EP4408672A1 - Darstellungselement mit einem oberhalb und unterhalb des substrats schwebenden bild - Google Patents

Darstellungselement mit einem oberhalb und unterhalb des substrats schwebenden bild

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EP4408672A1
EP4408672A1 EP22785921.2A EP22785921A EP4408672A1 EP 4408672 A1 EP4408672 A1 EP 4408672A1 EP 22785921 A EP22785921 A EP 22785921A EP 4408672 A1 EP4408672 A1 EP 4408672A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical elements
display element
grid
element according
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
EP22785921.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thanh-Hao Huynh
Christian Fuhse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH filed Critical Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Publication of EP4408672A1 publication Critical patent/EP4408672A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • B42D25/324—Reliefs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a three-dimensional [3D] volume, e.g. voxels
    • G02B30/56—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a three-dimensional [3D] volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/10—Mirrors with curved faces

Definitions

  • the invention relates to a display element having a substrate with an upper side and an underside, with a large number of optical elements being arranged in a surface area of the upper side.
  • a display element according to ga things is known, for example, from WO 2012/048847 A1.
  • This display element produces a floating effect in which, when the display element is illuminated, a light spot image is generated from a large number of light spots which appear to be floating above or below the surface area and which are arranged in the form of predetermined information or a motif.
  • the optical elements are formed by refractive and/or reflective optical elements, with each light spot of the light spot image being assigned at least one refractive and/or reflective optical element which, when the display element is illuminated, contributes to generating the light spot assigned to it.
  • a particular disadvantage here is that the floating effect is only weakly pronounced, since the large number of light spots appear to be floating only at a small distance above or below the surface area, and only has a low contrast between the light spots floating above or below the surface area.
  • the invention is therefore based on the object of developing a generic display element in such a way that the disadvantages of the prior art are eliminated. This object is solved by the features of the independent claim. Developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
  • some of the optical elements are arranged in a first grid and another part of the optical elements are arranged in a second grid, with the first grid adjoining the second grid.
  • the optical elements of the first raster consist of a first type of optical elements and the optical elements of the second raster consist of a second type of optical elements, the first type of optical elements being different from the second type of optical elements.
  • the optical elements of the first grid have a first focal plane forming a first grid of dots, for example a foreground subject
  • the optical elements of the second grid have a second focal plane forming a second grid of dots, for example a background subject.
  • the first light point grid has a different floating height or at a different distance from the upper side of the substrate than the second light point grid.
  • the foreground motif particularly preferably appears to float above the display element and the background motif to lie below the display element.
  • the rotated version can also be selected here, in which the foreground motif appears to float below the display element and the background motif appears to lie above the display element.
  • a third or further grid of a third or further different type of optical elements with third or further motifs at different flying heights can also be provided, which adjoins the first and/or second grid.
  • the optical elements of the first grid have a first distance from the underside of the substrate and the optical elements of the second grid have a second distance from the underside of the substrate, the first distance being different from the second distance is.
  • the first distance preferably differs from the second distance by up to about 200 ⁇ m, particularly preferably up to about 100 ⁇ m and very particularly preferably by about 75 ⁇ m.
  • the optical elements of the first grid are therefore in the same direction as the optical elements of the second grid offset from the underside of the substrate.
  • the floating effect is intensified since the distance between the floating height of the first light grid and the floating height of the second light grid is increased and the foreground motif and background motif are therefore further apart in the z-direction.
  • the first type of optical elements is inverted or mirrored by approximately 170° to 190° and preferably by 180° about the transverse axis with respect to the second type of optical elements.
  • the second type of optical elements consists of the same optical elements as the first type of optical elements, for example Fresnel lenses or Fresnel mirrors, both types being only almost or completely inverted or mirrored by about 180° around the transverse axis.
  • the fact that the first type of optical elements is different from the second type of optical elements also means that the first and the second type of optical elements are the same type of optical elements and these are inverted to one another.
  • the first type of optical elements can, for example, have a convex structure made of optical elements and the second type of optical elements can have a concave structure of the same be optical elements.
  • the transverse axis is understood to mean an axis which runs in the direction of the surface of the substrate, in contrast to the vertical axis which is perpendicular to the surface of the substrate.
  • the lateral dimension of the first grid in the x and/or y direction is at least three times, preferably at least five times and particularly preferably at least ten times as large as the grid width of the light point grid of the first grid or the distance between adjacent ones Points of light or focal points of the optical elements of the first grid.
  • the optical elements comprise curved mirrors, in particular concave mirrors or convex mirrors.
  • the curved mirrors are preferably spherical, elliptical, rotationally symmetrical aspherical, non-rotationally symmetrical aspherical or channel-shaped, with the channels running in a straight line or curvilinearly in the latter case.
  • the curved mirrors are particularly preferably formed at least partially by Fresnel mirrors.
  • the design of the convex mirror as a Fresnel mirror has the particular advantage that the embossing heights and embossing depths can be reduced compared to simple convex mirrors.
  • micro-mirror arrangements can also be used, for example, as described in DE 10 2009056 934 A1, in which individual facets can be arranged regularly or irregularly.
  • the optical elements comprise lenses, in particular spherical, elliptical, rotationally symmetrical aspherical, non-rotationally symmetrical aspherical or cylindrical lenses.
  • the lenses are particularly preferably at least partially formed by Fresnel lenses.
  • the optical elements of the first grid are formed by curved mirrors and the optical elements of the second grid are formed by lenses.
  • the optical elements of the first grid are formed by concave Fresnel mirrors and the optical elements of the second grid are formed by convex Fresnel mirrors and/or convex Fresnel lenses.
  • the optical elements essentially have no optically diffractive effect.
  • the optical elements have an extent of up to approximately 5 mm, preferably up to approximately 2 mm and particularly preferably of approximately 1 mm, in the lateral direction or in the xy direction relative to the upper side of the substrate.
  • the optical elements have an extent of up to approximately 200 gm, preferably up to approximately 100 gm and particularly preferably of approximately 50 gm, in the vertical direction or in the z-direction relative to the upper side of the substrate.
  • the optical elements according to the invention When the optical elements according to the invention are used on or in a substrate made of at least one plastic film or in a silver paint, lacquer layer or metallization, the optical elements can also have significantly smaller extents in the lateral and/or vertical direction and the difference between the first distance and the second distance can be significantly smaller.
  • the respective values for the extent or the distances can be less than or equal to 1 ⁇ m.
  • they must each be so large that the optical elements essentially have no diffractive effect and that there is a significantly increased contrast between the light spots hovering above or below the surface area compared to the prior art.
  • the points of light may not have a "real" floating height at all, but perform an orthoparalactic movement, for example when tilting north-south in the x-direction from east to west in the y-direction a "rotating mirror" known from DE 102009 056934 A1 or a Fresnel lens with "saddle-shaped phase function” known from WO 2011/110185 A1.
  • a "rotating mirror” known from DE 102009 056934 A1
  • a Fresnel lens with "saddle-shaped phase function” known from WO 2011/110185 A1.
  • a contour line is arranged between the first and the second grid, which is also curved, for example, or can show a corresponding curved effect on the basis of Fresnel structures.
  • the production of the display element according to the invention takes place solely on the basis of film or, for example, also as blind embossing (e.g. steel engraving) in a silver color, a lacquer layer or metallization.
  • the optical elements according to the invention can be introduced directly into the top side of the substrate or into the silver paint, lacquer layer or metallization which is applied to the top side of the substrate.
  • the invention allows objects to be displayed with much clearer outlines than is possible with the comparatively "coarse-pixel” light spot images from WO 2012/048847 A1. It was surprisingly found that the essentially stationary transition between the two areas has the 3D effect or The subject of the invention thus allows an optically appealing representation of sharp-edged objects, which appear more attractive and have a higher resolution than the light spot images from the prior art without losing the depth effect: In the prior art, "entire" Fresnel lenses (or at least always the same Fresnel lens sections) and the resolution was limited by their size.
  • the substrate particularly preferably consists of at least one plastic film or of paper made of cotton fibers, such as is used for banknotes, or of other natural fibers or of synthetic fibers or a mixture of natural and synthetic fibers. Furthermore, the substrate preferably consists of a combination of at least two different substrates arranged one above the other and connected to one another, a so-called hybrid.
  • the substrate consists, for example, of a combination of plastic film-paper-plastic film, ie a substrate made of paper is covered on each of its two sides by a plastic film, or of a combination of paper-plastic film-paper, ie a substrate made of a plastic film is covered on each of its covered with paper on both sides.
  • Documents of value for which a display element according to the invention can be used are, in particular, banknotes, stocks, bonds, certificates, vouchers, checks, high-quality admission tickets, but also other papers at risk of forgery, such as passports and other identification documents, and cards, such as credit or debit cards, whose card body has at least one layer of security paper, and also product security elements such as labels, seals, packaging, folding boxes, package inserts and the like.
  • the simplified term value document includes all previously mentioned materials, documents and product security measures.
  • top or bottom of the substrate are relative terms with respect to the viewer of the display element, where a viewer views the display element from the top surface of the substrate.
  • these terms can also be referred to as “the one” and “the opposite” side and form the majority of the total surface area of the substrate.
  • Explicitly not included with These terms are the side surfaces of a substrate, which are extremely small given a substrate thickness of only about one millimeter for card bodies or only fractions of a millimeter for banknotes and usually cannot be provided with a display element.
  • the display element shows a motif, which is a pattern-shaped and visually perceptible display within the meaning of this invention. This can, for example, form an alphanumeric string of digits and/or letters, a graphic image, an image, text or other characters.
  • the motif particularly preferably consists of positive and/or negative motifs. In the case of a positive motif, a motif element itself is applied to the substrate, whereas in the case of a negative motif the area surrounding the motif element is applied to the substrate.
  • a positive motif is, for example, a dark-colored letter applied to the light-colored substrate.
  • a negative motif is, for example, a dark-colored area applied to the light-colored substrate, which has an unprinted area in the form of a letter within the area.
  • FIG. 1 shows a display element according to the invention in plan view
  • Fig. 2 shows a sectional view of Fig. 1 along the section A-A in side view.
  • FIG. 1 shows a plan view of a display element formed by a first array or first grid of a plurality of convex mirrors 2, each having the shape of a concave Fresnel mirror.
  • the first grid is designed as an image motif 3 in the form of a square, which is illustrated in FIG. 1 by hatching for better representation.
  • the area surrounding the image motif is formed by a second array or second grid of a large number of convex mirrors 1 which are inverted relative to the convex mirrors 2 or mirrored by 180° about the transverse axis, each of which is in the form of a convex Fresnel mirror or a convex Fresnel lens.
  • the lateral dimension of the first grid is four times as large in the x-direction and in the y-direction as the grid width of the light point grid of the first grid or the distance between adjacent light points or focal points of the optical elements of the first grid or, to put it another way, as the diameter a single convex mirror 2.
  • FIG. 2 shows a side view of a sectional view from FIG. 1 along the sectional area AA.
  • the convex mirror 2 are on the top of the substrate and have a focal point 2.1.
  • the convex mirror 1 have a focal point 1.1.
  • the convex mirrors 1 are offset downwards in relation to the convex mirrors 2 in the direction of the underside of the substrate, the distance of the convex mirrors 2 from the underside of the substrate being approximately 75 gm greater than the distance of the convex mirrors 1 from the underside of the substrate.
  • the selection of the concave and convex mirrors and the shifting of the convex mirror 1 in the direction of the underside of the substrate (or z-direction) allows a maximum distance between the focal points 1.1 and 2.1 to one another.
  • the light spots 5 of the concave and convex mirror surfaces move synchronously in opposite directions in the direction of the arrows, so that a viewer 4 observes a particularly pronounced dynamic beat effect.

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Abstract

Darstellungselement mit einem Substrat mit einer Vielzahl von optischen Elementen. Die optischen Elemente (z.B. Wölbspiegel 2 in Form eines konkaven Fresnelspiegels, mit einem Brennpunkt 2.1) eines ersten Rasters bestehen aus einer ersten Art von optischen Elementen und die optischen Elemente (z.B. zu den Wölbspiegeln 2 invertierten oder um 180° um die Querachse gespiegelten Wölbspiegel 1 in Form eines konvexen Fresnelspiegels oder einer konvexen Fresnellinse, mit einem Brennpunkt 1.1) eines zweiten Rasters bestehen aus einer zweiten Art von optischen Elementen, wobei die erste Art von optischen Elementen verschieden von der zweiten Art von optischen Elementen ist. Beim Kippen des Darstellungselements bewegen sich dabei die Lichtflecken 5 der Konkav- und Konvexspiegel-Flächen synchron gegenläufig in Richtung der Pfeile, so dass ein Betrachter 4 einen besonders ausgeprägten dynamischen Schwebungseffekt beobachtet.

Description

Darstellungselement mit einem oberhalb und unterhalb des Substrats schwebenden Bild
Die Erfindung betrifft ein Darstellungselement mit einem Substrat mit einer Oberseite und einer Unterseite, wobei in einem Flächenbereich der Oberseite eine Vielzahl von optischen Elementen angeordnet ist.
Ein ga things gemäßes Darstellungselement ist beispielsweise aus WO 2012/ 048847 Al bekannt. Dieses Darstellungselement erzeugt einen Schwebungseffekt, bei dem bei Beleuchtung des Darstellungselements ein Licht- fleckenbild aus einer Vielzahl von Lichtflecken erzeugt werden, die für einen Betrachter oberhalb oder unterhalb des Flächenbereichs schwebend erscheinen und die in Form einer vorbestimmten Information oder eines Motivs angeordnet sind. Die optischen Elemente sind durch refraktive und/ oder re- flektive optische Elemente gebildet, wobei jedem Lichtfleck des Lichtfleckenbilds zumindest ein refraktives und/ oder reflektives optisches Element zugeordnet ist, welches bei Beleuchtung des Darstellungselements zur Erzeugung des ihm zugeordneten Lichtflecks beiträgt.
Nachteilig ist hierbei insbesondere, dass der Schwebungseffekt nur schwach ausgeprägt ist, da die Vielzahl von Lichtflecken für einen Betrachter nur in einem geringen Abstand oberhalb oder unterhalb des Flächenbereichs schwebend erscheinen, und nur einen geringen Kontrast zwischen den oberhalb oder unterhalb des Flächenbereichs schwebenden Lichtflecken aufweist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Darstellungselement derart weiterzubilden, dass die Nachteile des Standes der Technik behoben werden. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß sind ein Teil der optischen Elemente in einem ersten Raster und ein anderer Teil der optischen Elemente in einem zweiten Raster angeordnet, wobei das erste Raster an das zweite Raster angrenzt. Die optischen Elemente des ersten Rasters bestehen aus einer ersten Art von optischen Elementen und die optischen Elemente des zweiten Rasters bestehen aus einer zweiten Art von optischen Elementen, wobei die erste Art von optischen Elementen verschieden von der zweiten Art von optischen Elementen ist. Hierbei weisen die optischen Elemente des ersten Rasters eine erste Brennebene auf, die ein erstes Lichtpunktraster bildet, beispielsweise ein Vordergrundmotiv, und weisen die optischen Elemente des zweiten Rasters eine zweite Brennebene auf, die ein zweites Lichtpunktraster bildet, beispielsweise ein Hintergrundmotiv. Das erste Lichtpunktraster weist dabei eine andere Schwebehöhe bzw. in einen anderen Abstand von der Oberseite des Substrats auf, als das zweite Lichtpunktraster. Besonders bevorzugt scheint dabei das Vordergrundmotiv über dem Darstellungselement zu schweben und das Hintergrundmotiv unter dem Darstellungselement zu liegen. Selbstverständlich kann hier aber auch die um gedrehte Variante gewählt werden, bei der das Vordergrundmotiv unter dem Darstellungselement zu schweben und das Hintergrundmotiv über dem Darstellungselement zu liegen scheint. Des Weiteren kann auch ein drittes oder weiteres Raster aus einer dritten oder weiteren verschiedenen Art von optischen Elementen mit dritten oder weiteren Motiven in unterschiedlichen Schwebehöhen vorgesehen sein, das an das erste und/ oder zweite Raster angrenzt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die optischen Elemente des ersten Rasters einen ersten Abstand von der Unterseite des Substrats aufweisen und die optischen Elemente des zweiten Rasters einen zweiten Abstand von der Unterseite des Substrats aufweisen, wobei der erste Abstand verschieden von dem zweiten Abstand ist. Bevorzugt ist hierbei der erste Abstand von dem zweiten Abstand bis etwa 200 |im verschieden, besonders bevorzugt bis etwa 100 |im und ganz besonders bevorzugt um etwa 75 gm. Die optischen Elemente des ersten Rasters sind somit gegenüber den optischen Elementen des zweiten Rasters in Richtung der Unterseite des Substrats versetzt angeordnet. Dies hat den besonderen Vorteil, dass der optische Kontrast verbessert wird. Insbesondere wird der Schwebungseffekt verstärkt, da der Abstand der Schwebehöhe des ersten Lichtpunktraster von der Schwebehöhe des zweiten Lichtpunktrasters vergrößert wird und somit Vordergrundmotiv und Hintergrundmotiv in z- Richtung weiter auseinander liegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Art von optischen Elementen invertiert oder um etwa 170° bis 190° und bevorzugt um 180° um die Querachse gespiegelt zu der zweiten Art von optischen Elementen ausgeführt ist. Die zweite Art von optischen Elementen besteht dabei aus den gleichen optischen Elementen, wie die erste Art von optischen Elementen, beispielsweise aus Fresnellinsen oder Fresnelspiegeln, wobei beide Arten lediglich nahezu oder vollständig invertiert oder um etwa 180° um die Querachse gespiegelt sind. Im Sinne dieser Erfindung bedeutet also, dass die erste Art von optischen Elementen verschieden von der zweiten Art von optischen Elementen ist, auch, dass die erste und die zweite Art von optischen Elementen die gleiche Art von optischen Elementen sind, und diese invertiert zueinander sind. Dabei kann die erste Art von optischen Elementen beispielsweise eine konvexe Struktur aus optischen Elementen und die zweite Art von optischen Elementen eine konkave Struktur der gleichen optischen Elemente sein. Als Querachse wird hierbei eine Achse verstanden, die in Richtung der Oberfläche des Substrats verläuft, im Gegensatz zur Hochachse, die senkrecht auf der Oberfläche des Substrats steht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die laterale Abmessung des ersten Rasters in x- und/ oder y-Richtung mindestens dreimal, bevorzugt mindestens fünfmal und besonders bevorzugt mindestens zehnmal so groß ist wie die Rasterweite des Lichtpunktrasters des ersten Rasters bzw. der Abstand benachbarter Lichtpunkte oder Brennpunkte der optischen Elemente des ersten Rasters.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die optischen Elemente gewölbte Spiegel umfassen, insbesondere Hohlspiegel oder Wölbspiegel. Die gewölbten Spiegel sind dabei bevorzugt sphärisch, elliptisch, rotationssymmetrisch asphärisch, nichtrotationssymmetrisch asphärisch oder rinnenförmig ausgebildet, wobei im letzteren Fall die Rinnen geradlinig oder krummlinig verlaufen. Besonders bevorzugt sind die gewölbten Spiegel zumindest teilweise durch Fresnelspiegel gebildet.
Die Ausführung der Wölbspiegel als Fresnelspiegel hat den besonderen Vorteil, dass im Vergleich zu einfachen Wölbspiegeln die Prägehöhen bzw. Prägetiefen reduziert werden können. Neben „echten" Fresnelspiegeln, bei denen die einzelnen Segmente kreisförmig und alle mit der gleichen Höhe ausgeführt sind, können z.B. auch Mikrospiegelanordnungen wie in der DE 10 2009056 934 Al beschrieben verwendet werden, bei denen einzelne Facetten regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet sein können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die optischen Elemente Linsen umfassen, insbesondere sphärische, elliptische, rotationssymmetrisch asphärische, nichtrotationssymmetrisch asphärische oder zylindrische Linsen. Besonders bevorzugt sind die Linsen zumindest teilweise durch Fresnellinsen gebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die optischen Elemente des ersten Rasters durch gewölbte Spiegel gebildet sind und die optischen Elemente des zweiten Rasters durch Linsen gebildet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die optischen Elemente des ersten Rasters durch konkave Fresnelspiegel gebildet sind und die optischen Elemente des zweiten Rasters durch konvexe Fresnelspiegel und/ oder konvexe Fresnellinsen gebildet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die optischen Elemente im Wesentlichen keine optisch diffraktive Wirkung aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die optischen Elemente in lateraler Richtung bzw. in xy-Richtung bezogen auf die Oberseite des Substrats eine Ausdehnung bis etwa 5 mm haben, bevorzugt bis etwa 2 mm und besonders bevorzugt von etwa 1 mm.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die optischen Elemente in senkrechter Richtung bzw. in z-Richtung bezogen auf die Oberseite des Substrats eine Ausdehnung bis etwa 200 gm haben, bevorzugt bis etwa 100 gm und besonders bevorzugt von etwa 50 gm.
Bei Anwendungen der erfindungsgemäßen optischen Elemente auf bzw. in einem Substrat aus mindestens einer Kunststofffolie oder in einer Silberfarbe, Lackschicht oder Metallisierung können die optischen Elemente auch wesentlich geringere Ausdehnungen in lateraler und/ oder senkrechter Richtung aufweisen und kann der Unterschied zwischen dem ersten Abstand und dem zweiten Abstand wesentlich geringer ausfallen. Beispielsweise können die jeweiligen Werte für die Ausdehnung oder die Abstände kleiner gleich 1 jim sein. Sie müssen jedoch jeweils so groß sein, dass die optischen Elemente im Wesentlichen keine diffraktive Wirkung aufweisen und dass sich ein gegenüber dem Stand der Technik wesentlich erhöhter Kontrast zwischen den oberhalb oder unterhalb des Flächenbereichs schwebenden Lichtflecken ergibt.
In weiteren Ausführungen können die Lichtpunkte auch gar keine „echte" Schwebehöhe haben, sondern eine orthoparallaktische Bewegung ausführen, also beispielsweise beim Nord-Süd-Kippen in x-Richtung von Ost nach West in y-Richtung laufen. Dazu kann man die Lichtflecken z.B. mit einem aus DE 102009 056934 Al bekannten „Drehspiegel" oder einer aus WO 2011/110185 Al bekannten Fresnellinse mit „ saddle-shaped phase function" erzeugen. Auch bei solchen Ausführungen führen die Lichtpunkte im Vorder- und Hintergrundbereich beim Kippen entgegengesetzte Bewegungen aus. So kann der Vordergrund Lichtflecken aufweisen, die beim Nord-Süd- Kippen von Ost nach West laufen, während die Lichtflecken im Hintergrund bei gleicher Kippbewegung von West nach Ost laufen. Damit erhält man dann zwar keinen stereo grafischen Tiefeneindruck, aber dennoch einen auffälligen Bewegungseffekt.
Im Prinzip sind auch Mischformen aus parallaktischer und orthoparallaktischer Bewegung möglich, wenn beispielsweise ein „Drehspiegel" das Spiegelbild im Vergleich zu einem normalen Wölbspiegel nicht um 90° sondern nur um 45° dreht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Raster eine Konturlinie angeordnet ist, die beispielsweise ebenfalls gewölbt ist oder auf Basis von Fresnelstrukturen einen entsprechenden Wölbeffekt zeigen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Herstellung des erfindungsgemäßen Darstellungselements allein auf Folienbasis erfolgt oder z.B. auch als Blindprägung (z.B. Stahlstich) in eine Silberfarbe, eine Lackschicht oder Metallisierung erfolgt. Die erfindungsgemäßen optischen Elemente können hierbei direkt in die Oberseite des Substrats eingebracht sein oder in die Silberfarbe, Lackschicht oder Metallisierung, die auf die Oberseite des Substrats aufgebracht ist.
Die Erfindung erlaubt eine Darstellung von Objekten mit wesentlich klareren Umrisslinien, als dies mit den vergleichsweise „grobpixeiigen" Lichtfleckenbildern aus WO 2012/ 048847 Al möglich ist. Dabei wurde überraschend gefunden, dass der an sich ortsfeste Übergang zwischen den beiden Bereichen die 3D-Wirkung bzw. Dynamik nicht merkbar stört. Der Erfindungs gegenstand erlaubt damit eine optisch ansprechende Darstellung kantenscharfer Objekte, die ohne Verlust der Tiefenwirkung attraktiver und höher aufgelöst wirken als die Lichtfleckenbilder aus dem Stand der Technik: Im Stand der Technik wurden bisher üblicherweise „ganze" Fresnellinsen (oder zumindest immer gleiche Fresnellinsenausschnitte) verwendet und die Auflösung war durch deren Größe begrenzt. Denn kleinräumige Strukturen, die eine laterale Abmessung von ein oder zwei optischen Elementen aufweisen, wären wesentlich „grobpixeiiger" und weniger schön anzusehen, wenn die Grenze zwischen den beiden Linsentypen stets am Rand zwischen zwei „Linsenpixeln" erfolgen müsste. Das Substrat besteht besonders bevorzugt aus mindestens einer Kunststofffolie oder aus Papier aus Baumwollfasern, wie es beispielsweise für Banknoten verwendet wird, oder aus anderen natürlichen Fasern oder aus Synthesefasern oder einer Mischung aus natürlichen und synthetischen Fasern. Weiterhin bevorzugt besteht das Substrat aus einer Kombination aus mindestens zwei übereinander angeordneten und miteinander verbundenen unterschiedlichen Substraten, einem sogenannten Hybrid. Hierbei besteht das Substrat beispielsweise aus einer Kombination Kunststofffolie-Papier-Kunststofffolie, d.h. ein Substrat aus Papier wird auf jeder seiner beiden Seiten durch eine Kunststofffolie bedeckt, oder aus einer Kombination Papier- Kunststofffolie-Papier, d.h. ein Substrat aus einer Kunststofffolie wird auf jeder seiner beiden Seiten durch Papier bedeckt.
Wertdokumente, für die ein erfindungsgemäßes Darstellungselement verwendet werden kann, sind insbesondere Banknoten, Aktien, Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, hochwertige Eintrittskarten, aber auch andere fälschungsgefährdete Papiere, wie Pässe und sonstige Ausweisdokumente, sowie Karten, wie beispielsweise Kredit- oder Debitkarten, deren Kartenkörper mindestens eine Lage eines Sicherheitspapiers aufweist, und auch Produktsicherungselemente, wie Etiketten, Siegel, Verpackungen, Faltschachteln, Beipackzettel und dergleichen. Die vereinfachte Benennung Wertdokument schließt alle zuvor genannten Materialien, Dokumente und Produktsicherungsmittel ein.
Die Begriffe „Oberseite" oder „Unterseite" des Substrats sind relative Begriffe bezogen auf den Betrachter des Darstellungselements, wobei ein Betrachter das Darstellungselement von der Oberseite des Substrats aus betrachtet. Insbesondere können diese Begriffe auch als „die eine" und „die gegenüberliegende" Seite bezeichnet werden und bilden den überwiegenden Anteil der Gesamtoberfläche des Substrats. Ausdrücklich nicht umfasst mit diesen Begriffen sind die Seitenflächen eines Substrats, die bei einer Dicke eines Substrats, die bei Kartenkörpern nur etwa einen Millimeter oder bei Banknoten nur Bruchteile eines Millimeters beträgt, verschwindend gering sind und üblicherweise nicht mit einem Darstellungselement versehen werden bzw. werden können.
Das Darstellungselement zeigt ein Motiv, das im Sinne dieser Erfindung eine musterförmig gestaltete und visuell wahrnehmbare Darstellung ist. Diese kann beispielsweise eine alphanumerische Zeichenfolge aus Ziffern und/ cider Buchstaben, eine graphische Abbildung, ein Bild, einen Text oder sonstige Zeichen bilden. Besonders bevorzugt besteht das Motiv dabei aus positiven oder/ und negativen Motiven. Bei einem positiven Motiv wird hierbei ein Motivelement selbst auf das Substrat aufgebracht, wohingegen bei einem negativen Motiv der das Motivelement umgebende Bereich auf das Substrat aufgebracht wird. Ein positives Motiv ist beispielsweise ein in dunkler Farbe auf das helle Substrat aufgebrachter Buchstabe. Ein negatives Motiv ist beispielsweise eine in dunkler Farbe auf das helle Substrat aufgebrachte Fläche, die innerhalb der Fläche einen unbedruckten Bereich in Form eines Buchstabens aufweist.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, soweit dies von dem Schutzumfang der Ansprüche erfasst ist.
Anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele und der ergänzenden Figuren werden die Vorteile der Erfindung erläutert. Die Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, auf die jedoch die Erfindung in keinerlei Weise beschränkt sein soll. Des Weiteren sind die in den folgenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Ausführungsformen der besseren Verständlichkeit wegen auf die wesentlichen Kerninformationen reduziert. Bei der praktischen Umsetzung können wesentlich komplexere Muster oder Bilder zur Anwendung kommen.
Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Darstellungselement in Draufsicht,
Fig. 2 ein Schnittbild aus Fig. 1 entlang der Schnittfläche A-A in Seitenansicht.
Fig. 1 zeigt in Draufsicht ein Darstellungselement, das durch ein erstes Array oder erstes Raster aus einer Vielzahl von Wölbspiegeln 2 gebildet wird, die jeweils die Form eines konkaven Fresnelspiegels aufweisen. Das erste Raster ist als Bildmotiv 3 in Form eines Quadrats ausgeführt, das in Fig. 1 zur besseren Darstellbarkeit durch eine Schraffur verdeutlicht wird. Die Umgebungsfläche des Bildmotives wird durch ein zweites Array oder zweites Raster aus einer Vielzahl von zu den Wölbspiegeln 2 invertierten oder um 180° um die Querachse gespiegelten Wölbspiegeln 1 gebildet, die also jeweils die Form eines konvexen Fresnelspiegels oder einer konvexen Fresnellinse aufweisen.
Die laterale Abmessung des ersten Rasters ist in x-Richtung und in y-Rich- tung jeweils viermal so groß wie die Rasterweite des Eichtpunktrasters des ersten Rasters bzw. der Abstand benachbarter Eichtpunkte oder Brennpunkte der optischen Elemente des ersten Rasters oder anders ausgedrückt wie der Durchmesser eines einzelnen Wölbspiegels 2.
Fig. 2 zeigt in Seitenansicht ein Schnittbild aus Fig. 1 entlang der Schnittfläche A-A. Die Wölbspiegel 2 liegen an der Oberseite des Substrats und weisen einen Brennpunkt 2.1 auf. Die Wölbspiegel 1 weisen einen Brennpunkt 1.1 auf. Die Wölbspiegel 1 sind in Bezug auf die Wölbspiegel 2 in Richtung der Unterseite des Substrats nach unten versetzt, wobei der Abstand der Wölbspiegel 2 von der Unterseite des Substrats um etwa 75 gm größer ist, als der Abstand der Wölbspiegel 1 von der Unterseite des Substrats.
Die Auswahl der Konkav- und Konvexspiegel und die Versetzung der Wölbspiegel 1 in Richtung der Unterseite des Substrats (bzw. z-Richtung) nach unten ermöglich hierbei einen maximalen Abstand der Brennpunkte 1.1 und 2.1 zueinander. Beim Kippen des Darstellungselements bewegen sich dabei die Lichtflecken 5 der Konkav- und Konvexspiegel-Flächen synchron gegenläufig in Richtung der Pfeile, so dass ein Betrachter 4 einen besonders ausgeprägten dynamischen Schwebungseffekt beobachtet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Darstellungselement mit einem Substrat mit einer Oberseite und einer Unterseite, wobei in einem Flächenbereich der Oberseite eine Vielzahl von optischen Elementen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der optischen Elemente in einem ersten Raster und ein anderer Teil der optischen Elemente in einem zweiten Raster angeordnet sind, wobei das erste Raster an das zweite Raster angrenzt, wobei die optischen Elemente des ersten Rasters aus einer ersten Art von optischen Elementen bestehen und die optischen Elemente des zweiten Rasters aus einer zweiten Art von optischen Elementen bestehen, wobei die erste Art von optischen Elementen verschieden von der zweiten Art von optischen Elementen ist. Darstellungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente des ersten Rasters einen ersten Abstand von der Unterseite des Substrats und die optischen Elemente des zweiten Rasters einen zweiten Abstand von der Unterseite des Substrats aufweisen, wobei der erste Abstand verschieden von dem zweiten Abstand ist. Darstellungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die erste Art von optischen Elementen invertiert oder um etwa 170° bis 190° und bevorzugt um 180° um eine Querachse gespiegelt zu der zweiten Art von optischen Elementen ausgeführt ist. Darstellungselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente gewölbte Spiegel umfassen, insbesondere Hohlspiegel oder Wölbspiegel. Darstellungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die gewölbten Spiegel sphärisch, elliptisch, rotationssymmetrisch asphärisch, nichtrotationssymmetrisch asphärisch oder rinnenförmig ausgebildet sind, wobei im letzteren Fall die Rinnen geradlinig oder krummlinig verlaufen. Darstellungselement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die gewölbten Spiegel zumindest teilweise durch Fresnelspiegel gebildet sind. Darstellungselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente Linsen umfassen, insbesondere sphärische, elliptische, rotationssymmetrisch asphärische, nichtrotationssymmetrisch asphärische oder zylindrische Linsen. Darstellungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen zumindest teilweise durch Fresnellinsen gebildet sind. Darstellungselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente des ersten Rasters durch gewölbte Spiegel gebildet sind und die optischen Elemente des zweiten Rasters durch Linsen gebildet sind. Darstellungselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente des ersten Rasters durch konkave Fresnelspiegel gebildet sind und die optischen Elemente des zweiten Rasters durch konvexe Fresnelspiegel und/ oder konvexe Fresnellinsen gebildet sind. 14
11. Darstellungselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente keine optisch diffraktive Wirkung aufweisen. 12. Darstellungselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente in lateraler Richtung bezogen auf die Oberseite des Substrats eine Ausdehnung bis etwa 5 mm haben, bevorzugt bis etwa 2 mm und besonders bevorzugt von etwa 1 mm. 13. Darstellungselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente in senkrechter Richtung bezogen auf die Oberseite des Substrats eine Ausdehnung bis etwa 200 gm haben, bevorzugt bis etwa 100 gm und besonders bevorzugt von etwa 50 gm.
14. Darstellungselement nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abstand von dem zweiten Abstand bis etwa 200 gm verschieden ist, bevorzugt bis etwa 100 gm und besonders bevorzugt um etwa 75 gm.
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