EP3967510A1 - Sicherheitsdokument mit betrachtungsrichtungsabhängigem sicherheitsmerkmal - Google Patents

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EP3967510A1
EP3967510A1 EP21190349.7A EP21190349A EP3967510A1 EP 3967510 A1 EP3967510 A1 EP 3967510A1 EP 21190349 A EP21190349 A EP 21190349A EP 3967510 A1 EP3967510 A1 EP 3967510A1
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EP
European Patent Office
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planar
material changes
viewing direction
semi
document
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EP21190349.7A
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EP3967510B1 (de
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Ulrich Bielesch
Martin RÖTZER
Michael MAUDERER
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Bundesdruckerei GmbH
Original Assignee
Bundesdruckerei GmbH
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    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/351—Translucent or partly translucent parts, e.g. windows
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
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    • B42D25/40—Manufacture
    • B42D25/405—Marking
    • B42D25/41—Marking using electromagnetic radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
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    • B42D25/40—Manufacture
    • B42D25/45—Associating two or more layers

Definitions

  • the invention relates to a security document with a security feature that is dependent on the direction of viewing and a method for its production.
  • the invention relates to a security document with a document body, which has a transparent volume region extending at least up to one surface, in which the document body is formed from a transparent material, in the interior of which localized laser-induced material changes are formed.
  • Security documents are provided with features intended to protect them against imitation and/or falsification. These features are referred to as security features since they protect such a security document against falsification and/or unauthorized manufacture. Physical objects that have at least one security feature are also referred to as security elements.
  • a group of security features can be checked optically or visually. These features are referred to as optical or visual security features. A subgroup of these shows a viewing direction dependent effect. This means that the optical or visual detection of the security document from different viewing directions provides different optically or visually perceptible views of the same surface of the security document.
  • a group of security features that show an effect that depends on the viewing direction and in which the feature is formed by material changes inside a transparent area are so-called changeable laser images (CLI) or multiple laser images (MLI), in which lens-like structures are embedded in the surface of a document body are imprinted. Due to refraction effects on these lens-like elements, incident laser light is focused when the markings are formed inside the document body and material changes are usually produced in the focus and in areas in front of or behind the focus of the beam path used for production. As a rule, the material changes are discolouration. In particular, plastic layers are blackened to a greater or lesser extent.
  • the blackening is optimally in focus only from the viewing direction through the lens-like structure of the surface that corresponds to the direction of incidence of the light that was irradiated to generate the material changes. If the document body is viewed from a different viewing direction than the original irradiation or generation direction, the material changes are not perceptible or only perceptible in a modified way.
  • a disadvantage of security elements of this type is that complex structures must be formed on the surface, which can also be adversely affected by environmental influences and destroyed. Furthermore, the markings all lie in the focal plane of the lens-like elements.
  • the information is formed on the inside in relation to an outside of the document body in a narrowly defined distance range from this surface. Otherwise the material changes are not in the focal plane of the lens-like elements.
  • the invention is based on the object of creating a security document with a viewing direction-dependent security feature and a method for its production, which lead to security documents with document bodies that are easy to verify optically on the one hand and on the other hand offer good protection against delamination and replacement of individual layers and against mechanical external influences are well protected.
  • the invention is based on the idea of forming the laser-induced material changes at different distances relative to the outer surface in a transparent volume area of the document body. This ensures that the different levels, which, for example, from different Material layers that are laminated to each other are formed, cannot be subsequently separated from one another and replaced by others and/or manipulated without this being perceptible in the security feature.
  • Volume areas through which light propagation for at least one wavelength range of the visible spectrum is possible without appreciable diffuse scattering are considered to be transparent. Such an area can be colored. Imaging according to geometrical optics can be carried out through a transparent area at least with light of a wavelength range. Clear window panes are, for example, made of transparent material within the meaning of what is described here. However, clear tinted window panes are also transparent in the sense of the technical teaching described here.
  • a level structure is a structure in three-dimensional space formed from a large number of material changes, which can be understood as the support points of a grid network that spans a level or surface. This means that a grid would be created that spans the surface or level if neighboring material changes were connected via grid lines.
  • the average spacing between adjacent variances will be less than 10 times the extent of any one of the variances, more preferably less than 5 times the extent of any one of the variances, and most preferably less than 2.5 times the extent of any one of the variances.
  • the material changes that form the support points do not all have to be in one plane, but can be arranged in several planes. However, the resulting grid structure that results from connecting the support points with the neighboring support points must form a surface or plane that may have a certain plane thickness or surface thickness, which is due to the fact that not all material changes are in exactly one plane or surface.
  • a planar structure is flat if the structure spanned by the material changes has a small extension across the surface in relation to the extension of the surface itself.
  • the extension of the flat plane structure perpendicular to the surface is limited to the extent of the individual material changes.
  • the spanned flat level structure can also be designed as a quasi multi-layer “grid structure”, so that the flat level structure has a level structure strength that is determined by the distance between the “grid levels”/marking levels of the material changes, the number of grids/marking levels and the dimensions of the individual material changes is.
  • the level structure thickness is at least one order of magnitude smaller than the extent of the surface of the level structure.
  • Plane is a planar structure if it can be viewed as the physical embodiment of a portion of a mathematical noncurved plane.
  • plane structure strength and a "surface roughness" are neglected if neighboring material changes are not in one plane.
  • a plane structure is referred to as semi-planar if it can be viewed as the physical embodiment of a part of a mathematical plane that does not have a curvature at any point of the plane along a spatial direction of Euclidean space.
  • Level structures are referred to as partial plan, in which at each point of the level structure there is a viewing direction under which, when considering the respective point of the level structure, only the extension of the level structure strength is shown.
  • a planar, level structure can be thought of as an "extrusion body” that is formed by “extruding” the material changes arranged along an elongated linear or strip-shaped structure along a spatial direction that is oriented transversely or perpendicularly to the linear or strip-shaped structure. which in this picture means that further material changes are generated along the direction. It is clear to the person skilled in the art that the laser markings are not introduced into the transparent volume region via extrusion and that this description is only intended to describe the geometric shape that the markings jointly span.
  • a security document with a security feature that is dependent on the viewing direction having a document body with a transparent volume region extending at least to an outer surface, in which the document body is formed from a transparent material, in the interior of which localized laser-induced material changes are formed.
  • the laser-induced material changes are formed at different distances relative to the outer surface in the transparent volume area.
  • a method for generating a security document body of a security document with a viewing direction-dependent security feature comprises the steps: providing the document body with a transparent volume region extending at least up to an outer surface, in which the document body is formed from a transparent material; Generating material changes by means of a laser in the interior of the transparent volume area, the laser-induced material changes being formed at different distances relative to the outer surface in the transparent volume area.
  • the security feature is particularly easy to verify if at least a large number of the laser-induced material changes span a planar or semi-planar flat plane structure whose plane structure strength is of the order of magnitude of the extent of the individual material changes spanning the flat plane structure.
  • the level structure strength can range from a simple expansion of individual material changes to 10 to 15 times the expansion of individual material changes.
  • the planar structure thickness is preferably in the range of less than 1 mm, more preferably less than 0.5 mm, most preferably in the range between 1 ⁇ m and 150 ⁇ m.
  • the level structure thickness is advantageously a multiple of the extent of the individual material changes spanning the flat level structure and is advantageously less than 100 ⁇ m.
  • the plane structure strength corresponds to the expansion of individual material changes. For all according to some embodiments, if, for example, a layer is exchanged or manipulated inside such a document body, this is easily recognizable by a lack or an offset of material changes in the flat plane structure.
  • An embodiment is particularly preferred in which at least one distinct viewing direction corresponds to the one planar or semi-planar flat plane structure, wherein the at least one distinct viewing direction is defined relative to the document body, and of the one planar or semi-plane flat plane structure at least in one section only one Level structure strength of the flat level structure can be detected when viewed from the one distinguished viewing direction of the document body.
  • a flat plane structure thus has at least one section that loses its two-dimensional character when viewed from one direction and appears as a narrow, more line-like marking.
  • the two-dimensional nature of the arrangement of the flat plane structure spanned by the at least a large number of laser-induced material changes can be seen from other viewing directions.
  • the entire flat plane structure formed can be seen under the at least one marked viewing direction as a straight, spatially delimited marking, the extent of which across the straight line corresponds to the thickness of the flat plane structure.
  • the at least one planar or semi-planar flat level structure is formed by a trace curve of one section of the planar or semi-planar flat level structure with a planar trace level inside the volume region and the at least one corresponding to the at least one section excellent viewing direction can be approximated by the trace curve parallel to the one excellent viewing direction is "extruded" as explained above.
  • the track plane can be, for example, a plane oriented parallel to the outer surface in the interior of the transparent volume area. The line of intersection of the flat plane structure with the trace plane produces trace elements in sections, which correspond to marked viewing directions, in order to reconstruct a part of the flat plane structure by "extruding" the trace section.
  • embodiments which contain a plurality of planar or semi-planar flat plane structures formed separately from one another.
  • at least a further plurality of laser-induced material changes spans a further planar or semi-planar flat level structure whose level structure strength is of the order of magnitude of the extent of the individual material changes spanning the further flat level structure. It is also possible to protect larger areas related to the outer surface of the document body via the security feature by forming the different flat plane structures in different areas relative to the outer surface of the document body inside the transparent volume area.
  • At least one further distinct viewing direction corresponds to the one further planar or semi-planar flat plane structure, with the at least one further distinct viewing direction being defined relative to the document body, and of the one further plane or semi-plane flat plane structure at least in one Only one level structure strength section can be detected when looking at the document body from the one further excellent viewing direction.
  • the further flat plane structure can thus also be detected at least in sections as a track from one viewing direction, the further marked viewing direction, whereas it is recognizable as a surface formed in the interior from other viewing directions.
  • the at least one distinguished viewing direction of the one planar or semi-planar flat plane structure and the at least one other distinguished viewing direction of the at least one further planar or semi-plane flat plane structure are different from one another and thus characterize different viewing directions of the document body. So from the one Excellent viewing direction to recognize at least a portion of a plan or semi-planar flat level structure as a narrow track, while the two-dimensional extent of the other plan or semi-planar flat level structure is perceptible. Conversely, from the further distinguished viewing direction, the further planar or semi-planar flat level structure can be perceived as a narrow track at least in one section and the one planar or semi-planar flat level structure can be perceived as a surface formed in the transparent volume.
  • the at least one distinguished viewing direction and the at least one further distinguished viewing direction are therefore particularly preferably different from one another and are not oriented parallel to the surface normal of the outer surface of the document body. If the document body is viewed from the outer surface perpendicularly to its outer surface, the one planar or semi-planar flat structure and the other planar or semi-planar flat structure, which are each spanned by a large number of material changes, are each inclined relative to the surface surfaces extending inward through the volume are recognizable. As in the other embodiments, this leads to a clearly different appearance from other known laser markings being recognizable inside transparent volume layers.
  • the material changes are carried out by means of ultra-short laser pulses, the light of which is focused inside the document body using optics which are separate from the document body and have a numerical aperture NA>0.4.
  • This strong focus means that the material changes are locally limited and only occur in the focus area.
  • the extent transverse to the outer surface of the document body is therefore no greater than parallel to the outer surface.
  • the extent transverse to the surface is considerably larger than parallel to the surface.
  • the material changes partially cover a volume region behind it and/or at least limit or modify its perception can be used in embodiments to generate color effects that are dependent on the viewing direction.
  • one or more colored areas are formed in the one transparent volume area extending at least up to an outer surface or below the one transparent volume area extending at least up to the one outer surface and spaced apart from the one outer surface, so that a covering of the one colored area or at least one of the several colored areas by the multitude of material changes of the one planar or semi-planar flat plane structure or further multitude of material changes of the one further planar or semi-plane flat plane structure varies in each case depending on the viewing direction.
  • the colored areas are formed, for example, below the transparent area and the flat planes are formed up to the lower edge of the transparent volume area, then, for example, two colored areas that cause a different colored impression on an observer or a color analysis can be on the different sides of a track are arranged, which result from the contact trace of a plane in which the at least one planar or semi-planar flat plane structure lies, with the plane in which the paint is applied, or a further trace resulting from the contact trace of a further plane in which the another planar or semi-planar flat plane structure lies, with the plane of the application of paint. If different color areas are formed on the different sides of the track, the color changes when the viewing direction is changed.
  • the colored area on one side of the track is at least partially obscured by the one flat plane structure.
  • the application of paint on the other side of the trace is concealed by the flat layered structure. This creates a color shift effect that depends on the viewing direction.
  • information that can be detected depending on the viewing direction is stored in the form of patterns.
  • a basic pattern of, for example, colored areas arranged like a chessboard flat plane structures are formed, so that by deliberately covering individual areas with planar or semi-planar flat plane structures from a large number of material changes, the information can be recorded in the form of patterns that can be derived from the basic pattern through the complete or partial coverage of some of the colored areas result.
  • the multiple colored areas form a basic pattern and, relative thereto, the plurality of material changes of the one planar or semi-planar flat layered structure and/or the further plurality of material changes of the further planar or semi-planar flat layered structure and/or at least one additional one
  • a large number of material changes are arranged in at least one additional planar or semi-planar flat level structure, so that different patterns can be detected from different viewing directions, which differ from one another in that different colored areas of the basic pattern are caused by the large number of material changes in the planar or semi-planar flat level structure and/or or the further planar or semi-planar flat plane structure and/or one or more of the at least one additional planar or semi-planar flat plane structure covered and/or uncovered are.
  • the one transparent volume area that extends at least up to the one outer surface comprises differently colored areas and at least some of the laser-induced material changes are formed in one or more of the differently colored areas in order to thereby reduce the local color impression in the interior of the change security document.
  • the advantage of the invention is that the material changes can be introduced in a targeted and varied manner both laterally and with respect to a distance from the one outer surface.
  • Some embodiments therefore provide that the differently colored areas are areas layered on top of one another in relation to a perpendicular view of the one outer surface. These different areas can be produced, for example, by transparent colored foils that are laminated together to form the document body. In this case, an outer or uppermost area can also be colorless, ie not colored.
  • the laser-induced material changes are particularly preferably designed as cavities or small hollow volumes. In this way, specific color impressions can be generated by the laser-induced material changes arranged in the different levels.
  • Such laser-induced material changes can be generated by means of ultra-short laser pulses, the light of which is focused inside the document body with optics that are separate from the document body and have a numerical aperture NA>0.4. With some materials, such a targeted local modification can be achieved from a numerical aperture of 0.3, but larger numerical apertures are desirable and preferred.
  • discolorations in particular blackening, can also be produced as an alternative or in addition, which, however, are also produced with sharply defined localization using ultra-short laser pulses and high focusing with a numerical aperture >0.4.
  • the material changes that are formed in the clear, uncolored, transparent material and that jointly span a plane structure can also advantageously be formed as cavities that are optically perceptible due to a refractive index difference on the boundary surfaces of the cavities and the resulting interactions with light.
  • the material changes can alternatively or additionally be formed via sharply delimited, localized blackening or gray coloring.
  • a document body 1 of a security document 10 is shown schematically.
  • the same reference numbers are used for the same technical features. It is clear to the person skilled in the art that greatly simplified embodiments are described here. the inside 1
  • the document body 1 shown can contain a large number of other security features and security elements which are not shown here. In addition, the proportions of the individual features and elements shown are not shown realistically.
  • the document body 1 has an upper side 2 and an opposite lower side 3 . In between, the document body is formed from a completely transparent volume area 20 . This thus extends at least to the one outer surface 12, which is the upper side 2 of the document body 1.
  • the opposite outer surface 13 corresponds to the underside 3.
  • a viewing direction-dependent security feature 100 is formed by a plurality of microscopic material changes 500 produced by a laser in the interior of the transparent volume region 20, which extends at least to the one outer surface 12.
  • the material changes are formed at different distances measured perpendicularly to the outer surface 12 in the interior of the transparent volume area 20 . This means that at least two material changes can always be found that have a different distance to the outer surface. If the distance to the outer surface is discussed here, this is measured parallel to the surface normal 15 of the outer surface 12 in each case.
  • the statement that the material changes 500 have different distances from the outer surface 12 does not mean that two arbitrarily selected material changes in each case have to have different distances from the outer surface 12 . This means that at a same distance, i.e. in a plane parallel to the outer surface, several of the material changes 500 can be present. However, the security feature always has at least two material changes that are at a different distance from the outer surface 12 .
  • a large number of microscopic material changes are formed in the interior of the transparent volume region 20, which are arranged in relation to one another in such a way that they together form a flat plane structure 41.
  • the flat plane structure 41 is planar in the illustrated embodiment.
  • the flat plane structure 41 is inclined above the outer surface 12 at an angle ⁇ .
  • a structure is understood to be a flat planar structure that locally has only a small extent perpendicular to the planar extent. This expansion is over the areal extension almost constant. It is preferably in the order of magnitude of the extent of the material changes or a multiple of the extent of the material changes, but preferably in the range of less than 1 mm, more preferably less than 0.5 mm, most preferably in the range between 1 ⁇ m and 150 ⁇ m.
  • a distinct viewing direction 140 is associated with the one plane, flat plane structure 41, which has the angle ⁇ with respect to the surface normal of the outer surface.
  • the viewing direction is thus oriented parallel to the flat side of the plane structure 41 . If the document body 1 of the security document 10 is viewed from the one marked viewing direction 140, only the level structure strength of the one flat level structure 41 can be detected. This means that the flat plane structure is perceived as a thin stretch or line in the transparent volume area 20 of the document body 1. However, if the document body 1 is viewed from other viewing directions, the two-dimensional extent of the flat level structure 41 can be seen.
  • Figure 2a This is exemplary in Figures 2a and 2b shown where Figure 2a the isometric view viewed from the one distinguished viewing direction 140 and the Figure 2b represent a view of the document body 1 from a further distinguished viewing direction 150 .
  • the further marked viewing direction 150 corresponds to a further flat plane structure 51 spanned from a further plurality of material changes 500.
  • this further flat plane structure 51 is also planar and oriented at an angle of inclination ⁇ relative to the surface normal 15 of the outer surface 12.
  • the further marked viewing direction 150 is oriented parallel to the further flat plane structure 51 .
  • the further flat plane structure 51 thus appears as a straight line or segment 151 (cf Figure 2b ).
  • the two-dimensional extent of the further flat level structure 51 in the view of FIG Figure 2a which corresponds to the one distinguished viewing direction 140, can be seen clearly.
  • the document body 1 after 1 contains, in addition to the one flat plane structure 41, an additional flat plane structure 42 oriented parallel thereto, which is formed from a multiplicity of material changes, and an additional further flat plane structure 52, which is oriented parallel to the further flat plane structure 51. If the document body 1 is perceived optically or visually from different viewing directions, different optical impressions result. Under one excellent viewing direction 140 one takes the view of Figure 2a true, in which the one flat plane structure 41 and the additional flat plane structure 42 are perceptible as narrow straight lines 141, 142, respectively, and the further flat plane structure 51 and the additional further flat plane structure 52 are perceptible as areas, respectively. This is reversed when the document body 1 is perceived from the further distinguished viewing direction 150, as is shown in Figure 2b is shown. In this case, the two-dimensional extent of the one flat level structure 41 and the additional flat level structure 42 can be seen. On the other hand, the further flat plane structure 51 and the additional further flat plane structure 52 can each be perceived as narrow straight line-like structures 151, 152.
  • FIG. 3 another document body 1' is shown, which differs from the document body 1 after 1 differs in that an opaque volume area 30 is arranged below the transparent volume area 20 and is firmly connected to the transparent volume area 20 .
  • a top side 32 of the opaque volume area 30 has colored areas 80 here.
  • the colored areas 80 are formed in strips, first colored areas 81 and second colored areas 82 are formed alternately, for example by an imprint.
  • the strip-like areas are aligned parallel to the longitudinal extensions of the flat plane structures 41, 42 and 51, 52, respectively.
  • this line 141, 142; 151, 152 preferably separates a first colored area from a second colored area.
  • the one colored area 81 is perceived on one side of the line 141 when viewed from the designated viewing direction 140 and the other colored area 82 is perceived on the other side. If you change the viewing direction, then either a colored area 81 or the other colored area 82 is at least partially covered by the one planar flat plane structure 41 or at least changed with regard to the color perception.
  • FIGs 4a and 4b the views of the document body 1 ′ are shown correspondingly for the one distinguished viewing direction 140 and the one further distinguished viewing direction 150 .
  • the effect described is clearly visible. while in Figure 4a the one colored area 81 on the left can be perceived unhindered and uncovered by the one flat level structure 41 and the second colored area 82 immediately to the right next to the one flat level structure 41 can also be perceived without being disturbed, a right-hand part of this second colored area 82 is partially covered by the additional one flat plane structure 52 partially obscured.
  • the fourth colored area 84 is not covered by any of the flat plane structures 41, 42, 51, 52 and is completely perceptible.
  • FIG. 4b This situation changes in the in Figure 4b illustrated view showing the perception for viewing from the further distinguished viewing direction 150 from which the further flat plane structure 51 and the additional further flat plane structure 52 appear as narrow straight lines or distances 151, 152.
  • the first colored area 81 is almost completely covered by the one flat level structure 41 .
  • the second colored area 82 on the other hand, like the third colored area 83, can be seen almost undisturbed and uncovered.
  • the fourth colored area 84 is covered by the additional one level structure 42 .
  • the plane structures do not each have to extend along one direction through the entire transparent volume area. They also do not have to be aligned "parallel to each other" with respect to a direction.
  • the document body 1 comprises three differently colored areas 21-23.
  • these are each designed as material layers of the same thickness, oriented parallel to the outer surface 12 .
  • the uppermost colored transparent area 21 is yellow
  • the middle colored transparent area 22 is cyan
  • the lowermost colored transparent area 23 is magenta.
  • the security feature 100 which is dependent on the viewing direction, is formed by a large number of material changes 500 in the interior of the transparent volume area 20, i.e. in the differently colored transparent areas 21-23.
  • Brightening material changes are indicated by material changes shown in a round shape.
  • These lightening material changes 541 to 543 can also be arranged with respect to one distinguished direction 140, as shown here, in such a way that they overlap one another when viewed from this distinguished direction.
  • the lightening material changes in the differently colored areas jointly span a planar, level structure 41 .
  • Opaque material changes are shown as angular. Their color is indicated by hatching.
  • These material changes 551 to 553 can jointly span, for example, a more planar planar structure 51 that corresponds to a marked further viewing direction 150, so that the various opaquely discoloring material changes 551 - 553 are arranged at least partially one behind the other with respect to the one further marked viewing direction 150.
  • the brightening material changes are preferably formed by cavities which are formed in the individual colored areas by the strongly focused short-pulse laser radiation.
  • the opaque discolorations are due to carbonization of the plastic material in the individual colored layers brought about. This can be promoted by choosing the appropriate wavelength for the marking.
  • Optics are used for focusing that have a numerical aperture NA greater than or equal to 0.4.
  • the laser pulses have pulse durations in the range of 500 picoseconds to 1 femtosecond, more preferably in the range of 100 picoseconds to 10 femtoseconds, and most preferably in the range of 1 picosecond to 50 femtoseconds.
  • the strong focus together with the short pulse duration enables the precise and targeted localization of the material changes.
  • the distance between the material change and the outer surface can be set and varied in a targeted manner.
  • Figure 6a shows a detail of a document body 1, in which a transparent window element in the form of a transparent volume area 20 is formed.
  • colored areas 80 are formed in one plane, for example in the form of a chessboard-like pattern.
  • the white areas can also be transparent or colorless.
  • the colored areas 80 are formed, for example, by printing a side face of a substrate layer before lamination with other substrate layers to form the document body 1 .
  • planar flat plane structures 41, 51, 61, 71 formed from a multitude of material changes are positioned and formed as visual barriers.
  • the construction of individual material changes is indicated as an example for the planar, flat level structure 71 and representative of the other planar, flat level structures 41 , 51 , 61 .
  • the areal density of the material changes can be varied from level structure to level structure.
  • the planar, flat level structures are preferably adapted to the dimensions of the colored areas 80 arranged in the manner of a chess board.
  • a respective viewing direction 140, 150, 160, 170 under which the colored areas 80 are detected, different colored areas (80) are visible to the viewer (the detecting camera) covered. Different patterns become detectable.
  • Information images, text, symbols
  • the colored areas 80 i.e. e.g. B. the dark areas of the chessboard-like pattern, and designed as a visual barrier plane flat plane structures generated by microstructures, for example in the form of blackening by means of ultra-short laser pulses in the transparent volume area 20 of the document body 1.
  • the planar, flat plane structure 41 designed as a visual barrier increases the gray or black value at this point in the checkerboard pattern, since the bright checkerboard field is covered.
  • the other planar, flat plane structures 51, 61, 71 shown, designed as visual barriers, do not cause any change for the viewing direction 140. For other viewing directions, these have a pattern-changing effect.
  • the planar flat plane structure 51 acts as a visual barrier 51 for a previously bright or transparent area.
  • the planar, flat level structure 61 for the viewing direction 160 or the planar, flat level structure 71 for the viewing direction 170 have an analogous effect.
  • the visual barriers ie the planar, flat level structures 41, 51, 61, 71, are preferably perpendicular to the chessboard-like pattern, but other angles between a planar, flat level structure of a visual barrier and the surface of the chessboard-like pattern are also conceivable and suitable depending on the arrangement (cf even Figure 6b ).
  • Different shades of gray can be realized by suitably selecting the blackening and the density of the material changes. This is illustrated by the visual barrier 71 .
  • Figure 6b 12 also shows a section of a document body 1.
  • the checkerboard is produced by pre-printed colored areas 80, which are formed, for example, by the primary colors cyan 83, magenta 81, yellow 82 (C, M, Y).
  • the planar, flat level structures 41, 51, 61, 71 which are designed as visual barriers, cover depending on the viewing direction 140, 150, 160, 170 different color ranges.
  • the planar, even structures of the visibility barriers 41, 51 are not oriented perpendicularly, but at a different angle to the plane of the colored areas.
  • Figure 6a described can also be in the embodiment of Figure 6b realize different shades of gray.
  • chessboard-like patterns In addition to chessboard-like patterns, other patterns, e.g. a honeycomb structure or a line structure, can be advantageous. Several differently configured patterns can also be combined in one document body.
  • document bodies can contain more or less colored areas.
  • further transparent material layers can be arranged above or below the colored areas, in each case based on the one outer surface.
  • security feature described here which is formed by the internal material changes produced by means of a laser, other security features and elements can be formed in the document bodies.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsdokument mit einem betrachtungsrichtungsabhängigen Sicherheitsmerkmal, wobei das Sicherheitsdokument (10) einen Dokumentkörper (1) mit einem sich zumindest bis an eine Außenfläche (12) erstreckenden transparenten Volumenbereich (20) aufweist, in dem der Dokumentkörper (1) aus einem transparenten Material gebildet ist, in dessen Inneren lokalisierte laserinduzierte Materialveränderungen (500) ausgebildet sind, wobei die laserinduzierten Materialveränderungen (500) in unterschiedlichen Abständen bezogen auf die Außenfläche (12) im transparenten Volumenbereich (20) ausgebildet sind.Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sicherheitsdokuments.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsdokument mit einem betrachtungsrichtungsabhängigen Sicherheitsmerkmal sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Sicherheitsdokument mit einem Dokumentkörper, welcher einen sich zumindest bis an eine Oberfläche erstreckenden transparenten Volumenbereich aufweist, in welchem der Dokumentkörper aus einem transparenten Material gebildet ist, in dessen Inneren lokalisierte laserinduzierte Materialveränderungen ausgebildet sind.
  • Sicherheitsdokumente werden mit Merkmalen versehen, die sie gegen ein Nachahmen und/oder Verfälschen schützen sollen. Diese Merkmale werden als Sicherheitsmerkmale bezeichnet, da sie ein solches Sicherheitsdokument gegen eine Verfälschung und/oder unautorisierte Herstellung absichern. Körperliche Gegenstände, die mindestens ein Sicherheitsmerkmal aufweisen, werden auch als Sicherheitselement bezeichnet.
  • Eine Gruppe von Sicherheitsmerkmalen lässt sich optisch oder visuell prüfen. Diese Merkmale werden als optische oder visuelle Sicherheitsmerkmale bezeichnet. Eine Untergruppe hiervon zeigt einen betrachtungsrichtungsabhängigen Effekt. Dies bedeutet, dass die optische oder visuelle Erfassung des Sicherheitsdokuments unter verschiedenen Betrachtungsrichtungen unterschiedlich optisch oder visuell wahrnehmbare Ansichten derselben Oberfläche des Sicherheitsdokuments liefert.
  • Eine Gruppe von Sicherheitsmerkmalen, die einen betrachtungsrichtungsabhängigen Effekt zeigen und bei denen das Merkmal durch Materialveränderungen im Innern eines transparenten Bereichs ausgebildet sind, sind sogenannte Changeable Laser Images (CLI) oder Multiple Laser Images (MLI), bei denen in die Oberfläche eines Dokumentkörpers linsenartige Strukturen eingeprägt sind. Aufgrund von Brechungseffekten an diesen linsenartigen Elementen wird eingestrahltes Laserlicht beim Ausbilden der Markierungen im Innern des Dokumentkörpers fokussiert und es werden in der Regel im Fokus und in Bereichen vor oder hinter dem Fokus des zur Erzeugung verwendeten Strahlengangs Materialveränderungen erzeugt. In der Regel sind die Materialveränderungen Verfärbungen. Insbesondere werden hierbei Kunststoffschichten mehr oder weniger stark geschwärzt. Die Schwärzung im Fokus ist beim Betrachten des Sicherheitsdokuments optimalerweise auch nur aus der Betrachtungsrichtung durch die linsenartige Struktur der Oberfläche zu erkennen, die mit der Einstrahlrichtung des Lichts übereinstimmt, das zum Erzeugen der Materialveränderungen eingestrahlt wurde. Wird der Dokumentkörper aus einer anderen Betrachtungsrichtung als der ursprünglichen Einstrahl- oder Erzeugungsrichtung betrachtet, so sind die Materialveränderungen nicht oder nur verändert wahrnehmbar.
  • Ein Nachteil von Sicherheitselementen dieser Art besteht darin, dass an der Oberfläche aufwendig zu erzeugende Strukturen ausgebildet sein müssen, die darüber hinaus durch Umwelteinflüsse beeinträchtigt und zerstört werden können. Ferner liegen die Markierungen alle in der Fokusebene der linsenartigen Elemente. Hierdurch wird es möglich, die gespeicherte Information beispielsweise in einem gefälschten Dokument durch gedruckte Informationen zu ersetzen, indem der Dokumentkörper aus mehreren Schichten, wie auch sonst üblich, in einem Laminationsverfahren hergestellt wird und die Informationen auf eine der im Innern befindlichen transparenten Schichten aufgedruckt, anstatt mit einem Laser eingebracht werden. Grundsätzlich ist die Information bei einem CLI- oder MLI-Merkmal bezogen auf eine Außenseite des Dokumentkörpers in einem eng begrenzten Abstandsbereich zu dieser Oberfläche im Inneren ausgebildet. Ansonsten sind die Materialveränderungen nicht in der Fokusebene der linsenartigen Elemente.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsdokument mit einem betrachtungsrichtungsabhängigen Sicherheitsmerkmal und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, welche zu Sicherheitsdokumenten mit Dokumentkörpern führen, die einerseits einfach optisch zu verifizieren sind und andererseits einen guten Schutz gegen Delamination und Austausch einzelner Schichten bietet und gegen mechanische äußere Einwirkung gut geschützt sind.
  • Die Erfindung wird durch ein Sicherheitsdokument mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die laserinduzierten Materialveränderungen in unterschiedlichen Abständen bezogen auf die Außenfläche in einem transparenten Volumenbereich des Dokumentkörpers auszubilden. Hierdurch wird sichergestellt, dass die unterschiedlichen Ebenen, welche beispielsweise aus unterschiedlichen Materialschichten, die aufeinander laminiert sind, gebildet sind, nicht nachträglich voneinander getrennt und durch andere ersetzt und/oder manipuliert werden können, ohne dass dieses in dem Sicherheitsmerkmal wahrnehmbar ist.
    • Definitionen
  • Als transparent werden Volumenbereiche angesehen, durch die hindurch eine Lichtausbreitung für zumindest einen Wellenlängenbereich des sichtbaren Spektrums ohne nennenswerte diffuse Streuung möglich ist. Ein solcher Bereich kann eingefärbt sein. Durch einen transparenten Bereich hindurch kann zumindest mit Licht eines Wellenlängenbereichs hindurch eine Abbildung gemäß der geometrischen Optik ausgeführt werden. Klare Fensterscheiben sind beispielsweise aus transparentem Material im Sinne des hier Beschriebenen. Aber auch klare getönte Fensterscheiben sind transparent im Sinne der hier beschriebenen technischen Lehre.
  • Eine Ebenenstruktur ist eine aus einer Vielzahl von Materialveränderungen gebildete Struktur im dreidimensionalen Raum, die als Stützpunkte eines Gitternetzes aufgefasst werden können, welches eine Ebene oder Fläche aufspannt. D.h., dass ein Gitternetz entstünde, welches die Fläche oder Ebene aufspannt, wenn man benachbarte Materialveränderungen über Gitterlinien verbinden würde. In der Regel wird der mittlere Abstand zwischen benachbarten Materialveränderungen kleiner als das Zehnfache der Ausdehnung einer einzelnen der Materialveränderungen, bevorzugter kleiner als das Fünffache der Ausdehnung einer einzelnen der Materialveränderungen und am bevorzugtesten kleiner als das Zweieinhalbfache der Ausdehnung einer einzelnen der Materialveränderungen sein. Hierbei müssen die Materialveränderungen, die die Stützpunkte bilden, nicht alle in einer Ebene liegen, sondern können in mehreren Ebenen angeordnet sein. Die sich ergebende Gitternetzstruktur, die sich beim Verbinden der Stützpunkte mit den benachbarten Stützpunkten ergibt muss jedoch eine Fläche oder Ebene ausbilden, die gegebenenfalls eine gewisse Ebenenstärke oder Flächenstärke aufweist, die dadurch bedingt ist, dass nicht alle Materialveränderungen in genau einer Ebene oder Fläche liegen.
  • Flach ist eine Ebenenstruktur, wenn die durch die Materialveränderungen aufgespannte Struktur eine geringe Ausdehnung quer zur Oberfläche bezogen auf die Ausdehnung der Oberfläche selbst aufweist. Vorzugsweise ist die Ausdehnung der flachen Ebenenstruktur senkrecht zur Oberfläche auf die Ausdehnung der einzelnen Materialveränderungen begrenzt. Die aufgespannte flache Ebenenstruktur kann jedoch auch quasi als mehrlagige "Gitternetzstruktur" ausgebildet sein, so dass die flache Ebenenstruktur eine Ebenenstrukturstärke aufweist die durch den Abstand der "Gitterebenen" / Markierungsebenen der Materialveränderungen, die Anzahl der Gitter / Markierungsebenen und die Abmessungen der einzelnen Materialveränderungen bestimmt ist. In jedem Fall ist jedoch die Ebenenstrukturstärke um mindestens eine Größenordnung kleiner als die Ausdehnung der Oberfläche der Ebenenstruktur.
  • Plan ist eine Ebenenstruktur, wenn diese als körperliche Ausgestaltung eines Teils einer mathematischen nicht gekrümmten Ebene angesehen werden kann. Hierbei wird die Ebenenstrukturstärke und eine "Oberflächenrauigkeit" vernachlässigt, wenn benachbarte Materialveränderungen nicht in einer Ebene liegen.
  • Als halbplan wird eine Ebenenstruktur bezeichnet, wenn diese als körperliche Ausgestaltung eines Teils einer mathematischen Ebene angesehen werden kann, die entlang einer Raumrichtung des euklidischen Raums in keinem Punkt der Ebene eine Krümmung aufweist.
  • Als teilplan werden Ebenenstrukturen bezeichnet, bei denen in jedem Punkt der Ebenenstruktur eine Betrachtungsrichtung existiert unter der bei einer Betrachtung des jeweiligen Punktes der Ebenenstruktur nur die Ausdehnung der Ebenenstrukturstärke aufweist.
  • Eine plane flache Ebenenstruktur kann gedanklich als ein "Extrusionskörper" aufgefasst werden, der dadurch gebildet ist, dass die entlang eines langestreckten linienförmigen oder streifenförmigen Gebildes angeordneten Materialveränderungen entlang einer Raumrichtung, welche quer oder senkrecht zu dem linienförmigen oder streifenförmigen Gebilde orientiert ist, "extrudiert" werden, was in diesem Bild bedeutet das entlang der Richtung weitere Materialveränderungen erzeugt werden. Es versteht sich für den Fachmann, dass die Lasermarkierungen nicht über Extrusion in den transparenten Volumenbereich eingebracht werden und mit dieser Beschreibung nur die geometrische Form beschrieben werden soll, die die Markierungen gemeinsam aufspannen.
    • Bevorzugte Ausführungsformen
  • Insbesondere wird ein Sicherheitsdokument mit betrachtungsrichtungsabhängigem Sicherheitsmerkmal vorgeschlagen, wobei das Sicherheitsdokument einen Dokumentkörper mit einem sich zumindest bis an eine Außenfläche erstreckenden transparenten Volumenbereich aufweist, in dem der Dokumentkörper aus einem transparenten Material gebildet ist, in dessen Inneren lokalisierte laserinduzierte Materialveränderungen ausgebildet sind. Die laserinduzierten Materialveränderungen sind in unterschiedlichen Abständen bezogen auf die Außenfläche in dem transparenten Volumenbereich ausgebildet.
  • Ferner wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Sicherheitsdokumentkörpers eines Sicherheitsdokuments mit einem betrachtungsrichtungsabhängigen Sicherheitsmerkmal geschaffen, welches die Schritte umfasst: Bereitstellen des Dokumentkörpers mit einem sich zumindest bis an eine Außenfläche erstreckenden transparenten Volumenbereich, in dem der Dokumentkörper aus einem transparenten Material gebildet ist; Erzeugen von Materialveränderungen mittels eines Lasers im Innern des transparenten Volumenbereichs, wobei die laserinduzierten Materialveränderungen in unterschiedlichen Abständen bezogen auf die Außenfläche im transparenten Volumenbereich ausgebildet werden.
  • Besonders einfach zu verifizieren ist das Sicherheitsmerkmal, wenn zumindest eine Vielzahl der laserinduzierten Materialveränderungen eine plane oder halbplane flache Ebenenstruktur aufspannt, deren Ebenenstrukturstärke in der Größenordnung der Ausdehnung der die flache Ebenenstruktur aufspannenden einzelnen Materialveränderungen liegt. In der Größenordnung bedeutet hier, dass die Ebenenstrukturstärke im Bereich von einer einfachen Ausdehnung einzelner Materialveränderungen bis zu einem 10- bis 15-fachen der Ausdehnung einzelner Materialänderungen betragen kann. Insgesamt liegt die Ebenstrukturstärke jedoch vorzugsweise im Bereich kleiner 1 mm, noch bevorzugter kleiner 0,5 mm, am bevorzugtesten im Bereich zwischen 1 µm und 150 µm. Bei einigen Ausführungsformen beträgt die Ebenenstrukturstärke vorteilhafterweise ein Vielfaches der Ausdehnung der die flache Ebenenstruktur aufspannenden einzelnen Materialveränderungen und ist vorteilhafterweise kleiner 100 µm. Bei einigen Ausführungsformen entspricht die Ebenenstrukturstärke der Ausdehnung einzelner Materialveränderungen. Für alle Ausführungsformen gilt, dass, wenn beispielsweise eine Schicht im Innern eines solchen Dokumentkörpers ausgetauscht oder manipuliert wird, ist dieses durch ein Fehlen oder einen Versatz von Materialveränderungen in der flachen Ebenenstruktur einfach erkennbar.
  • Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der mit der einen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur mindestens eine ausgezeichnete Betrachtungsrichtung korrespondiert, wobei die mindestens eine ausgezeichnete Betrachtungsrichtung relativ zu dem Dokumentkörper definiert ist, und von der einen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur zumindest in einem Abschnitt nur eine Ebenenstrukturstärke der flachen Ebenenstruktur bei der Betrachtung aus der einen ausgezeichneten Betrachtungsrichtung des Dokumentkörpers erfassbar ist. Eine solche flache Ebenenstruktur besitzt somit mindestens einen Abschnitt, der aus einer Betrachtungsrichtung seinen flächigen Charakter verliert und als schmale, eher strichartige Markierung erscheint. Unter anderen Betrachtungsrichtungen ist hingegen die flächige Natur der Anordnung der durch die zumindest eine Vielzahl der laserinduzierten Materialveränderungen aufgespannten flachen Ebenenstruktur erkennbar.
  • Ist die flache Ebenenstruktur plan ausgebildet, so ist unter der mindestens einen ausgezeichneten Betrachtungsrichtung die gesamte ausgebildete flache Ebenenstruktur als eine gerade räumlich begrenzte Markierung zu erkennen, deren Ausdehnung quer zu der Geraden der Stärke der flachen Ebenenstruktur entspricht.
  • Neben einer planen Ausgestaltung der Ebenenstruktur sind weitere Formen vorstell- und realisierbar. So lassen sich beispielsweise halbplane wellenförmige Ebenenstrukturen realisieren. Auch teilplane Ebenenstrukturen beispielsweise in Form eines Kegelmantels oder Formen ähnlich der eines Möbiusbandes sind realisierbar. Die genannten Formen sind beispielhaft und schränken eine weitere Formenvielfalt nicht ein.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass sich die mindestens eine plane oder halbplane flache Ebenenstruktur zumindest in dem einen Abschnitt durch eine Spurkurve des einen Abschnitts der planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur mit einer planen Spurebene im Innern des Volumenbereichs und die mindestens eine zu dem mindestens einen Abschnitt korrespondierende ausgezeichnete Betrachtungsrichtung approximieren lässt, indem die Spurkurve parallel zu der einen ausgezeichneten Betrachtungsrichtung wie oben erläutert "extrudiert" wird. Die Spurebene kann beispielsweise eine parallel zur Außenfläche orientierte Ebene im Innern des transparenten Volumenbereichs sein. Die Schnittlinie der flachen Ebenenstruktur mit der Spurebene erzeugt jeweils abschnittweise Spurelemente, die mit ausgezeichneten Betrachtungsrichtungen korrespondieren, um über das "Extrudieren" des Spurabschnitts einen Teil der flachen Ebenenstruktur zu rekonstruieren.
  • Besonders bevorzugt werden Ausführungsformen, die mehrere voneinander getrennt ausgebildete plane oder halbplane flache Ebenenstrukturen enthalten. Bei einer Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass zumindest eine weitere Vielzahl der laserinduzierten Materialveränderungen eine weitere plane oder halbplane flache Ebenenstruktur aufspannt, deren Ebenenstrukturstärke in der Größenordnung der Ausdehnung der die weitere flache Ebenenstruktur aufspannenden einzelnen Materialveränderungen liegt. Hierüber ist es möglich, auch größere Gebiete bezogen auf die Außenfläche des Dokumentkörpers über das Sicherheitsmerkmal abzusichern, indem die unterschiedlichen flachen Ebenenstrukturen in unterschiedlichen Bereichen bezogen auf die Außenfläche des Dokumentkörpers im Innern des transparenten Volumenbereichs ausgebildet werden.
  • Besonders bevorzugt werden Ausführungsformen, bei denen mit der einen weiteren planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur mindestens eine weitere ausgezeichnete Betrachtungsrichtung korrespondiert, wobei die mindestens eine weitere ausgezeichnete Betrachtungsrichtung relativ zu dem Dokumentkörper definiert ist, und von der einen weiteren planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur zumindest in einem Abschnitt nur eine Ebenenstrukturstärke bei einer Betrachtung des Dokumentkörpers aus der einen weiteren ausgezeichneten Betrachtungsrichtung erfassbar ist. Auch die weitere flache Ebenenstruktur ist somit aus einer Betrachtungsrichtung, der weiteren ausgezeichneten Betrachtungsrichtung, zumindest abschnittsweise als Spur erfassbar, wohingegen sie aus anderen Betrachtungsrichtungen als im Inneren ausgebildete Fläche erkennbar ist.
  • Vorzugsweise sind die mindestens eine ausgezeichnete Betrachtungsrichtung der einen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur und die mindestens eine weitere ausgezeichnete Betrachtungsrichtung der mindestens einen weiteren planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur voneinander verschieden und charakterisieren somit unterschiedliche Betrachtungsrichtungen des Dokumentkörpers. Somit ist aus der einen ausgezeichneten Betrachtungsrichtung zumindest ein Abschnitt der einen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur als schmale Spur zu erkennen, während von der weiteren planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur deren flächige Ausdehnung wahrnehmbar ist. Umgekehrt ist aus der weiteren ausgezeichneten Betrachtungsrichtung die weitere plane oder halbplane flache Ebenenstruktur zumindest in einem Abschnitt als schmale Spur wahrnehmbar und die eine plane oder halbplane flache Ebenenstruktur als im transparenten Volumen ausgebildete Fläche wahrnehmbar. Durch ein Verkippen des Dokumentkörpers in der Weise, dass der Nutzer abwechselnd die eine ausgezeichnete oder die eine weitere ausgezeichnete Betrachtungsrichtung relativ zu dem Dokumentkörper einnimmt, führt somit dazu, dass ein deutlich betrachtungsrichtungsabhängiger Effekt in dem Sicherheitsdokumentkörper auftritt. Besonders bevorzugt sind somit die mindestens eine ausgezeichnete Betrachtungsrichtung und die mindestens eine weitere ausgezeichnete Betrachtungsrichtung voneinander verschieden und jeweils nicht parallel zu der Oberflächennormalen der Außenfläche des Dokumentkörpers orientiert. Wird der Dokumentkörper somit von der Außenfläche senkrecht zu dessen Außenfläche betrachtet, so sind die eine plane oder halbplane flache Ebenenstruktur und die weitere plane oder halbplane flache Ebenenstruktur, die jeweils durch eine Vielzahl von Materialveränderungen aufgespannt sind, jeweils als gegenüber der Oberfläche geneigte, sich durch das Volumen ins Innere erstreckende Flächen erkennbar. Dieses führt wie auch bei den anderen Ausführungsformen dazu, dass ein deutlich abweichendes Erscheinungsbild von anderen bekannten Lasermarkierungen im Innern von transparenten Volumenschichten erkennbar ist.
  • Die Materialveränderungen werden mittels ultrakurzen Laserpulsen ausgeführt, dessen Licht mit einer von dem Dokumentkörper getrennt ausgebildeten Optik mit einer numerischen Apertur NA > 0,4 im Innern des Dokumentkörpers fokussiert wird. Diese starke Fokussierung führt dazu, dass die Materialveränderungen lokal begrenzt sind und nur im Fokusbereich entstehen. Anders als bei Lasermarkierungen, die über brechende Strukturen in der Oberfläche des Dokumentkörpers ausgeführt werden, ist somit die Ausdehnung quer zur Außenfläche des Dokumentkörpers nicht größer als parallel zur Außenfläche. Bei klassischen Lasermarkierungen, die Verfärbungen herbeiführen, ist dies hingegen in der Regel nicht der Fall und die Ausdehnung quer zur Oberfläche erheblich größer als parallel zur Oberfläche. Anscheinsfälschungen durch klassische Lasermarkierungsverfahren, selbst dann, wenn die Linsenelemente nur auf die Außenfläche während der Produktion aufgelegt werden, können somit einfach von dem neuartigen Sicherheitsmerkmal unterschieden werden. In der Regel sind diese Unterschiede mit dem bloßen Auge wahrnehmbar.
  • Die Tatsache, dass die Materialveränderungen einen dahinterliegenden Volumenbereich teilweise verdecken und/oder dessen Wahrnehmung zumindest einschränken oder modifizieren, kann bei Ausführungsformen ausgenutzt werden, um betrachtungsrichtungsabhängige Farbeffekte zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen ist daher vorgesehen, dass in dem einen sich zumindest bis an eine Außenfläche erstreckenden transparenten Volumenbereich oder unterhalb des einen sich zumindest bis an die eine Außenfläche erstreckenden transparenten Volumenbereichs und jeweils beabstandet von der einen Außenfläche ein oder mehrere farbige Bereiche ausgebildet sind, sodass eine Verdeckung des einen farbigen Bereichs oder zumindest eines der mehreren farbigen Bereiche durch die Vielzahl der Materialveränderungen der einen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur oder weiteren Vielzahl von Materialveränderungen der einen weiteren planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur jeweils abhängig von der Betrachtungsrichtung variiert. Werden die farbigen Bereiche beispielsweise unterhalb des transparenten Bereiches ausgebildet und die flachen Ebenen bis an den unteren Rand des transparenten Volumenbereichs ausgebildet, so können beispielsweise zwei farbige Bereiche, die einen unterschiedlichen farbigen Eindruck bei einem Betrachter oder einer Farbanalyse bewirken, auf den unterschiedlichen Seiten einer Spur angeordnet werden, die sich aus der Berührspur einer Ebene, in der die mindestens eine plane oder halbplane flache Ebenenstruktur liegt, mit der Ebene, in der der Farbauftrag erfolgt, oder einer weiteren Spur, die sich aus der Berührspur einer weiteren Ebene, in der die eine weitere plane oder halbplanen flache Ebenenstruktur liegt, mit der Ebene des Farbauftrags ergibt. Sind auf den unterschiedlichen Seiten der Spur unterschiedliche Farbbereiche ausgebildet, so ergibt sich beim Wechsel der Betrachtungsrichtung eine Änderung der Farbe. Bei einigen Betrachtungsrichtungen wird der eingefärbte Bereich auf der einen Seite der Spur durch die eine flache Ebenenstruktur zumindest teilweise verdeckt. Aus anderen Betrachtungsrichtungen wird hingegen durch die eine flache Ebenenstruktur der Farbauftrag auf der anderen Seite der Spur verdeckt. Hierdurch entsteht ein Farbkippeffekt, der von der Betrachtungsrichtung abhängig ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden von der Betrachtungsrichtung abhängig erfassbare Informationen in Form von Mustern gespeichert. Relativ zu einem Grundmuster aus beispielsweise schachbrettartig angeordneten farbigen Bereichen werden flache Ebenstrukturen ausgebildet, sodass durch gezieltes Verdecken einzelner Bereiche durch plane oder halbplane flache Ebenenstrukturen aus einer Vielzahl von Materialveränderungen die Informationen in Form von Mustern erfassbar sind, die sich aus dem Grundmuster durch die vollständige oder teilweise Verdeckung einzelner der farbigen Bereiche ergeben. Bei einer Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass die mehreren farbigen Bereiche ein Grundmuster bilden und relativ hierzu die Vielzahl von Materialveränderungen der einen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur und/oder die weitere Vielzahl von Materialveränderungen der weiteren planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur und/oder mindestens eine zusätzliche Vielzahl von Materialveränderungen mindestens einer zusätzlichen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur angeordnet sind, so dass unter unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Muster erfassbar sind, die sich dadurch voneinander unterscheiden, dass unterschiedliche der farbigen Bereiche des Grundmusters durch die Vielzahl der Materialveränderungen der planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur und/oder der weiteren planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur und/oder eine oder mehrere der mindestens einen zusätzlichen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur verdeckt und/oder unverdeckt sind.
  • Bei wieder anderen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der eine sich zumindest bis an die eine Außenfläche erstreckende transparente Volumenbereich unterschiedlich eingefärbte Bereiche umfasst und zumindest ein Teil der laserinduzierten Materialveränderungen in einem oder mehreren der unterschiedlich eingefärbten Bereiche ausgebildet ist, um hierdurch den lokalen Farbeindruck im Innern des Sicherheitsdokuments zu verändern. Vorteil der Erfindung ist es, dass die Materialveränderungen sowohl lateral als auch bezüglich eines Abstands zu der einen Außenfläche gezielt und variiert eingebracht werden können. Einige Ausführungsformen sehen daher vor, dass die unterschiedlich eingefärbten Bereiche bezogen auf eine senkrechte Betrachtung der einen Außenfläche übereinander geschichtete Bereiche sind. Diese unterschiedlichen Bereiche können beispielsweise durch transparente eingefärbte Folien erzeugt sein, die miteinander zu dem Dokumentkörper laminiert sind. Hierbei kann ein äußerer oder oberster Bereich auch farblos, d.h. nicht eingefärbt, sein.
  • Besonders bevorzugt werden die laserinduzierten Materialveränderungen als Kavitäten oder kleine Hohlvolumina ausgebildet. Hierdurch lassen sich gezielte Farbeindrücke durch die in den unterschiedlichen Ebenen angeordneten laserinduzierten Materialveränderungen erzeugen.
  • Solche laserinduzierten Materialveränderungen lassen sich mittels ultrakurzen Laserpulsen erzeugen, deren Licht mit einer von dem Dokumentkörper getrennt ausgebildeten Optik mit einer numerischen Apertur NA > 0,4 im Innern des Dokumentkörpers fokussiert wird. Bei einigen Materialien lässt sich eine solche gezielte lokale Modifikation bereits ab einer numerischen Apertur von 0,3 erreichen, jedoch sind größere numerische Aperturen wünschenswert und bevorzugt. Neben den laserinduzierten Materialveränderungen in Form von Hohlvolumina können auch alternativ oder zusätzlich Verfärbungen, insbesondere Schwärzungen, erzeugt werden, die jedoch auch scharf begrenzt lokalisiert mittels ultrakurzer Laserpulse und hoher Fokussierung mit numerischer Apertur > 0,4 erzeugt sind.
  • Die Materialveränderungen, die im klaren, nicht eingefärbten transparenten Material ausgebildet werden und die gemeinsam eine Ebenenstruktur aufspannen, können ebenfalls vorteilhaft als Kavitäten ausgebildet sein, die aufgrund eines Brechungsindexunterschieds an den Begrenzungsflächen der Kavitäten und der sich deshalb ergebenden Wechselwirkungen mit Licht optisch wahrnehmbar sind. Auch im klaren Material können die Materialveränderungen alternativ oder zusätzlich über scharf begrenzte lokalisierte Schwärzungen oder Graufärbungen ausgebildet werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische isometrische Ansicht eines vollständig transparenten Dokumentkörpers eines Sicherheitsdokuments;
    Fig. 2a
    eine schematische isometrische Ansicht des Dokumentkörpers nach Fig. 1, betrachtet aus einer ausgezeichneten Betrachtungsrichtung;
    Fig. 2b
    eine weitere schematische isometrische Ansicht des Dokumentkörpers nach Fig. 1, betrachtet aus einer weiteren ausgezeichneten Betrachtungsrichtung;
    Fig. 3
    eine schematische Ansicht eines weiteren Dokumentkörpers, bei dem unterhalb des transparenten Volumenbereichs farbige Bereiche ausgebildet sind;
    Fig. 4a
    eine schematische isometrische Ansicht des Dokumentkörpers 1 nach Fig. 3, betrachtet aus einer ausgezeichneten Betrachtungsrichtung;
    Fig. 4b
    eine weitere isometrische Ansicht des Dokumentkörpers 1 nach Fig. 3, betrachtet aus einer weiteren ausgezeichneten Betrachtungsrichtung;
    Fig. 5
    eine schematische isometrische Ansicht eines weiteren Dokumentkörpers, der aus eingefärbten transparenten Bereichen gebildet ist;
    Fig. 6a
    eine schematische isometrische Ansicht eines Dokumentkörpers, in dessen Inneren ein schachbrettartiges hell-dunkel Muster mit als Sichtbarrieren ausgebildeten planen flachen Ebenenstrukturen ausgebildet ist; und
    Fig. 6b
    eine schematische isometrische Ansicht eines Dokumentkörpers, in dessen Inneren ein schachbrettartiges aus bunten gedruckten Bereichen gebildetes Muster mit als Sichtbarrieren ausgebildeten planen flachen Ebenenstrukturen ausgebildet ist.
  • In Fig. 1 ist schematisch ein Dokumentkörper 1 eines Sicherheitsdokuments 10 dargestellt. In allen Figuren werden die gleichen Bezugszeichen für dieselben technischen Merkmale verwendet. Es versteht sich für den Fachmann, dass hier stark vereinfachte Ausführungsformen beschrieben sind. Der in Fig. 1 dargestellte Dokumentkörper 1 kann eine Vielzahl von weiteren Sicherheitsmerkmalen und Sicherheitselementen enthalten, die hier nicht dargestellt sind. Darüber hinaus sind die Größenverhältnisse der einzelnen dargestellten Merkmale und Elemente nicht realitätsgetreu dargestellt.
  • Der Dokumentkörper 1 weist eine Oberseite 2 und eine gegenüberliegende Unterseite 3 auf. Hier zwischen ist der Dokumentkörper aus einem vollständig transparenten Volumenbereich 20 gebildet. Dieser erstreckt sich somit zumindest bis an die eine Außenfläche 12, welche die Oberseite 2 des Dokumentkörpers 1 ist. Die gegenüberliegende Außenfläche 13 korrespondiert mit der Unterseite 3.
  • Ein betrachtungsrichtungsabhängiges Sicherheitsmerkmal 100 ist durch im Innern des transparenten Volumenbereichs 20, der sich zumindest bis zu der einen Außenfläche 12 erstreckt, mit Hilfe einer Vielzahl von mittels eines Lasers erzeugten mikroskopischen Materialveränderungen 500 ausgebildet. Die Materialveränderungen sind in unterschiedlichen Abständen gemessen senkrecht zur Außenfläche 12 im Innern des transparenten Volumenbereichs 20 ausgebildet. Dies bedeutet, dass sich immer mindestens zwei Materialveränderungen finden lassen, die einen unterschiedlichen Abstand zur Außenfläche aufweisen. Wenn hier vom Abstand zur Außenfläche gesprochen wird, so ist dies jeweils parallel zur Oberflächennormale 15 der Außenfläche 12 gemessen.
  • Die Aussage, dass die Materialveränderungen 500 unterschiedliche Abstände zur Außenfläche 12 aufweisen, bedeutet jedoch nicht, dass jeweils zwei beliebig ausgewählte Materialveränderungen jeweils voneinander verschiedene Abstände zur Außenfläche 12 aufweisen müssen. Dies bedeutet, dass in einem selben Abstand, d.h. in einer Ebene parallel zur Außenfläche, mehrere der Materialveränderungen 500 vorhanden sein können. Das Sicherheitsmerkmal weist jedoch immer mindestens zwei Materialveränderungen auf, die einen unterschiedlichen Abstand zur Außenfläche 12 aufweisen.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist im Innern des transparenten Volumenbereichs 20 eine Vielzahl von mikroskopischen Materialveränderungen ausgebildet, die so zueinander angeordnet sind, dass diese gemeinsam eine flache Ebenenstruktur 41 ausbilden. Die flache Ebenenstruktur 41 ist in der dargestellten Ausführungsform plan ausgebildet. Die flache Ebenenstruktur 41 ist über der Außenfläche 12 um einen Winkel α geneigt.
  • Als flache Ebenenstruktur wird eine Struktur aufgefasst, die lokal jeweils nur eine geringe Ausdehnung senkrecht zur flächigen Erstreckung aufweist. Diese Ausdehnung ist über die flächige Erstreckung nahezu konstant. Sie liegt vorzugsweise in der Größenordnung der Ausdehnung der Materialveränderungen oder einem Vielfachen der Ausdehnung der Materialveränderungen, jedoch vorzugsweise im Bereich kleiner 1 mm, noch bevorzugter kleiner 0,5 mm, am bevorzugtesten im Bereich zwischen 1 µm und 150 µm.
  • Mit der einen planen flachen Ebenenstruktur 41 ist eine ausgezeichnete Betrachtungsrichtung 140 verknüpft, die den Winkel α gegenüber der Oberflächennormalen der Außenfläche aufweist. Die Betrachtungsrichtung ist somit parallel zur flachen Seite der Ebenenstruktur 41 orientiert. Wird der Dokumentkörper 1 des Sicherheitsdokuments 10 unter der einen ausgezeichneten Betrachtungsrichtung 140 betrachtet, so ist von der einen flachen Ebenenstruktur 41 nur dessen Ebenenstrukturstärke erfassbar. Dies bedeutet, dass die flache Ebenenstruktur als dünne Strecke oder Linie im transparenten Volumenbereich 20 des Dokumentkörpers 1 wahrgenommen wird. Wird der Dokumentkörper 1 jedoch unter anderen Betrachtungsrichtungen betrachtet, so ist die flächige Ausdehnung der flachen Ebenenstruktur 41 zu erkennen.
  • Dies ist exemplarisch in Fig. 2a und Fig. 2b dargestellt, wobei Fig. 2a die isometrische Ansicht einer Betrachtung aus der einen ausgezeichneten Betrachtungsrichtung 140 und die Fig. 2b eine Ansicht des Dokumentkörpers 1 aus einer weiteren ausgezeichneten Betrachtungsrichtung 150 darstellen.
  • Die weitere ausgezeichnete Betrachtungsrichtung 150 korrespondiert mit einer weiteren aus einer weiteren Vielzahl von Materialveränderungen 500 aufgespannten flachen Ebenenstruktur 51. Diese weitere flache Ebenenstruktur 51 ist in der dargestellten Ausführungsform ebenfalls plan und unter einem Neigungswinkel β gegenüber der Oberflächennormale 15 der Außenfläche 12 orientiert. Die weitere ausgezeichnete Betrachtungsrichtung 150 ist parallel zu der weiteren flachen Ebenenstruktur 51 orientiert. Unter der weiteren ausgezeichneten Betrachtungsrichtung 150 erscheint somit die weitere flache Ebenenstruktur 51 als gerade Linie oder Strecke 151 (vergleiche Fig. 2b). Hingegen ist die flächige Ausdehnung der weiteren flachen Ebenenstruktur 51 in der Ansicht der Fig. 2a, welche mit der einen ausgezeichneten Betrachtungsrichtung 140 korrespondiert, gut zu erkennen.
  • Der Dokumentkörper 1 nach Fig. 1 enthält zusätzlich zu der einen flachen Ebenenstruktur 41 eine hierzu parallel orientierte zusätzliche flache Ebenenstruktur 42, welche aus einer Vielzahl von Materialveränderungen gebildet ist, sowie eine zusätzliche weitere flache Ebenenstruktur 52, die parallel zur weiteren flachen Ebenenstruktur 51 orientiert ist. Wird der Dokumentkörper 1 unter unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen optisch oder visuell wahrgenommen, so ergeben sich unterschiedliche optische Eindrücke. Unter der einen ausgezeichneten Betrachtungsrichtung 140 nimmt man die Ansicht der Fig. 2a wahr, in der die eine flache Ebenenstruktur 41 und die zusätzliche flache Ebenenstruktur 42 jeweils als schmale gerade Linien 141, 142 wahrnehmbar sind und die weitere flache Ebenenstruktur 51 und die zusätzliche weitere flache Ebenenstruktur 52 jeweils als Flächen wahrnehmbar sind. Dieses kehrt sich um, wenn der Dokumentkörper 1 unter der weiteren ausgezeichneten Betrachtungsrichtung 150 wahrgenommen wird, wie dies in Fig. 2b dargestellt ist. In diesem Fall ist die flächige Ausdehnung der einen flachen Ebenenstruktur 41 und der zusätzlichen flachen Ebenenstruktur 42 zu erkennen. Hingegen sind die weitere flache Ebenenstruktur 51 und die zusätzliche weitere flache Ebenenstruktur 52 jeweils als schmale gerade linienartige Strukturen 151,152 wahrnehmbar.
  • In Fig. 3 ist ein weiterer Dokumentkörper 1' gezeigt, der sich von dem Dokumentkörper 1 nach Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass unterhalb des transparenten Volumenbereichs 20 ein opaker Volumenbereich 30 angeordnet und fest mit dem transparenten Volumenbereich 20 verbunden ist. Eine Oberseite 32 des opaken Volumenbereichs 30 weist hier farbige Bereiche 80 auf. In der dargestellten Ausführungsform sind die farbigen Bereiche 80 streifenartig ausgebildet, alternierend sind erste farbige Bereiche 81 und zweite farbige Bereiche 82 beispielsweise durch einen Aufdruck ausgebildet. Die streifenartigen Bereiche sind parallel zu den Längserstreckungen der flachen Ebenenstrukturen 41, 42 bzw. 51, 52 ausgerichtet. Dies bedeutet, dass bei einer planen flachen Ebenenstruktur 41, 42 bzw. 51, 52, welche aus einer zugeordneten ausgezeichneten Betrachtungsrichtung 140 bzw. 150 betrachtet wird und als gerade Linie 141, 142 bzw. 151, 152 wahrnehmbar ist (vergleiche Fig. 4a und 4b), diese Linie 141, 142; 151, 152 vorzugsweise einen ersten farbigen Bereich von einem zweiten farbigen Bereich trennt. Somit wird zum Beispiel auf der einen Seite der Linie 141 bei einer Betrachtung unter der ausgezeichneten Betrachtungsrichtung 140 der eine farbige Bereich 81 und auf der anderen Seite der andere farbige Bereich 82 wahrgenommen. Ändert man die Betrachtungsrichtung, so wird entweder der eine farbige Bereich 81 oder der andere farbige Bereich 82 durch die eine plane flache Ebenenstruktur 41 zumindest teilweise verdeckt oder zumindest hinsichtlich der farbigen Wahrnehmung verändert.
  • In Fig. 4a und Fig. 4b sind die Ansichten des Dokumentkörpers 1' entsprechend für die eine ausgezeichnete Betrachtungsrichtung 140 bzw. die eine weitere ausgezeichnete Betrachtungsrichtung 150 dargestellt. Der beschriebene Effekt ist gut zu erkennen. Während in Fig. 4a der eine farbige Bereich 81 links ungehindert und unverdeckt durch die eine flache Ebenenstruktur 41 wahrnehmbar ist und auch der zweite farbige Bereich 82 unmittelbar rechts neben der einen flachen Ebenenstruktur 41 ungestört erfassbar ist, ist ein rechter Teil dieses zweiten farbigen Bereichs 82 teilweise durch die zusätzliche weitere flache Ebenenstruktur 52 teilweise verdeckt. Selbiges trifft auf den dritten farbigen Bereich 83 zu. Der vierte farbige Bereich 84 hingegen wird durch keine der flachen Ebenenstrukturen 41, 42, 51, 52 verdeckt und ist vollständig wahrnehmbar.
  • Diese Situation ändert sich in der in Fig. 4b dargestellten Ansicht, die die Wahrnehmung für die Betrachtung aus der weiteren ausgezeichneten Betrachtungsrichtung 150 zeigt, aus der die weitere flache Ebenenstruktur 51 und die zusätzliche weitere flache Ebenenstruktur 52 als schmale gerade Linien bzw. Strecken 151, 152 erscheinen. Der erste farbige Bereich 81 wird durch die eine flache Ebenenstruktur 41 fast vollständig verdeckt. Der zweite farbige Bereich 82 ist hingegen ebenso wie der dritte farbige Bereich 83 nahezu ungestört und unverdeckt zu erkennen. Der vierte farbige Bereich 84 ist hingegen durch die zusätzliche eine Ebenenstruktur 42 verdeckt.
  • Es ergibt sich für den Fachmann, dass hierdurch gezielte Farbkippeffekte unterschiedlichster Art erzeugt werden können. Die Ebenenstrukturen müssen sich nicht jeweils entlang einer Richtung durch den gesamten transparenten Volumenbereich erstrecken. Sie müssen ebenfalls nicht bezüglich einer Richtung "parallel zueinander" ausgerichtet sein.
  • In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Bei dieser umfasst der Dokumentkörper 1 drei unterschiedlich eingefärbte Bereiche 21-23. Diese sind jeweils in der dargestellten Ausführung als gleich dicke, parallel zu der Außenfläche 12 orientierte Materialschichten ausgeführt. Beispielhaft ist der oberste eingefärbte transparente Bereich 21 gelb, der mittlere eingefärbte transparente Bereich 22 cyan-farben und der unterste eingefärbte transparente Bereich 23 magenta-farben.
  • Das betrachtungsrichtungsabhängige Sicherheitsmerkmal 100 ist durch eine Vielzahl von Materialveränderungen 500 im Innern des transparenten Volumenbereichs 20, d.h. in den unterschiedlichen eingefärbten transparenten Bereichen 21-23, ausgebildet. Hierbei existieren aufhellende Materialveränderungen 541 in dem gelb eingefärbten Bereich 21 (gekreuzte Schraffur), aufhellende Materialveränderungen 542 im grün eingefärbten Bereich 22 (Schraffur von links oben nach rechts unten verlaufend) und aufhellende Materialveränderungen 543 im magenta eingefärbten Bereich 23 (Schraffur von links unten nach rechts oben verlaufend). Aufhellende Materialveränderungen sind über rund dargestellte Materialveränderungen angedeutet. Auch diese aufhellenden Materialveränderungen 541 bis 543 können bezüglich der einen ausgezeichneten Richtung 140, wie hier dargestellt, so angeordnet sein, dass diese einander bei einer Betrachtung aus dieser ausgezeichneten Richtung überlagern. Dies ist gleichbedeutend damit, dass die aufhellenden Materialveränderungen in den unterschiedlich eingefärbten Bereichen gemeinsam eine plane flache Ebenenstruktur 41 aufspannen. Darüber hinaus sind bei der dargestellten Ausführungsform auch opak verfärbte Materialveränderungen 551 im gelben Bereich 21, opak verfärbte Materialveränderungen 552 im cyan-farbenen Bereich 22 und opak verfärbte Materialveränderungen 553 im magenta-farbenen Bereich 23. Opak verfärbte Materialveränderungen sind eckig dargestellt. Deren Farbe ist über eine Schraffur angedeutet. Diese Materialveränderungen 551 bis 553 können gemeinsam beispielsweise eine weiter plane flächige Ebenenstruktur 51 aufspannen, die mit einer ausgezeichneten weiteren Betrachtungsrichtung 150 korrespondiert, sodass die verschiedenen opak verfärbenden Materialveränderungen 551 - 553 bezüglich der einen weiteren ausgezeichneten Betrachtungsrichtung 150 zumindest teilweise hintereinander angeordnet sind. Es sind jedoch auch andere Anordnungen der aufhellenden Materialveränderungen 541 - 543 oder opak verfärbenden Materialveränderungen 551 - 553 in den unterschiedlichen eingefärbten Bereichen des transparenten Volumenbereichs 20 möglich, wobei diese in unterschiedlichen Abständen zu der Außenfläche 12 in das Innere eingebracht werden, um das Sicherheitsmerkmal 100 auszubilden. Die Farben sind erneut über Schraffuren angedeutet.
  • Die aufhellenden Materialveränderungen sind vorzugsweise durch Kavitäten ausgebildet, die durch die stark fokussierte Kurzpulslaserstrahlung in den einzelnen farbigen Bereichen ausgebildet sind. Die opaken Verfärbungen sind hingegen durch Karbonisierungen des Kunststoffmaterials in den einzelnen eingefärbten Schichten herbeigeführt. Dieses kann durch die Wahl der entsprechenden Wellenlänge für die Markierung begünstigt werden.
  • Für die Fokussierung wird eine Optik verwendet, die eine numerische Apertur NA von größer oder gleich 0,4 aufweist. Die Laserpulse weisen Pulsdauern im Bereich von 500 Pikosekunden bis 1 Femtosekunden, bevorzugter im Bereich von 100 Pikosekunden bis 10 Femtosekunden und am bevorzugtesten im Bereich von 1 Pikosekunde bis 50 Femtosekunden auf. Die starke Fokussierung gemeinsam mit den kurzen Pulsdauern ermöglicht die präzise und gezielte Lokalisierung der Materialveränderungen. Ferner kann der Abstand der Materialveränderung zur Außenfläche gezielt eingestellt und variiert werden.
  • Figur 6a zeigt einen Ausschnitt eines Dokumentenkörpers 1, bei welchem ein transparentes Fensterelement in Form eines transparenten Volumenbereichs 20 ausgebildet ist. Im Innern des Dokumentkörpers 20 sind in einer Ebene farbige Bereiche 80, beispielsweise in Form eines schachbrettartigen Musters ausgebildet. Die weißen Bereiche können in einer Ausführungsform auch transparent oder farblos sein. Die farbigen Bereiche 80 werden beispielsweise ausgebildet, indem eine Seitenfläche einer Substratschicht vor dem Laminieren mit anderen Substratschichten zu dem Dokumentkörper 1 bedruckt wird.
  • An ausgewählten Stellen sind in dem Material des transparenten Volumenbereichs 20 über den farbigen Bereichen 80, d.h. z.B. über dem schachbrettartigen Muster, jeweils aus einer Vielzahl von Materialveränderungen gebildete plane flache Ebenenstrukturen 41, 51, 61, 71 als Sichtbarrieren positioniert und ausgebildet. Der Aufbau aus einzelnen Materialveränderungen ist für die plane flache Ebenenstruktur 71 exemplarisch und stellvertretend für die anderen planen flachen Ebenenstrukturen 41, 51, 61 angedeutet. Hierbei kann die Flächendichte der Materialveränderungen von Ebenenstruktur zu Ebenenstruktur variiert werden.
  • Die planen flachen Ebenenstrukturen sind vorzugsweise hinsichtlich ihrer Abmessungen an die Abmessungen der schachbrettartig angeordneten farbigen Bereiche 80 angepasst. Abhängig von einer jeweiligen Betrachtungsrichtung 140, 150, 160, 170 (d.h. einem Winkel gegenüber der Oberseite 2) unter der die die farbigen Bereiche 80 erfasst werden, sind unterschiedliche der farbigen Bereiche (80) für den Betrachter (die erfassende Kamera) verdeckt. Unterschiedliche Muster werden erfassbar. Hierüber können Informationen (Bilder, Texte, Symbole) kodiert werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind die farbigen Bereiche 80, d.h. z. B. die dunklen Bereiche des schachbrettartigen Musters, und die als Sichtbarrieren ausgebildeten planen flachen Ebenenstrukturen durch Mikrostrukturen beispielsweise in Form von Schwärzungen mittels ultrakurzer Laserpulse im transparenten Volumenbereich 20 des Dokumentenkörpers 1 erzeugt. Betrachtet man den Dokumentkörper 1 aus der Betrachtungsrichtung 140, so erhöht die als Sichtbarriere ausgebildete plane flache Ebenenstruktur 41 den Grau- oder Schwarzwert an dieser Stelle im Schachbrettmuster, da das helle Schachbrettfeld abgedeckt wird. Die übrigen dargestellten, als Sichtbarrieren ausgebildeten planen flachen Ebenenstrukturen 51, 61, 71 bewirken für die Betrachtungsrichtung 140 keine Veränderung. Für andere Betrachtungsrichtungen wirken diese musterverändernd. Für die Betrachtungsrichtung 150 beispielsweise wirkt die plane flache Ebenenstruktur 51 als Sichtbarriere 51 für einen zuvor hellen oder transparenten Bereich. Analog wirken die plane flache Ebenenstruktur 61 für die Betrachtungsrichtung 160 oder die plane flache Ebenenstruktur 71 für die Betrachtungsrichtung 170.
  • Es lassen sich auf diese Weise vier unterschiedliche Informationen in ein Feld eines Dokumentenkörpers einbringen, welche jeweils aus 4 unterschiedlichen Betrachtungswinkeln sichtbar sind. Vorzugsweise stehen die Sichtbarrieren, d.h. die planen flachen Ebenenstrukturen 41, 51, 61, 71, senkrecht auf dem schachbrettartigen Muster, jedoch sind auch andere Winkel zwischen einer planen flachen Ebenenstruktur einer Sichtbarriere und der Fläche des schachbrettartigen Musters denkbar und je nach Anordnung geeignet (vergleiche auch Fig. 6b).
  • Über eine geeignete Wahl der Schwärzung und der Dichte der Materialveränderungen sind unterschiedliche Graustufen realisierbar. Dies ist anhand der Sichtbarriere 71 verdeutlicht.
  • Fig. 6b zeigt ebenfalls den Ausschnitt eines Dokumentenkörpers 1. In dieser Ausgestaltung ist das Schachbrett durch vorgedruckte farbige Bereiche 80 erzeugt, welche beispielsweise durch die Primärfarben Cyan 83, Magenta 81, Gelb 82 (C, M, Y) gebildet werden. Auch hierbei decken die als Sichtbarrieren ausgebildeten planen flachen Ebenenstrukturen 41, 51, 61, 71 abhängig von der Betrachtungsrichtung 140, 150, 160, 170 unterschiedliche Farbbereiche ab. Beispielhaft sind die planen flachen Ebenstrukturen der Sichtbarrieren 41, 51 nicht senkrecht, sondern unter einem anderen Winkel zur Ebene der farbigen Bereiche orientiert. Wie oben zu Fig. 6a beschrieben, lassen sich auch in der Ausführungsform der Fig 6b unterschiedliche Graustufen realisieren.
  • Neben schachbrettartigen Mustern können weitere Muster, z.B. eine Wabenstruktur oder eine Linienstruktur vorteilhaft sein. Es können auch mehrere unterschiedlich ausgestaltete Muster in einem Dokumentkörper kombiniert werden.
  • Es versteht sich für den Fachmann, dass hier lediglich beispielhafte exemplarische Dokumentkörper beschrieben sind. Die einzelnen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen können in Kombination genutzt werden, um komplizierte ausgebildete Sicherheitsmerkmale auszubilden. So können Dokumentkörper mehr oder weniger eingefärbte Bereiche umfassen. Ferner können über oder unter den eingefärbten Bereichen, jeweils bezogen auf die eine Außenfläche, weitere transparente Materialschichten angeordnet sein. Zusätzlich zu dem hier beschriebenen Sicherheitsmerkmal, welches über die inneren ausgebildeten mittels eines Lasers hergestellten Materialveränderungen gebildet sind, können in den Dokumentkörpern andere Sicherheitsmerkmale und -elemente ausgebildet sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Dokumentkörper
    2
    Oberseite
    3
    Unterseite
    10
    Sicherheitsdokument
    12
    eine Außenfläche
    13
    gegenüberliegende Außenfläche
    15
    Oberflächennormale
    20
    transparenter Volumenbereich
    21
    gelb eingefärbter (transparenter) Bereich
    22
    cyan eingefärbter (transparenter) Bereich
    23
    magenta eingefärbter (transparenter) Bereich
    30
    opaker Volumenbereich
    32
    Oberseite des opaken Volumenbereichs
    41
    (plane) flache Ebenenstruktur
    42
    zusätzliche (plane) flache Ebenenstruktur
    51
    (plane) weitere flache Ebenenstruktur
    52
    zusätzliche (plane) weitere flache Ebenenstruktur
    61
    plane flache Ebenenstruktur
    71
    plane flache Ebenenstruktur
    80
    farbige Bereiche
    81
    erster farbige Bereiche
    82
    zweiter farbige Bereiche
    83
    dritter farbige Bereiche
    84
    vierter farbige Bereiche
    100
    betrachtungsrichtungsabhängiges Sicherheitsmerkmal
    140
    eine ausgezeichnete Betrachtungsrichtung
    150
    weitere ausgezeichnete Betrachtungsrichtung
    160
    Betrachtungsrichtung
    170
    Betrachtungsrichtung
    500
    Materialveränderungen
    541
    aufhellende Materialveränderungen im gelb eingefärbten Bereich
    542
    aufhellende Materialveränderungen im cyan eingefärbten Bereich
    543
    aufhellende Materialveränderungen im magenta eingefärbten Bereich
    551
    opak verfärbende Materialveränderungen im gelb eingefärbten Bereich
    552
    opak verfärbende Materialveränderungen im cyan eingefärbten Bereich
    553
    opak verfärbende Materialveränderungen im magenta eingefärbten Bereich

Claims (13)

  1. Sicherheitsdokument (10) mit betrachtungsrichtungsabhängigem Sicherheitsmerkmal, wobei das Sicherheitsdokument (10) einen Dokumentkörper (1) mit einem sich zumindest bis an eine Außenfläche (12) erstreckenden transparenten Volumenbereich (20) aufweist, in dem der Dokumentkörper (1) aus einem transparenten Material gebildet ist, in dessen Inneren lokalisierte laserinduzierte Materialveränderungen (500) ausgebildet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die laserinduzierten Materialveränderungen (500) in unterschiedlichen Abständen bezogen auf die Außenfläche (12) im transparenten Volumenbereich (20) ausgebildet sind.
  2. Sicherheitsdokument (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Vielzahl der laserinduzierten Materialveränderungen (500) eine plane oder halbplane flache Ebenenstruktur (41) aufspannen, deren Ebenenstrukturstärke in der Größenordnung der Ausdehnung der die flache Ebenenstruktur (41) aufspannenden einzelnen Materialveränderungen (500) liegt.
  3. Sicherheitsdokument (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit der einen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur (41) mindestens eine ausgezeichnete Betrachtungsrichtung (140) korrespondiert, wobei die mindestens eine ausgezeichnete Betrachtungsrichtung (140) relativ zu dem Dokumentkörper (1) definiert ist, und von der einen flachen Ebenenstruktur (41) zumindest in einem Abschnitt nur eine Ebenenstrukturstärke bei einer Betrachtung aus der ausgezeichneten Betrachtungsrichtung des Dokumentkörpers (1) erfassbar ist.
  4. Sicherheitsdokument (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine plane oder halbplane flache Ebenenstruktur (41) zumindest in dem einen Abschnitt durch eine Spurkurve des einen Abschnitts der planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur (41) mit einer Spurebene im Innern des Volumenbereichs (20) und die mindestens eine zu dem mindestens einen Abschnitt korrespondierende ausgezeichnete Betrachtungsrichtung (140) approximieren lässt, indem die Spurkurve parallel zu der einen ausgezeichneten Betrachtungsrichtung (140) extrudiert wird.
  5. Sicherheitsdokument (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere Vielzahl der laserinduzierten Materialveränderungen (500) eine weitere plane oder halbplane flache Ebenenstruktur (51) aufspannen, deren Ebenenstrukturstärke in der Größenordnung der Ausdehnung der die weitere plane oder halbplane flache Ebenenstruktur (51) aufspannenden einzelnen Materialveränderungen (500) liegt.
  6. Sicherheitsdokument (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit der einen weiteren planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur (51) mindestens eine weitere ausgezeichnete Betrachtungsrichtung (150) korrespondiert, wobei die mindestens eine weitere ausgezeichnete Betrachtungsrichtung (150) relativ zu dem Dokumentkörper (1) definiert ist, und von der einen weiteren planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur (51) zumindest in einem Abschnitt nur eine Ebenenstrukturstärke bei einer Betrachtung des Dokumentkörpers (1) aus der einen weiteren ausgezeichneten Betrachtungsrichtung (150) erfassbar ist.
  7. Sicherheitsdokument (10) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine ausgezeichnete Betrachtungsrichtung (140) und die mindestens eine weitere ausgezeichnete Betrachtungsrichtung (150) voneinander verschieden sind und jeweils nicht parallel zu einer Oberflächennormalen der Außenfläche des Dokumentkörpers (1) orientiert sind.
  8. Sicherheitsdokument (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem einen sich zumindest bis an die eine Außenfläche (12) erstreckenden transparenten Volumenbereichs (20) oder unterhalb des einen sich zumindest bis an die eine Außenfläche (12) erstreckenden transparenten Volumenbereichs (20) und jeweils beabstandet von der einen Außenfläche (12) ein oder mehrere farbige Bereiche (80, 81-84) ausgebildet sind, so dass eine Verdeckung des einen farbigen Bereichs (81) oder zumindest eines der mehreren farbigen Bereiche (81-84) durch die Vielzahl von Materialveränderungen (500) der einen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur (41) oder weitere Vielzahl von Materialveränderungen (500) der weiteren planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur (51) jeweils abhängig von der Betrachtungsrichtung (140, 150) variiert.
  9. Sicherheitsdokument (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eine sich zumindest bis an die eine Außenfläche (12) erstreckende transparente Volumenbereich (20) unterschiedlich eingefärbte Bereiche (21-23) umfasst und zumindest ein Teil der laserinduzierten Materialveränderungen (500) in einem oder mehreren der unterschiedlich eingefärbten Bereiche (21-23) ausgebildet ist, um hierdurch den lokalen Farbeindruck im Innern des Sicherheitsdokuments (10) zu verändern.
  10. Sicherheitsdokument (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren farbigen Bereiche ein Grundmuster bilden und relativ hierzu die Vielzahl von Materialveränderungen (500) der einen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur (41) und/oder die weitere Vielzahl von Materialveränderungen (500) der weiteren planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur (51) und/oder mindestens eine zusätzliche Vielzahl von Materialveränderungen mindestens einer zusätzlichen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur angeordnet sind, so dass unter unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen unterschiedliche Muster erfassbar sind, die sich dadurch voneinander unterscheiden, dass unterschiedliche der farbigen Bereiche des Grundmusters durch die Vielzahl der Materialveränderungen der einen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur (41) und/oder der weiteren planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur (51) und oder einer oder mehreren der mindestens einen zusätzlichen planen oder halbplanen flachen Ebenenstruktur verdeckt und/oder unverdeckt sind.
  11. Verfahren zum Erzeugen eines Sicherheitsdokumentkörpers (1) eines Sicherheitsdokuments (10) mit einem betrachtungsrichtungsabhängigen Sicherheitsmerkmal umfassend die Schritte:
    Bereitstellen des Dokumentkörpers (1) mit einem sich zumindest bis an eine Ausfläche erstreckenden transparenten Volumenbereichs (20), in dem der Dokumentkörper (1) aus einem transparenten Material gebildet ist,
    Erzeugen von Materialveränderungen (500) mittels eines Lasers im Innern des transparenten Volumenbereichs (20),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die laserinduzierten Materialveränderungen (500) in unterschiedlichen Abständen bezogen auf die Außenfläche (12) im transparenten Volumenbereich (20) ausgebildet werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialveränderungen (500) mittels ultrakurzen Laserpulsen ausgeführt werden, dessen Licht mit einer von dem Dokumentkörper (1) getrennt ausgebildeten Optik mit einer numerischen Apertur NA>0,4 im Innern des Dokumentkörpers (1) fokussiert wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die laserinduzierten Materialveränderungen (500) Hohlvolumina und/oder Verfärbungen sind.
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