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WO1996011114A1 - Strukturanordnung, insbesondere für ein sicherheitselement - Google Patents

Strukturanordnung, insbesondere für ein sicherheitselement Download PDF

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WO1996011114A1
WO1996011114A1 PCT/DE1995/001229 DE9501229W WO9611114A1 WO 1996011114 A1 WO1996011114 A1 WO 1996011114A1 DE 9501229 W DE9501229 W DE 9501229W WO 9611114 A1 WO9611114 A1 WO 9611114A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
areas
relief structure
structural arrangement
arrangement according
relief
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE1995/001229
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wilhelm Stork
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Original Assignee
Leonhard Kurz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leonhard Kurz GmbH and Co KG filed Critical Leonhard Kurz GmbH and Co KG
Priority to EP95930375A priority Critical patent/EP0785874B1/de
Priority to DE59504446T priority patent/DE59504446D1/de
Priority to RU97107358A priority patent/RU2128585C1/ru
Priority to BR9509311A priority patent/BR9509311A/pt
Priority to JP51224096A priority patent/JP3888690B2/ja
Priority to US08/809,678 priority patent/US6243202B1/en
Priority to CA 2202068 priority patent/CA2202068C/en
Priority to HK98100466.8A priority patent/HK1001520B/xx
Priority to AU33791/95A priority patent/AU686008B2/en
Publication of WO1996011114A1 publication Critical patent/WO1996011114A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/324—Reliefs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/328—Diffraction gratings; Holograms

Definitions

  • the invention relates to a structural arrangement consisting of a plurality of surface areas having a diffraction-optical relief structure, in particular for visually identifiable, optical security elements for value documents, e.g. Banknotes, credit cards, ID cards or check documents, or other items to be secured.
  • value documents e.g. Banknotes, credit cards, ID cards or check documents, or other items to be secured.
  • Such a structure arrangement is realized by a straight wave structure provided on the surface of a surface area of a carrier element, on which incident ambient light is reflected with diffraction and / or refraction.
  • the term wave structure is not necessarily understood to mean a structure with a surface line that is continuous, in particular sinusoidal, in cross-section of the surface area, but can also be rectangular, step-shaped or wedge-shaped surface structures.
  • the diffraction of light incident or passing through the structure arrangement on the relief structures of the Area areas and thus the information emitted from there in the form of an optical diffraction pattern are determined by the number of wavy or grating lines per unit length of an area area, the so-called spatial frequency, and by the orientation and cross-sectional shape of the relief structure, which among other things by the height differences is determined in the relief structure, both by the height differences between the individual elevations with one another and between elevations and depressions or valleys of the relief structure.
  • the relief structures of the surface areas can be designed and the surface areas can be arranged in such a way that certain information can be emitted in a certain viewing angle area and perceived by a viewer, whereas different information can be perceived in another viewing angle area.
  • a viewer In the form of the reflected light or light passing through the structure, a viewer can be provided with visually perceptible information that corresponds to the relief structures of the surface areas and is dependent on the illumination or viewing angle, in particular, authenticity information of the secured object.
  • the information originating from the surface area considered first changes - in particular this surface area may appear dark - while another surface area which initially appeared dark, optical information, for example in the form of a color impression. It is thus possible, by means of a suitable configuration of a relief structure that is periodic at least in sections, almost all of the radiation power that strikes a surface area from one direction of illumination into the first and minus the first
  • Deflect diffraction order so that optical information originating from this surface area can only be perceived within two narrowly limited viewing angle ranges - the first and minus the first diffraction order is, while the area appears dark in other viewing directions.
  • Structural arrangements with surface areas each with a certain relief structure which can be resolved separately with the unarmed eye, can also have a disadvantageous effect in that the size of their diffraction orders, i.e. the viewing angle range belonging to a diffraction order is very small, that is, certain information is only visible within a very small viewing angle range. This can be undesirable in individual cases.
  • EP 0 330 738 B1 it has been proposed to reduce the size of the surface areas to one largest dimension of less than 0.3 mm.
  • EP 0 375 833 B1 can also refer to the reference to provide grid fields in the structure arrangement which have a largest dimension of less than 0.3 mm and comprise several field portions each with a different lattice structure. With structural arrangements designed in this way, a larger surface section can transmit various visually perceptible information in a very homogeneous manner depending on the viewing angle; For this, however, it is necessary to provide different relief structures within the smallest area.
  • the present invention has for its object to provide a structure arrangement of the type described above, which meets the requirements mentioned above, without having to provide relief structures within a surface area with a size dimension of less than 0.3 mm from each other.
  • this object is achieved in that surface areas are provided which have at least two partial areas with an identical relief structure which is offset from one another by a fraction of the grating period.
  • the relief structures correspond in the parameters cited at the outset - spatial frequency, cross-sectional shape and orientation of the relief structure, height differences in the relief structure.
  • the relocation of the relief structures can be achieved by shifting the relief structures in the plane of the surface area or the partial areas.
  • the relief structure of the partial areas to be offset from one another perpendicular to the plane of a surface area under consideration are, the surfaces of the partial areas are therefore provided at different "heights". Because the relief structure of one partial area is offset from the identical relief structure of another partial area, the brightness perceptible to an observer is one
  • the relief structure of another sub-area can thus be used to adjust the brightness of a surface area. It is therefore possible to vary the brightness within a surface area that can be resolved with the unarmed eye using only a single relief structure characterized by the parameters mentioned at the outset, namely by dividing this surface area into partial areas with the same, but offset, relief structure. In the case of known structure arrangements, this was only possible by providing various relief structures within a surface area which are used to generate a homogeneous image impression have the largest dimensions of less than 0.3 mm, for example.
  • phase position can be most easily defined using the example of a linearly extended relief structure.
  • Such relief structures have the same phase position in the sense described above if their linearly extended elevations are aligned with one another. They have different phases if the elevations are offset in parallel by a fraction of the grating period.
  • partial areas belonging to a group are alternately arranged with partial areas belonging to another group.
  • the diffraction orders of the (non-offset) relief structure are split.
  • the structure arrangement thus functions as a beam splitter overlaying the (non-offset) relief structure. That means in the first or minus first diffraction order
  • Viewing angle range of the (non-offset) relief structure is not noticeable or a lower intensity.
  • the perceptible relative intensity can be varied between the original viewing angle range and the viewing angle ranges caused by the phase shift.
  • the surface areas and partial areas are preferably formed in strips, the surface areas preferably having a largest dimension of more than 0.3 mm and the partial areas having a smallest dimension of less than 0.3 mm. In this way, it is possible to provide a plurality of subareas within a surface area that can be resolved with the unarmed eye, at least in the direction of a smallest dimension. In particularly preferred structural arrangements, the subregions have a smallest dimension of less than 0.1 mm.
  • Area not only to be controlled by the phase shift, i.e. the displacement within the relief structure, but also by the size of the partial areas.
  • an elongated, strip-shaped partial area can have different widths along its longitudinal direction.
  • the intensity of the area in question can be varied between zero and 1 by means of the ratio of the area portions of the respectively in phase subareas.
  • Relief structures is limited, but that any curved relief structures can be arranged in the manner described. It is also conceivable and can vary in terms of the desired image brightness also prove to be advantageous if curved lattice structures are designed to be polygonal, that is to say represented by straight and adjoining lattice lines. In this case, the incident light is only in a discrete number of
  • FIG. 1 shows a security element of a document of value, which is composed of several schematically indicated areas
  • FIG. 2 shows a surface area of a structure arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows a surface area of a structure arrangement according to the invention consisting of two groups of partial areas
  • Figure 4 shows a surface area of an inventive Structure arrangement with partial areas of varying dimensions
  • FIG. 5 shows a surface area of a structure arrangement according to the invention consisting of groups of
  • FIG. 6 shows a section through a surface area of a structure arrangement according to the invention with a relief structure offset perpendicular to the surface of the surface area.
  • Figure 1 shows a document holder 2 with a
  • the security element 4 comprises a structure arrangement in which visually perceptible information is stored in the form of an image 6.
  • the security element 4 or the structure arrangement comprises a plurality of schematically indicated surface areas 8, which have a relief structure that cannot be represented in FIG. 1.
  • FIG. 2 shows a surface area 10 of a structure arrangement designed according to the invention.
  • the surface area 10 has a largest dimension of more than 0.3 mm that can be resolved with the unarmed eye and consists of two partial areas 12, 14 with identical relief structures 16 and 18.
  • the relief structures 16, 18 accordingly have the same spatial frequency and are correct in cross-sectional shape as well the orientation of the grid lines.
  • the relief structure 16, 18 is indicated in FIG. 2 by vertical lines 20, 22 which show the grid lines, ie the elevations of the relief structure, should represent, the .Distance of the grid lines is not shown to scale.
  • the relief structure 16 of the partial region 12 is offset from the relief structure 18 of the partial region 14 by a fraction of the grating period g.
  • the relief structure 16, 18 is, for example, a symmetrical grating, half of the light incident perpendicular to the relief structure is bent to the left or right with a certain cross-sectional shape of the grating and is in the first and minus the first order of diffraction (possibly in higher
  • Diffraction orders perceptible.
  • the above-described displacement of the relief structure 16 of the partial region 12 with respect to the relief structure 18 of the partial region 14 by half the grating period g enables the diffraction orders to be split.
  • the structure arrangement thus acts as a beam splitter. Light incident vertically on the structure arrangement can no longer be perceived in the viewing angle range assigned to the first or minus first diffraction order of the undisplaced grating.
  • a surface area 24 shown in FIG. 3 consists of two groups of partial areas 26 and 28 with an identical relief structure 30, 32 of the same phase position within a group.
  • the relief structures 30, 32 of the partial areas 26, 28 are - as described in connection with FIG. 2 - offset from one another.
  • FIG. 4 shows a surface area 34 of a further embodiment of the structure arrangement according to the invention.
  • This surface area 34 comprises partial areas 36, 38 with an identical and mutually offset relief structure 40 and 42, respectively.
  • the partial areas 36 and 38 have different dimensions and vary in width along their longitudinal extent. If the relief structure 40 is offset from the relief structure 42 by half the grating period g, that is to say the relief structures have the phase shift ⁇ , the relative brightness of the area 34 which can be resolved by the unarmed eye can be varied by the area proportion of the partial areas 36, 38.
  • a section of the surface area 34 in which the partial areas 36, 38 have the same area proportions therefore appears dark, while another section of the surface area 34 in which the size of the partial area 36 outweighs the size of the partial area 38 (left in FIG. 4) appears bright .
  • the surface area 34 further comprises partial areas 44, 46 with an identical relief structure 48 or 50.
  • the relief structure 48 or 50 comprises for achieving this Corresponding optical effects, curved grid lines, which can be approximated or replaced by correspondingly polygonal lines.
  • the relief structure 48 is phase-shifted in relation to the relief structure 50 in the manner described above.
  • FIG. 5 shows a surface area 52 with two groups of partial areas 54 and 56.
  • the partial areas 54, 46 have a longitudinal extent of more than 0.3 mm and a transverse extent of 0.05 mm. With such a
  • Structural arrangement can generate a large splitting of the diffraction orders.
  • FIG. 6 shows a sectional view of a structure arrangement or a surface area 58 on a carrier element 60.
  • the surface region 58 comprises partial regions 62 and 64 with an identical relief structure which is offset by a fraction of the grating period in a direction essentially perpendicular to the carrier plane.
  • the relief structure is only hinted at and the amount of height offset is exaggerated.

Landscapes

  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Credit Cards Or The Like (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strukturanordnung bestehend aus mehreren eine beugungsoptische wirksame Reliefstruktur aufweisenden Flächenbereichen (8, 10, 24, 34, 52), insbesondere für visuell identifizierbare, optische Sicherheitselemente für Wertdokumente, z.B. Banknoten, Kreditkarten, Ausweise oder Scheckdokumente, oder sonstige zu sichernde Gegenstände; um die Helligkeit eines Flächenbereiches (8, 10, 24, 34, 52) zu modulieren, ohne voneinander verschiedene Reliefstrukturen vorsehen zu müssen, wird vorgeschlagen, die Strukturanordnung mit Flächenbereichen (8, 10, 24, 34, 52) auszubilden, die wenigstens zwei Teilbereiche (12, 14, 26, 28, 36, 38, 48, 50, 54, 56) mit identischer und gegeneinander um einen Bruchteil der Gitterperiode versetzter Reliefstruktur aufweisen.

Description

Strukturanordnung, insbesondere für ein Sicherheitselement
Die Erfindung betrifft eine Strukturanordnung bestehend aus mehreren, eine beugungsoptisch wirksame ReliefStruktur aufweisenden Flächenbereichen, insbesondere für visuell identifizierbare, optische Sicherheitselemente für Wertdoku ente, z.B. Banknoten, Kreditkarten, Ausweise oder Scheckdokumente, oder sonstige zu sichernde Gegenstände.
Unter Verwendung einer derartigen Strukturanordnung können durch Beugung und/oder Brechung einfallenden Umgebungslichts einem Betrachter visuell wahrnehmbare Informationen vermittelt werden. Eine derartige Strukturanordnung ist im einfachsten Fall durch eine geradlinige, auf der Oberfläche eines Flächenbereichs eines Trägerelementes vorgesehene Wellenstruktur realisiert, an der einfallendes Umgebungslicht unter Beugung und/oder Brechung reflektiert wird. Unter dem Begriff der Wellenstruktur wird hierbei nicht notwendigerweise eine Struktur mit einer im Querschnitt des Flächenbereichs stetigen, insbesondere sinusförmigen Oberflächenlinie verstanden, sondern es kann sich dabei auch um rechteck-, stufen- oder keilförmige Oberflächenstrukturen handeln.
Die Beugung einfallenden oder durch die Strukturanordnung hindurchtretenden Lichts an den Reliefstrukturen der Flächenbereiche und damit die von dort ausgesandte Information in Form eines optischen Beugungsbildes werden bestimmt durch die .Anzahl der Wellen- oder Gitterlinien pro Längeneinheit eines Flächenbereichs, die sogenannte Spatialfrequenz, sowie durch die Orientierung und durch die Querschnittsform der ReliefStruktur, die unter anderem durch die Höhenunterschiede in der ReliefStruktur bestimmt ist, und zwar sowohl durch die Höhenunterschiede zwischen den einzelnen Erhebungen untereinander als auch zwischen Erhebungen und Vertiefungen oder Tälern der ReliefStruktur. Die ReliefStrukturen der Flächenbereiche können so ausgebildet und die Flächenbereiche so angeordnet werden, dass eine bestimmte Information in einen bestimmten Betrachtungswinkelbereich ausgesandt und von einem Betrachter wahrgenommen werden kann, wohingegen in einem anderen Betrachtungswinkelbereich eine andere Information wahrgenommen werden kann.
In der Form des reflektierten oder durch die Struktur hindurchgehenden Lichts kann einem Betrachter eine den ReliefStrukturen der Flächenbereiche entsprechende und unter anderem vom Beleuchtungs- oder Betrachtungswinkel abhängige, visuell wahrnehmbare Information, insbesondere eine Echtheitsinformation des gesicherten Gegenstandes, vermittelt werden.
Durch die Verwendung von an sich bekannten Sicherheitselementen mit einer beugungsoptisch wirksamen Strukturanordnung bei den eingangs erwähnten zu sichernden Gegenständen ist es möglich, auch dem ungeübten Laien Echtheitsinformationen des gesicherten Gegenstandes sichtbar zu machen und gleichzeitig eine Fälschung, z.B. in Form einer Vervielfältigung, unter Berücksichtigung bekannter Fälschungsverfahren, insbesondere optischer Vervielfältigungsverfahren, unmöglich zu machen oder hinreichend zu erschweren.
Es ist beispielsweise bekannt, Flächenbereiche mit jeweils einer durch die oben genannten Parameter - Spatialfrequenz, Orientierung und Querschnittsform der ReliefStruktur, Höhenunterschiede in der ReliefStruktur - bestimmten ReliefStruktur in Abmessungen vorzusehen, die von dem unbewaffneten Auge noch getrennt voneinander wahrgenommen werden können. Durch entsprechende Ausbildung und Orientierung der jeweiligen ReliefStruktur der Flächenbereiche ist es möglich, einem Betrachter in Abhängigkeit von der Beleuchtungsrichtung in einem bestimmten Betrachtungswinkelbereich eine bestimmte, von einem Flächenbereich ausgehende optische Information zu vermitteln, während in demselben Betrachtungswinkelbereich von einem anderen Flächenbereich eine andere visuell wahrnehmbare Information ausgeht. Durch Verschwenken des die Strukturanordnung tragenden Trägerelementes um eine in der Trägerebene liegende Achse oder um eine senkrecht zur Trägerebene verlaufende Achse verändert sich die von dem zuerst betrachteten Flächenbereich ausgehende Information - insbesondere kann dieser Flächenbereich dunkel erscheinen - während ein anderer Flächenbereich, der zunächst dunkel erschien, eine optische Information, beispielsweise in Form eines Farbeindruckes übermittelt. So ist es durch geeignete Ausbildung einer wenigstens abschnittsweise periodischen ReliefStruktur möglich, nahezu die gesamte aus einer Beleuchtungsrichtung auf einen Flächenbereich auftreffende Strahlungsleistung in die erste und minus erste
Beugungsordnung abzubeugen, so dass eine von diesem Flächenbereich ausgehende optische Information nur innerhalb zweier eng begrenzter Betrachtungswinkelbereiche - der ersten und minus ersten Beugungsordnung - wahrnehmbar ist, während der Flächenbereich in anderen Betrachtungsrichtungen dunkel erscheint.
Bei Strukturanordnungen mit von dem unbewaffneten Auge getrennt auflösbaren Flächenbereichen können einem
Betrachter zwar in .Abhängigkeit vom Beleuchtungs- und Betrachtungswinkel variierende Informationen übermittelt werden, jedoch werden die diese Informationen aussendenden Flächenbereiche getrennt voneinander wahrgenommen. Einem Betrachter erscheinen somit makroskopisch getrennte, rasterförmig aufleuchtende und changierende Flächenbereiche. Dies erweist sich etwa dann als nachteilig, wenn ein grösserer, mehrere Flächenbereiche umfassender Flächenabschnitt der Strukturanordnung einen homogenen Bildeindruck vermitteln soll, wenn also dieser
Flächenabschnitt in einem ersten Betrachtungswinkelbereich in einem über die Erstreckung des Abschnittes gleichmässigen Farbton erscheinen soll, in einem anderen Betrachtungswinkelbereich hingegen ein anderer über die Erstreckung des Abschnittes homogener Bildeindruck wahrnehmbar sein soll.
Strukturanordnungen mit Flächenbereichen jeweils einer bestimmten ReliefStruktur, die mit dem unbewaffneten Auge getrennt auflösbar sind, können sich auch dadurch nachteilig auswirken, dass die Grosse ihrer Beugungsordnungen, d.h. der zu einer BeugungsOrdnung gehörende Betrachtungswinkelbereich, sehr gering ist, eine bestimmte Information also nur innerhalb eines sehr kleinen Betrachtungswinkelbereiches sichtbar ist. Dies kann in Einzelfällen unerwünscht sein.
In der EP 0 330 738 Bl ist zwar vorgeschlagen worden, die Grosse der Flächenbereiche zu reduzieren, und zwar auf eine grösste Abmessung von weniger als 0,3 mm. Auch der EP 0 375 833 Bl lässt sich der Hinweis entnehmen, bei der Strukturanordnung Rasterfelder vorzusehen, die eine grösste Abmessung von weniger als 0,3 mm aufweisen und mehrere Feldanteile mit jeweils voneinander abweichender Gitterstruktur umfassen. Mit derart ausgebildeten Strukturanordnungen kann zwar ein grösserer Flächenabschnitt in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel verschiedene visuell wahrnehmbare Informationen in sehr homogener Weise übermitteln; hierzu ist es jedoch erforderlich, innerhalb kleinster Flächenbereiche verschiedene ReliefStrukturen vorzusehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strukturanordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die den vorstehend genannten Anforderungen gerecht wird, ohne dass innerhalb eines Flächenbereichs mit einer Grössenabmessung von weniger als 0,3 mm voneinander abweichende ReliefStrukturen vorgesehen werden müssen.
Diese Aufgabe wird bei einer Strukturanordnung der eingangs beschriebenen Art erfindungsge äss dadurch gelöst, dass Flächenbereiche vorgesehen werden, die wenigstens zwei Teilbereiche mit identischer und gegeneinander um einen Bruchteil der Gitterperiode versetzter ReliefStruktur aufweisen. Die ReliefStrukturen stimmen in den eingangs zitierten Parametern - Spatialfrequenz, Querschnittsform und Orientierung der ReliefStruktur, Höhenunterschiede in der ReliefStruktur - überein. Die Versetzung der ReliefStrukturen kann hierbei durch eine Verschiebung der ReliefStrukturen in der Ebene des Flächenbereichs bzw. der Teilbereiche erreicht werden. Es ist jedoch auch denkbar, daß die ReliefStruktur der Teilbereiche senkrecht zur Ebene eines betrachteten Flächenbereichs gegeneinander versetzt sind, die Oberflächen der Teilbereiche also auf unterschiedlicher "Höhe" vorgesehen sind. Dadurch, dass die Reliefstruktur eines Teilbereichs gegenüber der identischen ReliefStruktur eines anderen Teilbereichs versetzt ist, ist die für einen Betrachter wahrnehmbare Helligkeit eines
Flächenbereichs entsprechend dem Verhältnis von Versetzung δx zu Gitterperiode g moduliert. Betrachtet man einen Flächenbereich mit nur zwei gleich grossen Teilbereichen, deren kleinste Abmessungen mit dem unbewaffneten Auge nicht mehr auflösbar ist, so tragen zur Helligkeit des betrachteten Flächenbereichs beide Teilbereiche bei. Es findet im Auge eines Betrachters eine Addition der von den Teilbereichen ausgesandten Wellenfelder statt, die mathematisch als Betragsquadratbildung der an den Teilbereichen gebeugten Amplituden mit dem relativen Wert 1 bzw. Exp(iφ) beschrieben werden kann, wobei die Phase φ durch 2 iτ δx / g gegeben ist. Die Intensität ergibt sich also zu
I = (1 + Exp(iφ)) . (1 + Exp(-iφ)) = 2 + 2 Cos φ.
Über die relative Versetzung oder Verschiebung der
ReliefStruktur eines Teilbereichs gegenüber der
ReliefStruktur eines anderen Teilbereichs lässt sich also die Helligkeit eines Flächenbereichs einstellen. Es ist also möglich, die Helligkeit innerhalb eines mit dem unbewaffneten Auge auflösbaren Flächenbereichs mit nur einer einzigen, durch die eingangs erwähnten Parameter charakterisierten ReliefStruktur zu variieren, und zwar durch Aufteilung dieses Flächenbereichs in Teilbereiche mit derselben, jedoch gegeneinander versetzten ReliefStruktur. Bei bekannten Strukturanordnungen war dies nur dadurch möglich, dass innerhalb eines Flächenbereichs verschiedene ReliefStrukturen vorgesehen wurden, die zur Erzeugung eines homogenen Bildeindruckes grösste Abmessungen von weniger als beispielsweise 0,3 mm aufweisen.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, innerhalb eines Flächenbereichs Gruppen von Teilbereichen mit identischer ReliefStruktur der jeweils gleichen Phasenlage vorzusehen. Der Begriff "Phasenlage" lässt sich am einfachsten am Beispiel einer linear erstreckten ReliefStruktur definieren. Solche ReliefStrukturen weisen in dem vorstehend beschriebenen Sinne gleiche Phasenlage auf, wenn ihre linear erstreckten Erhebungen miteinander fluchten. Sie weisen verschiedene Phasenlage auf, wenn die Erhebungen zwar parallel jedoch um einen Bruchteil der Gitterperiode versetzt sind.
Bei einer bevorzugten Strukturanordnung sind zu einer Gruppe gehörende Teilbereiche mit zu einer anderen Gruppe gehörenden Teilbereichen abwechselnd angeordnet. Durch die Versetzung der ReliefStruktur von Teilbereichen einer Gruppe gegenüber der identischen ReliefStruktur von Teilbereichen einer anderen Gruppe werden die Beugungsordnungen der (unversetzten) ReliefStruktur aufgespalten. Die Strukturanordnung fungiert somit als ein die (unversetzte) ReliefStruktur überlagernder Strahlteiler. Das heisst in dem der ersten oder minus ersten Beugungsordnung entsprechenden
Betrachtungswinkelbereich der (unversetzten) ReliefStruktur ist keine oder eine geringere Intensität wahrnehmbar. Durch Variation der Phase zwischen Null und π lässt sich jedoch die wahrnehmbare relative Intensität zwischen dem ursprünglichen Betrachtungswinkelbereich und den durch die Phasenverschiebung hervorgerufenen Betrachtungswinkelbereichen variieren. Die Flächenbereiche und Teilbereiche sind bevorzugt streifenförmig ausgebildet, wobei die Flächenbereiche vorzugsweise eine grösste .Abmessung von mehr als 0,3 mm und die Teilbereiche eine kleinste Abmessung von weniger als 0,3 mm aufweisen. Auf diese Weise lassen sich innerhalb eines mit dem unbewaffneten Auge auflösbaren Flächenbereichs mehrere, zumindest in Richtung einer kleinsten Abmessung nicht mehr auflösbare Teilbereiche vorsehen. Bei besonders bevorzugten Strukturanordnungen weisen die Teilbereiche eine kleinste .Abmessung von weniger als 0,1 mm auf.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Teilbereiche mit unterschiedlichen Abmessungen auszubilden. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Helligkeit eines
Flächenbereichs nicht nur durch die Phasenverschiebung, also die Versetzung innerhalb der ReliefStruktur, zu steuern, sondern auch durch die Grosse der Teilbereiche. So kann beispielsweise ein länglicher, streifenförmiger Teilbereich entlang seiner Längsrichtung unterschiedlich breit ausgebildet sein. Bei einer Strukturanordnung mit einer Phasenverschiebung von π, also mit einer Verschiebung der Reliefstruktur der jeweiligen Teilbereiche um die Hälfte der Gitterperiode, lässt sich über das Verhältnis der Flächenanteile der jeweils phasengleichen Teilbereiche die Intensität des betrachteten Flächenbereichs zwischen Null und 1 variieren.
Es versteht sich, dass die erfindungsgemässe Ausbildung einer Strukturanordnung nicht auf geradlinige
ReliefStrukturen beschränkt ist, sondern dass beliebige, gekrümmte ReliefStrukturen auf die beschriebene Art und Weise angeordnet werden können. Es ist auch denkbar und kann sich im Hinblick auf die gewünschte Bildhelligkeit auch als vorteilhaft erweisen, wenn gekrümmte Gitterstrukturen polygonartig ausgebildet werden, d.h. durch geradlinige und aneinander anschliessende Gitterlinien dargestellt sind. In diesem Fall wird das auftreffende Licht nur in eine diskrete aAnzahl von
Richtungen gebeugt, in denen jedoch die wahrnehmbare Intensität grösser ist als bei stetig gekrümmten Gitterlinien.
Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn
Gitterlinien gegeneinander versetzter ReliefStrukturen von aneinander angrenzenden Teilbereichen stetig ineinander übergehen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung sowie aus der nachfolgenden Beschreibung einiger vorteilhafter Ausführungsformen der erfindungsgemassen Strukturanordnung.
In der Zeichnung zeigt :
Figur 1 ein Sicherheitselement eines Wertdokumentes, das sich aus mehreren schematisch angedeuteten Flächenbereichen zusammensetzt,
Figur 2 einen Flächenbereich einer erfindungsgemassen Strukturanordnung,
Figur 3 einen Flächenbereich einer erfindungsgemässen Strukturanordnung bestehend aus zwei Gruppen von Teilbereichen,
Figur 4 einen Flächenbereich einer erfindungsgemässen Strukturanordnung mit Teilbereichen variierender .Abmessung,
Figur 5 einen Flächenbereich einer erfindungsgemässen Strukturanordnung bestehend aus Gruppen von
Teilbereichen mit sehr geringer kleinster Abmessung und
Figur 6 einen Schnitt durch einen Flächenbereich einer erfindungsgemäßen Strukturanordnung mit senkrecht zur Oberfläche des Flächenbereichs versetzter ReliefStruktur.
Figur 1 zeigt einen Wertdokumententräger 2 mit einem
Sicherheitselement 4. Das Sicherheitselement 4 umfasst eine Strukturanordnung, in der eine visuell wahrnehmbare Information in Form eines Bildes 6 gespeichert ist. Das Sicherheitselement 4 bzw. die Strukturanordnung umfasst eine Vielzahl von schematisch angedeuteten Flächenbereichen 8, die eine in der Figur 1 nicht darstellbare ReliefStruktur aufweisen.
Figur 2 zeigt einen Flächenbereich 10 einer erfindungsgemäss ausgebildeten Strukturanordnung. Der Flächenbereich 10 hat eine mit dem unbewaffneten Auge auflösbare grösste Abmessung von mehr als 0,3 mm und besteht aus zwei Teilbereichen 12, 14 mit identischer ReliefStruktur 16 bzw. 18. Die ReliefStrukturen 16, 18 haben demnach dieselbe Spatialfrequenz und stimmen in der Querschnittsform sowie der Orientierung der Gitterlinien überein. Die ReliefStruktur 16, 18 ist in der Figur 2 durch senkrechte Linien 20, 22 angedeutet, welche die Gitterlinien, d.h. die Erhebungen der ReliefStruktur, darstellen sollen, wobei der .Abstand der Gitterlinien nicht maßstabsgetreu dargestellt ist. Die ReliefStruktur 16 des Teilbereichs 12 ist gegenüber der Reliefstruktur 18 des Teilbereichs 14 um einen Bruchteil der Gitterperiode g versetzt angeordnet. Handelt es sich bei der ReliefStruktur 16, 18 beispielsweise um ein symmetrisches Gitter, so wird senkrecht auf die ReliefStruktur auftreffendes Licht bei bestimmter Querschnittsform des Gitters je zur Hälfte nach links bzw. nach rechts abgebeugt und ist in der ersten und minus ersten BeugungsOrdnung (ggf. in höheren
Beugungsordnungen) wahrnehmbar. Durch die vorstehend beschriebene Versetzung der ReliefStruktur 16 des Teilbereichs 12 gegenüber der ReliefStruktur 18 des Teilbereichs 14 um die Hälfte der Gitterperiode g lässt sich eine Aufspaltung der Beugungsordnungen erreichen. Die Strukturanordnung wirkt somit als Strahlteiler. Senkrecht auf die Strukturanordnung auftreffendes Licht lässt sich nicht mehr in dem der ersten bzw. minus ersten Beugungsordnung des unverschobenen Gitters zugeordneten Betrachtungswinkelbereich wahrnehmen. Die erste und minus erste Beugungsordnung werden nämlich ihrerseits aufgespalten, und zwar senkrecht zur ursprünglichen Dispersionsrichtung. Es resultieren somit bei einer Phasenverschiebung von iτ (δx = g / 2) aus der ersten und minus ersten Beugungsordnung vier
Betrachtungswinkelbereiche, in denen die von dem Flächenbereich 10 ausgehende Information wahrnehmbar ist.
Ein in Figur 3 dargestellter Flächenbereich 24 besteht aus zwei Gruppen von Teilbereichen 26 bzw. 28 mit identischer ReliefStruktur 30, 32 der gleichen Phasenlage innerhalb einer Gruppe. Die ReliefStrukturen 30, 32 der Teilbereiche 26, 28 sind - wie im Zusammenhang mit der Figur 2 beschrieben - gegeneinander versetzt. Je grösser die Anzahl der in der Figur 3 in vertikaler Richtung alternierend angeordneten Teilbereiche 26, 28 ist, d.h. je grösser der Flächenbereich 24 ist, desto begrenzter sind die Betrachtungswinkelbereiche, in denen eine von dem Flächenbereich 24 ausgehende Information wahrnehmbar ist. Je kleiner die Breite der streifenförmigen Teilbereiche 26, 28 oder je mehr Teilbereiche der beschriebenen Art auf dem Flächenbereich 24 alternierend angeordnet sind, desto grösser wird der Betrag der Aufspaltung der Beugungsordnungen.
Figur 4 zeigt einen Flächenbereich 34 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Strukturanordnung. Dieser Flächenbereich 34 umfasst Teilbereiche 36, 38 mit identischer und gegeneinander versetzter ReliefStruktur 40 bzw. 42. Die Teilbereiche 36 und 38 weisen unterschiedliche Abmessungen und entlang ihrer Längserstreckung variierende Breite auf. Wenn die ReliefStruktur 40 gegenüber der ReliefStruktur 42 um die Hälfte der Gitterperiode g versetzt ist, die ReliefStrukturen also die Phasenverschiebung π aufweisen, so lässt sich die relative Helligkeit des mit dem unbewaffneten Auge auflösbaren Flächenbereichs 34 durch den Flächenanteil der Teilbereiche 36, 38 variieren. Ein Abschnitt des Flächenbereichs 34, in dem die Teilbereiche 36, 38 gleiche Flächenanteile aufweisen, erscheint daher dunkel, während ein anderer Abschnitt des Flächenbereichs 34, in dem die Grosse des Teilbereichs 36 die Grosse des Teilbereichs 38 überwiegt (in Figur 4 links) hell erscheint.
Der Flächenbereich 34 umfasst weiter Teilbereiche 44, 46 mit identischer ReliefStruktur 48 bzw. 50. Die Reliefstruktur 48 bzw. 50 umfaßt dabei zur Erzielung entsprechender optischer Effekte gekrümmte Gitterlinien, die ggf. durch entsprechend polygonal verlaufende Linien angenähert bzw. ersetzt werden können. Die ReliefStruktur 48 ist gegenüber der ReliefStruktur 50 in der zuvor beschriebenen Weise phasenverschoben.
Die Figur 5 zeigt einen Flächenbereich 52 mit zwei Gruppen von Teilbereichen 54 bzw. 56. Die Teilbereiche 54, 46 weisen eine Längserstreckung von mehr als 0,3 mm und eine Quererstreckung von 0,05 mm auf. Mit einer derartigen
Strukturanordnung lässt sich eine grosse Aufspaltung der Beugungsordnungen erzeugen.
Schließlich zeigt die Figur 6 eine Schnittansicht einer Strukturanordnung bzw. eines Flächenbereichs 58 auf einem Trägerelement 60. Der Flächenbereich 58 umfasst Teilbereiche 62 und 64 mit identischer jedoch um einen Bruchteil der Gitterperiode in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Trägerebene versetzten ReliefStruktur. Die ReliefStruktur ist nur andeutungsweise und der Betrag der Höhenversetzung stark übertrieben dargestellt.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Strukturanordnung, bestehend aus mehreren eine beugungsoptisch wirksame ReliefStruktur aufweisenden Flächenbereichen, insbesondere für visuell identifizierbare, optische Sicherheitselemente für
Wertdokumente, z.B. Banknoten, Kreditkarten, Ausweise oder Scheckdokumente, oder sonstige zu sichernde Gegenstände, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Flächenbereiche (8, 10, 24, 34, 52), die wenigstens zwei Teilbereiche (12, 14; 26, 28; 36, 38; 48, 50; 54, 56) mit identischer und gegeneinander um einen Bruchteil der Gitterperiode versetzter ReliefStruktur (16, 18, 30, 32, 40, 42, 48, 50) aufweisen.
2. Strukturanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass innerhalb eines Flächenbereichs (24, 34, 52) Gruppen von Teilbereichen (26, 28, 36, 38, 44, 46, 54, 56) mit identischer ReliefStruktur (30, 32, 40,
42, 48, 50) der jeweils gleichen Phasenlage innerhalb einer Gruppe vorgesehen sind. 3. Strukturanordnung nach aAnspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Flächenbereiche (8, 10, 24, 34, 52) eine grösste .Abmessung von mehr als 0,
3 mm aufweisen.
4. Strukturanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h streifenförmig ausgebildete Teilbereiche (12, 14, 26, 28, 36, 48, 50, 54, 56).
5. Strukturanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Teilbereiche (12, 14, 26, 28, 36, 38, 48, 50, 54, 56) mit einer kleinsten Abmessung von weniger als 0,1 mm.
6. Strukturanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
Teilbereiche (36, 38) unterschiedlicher Abmessung.
7. Strukturanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h streifenförmige Teilbereiche (36, 38) mit entlang ihrer Erstreckung variierender Breite.
8. Strukturanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die ReliefStruktur (16) des einen Teilbereichs (12) gegenüber der ReliefStruktur (18) des anderen Teilbereichs (14) um die Hälfte der Gitterperiode versetzt ist.
9. Strukturanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden .Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Gitterlinien gegeneinander versetzter ReliefStrukturen von aneinander angrenzenden Teilbereichen ineinander übergehend ausgebildet sind
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