TWI230325B - Optically variable surface pattern - Google Patents

Description

A7 1230325 __B7___ -- _ 五、發明說明（I) [發明的詳細說明] 本發明關於一種申請專利範圍第1項的引文的一種可 呈光學方式變化的平面圖案。 這類平面圖案含有構造，大多呈微視細微的浮雕 (Relief)構造，它們將照射到其上的光折射。舉例而言，這 種繞射式圖案適合當作真實無訛性及安全特徵以提高防僞 的安全性。它們特別適合作有價證券(Wertpapier)、鈔票、 付款手段、身分證、通行證(Passe)等。 作爲真實無訛性特點的功能在於：使設有該平面圖案 的物品（如鈔票）的檢出器具有感覺，能測知該物品係爲真 實而非僞造的。作爲安全特點的功能在於：將未授權的仿 冒行爲防止或者至少使之極端困難。 這類平面圖案見於許多來源，·其代表性的例子此處可 列舉歐洲專利案 EP 0 105 099 Bl、EP 0 330 738 Bl、EP 0 375 833 B1。其特點在圖案光輝燦爛及圖案會因移動位置 看而呈變化的效果，它們埋設到一薄塑膠層片中且呈一種 標記形式黏貼到文件(如鈔票、有價證券、個人證明、通行 證、簽證、身分證等)上。製造該安全元件所用的材料見於 歐洲專利案ΕΡ0 201 323 B1。 一種圖元(像素）朝向(pixel-oriented)的可呈光學方式變 化的平面圖案發表於歐洲專利案EP 0 375 833 B1。此類 EP 0 375 833 B1平面圖案包含預設數目N的各種不同的影 像。該平面圖案分劃成多數像素。各像素再劃分N個次像 素(Unterpixel英：subpixel)，其中該N個影像之一影像的 _ _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填寫本頁) 0 -------_______^ A7 1230325 _ B7___ 五、發明說明（y) 一個影像點（Bildpimkt)與一個像素的N個次像素中的各個 次像素相關聯。各次像素包含一種折射構造’呈一種微視 細微的浮雕形式，該浮雕刻含有關於一彩色値、亮度値的 分段、及觀看方向的資訊。對於該平面圖案的觀看者而言 ，經常只呈現單一個影像，其中各可見的影像可藉著將該 平面圖案傾斜或轉動或改變觀看者的視角而改變。 另一種可呈光學方式變化的平面圖案見於美國專利案 US 6，157,487。在這種平面圖案，該微視細微的浮雕構造 具較少數目的線/每mm，因此入射光幾乎呈無色地折射。 還有一種習知的觀念係根據人眼的光譜敏感度與彩色 影印機的光譜敏感度的差異，而將文件設以一種彩色背景 ，且在該背景上用另一種顏色印上資訊，其中該資訊與該 背景呈一種人眼可辨識的對比，但這種對比不能被彩色影 印機再生。 本發明的目的在於提供一種可呈光學方式變化的平面 圖案，它具有較佳的防止影印的保護作用。 這種目的依本發明係利用申請專利範圍第1項的特徵 點達成。 一種折射光學效果的平面圖案包含至少二個呈示部’ 它們在該平面圖案上互相推入套合地設置。該呈示部包含 折光的、反射的構造，它們在一般的折射條件下將入射光 沿各種不同的方向折射，因此觀看者往往只可以看見其中 一個呈示部。將該平面圖案轉動及/或傾斜，或改變該觀看 角度，則觀看者可使該一呈示部或另一呈示部變呈可看見 ___4 _____ 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) ·丨丨丨丨丨丨丨訂·丨丨丨丨丨丨丨- 1230325 B7 五、發明說明（"7 ) 的呈示部。此處本發明所根據的觀念’係使在折射方向的 差別變得很小，使得這些呈示部一方面可被觀看者在典型 的30公分的距離分別地看見，另一方面在用彩色影印機影 印時，所有呈示部都一齊被影印，而在影印本上產生一重 疊影像，該影像係爲所有呈示部的重疊’或者沒影印到任 何呈示部。 所使用的折光構造宜爲對稱或不對稱的鋸齒狀浮雕構 造，其週期長度比起可見光的波長來較大’但它們具_有不 同的傾斜角度。對於所有的呈示部的浮雕構造而言，週期 長度可爲相同者；但它們也可爲不同。週期長度L的典型 値爲5//m，或也可更多。週期長度越大，則浮雕構造的作 用越像一傾斜的鏡子，入射到其上的光會反射，而很少會 再折射。換言之，該浮雕構造的折光的作用越來越無色， 而折射角度由反射-及折射定律決定，且對於垂直的入射光 而言至少爲傾斜入者的兩倍。 所用的折射構造也可爲無色折射格柵，其週期長度L 大於5/zm且具有似正弦形的浮雕輪廓，例如一種正弦形 的浮雕輪廓。各種不同的呈示部的浮雕構造的相異處在於 週期長度L及/或該浮雕輪廓的構造深度，如該呈示部可分 別被觀看者看見。 但折射構造也可做成一種體積（立體式）全像圖 (Volumenholoramm)的形式。 因此本發明的平面圖案也可具以下特性：這些的呈示 部用垂直入射到平面圖案上的光照射時，可被人眼在各種 5 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)

P — — — — — — — ^ ·11111111 . A7 1230325 五、發明説明（^ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 不同的觀看角度分別看到，且該呈示部至少有二個的觀看 角度的差異很小，使得用影印機影印製造的影印本會將該 少二個呈示部再生成重疊方式。 該折射方向在預定的折射方向時係與平面圖案的朝向 有關。爲了要使用彩色影印機影印時不論平面圖案的朝向 如何，所有的呈示部都會影印到該影印本上，可存在著內 容相同的數個呈示部，它們由直線格柵構造構成，成但這 些格柵構造互相轉了一角度。另一種解決方案，所用格柵 係圓形格柵。 以下配合圖式詳細說明本發明的實施例。 陶式中： 第1圖係一種像素朝向的平面圖案的構造的上視圖， ¥ 2圖係圖形呈示部， 第3圖係平面圖案的橫截面圖’ 第4圖係一彩色影印機， 第5與第6圖係在影印過程的光的作用， 第7圖係具有圓形溝槽的格柵’ 第8圖係具有對稱輪廓形狀的浮雕構造’ 第9圖係一個非像素朝向的平面圖案。 [圖號鞔明] (1) 平面圖案 (2) 呈示部 (3) 呈示部 (4) 呈示部 本紙張 1230325 A7 _B7_ _____——.,丨·，丨丨_ 一—- — 五、發明說明（、f) (5) 場格 (6) 部分面 ⑺ 部分面 ⑻ 部分面 (2.1)(3.1)(4.1) 網格場 (9.1)(9.2)(9.3) 浮雕構造 (10) 漆層 (Π) 反射層 (12) 第二漆層(蓋曆) (13) 彩色影印機 (14) 玻璃板 (15) 文件 (16) 滑架 (17) 光源 (18) 偏轉鏡 (19) 檢出器 (20) 光感測器 (21) 光 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

— — — — —--訂----I (22)(23)(24)在浮雕構造(9· 1)(9.2)(9.3)上反射的光束 (26) 部分面 [實施例的說明] 第1圖的第一實施例顯示一種像素朝向的平面圖案i 的構造的上視圖，舉例而言，該平面圖案1包含k =3個影 像動機’這三個影像動機可被人眼在各種不同的觀看角度 _______7___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1230325 A7 ^___B7_____ 五、發明說明（6 ) 分別看到。這些影像動機在以下稱爲「圖呈示部」2 ’ 3 ’ 4(第2圖）。平面圖案1呈矩陣方式分成η X m個像素 (Pixel)或場格(Feld)5。各場格5分成k = 3個部分面6,7,8 。部分面6整體包含第一圖呈示部2，部分面7整體包含 第一圖呈示部3，而部分面8整體包含第一圖呈示部4。一 個場格5的度量尺寸的典型値小於0.3mm X 0.3mm，因 此個別的場格5不能被人眼在30公分的觀看距離解析(分 辨）。 第2圖顯示三種呈示部2,3,4，舉例而言，它們代表字 串（Schdftzug) “1〇〇” “EUR” 與“€€€ ” 。這些字串在 暗的背景上係爲亮者(在圖式中正好相反）。呈示部2，3 , 與4同樣地呈矩陣方式分成n* m網格場2.1、3·1、或4.1 ，它們爲係明亮或幽暗者。基於圖式的理由，該網格場2.1 、3·1、或4.1相對於字串來係太大了許多，且此外各只顯 示了該網格場2·1、3·1、或4.1的其中的一些。有一個部 分面6(第1圖)第一呈示部2的各網格場2.1相關聯。以類 似的方式，各有一個部分面7(第1圖)與第二呈示部3的各 網格場3·1相關聯，且各一個部分面8(第丨圖)與第三呈示 部4的各網格場4.1相關聯。 如果該第一呈示部2的網格場2.1之一爲暗者，則相 關的部分面6包含一個面鏡或交叉格，該面鏡或交叉格面 鏡或交叉格至少具3000條線/每mm，其中該照射上去的光 被反射、吸收、或以高角度散射。如果這些網格場2.1之 一爲明亮者，則相關的部分面6，如第3圖所示，包含一 ___ 8__ 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - A7 1230325 __ B7 ____ 五、發明說明（7 ) 種鋸齒狀的浮雕構造9.1。該浮雕構造9·1的週期長度L比 起可見光的波長來要算較大，其典型値爲或更多。 因此，當用白光照射時，且當觀看者的視角對應於幾何光 學元件的反射條件時，第一呈示部2(第2圖)呈現出由亮與 暗的點構成的影像，該影像的顏色一般爲該覆蓋浮雕構造 9·1所用的反射層11及/或蓋層12的顏色。 另外二個呈示部3(第2圖)與4(第2圖)係做成具有與 第一呈2的浮雕構造9.1相似的鋸齒形浮雕構造9.2或9.3 。這三種浮雕構造9.1、9..2、9.3相對於平面圖案1的平 面的斜角α、沒、r的選設方式使得： 一位距該平面圖案一段典型距離（30cm)的觀看者各只 能看到該三個呈示部2,3,4中的一個，在利用一彩色影印 機影印時，呈示部2,3,4至少有二個或沒有半個會被一齊 影印。 各不同的浮雕構造9.1、9.2、9.3近乎平行延伸，換言 之，角度最大的差(此角度係該溝槽相對於平面圖案1的平 面中的任一條軸所佔的角度…所謂的方位角)要小於約10° ，如此，在影印時一般的照明性質時，呈示部2,3,4的所 有三個或者全然沒有半個能轉印到該影印本上。此外，該 溝槽宜平行於該物體（它要用此平面圖案保護）的一邊緣延 伸，如此該溝槽可儘量平行於一彩色影印機的掃瞄器的朝 向。 如第3圖的橫切面圖所示，該平面圖案1宜設計成層 複合物的方式。該層複合物由一第一漆層10、一反射層11 ___；_ 9______ 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) . L 一 n I fli a— ei fl—^-eJ· ϋ ϋ MM§ ϋ n n ϋ I - A7 1230325 _______ B7_____ 五、發明說明（f) 、及一第二漆層…蓋層12形成。漆層10宜爲一黏著層， 如此該層複合物可直接黏合到一基質（基板）上。「基質」 一詞，舉例而言，係指一種有價證券、鈔票、身分證、信 用卡、通行證或更普遍地指一種所要保護防僞的物品。蓋 層12宜完全蓋住該浮雕構造。此外，它在可見的範圍中宜 具有至少L5的光學折射指數，俾使該幾何輪廓高度h產 生儘量大的光學效果輪廓高度。此外，該蓋層當作防刮傷 的保護層。爲了說明簡明起見，在空氣（折射指數=1)與該 .蓋層(折射指數約1.5)之間的界面的折射的影響被忽視。 第3圖顯示相鄰的鋸齒狀浮雕構造9.1、9.2、9.3，它 們與第2圖的該二個呈示部2,3,4的亮的影像點(像素)相關 聯，且位於該場5的相關的部分面6，7或8中。當從 30mm的距離觀看，且當瞳孔直徑5mm時，如果該各二個 相鄰的呈示部之間的傾斜角度的差約爲〇·5°〜5° ’則人 眼可分別看到該呈示部2,3,4。舉例而言’這些傾斜角度爲 α=12·5。，召=15。，7=17.5。。最大傾斜角度的値…換言 之此處係爲傾斜角度7…最大爲25。，如此一方面該浮雕 構造9不會太深，另一方面所有三個呈示部在利用影印機 影印時會轉印到該影印本上。 第4圖以示意圖方式顯示利用一彩色影印機Β影印時 的幾何性質。彩色影印機13有一個玻璃板Η及一個槽孔 16,所要影印的文件15…例如一張鈔票一放在該玻璃板 ί4上，該槽孔16可沿X方向移行，且具有一光源17、= 個偏轉面鏡18、及一個具有光感測器20的檢出器19。在 _ ίο______ 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) -0 _______訂__ _______線. A7 1230325 五、發明說明（y ) 影印時，由光源17發出的光21以一預定角度斜斜射到該 文件15上及斜斜射到該文件15上之具有不同的適當的浮 雕構造9.1、9.2、9.3的平面圖案1上(第3圖）。該入射光 的一部分大約垂直於玻璃板14反射’跑到該偏轉面鏡 18上，並因而成像到該彩色影印機13的光檢出器20。 傾斜角度α、0、r選設成使得該浮雕構造9.1、9.2 、9.3浮雕構造9.1、9.2、9.3在該彩色影印機13的玻璃板 14上正確朝向時，由光源17發出的光就反射到該偏轉面 鏡18上。第5圖顯示這種狀況。各呈示部2,3,4各有一個 相關的部分面6,7,8以很高倍放大的比例顯示，其中該呈 示部的一個亮點與這些部分面相關聯。在浮雕構造9·1上 反射的光束用圖號22表示，在浮雕構造9.2上反射的光束 用圖號23表示，在浮雕構造9·3上反射的光束用圖號24 表示。如第6圖所示，在這三個圖示的部分面6,7,8上反 射的光束22,23,24近乎平行相鄰地照到該偏轉面鏡18上 ，並在該處偏轉到該光感測器20的方向。雖然該光束 22,23,24以不同角度入射到該偏轉面鏡18，上，但它們都 會成像到光檢出器上，因爲角度差夠小。在傳統的彩色影 印機，特別是能檢出典型的30°的角度差。這種由彩色影 印機檢出的範圍的界限用虛線25表示。在此傾斜角度α = 12.5。，卢=15°，r=17.5° 的例子，中光束 22,23,24 之間 最大的角度差只有10° 。 此外，典型角度以15°配合30° 「平均傾斜角度」30° ，在此傾斜角度之下，彩色影印機13之由光源17發出的 ______π_ 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) 0 -------,ιτί;-------^ A7 1230325 _______Β7____ 五、發明說明（/ C) 光21入射到所要影印的文件上。這點表示，在相關的浮雕 構造上折射的光近乎垂直地折射到該偏轉面鏡18過去。 爲了要使這些呈示部在一般的照明條件下在30cm的 觀看距離可用人眼分別看出，該帶有平面圖案1的文件的 表面須較平滑，因爲如若不然，這些呈示部會由於粗糙度 而模糊使得它們不能分別看到。此對於具有較粗糙表面的 文件…例如鈔票…的應用，則要有較大的傾斜角度α =10°， /3=15。，r=20。或甚至 α=5°，/3=15。，7=25。。又，在 此情形中，所有折射的光束22,23,24跑到彩色影印機13 的光感測器20上。在最大與最小傾斜角度之間差最大爲 20° ，因此在影印時所有呈示部都被影印。 因此在影印時，所有這三個呈示要不然就全部，要不 然就完全沒有半個轉印到影印本上。因此儲存在平面圖案 1的呈示部中的資訊不能讀取或消失。 在前面的數字的例子中，前後相隨的傾斜角度之間的 差，亦即差値/3 - α及r 一 Θ都一樣大。但前後相隨的傾 斜角度之間的差也可不一樣大。 爲了使效果與平面圖案在彩色影印機上的朝向的相依 關係保持儘量小，甚至消除，故浮雕構造9.1、9.2、9.3宜 不爲具有直溝槽的直線格柵，而係具有蛇形波狀溝槽的格 柵，亦即具有交替的曲度的溝槽的格柵，或具有圓形或近 似圓形的多角形溝槽的格柵。第7圖顯示一種具有圓形溝 槽的浮雕構造。各二條圓形線之間的距離相當於週期長度 _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)

P — — — — — — — 訂----— II--. 1230325 A7 ____B7____ 五、發明說明（[I ) 如果不使用不對稱的浮雕構造9.1、9.2、9.3 ，也可 以使用具有對稱廓形的浮雕構造，它們並不將入射光大致 反射到單一方向，而係反射到兩個方向。其一例示於第8 圖。圖中亦顯示角度α，它表示該浮雕構造相對於水平面 的斜度。 本發明的實施例並不侷限於「像素朝向」（pixel-oriented)的平面圖案。第9圖的外觀圖顯示—個非像素朝 向的平面圖案，具有二個呈示部，它們並不重疊。用平面 圖案1鋪成的面劃分成三個部分面6,7，與26。部分面26 用於作一個呈不部2，3的共同背景。部分面6包含有据 齒狀的浮雕構造，它們具有第一傾斜角度，且產生第一呈 示部2的亮點。部分面7含有鋸齒狀的浮雕構造，它們具 有第二傾斜角度，與第一傾斜角度不同，且它們產生第二 呈示部3的亮點。部分面26用於產生一種暗的或不同的背 景。舉例而言，它係設計成鏡面或具有至少3000條線/每 mm的交叉格或透明者，因此在此位置，該基板(平面圖案 黏到其上)可看得見。 因此該二個呈示部2,3係可被一位觀看者在預設照明 方向分別看到，因爲它們在各種不同的視角都可看得到。 然而該鋸齒狀的浮雕構造的傾斜角度選設成很小，使得在 用影印機影印時，該二個呈示部2,3會成像到該影印本上 。因此在影印本上可以看到該二個呈示部2,3，而不必令觀 看者改變視角或照明方向。 如果該二個呈部有一部分重疊，則本發明可依第一實施例 ____13 _— —— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

P 訂 i:-------% 1230325 A7 B7 五、發明說明（/v) 做成像素朝向的平面圖案，或依上述實施例，做非像素朝 向的平面圖案形式，如此，其中該重疊的區域係與第一呈 示部或與第二呈示部相關聯。該平面圖案也可做成此二個 實施例的組合，其中該重疊的區域做成如成像素朝向的平 面圖案的場合者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) — — — — — — — ·1[111111 ·

Claims (1)

1. (一

   .眞. A8B8C8D8 六、申請專利範圍 1·一種可呈光學方式變化的平面圖案，具有折光或反 射的構造’以產生二個到十二個的呈示部（2)，(3)，(4)，當用 垂直於該平面圖案入射的光照照明時，該呈示部可被人眼 在各種不同的視角及在30公分的觀看距離中分別察覺，其 特徵在於：這些二個到十二個呈示部中的至少二個呈示部 的視角的差比起由該折光或反射的構造上反射的光束 (22)(23)(24)的30°的由影印機檢出的角度差更小，使得利 用影印機產生的影印本的影像會將該至少二個呈示部 (2)，(3)，(4)重疊地再生。 2.如申請專利範圍第1項的平面圖案，其中：該折光 或反射的構造爲細微的浮雕構造(9.1)、（9.2)、（9.3)，該浮 雕構造(9.1)、（9.2)、（9.3)的週期長度(L)爲5//m〜1〇〇 ，該浮雕構造(9.1)、（9.2)、（9.3)呈鋸齒狀，且該與不同的 呈示部2,3,4相關聯的浮雕構造9.1、9.2、9.3具有不同的 傾斜角度α，/9，7。 3·如申請專利範圍第2項的平面圖案，其中··二個呈 不部的傾斜角度α，/9,7的差爲0.5°〜20° 。 4·如申請專利範圍第2或第3項的平面圖案，其中： 最大與最小的傾斜角度α，/3,7的差爲0.5°〜20° 。 5.如申請專利範圍第2或第3項的平面圖案，其中： 最大傾斜角度a,/S，r的値爲0.5。〜25° 。 6·如申請專利範圍第1或第2項的平面圖案，其中： 該先後相隨的傾斜角度a，/S，7的差/5-^,7-冷相同。 入如申請專利範圍第1項的平面圖案，其中··該折光 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ........................#^i!……——訂................... (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 1230325 六、申請專利範圍 或反射的構造爲細微的浮雕構造(9·1)、（9·2)、（9·3)，該浮 雕構造(9·1)、（9·2)、（9.3)的週期長度L至少5//m〜100// m，該浮雕構造（9.1)、（9.2)、（9.3)呈正弦形，且該與不同 的呈示部(2)，(3),(4)相關聯的浮雕構造(9.1)、（9.2)、（9.3)具 有不同的週期長度L及/或構造深度。 8. 如申請專利範圍第2或第3項的平面圖案，其中： 該浮雕構造(9.1)、（9.2)、（9.3)具有對稱的廓形。 9. 如申請專利範圍第2或第3項的平面圖案，其中： 該浮雕構造(9.1)、（9.2)、（9·3)的溝槽呈波狀，圓形或至少 近似圓形。 10. 如申請專利範圍第2或第3項的平面圖案，其中： 該浮雕構造(9.1)、（9.2)、（9.3)的溝槽呈直線形且不同的該 浮雕構造(9.1)、（9·2)、（9·3)的溝槽近似平行。 U.如申請專利範圍第1項的平面圖案，其中：該折光 或反射的構造做成一種立體全像圖的形式。 2 本紙張尺度適用中國國家標準（cns)A4規格(210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) -έ