[发明专利]具有光学衍射效应的结构配置

说明书

本发明涉及一种由多个具有光学衍射效应的浮雕结构分区所构成的结构配置，特别涉及在有价凭证，如钞票、信用卡、存折或支票凭证或其他需要保护的物件中所使用的视觉可识别的光学安全元件。

此种结构配置的最简单的情况是一种安排于载体元件的表面并对入射环境光通过衍射和/或折射进行反射的直线波状或波纹状的结构。观察者可接收到一项反射光形式的视觉可感知的信息，该项信息与具有光学衍射效应的浮雕结构分区的浮雕结构相对应并且该项信息与视角密切相关。

入射环境光在浮雕结构分区的浮雕结构上的衍射以及从中以光学衍射图象形式发射出的信息决定于该分区单位长度上的波线或光栅刻线的数目，即所谓空间频率，以及浮雕结构的横截面形状，而后者特别取决于浮雕结构的高度差，更具体地说是既取决于浮雕结构的各个突起部之间的高度差，也取决于突起部和凹陷部之间的高度差。通过各分区或分区的各组的浮雕结构的构形及其安排可以做到使由某一组浮雕结构分区所发出的某项信息只能在某一视角范围内发射并由观察者感知，而在另一个视角范围则无信息可感知或者感知的是另外一种信息。

正如在本说明书开头部分所言，通过将具有光学衍射效应的结构配置的本身已知的安全元件应用于需要保护的物件上，可以使受保护的物件的真实性信息项目甚至为未经训练的人员所看到，但同时对于伪造而言，例如采用已知伪造手段，特别是采用光学复制手段，则不可能进行复制或极其困难。

所追求的是要设计一种结构配置可使由之产生的视觉可感受的信息项能满足美学要求，使观察者可获得比如特别明亮或角度均匀一致的图象视觉印象，比如可包括代表一项信息的符号或字符。不过也可以是力图使观察者方面产生一种特别明亮的彩色显示的视觉印象或一种高度均匀一致的彩色视觉印象(包括在各较大的表面部分之中)。经常希望信息的改变非常清晰和精确，比如可以通过例如使载有该结构配置的载体元件绕该载体元件所在的平面中的轴或绕垂直于该平面的一想像轴转动而使视角改变来实现。过去曾尝试利用借助称为象素的特定光学信息项的最小载体单位的分区构成的结构配置来实现这一点，象素的尺寸大约为60×60μm，为肉眼所无法分辨。因此可以在一给定的宏观区域中提供多个可产生互相不同的光学信息项并且可根据上述观察参数同时或单独被“激活”的分区。为了进一步加强均匀一致图象感的视觉印象，早已提议将分区的尺寸进一步减小。但是，由于对相应地较小的分区所要求的数量因而很大，所以该方法的缺点是各分区的边缘对衍射象的影响加大，其程度取决于由一个分区中的浮雕结构过渡到与其邻接的分区的浮雕结构时所引起的有害的附加衍射象。此外，该方法会减小结构配置中表面区的有效利用率，因为可对信息产生做出贡献的区域的数目以及因而其总面积会严重减小，例如由其长度在靠近角部处变短的如弧形的弯曲浮雕线构成的矩形分区的角部区域就是如此。

本发明的目的旨在改进在本说明书开头部分所提出的那种结构配置，使之在所生成的图象视觉印象的亮度及均匀性方面及可以借助该结构配置实现的不同图象视觉印象间改变的精确性方面均优于通常的结构配置，但其生产却简单而且成本低。

按照本发明，在本说明书开头分区所提出的那种结构配置中上述目的是通过将大多数分区做成带状或条状并且使其横向尺寸低于0.3mm令肉眼无法分辨而达到。

在本文中所说的带状或条状指的是各分区的纵向长度等于其横向宽度的多倍。因此，在采用这种结构配置时，可以减小该结构配置之中对产生光学信息毫无贡献的区域的数目及其总面积。本发明还可做到使互相邻接的分区的浮雕结构间的过渡区通过急剧减小各分区的边缘长度而减小其对能生成给定信息项的所要求的衍射象的有害影响。条状或带状各分区的横向宽度低于0.3mm使肉眼再无法分辨这一点意味着观察者获得的视觉印象为均匀一致的色感。该横向宽度最好选成小得多，但应大于3μm，最好大于5μm。另外还发现各分区的纵向长度大于0.3mm特别有利，形成根据本发明的结构配置的各分区的纵向长度最好选定为大于0.4mm，特别是大于0.5mm。

另外还提出带状或条状分区的设计应使其纵向长度至少十倍于其横向宽度。