PL199079B1

PL199079B1 - Dyfrakcyjny element zabezpieczający

Info

Publication number: PL199079B1
Application number: PL365799A
Authority: PL
Inventors: Wayne Robert Tompkin; Andreas Schilling
Original assignee: Ovd Kinegram Ag
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2008-08-29
Also published as: WO2002100653A1; EP1392520A1; CZ20033305A3; JP2004528213A; US20040135365A1; EP1392520B1; TW577833B; PT1392520E; JP4384487B2; CZ302060B6; ES2246014T3; DE10127981C1; US7144617B2; DE50203685D1; PL365799A1; ATE299803T1

Abstract

Element zabezpieczaj acy (2) z osadzonym w kompozycie warstwowym z tworzywa sztucznego, rozpoznawalnym wizualnie z zadanych na wst epie kierunków patrzenia, odbijaj acym, zmiennym optycz- nie wzorem powierzchniowym (3), utworzonym z mozaiki czynnych optycznie elementów powierzch- niowych (13). W mozaice wzoru powierzchniowego (3) co najmniej dwie z powierzchni mozaikowych (11; 12) wzoru powierzchniowego (3) s a umieszczone w zasa- dzie obok siebie i pokryte mikroskopijnie drobnymi, uginaj acymi swiat lo strukturami reliefowymi (4). Cz e- sto sci przestrzenne struktur reliefowych s a tak do- brane z zadanych zakresów, ze przy padaj acych uko snie wzgl edem normalnej (32) na p laszczyzn e kompozytu warstwowego promieniach o swietlenio- wych (19) struktury reliefowe (4) powierzchni mozai- kowych (11; 12) odchylaj a widzialne, monochroma- tyczne swiat lo równolegle do normalnej (32). Struktu- ry reliefowe (4) powierzchni mozaikowych (11; 12) ró zni a si e jedynie cz esto sci a przestrzenn a, przy czym ró znica w cz esto sciach przestrzennych struktur reliefowych w s asiednich powierzchniach mozaiko- wych (11; 12) wynosi co najwy zej 40 linii/mm. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest dyfrakcyjny element zabezpieczający.

Takie dyfrakcyjne elementy zabezpieczające są stosowane do uwierzytelniania oryginalności dokumentu i charakteryzują się zmiennym optycznie wzorem, który zmienia się dla obserwatora wyraźnie w określony sposób w wyniku obrotu lub przechylania.

Tego typu dyfrakcyjne elementy zabezpieczające są znane z wielu źródeł, przy czym reprezentatywne są tutaj EP 0 105 099 B1, EP 0 330 738 B1, EP 0 375 833 B1. Charakteryzują się one połyskiem wzoru i efektem jego poruszania się, są osądzone w cienkim laminacie z tworzywa sztucznego i są naklejane w postaci znaczka na dokumentach, takich jak banknoty, papiery wartoś ciowe, dowody osobiste, paszporty, wizy, karty identyfikacyjne i inne. Materiały nadające się do wytwarzania elementów zabezpieczających są wymienione w EP 0 201 323 B1.

Nowoczesne kopiarki i urządzenia skanujące są w stanie odtworzyć taki dokument z zachowaniem wierności barw. Dyfrakcyjne elementy zabezpieczające są kopiowane wspólnie z dokumentami, przy czym utracie podlega wówczas połysk i efekt ruchu, w związku z czym wzory, widoczne w oryginale pod jednym zadanym kątem patrzenia, są odtwarzane za pomocą farb drukarskich kolorowej kopiarki. Takie kopie dokumentów można łatwo pomylić z oryginałem w złych warunkach oświetleniowych lub przez nieuwagę.

W odniesieniu do umieszczonych obok siebie, barwnych powierzchni częściowych oko ludzkie rozpoznaje kontrast barw, jeżeli długości fal barw spektralnych w powierzchniach częściowych różnią się o mniej niż dziesięć nanometrów (nm). Zwłaszcza w zakresie 470 do 640 nm obserwator widzi różnice od 1 do 2 nm (W. D. Wright & F. H. G. Pitt „Hue discrimination in normal colour vision”, Proc. Phisical Society (London) tom 46, strona 459 (1934)).

Znana jest idea, oparta na różnicach w spektralnej wrażliwości oka ludzkiego i kolorowych kopiarek, w ramach której dokumenty zaopatruje się w barwne tło i na tym tle drukuje się informację w innym kolorze, przy czym informacja wykazuje względem podłoża kontrast odbierany przez oko ludzkie, natomiast kontrast ten nie daje się odtworzyć przez kolorowe kopiarki.

Z EP 0 281 350 B1 znany jest taki barwny papier z zabezpieczeniem, który jako t ł o ma powtarzalny wzór, na przykład romby, złożone z dwóch barw A i B, przy czym informacja o następnej barwie S jest nadrukowana na wzorze tła. Spektralne zdolności odbijania barw A, B i S są tak dobrane, że kolorowa kopiarka może wprawdzie w obszarach z barwą A rozpoznać i odtworzyć kontrast pomiędzy A i S, jednak w obszarach z barwą B nie może rozpoznać i odtworzyć kontrastu pomiędzy B i S. Dlatego też na kopii z całej informacji widoczne są jedynie obszary A.

W US 5,338,066 przedstawia dwa sposoby rozróż niania barwnego oryginał u, wykonanego metodą druku technicznego, od jego barwnej kopii. Jeden sposób jest oparty na chemicznych składnikach farby drukarskiej, drugi zaś na różnych obszarach dynamicznych w przetwarzaniu obrazu przez kolorową kopiarkę w porównaniu do przetwarzania obrazu przez oko ludzkie. W oryginale barwy tła i informacji wykazują w swej spektralnej zdolności odbicia modulację ± 5%, przy czym barwa tła osiąga maksimum w zielonym obszarze spektrum światła widzialnego, zaś barwa informacji po jednym maksimum w niebieskim i purpurowym obszarze spektrum. Zdolności spektralnego odbicia obu komplementarnych barw mają w uśrednieniu w całym widzialnym obszarze spektrum tę samą wartość i tworzą łącznie barwę białą. Podczas gdy oko moż e ł atwo odróż nić informację w kolorze purpurowym o zielonego tł a, kolorowa kopiarka rejestruje jedynie powierzchni ę od barwy biał ej do lekko szarej.

Wykorzystanie dodatkowych chemicznych metod do wykazania oryginalności badanego oryginału stanowi w praktyce trudną do opanowania technikę mieszania farb.

Celem wynalazku jest opracowanie taniego dyfrakcyjnego elementu zabezpieczającego, który zawiera informacje, nie dające się odtworzyć przez kolorową kopiarkę.

Dyfrakcyjny element zabezpieczający z osadzonym w kompozycie warstwowym z tworzywa sztucznego, rozpoznawalnym wizualnie z zadanych na wstępie kierunków patrzenia, odbijającym, zmiennym optycznie wzorem powierzchniowym, utworzonym z mozaiki czynnych optycznie elementów powierzchniowych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w mozaice wzoru powierzchniowego co najmniej dwie z powierzchni mozaikowych wzoru powierzchniowego są umieszczone w zasadzie obok siebie i pokryte mikroskopijnie drobnymi, uginającymi światło strukturami reliefowymi, mającymi w zasadzie równoległe wektory siatek, że częstości przestrzenne struktur reliefowych są tak dobrane z zadanych zakresów, że przy padających ukośnie względem normalnej na płaszczyznę kompozytu warstwowego promieniach oświetleniowych struktury reliefowe powierzchni mozaikowych

PL 199 079 B1 odchylają widzialne, monochromatyczne światło równolegle do normalnej, że co najmniej jedna z sąsiednich powierzchni mozaikowych jako powierzchnia tła otacza jedną lub więcej pozostałych powierzchni mozaikowych (powierzchnie częściowe) tak, że te powierzchnie częściowe tworzą informację rozpoznawalną gołym okiem, oraz że struktury reliefowe powierzchni mozaikowych, tworzących powierzchnię tła i powierzchnie częściowe, różnią się częstością przestrzenną f tak, że dla obserwatora powierzchnia lub powierzchnie tła i powierzchnie częściowe różnią się od siebie kontrastem barw, natomiast na kolorowej kopii sąsiednie powierzchnie tła i powierzchnie częściowe są odtworzone w jednakowej barwie względnie w jednakowym odcieniu szaroś ci.

Korzystnie różnica w przestrzennych częstościach struktur reliefowych w sąsiednich powierzchniach mozaikowych wynosi co najwyżej 40 linii/mm.

Korzystnie częstość przestrzenna struktur reliefowych co najmniej jednej z powierzchni mozaikowych wykazuje modulację o okresie od 0,5 do 10 mm i przesuwie od 3 do 20 linii.

Korzystnie modulacja częstości przestrzennej struktury reliefowej w jednej powierzchni mozaikowej jest przesunięta o kąt fazowy z przedziału od 60 do 180° względem modulacji częstości przestrzennej struktury reliefowej w drugiej powierzchni mozaikowej.

Korzystnie częstości przestrzenne struktur reliefowych w sąsiednich powierzchniach mozaikowych leżą w przedziale od 350 do 550 linii/mm i/lub od 725 do 1025 linii/mm.

Korzystnie częstości przestrzenne struktur reliefowych w sąsiednich powierzchniach mozaikowych leżą w przedziale od 800 do 820 linii/mm i/lub od 860 do 890 linii/mm.

Korzystnie w sąsiednich powierzchniach mozaikowych powierzchnie częściowe mają postać słów lub znaków alfanumerycznych względnie wzoru graficznego.

Korzystnie sąsiednie powierzchnie mozaikowe są podzielone na elementy powierzchniowe o największym wymiarze równym 0,3 mm, oraz że elementy powierzchniowe są siednich powierzchni mozaikowych zawierają struktury reliefowe w postaci kołowych siatek dyfrakcyjnych lub siatek krzyżowych lub heksagonalnych siatek dyfrakcyjnych.

Korzystnie sąsiednie powierzchnie mozaikowe zawierają struktury reliefowe w postaci liniowych siatek dyfrakcyjnych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia strukturę reliefową w przekroju, fig. 2 - wzór powierzchniowy, fig. 3 - urządzenie odczytowe kolorowej kopiarki, w przekroju, fig. 4 - wykres barw, fig. 5 - płaszczyznę ugięcia, oraz fig. 6 - siatkę dyfrakcyjną .

Na figurze 1 ukazany jest w przekroju naklejony na dokument 1 element zabezpieczający 2 ze wzorem powierzchniowym 3. Pod pojęciem dokumentów 1 rozumie się przede wszystkim dowody osobiste, banknoty, wizy, papiery wartościowe, karty wstępu i inne, które służą jako podłoże dla elementu zabezpieczającego 2 i których oryginalność jest uwierzytelniona przez naklejony element zabezpieczający 2. Mikroskopijnie drobne, wytwarzane mechanicznie lub holograficznie, czynne optycznie struktury 4 wzoru powierzchniowego 3 są osadzone w kompozycie warstwowym z tworzywa sztucznego. Kompozyt warstwowy 3 składa się przykładowo z przezroczystej jak szkło warstwy wierzchniej 5, przez którą wzór powierzchniowy 3 jest rozpoznawalny wizualnie z określonych kierunków patrzenia. Pod warstwą wierzchnią 5 umieszczona jest warstwa lakieru 6, w której uformowana jest mikroskopijnie drobna struktura 4. Struktura 4 jest jedynie symbolicznie przedstawiona w postaci prostej struktury prostokątnej i reprezentuje mozaikę wzoru powierzchniowego 3 złożonego z czynnych optycznie struktur 4 elementów powierzchniowych. Struktura 4 jest tak pokryta warstwą lakieru ochronnego 7, że bruzdy struktury 4 są wypełnione warstwą lakieru ochronnego 7, zaś struktura 4 jest osadzona pomiędzy warstwą lakieru 6 i warstwą lakieru ochronnego 7. Pomiędzy dokumentem 1 i warstwą lakieru ochronnego 7 umieszczona jest warstwa kleju 8, która łączy na stałe element zabezpieczający 2 z dokumentem 1. Warstwy 5 i 6 względnie 7 i 8 mogą być w innych wariantach wykonane z tego samego materiał u, co eliminuje powierzchnię graniczną pomię dzy tymi warstwami. Struktura 4 wyznacza powierzchnię graniczną 9 pomiędzy warstwami 6 i 7. Optyczna efektywność powierzchni granicznej 9 wzrasta wraz z różnicą współczynnika załamania materiałów w obu graniczących warstwach, mianowicie warstwie lakieru 6 i warstwie lakieru ochronnego 7. Celem wzmocnienia optycznej efektywności powierzchni granicznej 9 struktura 4 jest przed nałożeniem warstwy lakieru ochronnego 7 pokrywana cienką w porównaniu do głębokości bruzd, metaliczną lub dielektryczną warstwą refleksyjną. Inne możliwości wykonania elementu zabezpieczającego 2 oraz materiały nadające się do wytwarzania przezroczystych lub nieprzezroczystych elementów zabezpieczających 2 są opisane we wspomnianym na wstępie EP 0 201 323 B1. Ukazana na fig. 1 struktura 4 jest jedynie symbolicznie

PL 199 079 B1 przedstawiona w postaci prostej struktury prostokątnej i reprezentuje ogólnie czynne optycznie struktury 4, takie jak uginające światło struktury reliefowe, rozpraszające światło struktury reliefowe lub powierzchnie lustrzane 10. Znane, uginające światło struktury reliefowe stanowią liniowe lub kołowe siatki dyfrakcyjne lub hologramy. Pojęcie rozpraszających światło struktur reliefowych obejmuje również struktury matowe.

Na figurze 2 ukazany jest umieszczony na dokumencie 1 element zabezpieczający 2 z tablicą tekstową 10. Tablica tekstowa 10 stanowi część dyfrakcyjnego wzoru powierzchniowego 3. Tablica tekstowa 10 ma w najprostszym wykonaniu co najmniej dwie, stykające się ze sobą, powierzchnie mozaikowe 11, 12. W innych wykonaniach powierzchnie mozaikowe 11, 12 tworzą wzór z powierzchnią tła 12 i powierzchniami częściowymi 11. Powierzchnie tła 11 i powierzchnie częściowe 12 są pokryte strukturami dyfrakcyjnymi. Inne rozmieszczone mozaikowo, uginające, rozpraszające lub odbijające światło elementy powierzchniowe 13 uzupełniają wzór powierzchniowy 3. Poszczególne elementy powierzchniowe 13 mogą się również rozciągać poza tablicę tekstową 10.

Tablica tekstowa 10 ma przykładowo napis „TEXT”. Napis ten składa się z powierzchni częściowych 11, umieszczonych wewnątrz co najmniej jednej powierzchni tła 12. Padające światło białe jest tak uginane na strukturach dyfrakcyjnych, że obserwator pod zadanymi kątami patrzenia widzi zarówno powierzchnię tła 12, jak też powierzchnie częściowe 11 w określonych barwach, zaś powierzchnie częściowe 11 odróżniają się kontrastem barw od powierzchni tła 12.

Na figurze 3 przedstawione jest w schematycznym przekroju urządzenie odczytowe kolorowej kopiarki. Płyta szklana 14 służy jako podkładka dla kopiowanego dokumentu z naklejonym elementem zabezpieczającym 2 (fig. 1). Dokument 1 styka się swoją kopiowaną powierzchnią z płytą szklaną 14. Źródło 15 światła białego oświetla wąski pasek 16 na płycie szklanej 14, przy czym w tym ujęciu pasek 16 rozciąga się w kierunku y prostopadle do płaszczyzny fig. 3, w związku z czym na rysunku jest widoczny jedynie w postaci punktu. Kierunek x jest równoległy do płaszczyzny fig. 3 i do powierzchni płyty szklanej 14. Promień oświetleniowy 17 ze źródła 15 światła białego jest załamywany przez płytę szklaną 14 w kierunku pionu tak, że promień oświetleniowy 17 pada pod kątem około 30° na powierzchnię dokumentu 1 i strukturę dyfrakcyjną, oświetlając równoległy do paska 16 obszar 18 dokumentu 1. W obszarze 18 światło jest uginane lub odbijane przez strukturę dyfrakcyjną, zaś na powierzchni dokumentu 1 jest rozpraszane lub odbijane. Część ugiętego, odbitego lub rozproszonego światła przechodzi na nowo przez płytę szklaną 14 i jest wysyłane z powrotem przez płytę szklaną 14 do półprzestrzeni. Jedynie promienie świetlne 19, przechodzące prostopadle przez płytę szklaną 14, dochodzą bezpośrednio lub w postaci odchylonych przez inne lustro odchylające promieni świetlnych 21 do czujnika 20. Pozostałe światło, na przykład promienie wtórne 22, 23, które nie przechodzi prostopadle przez płytę szklaną 14, pada na nie pokazane tutaj przesłony i nie dochodzi do czujnika 20. Źródło 15 światła białego i czujnik 20 są umieszczone na wózku 24, przesuwnym po szynach 25 w kierunku x w celu optycznego odczytu dokumentu 1. Źródło 15 ś wiatła białego, lustro odchylające, czujnik 20 i wózek 24 rozciągają się liniowo równolegle do paska 16 w kierunku y. Na rysunku nie jest pokazany układ optyczny czujnika 20 do prowadzenia promieni świetlnych 19, 21 pomiędzy obszarem 18 i czujnikiem 20. Przy odczycie obszar 18 wę druje krokowo przez dokument 1 tak, ż e kolorowa kopiarka rejestruje jeden po drugim paskowe obrazy dokumentu 1 względnie elementu zabezpieczającego 2. Całe podłoże 10 jest odczytywane optycznie w sposób krokowy.

Na figurze 4 przedstawiony jest wykres barw (z „Optical Document Security”, van Renesse, Editor, ISDN numer 0-89006-982-4, strona 135). Miejsca spektralnie czystych barw tworzą zewnętrzne obrzeże 26 w kształcie języka. Trójpozycyjne liczby wzdłuż obrzeża 26 oznaczają długość fali światła w nanometrach (nm). Prosta linia łącząca 27 pomiędzy 380 i 770 nm stanowi miejsce barw purpurowych. Wszystkie barwy mieszane leżą w obszarze 28 barw wewnątrz obrzeża 26 i linii łączącej 27. Leżący w obszarze 28 barw wielobok 29 zawiera obszar odtwarzania barw przez wysokiej jakości kolorową drukarkę, zaś wewnętrzny, wieloboczny, zakreskowany obszar 30 wartości barw z białym punktem 31 jest odtwarzany przez kolorowe kopiarki. Jeżeli barwy dokumentu 1 są drukowane przy użyciu kolorowej drukarki, wówczas wartości barw leżą wewnątrz wieloboku 29. Kolorowa kopiarka o obszarze 30 wartości barw ogranicza barwy odtwarzane na kopii dokumentu 1, ponieważ wszystkie one są przyporządkowane obszarowi 30. Wartość barwy, leżąca na zewnątrz obszaru 30, na przykład na linii 34 wewnątrz obszaru 28, jest odtworzona na barwnej kopii w postaci barwnego punktu 35. Barwny punkt 35 leży na linii 34, która łączy miejsce wartości barwy i biały punkt 31.

Wracając do fig. 2, ukazana na niej tablica tekstowa 10 poprzez swoje mikroskopijnie drobne, uzyskane mechanicznie lub holograficznie, czynne optycznie struktury 4 (fig. 1) jest przy oświetleniu

PL 199 079 B1 światłem białym (światłem dziennym) odbierana przez użytkownika w postaci prawie czystych spektralnie barw, które leżą na obrzeżu 26 (fig. 4). Przy kopiowaniu tablicy tekstowej 10 w panujących w kolorowej kopiarce warunkach oświetleniowych i odpowiednio do parametrów oświetlonych struktur dyfrakcyjnych w powierzchni tła 12 i/lub w powierzchniach częściowych 11 rejestrowane jest przez czujnik 20 (fig. 3) światło o prawie czystych spektralnie barwach. Kolorowa kopiarka odtwarza kopię tablicy tekstowej 10 z możliwych dla niej wartości barw z obszaru 30. Wzór powierzchniowy 3 (fig. 2) jest w warunkach odczytu i oświetlenia, panujących w kolorowej kopiarce, odtwarzany na kolorowej kopii w postaci zarejestrowanego przez czujnik 20 wzoru o barwach z obszaru 30. Dlatego też odtwarzanie wzoru powierzchniowego 3 na barwnej kopii zależy również od kierunku odczytu.

Według wynalazku częstości przestrzenne fH względnie fT dla powierzchni tła 12 i dla powierzchni częściowych 11 są tak dobrane, że oko obserwatora może stwierdzić istnienie kontrastu barw pomiędzy powierzchnią tła 12 i powierzchniami częściowymi 11, a co za tym idzie, dokonać rozróżnienia pomiędzy tymi powierzchniami. Dlatego też obserwator widzi w oryginale elementu zabezpieczającego 2 informację, przedstawioną za pomocą powierzchni częściowych 11. Jeżeli częstości przestrzenne fH i fT leżą blisko siebie, wówczas kolorowa kopiarka odtwarza zarówno powierzchnię tła 12, jak też powierzchnie częściowe 11 w tej samej wartości barwy. Powierzchnia tła 12 i powierzchnie częściowe 11 są zatem na kopii nierozróżnialne. Informacje przedstawione za pomocą powierzchni częściowych 11 stanowią znaki alfanumeryczne, jak pokazano na fig. 2, i/lub wzory lub znaki graficzne.

Na figurze 5 ukazane są warunki oświetlenia i obserwacji w kolorowej kopiarce. Element zabezpieczający 2 z czynną optycznie strukturą 4 leży w płaszczyźnie x-y dokumentu 1. Jeżeli struktura 4 ma postać płaskiej powierzchni lustrzanej w płaszczyźnie x-y, wówczas promień oświetleniowy 17, padający ukośnie pod kątem -α, jest odbijany pod kątem +α do normalnej 32 jako promień wtórny 22. Płaska powierzchnia lustrzana jest zatem rejestrowana przez kolorową kopiarkę jako powierzchnia czarna. Promień oświetleniowy 17, promień wtórny 22 i normalna 32 wyznaczają płaszczyznę ugięcia 33.

Jeżeli czynną optycznie strukturę 4 stanowi na przykład liniowa siatka dyfrakcyjna 40 (fig. 6), wówczas ugięty promień świetlny 19 (fig. 3) o ujemnym rzędzie ugięcia k dochodzi do czujnika 20 (fig. 3) tylko wówczas, gdy promień świetlny 19 jest ugięty równolegle do normalnej 32. Częstości przestrzenne f względnie fH i fT są zatem wyznaczone równaniem sin^ = 0°) - sin(a) = k · λ · f przy czym α oznacza kąt padania, δ = 0° kąt ugięcia pomiędzy normalną 32 i ugiętym promieniem świetlnym 19. Ugięty promień świetlny 19 ma długość fali λ w rzędzie ugięcia k. Promień ugięty w dodatnim rzędzie ugięcia k, mianowicie promień wtórny 23, tworzy z normalną 32 kąt 2α. Dla kąta padania α od 25 do 30° przy k = 1 użytkowy zakres częstości przestrzennych f wynosi od 725 do 1025 linii/mm; przy k = 2 użyteczne częstości przestrzenne f leżą pomiędzy 350 i 550 linii/mm, aby ugięte światło dochodziło do czujnika 20. Granice tego przedziału są określone wstępnie przez układ optyczny, geometrię i czułość czujnika 20 w odbieraniu barw. Aby wyrównać ewentualne nierówności wzoru powierzchniowego 3, korzystna jest modulacja częstości przestrzennej f, przy czym częstość ta zmienia się przez co najmniej część okresu lub przez kilka okresów od 0,5 do 10 mm przy przesuwie od 3 linii/mm do 20 linii/mm. Modulacja ta jest widoczna gołym okiem w świetle dziennym, jednak nie daje się odtworzyć przez kolorową kopiarkę. W jednym z przykładów wykonania stykają się ze sobą dwie powierzchnie mozaikowe 11 i 12 o częstościach przestrzennych fH i fT, przy czym wzdłuż wspólnej granicy obu powierzchni mozaikowych 11 i 12 modulacja częstości przestrzennych fH i fT jest przesunięta o kąt fazowy, na przykład w przedziale od 90 do 180°.

Wywód ten dotyczy jedynie sytuacji, w której wektor siatki dyfrakcyjnej leży w płaszczyźnie ugięcia 33, a zatem jest równoległy do kierunku odczytu. Wektory siatki dyfrakcyjnej w powierzchni tła 12 (fig. 2) i w powierzchniach częściowych 11 (fig. 2) są zatem w zasadzie równoległe, aby siatka dyfrakcyjna w powierzchni tła 12 i w powierzchniach częściowych 11 w przeciwieństwie do pozostałego wzoru powierzchniowego 3 (fig. 2) była odczytywana optycznie w zasadzie w jednakowych warunkach.

Przy dowolnym kierunku odczytu wektor siatki ma azymut θ względem płaszczyzny ugięcia 33. Efektywna częstość przestrzenna f zmniejsza się przy liniowej siatce dyfrakcyjnej wraz ze wzrostem azymutu θ, w związku z czym barwa spektralna, wytwarzana przez siatkę dyfrakcyjną w kierunku normalnej 32, zmienia się zarówno w powierzchni tła 12, jak też w powierzchniach częściowych 11, przy czym różnica w długościach fal ugiętych promieni świetlnych 19 z powierzchni tła 12 i z powierzchni częściowych 11 jest nieznaczna i kolorowa kopiarka nie jest w stanie odtworzyć niewielkich różnic barwy.

PL 199 079 B1

Gdy do czujnika 20 nie dochodzą już widzialne ugięte promienie świetlne 19, czujnik 20 odbiera wyłącznie światło rozproszone; siatka dyfrakcyjna działa, pomijając jej częstość przestrzenną f, jak ciemna struktura matowa i jest odtwarzana przez kolorową kopiarkę w odcieniu szarości. Odtworzenie dokumentu 1 (fig. 2) zaopatrzonego w element zabezpieczający 2 z dyfrakcyjnym wzorem powierzchniowym 3 zależy od ustawienia wzoru powierzchniowego 3 na płycie szklanej 14 (fig. 3), przy czym tablica tekstowa 10 jest zawsze odtwarzania w postaci jednobarwnej, w związku z czym informacja zawarta w powierzchniach częściowych 11 nie jest widoczna.

Korzystnie częstości przestrzenne dla siatki dyfrakcyjnej powierzchni tła 12 i powierzchni częściowych 11 są tak dobrane, że przy odczycie wzoru powierzchniowego 3 przy użyciu białego promienia oświetleniowego 17 (fig. 3) do czujnika 25 (fig. 3) dochodzi światło o długości fali λ w zakresie od

615 do 700 nm. Częstości przestrzenne fH względnie fT należy zatem wybrać z zakresu od 770 do 820 linii/mm, przy czym częstości przestrzenne f_H, f_T wykazują różnicę Δf = ±(f_H - f_T) równą od 5 do 40 linii/mm dla k = 1 względnie 20 linii/mm dla k = 2, przy czym k oznacza rząd ugięcia. W jednym z przykładów wykonania wzoru powierzchniowego 3 siatka dyfrakcyjna powierzchni tła 12 ma częstotliwość przestrzenną fH = 810 linii/mm względnie 860 linii/mm, zaś siatka dyfrakcyjna w powierzchniach częściowych 11 ma częstotliwość przestrzenną fT = 800 linii/mm względnie 890 linii/mm. Wartości fH i fT są oczywiście zamienne. Powierzchnia tła 12 o fH = 810 linii/mm widoczna jest dla obserwatora w świetle dziennym w postaci czerwieni o długości fali 617 nm, natomiast powierzchnie częściowe 11 o fT = 800 linii/mm ukazują się w ciemnej czerwieni o długości fali 625 nm. W tym zakresie oko ludzkie odbiera różnicę długości fal, wynoszącą co najmniej 2 nm. Dla obserwatora różnica 8 nm stanowi wyraźny kontrast barw, w związku z czym informacja jest dobrze widoczna. Kolorowa kopiarka nie jest w stanie odtworzyć tej różnicy barw na kopii.

Aby zmniejszyć zależność odtwarzania tablicy tekstowej 10 (fig. 2) na barwnej kopii od kierunku odczytu, siatki dyfrakcyjne powierzchni tła 12 (fig. 2) i powierzchni częściowych 11 (fig. 2) są korzystnie ukształtowane tak, jak to pokazano na fig. 6, przy czym różnica polega jedynie na częstościach przestrzennych fH i fT. Siatki dyfrakcyjne wypełniają kwadratowe lub heksagonalne elementy powierzchniowe 36 o największym wymiarze h wynoszącym mniej niż 0,3 mm. Elementy powierzchniowe 36 mają ten sam kształt i wielkość oraz wypełniają całkowicie powierzchnię tła 12 i powierzchnie częściowe 11. W przykładzie wykonania powierzchnie mozaikowe 11, 12 składają się z elementów powierzchniowych 36 o charakterze pikseli. Wypełniające elementy powierzchniowe 36 siatki dyfrakcyjne mają kształt kołowych siatek dyfrakcyjnych 37, liniowych siatek krzyżowych 38, heksagonalnych siatek dyfrakcyjnych 39. W kołowej siatce dyfrakcyjnej 37 kołowe bruzdy są rozmieszczone koncentrycznie w elemencie powierzchniowym 36 z częstością przestrzenną f. Liniowa siatka krzyżowa 38 zawiera dwie lub więcej skrzyżowanych, liniowych siatek dyfrakcyjnych, korzystnie o takiej samej częstości przestrzennej f. W heksagonalnej siatce dyfrakcyjnej 39 bruzdy mają kształt heksagonalny i są rozmieszczone koncentrycznie w elemencie powierzchniowym 36, korzystnie o kształcie heksagonalnym, z częstością przestrzenną f. Zamiast heksagonalnej siatki dyfrakcyjnej 39 można zastosować również grupy liniowych siatek dyfrakcyjnych 40 o wektorach rozmieszczonych regularnie w azymucie; takie pogrupowanie liniowych siatek dyfrakcyjnych 40 stanowi uogólnienie heksagonalnej siatki dyfrakcyjnej 39. Korzystnie są ponadto liniowe siatki dyfrakcyjne 40, opisane w odniesieniu do fig. 1 do 5.

Claims

1. Dyfrakcyjny element zabezpieczający z osadzonym w kompozycie warstwowym z tworzywa sztucznego, rozpoznawalnym wizualnie z zadanych na wstępie kierunków patrzenia, odbijającym, zmiennym optycznie wzorem powierzchniowym, utworzonym z mozaiki czynnych optycznie elementów powierzchniowych, znamienny tym, że w mozaice wzoru powierzchniowego (3) co najmniej dwie z powierzchni mozaikowych (11; 12) wzoru powierzchniowego (3) są umieszczone w zasadzie obok siebie i pokryte mikroskopijnie drobnymi, uginającymi światło strukturami reliefowymi (4), mającymi w zasadzie równoległe wektory siatek, że częstości przestrzenne (f) struktur reliefowych (4) są tak dobrane z zadanych zakresów, że przy padających ukośnie względem normalnej (32) na płaszczyznę kompozytu warstwowego promieniach oświetleniowych (19) struktury reliefowe (4) powierzchni mozaikowych (11; 12) odchylają widzialne, monochromatyczne światło równolegle do normalnej (32), że co najmniej jedna z sąsiednich powierzchni mozaikowych (11; 12) jako powierzchnia tła (12) otacza jedną lub więcej pozostałych powierzchni mozaikowych (powierzchnie częściowe 11) tak, że te powierzchnie

PL 199 079 B1 częściowe (11) tworzą informację rozpoznawalną gołym okiem, oraz że struktury reliefowe (4) powierzchni mozaikowych (11; 12), tworzących powierzchnię tła i powierzchnie częściowe, różnią się częstością przestrzenną f tak, że dla obserwatora powierzchnia lub powierzchnie tła (12) i powierzchnie częściowe (11) różnią się od siebie kontrastem barw, natomiast na kolorowej kopii sąsiednie powierzchnie tła (12) i powierzchnie częściowe (11) są odtworzone w jednakowej barwie względnie w jednakowym odcieniu szaroś ci.

2. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że różnica w częstościach przestrzennych (f) struktur reliefowych (4) w sąsiednich powierzchniach mozaikowych (11; 12) wynosi co najwyżej 40 linii/mm.

3. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że częstość przestrzenna (f) struktur reliefowych (4) co najmniej jednej z powierzchni mozaikowych (11; 12) wykazuje modulację o okresie od 0,5 do 10 mm i przesuwie od 3 do 20 linii.

4. Element zabezpieczający według zastrz. 3, znamienny tym, że modulacja częstości przestrzennej (fH) struktury reliefowej (4) w jednej powierzchni mozaikowej (11) jest przesunięta o kąt fazowy z przedział u od 60 do 180° wzglę dem modulacji czę stości przestrzennej (fT) struktury reliefowej (4) w drugiej powierzchni mozaikowej (12).

5. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że częstości przestrzenne (f) struktur reliefowych (4) w sąsiednich powierzchniach mozaikowych (11; 12) leżą w przedziale od 350 do 550 linii/mm i/lub od 725 do 1025 linii/mm.

6. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że częstości przestrzenne (f) struktur reliefowych (4) w sąsiednich powierzchniach mozaikowych (11; 12) leżą w przedziale od 800 do 820 linii/mm i/lub od 860 do 890 linii/mm.

7. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że w sąsiednich powierzchniach mozaikowych (11; 12) powierzchnie częściowe mają postać słów lub znaków alfanumerycznych względnie wzoru graficznego.

8. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że sąsiednie powierzchnie mozaikowe (11; 12) są podzielone na elementy powierzchniowe (36) o największym wymiarze (h) równym 0,3 mm, oraz że elementy powierzchniowe (36) sąsiednich powierzchni mozaikowych (11; 12) zawierają struktury reliefowe (4) w postaci kołowych siatek dyfrakcyjnych (37) lub siatek krzyżowych (38) lub heksagonalnych siatek dyfrakcyjnych (39).

9. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że sąsiednie powierzchnie mozaikowe (11; 12) zawierają struktury reliefowe (4) w postaci liniowych siatek dyfrakcyjnych (40).