PL202807B1 - Element zabezpieczający - Google Patents

Abstract

Element zabezpieczający (2) w postaci struktury warstwowej (6) stosuje się do uwierzytelniania dokumentu (1). Struktura warstwowa zawiera co najmniej jedną przezroczystą warstwę ochronną (7), przezroczystą warstwę lakieru (9) i warstwę klejącą (8), przy czym warstwa lakieru (8} jest umieszczona pomiędzy warstwą ochronną (7) i warstwą klejącą (8). Wykonana w postaci warstwy reflekcyjnej powierzchnia graniczna oddziela warstwę klejącą i warstwę lakieru. Powierzchnia graniczna jest podzielona na obszary wzoru (25) o płaskich powierzchniach częściowych i uformowane w warstwie lakieru (9) struktury reliefowe. Powierzchnie tła (3), tworzące płaskie powierzchnie częściowe, stanowią dla światła padającego na strukturę warstwową płaskie powierzchnie lustrzane, natomiast obszary ze strukturami reliefowymi o zadanej, czynnej optycznie głębokości tworzą elementy (4) wzoru. Struktury reliefowe elementów (4) wzoru absorbuj padające światło. W świetle odbitym od lustrzanych powierzchni tła (3) ciemne elementy (4) wzoru tworzą silny kontrast i wzór (25) jest dobrze widoczny. W innych kierunkach niż kierunek światła odbitego znika kontrast pomiędzy powierzchniami tła (3) i elementarni (4) wzoru, w związku z czym kopiarka odtwarza powierzchnie tła (3) i elementy (4) wzoru jako czarne powierzchnie.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest element zabezpieczający.

Ze stanu techniki znane są elementy zabezpieczające do uwierzytelniania dokumentu, ze wzorem z powierzchni częściowych i mający postać struktury warstwowej, zawierającej co najmniej jedną przezroczystą warstwę ochronną, przezroczystą warstwę lakieru i warstwę klejącą, przy czym warstwa lakieru jest umieszczona pomiędzy warstwą ochronną i warstwą klejącą, współczynnik załamania zmienia się skokowo na powierzchni granicznej pomiędzy warstwą klejącą i warstwą lakieru, zaś powierzchnie częściowe wzoru składają się z powierzchni tła i elementów wzoru. Takie elementy zabezpieczające stosuje się do uwierzytelniania dokumentów, takich jak papiery wartościowe, czeki, banknoty, karty kredytowe, dowody wszelkiego typu, bilety wstępu, bilety przejazdowe i inne, przy czym elementy zabezpieczające są przykładowo naklejone na dokument w postaci cienkiej struktury warstwowej.

Nowoczesne kopiarki do sporządzania kolorowych kopii stanowią znaczne potencjalne zagrożenie dla dokumentów wytwarzanych metodą druku, ponieważ wizualne różnice pomiędzy oryginałem i kopią są na tyle niewielkie, że jedynie wyposażony w odpowiednie narzędzia specjalista może odróżnić oryginał od kopii, przy czym poza wyglądem nadruku należy często uwzględnić inne kryteria, tak jak wklęsłodruk, znaki wodne, fluorescencja, zmienne optycznie elementy zabezpieczające ze strukturami dyfrakcyjnymi i inne.

Z EP 0 522 217 B1 znane jest rozwią zanie, w którym umieszczone na dokumencie, lustrzane fragmenty folii zapewniają dobrą ochronę przed nieuprawnionym kopiowaniem takich dokumentów. Różnica pomiędzy oryginałem z lustrzanymi fragmentami folii i kopią jest dobrze widoczna, ponieważ kopiarki odtwarzają powierzchnie lustrzane jako czarne. Folie lustrzane są jednak łatwo dostępne w handlu. Dlatego też czarne powierzchnie w takich kopiach moż na ł atwo zakleić lustrzaną folią , aby kopia wyglądała bardziej wiarygodnie.

W DE 44 10 431 A1 przedstawione są dalsze etapy udoskonalania opisanych powyżej fragmentów folii. Element zabezpieczający stanowi wycięty ze struktury warstwowej fragment folii z płaską, lustrzaną warstwą refleksyjną. W obszarach powierzchni, które tworzą indywidualny wyróżnik na powierzchni fragmentu folii, warstwa reflekcyjna jest usunięta, odsłaniając umieszczoną pod nią, czarną warstwę. Na kopii sporządzonej w kopiarce czarny wyróżnik znika na obrazie pozostałej powierzchni lustrzanej, ponieważ obszary powierzchni, w których warstwa refleksyjna została usunięta, i pozostała powierzchnia lustrzana są na kopii widoczne jako jednolicie czarne. Inny element zabezpieczający ma zamiast płaskich powierzchni lustrzanych strukturę hologramową z wyróżnikiem i przy kopiowaniu zachowuje się jak opisane w następnym akapicie struktury dyfrakcyjne. Dlatego też na kopii wyróżnik jest widoczny w skopiowanym obrazie hologramu.

Z GB 2 129 739 B znane jest na przykł ad rozwią zanie, polegają ce na zaopatrywaniu cennych dokumentów w zmienny optycznie element zabezpieczający ze strukturami dyfrakcyjnymi (na przykład hologramami, mozaikowymi wzorami powierzchniowymi z dyfrakcyjnych elementów powierzchniowych, na przykład według EP 0 105 099 A1, EP O 330 738 A1, EP O 375 833 A1 i innych). Te elementy zabezpieczające zawierają wzór lub obraz, który zmienia się zależnie od warunków obserwacji. Osobom nieuprawnionym kopiowanie tych elementów zabezpieczających sprawia duże trudności. Niestety na kolorowej kopii dokumentu odtworzony jest jeden z wzorów względnie obrazów elementu zabezpieczającego, widoczny na oryginale w warunkach obserwacji, ustalonych w kopiarce na potrzeby odtwarzania. Oczywiście na kopii nie jest już widoczna zmiana wzoru lub obrazu przy zmianie warunków obserwacji, ale nieuważny odbiorca może łatwo uznać kopię za oryginalny dokument.

Warianty struktury warstwowej, przeznaczonej na elementy zabezpieczające, i stosowane na nią materiały są opisane na przykład w EP 0 401 466 A1 i US 4 856 857.

Element zabezpieczający do uwierzytelniania dokumentu, ze wzorem z powierzchni częściowych i mający postać struktury warstwowej, zawierającej co najmniej jedną przezroczystą warstwę ochronną, przezroczystą warstwę lakieru i warstwę klejącą, przy czym warstwa lakieru jest umieszczona pomiędzy warstwą ochronną i warstwą klejącą, współczynnik załamania zmienia się skokowo na powierzchni granicznej pomiędzy warstwą klejącą i warstwą lakieru, zaś powierzchnie częściowe wzoru składają się z powierzchni tła i elementów wzoru, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w obszarze powierzchni tła warstwa lakieru jest gładka i płaska, zaś w obszarze elementów wzoru w warstwie lakieru są uformowane struktury reliefowe o zadanej na wstę pie, czynnej optycznie głębokości, że powierzchnie tła stanowią płaskie powierzchnie lustrzane dla światła, wpadającego w strukPL 202 807 B1 turę warstwową, oraz że struktury reliefowe stanowią utworzone z siatek podstawowych o okresach siatki krzyżowe, zaś okresy są krótsze niż zadana graniczna długość fali na końcu spektrum światła widzialnego od strony fal krótkich, w związku z czym elementy wzoru absorbują i rozpraszają padające światło, przy czym w każdej strukturze reliefowej stosunek światła zabsorbowanego i światła rozproszonego jest w sposób zadany na wstępie zależny od czynnej optycznie głębokości struktury reliefowej.

Korzystnie siatka krzyżowa struktur reliefowych składa się z dwóch, w zasadzie prostopadłych do siebie, siatek podstawowych o okresach.

Korzystnie siatki podstawowe są sinusoidalne.

Korzystnie co najmniej jeden z okresów jest dłuższy niż połowa granicznej długości fali, lecz krótszy niż graniczna długość fali.

Korzystnie graniczna długość fali leży w zakresie od 38 0 do 4 20 nm.

Korzystnie okresy obu siatek podstawowych mają tę samą wartość.

Korzystnie wartości czynnej optycznie głębokości struktur reliefowych leżą w przedziale od h = 50 nm do h = 500 nm.

Korzystnie warstwa refleksyjna zawiera metal z grupy obejmującej aluminium, srebro, złoto, chrom, miedź, nikiel i tellur.

Korzystnie warstwa refleksyjna ma na zwróconej ku warstwie lakieru stronie warstwy metalu co najmniej jedną warstwę nieorganicznego dielektryka.

Korzystnie warstwa nieorganicznego dielektryka składa się z ZnS, zaś warstwa metalu składa się z aluminium.

Korzystnie wzór zawiera strefy o stopniach szarości, zaś elementy wzoru stref o różnych stopniach szarości różnią się optycznie czynną głębokością struktur reliefowych.

Korzystnie wzór zawiera strefy o stopniach szarości, zaś elementy wzoru mają te same wartości czynnej optycznie głębokości, zaś strefy różnią się różną gęstością rozmieszczenia punktów rastrowych o wymiarach poniżej 0,4 mm.

Korzystnie wzór stanowi tło dla mozaikowego wzoru powierzchniowego ze struktur dyfrakcyjnych o gęstościach w przedziale od 300 do 2000 linii na mm.

W rezultacie otrzymano tani, zmienny optycznie element zabezpieczają cy, którego nie można odtworzyć za pomocą kopiarki i którego nie można skopiować nawet przy użyciu metod holograficznych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia dokument, fig. 2 - dokument przechylony wokół osi, fig. 3 - element zabezpieczający w przekroju, fig. 4 - powierzchnię graniczną struktury reliefowej, fig. 5 - pierwszy układ obserwacyjny, fig. 6 - drugi układ obserwacyjny, fig. 7a, 7b - element zabezpieczający ze stopniami szarości, zaś fig. 8 - strukturę reliefową.

Na fig. 1 odnośnik 1 oznacza dokument, 2 - element zabezpieczający, 3 - powierzchnię tła, 4 - element wzoru oraz 5 - poziomą oś obrotu, leżącą w płaszczyźnie dokumentu 1. Dokument 1 jest oświetlony kierunkowym światłem sztucznym z boku i ukośnie od góry, zaś obserwowany prostopadle z góry. Na dokumencie 1 zamocowany jest element zabezpieczający 2. Element zabezpieczający 2 ma w celu identyfikacji wzór 25 z elementów 4, otoczonych powierzchniami tła 3. Aby fig. 1 była przejrzysta, wzór 25 składa się z pojedynczego elementu 4 i tworzy prosty znak „V. W praktyce wzór 25 składa się z wielu powierzchni tła 3 i elementów 4. W podanych warunkach oświetlenia i obserwacji wzór 25 nie jest widoczny dla obserwatora, ponieważ pomiędzy elementem 4 wzoru i powierzchnią tła 3 nie ma kontrastu i obie powierzchnie, zarówno powierzchnia tła 3, jak też element 4 wzoru, wydają się ciemne, na przykład metalicznie matowe. W rozproszonym świetle dziennym lub przy rozproszonym oświetleniu pomieszczenia w opisanych poniżej, określonych warunkach obserwacji element 4 wzoru wyróżnia się jako ciemny na jasnej powierzchni tła 3, w związku z czym jest dobrze widoczny dla obserwatora.

Jeżeli, jak pokazano na fig. 2, dokument 1 z elementem zabezpieczającym 2 zostanie przechylony wokół osi obrotu 5 tak, że powierzchnia tła 3 będzie odbijać światło do oka obserwatora, wówczas obserwator będzie widział wzór 25, ponieważ pozostanie on ciemny i będzie się wyróżniał znacznym kontrastem z powierzchni tła 3. W tych warunkach obserwacji spełniony jest warunek odbicia dla obserwatora. Obrót elementu zabezpieczającego 2 w jego płaszczyźnie nie zmienia dla obserwatora wyglądu wzoru 25 w odniesieniu do warunku odbicia, to znaczy nie trzeba dokonywać azymutalnego ustawienia elementu zabezpieczającego 2.

PL 202 807 B1

Na fig. 3 ukazany jest element zabezpieczający 2 (fig. 2) w przekroju, przy czym płaszczyzna cięcia zawiera przykładowo oś obrotu 5 (fig. 2). Element zabezpieczający 2 składa się ze struktury warstwowej 6, złożonej z dużej liczby warstw 7, 8, 9 i 11. Przykłady budowy struktury warstwowej 6 i materiałów odpowiednich do zastosowania w tej strukturze są podane w EP 0 401 466 Al i US 4 856 857.

W najprostszym przypadku struktura warstwowa 6 zawiera co najmniej jedną warstwę ochronną 7, warstwę klejącą 8 oraz umieszczoną pomiędzy warstwą ochronną 7i warstwą klejącą 8, warstwę lakieru 9. Warstwa klejącą 8 łączy element zabezpieczający 2 z dokumentem 1. Powierzchnia graniczna pomiędzy warstwą klejącą 8 i warstwą lakieru 9 odbija światło 10, wpadające przez warstwę wierzchnią 7 i warstwę lakieru 9, gdy współczynnik załamania zmienia się skokowo na warstwie granicznej przy przejściu z warstwy lakieru 9 do warstwy klejącej 8. W przypadku materiałów zamieszczonych w tabeli 6 amerykańskiego opisu US 4 856 857 różnica we współczynnikach załamania jest zbyt mała, aby uzyskać silne odbicie. Zdolność odbicia jest zatem zwiększana przez umieszczoną na powierzchni granicznej warstwę refleksyjną 11, którą stanowi cienka warstwa (< 0,4 mikrometra) samego metalu lub metalu pokrytego odpowiednią nieorganiczną warstwą dielektryczną, przy czym warstwa dielektryczna jest umieszczona metalu od strony, na którą pada światło 10.

Materiały na warstwę refleksyjną 11 są zamieszczone w tabelach 1 do 5 amerykańskiego opisu US 4 856 857; tabele 1 do 6 są włączone do niniejszego opisu. Nie wymieniony w tabeli 5 tellur również nadaje się na warstwę refleksyjną 11. Pojęcie padającego światła 10 obejmuje światło dzienne lub widzialne światło polichromatyczne o długościach fali pomiędzy 380 i 780 nm.

W jednym z przykładów wykonania struktury warstwowej 6 odwrotna względem warstwy lakieru 9 powierzchnia warstwy wierzchniej 7 struktury warstwowej 6 jest za pomocą warstwy rozdzielczej 12 połączona z taśmą nośną 13, aby ułatwić przeniesienie kruchej struktury warstwowej 6 na dokument 1. Taśmę nośną 13 z papieru lub folii z tworzywa sztucznego, na przykład PC lub PETP, można usunąć po naklejeniu struktury warstwowej 6, wskutek czego wzór 25 (fig. 2) jest widoczny przez warstwę ochronną 7 i warstwę lakieru 9. W odniesieniu do tego należy się powołać na wspomniany już GB 2 129 739 B.

Jak wynika z fig. 3, w warstwie lakieru 9 w obszarze elementów 4 wzoru uformowana jest struktura reliefowa 14 o geometrycznej głębokości p profilu. W obszarze powierzchni tła 3 warstwa lakieru 9 jest płaska i gładka oraz równoległa do pozostałych warstw struktury warstwowej 6. Materiał warstwy klejącej 8 wypełnia wgłębienia struktury reliefowej 14. Powierzchnia graniczna z dodatkową warstwą refleksyjną 11 lub bez tej warstwy pokrywa zarówno strukturę reliefową 14, jak też lustrzane płaszczyzny powierzchni tła 3.

Strukturę reliefową 14 stanowi siatka krzyżowa z dwóch siatek podstawowych o okresach d mniejszych niż długość fali λ w zakresie krótkich fal na końcu spektrum światła widzialnego, to znaczy λ = 380 nm do λ = 420 nm, zaś jej optycznie czynna głębokość h, to znaczy głębokość p profilu pomnożona przez współczynnik załamania warstwy lakieru 9, leży korzystnie w obszarze od h = 50 nm do h = 500 nm. Takie struktury reliefowe 14 absorbują prawie całe, padające na elementy 4 wzoru światło widzialne 10 i rozpraszają wstecznie niewielki ułamek padającego światła 10 do półprzestrzeni nad elementem 4 wzoru. Udział absorbowanego światła 10 zależy w nieliniowy sposób od głębokości h struktury i można nim sterować poprzez dobór głębokości h struktury we wspomnianym powyżej przedziale pomiędzy 50 i 99%, przy czym, im bardziej płaska jest struktura reliefowa 14, tym więcej padającego światła 10 jest rozpraszane wstecznie, a co za tym idzie, tym mniej światła 10 zostaje zaabsorbowane. Podane wartości procentowe dotyczą struktury reliefowej 14 z warstwą refleksyjną 11 na przykład z aluminium. Stykające się ze sobą obszary elementów 4 wzoru o różnych głębokościach h wykazują w związku z tym stopniowanie szarości.

W ukazanym na fig. A przykładzie wykonania struktura reliefowa 14 ma postać siatki krzyżowej, złożonej z dwóch, krzyżujących się ze sobą pod kątem prostym, sinusoidalnych siatek podstawowych.

Biegnąca wzdłuż współrzędnej x funkcja sinusa pierwszej siatki podstawowej ma okres d i amplitudę h_x, natomiast współrzędnej y funkcja sinusa drugiej siatki podstawowej ma okres d_y i amplitudę h_y. Nad płaszczyzną wyznaczoną przez współrzędne x i y znajduje się ukształtowana z siatki krzyżowej powierzchnia graniczna h(x,y) w strukturze warstwowej 6 (fig. 3), spełniająca przykładowo funkcję h(x,y) = [h_x + h_y] · sin (nx/d_x) · sin (ny/d_y).

W innych przykładach wykonania jako powierzchnię graniczną h(x,y) stosuje się struktury prostokątne lub ostrosłupowe, spełniające równanie h(x,y) = h_x · sin (nx/d_x) + h_y · sin (ny/d_y).

PL 202 807 B1

W jednym z przykładów wykonania oba okresy d_x, d_y i głębokości h_x, h_y struktur są jednakowe, w innych przykładach różne. Głębokość struktury h = [h_x + h_y] może być większa niż okresy d, jednak struktura reliefowa 14 jest trudna do wykonania przy użyciu obecnie znanych technik. Powierzchnia graniczna h(x,y) ma kształt zbliżony do opakowania do jajek i jest przedstawiona na fig. 4.

Na podstawie fig. 5 objaśnione jest optyczne zachowanie się elementu zabezpieczającego 2 w pierwszym układzie obserwacyjnym. Padające światło 10 tworzy z normalną 15 do płaszczyzny elementu zabezpieczającego 2 kąt wynoszący około 40°. W przykładzie elementy 4 wzoru z opisaną powyżej strukturą reliefową 14 absorbują w zakresie widzialnym do 95% padającego światła 10, reszta ulega rozproszeniu. Lustrzana powierzchnia tła 3 absorbuje natomiast jedynie około 10% padającego światła 10 i odbija pozostałą jego część. Ponieważ części powierzchni elementów 4 wzoru stykają się z lustrzanymi powierzchniami tła 3, obserwator widzi tak silny kontrast, że elementy 4, rozmieszczone w postaci określonego wzoru 25 na zadanej powierzchni tła 3 elementu zabezpieczającego 2, mogą być łatwo odczytane jako informacja. Wzór 25 przedstawia logo, tekst, obraz lub inny znak graficzny.

Figura 5 odpowiada warunkom oświetlenia w kopiarce. Zależnie od modelu kopiarki kierunkowe, padające na dokument 1 i element zabezpieczający 2 światło 10 kopiarki tworzy z normalną 15 kąt padania α w przedziale od około 40 od 50°. Dokument 1 rozprasza padające światło 10 w całej półprzestrzeni. Rozproszone światło dochodzi wskutek tego do umieszczonego w kierunku normalnej 15 odbiornika 16 światła w kopiarce. W przeciwieństwie do tego światło odbite od powierzchni tła 3, zgodnie z zasadą odbicia jest odchylane pod tym samym kątem a w kierunku patrzenia 18 obserwatora i nie dochodzi do odbiornika 16 światła. Jeżeli światło 10 pada pod takim samym kątem padania a na element 4 wzoru, wówczas padające światło zostaje praktycznie zaabsorbowane; zarówno odbiornik 16, jak też obserwator 19 nie rejestrują światła z elementu 4 wzoru, dlatego też pozostaje on ciemny.

Powierzchnie tła 3 tworzą dla wpadającego do struktury warstwowej 6 światła 10 płaskie powierzchnie lustrzane wzoru 25, natomiast elementy 4 wzoru jako powierzchnie absorbujące w większej części pochłaniają padające światło 10. Dlatego też obserwator 19 widzi w świetle odbitym 17 powierzchnie tła 3 jako intensywnie jasne powierzchnie częściowe, zaś elementy 4 wzoru jako ciemne powierzchnie częściowe wzoru 25. W innych kierunkach niż odbite światło 17 element zabezpieczający 2 rozprasza jedynie niewielką część padającego światła 10. Natężenia rozproszonego światła, padającego na jednostkę powierzchni tła 3 i elementów 4 wzoru, są praktycznie jednakowe, w związku z czym nie występuje kontrast pomiędzy powierzchniami tła 3 i elementami 4 wzoru. Przy oświetleniu kierunkowym padającym światłem 10 wzór 25, utworzony z powierzchni tła 3 i elementów 4 wzoru, jest widoczny - w przeciwieństwie do wykonanego techniką druku, czarnobiałego obrazu - tylko przy odbiciu lustrzanym w świetle odbitym 17.

W kopiarce powierzchnia tła 3 i element 4 wzoru wprowadzają do odbiornika 16 tak małą część padającego światła 10, że kopiarka odtwarza powierzchnia tła 3 i element 4 wzoru bez różnicy jako czarne powierzchnie. Zaleta elementu zabezpieczającego 2 polega na tym, że kopiarka nie może odtworzyć informacji przedstawionej za pomocą elementu 4 wzoru, podczas gdy obserwator 19, który przy kierunkowo padającym świetle 10 prawie automatycznie przechyla element zabezpieczający 2 tak, że patrzy na powierzchnię tła 3 w odbiciu, widzi informację zawartą w elemencie 4 wzoru w dużym kontraście względem powierzchni tła 3. Element zabezpieczający 2 jest w ten sposób dla uważnego obserwatora łatwo odróżnialny od lustrzanych folii metalowych na dobrych kolorowych kopiach dokumentu 1. Kolejną zaletę stanowi zastosowanie w elemencie zabezpieczającym 2 struktury reliefowej 14 o okresach d_x (fig. 4), d_y (fig. 4), które są krótsze niż długości fal koherentnych źródeł światła, nadających się do holograficznych metod kopiowania; przy użyciu tych metod nie można zatem sporządzić kopii elementu zabezpieczającego 2.

Na fig. 6 przedstawiony jest drugi układ obserwacyjny dla obu obserwatorów 19, 20 elementu zabezpieczającego 2. Polichromatyczne źródło 21 światła, na przykład lampa halogenowa, lampa jarzeniowa i temu podobne, jest umieszczone nad drugim obserwatorem 20 i wysyła padające światło 10 pod dużym kątem padania α od około 60 do 80° na element 4 wzoru. Pierwszy obserwator 19 widzi wzór 25 (fig. 2) złożony z elementów 4 przed tłem 3 (fig. 5) pod kątem odbicia α, jak opisano powyżej. Jeżeli okresy d_x (fig. 4), d_y (fig. 4) struktury reliefowej 14 leżą w zakresie połowy i całej granicznej długości fali λ, to znaczy λ > d > λ/2, przy czym d = d_x względnie d_y, wówczas część padającego światła 10 jest odchylana pod dużym kątem ugięcia β minus pierwszego rzędu jako światło ugięte 22. Drugi

PL 202 807 B1 obserwator 20 może widzieć ugięte światło 22. Ugięte światło 22 zawiera krótkofalową część widzialnego spektrum promieniowania elektromagnetycznego.

Ugięte światło 22 jest wobec tego zależne od kąta ugięcia β i okresów d^, d_y w barwie od niebieskozielonej do fioletowej. Barwa ugiętego światła 22, obserwowana pod zadanym kątem ugięcia β do normalnej 15, zależy pod względem natężenia również od azymutu. Uwaga: w powyższych rozważaniach pominięto retrakcyjny wpływ warstwy ochronnej 7.

Pierwszy obserwator 19 patrzy natomiast w kierunku odbitego światła 17 i widzi powierzchnie tła 3 jako jasno błyszczące powierzchnie częściowe, zaś elementy 4 wzoru jako ciemne powierzchnie częściowe wzoru 25.

Jeżeli okres d względnie d_y jest mniejszy niż λ./2, wówczas w kierunku współrzędnej x względnie y ugięte światło 22 nie może już być widziane przez drugiego obserwatora 20, ponieważ struktura reliefowa 14 nie ugina już światła widzialnego. Pierwszy obserwator 19, który patrzy na element zabezpieczający 2 pod kątem odbicia α, widzi w tych warunkach elementy 4 wzoru bez zmian w barwie od ciemnobrązowej do czarnej.

Barwa widocznych pod kątem odbicia α elementów 4 wzoru zależy od własności warstwy refleksyjnej 11, ponieważ różne kombinacje materiałów w warstwie refleksyjnej 11 oraz na tej warstwie nie odbijają równomiernie padającego światła 10 w całym obszarze spektrum widzialnego promieniowania elektromagnetycznego. Element 4 wzoru o barwie głębokiej czerni wykazują korzystnie stopniowe przejście współczynnika załamania pomiędzy warstwą lakieru 9 i warstwą refleksyjną 11; przejście to jest zrealizowane za pomocą co najmniej jednej warstwy nieorganicznego dielektryka 23 pomiędzy warstwą lakieru 9 i metalem 24 warstwy refleksyjnej 11. Warstwa refleksyjna 11, złożona z dielektryka 23 i warstwy metalu 24, nie wyróżnia się przy tym z płaskiej lustrzanej powierzchni tła 3. W strukturze reliefowej 14 natomiast warstwa refleksyjna 11 powoduje w następstwie interferencji w przybliżeniu całkowite wygaszenie padającego światła 10, które przede wszystkim następuje na całym obszarze spektrum widzialnego promieniowania elektromagnetycznego. W przykładzie wykonania zastosowana jest warstwa dielektryka 23 z ZnS o grubości 50 nm oraz warstwa metalu 24 w postaci warstwy aluminium o grubości 100 nm. Kolejną zaletę stanowi zwiększenie głębokości h struktury, spowodowane wysokim współczynnikiem załamania dla ZnS n = 2,4 w stosunku do współczynnika załamania warstwy lakieru 9 n = 1,5, przy stałej głębokości p profilu struktury reliefowej 14.

Poza stopniami szarości, uzyskanym przez elementy 4 wzoru o różnych głębokościach h struktury, w jednym z przykładów wykonania elementu zabezpieczającego 2 stopnie szarości są uzyskane za pomocą siatek o różnym rastrze, mniejszym niż 0,4 mm. Nie jest przy tym istotne, czy punkty siatki są umieszczone jako pole tła 3 w elemencie 4 wzoru, czy też jako element 4 wzoru w polu tła 3.

Na fig. 7a i 7b ukazane są następne przykłady wytwarzania stopni szarości wewnątrz elementu zabezpieczającego 2 od ciemnego elementu 4 wzoru aż do jasno błyszczącego pola tła 3. Na fig. 7a w stałej siatce o maksymalnym odstępie 0,5 mm odpowiednio do stopnia szarości stosuje się punkty rastrowe o różnej wielkości. W lekko rozjaśnionej strefie 26 punkty siatki stykają się, w rozjaśnione strefie 27 średni wymiar punktów wynosi około 0,25 mm, natomiast w lekko zaciemnionej strefie 28 punkty rastrowe mają około 0,15 mm. Na fig. 7b zamiast siatki punktowej zastosowana jest siatka liniowa o maksymalnym odstępie 0,5 mm. Odpowiednia szerokość linii powoduje tutaj stopniowanie szarości w strefach 26 (fig. 7a) do 28 (fig. 7a).

W jednej ze stref 26 do 28 punkty rastrowe powierzchni elementów 4 wzoru mają jednakowe wymiary. Bardzo delikatne stopniowanie szarości osiąga się za pomocą odpowiedniego stopniowania głębokości h struktur reliefowych 14 (fig. 6), wystarczającego dla odtworzenia czarno-białej fotografii.

Na fig. 8 ukazany jest prosty przykład w postaci dwóch wzorów 25 elementu zabezpieczającego 2. W górnej połowie elementu zabezpieczającego 2 wzór 25 składa się ze wstążki 29 z gwiazdą 30. Wstążka 29 jest utworzona z ciemnego elementu 4 wzoru. Otoczenie wstążki 29 i gwiazdy 30 tworzą jasne powierzchnie tła 3. Bez ograniczania dotychczasowych objaśnień powierzchnie tła 3 i elementy 4 wzoru są zamienne, jak to przedstawiono w dolnej połowie elementu zabezpieczającego 2.

Element zabezpieczający 2 z fig. 1 jest jeszcze trudniejszy do skopiowania, jeżeli wzór 25 stanowi tło dla mozaikowego wzoru powierzchniowego 31 ze strukturami dyfrakcyjnymi, których gęstości leżą w przedziale od 300 do 2000 linii na mm. Takie mozaikowe wzory powierzchniowe 31 są znane ze wspomnianych na wstępie EP 0 105 099 A1, EP 0 330 738 ,A1, EP 0 375 833 A1. Treść tych opisów patentowych jest włączona tym samym w niniejsze zgłoszenie.

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Element zabezpieczający do uwierzytelniania dokumentu, ze wzorem z powierzchni częściowych i mający postać struktury warstwowej, zawierającej co najmniej jedną przezroczystą warstwę ochronną, przezroczystą warstwę lakieru i warstwę klejącą, przy czym warstwa lakieru jest umieszczona pomiędzy warstwą ochronną i warstwą klejącą, współczynnik załamania zmienia się skokowo na powierzchni granicznej pomiędzy warstwą klejącą i warstwą lakieru, zaś powierzchnie częściowe wzoru składają się z powierzchni tła i elementów wzoru, znamienny tym, że w obszarze powierzchni tła (3) warstwa lakieru (9) jest gładka i płaska, zaś w obszarze elementów (4) wzoru w warstwie lakieru (9) są uformowane struktury reliefowe (14) o zadanej na wstępie, czynnej optycznie głębokości (h), że powierzchnie tła (3) stanowią płaskie powierzchnie lustrzane dla światła (10), wpadającego w strukturę warstwową (6), oraz że struktury reliefowe (14) stanowią utworzone z siatek podstawowych o okresach (dX; d_y) siatki krzyżowe, zaś okresy (dX d_y) są krótsze niż zadana graniczna długość fali (λ) na końcu spektrum światła widzialnego (10) od strony fal krótkich, w związku z czym elementy (4) wzoru absorbują i rozpraszają padające światło (10), przy czym w każdej strukturze reliefowej (14) stosunek światła zabsorbowanego i światła rozproszonego jest w sposób zadany na wstępie zależny od czynnej optycznie głębokości (h) struktury reliefowej (14).
2. 2. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że siatka krzyżowa struktur reliefowych (14) składa się z dwóch, w zasadzie prostopadłych do siebie, siatek podstawowych o okresach (dX d_y).
3. 3. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że siatki podstawowe są sinusoidalne.
4. 4. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden z okresów (d_x; d_y) jest dłuższy niż połowa granicznej długości fali (λ), lecz krótszy niż graniczna długość fali (λ).
5. 5. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że graniczna długość fali (λ) leży w zakresie od 380 do 420 nm.
6. 6. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że okresy (dx; dy) obu siatek podstawowych mają tę samą wartość.
7. 7. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że wartości czynnej optycznie głębokości (h) struktur reliefowych (14) leżą w przedziale od h = 50 nm do h = 500 nm.
8. 8. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa refleksyjna (11) zawiera metal z grupy obejmującej aluminium, srebro, złoto, chrom, miedź, nikiel i tellur.
9. 9. Element zabezpieczający według zastrz. 8, znamienny tym, że warstwa refleksyjna (11) ma na zwróconej ku warstwie lakieru (9) stronie warstwy metalu (24) co najmniej jedną warstwę nieorganicznego dielektryka (23).
10. 10. Element zabezpieczający według zastrz. 9, znamienny tym, że warstwa nieorganicznego dielektryka (23) składa się z ZnS, zaś warstwa metalu (24) składa się z aluminium.
11. 11. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że wzór (25) zawiera strefy (26; 27; 28) o stopniach szarości, zaś elementy (4) wzoru stref (26; 27; 28) o różnych stopniach szarości różnią się optycznie czynną głębokością (h) struktur reliefowych (14).
12. 12. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że wzór (25) zawiera strefy (26; 27; 28) o stopniach szarości, zaś elementy (4) wzoru mają te same wartości czynnej optycznie głębokości (h), zaś strefy (26; 27; 28) różnią się różną gęstością rozmieszczenia punktów rastrowych o wymiarach poniżej 0,4 mm.
13. 13. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że wzór (25) stanowi tło dla mozaikowego wzoru powierzchniowego (31) ze struktur dyfrakcyjnych o gęstościach w przedziale od 300 do 2000 linii na mm.