TW577833B - Diffractive safety element - Google Patents
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Description
577833 修」. ~1 A7 B7 [發明的詳細說明] 本發明關於一種申請專利範圍第1項的引文的〜種_ 射式安全元件。 這種繞射式安全元件係用於證實文件的真實性,且g 特點在於一種可呈光學方式變化的圖案,該圖案可藉轉^ 或傾斜而呈對觀看者明顯的方式作預定的變化。 這種繞射式安全元件在許多來源發表過,此處要〜g 者有歐洲專利案 EP 0 105 099 Bl,EP 0 330 738 Bl,BP 〇 375 833 Β1。它們的特色在於圖案光彩奪目及圖案中的蓮 動效果,且埋入一個塑膠製成的薄的層狀物中,且呈 標記的方式黏到文件…如鈔票、有價證券、身分證明、通 行證、簽證、身分證等…上。製造該安全元件可用的材料 列於歐洲專利案EP 0 201 323 B1。 現代的彩色影印機及掃瞄器裝置能夠將一種此類的文 件複製成成似乎彩色逼真的程度。繞射式的安全元件也被 一同影印,其中固然閃亮與移動效果會失去,故在原文件 時在單一種預定視角度時才可見的圖案會隨彩色影印機的 印刷油墨而成像出來。但這種文件的影印本在光照不良時 或在不注意時還是能與原文件混淆。 如果在相鄰設置的彩色部分面的光譜色的波長差少於 10奈米(rnn)時,則在這種部分面附近人眼可看到一種顏色 的對比。特別是在470〜640nm範圍,觀看者還能看出 lnm 〜2nm 的差別。[見 W.D. Wright&F.H.G.Pitt 的 “Hue discrimination in normal colour vision” ,Proc. Physical 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
訂· 577833 五、發明說明(>〇
Society(London) Vol· 46,459 頁,1934 年] 習知技術利用這種根據人眼與彩色影印機在光譜敏感 性的差別的觀念,將文件設以一彩色背景,並在該背景上 .印上另一種彩色的資訊,其中該背景前面的資訊有一種可 爲人眼察覺到的對比,但這種對比不能用彩色影印機複製 〇 在歐洲專利案ΕΡ 0 281 350 Β1發表了一種此類的彩色 安全紙,它具有一個重複性的圖案,例如(西洋)棋盤格 (Karo),由二種顏色Α與Β構成,當作背景,其中,資訊 用另一種顏色印到該背景圖案上。顏色A,B與S的光譜 反射性選設成使得彩色影印機固然能在具有顏色A的範圍 造成A與S之間的對比,但在具有顏色B的範圍郤不能分 辨B與S及作複製。因此在影印本上只能看到資訊落在範 圍A上的部分。 美國專利案US 5,338,066提到了二種方法,以區 別一種用印刷技術製造的彩色原本及其彩色影印本。其一 方法係用印刷油墨的化學成份,另一方法根據在不同的動 態區域將彩色影印本的影像處理與人眼的影像處理作比較 。在原文件中,背景與資訊的顏色的光譜反射度有±5 % 的變動,其中該背景色在可見光的綠色光譜頻域有最大値 ,而資訊的顏色在藍色與紅色光譜頻域各有一最大値。二 種互補色的光譜反射度平均在可見光譜頻域中有相同的値 且共同構成白色。雖然眼睛很容易辨認在綠色背景前的紫 色資訊,但彩色影印只會記錄一個白色到淺綠的面。 5 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n n n ϋ ϋ n )^0Jβ H *1— ϋ n —.i ft— n 本紙张尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 577833 条 il ^ - ---: _B7 _ 五、發明說明(1 ) 有關對於一假想的原文件的真實性的證明所用的附加 白勺化學方式的證明的指示顯示出顏色混合的技術實際上很 難熟練。 本發明的目的在於提供一種廉價的繞射性安全元件, 它具有不能用彩色影印機複製的資訊。 上述的目的依本發明係利用申請專利範圍第1項的特 徵部分所述的特點達成。本發明的有利的進一步特點見於 申請專利範圍附屬項中。 本發明的實施例在圖式中圖示並在以下的說明中詳細 欽述。 圖式中: 第1圖係經一浮雕的橫截面, 第2圖係一平面圖案的視圖, 第3圖係一個彩色影印機的一掃瞄器的橫剖視圖, 第4圖係一個彩色的色向圖, 第5圖係一折射平面的視圖, 第6圖係一折射 。 [圖號說明] 1文件 2安全元件 3平面圖案 4微細構造 5蓋層 6漆層 6 本紙張尺 ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -I · 1 n I n H ί I^OJ· I ϋ ϋ ·ϋ 1« n «ϋ •線 577833 :,' A7 , _ B7 五、發明說明(f ) 7護漆層 8黏著層 9界限面 10字體板 11部分面(馬賽克面) 12背景面(馬賽克面) 13平面元件 14玻璃板 15白色光源 16條帶 17折射光束 18區域 19光束 20光接收器 21光束 22二次光束 23二次光束 24車 25軌 26邊緣 27連接線 28彩色區域 29多角形 30彩色値範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--------- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 577833 : .:r A7 .::_B7__ 五、發明說明(f") 31白點 32法線 33折射面 34線 35彩點 36平面件 37圓形折射格 38直線交叉格 39六角形折射格 40直線折射格 [實施例的說明] 第1圖中用橫截面顯示一個粘到一文件1上的安全元 件2,它具有一平面圖案3。文件1主要是指證件、鈔票、 簽證、有價證券、通行卡等,它們當作該安全元件2的基 板,且其真實性利用該粘在其上的安全元件2證明。該平 面圖案3的光學作用的微視細微構造(它們係用機械方式或 全像圖方式產生)係埋入一個塑膠製的層複合物中。舉例而 言,該層複合物由一種淸澈如玻璃的透明蓋層5構成’該 平面圖案3可透過該透明蓋層5由預定的觀看方向用眼睛 看到。蓋層5下方設有一漆層6,該微視的細微構造4形 成到該漆層6中。該構造4只象徵性地用簡單的長方形構 造表示,且代表該平面圖案3的一種馬賽克構造,該馬賽 克構造由平面元件的光學作用的構造4構成。該構造4用 一護漆層7覆蓋,使得該構造4的溝槽被該護漆層7塡滿 8 本紙張中國國家標7準75^!^721〇一><一297公釐厂— ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線座 577833 A7 _______ B7 ___ 五、發明說明) 並且使該構造4埋入該漆層6與該護漆層7之間。在該文 件1與護漆層7之間設有一黏著層8,以將該安全元件2 與該文件1牢牢接合。層5與6,或層7與8在其他實施 例中可相同材料構成,因此在層5與6,或層7與8之間 的界限面可省略。構造4決定層6與7之間的界限面9。 界限面9的光學作用隨該二個相鄰界的層:該漆層6與該護 漆層7 ’之中的材料的折射指數的差而增加。爲了加強界 限面9的光學作用,故該構造4在施覆護漆層7之前用〜 金屬或介電式的反射層覆蓋,該反射層的厚度相較於該溝 槽深度來顯得甚薄。在上述的歐洲專利案EP 0 201 323 ^ 中提到該安全元件2的其他實施例以及可供該透明或不透 明的安全元件2用的材料。第1圖中所示的構造4只象徵 性地用簡單的長方形構造表示,且代表一般光學作用的擒 造4,如折光的浮雕構造、散光的浮雕造、或鏡面。習知 的折光的浮雕構造係直線形或圓形的折射與全像_ (Hologramm)。蓆狀構造也屬該折光構造。 ^ 第2圖顯不設該文件1上的安全元件2,它具有\_ 子體板10。該字體板10係一個繞射式平面圖案3的 分。在一簡單的實施例中,該字體板10有至少二個互相= 合的馬賽克面,包含一個部分面11與一個背景面12。^ 其他的實施例中該二馬賽克面構成一個圖案,具有 景面12和一個部分面11。背景面Π與部分面u的 鋪設有反射構造。其他的平面元件13則將該平面匱3 補充,這些平面元件I3設置成馬賽克狀,具有折射、散^ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
577833 既 12.0 8 Α7 ___Β7___ 五、發明說明) 或反射性質。個別的帶形的平面元件13也可延伸過該字體 板10的範圍。 舉例而言,該字體板10上有「TEXT」字樣。該字樣 由該部分面11成,該部分面11設在至少一背景面12內。 入射的白光在該折射構造上折射,使得對一觀看者,在預 定觀看條件下,該背景面12以及該部分面11呈現預定顏 色,且該部分面11由於顏色對比而相對於該背景12隆起 〇 第3圖顯示經過一個彩色影印機的掃瞄裝置的示意橫 剖面圖。一個玻璃板14當作所要影印的文件1[它具有黏 在上面的安全元件2](第1圖)的放置部。該文件1以其所 要接觸的表面與該玻璃板14接觸。一個白光源15將玻璃 板14上的一個條帶16照亮,其中,在此圖中,該條帶16 沿著垂直於第3圖的圖面的方向y延伸,因此在圖面只能 看到一個點。一方向X垂直於第3圖的圖面且垂直於該玻 璃板14的表面朝向·。一條照明光束17從該白光源15被該 玻璃板14朝向該軟銲料(Lot)折射過去,使該照明光束17 以約30的角度入射到該文件1的表面上及該折射構造上, 且將該文件1的一個與該條帶16平行的區域18照亮。在 區域18中,該光被該折射構造折曲而反射,並在該文件1 的表面上散射或反射。該折射、反射、或散射的光的一部 分重新穿過該玻璃板14並被送回玻璃板14上的半空間。 只有垂直地穿過該玻璃板14的光束19才直接地或經由一 個轉向鏡間接地呈轉向的光束21的形式到達一個光接收器 10 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------- 本用中國國家標準(CNS)X4誕格(210 X 297公爱一) 577833 : :, A7 _ B7 __ 五、發明說明(Γ) 20。所有其他的光,例如次級光束(Zweitstrahl)[它們不垂 直通過該玻璃板14]則入射到圖中未示的遮板上,且不進 到該光接收器20中。白光源丨5與光接收器20係設在一車 24上,該車可在軌25上移動以沿方向X將文件1作光學 掃描。白光源15、轉向鏡、光接收器20、與車24係平行 於條帶16沿y方向直線延伸。用於將光束19,21在區域 18與光接收器20之間作導引的該光接收器20的光學元件 在圖中未示。在掃描時,該區域18 —步一步地經過該元件 1移動,使該彩色影印機先後檢出該文件1或該安全元件2 的一個條帶狀的圖形。整個基板10 —步一步地受光學掃描 〇 第4圖顯不一色向圖[來自“ Optical Document Security” ,van Renesse,Editor,ISDN 號 0-89006-982- 4,第135頁]。在光譜上的純色係構成舌狀的外緣26。沿 外緣26的三位數字係爲該光的波長,用奈米(nm)表示。在 380nm與770nm之間的直連線27係紫色的區域。所有的 混色位在外緣26與連線27內的色區域28中。位在色區域 28中的多角形29包含高價的彩色印刷機的彩色再生的區 域,而具有白點31的內部多角形彩色値區域30(用虛線表 示)係用彩色影印機再生者。如果文件1的彩色用彩色印刷 機印製,則彩色値在多角形29內。而具有彩色値區域30 的彩色影印機會限制文件1的影印本中再生的彩色,因爲 這些彩色都和彩色値區域30相關聯。一種在彩色値區域 30外的彩色値,例如在彩色區域28內的線34上的彩色値 11 本國國家標準(CNS)X4 規格(21(Γχ 297 一' 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) r________訂_________I.
五、發明說明( A7 B7 在該彩色影印本中呈彩色點35的形式再生。此彩色點35 位在線34上,該線34連接彩色値的位置與該白點31。 再回到第2圖:圖示的字體板10微視式的細微光學作 用的構造4(它們係用機械方式或全像圖方式產生者)當用白 色光(白天的亮光)照射時,對觀看者係呈幾乎是光譜純色[ 它們位在色向圖外緣26(第4圖)]。當將此字體板1〇影印 時,在彩色影印機的照明條件下以及對應於該背景12中及 /或該部分面11中的被照射的折射構造的參數,將幾乎光 譜上純色的光暫存在光接收器20中(第3圖)。該彩色影印 機在影印本中再生該字體板10係利用在彩色値區域30中 它可用的彩色値。該平面圖案3(第2圖)在彩色影印機中的 掃描-與照明條件下,在該對光接收器20所暫存的圖案中 在該彩色影印本中係用彩色値區域30中的彩色再生。因此 在彩色影印本中的平面圖案3的再生同樣地與掃描方向有 關。 依本發明,對於背景面12及部分面11,該空間頻率 in或fT係選設成使得觀看者的眼睛可辨識該背景面12及 部分面11之間的彩色對比,並將部分面11與背景面12作 區別。因此觀看者在該安全元件2的正本中可看到用部分 面11表示的資訊。如果該空間頻率fH或ίτ係相鄰得很近 ,則該彩色影印機將該背景面12及部分面11以相同的彩 色値再生。因此在該影印本中,該背景面12及部分面11 不能區別。該用部分面11所表示的資訊係爲字母數字符號 ,如第2圖所示,及/或圖案或符號。 12 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-------訂---------線羞 57783^
五、發明說明() 第5圖顯示在彩色影印機中的照明性質與觀看性質。 具有光學作用的的構造4位在該文件1的χ-y平面中。如 果該構造4有一個位在該x-y平面中的平坦的鏡面,則該 以角度一 α呈歪斜入射的照明光束17對法線32成角度+ α呈二次光束22的形式反射。因此,該彩色影印機將該平 坦的鏡面當作黑色的面暫存。該照明光束17、二次光束22 、與法線32定出一個折射平面33。 舉例而言,如果該光學作用的構造4爲一種直線式折 射格40(第6圖),則當光束19平行於法線32折射時,該 折射到負的第k個折射裝置中的光束19(第3圖)只入射到 該光接收器2〇(第3圖)中。因此空間頻率f或fH與fT就依 以下公式預定: sin( δ =0 ) — sin( a) = 土k · λ · f 其中,α爲入射角度,5=折射角度0° (在該法線32 與該折射的光束19之間的折射角度)。折射的光束19具有 在第k個折射裝置中的波長λ。在該正的第k個折射裝置 下方折射的光束…次級光束23…對法線23夾成角度 。對於入射角α =25〜30,且在k=l時,該空間頻率f的可 用範圍從725條線/mm到1025條線/mm ;當k=2時,可用 的空間頻率f在350條線/mm到550條線/mm,因此折射 的光跑到光接收器20。該範圍的界限利用該光學裝置、該 光收器20的幾何性質與彩色敏感度決定。爲了將平面圖案 3的各種情形的不平坦作補償,宜將空間頻率f作調變, 其中該空間頻率f在至少一個週期的一部分或在數個0.5 13
本用中國國家標準見格(210 X 297公S (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂--------·線▲ 577833__ Γ.. /乂,」 Α7 :丨 -vr /:; ... .. .、 v ; U’’·: _B7 _ U-L — - -------------------------;-....... 五、發明說明([1) mm〜10mm的週期的範圍中以3條線/mm到20條線/mm的 行程改變。這種調變在白天的光線用肉眼可以看見,但不 能用彩色影印機複製。在一實施例中,二個馬賽克面以空 間頻率fH與fT互相推合,其中該空間頻率的調變in與心 沿該二個馬賽克的共同界限移動了一個相位角,例如90 。〜180°的範圍。 這種觀看只適用於折射格的格向量在折射平面33中且 因此平行於掃描方向時的情形。因此,在背景面12(第2 圖)與在部分面11(第2圖)中的折射格的格向量大致平行設 置,俾使該折射格在背景面12與在部分面11中係與在其 餘平面圖案3的部分中不同(第2圖)大致在相同的條件下 作光學掃描。 在任何掃描角度時,該格向量有一種對折射面的方位 角(ΑζίηηιΟΘ。在一種具有遞增的方位角(9的直線折射格 的場合,這種有效空間頻率變小,因此由折射格沿法線32 的方向產生的光譜色在背景面12中以及在部分面11中都 會改變,其中來自背景面12與來自部分面11的折射光束 19的波長的差幾乎不改變,且彩色影印機不能將此微小彩 色差別再生。 當不再有可見的折射光束19進入光接收器20中時, 該光接收器20仍只接收到散射光;該折射格的作用一如一 種暗的蓆構造,而不論其空間角度如何皆然,且被彩色影 印機再生成一種灰的色調。具有該具折射光學式平面圖案 3的安全元件2的文件1的再生(第2圖)與該平面圖案3在 14 --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙张尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 1 577833 :,: Α7 _, : _Β7^_______ 、…· . 五、發明說明(1) 玻璃板18(第3圖)上的方向有關,其中該字體板10往往再 生成單色,因此在部分面11中所含的資訊不能辨認。 該背景面12與該部分面11的折射格的空間頻率宜選 設成使得當利用該白光照明光束Π(第3圖)掃瞄該平面圖 案诗,波長λ在615nm〜700nm的光就進入光接收器25 中(第3圖)。因此空間頻率fH或fT要從770條線/mm到 820條線/mm的空間頻率範圍選出,其中空間頻率fH, fT的空間頻率差= 土(f*H — fir)爲5條線/mm〜40條線 /mm(對於k =1)或者爲20條線/mm(對於k=2),其中k表示 折射等級。在平面圖案3的一實施例中,該背景面12的折 射格的空間頻率fn=810條線/mm或860條線/mm,而部分 面11中的折射格的空間頻率fT=800條線/mm或890條線 /mm。當然fH與fr的値可以交換。具有空間頻率fH=810條 線/mm的背景面12對於觀看者而言在白天的亮度係以波長 617nm的紅色光發射,而空間頻率fT=800條線/mm的部分 面11則係呈625mn波長的暗紅色發射。在此範圍內,人 眼睛能區別至少2nm的波長差。對於觀看者而言,此8nm 的差產生一種明顯的對比,因此該資訊可淸楚辨識。彩色 影印機並不能在影印中將這種彩色差別再生。 爲了減少該字體板1〇(第2圖)在彩色影印中的再生作 用與掃瞄方向的相依關係,故該背景面12(第2圖)的折射 格與該部分面U(第2圖)宜呈第6圖中所示的實施例例設 計,該實施例不同之處只在空間頻率in與fT。該折射格 塡充構成四角形或六角形的平面件36,其最大尺寸h小於 15 尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
訂---------線泰 577833 A7 B7 、五、發明說明 0.3mm。平面件36爲同樣的形狀與大小,且完全塡滿背景 面12與部分面11。在一實施例中,該二馬賽克面由具有 像素(Pixel)特性的平面件36組合而成。該塡充平面件36 的折射格有各種形狀:圓形的折射格37、交叉的折射格38 、與六角形的折射格39。在圓形的折射格37中’圓形的 溝槽36以空間頻率f排列。直線交叉格38具有二個或數 個交叉的直線折射格,且宜具有相同的空間頻率f。在六 角形的格39中,該溝槽呈六角形,且呈同心方(且宜爲六 角形)以空間頻率f設在平面件36中。如果不採用六角形 折射格,也可以採用另種直線折射格4〇的編組’它具有規 則沿方位角分佈的格向量;這種直線折射格40的編組方式 係爲該六角折射格39的一種一般化的方式。又,這種式折 射格40的優點可見於第1〜第5圖中的說明。 16 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公楚)
Claims (1)
- 577833 、 C8 y :: c D8 六、申請專利範圍 L —種安全元件(2),具有一個反射式可呈光學變化的 平面圖案3,該平面圖案(3)埋入一個由塑膠構成的層複合 物中,可由預定觀看角度辨識,由一光學作用的平面元件 (13)的馬賽克構成,其特徵在於:在該平面元件3的馬賽 克中,該平面圖案(3)的馬賽克面大致相鄰設置,該二個馬 賽克面可分別當作部分面(1”及一背景面(12),且有微視的 細小折光的浮雕構造(4),該浮雕構造(4)具有大致平行的格 向量’在該馬賽克面中該浮雕構造的空間頻率f的値係由 預定的空間頻率區域構成,使得當折射光朿對法線呈偏斜 入射到該層複合物上時,該馬賽克面的浮雕構造(4)將可見 單色光平行於該法線(32)偏轉,該相鄰的馬賽克中有一個 馬賽克作爲同景面(12) ’且一個或多數個其他的馬賽克面 作爲部分面(11),互相推合,使得該部分面(11)設在背景面 (12)上的方式導致該部分面構成一個用肉眼可辨視的資訊 ’且該構成背景面(12)與部分面(12)的浮雕構造(4)的馬賽 克面的空間頻率f不同,使觀看者能用一種彩色對比區別 該構成背景面(12)與部分面(11)的馬賽克面,而在彩色影 印機的彩色影本中,該相鄰的背景面(12)及部分面(11)以 相同的彩色或灰度再生。 2·如申請專利範圍第1項的安全元件,其中:在該相鄰 的馬賽克面中的浮雕構造(4)的空間頻率f的差最多爲4〇 條線/mm。 3·如申請專利範圍第1項的安全元件,其中:該馬賽 克面中至少一馬賽克面的浮雕構造(4)的空間頻率f以 1 __________ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210* (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、r0 線 138 577833 ·.' CS •v D8 六、申請專利範圍 0·5〜10mm的週期及3〜20條線的行程作調變。 4·如申請專利範圍第3項的安全元件,其中:在該一 作部分面(11)的馬賽克面中的浮雕構造(4)的空間頻率fH的 調變相對於另一作背景面(12)的馬賽克面中的浮雕構造(4) 的空間頻率fT的調變作相位移動移了一相位角度,在60° 〜180°範圍。 5.如申請專利範圍第1或第2項的安全元件,其中: 在相鄰的馬賽克面中該浮雕構造4的空間頻率f在350條 線/mm〜550條線/mm及/或725條線/mm〜1025條線/mm的 範圍。 6·如申請專利範圍第1或第2項的安全元件,其中: 在相鄰的馬賽克面中該浮雕構造(4)的空間頻率f在800條 線/mm〜820條線/mm及/或860條線/mm〜890在相鄰的馬賽 克面中g亥浮雕構造(4)的空間頻率f在350條線/mm〜550條 線/mm及725條線/mm〜1025條線/mm的範圍。條線/mm 的範圍。 7·如申請專利範圍第1或第2項的安全元件,其中: 在相鄰的馬賽克面中該部分面(11)具有文字、或字母符號 或一種圖形設計的形式。 8·如申請專利範圍第1或第2項的安全元件,其中·· 相鄰的馬賽克面以最大度量尺寸h=0.3mm的平面件36作 調整,且相鄰的馬賽克面11,12的平面件(36)具有圓形的折 射格(37)、或交叉折射格(38)、或六角形折射格(39)作爲浮 雕構造(4)。 2 . —..... …. | _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) * ' (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、1T: 577833 Ay BS C8 D8 申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 9.如申請專利範圍第1或第2項的安全元件,其中: 該在相鄰的馬賽克面有直線的折射格(40),作爲浮雕構造 ⑷0 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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