same shape, or there may be a finite set of different tiling templates (hereafter referred to as tiling) which will determine the shape of the tiles appearing in the tiling.
  • tiling a finite set of different tiling templates
  • Each pixel element (tile) has a maximum dimension which is below 500 ⁇ m and preferably between 5 ⁇ m and 500 ⁇ m.
  • each tile of the tiling is congruent with an element of a set of different protoplates, wherein the thickness of the amount of protocide is advantageously less than or equal to 6 and in particular 1, 2, 3 or 4.
  • the thickness of the amount of protocals is 1, so that each tile of the tiling is congruent with exactly one protocachel.
  • Such a tiling is called monohedral tiling.
  • the tiling is periodic, that is, the symmetry group of tiling contains two linearly independent shifts.
  • an image that depicts the tiling on itself referred to as symmetry of tiling.
  • the set of all such symmetries forms a group called the symmetry group of the tiling.
  • the symmetry group of the tiling contains at least one rotational symmetry of order 2, 3, 4 or 6.
  • Security elements with a tiling whose symmetry group contains no mirror symmetry are currently particularly preferred.
  • the tiling is monohedral and periodic, but has no mirror symmetry.
  • the tiling is aperiodic and in particular represents a Penrose tiling.
  • Aperiodic tilings can be constructed from one or more protoplates.
  • edges Those edge points of the tiles touching at least three tiles are referred to as nodes, as in the graph theory, and the border areas between the nodes as edges.
  • the tiles of the tiling in particular the tiles of a monohedral tiling on no straight edges. This means that none of the edges of the single protocachel (monohedral tiling) or all protochains are straight. In this way, the complete coverage of the layer can be combined with a complex outline of the individual tiles and thus a great freedom of design for the designer.
  • the edges are each composed of two or more, each forming an angle straight line pieces.
  • the edges may also be curved and second, for example, by Bezier curves Grades, B-splines or NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines).
  • the edge of at least one protocach represents a natural motif, in particular a plant, an animal, a human or a mythical creature.
  • a natural motif in particular a plant, an animal, a human or a mythical creature.
  • Such designs have the advantage that they can usually be recognized and recognized at first glance.
  • tilings with recognizable tile motifs were made especially by the Dutch artist and graphic artist M.C. Escher was taken up in numerous works.
  • the motif area contains an image motif which is visible to the naked eye and whose outline shape corresponds to the outline shape of a protocachel.
  • the image motif visible to the naked eye expediently has a dimension of more than 5 mm, in particular more than 10 mm.
  • the size ratio of the image motif and the corresponding protocol is preferably 10 or more, more preferably 20 or more, or even 50 or more.
  • the pixel elements of the image information-generating groups are expediently provided with diffractive structures, holographic structures, subwavelength gratings, printed structures, color-shifting thin-film elements, coloring nanoparticles, polarizing elements, refractive structures such as micromirrors, microlenses or microfine lenses, or other functional layers.
  • the structures may, for example, have gaussian or sinusoidal profiles or be formed by rectangular gratings, tenons, triangular gratings or sub-wavelength gratings.
  • At least part of the pixel elements may additionally be covered with further functional layers, in particular with electrical or magnetic functional layers, which may generate additional, mechanically testable coding in the security element.
  • the pixel elements can also be occupied simultaneously with a plurality of structures, for example for producing mixed colors. It is also not necessary that all pixel elements are occupied with similar structures. For example, a first group of pixel elements may be occupied by holographic structures, while another group may be occupied by micromirrors or printed structures.
  • a group of pixel elements does not generate image information, so that these pixel elements act as recesses in the motif area.
  • Fig.1 shows a schematic representation of a banknote 10, which is provided with a security element according to the invention in the form of a glued transfer element 12.
  • the transfer element 12 represents a change image which presents the viewer with different image information 14A, 14B and 14C from three different viewing directions.
  • the image information for illustration by holographic letters "A”, “B”, or “C” formed the viewer when viewed obliquely from the left the letter “A”, when viewed vertically from above the letter “B” and oblique when viewed from the right perceives the letter "C”.
  • the appearance of the security element alternates between the three image information 14A, 14B, 14C.
  • more complex motifs are used, for example geometric patterns, portraits, architectural, technical or nature motifs.
  • a change picture may contain only two or more than three picture information or the security element may have a moving picture, a pump picture, a morph picture or a stereo picture instead of a change picture.
  • the motif area usually consists of several groups of pixel elements, each of which generates the image information for one of the different viewing directions.
  • the pixel elements are conventionally designed in the form of squares, circles or parallel stripes, as explained in more detail above.
  • the peculiarity of the present invention now consists in a particular embodiment and arrangement of the pixel elements, the realization of which places the highest technological demands and therefore significantly increases the security against forgery of the security element.
  • the motif region consists of three groups of respectively congruent pixel elements 22-A, 22-B, and 22-C, which are characterized in the figure by different hatching.
  • the pixel elements 22-A, 22-B, and 22-C form the tiles of a tiling and cover the motif area 20, despite their complex shape and their congruence gapless and without overlap.
  • the pixel elements all have the same shape, namely the shape of a lizard, which is shown as a protective tile 24 next to the section of the motif area 20.
  • the tiles 22 of the tiling are all congruent with the protocheck 24 and result from this by displacement and rotation.
  • the size of the tiles is in the embodiment at 100 microns (maximum dimension of the lizard form, here from the left front to the right rear foot), but may generally be between 5 microns and 500 microns.
  • the lizard shape of the tiles is not resolvable to the human eye without aids, while at the upper end of the range it is visually perceptible as an irregular lizard form.
  • the pixel elements or tiles 22 are respectively covered with holographic structures, namely the pixel elements or tiles 22-A with first holographic structures (wide hatching) which, when vertically illuminated, project the letter "A" obliquely to the left in the first viewing direction reconstruct the pixel elements or tiles 22-B with second holographic structures (medium hatching) which vertically reconstruct the letter "B" in the second viewing direction when illuminated vertically, and the pixel elements or tiles 22-C with third holographic structures (narrow hatching), which vertically reconstruct the letter "C" in the third viewing direction obliquely to the right.
  • first holographic structures wide hatching
  • the particular tiling of the motif area 20 is not recognizable; rather, the elements of the group of pixel elements 22-A, 22-B and 22-C cooperate in each case in order in each case to display the holographic image of the letters "A”. , "B” or “C” in the respective To reconstruct viewing direction. Only when viewed with a magnifying glass or a microscope, the lizard tilings of the motif area 20 is visible and thus serves as a recognizable only with aids authenticity feature higher level.
  • the tiling shown here is a periodic tiling, ie a tiling whose symmetry group contains two linearly independent displacements.
  • the displacement vectors 26 of the two linearly independent displacements are in Fig. 2 drawn for illustration.
  • the symmetry group of the tiling contains rotational symmetries of order 3, as in particular in the representation of Fig. 3 which shows an arbitrarily selected tile 22-A and dashed additionally the adjacent tiles 22-B, 22-C.
  • the edge points of the tile 22-A (and any other tile) touching at least three tiles represent the nodes 60, 62 of the tile outline, the edge areas 64 between the nodes 60, 62 the edges of the tile outline.
  • Every second node 60 (full points in Fig. 3 ) is piercing point of the axis of rotation of a rotational symmetry of order 3.
  • the edges of the hexagon 66 have been replaced by non-straight edges 64 composed of a plurality of line segments to produce the lizard shape. Due to the symmetry of the tiling, three of these non-straight edges result from the other three edges by rotation about one of the nodes 60.
  • the use of tiles 22 exclusively with non-straight edges leads to complex outline shapes of the tiles, which are difficult to reproduce and offer the designer a high degree of freedom of design.
  • the symmetry group of the tilings does not contain any mirror symmetry.
  • the pixel elements can also be occupied by other structures which generate image information, as described above.
  • a group of pixel elements 32-A may also be blank and produce no image information.
  • pixel elements 32-B and 32-C each generate image information, such as an alternate image, unoccupied regions 32-A within motif region 30 act as recesses of complex outline shape.
  • the shape of the tiles 22 can also accommodate a macroscopic outline shape of a view 44 of the motif area 42.
  • the motif area 42 of a security element 40 can show a holographic view 44 of a lizard, which is embodied, for example, as a three-dimensional real-color hologram.
  • the individual color pixels of the true color hologram are formed by the tiles 46-A, 46-B and 46-C of the tiling of the motif area.
  • tiling was in the embodiment already at Fig. 2 described tiling with three groups of pixel elements 46-A, 46-B, 46-C used, all of which are formed in lizard shape congruent to the protokol 24 and to the outline of the holographic view 44.
  • the maximum dimension of the view 44 is, for example, 5 mm, the corresponding maximum dimension of the tiles 46, however, only 100 microns, so that the size ratio of the view 44 and the corresponding Protokachel 24 in the embodiment is equal to 50.
  • the correspondence of the microscopic information formed by the outline shape of the tiles 46 and the macroscopic information formed by the outline of the view 44 can be used as an additional authentication feature.
  • FIG Fig. 6 An embodiment with two different prototypes 50-A, 50-B is described with reference to FIG Fig. 6 illustrated.
  • Protokachel 50-A is a rhombus with internal angles of 72 ° and 108 °
  • the Protokachel 50-B a rhombus with internal angles of 36 ° and 144 °.
  • Penrose tiling 54 of a motif region 52 can be produced which, as in FIG Fig. 6 (b) shown consisting of pixel elements or tiles 56-A and 56-B.
  • the tiles 56-A are all congruent with the protocache 50-A and the tiles 56-B are all congruent with the protocache 50-B.
  • the peculiarity of these Penrose tilings is that they allow a gapless and overlap-free, but nevertheless aperiodic covering of the plane.
  • the pixel elements or tiles 56-A, 56-B are respectively covered with holographic structures for different viewing directions, so that a total of one tilted image with two views is formed.
  • Aperiodic parquets and Penrose parquets can also be formed from more than two protoplates, which can be used accordingly for alternating pictures with more than two views.
  • Penrose tiling such as the 50-A, 50-B protochels
  • a clearly determined Penrose tiling can be generated from a serial number of a banknote or a value document and used to generate the motif area of the associated security element.
  • the serial number can be read out, the associated Penrose tiling generated, and checked for coincidence with the tiling realized on the security element.
  • the invention has been explained primarily with reference to alternating images, it is not limited in any way to alternating images or the variants mentioned. Rather, the invention can be applied to all optically variable security elements in which a motif area shows different image information from different viewing directions.
  • the invention is also not limited to the banknote transfer elements used for illustration, but can also be used, for example, in security threads, wide security strips, or cover sheets placed over a window area or through opening of a document.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement (12) zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen Datenträgern, mit einem Motivbereich (20), der aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Bildinformationen (14-A, 14-B, 14-C) zeigt. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Motivbereich (20) aus zwei oder mehr Gruppen jeweils kongruenter Pixelelemente (22-A, 22-B, 22-C) besteht, von denen zumindest zwei Gruppen (22-A, 22-B, 22-C) eine Bildinformation (14-A,14-B,14-C) in unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen erzeugen. Die Pixelelemente (22-A, 22-B, 22-C) bilden dabei die Kacheln einer Parkettierung der Ebene und überdecken den Motivbereich (20) lückenlos und überlappungsfrei. Die Pixelelemente (22-A, 22-B, 22-C) weisen eine komplexe Umrissform auf, die weder dreieckig, quadratisch, hexagonal noch kreisförmig ist, und die Pixelelemente (22-A, 22-B, 22-C) weisen eine maximale Abmessung von 500 µm oder weniger auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen Datenträgern, mit einem Motivbereich, der aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Bildinformationen zeigt.
  • Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.
  • Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitselemente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente werden dabei mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrachtungswinkel einen anderen Farb- oder Helligkeitseindruck und/ oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.
  • Um zu erreichen, dass ein optisch variables Sicherheitselement aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Bildinformationen zeigt, wird der Motivbereich des Sicherheitselements herkömmlich in der Regel in eine Vielzahl von quadratischen oder kreisförmigen Pixeln oder in eine Vielzahl rechteckiger Streifen zerlegt. Die Pixel bzw. Streifen sind in mehrere Gruppen unterteilt wobei jede Gruppe von Pixeln oder Streifen die Bildinformation für eine bestimmte Betrachtungsrichtung erzeugt. Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein optisch variables Sicherheitselement der eingangs genannten Art mit besonders hoher Fälschungssicherheit anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen optisch variablen Sicherheitselement vorgesehen, dass
    • der Motivbereich des Sicherheitselements aus zwei oder mehr Gruppen jeweils kongruenter Pixelelemente besteht, von denen zumindest zwei Gruppen eine Bildinformation in unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen erzeugen,
    • die Pixelelemente die Kacheln einer Parkettierung der Ebene bilden und den Motivbereich lückenlos und überlappungsfrei überdecken,
    • die Pixelelemente eine komplexe Umrissform aufweisen, die weder dreieckig, quadratisch, hexagonal noch kreisförmig ist, und dass
    • die Pixelelemente eine maximale Abmessung von 500 µm oder weniger aufweisen.
  • Als Parkettierung wird dabei eine lückenlose und überlappungsfreie Überdeckung der Ebene durch gleichförmige Teilflächen (nachfolgend Kacheln genannt) verstanden. Während sich die eigentliche Parkettierung der Ebene als solche definitionsgemäß ins Unendliche erstreckt, ist für die Erfindung jeweils nur ein endlicher Teilbereich der Ebene, nämlich der durch den Motivbereich gebildete Teilbereich von Bedeutung. In diesem Teilbereich stimmen die Pixelelemente des Motivbereichs mit den Kacheln der Parkettierung überein. Ebenso wie die Kacheln die Ebene lückenlos und überlappungsfrei überdecken, überdecken daher auch die Pixelelemente den Motivbereich lückenlos und überlappungsfrei. Da die Pixelelemente innerhalb des Motivbereichs die Kacheln der Parkettierung darstellen, werden die Begriffe Pixelelement und Kachel im Rahmen dieser Beschreibung oft synonym gebraucht.
  • Wie weiter unten genauer erläutert, können alle Kacheln der Parkettierung dieselbe Form aufweisen oder es gibt eine endliche Menge verschiedener Kachelvorlagen (nachfolgend Protokacheln genannt), die die Form der in der Parkettierung auftretenden Kacheln festlegt.
  • Jedes Pixelelement (Kachel) weist eine maximale Abmessung auf, die unterhalb von 500 µm liegt und vorzugsweise zwischen 5 µm und 500 µm liegt.
  • Mit Vorteil ist jede Kachel der Parkettierung kongruent zu einem Element einer Menge von unterschiedlichen Protokacheln, wobei die Mächtigkeit der Protokachelmenge mit Vorteil kleiner gleich 6 ist und insbesondere 1, 2, 3 oder 4 beträgt. In besonders vorteilhaften Gestaltungen ist die Mächtigkeit der Protokachelmenge gleich 1, so dass jede Kachel der Parkettierung kongruent zu genau einer Protokachel ist. Eine solche Parkettierung wird als monohedrale Parkettierung bezeichnet.
  • In einer vorteilhaften Erfindungsvariante ist die Parkettierung periodisch, das heißt, die Symmetriegruppe der Parkettierung enthält zwei linear unabhängige Verschiebungen. Dabei wird, wie üblich, eine Abbildung, die die Parkettierung auf sich selbst abbildet, als Symmetrie der Parkettierung bezeichnet. Die Menge aller solcher Symmetrien bildet eine Gruppe, die als Symmetriegruppe der Parkettierung bezeichnet wird.
  • In vorteilhaften Gestaltungen enthält die Symmetriegruppe der Parkettierung zumindest eine Drehsymmetrie der Ordnung 2, 3, 4 oder 6.
  • Besonders bevorzugt sind derzeit Sicherheitselemente mit einer Parkettierung, deren Symmetriegruppe keine Spiegelsymmetrie enthält.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Parkettierung monohedral und periodisch, weist aber keine Spiegelsymmetrie auf.
  • In einer anderen Erfindungsvariante ist die Parkettierung aperiodisch und stellt insbesondere eine Penrose-Parkettierung dar. Aperiodische Parkettierungen können aus einer oder mehreren Protokacheln aufgebaut sein.
  • Diejenigen Randpunkte der Kacheln, an denen sich mindestens drei Kacheln berühren, werden wie in der Graphentheorie als Knoten bezeichnet, die Randbereiche zwischen den Knoten als Kanten. Mit Vorteil weisen die Kacheln der Parkettierung, insbesondere die Kacheln einer monohedralen Parkettierung keine geraden Kanten auf. Das bedeutet, dass keine der Kanten der einzigen Protokachel (monohedralen Parkettierung) oder aller Protokacheln gerade ist. Auf diese Weise lässt sich die vollständige Überdeckung der Ebene mit einer komplexen Umrissformen der einzelnen Kacheln und damit einer großen Gestaltungsfreiheit für den Designer verbinden. Mit Vorteil sind die Kanten jeweils aus zwei oder mehr, jeweils einen Winkel bildenden Geradenstücken zusammengesetzt. Darüber hinaus können die Kanten auch gekrümmt sein und beispielsweise durch Bezierkurven zweiten Grades, B-Splines oder NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) beschrieben werden.
  • Vorteilhaft stellt der Rand zumindest einer Protokachel ein Naturmotiv, insbesondere eine Pflanze, ein Tier, einen Menschen oder ein Fabelwesen dar. Solche Gestaltungen haben den Vorteil, dass sie meist auf den ersten Blick erkannt und wiedererkannt werden können. Im Bereich der Kunst wurden solche Parkettierungen mit wiedererkennbaren Kachelmotiven insbesondere von dem niederländischen Künstler und Grafiker M.C. Escher in zahlreichen Arbeiten aufgegriffen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung enthält der Motivbereich ein mit bloßem Auge sichtbares Bildmotiv, dessen Umrissform der Umrissform einer Protokachel entspricht. Das mit bloßem Auge sichtbare Bildmotiv weist dabei zweckmäßig eine Abmessung von mehr als 5 mm, insbesondere von mehr als 10 mm auf. Das Größenverhältnis von Bildmotiv und der entsprechenden Protokachel beträgt vorzugsweise 10 oder mehr, insbesondere 20 oder mehr oder sogar 50 oder mehr.
  • Die Pixelelemente der eine Bildinformation erzeugenden Gruppen sind zweckmäßig mit diffraktiven Strukturen, holographischen Strukturen, Subwellenlängengittern, gedruckten Strukturen, farbkippenden Dünnschichtelementen, farbgebenden Nanopartikeln, polarisierenden Elementen, refraktiven Strukturen wie Mikrospiegeln, Mikrolinsen oder Mikrofresnellinsen, oder anderen Funktionsschichten belegt.
  • Die Strukturen können beispielsweise gauß- oder sinusförmige Profilierungen aufweisen oder durch Rechteckgitter, Zapfen, Dreiecksgitter oder Subwellenlängengitter gebildet sein.
  • Zumindest ein Teil der Pixelelemente kann zusätzlich mit weiteren Funktionsschichten, insbesondere mit elektrischen oder magnetischen Funktionsschichten belegt sein, die eine zusätzliche, maschinell prüfbare Codierung in dem Sicherheitselement erzeugen können.
  • Die Pixelelemente können auch gleichzeitig mit mehreren Strukturen, beispielsweise zur Erzeugung von Mischfarben belegt sein. Es ist auch nicht erforderlich, dass alle Pixelelemente mit gleichartigen Strukturen belegt sind. Beispielsweise kann eine erste Gruppe von Pixelelementen mit holographischen Strukturen belegt sein, während eine andere Gruppe mit Mikrospiegeln oder gedruckten Strukturen belegt ist.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Gruppe von Pixelelemente keine Bildinformation erzeugt, so dass diese Pixelelemente wie Aussparungen im Motivbereich wirken.
  • Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement,
    Fig. 2
    schematisch eine Aufsicht auf den Motivbereich des Sicherheitselements der Fig.1,
    Fig. 3
    zur Erläuterung der Kacheleigenschaften eine Kachel des Motivbereichs der Fig. 2 und gestrichelt zusätzlich die angrenzenden Kacheln,
    Fig. 4
    schematisch eine Aufsicht auf den Motivbereich eines Sicherheitselements nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 5
    schematisch eine Aufsicht auf den Motivbereich eines Sicherheitselements nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
    Fig. 6
    in (a) zwei Protokacheln einer Penrose-Parkettierung und in (b) schematisch eine Aufsicht auf den Motivbereich eines erfindungsgemäß Sicherheitselements mit einer Penrose-Parkettierung unter Verwendung der in Protokacheln von (a).
  • Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten und andere Wertdokumente erläutert. Fig.1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement in Form eines aufgeklebten Transferelements 12 versehen ist. Das Transferelement 12 stellt im Ausführungsbeispiel ein Wechselbild dar, das dem Betrachter aus drei verschiedenen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Bildinformationen 14A, 14B bzw. 14C präsentiert.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Bildinformationen zur Illustration durch holographische Buchstaben "A", "B", bzw. "C" gebildet, wobei der Betrachter bei Betrachtung schräg von links den Buchstaben "A", bei Betrachtung senkrecht von oben den Buchstaben "B" und bei Betrachtung schräg von rechts den Buchstaben "C" wahrnimmt. Durch Kippen der Banknote wechselt das Erscheinungsbild des Sicherheitselements zwischen den drei Bildinformationen 14A, 14B, 14C hin und her. Es versteht sich, dass in der Praxis anstelle der hier zur Illustration gezeigten Buchstaben in der Regel komplexere Motive, beispielsweise geometrische Muster, Portraits, architektonische, technische oder Naturmotive verwendet werden. Auch kann ein Wechselbild nur zwei oder mehr als drei Bildinformationen enthalten oder das Sicherheitselement kann anstelle eines Wechselbilds ein Bewegungsbild, ein Pumpbild, ein Morphbild oder ein Stereobild aufweisen.
  • Bei solchen Bildern mit unterschiedlichen Bildinformationen für unterschiedliche Betrachtungsrichtungen besteht der Motivbereich in der Regel aus mehreren Gruppen von Pixelelementen, die jeweils die Bildinformation für eine der unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen erzeugen. Die Pixelelemente sind dabei herkömmlich in Form von Quadraten, Kreisen oder parallelen Streifen ausgeführt, wie oben genauer erläutert.
  • Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung besteht nun in einer besonderen Ausgestaltung und Anordnung der Pixelelemente, deren Realisierung höchste technologische Anforderungen stellt und daher die Fälschungssicherheit des Sicherheitselements deutlich erhöht.
  • Als Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2 schematisch eine Aufsicht auf den Motivbereich 20 des Sicherheitselements 12. Der Motivbereich besteht dabei aus drei Gruppen jeweils kongruenter Pixelelemente 22-A, 22-B, und 22-C, die in der Figur durch unterschiedliche Schraffur gekennzeichnet sind. Die Pixelelemente 22-A, 22-B, und 22-C bilden dabei die Kacheln einer Parkettierung und überdecken den Motivbereich 20 trotz ihrer komplexen Form und ihrer Kongruenz lückenlos und überlappungsfrei.
  • Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich, haben die Pixelelemente (bzw. Kacheln) alle dieselbe Form, nämlich die Form einer Eidechse, die als Protokachel 24 neben dem Ausschnitt des Motivbereichs 20 dargestellt ist. Die Kacheln 22 der Parkettierung sind alle zu der Protokachel 24 kongruent und ergeben sich aus dieser durch Verschiebung und Drehung.
  • Die Größe der Kacheln liegt im Ausführungsbeispiel bei 100 µm (maximale Abmessung der Eidechsenform, hier vom linken vorderen zum rechten hinteren Fuß), kann aber allgemein zwischen 5 µm und 500 µm liegen. Im unteren Teil des angegebenen Bereichs ist die Eidechsenform der Kacheln für das menschliche Auge ohne Hilfsmittel nicht auflösbar, während sie am oberen Bereichsende als unregelmäßige Echsenform visuell wahrnehmbar ist.
  • Die Pixelelemente bzw. Kacheln 22 sind im Ausführungsbeispiel jeweils mit holographischen Strukturen belegt, und zwar die Pixelelemente bzw. Kacheln 22-A mit ersten holographischen Strukturen (weite Schraffur), die bei senkrechter Beleuchtung den Buchstaben "A" in die erste Betrachtungsrichtung schräg nach links rekonstruieren, die Pixelelemente bzw. Kacheln 22-B mit zweiten holographischen Strukturen (mittelweite Schraffur), die bei senkrechter Beleuchtung den Buchstaben "B" in die zweite Betrachtungsrichtung senkrecht nach oben rekonstruieren, und die Pixelelemente bzw. Kacheln 22-C mit dritten holographischen Strukturen (enge Schraffur), die bei senkrechter Beleuchtung den Buchstaben "C" in die dritte Betrachtungsrichtung schräg nach rechts rekonstruieren.
  • Bei Betrachtung der Banknote 10 mit bloßem Auge ist die besondere Parkettierung des Motivbereichs 20 nicht erkennbar, vielmehr wirken die Elemente der Gruppe von Pixelelementen 22-A, 22-B und 22-C jeweils zusammen, um jeweils das holographische Bild der Buchstaben "A", "B" oder "C" in die jeweilige Betrachtungsrichtung zu rekonstruieren. Erst bei Betrachtung mit einer Lupe oder einem Mikroskop wird die Echsen-Parkettierung des Motivbereichs 20 sichtbar und dient so als nur mit Hilfsmitteln erkennbares Echtheitsmerkmal höherer Stufe.
  • Bei der in Fig. 2 gezeigten Parkettierung handelt es sich um eine periodische Parkettierung, also um eine Parkettierung, deren Symmetriegruppe zwei linear unabhängige Verschiebungen enthält. Die Verschiebungsvektoren 26 der beiden linear unabhängigen Verschiebungen sind in Fig. 2 zu Veranschaulichung eingezeichnet. Darüber enthält die Symmetriegruppe der Parkettierung Drehsymmetrien der Ordnung 3, wie insbesondere in der Darstellung der Fig. 3 zu erkennen, die eine willkürlich herausgegriffene Kachel 22-A und gestrichelt zusätzlich die angrenzenden Kacheln 22-B, 22-C zeigt.
  • Die Randpunkte der Kachel 22-A (und jeder anderen Kachel), an denen sich mindestens drei Kacheln berühren, stellen die Knoten 60, 62 des Kachelumrisses dar, die Randbereiche 64 zwischen den Knoten 60, 62 die Kanten des Kachelumrisses. Jeder zweite Knoten 60 (volle Punkte in Fig. 3) ist Durchstoßpunkt der Drehachse einer Drehsymmetrie der Ordnung 3. Wie in Fig. 3 gezeigt, liegen die Knoten 60, 62 der Echsen-Kacheln auf den Eckpunkten eines regelmäßigen Sechsecks 66. Die Kanten des Sechsecks 66 wurden allerdings zur Erzeugung der Echsenform durch nicht-gerade, aus mehreren Geradenstücken zusammengesetzte Kanten 64 ersetzt. Wegen der Symmetrie der Parkettierung ergeben sich drei dieser nicht-geraden Kanten aus den anderen drei Kanten durch Drehung um jeweils einen der Knoten 60. Die Verwendung von Kacheln 22 mit ausschließlich nicht-geraden Kanten führt zu komplexen Umrissformen der Kacheln, die schwer nachzustellen sind und dem Designer eine hohe Gestaltungsfreiheit bieten.
  • Charakteristisch für die erfindungsgemäßen Parkettierungen ist zudem, dass die Symmetriegruppe der Parkettierungen keine Spiegelsymmetrie enthält.
  • Anstelle von holographischen Strukturen können die Pixelelemente auch mit anderen, eine Bildinformation erzeugenden Strukturen belegt sein, wie oben bereits beschrieben. Wie in Fig. 4 gezeigt, kann in einem Motivbereich 30 auch eine Gruppe von Pixelelementen 32-A unbelegt sein und keine Bildinformation erzeugen. Während die Pixelelemente 32-B und 32-C jeweils eine Bildinformation, beispielsweise eines Wechselbilds erzeugen, wirken die unbelegten Bereiche 32-A innerhalb des Motivbereichs 30 wie Aussparungen mit komplexer Umrissform.
  • Mit Bezug auf Fig. 5 kann die Form der Kacheln 22 auch eine makroskopisch vorhandene Umrissform einer Ansicht 44 des Motivbereichs 42 aufnehmen. Beispielsweise kann der Motivbereich 42 eines Sicherheitselements 40 eine holographische Ansicht 44 einer Echse zeigen, die beispielsweise als dreidimensional wirkendes Echtfarbhologramm ausgebildet ist. Die einzelnen Farbpixel des Echtfarbhologramms sind dabei durch die Kacheln 46-A, 46-B und 46-C der Parkettierung des Motivbereichs gebildet. Als Parkettierung wurde im Ausführungsbeispiel die bereits bei Fig. 2 beschriebene Parkettierung mit drei Gruppen von Pixelelementen 46-A, 46-B, 46-C verwendet, die alle in Echsenform kongruent zur Protokachel 24 und zum Umriss der holographischen Ansicht 44 ausbildet sind.
  • Die maximale Abmessung der Ansicht 44 beträgt beispielsweise 5 mm, die entsprechende maximale Abmessung der Kacheln 46 dagegen nur 100 µm, so dass das Größenverhältnis der Ansicht 44 und der entsprechenden Protokachel 24 im Ausführungsbeispiel gleich 50 ist. Die Entsprechung der durch die Umrissform der Kacheln 46 gebildeten mikroskopischen Information und der durch die Umrissform der Ansicht 44 gebildeten makroskopischen Information kann als zusätzliches Echtheitsmerkmal verwendet werden.
  • Während bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils genau eine Protokachel existiert, zu der jede Kachel der Parkettierung kongruent ist, kann es auch mehrere unterschiedliche Protokacheln geben. Ein Ausführungsbeispiel mit zwei unterschiedlichen Protokacheln 50-A, 50-B ist mit Bezug auf Fig. 6 illustriert. Die in Fig. 6(a) dargestellte Protokachel 50-A ist dabei eine Raute mit Innenwinkeln von 72° und 108°, die Protokachel 50-B eine Raute mit Innenwinkeln von 36° und 144°. Mit diesen Protokacheln lässt sich eine sogenannte Penrose-Parkettierung 54 eines Motivbereichs 52 erzeugen, die, wie in Fig. 6(b) gezeigt, aus Pixelelementen bzw. Kacheln 56-A und 56-B besteht. Die Kacheln 56-A sind dabei alle kongruent zur Protokachel 50-A und die Kacheln 56-B sind alle kongruent zur Protokachel 50-B. Die Besonderheit dieser Penrose-Parkettierungen besteht darin, dass sie eine lückenlose und überlappungsfreie, aber dennoch aperiodische Überdeckung der Ebene erlauben.
  • Im Ausführungsbeispiel sind die Pixelelemente bzw. Kacheln 56-A, 56-B jeweils mit holographischen Strukturen für unterschiedliche Betrachtungsrichtungen belegt, so dass insgesamt ein Kippbild mit zwei Ansichten entsteht. Aperiodische Parkettierungen und Penrose-Parkettierungen könne auch aus mehr als zwei Protokacheln gebildet werden, die entsprechend für Wechselbilder mit mehr als zwei Ansichten eingesetzt werden können.
  • Da die Protokacheln einer Penrose-Parkettierung, wie etwa die Protokacheln 50-A, 50-B die Erzeugung einer unendlichen Anzahl verschiedener Penrose-Parkettierungen erlauben, kann die in einem Sicherheitselement konkret verwirklichte Penrose-Parkettierung als zusätzliches Echtheitskennzeichen eingesetzt werden. Beispielsweise kann mit einem geeigneten Algorithmus aus einer Seriennummer einer Banknote oder eines Wertdokuments eine eindeutig bestimmte Penrose-Parkettierung generiert und zur Erzeugung des Motivbereichs des zugeordneten Sicherheitselements verwendet werden. Bei der Echtheitsprüfung kann die Seriennummer ausgelesen, die zugehörige Penrose-Parkettierung generiert, und auf Deckungsgleichheit mit der auf dem Sicherheitselement verwirklichten Parkettierung geprüft werden.
  • Obwohl die Erfindung vorwiegend mit Bezug auf Wechselbilder erläutert wurde, ist sie nicht in irgendeiner Weise auf Wechselbilder oder die genannten Varianten beschränkt. Vielmehr kann die Erfindung bei allen optisch variablen Sicherheitselementen Anwendung finden, bei denen ein Motivbereich aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Bildinformationen zeigt. Die Erfindung ist auch nicht auf die zur Illustration verwendeten Transferelemente bei Banknoten beschränkt, sondern kann beispielsweise auch bei Sicherheitsfäden, breiten Sicherheitsstreifen, oder Abdeckfolien eingesetzt werden, die über einem Fensterbereich oder einer durchgehenden Öffnung eines Dokuments angeordnet sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Banknote
    12
    Transferelement
    14-A, 14-B, 14-C
    Bildinformationen
    20
    Motivbereich
    22, 22-A, 22-B, 22-C
    Pixelelemente, Kacheln
    24
    Protokachel
    26
    Verschiebungsvektoren
    30
    Motivbereich
    32-A, 32-B, 32-C
    Pixelelemente, Kacheln
    40
    Sicherheitselement
    42
    Motivbereich
    44
    holographische Ansicht einer Echse
    46, 46-A, 46-B, 46-C
    Pixelelemente, Kacheln
    50-A, 50-B
    Protokacheln
    52
    Motivbereich
    54
    Penrose-Parkettierung
    56-A, 56-B
    Pixelelemente, Kacheln
    60,62
    Knoten
    64
    Kanten
    66
    regelmäßiges Sechseck

Claims (14)

  1. Optisch variables Sicherheitselement zur Absicherung von Sicherheitspapieren, Wertdokumenten und anderen Datenträgern, mit einem Motivbereich, der aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Bildinformationen zeigt, dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Motivbereich aus zwei oder mehr Gruppen jeweils kongruenter Pixelelemente besteht, von denen zumindest zwei Gruppen eine Bildinformation in unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen erzeugen,
    - die Pixelelemente die Kacheln einer Parkettierung der Ebene bilden und den Motivbereich lückenlos und überlappungsfrei überdecken,
    - die Pixelelemente eine komplexe Umrissform aufweisen, die weder dreieckig, quadratisch, hexagonal noch kreisförmig ist, und dass
    - die Pixelelemente eine maximale Abmessung von 500 µm oder weniger aufweisen.
  2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kachel der Parkettierung kongruent zu einem Element einer Menge von unterschiedlichen Protokacheln ist, wobei die Mächtigkeit der Protokachelmenge mit Vorteil kleiner gleich 6 ist und insbesondere 1, 2, 3 oder 4 beträgt.
  3. Sicherheitselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kachel der Parkettierung kongruent zu genau einer Protokachel ist.
  4. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Parkettierung periodisch ist, so dass die Symmetriegruppe der Parkettierung zwei linear unabhängige Verschiebungen enthält.
  5. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetriegruppe der Parkettierung zumindest eine Drehsymmetrie der Ordnung 2, 3, 4 oder 6 enthält.
  6. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetriegruppe der Parkettierung keine Spiegelsymmetrie enthält.
  7. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Parkettierung aperiodisch ist, insbesondere eine Penrose-Parkettierung darstellt.
  8. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kacheln der Parkettierung keine geraden Kanten aufweisen, vorzugsweise, dass die Kanten jeweils aus zwei oder mehr, jeweils einen Winkel bildenden Geradenstücken zusammengesetzt sind.
  9. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand zumindest einer Protokachel ein Naturmotiv, insbesondere eine Pflanze, ein Tier, einen Menschen oder ein Fabelwesen darstellt.
  10. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Motivbereich ein mit bloßem Auge sichtbares Bildmotiv enthält, dessen Umrissform der Umrissform einer Protokachel entspricht, wobei das Größenverhältnis von Bildmotiv und der entsprechenden Protokachel vorzugsweise 10 oder mehr, insbesondere 20 oder mehr oder sogar 50 oder mehr beträgt.
  11. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixelelemente der eine Bildinformation erzeugenden Gruppen mit diffraktiven Strukturen, holographischen Strukturen, Subwellenlängengittern, gedruckten Strukturen, farbkippenden Dünnschichtelementen, farbgebenden Nanopartikeln, polarisierenden Elementen oder refraktiven Strukturen wie Mikrospiegeln, Mikrolinsen oder Mikrofresnellinsen, belegt sind.
  12. Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe von Pixelelemente keine Bildinformation erzeugt
  13. Datenträger mit einem Sicherheitselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Verfahren zum Herstellen eines optisch variablen Sicherheitselements für Sicherheitspapiere, Wertdokumente und andere Datenträger, bei dem ein Motivbereich erzeugt wird, der aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Bildinformationen zeigt, indem
    - der Motivbereich aus zwei oder mehr Gruppen jeweils kongruenter Pixelelemente gebildet wird, von denen zumindest zwei Gruppen eine Bildinformation in unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen erzeugen,
    - die Pixelelemente so angeordnet und ausgebildet werden, dass sie die Kacheln einer Parkettierung der Ebene bilden und den Motivbereich lückenlos und überlappungsfrei überdecken,
    - die Pixelelemente mit komplexer Umrissform erzeugt werden, die weder dreieckig, quadratisch, hexagonal noch kreisförmig ist, und dass
    - die Pixelelemente mit einer maximalen Abmessung von 500 µm oder weniger erzeugt werden.
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