WO2007006455A2 - Gitterbild und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2007006455A2
WO2007006455A2 PCT/EP2006/006489 EP2006006489W WO2007006455A2 WO 2007006455 A2 WO2007006455 A2 WO 2007006455A2 EP 2006006489 W EP2006006489 W EP 2006006489W WO 2007006455 A2 WO2007006455 A2 WO 2007006455A2
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image
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grating
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lattice
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PCT/EP2006/006489
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Wittich Kaule
Marius Dichtl
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Giesecke & Devrient Gmbh
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44F—SPECIAL DESIGNS OR PICTURES
    • B44F1/00—Designs or pictures characterised by special or unusual light effects
    • B44F1/08—Designs or pictures characterised by special or unusual light effects characterised by colour effects
    • B44F1/10—Changing, amusing, or secret pictures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/32—Holograms used as optical elements

Definitions

  • the invention relates to a grating image for displaying at least one halftone image and a method for producing such grating images.
  • holograms holographic grating images and other hologram-like diffraction structures for securing the authenticity of credit cards, value documents, product packaging and the like.
  • diffractive structures are generally produced by exposure of a photosensitive layer with superimposed coherent radiation.
  • Real holograms are created by illuminating an object with coherent laser light and superposing the laser light scattered by the object with an uninfluenced reference beam in the light-sensitive layer.
  • a layer such as a photographic film or a photoresist layer, produces there a holographic diffraction grating which can be preserved, for example, in the form of light and dark lines in a photographic film or in the form of mountains and valleys in a photoresist layer. Since the light rays are not scattered by an object in this case, the holographic diffraction grating produces only an optically variable color impression, but no image representation.
  • Holographic grating images can be generated on the basis of holographic diffraction gratings by not covering the entire surface of the photosensitive material with a uniform holographic diffraction grating. but by using appropriate masks to occupy only parts of the receiving surface with one of several different uniform lattice patterns at a time.
  • Such a holographic grating image is thus composed of a plurality of grating fields with different diffraction grating patterns. By suitable arrangement of the grating fields, a multiplicity of different image motifs can be represented with such a holographic grating image.
  • the diffraction grating patterns of a holographic grating image are usually graticules with a multiplicity of adjacent parallel grating lines.
  • the diffraction gratings of each grating field or each grating image area are characterized by the grating constant and the angular orientation of the grating pattern and the outline or contour of the area.
  • the angular orientation of the grating pattern is usually described by the azimuth angle, ie the angle between the parallel grating lines and an arbitrary reference direction.
  • the lattice constant and the azimuth angle are usually set via the wavelength and the incident direction of the exposing wave fields, and the outlines of the fields are generated by means of exposure masks.
  • the lattice pattern of the lattice pattern in a lattice image area is essential to the color of that area when viewed, while the azimuth angle is responsible for the visibility of the image area from certain directions.
  • optically variable images such as alternating or moving images, or even plastically appearing images can be generated.
  • Halftone grating images are conventionally carried out in the so-called dot-matrix method, which is described, for example, in document EP 0423 680 A2.
  • the halftone grating image is constructed from a multiplicity of small, almost point-shaped regions, which typically have a diameter of 10 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • dot-matrix hologram machine In these dot areas holographic diffraction gratings are produced with a so-called dot-matrix hologram machine.
  • dot-matrix hologram machines are now commercially available and thus also accessible to potential counterfeiters.
  • the present invention seeks to propose a grating image of the type mentioned, which has an increased security against counterfeiting and can represent the halftone images with high optical quality.
  • a method for producing such lattice images is to be specified.
  • a generic grating image for the display of at least one unscreened halftone image is designed with a plurality of brightness levels, wherein the grating image has a plurality of grating fields.
  • the grating fields each contain a grid pattern influencing electromagnetic radiation from a plurality of grating lines. When illuminated, the grating fields each generate a flat area of the halftone image with the same brightness level.
  • the invention is based on the idea of increasing the security against forgery of halftone grid images by avoiding rastering.
  • the dot-matrix division also leads to gaps and separation points in the lattice image which are not predetermined by the motif.
  • An unscreened image representation can thus achieve a higher optical quality, in particular a higher luminous intensity and a clearer color or brightness level representation of the grating image.
  • the unscanned halftone image has only a few brightness levels, in particular fewer than ten brightness levels. Unsuccessful halftone pictures with three, four or five brightness levels have proven particularly good.
  • the grid fields advantageously include at least partially grid patterns defined by a grid constant and an angular orientation, as further explained below.
  • the grating fields may also at least partially contain grating patterns that form a matt structure that exhibits no diffractive effects when viewed. Thereby Surface areas with a matt appearance can easily be integrated into a grid pattern generated by electron beam lithography.
  • the grating fields are preferably filled in an area fraction with the respective grating patterns, which corresponds to the generated brightness level.
  • the grating fields advantageously have, according to the brightness level generated, interleaved areas filled with grating patterns and unfilled areas.
  • the extent of the filled and unfilled regions is at least one dimension below the limit of resolution of the naked eye.
  • the filled and unfilled areas may be formed as narrow strips having a width below the resolution limit of the eye, or as small area elements of any shape having a size below the resolution limit of the eye.
  • the structure of the filled and unfilled regions may be visible.
  • the shape and size of the areas are chosen in this case so that they do not disturb the image impression, but preferably still support and contribute, for example, to a woodcut-like or copper-engraved image impression.
  • the grids forming a matte structure may also be completely filled with grating lines at a density corresponding to the generated brightness level.
  • the grid patterns are preferably formed at least partially from non-interrupted grid lines and generated by means of a lithography instrument.
  • the grid lines are expediently connected by arranged at their ends reversing pieces to at least one meandering running grating line.
  • the grating image in different orientations in each case represents an image, in particular an unscanned halftone image, so that a change image, a motion image, a stereo image, a backdrop image or a grating image is created for the viewer with a constant image impression.
  • at least one of the non-halftone halftone images represented by the grid image may be a true color image.
  • the invention also includes a method of generating a grating image that exhibits at least one un-halftone halftone image having a plurality of brightness levels.
  • the lattice image is generated with a plurality of lattice fields which each contain a lattice pattern of a plurality of lattice lines influencing electromagnetic radiation and which, when illuminated, respectively generate a flat region of the halftone image with the same brightness level.
  • a halftone black-and-white halftone image with a plurality of pixels is predefined, the pixels each having a gray-brightness value, b) the pixels whose brightness values are in one predetermined interval, each combined to form an image field, so that an unbiased brightness level image with a preselected number of discrete levels of brightness arises, c) grid fields of the grid image are defined, which are assigned to the combined image fields and their arrangement within the grid image of the arrangement of the image fields in the predefined halftone image, and d) the grating fields are filled with grating patterns which, when illuminated, respectively generate a flat area of the same brightness level within the ungraded brightness level image.
  • a halftone colored halftone image with a plurality of pixels is predefined, the pixels each having brightness values for certain primary colors, b) for each base color, the pixels whose brightness values are for these Basic color are in a predetermined interval, each combined into one image field, so that for each base color an unscreened color separation step image with a preselected number of discrete levels of brightness arises, c) lattice fields of the lattice image are assigned, which are assigned to the combined image fields and their arrangement within d) the lattice fields are subdivided into color subregions for the primary colors and the color subregions are filled with lattice patterns which, when illuminated, each have a planar region of the same brightness level of the primary color within the unscreened brightness level image for that base color.
  • Spectral colors in particular red, green and blue, are advantageously selected as base colors.
  • the extent of the color subregions is expediently selected in at least one dimension below the resolution limit of the naked eye.
  • the color subregions can be formed for example as narrow strips with a width below the resolution limit of the naked eye or through small surface elements of any shape with a size below the resolution limit of the naked eye.
  • Plane or curved grating images of the type described can be generated in a simple, non-holographic manner by first determining an orientation for the grating image in the space in which the unperforated halftone image should be visible.
  • step d) one or more subranges are then defined within each grid field, and for each of the subregions is determined from the fixed orientation of the grid image and the brightness value of the grid field using the relationship
  • r is a reference point in the subregion of the grid image
  • n (r), k '(r) and k ⁇ r) the normal vector
  • m represent the diffraction order
  • g represent the grating vector for the subregion.
  • the illumination vector k (f) represents a vector of length 2 ⁇ / ⁇ whose direction is given by the connecting line between an illumination point and the reference point of the respective sub-area.
  • ⁇ is the selected wavelength from the spectrum of the incident light needed to produce the true color.
  • the viewing vector P (F) is a vector of length 2 ⁇ / ⁇ , whose direction is given by the connecting line between the reference point of the respective sub-area and a viewing point.
  • the grid pattern is characterized by the grid vector g, which is a vector of length 2 ⁇ / a pointing in the direction parallel to the grid lines, a being the grid constant, i. the distance of the grid lines.
  • the position of the generally curved lattice image in space is given by the normal vector n (f), which represents a vector of length 1 perpendicular to the local lattice plane.
  • the formula (L) establishes a relationship between the lattice constant and the flexed wavelength, including the angles between the illumination direction, the viewing direction, and the lattice position in space.
  • the vector formula (L) is independent of coordinate systems. The vectors can be anywhere in space. Depending on the choice of the coordinate system and the quantities used for the description, the relationship (L) can be represented in various ways.
  • the local relation (L) describes in the most general way the connection between the local, location-dependent vectors. In many situations, the local vectors can be replaced by constant, global vectors and the calculation will be simplified. In particular, the local relationship (L) may under certain conditions be determined by the simpler, global relationship
  • the predetermined halftone image is a color image
  • the grating image may show a plurality of images, in particular a plurality of unscreened halftone images, in different orientations, wherein said steps are performed for each of the plurality of images.
  • the grating fields of the plurality of images are then expediently nested in one another, for which purpose the grating fields are preferably divided into narrow strips and the - li ⁇
  • narrow strips of belonging to different images grid fields are arranged alternately side by side.
  • the width of the narrow strips is advantageously selected below the resolution limit of the naked eye, the narrow strips preferably being aligned parallel to a rotation or tilting axis of the lattice image.
  • the grid fields can also be broken down into arbitrarily shaped small partial areas and the small partial areas of the grid fields can be arranged nested one inside the other. At least one characteristic dimension of the small subregions is expediently chosen in this case below the resolution limit of the naked eye.
  • the invention also includes an article having a grating image produced by the described method.
  • the article represents a security element for application to a data carrier, in particular a security thread, a label or a transfer element. It is likewise preferred if the article is a data carrier, in particular a banknote, a document of value, a passport, an identity card or a certificate is.
  • the object can be curved, in particular in the region of the lattice image, for example, be cylindrically curved.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a banknote with a grid image according to an embodiment of the invention
  • 2 shows the grating image of Fig. 1 in detail
  • FIG. 3 shows in (a) a predetermined rastered halftone image, in (b) the untrimmed halftone image with three brightness levels obtained by combining pixels, and in (c) the contour lines of one of the areal areas of (b),
  • Fig. 6 in (a) and (b) each grating fields with an electromagnetically active grid pattern whose graticule lines are completely randomly oriented to each other.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a banknote 10, which is provided on its front side with a grid image 12 according to the invention.
  • the lattice image 12 was generated on a transfer element, which is glued onto the banknote substrate.
  • the invention is not limited to transfer elements and banknotes, but can be used wherever lattice images can be used, for example in watch dials and costume jewelery, in labels on goods and packaging, in security elements on documents, identity cards, Passports, credit cards, health cards, etc.
  • Banknotes and similar documents For example, in addition to transfer elements, security threads and, in addition to supervisory elements, also see-through elements, such as see-through windows, for equipping with grid images. This is described in detail in application PCT / EP 2004/11497, the disclosure of which is incorporated in the present application.
  • the grating image 12 shown in detail in FIG. 2 shows an unlatched halftone image having a plurality of brightness levels, which are generated by grating fields 22-1, 22-2 and 22-3 occupied with different grating patterns.
  • the procedure according to the invention is as follows:
  • Fig. 3 shows first in (a) a predetermined, formed by a dot matrix R halftone image 30, whose dot matrix R comprises a two-dimensional array of pixels, which are given by their coordinates within the image representation and a gray-brightness value.
  • the dot matrix R typically represents a graphic image motif, such as the portrait W shown in the embodiment.
  • the dot matrix R can be in digital form, for example in a raster graphics format such as GIF (Graphics Interchange Format), JPEG (Joint Photographic Expert Group), TIFF (Tagged Image File Format) or PNG (Portable Network Graphics).
  • GIF Graphics Interchange Format
  • JPEG Joint Photographic Expert Group
  • TIFF Tagged Image File Format
  • PNG Portable Network Graphics
  • the procedure is explained below on a black and white halftone image.
  • the method according to the invention is also suitable for color images in which a vector of a color space, such as the RGB color space or the CMYK color space, is specified for each pixel.
  • a vector of a color space such as the RGB color space or the CMYK color space
  • three colorants Extracts containing the brightness values for the primary colors red, green and blue replace the described black and white halftone image.
  • the totality of the possible brightness values of the pixels of the dot matrix R is subdivided into a preselected number of brightness levels. For example, in the case of a halftone image having brightness values between 0 (darkest gray value) and 255 (brightest gray value), subdivision into three brightness levels can be made by setting brightness level 1 ("black”) to brightness values 0 to 85, brightness level 2 ("Gray") the brightness values 86 to 171 and the brightness level 3 (“white”) are assigned the brightness values 172 to 255.
  • those pixels of the dot matrix R whose brightness values lie within one of the predetermined intervals are combined to form two-dimensional image fields 32-1, 32-2 and 32-3, as shown in FIG. 3 (b), so that an overall un-graded brightness level image 34 created with three brightness levels.
  • contour lines 36-1 of the areal image field 32-1 associated with the brightness level 1 ("black") are again shown separately in Fig. 3 (c).
  • the shape of the image field 32-1 (Fig. as well as the shape of the image fields 32-2 and 32-3) after the summation of the BiId- points determined only by the motif shown, while the originally existing rasterization of the image is completely removed.
  • grid patterns 22-1, 22-2, and 22-3 associated with the image fields 32-1, 32-2, and 32-3 are then defined in the grid image 12 and whose arrangement within the lattice image corresponds to the arrangement of the image fields in the predetermined halftone image.
  • the grating fields 22-1, 22-2 and 22-3 are occupied by grating patterns corresponding to the respective brightness level, which each generate a flat area of the same brightness level when illuminated.
  • FIG. 4 shows a section 40 of a region 22 which contains regions 42 filled with lattice patterns and unfilled regions 44.
  • the total width of grid stripes and gap stripes Btot is chosen below the resolution limit of the human eye.
  • the overall width can be selected to be larger, so that the streak structure further supports the image impression in the manner of a woodcut or copper engraving.
  • the number N of brightness levels is preferably not too large and is in particular below ten.
  • the conversion of raster images into brightness level images with three, four or five brightness values has proven to be particularly suitable.
  • the grating parameters can be calculated, for example, as described in PCT / EP 2004/011497, the disclosure of which is incorporated herein by reference Registration is received.
  • each lattice pattern 50 (FIG. 5) is characterized by two lattice parameters, namely the spacing a of the lattice lines, referred to as the lattice constant, and the azimuth angle ⁇ which the lattice lines include with a reference direction Ref, as in FIG shown.
  • the two indications can also be expressed by the grating vector g, which represents a vector of length 2 ⁇ / a pointing in the direction parallel to the grating lines.
  • the geometric relationships when viewing the grating pattern 50 are also schematically illustrated in FIG. 5 for defining the occurring variables.
  • the orientation of the grating field in space is given by the normal vector n, which represents a vector of length 1, which is perpendicular to the lattice plane.
  • the incident light is characterized by one or more illumination vectors k, each representing a vector of length 2 ⁇ / ⁇ , which points from the light source to the lattice image, ⁇ is the wavelength of the light, so that monochromatic light by illumination vectors of the same length and white light is characterized by illumination vectors of different lengths.
  • the viewing vector k ' is a vector of length 2 ⁇ / ⁇ , which points from the grating image to the eye of the observer.
  • curved grid images can also be generated with the method according to the invention.
  • the normal vector unlike flat grating images, is not a constant but varies over the surface of the grating image.
  • the above-described calculation of lattice constant a and azimuth angle ⁇ is then performed for each of these sub-regions using the locally constant normal vector n (f).
  • both the illumination vector and the viewing vector depend on the position of the respective subarea in the grating image, ie by locally varying vectors k (r) and / or . £ '(F) are given.
  • the global relationship (G) then turns into the more general local form
  • the grating parameters for each grating field can be calculated using the relationship (G) or (L). For details of the calculation, reference is made to PCT / EP 2004/011497.
  • the lattice image is to show a true color image
  • the following procedure can be used: Three color separations for red, green and blue are created from the true color image, which can be predefined in the RGB color space, and, as described above, to areal areas with a predetermined number of brightness levels transformed. For example, each of the separations can be converted to a color separation level image with five brightness levels.
  • the three color separation stage images are then decomposed into narrow strips and two out of three strips of each of the color separations are omitted. The remaining strips are then interlaced so that where the first color separation strip is absent, one strip comes from the second and one strip from the third color separation.
  • the further procedure follows, for example, PCT / EP 2004/011497 in the description of FIG. 13.
  • PCT / EP 2004/011497 in the description of FIG. 13.
  • the respective primary colors are displayed as spectral colors.
  • a change picture is to be executed, i.
  • a first or another image should become visible.
  • each image is converted from a given raster image into a surface image consisting of areas occupied by one of N brightness levels.
  • the description of the local Fig. 6 is made, that is, the images are separated into strips, every other strip of each of the images is omitted. The strips are then pushed into each other so that where a strip of the first picture is missing, a strip of the second picture comes to rest. These strips are then covered with different gratings so that they light up in the desired direction.
  • the ratio of the area occupied by gratings to the total area of the strip corresponds to the brightness value.
  • the strip width plus the width of the gap is preferably below the resolution of the eye or is chosen so that the strip structure does not interfere with the image impression, but preferably still supported as in a woodcut or copper engraving.
  • the grid data is advantageously calculated as described above.
  • more than two, for example m images should be visible alternately from different directions.
  • the m pictures are available as a dot matrix in digitized form.
  • surface images are created. These are divided into strips. From each image, only every mth stripe is kept, and the intermediate (m-1) stripe is removed. The remaining strips of the m images are pushed into each other, so that, if the strips are covered accordingly with grids, the m images from different viewing directions become alternately visible.
  • the m-fold strip width is preferably below the resolution of the eye or is chosen so that the strip structure does not interfere with the image impression, but preferably still supported as in a woodcut or copper engraving.
  • the grid data is preferably calculated as described above.
  • the m images of the embodiment described above are formed from two predetermined images using a morphing computer program. It is Z.
  • a morphing computer program For example, the portrait of a human being and the face of a lion are given.
  • (m-2) intermediate images are calculated, representing a slow transformation of the human face into a lion's face.
  • the m images are sub-images from a sequence of movements that takes place in front of the observer, as in a flip-book, when the image is tilted sideways.
  • the m images can also be m views of an object from different directions, with the viewing directions between the views chosen and the eye distance of the observer is included so that when viewing the finished grid image gives a three-dimensional image appears.
  • a lattice image produced from a halftone image should not briefly light up in certain viewing directions when tilted but always remain visible over a larger viewing angle range when tilted.
  • the strip division was shown as straight vertical strips, but oblique or horizontal strips are also possible.
  • the stripes do not have to be straight, they can also be curved or wavy.
  • a motion picture can be executed in true colors and in stereo, or a true color picture can remain constant over a larger viewing area. If several effects combined with each other, it can lead to larger groups of strips that must be pushed into each other, so that the group width of adjacent strips without further measures would be higher than the resolution of the eye, which should be avoided in some embodiments.
  • Table 2 now shows the section lengths within the strips in a classification according to Table 1.
  • Table 1 For the individual color separations, the following data were used as the basis:
  • Red color separation At a wavelength of 0.630 ⁇ m, under standard conditions, 0.891 ⁇ m grid line spacing is required
  • Color separation Green At a wavelength of 0.550 ⁇ m, under standard conditions, 0.777 ⁇ m grid line spacing is required Color separation Blue: At a wavelength of 0.470 ⁇ m, 0.665 ⁇ m grid line spacing is required under standard conditions As standard conditions, consideration is considered vertically from above, illumination below 45 ° and a horizontal lattice plane.
  • a section according to Table 2 is taken, followed by 4 blank sections, then another occupied section, then 4 empty sections. This sequence is continued in the same way.
  • 2 sections are occupied according to Table 2, followed by 3 blank sections, then 2 more occupied sections, then 3 blank sections etc.
  • 3 sections are occupied according to Table 2, then follow 2 blank sections, then again 3 occupied sections, then 2 blank sections etc.
  • 4 sections are occupied according to Table 2, followed by a blank section, then again 4 occupied sections, then a blank section etc.
  • the brightest brightness level in a strip all the sections according to Table 2 are fully occupied, ie the section division is omitted at the brightest brightness level.
  • the described embodiment is only an example of how to avoid rasterization.
  • all m images pushed into one another are independent of one another and can be disassembled in any desired different ways, as long as the sum of the m stripe widths and section lengths lies below the resolution power of the eye or is chosen such that that the decomposition structure does not disturb the image impression, but still supports it as in a woodcut or copper engraving.
  • the grid fields can also contain wholly or partly grid patterns which form a matt structure, ie show no diffractive effects when viewed.
  • Such matt structures can be produced, for example, by randomly orienting the grating lines in these grids to one another.
  • FIG. 6 shows in (a) and (b) grating fields 60 with electromagnetically active grating patterns whose grating lines 62 are oriented completely randomly relative to one another.
  • the parameter "orientation” therefore varies randomly and discontinuously over the area of the grating fields 60.
  • the random variation continues over the entire area of the grating fields outside the sections shown in Fig. 6.
  • Such randomly oriented electromagnetically active grating patterns produce a non-diffractive matt structure. which clearly stands out from a directionally diffracting environment or a surrounding imprint.
  • the grating lines fill the shown area less than in Fig. 6 (a). Therefore, the grating pitch of Fig. 6 (a) has a less pronounced matte texture effect than the grating panel of Fig. 6 (b), and therefore appears darker to an observer.
  • the differently bright areas of a surface image can be filled with different light matt structures, so that a matt structure halftone image is created that can be viewed under a wide range of illumination conditions (point light such as diffuse illumination).
  • first parts of a surface image are executed in matt structure, while other parts are covered with appropriately selected diffractive structures.
  • diffractive structures as explained above, coloration and movement effects, so there is the possibility to produce non-halftone halftone screen images with static image components, which are executed in matt structure, and dynamic image components, which are formed with diffractive structures.

Landscapes

  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Credit Cards Or The Like (AREA)
  • Printing Methods (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gitterbild (12) zur Darstellung zumindest eines ungerasterten Halbtonbildes mit mehreren Helligkeitsstufen, wobei das Gitterbild mehrere Gitterfelder (22-1, 22-2, 22-3) aufweist, die jeweils ein elektromagnetische Strahlung beeinflussendes Gittermuster aus einer Vielzahl von Strichgitterlinien enthalten, und die bei Beleuchtung jeweils einen flächigen Bereich des Halbtonbildes mit gleicher Helligkeitsstufe erzeugen.

Description

Gitterbild und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Gitterbild zur Darstellung zumindest eines HaIb- tonbildes sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Gitterbilder.
Es ist bekannt, Hologramme, holographische Gitterbilder und andere hologrammähnliche Beugungsstrukturen zur Echtheitsabsicherung von Kreditkarten, Wertdokumenten, Produktverpackungen und dergleichen einzuset- zen. Derartige Beugungsstrukturen werden im Allgemeinen durch die Belichtung einer lichtempfindlichen Schicht mit überlagerter kohärenter Strahlung hergestellt. Echte Hologramme entstehen dabei, indem ein Objekt mit kohärentem Laserlicht beleuchtet wird und das von dem Objekt gestreute Laserlicht mit einem unbeeinflussten Referenzstrahl in der lichtempfindli- chen Schicht überlagert wird.
Bestehen die in der lichtempfindlichen Schicht überlagerten Lichtstrahlen andererseits aus räumlich ausgedehnten, einheitlichen kohärenten Wellenfeldern, so entstehen bei der Überlagerung holographische Beugungsgitter. Die Einwirkung der überlagerten Wellenfelder auf die lichtempfindliche
Schicht, wie etwa einen photographischen Film oder eine Photoresistschicht, erzeugt dort ein holographisches Beugungsgitter, das beispielsweise in Form heller und dunkler Linien in einem photographischen Film oder in Form von Bergen und Tälern in einer Photoresistschicht konserviert werden kann. Da die Lichtstrahlen in diesem Fall nicht durch ein Objekt gestreut werden, erzeugt das holographische Beugungsgitter lediglich einen optisch variablen Farbeindruck, jedoch keine Bilddarstellung.
Auf Grundlage holographischen Beugungsgittern lassen sich holographische Gitterbilder erzeugen, indem nicht die gesamte Fläche des lichtempfindlichen Materials mit einem einheitlichen holographischen Beugungsgitter be- legt wird, sondern indem geeignete Masken verwendet werden, um jeweils nur Teile der Aufnahmefläche mit einem von mehreren verschiedenen einheitlichen Gittermustern zu belegen. Ein solches holographisches Gitterbild setzt sich somit aus mehreren Gitterfeldern mit unterschiedlichen Beugungs- gittermustern zusammen. Durch geeignete Anordnung der Gitterfelder lässt sich mit einem derartigen holographischen Gitterbild eine Vielzahl unterschiedlicher Bildmotive darstellen.
Bei den Beugungsgittermustern eines holographischen Gitterbilds handelt es sich üblicherweise um Strichgitter mit einer Vielzahl nebeneinander liegender paralleler Gitterlinien. Die Beugungsgitter jeden Gitterfelds bzw. jeden Gitterbildbereichs sind durch die Gitterkonstante und die Winkelorientierung des Gittermusters und den Umriss oder die Kontur des Bereichs charakterisiert. Die Winkelorientierung des Gittermusters wird üblicherweise durch den Azimutwinkel, also den Winkel zwischen den parallelen Gitterlinien und einer willkürlich festgelegten Referenzrichtung beschrieben. Bei holographischen Beugungsgittern werden die Gitterkonstante und der Azimutwinkel üblicherweise über die Wellenlänge und die Einfallsrichtung der belichtenden Wellenfelder eingestellt und die Umrisse der Felder mithilfe von Belichtungsmasken erzeugt.
Generell lässt sich sagen, dass die Gitterkonstante des Gittermusters in einem Gitterbildbereich wesentlich für die Farbe dieses Bereichs bei der Betrachtung ist, während der Azimutwinkel für die Sichtbarkeit des Bildbereichs aus bestimmten Richtungen verantwortlich ist. Auf Grundlage dieser Technik können daher optisch variable Bilder, wie etwa Wechsel- oder Bewegungsbilder, oder auch plastisch erscheinende Bilder erzeugt werden. Halbton-Gitterbilder werden herkömmlich im so genannten Dot-Matrix- Verf ahren ausgeführt, das beispielsweise in der Druckschrift EP 0423 680 A2 beschrieben ist. Dabei wird das Halbton- Gitterbild aus einer Vielzahl von kleinen, nahezu punktförmigen Bereichen aufgebaut, die typischerweise ei- nen Durchmesser von 10 μm bis 200 μm aufweisen. In diesen Punktbereichen werden mit einer so genannten Dot-Matrix- Hologramm-Maschine holographische Beugungsgitter erzeugt. Derartige Dot-Matrix Hologramm- Maschinen sind allerdings mittlerweile im Handel zu erwerben und damit auch potentiellen Fälschern zugänglich.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gitterbild der eingangs genannten Art vorzuschlagen, das eine erhöhte Fälschungssicherheit aufweist und das Halbtonbilder mit hoher optischer Qualität darstellen kann. Darüber hinaus soll ein Verfahren zum Herstellen derartiger Gitterbilder angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch das Gitterbild mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Gitterbilds und ein Gegenstand mit einem solchen Gitterbild sind in den nebengeordneten Ansprüchen angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach der Erfindung ist ein gattungsgemäßes Gitterbild für die Darstellung zumindest eines ungerasterten Halbtonbildes mit mehreren Helligkeitsstufen ausgelegt, wobei das Gitterbild mehrere Gitterfelder aufweist. Die Gitterfelder enthalten jeweils ein elektromagnetische Strahlung beeinflussendes Gittermuster aus einer Vielzahl von Strichgitterlinien. Bei Beleuchtung erzeugen die Gitterfelder jeweils einen flächigen Bereich des Halbtonbildes mit gleicher Helligkeitsstufe. Die Erfindung beruht dabei auf dem Gedanken, die Fälschungssicherheit von Halbton-Gitterbildern durch die Vermeidung einer Rasterung zu erhöhen. Während Dot-Matrix- Vorrichtungen zur Herstellung gerasterter Gitterbilder im Handel erhältlich sind und damit einem weiten Personenkreis zur Verfügung stehen, ist die Belegung von flächigen, unregelmäßig berandeten Bereichen mit Gittermustern deutlich aufwändiger und nicht für jedermann möglich. Beim Betrachten eines Halbton-Gitterbildes mit einer Lupe kann eine vorliegende Rasterung erkannt werden, es ist somit ohne weiteres möglich, die Echtheit eines als ungerastert bekannten Halbton-Gitterbilds zu prü- fen.
Neben dem Aspekt der Fälschungssicherheit führt die Dot-Matrix- Auf tei- lung auch zu vom Motiv nicht vorgegebenen Lücken und Trennstellen im Gitterbild. Eine ungerasterte Bilddarstellung kann somit eine höher optische Qualität, insbesondere eine höhere Leuchtstärke und klarere Färb- oder Helligkeitsstufendarstellung des Gitterbilds erreichen.
Um einen deutlichen Unterschied zu Rasterbildern zu erzielen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das ungerasterte Halbtonbild nur einige we- nige Helligkeitsstufen, insbesondere weniger als zehn Helligkeitsstufen aufweist. Besonders gut haben sich ungerasterte Halbtonbilder mit drei, vier oder fünf Helligkeitsstufen bewährt.
Die Gitterfelder enthalten mit Vorteil zumindest teilweise Gittermuster, die durch eine Gitterkonstante und eine Winkelorientierung definiert sind, wie weiter unter im Detail erläutert. Alternativ oder zusätzlich können die Gitterfelder auch zumindest teilweise Gittermuster enthalten, die eine Mattstruktur bilden, die bei Betrachtung keine diffraktiven Effekte zeigt. Dadurch können Flächenbereiche mit mattem Erscheinungsbild einfach in ein elektro- nenstrahllithographisch erzeugtes Gitterbild integriert werden.
Um eine Mattstruktur zur bilden, sind die Strichgitterlinien in den Gitterf el- dem zweckmäßig zufällig zueinander orientiert. Insbesondere variiert die Orientierung der Strichgitterlinien zufällig und sprunghaft. Nähere Details zur Herstellung und den Eigenschaften derartiger Mattstrukturen sind in der PCT/ EP2005/ 000659 angegeben, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Um bei Beleuchtung die gewünschte Helligkeit eines Gitterfelds zu rekonstruieren, sind die Gitterfelder bevorzugt in einem Flächenanteil mit den jeweiligen Gittermustern gefüllt, der der erzeugten Helligkeitsstufe entspricht. Die Gitterfelder weisen dazu mit Vorteil entsprechend der erzeugten Hellig- keitsstuf e ineinander verschachtelte, mit Gittermustern gefüllte Bereiche und ungefüllte Bereiche auf.
Nach einer vorteilhaften Erfindungsvariante liegt die Ausdehnung der gefüllten und ungefüllten Bereiche in zumindest einer Dimension unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen Auges. Insbesondere können die gefüllten und ungefüllten Bereiche als schmale Streifen mit einer Breite unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges, oder als kleine Flächenelemente beliebiger Form mit einer Größe unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges ausgebildet sein.
In alternativen Ausgestaltungen kann die Struktur der gefüllten und ungefüllten Bereiche sichtbar sein. Form und Größe der Bereiche werden in diesem Fall so gewählt, dass sie den Bildeindruck nicht stören, sondern vor- zugsweise noch unterstützen und beispielsweise zu einem holzschnittartigen oder kupferstichartigen Bildeindruck beitragen.
Die Gitterfelder, die eine Mattstruktur bilden, können auch vollständig mit Strichgitterlinien gefüllt sein und zwar in einer Dichte, die der erzeugten Helligkeitsstufe entspricht.
Die Gittermuster sind vorzugsweise zumindest teilweise aus nicht unterbrochenen Gitterlinien gebildet und mittels eines Lithographieinstruments er- zeugt. Die Gitterlinien sind dabei zweckmäßig durch an ihren Enden angeordnete Umkehrstücke zu mindestens einer mäanderf örmig verlaufenden Gitterlinie verbunden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung stellt das Gitterbild in unterschiedli- chen Orientierungen jeweils ein Bild, insbesondere ein ungerastertes Halbtonbild dar, so dass für den Betrachter ein Wechselbild, ein Bewegungsbild, ein Stereobild, ein Kulissenbild oder ein Gitterbild mit beim Bewegen konstantem Bildeindruck entsteht. Zumindest eines der von dem Gitterbild dargestellten ungerasterten Halbtonbilder kann zudem ein Echtfarbbild sein.
Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Erzeugen eines Gitterbildes, das zumindest ein ungerastertes Halbtonbild mit mehreren Helligkeitsstufen zeigt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Gitterbild mit mehreren Gitterfeldern erzeugt, die jeweils ein elektromagnetische Strahlung be- einflussendes Gittermuster aus einer Vielzahl von Strichgitterlinien enthalten, und die bei Beleuchtung jeweils einen flächigen Bereich des Halbtonbildes mit gleicher Helligkeitsstufe erzeugen. Ausgehend von einem gerasterten Schwarz- Weiß-Halbtonbild wird bei einer bevorzugten Verfahrensvariante a) ein gerastertes Schwarz-Weiß-Halbtonbild mit einer Mehrzahl von Bildpunkten vorgegeben, wobei die Bildpunkte jeweils einen Grau- Helligkeitswert aufweisen, b) werden die Bildpunkte, deren Helligkeitswerte in einem vorgegebenen Intervall liegen, jeweils zu einem Bildfeld zusammengefasst, so dass ein ungerastertes Helligkeitsstufenbild mit einer vorgewählten Anzahl an diskreten Helligkeitsstufen entsteht, c) werden Gitterfelder des Gitterbildes festgelegt, die den zusammenge- fassten Bildfeldern zugeordnet sind und deren Anordnung innerhalb des Gitterbilds der Anordnung der Bildfelder in dem vorgegebenen Halbtonbild entspricht, und d) werden die Gitterfelder mit Gittermustern gefüllt werden, die bei Be- leuchtung jeweils einen flächigen Bereich gleicher Helligkeitsstufe innerhalb des ungerasterten Helligkeitsstufenbilds erzeugen.
Ausgehend von einem gerasterten farbigen Halbtonbild wird in einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Verfahrensvariante a) ein gerastertes farbiges Halbtonbild mit einer Mehrzahl von Bildpunkten vorgegeben, wobei die Bildpunkte jeweils Helligkeitswerte für gewisse Grundfarben aufweisen, b) werden für jede Grundfarbe die Bildpunkte, deren Helligkeitswerte für diese Grundfarbe in einem vorgegebenen Intervall liegen, jeweils zu einem Bildfeld zusammengefasst, so dass für jede Grundfarbe ein ungerastertes Farbauszugsstufenbild mit einer vorgewählten Anzahl an diskreten Helligkeitsstufen entsteht, c) werden Gitterfelder des Gitterbildes festgelegt, die den zusammenge- fassten Bildfeldern zugeordnet sind und deren Anordnung innerhalb des Gitterbilds der Anordnung der Bildfelder in dem vorgegeben farbigen Halbtonbild entspricht, und d) werden die Gitterfelder in Farb-Unterbereiche für die Grundfarben unterteilt werden und die Farb-Unterbereiche mit Gittermustern ge- füllt, die bei Beleuchtung jeweils einen flächigen Bereich gleicher Helligkeitsstufe der Grundfarbe innerhalb des ungerasterten Helligkeitsstufenbilds für diese Grundfarbe erzeugen.
Als Grundfarben werden mit Vorteil Spektralfarben, insbesondere Rot, Grün und Blau gewählt. Die Ausdehnung der Farb-Unterbereiche wird dabei zweckmäßig in zumindest einer Dimension unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen Auges gewählt. Die Farb-Unterbereiche können dazu beispielsweise als schmale Streifen mit einer Breite unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen Auges oder durch kleine Flächenelemente beliebiger Form mit einer Größe unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen Auges gebildet sein.
Ebene oder gekrümmte Gitterbilder der beschriebenen Art können auf einfache, nicht holographische Weise erzeugt werden, indem zunächst eine Orientierung für das Gitterbild im Raum festgelegt wird, in welcher das ungeras- terte Halbtonbild sichtbar sein soll. Im Schritt d) werden dann ein oder mehrere Unterbereiche innerhalb jedes Gitterfeldes festgelegt und für jeden der Unterbereiche wird aus der festgelegten Orientierung des Gitterbilds und des Helligkeitswerts des Gitterfelds unter Verwendung der Beziehung
ή(f) x (k'(r) - k(r) )= mg (L)
ein Gittermuster mit einer Gitterkonstante und einer Winkelorientierung bestimmt, wobei r einen Bezugsauf punkt in dem Unterbereich des Gitterbilds, n(r) , k'(r) und k{r) den Normalenvektor, den Betrachtungsvektor bzw. den Beleuchtungsvektor im Bezugsaufpunkt f , m die Beugungsordnung und g den Gittervektor für den Unterbereich darstellen.
In der angegebenen Beziehung (L) stellt der Beleuchtungsvektor k(f) einen Vektor der Länge 2π/λ dar, dessen Richtung durch die Verbindungslinie zwischen einem Beleuchtungspunkt und dem Bezugsaufpunkt des jeweiligen Unterbereichs gegeben ist. λ ist dabei die ausgewählte Wellenlänge aus dem Spektrum des einfallenden Lichts, die zum Erzeugen der Echtfarbe benötigt wird. Der Betrachtungsvektor P(F) ist ein Vektor der Länge 2π/λ, des- sen Richtung durch die Verbindungslinie zwischen dem Bezugsauf punkt des jeweiligen Unterbereichs und einem Betrachtungspunkt gegeben ist. Das Gittermuster ist durch den Gittervektor g charakterisiert, der einen Vektor der Länge 2π/a darstellt, der in Richtung parallel zu den Gitter linien zeigt, a ist dabei die Gitterkonstante, d.h. der Abstand der Gitterlinien. Die Lage des im allgemeinen Fall gekrümmten Gitterbilds im Raum wird durch den Normalenvektor n(f ) angegeben, der einen Vektor der Länge 1 darstellt, der senkrecht auf der lokalen Gitterebene steht.
Die Formel (L) stellt eine Beziehung her zwischen Gitterkonstante und ge- beugter Wellenlänge unter Einbeziehung der Winkel zwischen Beleuchtungsrichtung, Betrachtungsrichtung und Gitterlage im Raum. Die Vektorformel (L) ist unabhängig von Koordinatensystemen. Die Vektoren können beliebig im Raum liegen. Je nach Wahl des Koordinatensystems und der zur Beschreibung konkret verwendeten Größen lässt sich die Beziehung (L) in verschiedener Weise darstellen.
Die lokale Beziehung (L) beschreibt in allgemeinster Form den Zusammenhang zwischen den lokalen, ortsabhängigen Vektoren. In vielen Situationen können die lokalen Vektoren durch konstante, globale Vektoren ersetzt und die Berechnung dadurch vereinfacht werden. Insbesondere kann die lokale Beziehung (L) unter bestimmen Voraussetzungen durch die einfachere, globale Beziehung
n x (k'- k)= mg (G)
ersetzt werden. Nähere Details sind in der PCT/ EP2004/ 011497 und den deutschen Patentanmeldungen 102004006 771.6 und 102004 060 672.2 angegeben, deren Offenbarungen insoweit in die vorliegende Anmeldung aufge- nommen werden.
Handelt es sich bei dem vorgegebenen Halbtonbild um ein Farbbild, so werden zweckmäßig nach der Festlegung der Orientierung des Gitterbilds im Raum in Schritt d) ein oder mehrere weitere Unterbereiche innerhalb der Farb-Unterbereiche jedes Gitterfeldes festgelegt und es wird für jeden der weiteren Unterbereiche aus der festgelegten Orientierung des Gitterbilds, der Grundfarbe und des Helligkeitswerts des Farb-Unterbereichs unter Verwendung der Beziehung (L) ein Gittermuster mit einer Gitterkonstante und einer Winkelorientierung bestimmt, wobei f einen Bezugsaufpunkt in dem Unter- bereich des Gitterbilds, n(r), k'(r) und k(r) den Normalenvektor, den Betrachtungsvektor bzw. den Beleuchtungsvektor im Bezugsaufpunkt r , m die Beugungsordnung und g den Gittervektor für den weiteren Unterbereich darstellen.
Das Gitterbild kann in unterschiedlichen Orientierungen mehrere Bilder, insbesondere mehrere ungerasterte Halbtonbilder zeigen, wobei die genannten Schritte für jedes der mehreren Bilder durchgeführt werden. Die Gitterfelder der mehreren Bilder werden dann zweckmäßig ineinander verschachtelt, wozu die Gitterfelder bevorzugt in schmale Streifen zerlegt und die - li ¬
schmalen Streifen der zu verschiedenen Bildern gehörenden Gitterfelder alternierend nebeneinander angeordnet werden. Die Breite der schmalen Streifen wird mit Vorteil unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen Auges gewählt, wobei die schmalen Streifen bevorzugt parallel zu einer Dreh- oder Kippachse des Gitterbildes ausgerichtet werden. Alternativ können die Gitterfelder auch in beliebig geformte kleine Teilbereiche zerlegt werden und die kleinen Teilbereiche der Gitterfelder ineinander verschachtelt angeordnet werden. Zumindest eine charakteristische Abmessung der kleinen Teilbereiche wird in diesem Fall zweckmäßig unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen Auges gewählt.
Die Erfindung umf asst auch einen Gegenstand mit einem nach dem beschriebenen Verfahren erzeugten Gitterbild. In einer bevorzugten Ausgestaltung stellt der Gegenstand ein Sicherheitselement zum Aufbringen auf einen Datenträger, insbesondere einen Sicherheitsfaden, ein Etikett oder ein Transferelement dar. Es ist ebenfalls bevorzugt, wenn der Gegenstand ein Datenträger, insbesondere eine Banknote, ein Wertdokument, ein Pass, eine Ausweiskarte oder eine Urkunde ist. Der Gegenstand kann insbesondere im Bereich des Gitterbilds gekrümmt, etwa zylindrisch gekrümmt sein.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem Gitterbild nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2 das Gitterbild der Fig. 1 im Detail,
Fig. 3 in (a) ein vorgegebenes gerastertes Halbtonbild, in (b) das durch Zusammenfassung von Bildpunkten erhaltene ungeras- terte Halbtonbild mit drei Helligkeitsstufen, und in (c) die Konturlinien eines der flächigen Bereiche von (b),
Fig. 4 einen Ausschnitt eines mit Gittermustern belegten Gitterfeldes eines ungerasterten Halbton-Gitterbilds,
Fig. 5 die geometrischen Verhältnisse bei der Betrachtung eines Gitterbilds zur Definition der auftretenden Größen, und
Fig. 6 in (a) und (b) jeweils Gitterfelder mit einem elektromagnetisch aktiven Gittermuster, deren Strichgitterlinien völlig zufällig zueinander orientiert sind.
Die Erfindung wird nun am Beispiel einer Banknote erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die auf ihrer Vorderseite mit einem erfindungsgemäßen Gitterbild 12 versehen ist. Im Ausführungsbeispiel wurde das Gitterbild 12 dazu auf einem Transferelement erzeugt, das auf das Banknotensubstrat aufgeklebt ist.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf Transferelemente und Bankno- ten beschränkt ist, sondern überall eingesetzt werden kann, wo Gitterbilder zur Anwendung kommen können, beispielsweise bei Uhrenzifferblättern und Modeschmuck, bei Etiketten auf Waren und Verpackungen, bei Sicherheitselementen auf Dokumenten, Ausweisen, Pässen, Kreditkarten, Gesundheitskarten usw. Bei Banknoten und ähnlichen Dokumenten kommen bei- spielsweise außer Transferelementen auch Sicherheitsfäden und außer Aufsichtselementen auch Durchsichtselemente, wie Durchsichtsfenster, zur Ausstattung mit Gitterbildern infrage. Dies ist in der Anmeldung PCT/ EP 2004/11497 ausführlich beschrieben, deren Offenbarung insoweit in die vor- liegende Anmeldung aufgenommen wird.
Bei Beleuchtung zeigt das in Fig. 2 im Detail dargestellte Gitterbild 12 ein ungerastertes Halbtonbild mit mehreren Helligkeitsstufen, die durch mit verschiedenen Gittermustern belegte Gitterfelder 22-1, 22-2 bzw. 22-3 erzeugt werden. Zur Herstellung eines derartigen ungerasterten Halbton-Gitterbilds wird erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen:
Fig. 3 zeigt zunächst in (a) ein vorgegebenes, durch ein Punktraster R gebildetes Halbtonbild 30, dessen Punktraster R ein zweidimensionales Array von Bildpunkten umfasst, die jeweils durch ihre Koordinaten innerhalb der Bilddarstellung und einen Grau-Helligkeitswert gegeben sind. Das Punktraster R stellt typischerweise ein graphisches Bildmotiv, wie etwa das im Ausführungsbeispiel gezeigte Portrait W dar.
Das Punktraster R kann in digitaler Form vorliegen, beispielsweise in einem Rastergraphikformat wie GIF (Graphics Interchange Format), JPEG (Joint Photographics Expert Group), TIFF (Tagged Image File Format) oder PNG (Portable Network Graphics).
Der Einfachheit halber wird das Vorgehen im Folgenden an einem Schwarz- Weiß-Halbtonbild erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich jedoch selbstverständlich auch für Farbbilder, bei denen für jeden Bildpunkt ein Vektor eines Farbraums, etwa des RGB-Farbraums oder des CMYK- Farbraums angegeben ist. In diesem Fall können beispielsweise drei Färb- auszüge, die die Helligkeitswerte für die Grundfarben Rot, Grün und Blau enthalten, an die Stelle des beschriebenen Schwarz- Weiß-Halbtonbildes treten.
Zurückkommend auf die Darstellung der Fig. 3 wird die Gesamtheit der möglichen Helligkeitswerte der Bildpunkte des Punktrasters R in eine vorgewählte Anzahl von Helligkeitsstufen unterteilt. Beispielsweise kann bei einem Halbtonbild, das Helligkeitswerte zwischen 0 (dunkelster Grauwert) und 255 (hellster Grauwert) aufweist, eine Unterteilung in drei Helligkeits- stufen vorgenommen werden, indem der Helligkeitsstufe 1 („Schwarz") die Helligkeitswerte 0 bis 85, der Helligkeitsstufe 2 („Grau") die Helligkeitswerte 86 bis 171 und der Helligkeitsstufe 3 („Weiß") die Helligkeitswerte 172 bis 255 zugeordnet werden.
Dann werden diejenigen Bildpunkte des Punktrasters R, deren Helligkeitswerte innerhalb eines der vorgegebenen Intervalle liegen, zu flächigen Bildfeldern 32-1, 32-2 und 32-3 zusammengefasst, wie in Fig. 3(b) gezeigt, so dass insgesamt ein ungerastertes Helligkeitsstufenbild 34 mit drei Helligkeitsstufen entsteht.
Die Konturlinien 36-1 des flächigen Bildfelds 32-1, das der Helligkeitsstufe 1 („Schwarz") zugeordnet ist, sind in Fig. 3(c) nochmals separat dargestellt. Wie unmittelbar zu erkennen, ist die Form des Bildfelds 32-1 (wie auch die Form der Bildfelder 32-2 und 32-3) nach der Zusammenfassung der BiId- punkte nur noch durch das dargestellte Motiv bestimmt, während die ursprünglich vorhandene Rasterung des Bildes vollständig entfernt ist.
Mit Bezug auf Fig. 2 werden in dem Gitterbild 12 dann Gitterfelder 22-1, 22-2 und 22-3 festgelegt, die den Bildfeldern 32-1, 32-2 und 32-3 zugeordnet sind und deren Anordnung innerhalb des Gitterbilds der Anordnung der Bildfelder in dem vorgegebenen Halbtonbild entspricht. Die Gitterfelder 22-1, 22-2 und 22-3 werden entsprechend der jeweiligen Helligkeitsstufe mit Gitter- rnustern belegt, die bei Beleuchtung jeweils einen flächigen Bereich gleicher Helligkeitsstufe erzeugen.
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt 40 eines Bereichs 22, der mit Gittermustern gefüllte Bereiche 42 und ungefüllte Bereiche 44 enthält. Die gefüllten Bereiche 42 und die ungefüllten Bereiche 44 sind jeweils in Form schmaler Streifen mit einer Breite 42-B bzw. 44-B ausgebildet, wobei das Verhältnis der Gitterstreifenbreite 42-B zur Gesamtbreite von Gitterstreifen und Lückenstreifen, Bgesamt = 42-B + 44-B, den gewünschten Helligkeitswert des Bereichs 22 liefert.
Um den optischen Eindruck des Halbtonbildes nicht zu beeinträchtigen, wird die Gesamtbreite von Gitterstreifen und Lückenstreifen Bgesamt unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges gewählt. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Gesamtbreite auch größer gewählt werden, so dass die Streif enstruktur den Bildeindruck in der Art eines Holzschnitts oder Kupferstichs noch unterstützt.
Es versteht sich, dass auch eine andere Anzahl von Helligkeitsstufen als drei gewählt werden kann. Die Anzahl N der Helligkeitsstufen ist bevorzugt jedoch nicht zu groß und liegt insbesondere unterhalb von zehn. Um eine Darstellung mit klaren Konturen und einen gut erkennbaren Unterschied zu herkömmlichen Rasterbildern zu erreichen, hat sich die Umwandlung von Rasterbildern in Helligkeitsstufenbilder mit drei, vier oder fünf Helligkeitswerten als besonders geeignet herausgestellt. Um auf einfache, nicht holographische Weise ein ebenes oder gekrümmtes Gitterbild zu erzeugen, das zumindest ein ungerastertes Halbtonbild mit mehreren Helligkeitsstufen zeigt, können die Gitterparameter beispielsweise wie in der PCT/ EP 2004/011497 beschrieben berechnet werden, deren Of- fenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Kurz zusammengefasst wird jedes Gittermuster 50 (Fig. 5) durch zwei Gitterparameter charakterisiert, nämlich den Abstand a der Gitterlinien, der als Gitterkonstante bezeichnet wird, und den Azimutwinkel ω, den die Gitterli- nien mit einer Referenzrichtung Ref einschließen, wie in Fig. 5 gezeigt. Die beiden Angaben können auch durch den Gittervektor g ausgedrückt werden, der einen Vektor der Länge 2π/a darstellt, der in Richtung parallel zu den Gitterlinien zeigt.
Auch die geometrischen Verhältnisse bei der Betrachtung des Gittermusters 50 sind zur Definition der auftretenden Größen in Fig. 5 schematisch dargestellt. Die Orientierung des Gitterfelds im Raum wird durch den Normalenvektor n angegeben, der einen Vektor der Länge 1 darstellt, der senkrecht auf der Gitterebene steht. Das einfallende Licht wird durch einen oder meh- rere Beleuchtungsvektoren k charakterisiert, die jeweils einen Vektor der Länge 2π/λ darstellen, der von der Lichtquelle zum Gitterbild zeigt, λ ist dabei die Wellenlänge des Lichts, so dass monochromatisches Licht durch Beleuchtungsvektoren gleicher Länge und weißes Licht durch Beleuchtungsvektoren unterschiedlicher Länge charakterisiert ist. Der Betrachtungsvektor k' ist ein Vektor der Länge 2π/λ, der vom Gitterbild zum Auge des Betrachters zeigt.
Ein Gitterfeld eines ebenen Gitterbilds ist für den Betrachter nun gerade dann sichtbar, wenn die oben angegebene Bedingung (G) n x \k' — kj= mg
für eine ganze Zahl m erfüllt ist, da nur dann eine konstruktive Interferenz der reflektierten Lichtstrahlen in Betrachtungsrichtung erfolgt.
Neben ebenen Gitterbildern lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch gekrümmte Gitterbilder erzeugen. Bei gekrümmten Gitterbildern ist der Normalenvektor anders als bei ebenen Gitterbildern keine Konstante, sondern variiert über der Fläche des Gitterbilds. Zur Berechnung eines ge- krümmten Gitterbilds wird daher jeder Gitterbildbereich in kleine Unterbereiche aufgeteilt, innerhalb derer der Normalenvektor n(r) für einen Bezugsaufpunkt P mit den Koordinaten r = (xQ , y0 , z0 ) in guter Näherung als konstant aufgefasst werden kann. Die oben beschriebene Berechnung von Gitterkonstante a und Azimutwinkel ω wird dann für jeden dieser Unterberei- che unter Verwendung des lokal konstanten Normalenvektors n(f) durchgeführt.
Im allgemeinsten Fall kann bei der Berechnung weiter berücksichtigt werden, dass bei einem ausgedehnten Gitterbild und endlichem Abstand von Lichtquelle und Betrachter sowohl der Beleuchtungsvektor als auch der Betrachtungsvektor von der Position des jeweiligen Unterbereichs im Gitterbild abhängen, also durch örtlich variierende Vektoren k(r) bzw. £ '(F) gegeben sind. Die globale Beziehung (G) stellt sich dann in der allgemeineren lokalen Form
π(r) x (*'(r) - *(?) )= W^ (L) dar. Diese Beziehung (L) kann selbstverständlich auch für die Berechnung ebener Gitterbilder verwendet werden, wobei der Normalenvektor n(r) in diesem Fall konstant ist, und nur der Beleuchtungsvektor und der Betrachtungsvektor über der Fläche des Gitterbilds variieren.
Nach Vorgabe der gewünschten Betrachtungsbedingungen durch Beleuch- tungs- und Betrachtungsrichtung, der gewünschten Geometrie des Gitterbilds und des gewünschten Helligkeits- und Farbeindrucks für jedes Gitterfeld können mithilfe der Beziehung (G) oder (L) die Gitterparameter für jedes Gitterfeld berechnet werden. Für Einzelheiten zur Berechnung wird auf die Druckschrift PCT/ EP 2004/011497 verwiesen.
Soll das Gitterbild ein Echtfarbenbild zeigen, kann wie folgt vorgegangen werden: Aus dem Echtfarbenbild, das etwa im RGB-Farbraum vorgegeben sein kann, werden drei Farbauszüge für Rot, Grün und Blau erstellt und wie oben beschrieben zu flächigen Bereichen mit einer vorgegebenen Zahl an Helligkeitsstufen umgewandelt. Beispielsweise kann jeder der Farbauszüge in ein Farbauszugsstuf enbild mit fünf Helligkeitsstufen umgewandelt werden.
Die drei Farbauszugsstufenbilder werden dann in schmale Streifen zerlegt und je zwei von drei Streifen jedes der Farbauszüge werden weggelassen. Die verbleibenden Streifen werden dann so ineinander verschachtelt, dass dort, wo Streifen des ersten Farbauszugs fehlen, ein Streifen aus dem zweiten und ein Streifen aus dem dritten Farbauszug zu liegen kommt. Das weitere Vorgehen folgt beispielsweise der PCT/EP 2004/011497 bei der Beschreibung der dortigen Fig. 13. Anstatt der drei Farbauszüge für Rot, Grün und Blau können selbstverständlich auch andere Farbsysteme mit anderen Färb- auszügen angewandt werden. Die jeweiligen Grundfarben werden dabei als Spektralfarben dargestellt.
Eine weitere Möglichkeit, Echtfarbbilder durch Gitterbilder darzustellen, ist in der deutschen Patentanmeldung 10 20040600672.2 beschrieben, deren Offenbarung insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel soll ein Wechselbild ausgeführt werden, d.h. je nach Betrachtungsrichtung soll ein erstes oder ein anderes Bild sichtbar werden. Dazu wird jedes Bild, wie oben beschrieben, aus einem vorgegebenen Rasterbild in ein Flächenbild umgewandelt, bestehend aus Flächen, die mit einer aus N Helligkeitsstufen belegt sind. Anschließend wird wie in der PCT/ EP 2004/011497 bei der Beschreibung der dortigen Fig. 6 vorgegangen, das heißt, die Bilder werden in Streifen zerlegt, jeder zweite Streifen jedes der Bilder wird weggelassen. Die Streifen werden dann so ineinander geschoben, dass dort, wo ein Streifen des ersten Bildes fehlt, ein Streifen des zweiten Bildes zu liegen kommt. Diese Streifen werden dann mit unterschiedlichen Gittern belegt, so dass sie in gewünschter Richtung aufleuchten. Innerhalb jedes Streifens entspricht das Verhältnis der mit Gittern belegten Fläche zu der Gesamtfläche des Streifens dem Helligkeitswert. Die Streifenbreite plus die Breite der Lücke liegt vorzugsweise unterhalb des Auflösungsvermögens des Auges oder ist so gewählt, dass die Streifenstruktur den Bildeindruck nicht stört, sondern vorzugsweise noch unterstützt wie bei einem Holzschnitt oder Kupferstich. Die Gitterdaten werden mit Vorteil wie oben beschrieben berechnet.
In weiteren Ausführungsbeispielen sollen mehr als zwei, beispielsweise m Bilder wechselnd aus unterschiedlichen Richtungen sichtbar werden. Die m Bilder liegen als Punktraster in digitalisierter Form vor. Wie oben beschrie- ben werden zunächst Flächenbilder erstellt. Diese werden in Streifen unterteilt. Von jedem Bild wird nur jeder m-te Streifen behalten, die dazwischen liegenden (m-1) Streifen werden entfernt. Die verbleibenden Streifen der m Bilder werden ineinander geschoben, so dass, wenn man die Streifen ent- sprechend mit Gittern belegt, die m Bilder aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen wechselweise sichtbar werden. Die m-fache Streifenbreite liegt vorzugsweise unterhalb des Auflösungsvermögens des Auges oder ist so gewählt, dass die Streifenstruktur den Bildeindruck nicht stört, sondern vorzugsweise noch unterstützt wie bei einem Holzschnitt oder Kupferstich. Die Gitterdaten werden vorzugsweise wie oben beschrieben berechnet.
Bei einem Ausführungsbeispiel entstehen die m Bilder der oben beschriebenen Ausführungsform beispielsweise aus zwei vorgegebenen Bildern mit Hilfe eines Morphing-Computer-Programms. Es ist z. B. das Portrait eines Menschen und das Gesicht eines Löwen vorgegeben. Mithilfe des Morphing- Programms werden (m-2) Zwischenbilder errechnet, die eine langsame Verwandlung des Menschengesichts in ein Löwengesicht darstellen. Man hat nun m Rasterbilder. Diese werden wie oben beschrieben weiter bearbeitet, so dass man letztendlich ein Kippbild erhält bei dem beim seitlichen Kippen des Bildes vor dem Betrachter ein Mensch sich langsam in einen Löwen verwandelt und beim Zurückkippen wieder zu einem Menschen wird.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die m Bilder Teilbilder aus einem Bewegungsablauf, der wie in einem Daumenkino beim seitlichen Kip- pen des Bildes vor dem Betrachter abläuft. Die m Bilder können auch m Ansichten eines Gegenstandes aus verschiedenen Richtungen sein, wobei die Betrachtungsrichtungen zwischen den Ansichten so gewählt sind und der Augenabstand des Betrachters so einbezogen ist, dass sich beim Betrachten des fertiggestellten Gitterbildes ein dreidimensional erscheinendes Bild ergibt.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels soll ein aus einem Halbtonbild hergestelltes Gitterbild nicht nur in bestimmten Betrachtungsrichtungen beim Kippen kurz aufleuchten sondern über einen größeren Betrachtungswinkelbereich beim Kippen stets sichtbar bleiben.
In den beschriebenen Beispielen wurde die Streifenaufteilung als gerade senkrechte Streifen gezeigt, es kommen jedoch auch schräge oder waagrechte Streifen in Frage. Die Streifen müssen nicht gerade, sie können auch gekrümmt oder gewellt sein.
Die beschriebenen Ausführungsformen können auch miteinander kombiniert werden, beispielsweise kann ein Bewegungsbild in Echtfarben und in Stereo ausgeführt werden, oder ein Echtfarbenbild kann über einen größeren Betrachtungsbereich konstant bleiben. Werden mehrere Effekte miteinander kombiniert kann es zu größeren Streifengruppen kommen, die ineinander geschoben werden müssen, so dass die Gruppenbreite von nebeneinander liegenden Streifen ohne weitere Maßnahmen insgesamt über dem Auflösungsvermögen des Auges liegen würde, was in manchen Ausgestaltungen vermieden werden soll.
Zur Erläuterung sollen beispielsweise 10 Bewegungsstufen eines Bewe- gungsbildes in Echtfarben, d.h. jeweils mit den 3 Farbauszügen für Rot, Grün und Blau ausgeführt werden. Wenn jeweils 5 Helligkeitsstufen zu berücksichtigen sind und als Mindeststreifenbreite für ein optisch wirksames Gitter 3 Mikrometer angesetzt werden so ergibt sich zunächst eine über dem Auflösungsvermögen des Auges liegende Streifengruppenbreite von 10 x 3 x 5 x 3 Mikrometer = 450 Mikrometer. Diese Streifengruppenbreite lässt sich jedoch reduzieren, indem man die einzelnen Streifen in Abschnitte unterteilt, wobei die Größe der Abschnitte vorzugsweise unterhalb des Auflösungsvermögens des Auges liegt oder so gewählt ist, dass die Abschnittsstruktur den Bildein- druck nicht stört, sondern vorzugsweise noch unterstützt, wie bei einem Holzschnitt oder Kupferstich.
Um zu vermeiden, dass ein unangenehmes Raster den Bildeindruck stört, kann man die Abschnittseinteilung von Streifen zu Streifen verändern. Ein Beispiel ist in Tabelle I gezeigt, wobei ein Bewegungsbild mit 10 Bewegungsstufen und 3 Farbauszügen für Rot, Grün und Blau in jeweils 5 Helligkeitsstufen dargestellt ist. Die Bewegungsstufen und die Farbauszüge sind als Streifen, die Helligkeitsstufen als Abschnitte ausgeführt. Die Abschnittseinteilung variiert von Streifen zu Streifen.
Tabelle 1
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Nach dem 30. Streifen wird zyklisch wiederholt, gegebenenfalls mit verschobenen Phasen, so dass kein Streifen einem anderen gleicht.
Tabelle 2 zeigt nun die Abschnittslängen innerhalb der Streifen bei einer Einteilung nach Tabelle 1. Für die einzelnen Farbauszüge wurden dabei folgende Daten zugrunde gelegt:
Farbauszug Rot: Bei Wellenlänge 0,630 μm benötigt man unter Standardbedingungen 0,891 μm Gitterlinienabstand
Farbauszug Grün: Bei Wellenlänge 0,550 μm benötigt man unter Standardbedingungen 0,777 μm Gitterlinienabstand Farbauszug Blau: Bei Wellenlänge 0,470 μm benötigt man unter Standardbedingungen 0,665 μm Gitterlinienabstand AIs Standardbedingungen werden dabei Betrachtung senkrecht von oben, Beleuchtung unter 45 ° und eine waagrechte Gitterebene angesehen.
Für die niederste Helligkeitsstufe in einem Streifen wird ein Abschnitt gemäß Tabelle 2 belegt, dann folgen 4 unbelegte Abschnitte, dann wieder ein belegter Abschnitt, dann 4 unbelegte Abschnitte. Diese Abfolge wird in gleicher Weise fortgesetzt. Für die zweite Helligkeitsstufe in einem Streifen sind 2 Abschnitte gemäß Tabelle 2 belegt, dann folgen 3 unbelegte Abschnitte, dann wieder 2 belegte Abschnitte, dann 3 unbelegte Abschnitte etc. Für die dritte Helligkeitsstufe in einem Streifen sind 3 Abschnitte gemäß Tabelle 2 belegt, dann folgen 2 unbelegte Abschnitte, dann wieder 3 belegte Abschnitte, dann 2 unbelegte Abschnitte etc. Für die vierte Helligkeitsstufe in einem Streifen sind 4 Abschnitte gemäß Tabelle 2 belegt, dann folgt ein unbelegter Abschnitt, dann wieder 4 belegte Abschnitte, dann ein unbelegter Abschnitt etc. Für die fünfte, die hellste Helligkeitsstufe in einem Streifen sind alle Abschnitte gemäß Tabelle 2 lückenlos belegt, d.h. die Abschnittseinteilung entfällt bei der hellsten Helligkeitsstufe.
Tabelle 2
Figure imgf000027_0001
Da sich in der Gesamtlänge der Streifen viele Abschnitte addieren, ergeben sich wegen der ungleich langen Abschnitte unregelmäßig verschobene Ab- schnitte bei den Streifen, so dass keine Rasterung entstehen kann. Da die Helligkeitsstufen nun in Streifenabschnitten untergebracht sind, liegt die Streifen-Gruppenbreite mit 3 Mikrometer x 3 x 10 = 90 Mikrometer unter dem Auflösungsvermögen des Auges. Das beschriebene Ausführungsbeispiel stellt nur ein Beispiel dar, wie man eine Rasterung vermeiden kann. Prinzipiell sind alle ineinander geschobenen m Bilder (in obigem Beispiel 30 Bilder, nämlich 10 Bewegungszustände mit 3 Farbauszügen) voneinander unabhängig und können erfindungsgemäß beliebig unterschiedlich zerlegt werden, solange die Summe der m Streifenbreiten und Abschnittslängen unterhalb des Auflösungsvermögens des Auges liegt oder so gewählt ist, dass die Zerlegungsstruktur den Bildeindruck nicht stört, sondern noch unterstützt wie bei einem Holzschnitt oder Kupferstich. Durch die erfindungsge- mäß unterschiedliche Zerlegung der ineinander geschobenen Bilder entsteht trotz senkrechter und waagrechter Aufteilung keine Rasterung.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung können die Git- terfelder auch ganz oder teilweise Gittermuster enthalten, die eine Mattstruktur bilden, bei Betrachtung also keine diffraktiven Effekte zeigen.
Derartige Mattstrukturen können beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass die Strichgitterlinien in diesen Gitterfeldern zufällig zueinander orien- tiert werden. Zur Illustration zeigt Fig. 6 in (a) und (b) jeweils Gitterfelder 60 mit elektromagnetisch aktiven Gittermustern, deren Strichgitterlinien 62 völlig zufällig zueinander orientiert sind. Der Parameter „Orientierung" variiert daher über der Fläche der Gitterfelder 60 zufällig und sprunghaft. Die zufällige Variation setzt sich außerhalb der in Fig. 6 gezeigten Ausschnitte über die ganze Fläche der Gitterfelder fort. Derartige zufällig orientierte elektromagnetisch aktive Gittermuster erzeugen eine nicht diffraktive Mattstruktur, die sich von einer beispielsweise gerichtet beugenden Umgebung oder einem umgebenden Aufdruck deutlich abhebt.
Bei dem in Fig. 6(b) gezeigten Gitterfeld 60 füllen die Strichgitterlinien die gezeigte Fläche weniger stark als in Fig. 6(a). Das Gitterfeϊd der Fig. 6(a) weist daher einen weniger stark ausgeprägten Mattstruktureffekt als das Gitterfeld der Fig. 6(b) auf und erscheint deshalb für einen Beobachter dunkler. Auf diese Weise können die unterschiedlich hellen Bereiche eines Flächen- bilds mit unterschiedlich hellen Mattstrukturen gefüllt werden, so dass ein Mattstruktur-Halbtonbild entsteht, das unter unterschiedlichsten Beleuchtungsverhältnissen (Punktlicht wie diffuse Beleuchtung) betrachtet werden kann. In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden erste Teile eines Flächenbildes in Mattstruktur ausgeführt, während andere Teile mit entsprechend gewählten diffraktiven Strukturen belegt sind. Da sich mit den diffraktiven Strukturen, wie oben erläutert, Färb- und Bewegungseffekte realisieren lassen, besteht so die Möglichkeit, ungerasterte Halbton-Gitterbilder mit statischen Bildanteilen, die in Mattstruktur ausgeführt sind, und dynamischen Bildanteilen, die mit diffraktiven Strukturen ausgebildet sind, herzustellen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Gitterbild zur Darstellung zumindest eines ungerasterten Halbtonbildes mit mehreren Helligkeitsstufen, wobei das Gitterbild mehrere Gitterf el- der aufweist, die jeweils ein elektromagnetische Strahlung beeinflussendes Gittermuster aus einer Vielzahl von Strichgitterlinien enthalten, und die bei Beleuchtung jeweils einen flächigen Bereich des Halbtonbildes mit gleicher Helligkeitsstufe erzeugen.
2. Gitterbild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das unge- rasterte Halbtonbild weniger als zehn Helligkeitsstufen, bevorzugt drei, vier oder fünf Helligkeitsstufen aufweist.
3. Gitterbild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterfelder zumindest teilweise Gittermuster enthalten, die durch eine Gitterkonstante und eine Winkelorientierung definiert sind.
4. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterfelder zumindest teilweise Gittermuster enthal- ten, die eine Mattstruktur bilden, die bei Betrachtung keine diffraktiven Effekte zeigt.
5. Gitterbild nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strichgitterlinien in den Gitterfeldern, die eine Mattstruktur bilden, zufällig zueinander orientiert sind, insbesondere, dass die Orientierung der Strichgitterlinien zufällig und sprunghaft variiert.
6. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Gitterfelder mit durch eine Gitterkonstan- te und eine Winkelorientierung definierten Gittermustern in einem Flächenanteil mit den jeweiligen Gittermustern gefüllt sind, der der erzeugten Helligkeitsstufe entspricht.
7. Gitterbild nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterfelder entsprechend der erzeugten Helligkeitsstufe ineinander verschachtelte, mit Gittermustern gefüllte Bereiche und ungefüllte Bereiche aufweisen.
8. Gitterbild nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus- dehnung der gefüllten und ungefüllten Bereiche in zumindest einer Dimension unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen Auges liegt.
9. Gitterbild nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gefüllten und ungefüllten Bereiche als schmale Streifen mit einer Breite unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges ausgebildet sind.
10. Gitterbild nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gefüllten und ungefüllten Bereiche als kleine Flächenelemente beliebiger Form mit einer Größe unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges ausgebildet sind.
11. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterfelder, die eine Mattstruktur bilden, in einer Dichte mit Strichgitterlinien gefüllt sind, die der erzeugten Helligkeitsstufe entspricht.
12. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gittermuster zumindest teilweise aus nicht unterbrochenen Gitterlinien gebildet sind und mittels eines Lithographieinstruments erzeugt sind.
13. Gitterbild nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterlinien durch an ihren Enden angeordnete Umkehrstücke zu mindestens einer mäanderförmig verlaufenden Gitterlinie verbunden sind.
14. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild in unterschiedlichen Orientierungen jeweils ein Bild, insbesondere ein ungerastertes Halbtonbild darstellt, so dass für den Betrachter ein Wechselbild, ein Bewegungsbild, ein Stereobild, ein Kulissenbild oder ein Gitterbild mit beim Bewegen konstantem Bildeindruck entsteht.
15. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eines der von dem Gitterbild dargestellten ungerasterten Halbtonbilder ein Echtfarbbild ist.
16. Verfahren zum Erzeugen eines Gitterbildes, das zumindest ein ungerastertes Halbtonbild mit mehreren Helligkeitsstufen zeigt, bei welchem Verfahren das Gitterbild mit mehreren Gitterfeldern erzeugt wird, die jeweils ein elektromagnetische Strahlung beeinflussendes Gittermuster aus einer Viel- zahl von Strichgitterlinien enthalten, und die bei Beleuchtung jeweils einen flächigen Bereich des Halbtonbildes mit gleicher Helligkeitsstufe erzeugen.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
a) ein gerastertes Schwarz- Weiß-Halbtonbild mit einer Mehrzahl von Bildpunkten vorgegeben wird, wobei die Bildpunkte jeweils einen Grau-Helligkeitswert aufweisen, b) die Bildpunkte, deren Helligkeitswerte in einem vorgegebenen Intervall liegen, jeweils zu einem Bildfeld zusammengefasst werden, so dass ein ungerastertes Helligkeitsstufenbild mit einer vorgewählten Anzahl an diskreten Helligkeitsstufen entsteht,
c) Gitterfelder des Gitterbildes festgelegt werden, die den zusammenge- fassten Bildfeldern zugeordnet sind und deren Anordnung innerhalb des Gitterbilds der Anordnung der Bildfelder in dem vorgegebenen Halbtonbild entspricht, und
d) die Gitterfelder mit Gittermustern gefüllt werden, die bei Beleuchtung jeweils einen flächigen Bereich gleicher Helligkeitsstufe innerhalb des ungerasterten Helligkeitsstufenbilds erzeugen.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
a) ein gerastertes farbiges Halbtonbild mit einer Mehrzahl von Bildpunkten vorgegeben wird, wobei die Bildpunkte jeweils Helligkeitswerte für gewisse Grundfarben aufweisen,
b) für jede Grundfarbe die Bildpunkte, deren Helligkeitswerte für diese Grundfarbe in einem vorgegebenen Intervall liegen, jeweils zu einem Bildfeld zusammengefasst werden, so dass für jede Grundfarbe ein ungerastertes Farbauszugssrufenbild mit einer vorgewählten Anzahl an diskreten Helligkeitsstufen entsteht,
c) Gitterfelder des Gitterbildes festgelegt werden, die den zusammenge- fassten Bildfeldern zugeordnet sind und deren Anordnung innerhalb des Gitterbilds der Anordnung der Bildfelder in dem vorgegeben farbigen Halbtonbild entspricht, und
d) die Gitterfelder in Farb-Unterbereiche für die Grundfarben unterteilt werden und die Farb-Unterbereiche mit Gittermustern gefüllt werden, die bei Beleuchtung jeweils einen flächigen Bereich gleicher Helligkeitsstufe der Grundfarbe innerhalb des ungerasterten Helligkeitsstufenbilds für diese Grundfarbe erzeugen.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als
Grundfarben Spektralfarben, insbesondere Rot, Grün und Blau gewählt werden.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung der Farb-Unterbereiche in zumindest einer Dimension unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen Auges liegt.
21. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das ungerasterte Halbtonbild oder die ungerasterten Farbauszugsstufenbilder in Schritt b) mit weniger als zehn Helligkeitsstufen, bevorzugt mit drei, vier oder fünf Helligkeitsstufen erzeugt werden.
22. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das die Gitterfelder zumindest teilweise mit Gitter- mustern gefüllt werden, die durch eine Gitterkonstante und eine Winkelorientierung definiert sind.
23. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das die Gitterfelder zumindest teilweise mit Gitter- mustern gefüllt werden, die eine Mattstruktur bilden, die bei Betrachtung keine diffraktiven Effekte zeigt.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Strichgitterlinien in den Gitterfeldern, die eine Mattstruktur bilden, mit zufälliger Orientierung zueinander, vorzugsweise mit zufälliger und sprunghaft variierender Orientierung zueinander erzeugt werden.
25. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Gitterfelder mit diffraktiven Gittermustern in Schritt d) in einem Flächenanteil mit den jeweiligen Gittermustern gefüllt werden, der der zu erzeugenden Helligkeitsstufe entspricht.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Git- terfelder in Schritt d) entsprechend der zu erzeugenden Helligkeitsstufe mit ineinander verschachtelten mit Gittermustern gefüllten Bereichen und ungefüllten Bereichen versehen werden.
27. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterfelder, die eine Mattstruktur bilden, in einer
Dichte mit Strichgitterlinien gefüllt werden, die der zu erzeugenden Helligkeitsstufe entspricht.
28. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Gittermuster zumindest teilweise aus nicht unterbrochenen, mäanderförmig verlaufenden Gitterlinien gebildet werden.
29. Verfahren nach Anspruch 17 oder einem auf Anspruch 17 rückbezogenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Orientierung für das Gitterbild im Raum festgelegt wird, in welcher das ungerasterte Halbtonbild sichtbar ist, und in Schritt d)
dd) ein oder mehrere Unterbereiche innerhalb jedes Gitterfeldes festgelegt werden und für jeden der Unterbereiche aus der festgelegten Orientierung des Gitterbilds und des Helligkeitswerts des Gitterfelds unter Verwendung der Beziehung n(r) x (k'(r) - k(r) )= mg ein Gittermuster mit einer Gitterkonstante und einer Winkelorientie- rung bestimmt wird, wobei f einen Bezugsauf punkt in dem Unterbereich des Gitterbilds, n(f), k'if) und k(f) den Normalenvektor, den Betrachtungsvektor bzw. den Beleuchtungsvektor im Bezugsaufpunkt f , m die Beugungsordnung und g den Gittervektor für den Unterbereich darstellen.
30. Verfahren nach Anspruch 18 oder einem auf Anspruch 18 rückbezogenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Orientierung für das Gitterbild im Raum festgelegt wird, in welcher das ungerasterte farbige Halbtonbild sichtbar ist, und in Schritt d)
dd) ein oder mehrere weitere Unterbereiche innerhalb der Farb-
Unterbereiche jedes Gitterfeldes festgelegt werden und für jeden der weiteren Unterbereiche aus der festgelegten Orientierung des Gitterbilds, der Grundfarbe und des Helligkeitswerts des Farb- Unterbereichs unter Verwendung der Beziehung n(r) x {k'(r) - k{r) )= mg ein Gittermuster mit einer Gitterkonstante und einer Winkelorientierung bestimmt wird, wobei f einen Bezugsauf punkt in dem Unterbe- reich des Gitterbilds, n(r), k'(r) und k(r) den Normalenvektor, den Betrachtungsvektor bzw. den Beleuchtungsvektor im Bezugsaufpunkt f , m die Beugungsordnung und g den Gittervektor für den weiteren Unterbereich darstellen.
31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild in unterschiedlichen Orientierungen mehrere Bilder, insbesondere mehrere ungerasterte Habtonbilder zeigt, wobei die genannten Schritte für jedes der mehreren Bilder durchgeführt werden.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass Gitterfelder jedes der mehreren Bilder ineinander verschachtelt werden, wozu die Gitterfelder bevorzugt in schmale Streifen zerlegt werden und die schmalen Streifen der Gitterfelder alternierend nebeneinander angeordnet werden.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der schmalen Streifen unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen Auges gewählt wird, wobei die schmalen Streifen bevorzugt parallel zu einer Drehoder Kippachse des Gitterbildes ausgerichtet werden.
34. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterfelder in beliebig geformte kleine Teilbereiche zerlegt werden und die kleinen Teilbereiche der Gitterfelder ineinander verschachtelt angeordnet werden.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine charakteristische Abmessung der kleinen Teilbereiche unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen Auges gewählt wird.
36. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild in unterschiedlichen Orientierungen unterschiedliche Bilder zeigt, so dass für den Betrachter bei entsprechender Bewegung des Gitterbildes ein Wechselbild entsteht.
37. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild in unterschiedlichen Orientierungen ein Bildmotiv in unterschiedlichen Bewegungszuständen zeigt, so dass für den Betrachter bei entsprechender Bewegung des Gitterbildes ein Bewegungsbild entsteht.
38. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild in unterschiedlichen Orientierungen eine sich vergrößernde oder verkleinernde Umrisslinie eines Bildmotivs zeigt, so dass für den Betrachter bei entsprechender Bewegung des Gitterbildes ein Pumpbild entsteht.
39. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild zumindest zwei Ansichten eines BiId- motivs aus unterschiedlichen Betrachtungsrichtungen zeigt und die unterschiedlichen Orientierungen der Ansichten auf Grundlage eines vorgewählten Betrachtungsabstands für das Gitterbild so festgesetzt werden, dass für den Betrachter ein Stereobild des Bildmotivs entsteht.
40. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild zumindest in einem Teilbereich in unterschiedlichen Orientierungen das gleiche Bild zeigt, so dass für den Betrachter bei entsprechender Bewegung des Gitterbildes in diesem Teilbereich keine Änderung des Bildinhalts auftritt.
41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterfelder in nebeneinander angeordnete schmale Streifen zerlegt werden, die den in unterschiedlichen Orientierungen erkennbaren Bildern zugeordnet sind, und die bevorzugt so mit Gittermustern gefüllt werden, dass die End- punkte des Gittermusters eines Streifens mit den Anfangspunkten des Gittermusters des benachbarten Streifens zusammenfallen.
42. Gegenstand, insbesondere Datenträger oder Sicherheitselement zum Aufbringen auf einen Datenträger, mit einem Gitterbild nach einem der An- Sprüche 1 bis 41.
43. Gegenstand nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand ein Sicherheitselement, insbesondere ein Sicherheitsfaden, ein Etikett oder ein Transferelement ist.
44. Gegenstand nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand im Bereich des Gitterbilds gekrümmt, insbesondere zylindrisch gekrümmt ist.
45. Gegenstand nach wenigstens einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand ein Datenträger, insbesondere eine Banknote, ein Wertdokument, ein Pass, eine Ausweiskarte oder eine Urkunde ist.
46. Verwendung eines Gitterbilds nach einem der Ansprüche 1 bis 41 oder eines Gegenstands nach einem der Ansprüche 42 bis 45 zur Sicherung von Waren beliebiger Art.
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