具有反射性的面区域的光学可变的安全元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于有价物的防伪的光学可变的安全元件，该安全元件具有载 体，该载体具有反射性的面区域，该反射性的面区域的伸展限定了x-y平面和与其垂直的Z 轴线。本发明还设及一种用于制造运种安全元件的方法和一种相应地装备的信息载体。
【背景技术】
[0002] 诸如有价票券或者身份证件的信息载体，或者诸如品牌商品的其它有价物为了得 到安全保护而通常设有安全元件，其使得能够检验信息载体的真实性，并且同时用作对不 允许的复制的防护。
[0003] 安全元件通过与观察角度相关的效果来在真实性安全保护中起作用，因为运些效 果本身不能通过最先进的复印机来复制。安全元件在此装备有光学上可变化的元件，其在 不同的观察角度下向观察者传达不同的图像印象，并且例如根据观察角度而示出不同的色 彩或亮度印象和/或不同的图形主题。
[0004] 近来，通常使用具有在微镜结构基础上的运动学/立体画效果的安全元件。典型 地，微镜结构由于微镜在SymW上的微镜尺寸而本身并不产生色彩效果，然而色彩可W通 过附加的、倾斜显色的（far化ippende)涂层来提供。运种倾斜显色的涂层的产生通常是通 过真空蒸锻方法实现的，并且因此是耗时耗成本的。另外，可能的色彩效果的带宽也是受限 的。因此，例如倾斜显色的涂层的色彩变化总是各向同性的，即与安全元件的倾斜方向无 关。
【发明内容】
[0005] 基于W上，本发明的任务是提出一种开头提及类型的光学可变的安全元件，其可 W成本低廉地装备有显色的结构。理想地，该显色结构还具有引人注目的光学印象图，并且 为安全元件赋予了较高的防伪性。
[0006] 根据本发明在此类安全元件中设有：
[0007]-反射性的面区域包含多个反射性的像素，其分别具有一个或多个相同取向的反 射性的刻痕面（Facetten)，其中，每个刻痕面相对于x-y平面的斜率是通过给出它的归一 化（normalisiert)的法向矢量来确定的，
[0008]-反射性的面区域具有通过X轴线给出的主方向，从而所述面区域的多于80%的 刻痕面具有位于y-z平面中的法向矢量，W及
[0009] -至少一部分刻痕面设有由多个光栅线构成的衍射性的光栅图案，该光栅图案的 光栅矢量平行于X轴线。
[0010] X轴线或所提及的主方向的选择在此不是任意的，而是通过如下方式被唯一地限 定，即，面区域的多于80%的刻痕面具有位于y-z平面（即垂直于主方向的平面）的法向矢 量。如下面详细阐述的，安全元件通过协调面区域的刻痕面的取向W及衍射性光栅图案的 光栅线的走向而提供了两个不同的倾斜效果，其在安全元件倾斜时围绕彼此正交的倾斜轴 线而出现，并且运两个倾斜轴线有利地完全彼此独立。尤其，在围绕X轴线倾斜安全元件时 作为第一倾斜效果出现运动学效果的印象，该运动学效果在有利的构型中并未伴随有色彩 变化、即色彩学的倾斜效果，并且在围绕y轴线倾斜安全元件时出现第二倾斜效果的印象， 即色彩学效果，其为纯粹的、不带运动效果的色彩变化。
[0011] 在此，光栅图案的光栅矢量如通常那样是垂直于光栅线的矢量，而其数值给出了 光栅周期。
[0012] 尤其，至少一部分具有位于y-z平面中的法向矢量的刻痕面设有由多个光栅线构 成的衍射性光栅图案，该光栅图案的光栅矢量平行于X轴线。
[0013] 反射性像素优选分别包含两个或多个相同取向的刻痕面，然而可能的是，一部分 像素或者所有像素都仅包含一个刻痕面。至少一部分像素和/或刻痕面有利地构建为具有 主题形式、尤其符号或标志形式的轮廓。运些特别的轮廓可W用作附加的真实性特征，该真 实性特征仅在放大时可见。此外，可W在一部分像素或刻痕面中附加地写入微缩文本。微 缩文本在此不仅写在刻痕面上，或者还替代一些刻痕面呈现在载体上。
[0014] 在一个优选的实施例中，所有设有衍射性光栅图案的刻痕面的光栅线都具有平行 于X轴线的光栅矢量。衍射性光栅图案有利地具有在0. 3ym和4ym之间、优选在0. 6ym 和3Jim之间的光栅周期。
[0015] 在本发明的一个有利的变型中，面区域的所有光栅图案都具有相同的光栅周期。 替选地，各个刻痕面的光栅周期也可W选择为不同的，然而由此运动学和色彩学的倾斜效 果部分地彼此禪合。在围绕X轴线倾斜时，具有不同的光栅周期的（相应地被照亮的）刻 痕面也产生不同的衍射颜色，从而在动力学效果期间还附加地出现色彩变化或者色彩学效 果。在此，色彩学效果并不由折弯的光的传播平面的改变而产生，如下面详细阐述那样，而 是基于用于运些刻痕面的反射条件的变化而产生。相反地，在围绕y轴线倾斜时在该情况 下还仅触发色彩学效果，而不触发运动学效果，从而正交的倾斜效果并非完全地，而是仅部 分地彼此禪合。
[0016] 刻痕面优选基本上构建为平的面元件。在此表述"基本上"考虑的是如下事实，即， 在实践中由于制造条件的限制而无法产生完全平的面元件。替选地，运些刻痕面也可W构 建成弯曲的、尤其凹进的、凸出的或者波浪状的面元件。于是法向矢量随着面元件的面延伸 变化，然而始终处于y-z平面中。通常，刻痕面可W通过给出的刻痕面面积h(x，y)来描述， 其中，平坦的刻痕面具有
[0017]hi(x，y) =c*y+c〇,其中（x，y)GB
[0018] 形式的刻痕面面积，其中C和c。是常数，B是x-y平面的连贯的区域。弯曲的刻痕 面通常具有如下形式的刻痕面面积：
[0019]h2(x，y) =f(y)，其中（x，y)GB
[0020] 其具有仅与y相关的平滑函数f(y)。
[0021] 在一个适宜的实施例中，反射性的刻痕面布置在周期性网栅或格栅中并且尤其形 成银齿光栅。替选地，反射性刻痕面非周期性地布置，其中运时刻痕面的非周期性布置是优 选的，因为由此可W避免源于刻痕面的有规律布置的所不希望的衍射效果。
[0022] 用于抑制所不希望的衍射效果的另一可能性在于，刻痕面在其在面区域之上的 高度方面非周期地彼此错移。在刻痕面非周期地错移的情况下在相邻刻痕面的高度之 间不存在简单的、有规律的关联，从而可靠地避免了相邻刻痕面所反射的光的结构性干 设和由此可靠地避免了形成叠加的衍射图案。运种非周期性错移的细节可W从文献WO 2012/055506A1中获得，其在该方面的公开内容结合在了本申请中。
[0023] 刻痕面有利地在通过X轴线给出的主方向上具有10ym或更大、优选20ym或更 大、特别优选30ym或更大的尺寸。在与主方向垂直的y方向上，刻痕面有利地具有在5ym 和30ym之间、优选在7.Sym和15ym之间的尺寸，并且刻痕面的高度有利地在0和IOym 之间、优选在0和Siim之间。
[0024] 反射性刻痕面在有利的构型中具有金属涂层或者高折射率涂层。反射性的刻痕面 然而还可W具有倾斜变色的涂层。
[0025] 反射性的面区域可W划分为至少两个子区域，在其中刻痕面具有不同的平 均取向，由此在围绕X轴线倾斜时图像印象突然转变，并且由此形成所谓的翻转图 (Flip-Bild)。刻痕面的取向也可W在反射性面区域的至少一个子区域中具有连续变化的 分布。W该方式可W产生拱曲效果，其中反射性面区域跟随=维模板的拱曲。在围绕X轴 线倾斜时，衍射平面的旋转引起立体画效果，其中形成反射的和拱曲的表面的印象。在围绕 y轴线倾斜时，被调节的镜面反射的颜色和/或强度变化。
[0026] 有利地，刻痕面的取向彼此协调为使得安全元件在围绕X轴线倾斜时示出运动效 果，尤其是正视差的（orthoparallaktischen)运动效果或者立体画效果。
[0027] 在本发明的一个有利的实施例中，一部分刻痕面构建为没有衍射性光栅图案的。 W该方式可W提供上层结构ttib郑Stm始跋），其通过具有或没有光栅图案的刻痕面的不 同的倾斜特性而形成。
[0028] 在一个有利的实施例中，面区域的所有刻痕面都具有位于y-z平面中的法向矢 量。替选地，在一个同样有利的实施例中，面区域的更小比例的、小于20%、尤其小于10% 的刻痕面具有归一化的、带有基本上随机选择的不为0的X分量的法向矢量。在此，具有不 为0的X分量的刻痕面构建为没有衍射性光栅图案的。随机倾斜的刻痕面在特定的倾斜位 置下分别无色地发亮并且由此产生视觉上吸引人的闪光效果，其叠加于所描述的正交的倾 斜效果。
[0029] 安全元件还可W包含两个或多个所描述类型的反射性的面区域，其优选地通过被 标记的倾斜方向和/或光栅图案的光栅常数而不同。尤其，安全元件的每个反射性面区域 都可W具有自己的、通过面区域的X轴线给出的主方向。例如，安全元件具有两个所描述类 型的反射性面区域，它们的通过相应的面区域的X轴线给出的主方向彼此垂直。在围绕主 方向之一倾斜安全元件时，则两个面区域之一示出纯粹的运动学倾斜效果，而另一面区域 示出纯粹的色彩学倾斜效果。在围绕正交的主方向倾斜时，运两个面区域的角色交换。
[0030]替选地或者附加地，安全与案件可W包含两个或多个所描述类型的反射性面区 域，其中，在每个面区域中所有光栅图案都具有相同的光栅周期，不同面区域的光栅周期不 同。
[0031] 所描述的反射性面区域可W与其它安全特征组合，例如与全息图、尤其是真实色 彩