防伪元件、具有这种防伪元件的有价文件和这种防伪元件的制造方法

专利名称：防伪元件、具有这种防伪元件的有价文件和这种防伪元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及用于防伪纸、有价文件等的防伪元件，涉及具有这种防伪元件的有价文件，并且涉及用于制造这种防伪元件的方法。
背景技术：
待保护物体常常设置有防伪元件，其允许检验物体的真实性，同时用作对未授权复制的保护。待保护的物体例如是防伪纸、身份证件和有价文件(例如钞票、芯片卡、护照、身份证、身份卡、股票、投资性证券、契约、收据、支票、入场券、信用卡、健康卡等等)以及例如标签、封条、包装件等产品验证元件。 在防伪元件的领域中特别普遍并且为实际上平坦的箔片给予三维外观的技术涉及各种形式的全息术。然而，这种技术对于防伪特征特别是在钞票上的使用具有一些缺点。一方面，全息图的三维图示的质量在很大程度上取决于照明条件。全息图的图示常常很难识别，特别是在漫射照明中。此外，全息图具有这样的缺点，即它们同时存在于日常生活中的许多地方，因此，它们作为防伪特征的特殊地位正在消失。

发明内容
在这些基础上，本发明基于避免现有技术的缺点的目的，并且特别提供一种用于防伪纸、有价文件等的防伪元件，其在作为防伪元件的极其扁平构造的同时，获得良好的三维外观。根据本发明，该目的通过一种用于防伪纸、有价文件等的防伪元件得以实现，所述防伪元件具有具有被分割成多个像素的表面区域的载体，所述多个像素分别包括至少一个光学活性小面，其中大部分像素分别具有对于每个像素取向相同的数个光学活性小面，并且所述小面取向成使得所述表面区域能够被观察者感觉为相对于其实际空间形状突出和/或后退的区域。这使得能够提供极其扁平的防伪元件，其中例如小面的最大高度不大于IOymdM是仍然在观察时生成非常好的三维印象。因此，能够借助于(肉眼上)平坦的表面区域为观察者模拟出具有强烈凸出外观的区域。以这种方式基本上能够生成可感觉区域的任意成形的三维构造。因此能够模拟出人物、物体、图形(motif)或者具有三维外观的其它物体。三维印象在这里总是相对于表面区域的实际空间形状。因此，表面区域自身可以具有扁平构造或者具有弯曲的构造。然而，总是相对于该基底区域形状获得三维外观，以便对于观察者来说，表面区域于是不呈现出与表面区域自身一样的平坦或者弯曲。能够被感觉为突出和/或后退区域的表面区域在这里应理解为特别是指表面区域能够被感觉为连续地凸出的区域。因此，所述表面区域能够被感觉为例如具有偏离该表面区域的弯曲形状或者实际空间形状的明显凸起的区域。通过本发明的防伪元件，因此能够通过模拟相应的反射行为而模仿出例如凸出的表面。表面区域特别是连续的表面区域。然而，表面区域还可以具有间隙或者甚至包括不连续的局部部位。这样，表面区域能够与其它防伪特征交织。其它防伪特征可以涉及例如真彩色全息图，以便观察者能够一起感觉到真彩色全息图和通过本发明的表面区域提供的突出和/或后退区域。特别是，所述小面的取向选择成使得所述表面区域能够被观察者感觉为非平坦的区域。分别具有对于每个像素来说取向相同的数个光学活性小面的大部分像素可以为像素数量的51%。然而，所述大部分也可以大于像素数量的60%、70%、80%，或者特别大于90%。此外，也可以是表面区域的全部像素都分别具有取向相同的数个光学活性小面。 光学活性小面可以构造成反射性和/或透射性小面。所述小面可以形成在所述载体的表面中。此外，小面也可以形成在载体的上侧以及下侧，并且彼此相对。在该情况下，小面优选构造成具有折射效果的透射性小面，其中载体自身当然也是透明或者至少半透明的。小面的尺寸和取向于是选择成特别使得区域能够被观察者感觉为相对于载体的上侧和/或下侧的实际空间形状突出和/或后退。载体可以构造成层叠的复合物。在该情况下，小面可以位于层叠复合物内的界面上。因此，小面可以例如被压印到位于载体箔片上的压印漆中，接下来被金属化，并嵌入另一漆层(例如保护漆或者粘结漆)中。特别地，在本发明的防伪元件中，小面可以构造成嵌入式小面。特别地，所述光学活性小面构造成使得所述像素没有光学衍射效果。光学活性小面的尺寸可以在I μ m-300 μ m之间,优选在3 μ m-100 μ m之间,特别优选在5 μ m-30 μ m之间。特别地,优选存在大致射线光学反射行为或者大致射线光学折射效
果O像素的尺寸如此选择使得像素的面积比表面区域的面积小至少一个数量级，优选小至少两个数量级。表面区域的面积和像素的面积在这里应理解为特别指沿正交于表面区域的宏观表面的方向投射到一平面时的相应面积。特别地，像素的尺寸可以选择成使得像素的尺寸至少在一个方向上比表面区域的面积的尺寸小至少一个数量级，优选小至少两个数量级。像素的最大延伸度优选处于5 μ m-5mm之间，优选处于10 μ m-300 μ m之间，特别优选处于20 μ m-100 μ m之间。像素形状和/或像素尺寸可以在防伪元件内变化，但并不是必须的。每个像素的小面的光栅周期(小面可以形成周期性的或者非周期性的光栅，例如锯齿光栅)优选在I μ m-300 μ m之间或者3 μ m-300 μ m之间，优选在3 μ m-100 μ m之间或者5 μ m-100 μ m之间，特别优选在5 μ m-30 μ m之间或者10 μ m-30 μ m之间。光栅周期选择成特别使得每个像素包含至少两个相同取向的小面，并且衍射效果实际上不再对入射光起作用(例如从380nm-750nm的波长范围)。因为没有或者没有实际上相关的衍射效果发生，小面可以称为无色差小面，或者像素称为无色差像素，这引起方向性地无色差的反射。防伪元件因此对于通过像素的小面存在的光栅结构具有无色差反射性。
小面优选构造成大致平坦的面积组元(area element)。小面构造成大致平坦的面积组元的所选表述，考虑了由于制造原因在实践中通常从来不能制造完全平坦的面积组元
这一事实。小面的取向特别由它们的倾斜角和/或它们的方位角确定。小面的取向当然也可以由其它参数确定。特别地，所涉及的参数是两个彼此正交的参数，比如相应小面的法向矢量的两个分量。在小面上，至少可以在某些区域中形成反射性或者反射增强涂层(特别是金属或者高折射性涂层)。反射性或者反射增强涂层可以是例如气相沉积的金属涂层。作为涂层材料，可以特别地采用铝、金、银、铜、钯、铬、镍和/或钨以及它们的合金。替代地，反射性或者反射增强涂层可以由具有高折射率的材料的涂层形成。反射性或者反射增强涂层可以特别构造成部分透射性涂层。
再一实施例中，可以在小面上至少在某些区域中形成颜色偏移涂层。颜色偏移涂层可以特别地构造成薄膜系统或者薄膜干涉涂层。这里可以实现例如金属层-介电层-金属层的层序或者三个介电层的层序，其中中间层的折射率低于其它两个层的折射率。作为介电材料，可以采用例如ZnS、SiO2、Ti02/MgF2。颜色偏移涂层也可以构造成干涉滤光器、通过等离子共振效果具有选择性透射的薄半透明金属层、纳米颗粒等。颜色偏移层也可以特别实施为液晶层、衍射性浮雕结构或者子波长光栅。由反射层、介电层、吸收层(以该顺序形成在小面上)构成的薄膜系统也是可能的。薄膜系统加小面如上所述可以不仅构造成小面/反射层/介电层/吸收层，而且还构造成小面/吸收层/介电层/反射层。其顺序特别取决于将从哪侧观察防伪元件。此夕卜，当薄膜系统加小面构造成例如吸收层/介电层/吸收层/小面或者吸收层/介电层/反射层/介电层/吸收层/小面时，可见于两侧的颜色偏移效果也是可能的。颜色偏移涂层不仅可以构造成薄膜系统，而且还构造成液晶层(特别是胆固醇晶态液晶材料形成的)。如果要模拟漫散射的物体，则可以对小面进行散射涂覆或者表面处理。这种涂覆或者处理可以根据朗伯特(Lambert)余弦定律散射，或者可以存在具有偏离朗伯特余弦定律的角度分布的漫反射。特别地，这里感兴趣的是具有显著择优方向的散射。在通过压印工艺制造小面时，压印工具的压印区域可以附加地设置有微结构以生成某些效果，通过所述压印区域，能够将小面的形状压印到载体中或者载体的层中。例如，压印工具的压印区域可以设置有粗糙表面，以便具有漫反射的小面出现在最终产品中。在本发明的防伪元件中，每个像素可以优选设置至少两个小面。也可以设置三个、四个、五个或更多个小面。在本发明的防伪元件中，每个像素的小面的数量可以选择成特别使得预定的最大小面高度不被超过。最大小面高度可以为例如20 μ m或者为10 μ m。此外，在本发明的防伪元件中，小面的光栅周期可以选择成对于全部像素都是相同的。然而，也可以是像素中的每个或者数个具有不同的光栅周期。此外，也可以是光栅周期在像素内发生变化，从而不是恒定的。此外，也可以向光栅周期中压印用于编码其它信息项目的相位信息项目。特别地，可以设置具有光栅结构的检验掩模，所述光栅结构具有与本发明的防伪元件中的小面相同的周期和方位角。在检验掩模的局部部位中，光栅可以具有与待检验防伪元件相同的相位参数，而在其它部位具有一定的相位差。当检验掩模置于防伪元件之上时，由于莫尔效应，不同区域于是将呈现出不同的明度或者暗度。特别地，检验掩模可以设置在与本发明的防伪元件相同的待保护物体上。在本发明的防伪元件中，表面区域可以构造成使得它能够被观察者感觉为虚拟区域。这应理解为特别是指本发明的防伪元件显示出不能由真实的肉眼看起来凸出的表面生成的反射行为。特别地，虚拟区域能够被感觉为使可见镜像旋转例如90°的旋转反射镜。这种虚拟区域， 特别是这种旋转反射镜，非常易于观察者检测和检验。原则上，任何真实的凸出的反射性或者透射性表面都能够借助于本发明的防伪元件的表面区域改造为虚拟区域。这可以例如通过改变所有小面的方位角(例如旋转一定角度)来实现。这使得能够获得有趣的效果。例如，如果全部方位角均向右旋转45°，则当从上方直接地照明时，表面区域对于观察者来说是从右上部明显地发亮的凸出区域。如果全部方位角都旋转90°，则光反射在倾斜时沿与观察者预期的方向垂直的方向移动。这种不自然的反射行为于是例如也将使得观察者不再能够确定可被感觉为凸出的区域(相对于表面区域)是朝前侧还是朝后侧存在。此外，可以通过非周期性的光栅或者引入随机相位参数来按预期的方式抑制衍射效果。此外，可以为小面的取向设置“噪点”(即相对于待模拟区域的最佳形状略微改变它们)，以模拟例如具有亚光外观的表面。因此，表面区域不但看起来相对于其实际空间形状突出和/或后退，而还可以被给予完全对齐定位的质地。此外，除所述表面区域之外，载体还可以具有优选与所述一个表面区域交织的其它表面区域，并且特别构造成其它防伪特征。这种构造可以称为例如交织式或者多通道式图像。其它表面区域与所述一个表面区域一样也可以被分割成分别包括至少一个光学活性小面的多个像素，其中大部分像素优选分别具有对于每个像素来说取向相同的数个光学活性小面，并且小面取向成使得其它表面区域能够被观察者感觉为相对于其实际空间形状凸出或者突出和/或后退的区域。这使得能够实现例如两个不同的三维图示。借助于交织，所述一个表面区域可以被叠加例如附加的完全对齐的颜色信息或者灰阶信息(例如基于子波长光栅，与例如真彩色全息图或者半色调图像的组合)。此外，可以在小面的配置中隐藏或者存储作为另一防伪元件的相位信息项目。在本发明的防伪元件中，至少一个小面可以在其表面上具有光散射微结构。数个或者全部小面当然也可以在小面表面上具有这种光散射微结构。例如，光散射微结构可以构造成涂层。特别地，可以嵌入小面，并且用作嵌入材料，由其能够实现期望的光散射微结构。通过这种构造，散射物体，比如大理石像、石膏模型等，可以被本发明的防伪元件模拟。小面当然也可以被嵌入彩色材料中，以附加地实现颜色效果或者模拟彩色物体。在本发明的防伪元件中，数个小面的取向可以相对于用于生成突出和/或后退区域的取向被改变成使得所述突出和/或后退区域仍然是可被感觉的，但是具有呈亚光外观的表面。因此，突出和/或后退区域也可以呈现亚光表面外观。
本发明还包括一种用于制造防伪元件的方法，所述防伪元件用于防伪纸、有价文件等，其中在表面区域中将载体的表面的高度调制成使得所述表面区域被分割成分别具有至少一个光学活性小面的多个像素，其中大部分像素分别具有对于每个像素取向相同的数个光学活性小面，并且所述小面取向成使得所述表面区域对于所制造的防伪元件的观察者可被感觉为相对于其实际空间形状突出和/或后退的区域。本发明的制造方法可以开发成特别使得本发明的防伪元件以及本发明的防伪元件的改进能够被制造。该制造方法可以进一步包含从待模拟表面开始计算像素的步骤。在该计算步骤中，对于全部像素计算小面(它们的尺寸以及它们的取向)。基于这些数据，于是可以进行表面区域的高度调制。在本发明的制造方法中，可以进一步提供涂覆小面的步骤。可以为小面设置反射性或者反射增强涂层。反射性或者反射增强涂层可以是完全的镜膜涂层或者是部分透明的镜膜涂层。
为了生成载体的高度得到调制的表面，可以采用已知的微结构化方法，比如压印方法。因此，例如，还使用从半导体制造已知的方法(光刻、电子束光刻、激光束光刻等)，抗蚀材料中的适当结构能够被曝光、可能被精炼、模制和采用于制造压印工具。可以使用已知的方法来在热塑性箔片中或者向涂覆有辐射固化漆的箔片中进行压印。载体可以具有数个层，所述数个层被依次施加并且可选地被结构化，并且/或者它可以由数个部分组成。防伪元件可以特别构造成防伪线、撕裂线、防伪带、防伪条、补丁，或者构造成用于施加到防伪纸、有价文件等上的标签。特别地，防伪元件可以横跨透明的或者至少半透明的区域或者凹部。术语防伪纸在这里应理解为特别是指有价文件的还不可流通的前身，其除了本发明的防伪元件之外，还可以具有例如其它身份验证特征(比如设置在体积内的发光物质)。一方面，有价文件在这里应理解为由防伪纸制造的文件。另一方面，有价文件也可以是可以设置有本发明的防伪元件的其它文件和物体，以使有价文件具有不可复制的身份验证特征，从而使得能够检查真实性并且同时防止不想要的复制。还提供了一种压印工具，其具有压印区域，通过该压印区域，本发明(包括其改进)的防伪元件的小面的形状能够被压印到载体中或者压印到载体的层中。压印区域优选具有待压印表面轮廓的颠倒形状，其中该颠倒形状有利地通过形成相应的凹部而生成。此外，本发明的防伪元件可以用作用于曝光体积全息图或者纯粹用于装饰目的的母版(master)。为了曝光体积全息图，可以使将在其中形成体积全息图的感光层直接地或者经由透明光学介质，与母版的前侧接触，从而与防伪元件的前侧接触。然后，用相干光束曝光感光层和母版，从而使体积全息图写入感光层中。该程序可以相同于或者类似于用于生成如DE 10 1006 016 139 Al中所描述的体积全息图的程序。基本程序在所述出版物的第7和8页上的第70-79段中参考图la、lb、2a和2b有描述。在这里向本申请中并入DE 102006 016 139 Al的关于体积全息图的制造的全部内容。显而易见的是，在以上提及的特征以及将在以下说明的特征不但能够以所陈述的组合使用，而且还能以其它组合或者单独地使用，而不会超出本发明的范围。


以下，将参考同样公开了本发明必要特征的附图通过示例更详细地说明本发明。为了更加清楚，附图的图示不是真实比例的。附图中图I是具有本发明的防伪元件I的钞票的俯视图；图2是防伪元件I的区域3的一部分的放大俯视图；图3是沿着图2中的线6的截面图；图4是图2的像素47的示意性透视图；图5是防伪元件I的一些小面的再一实施例的截面图； 图6是防伪元件I的一些小面的再一实施例的截面图；图7是用于说明小面的计算的截面图；图8是用于说明用于计算像素的正方形网格的俯视图；图9是用于说明用于计算像素的60°网格的俯视图；图10是区域3的三个像素4的俯视图；图11是图10的图示的截面图；图12是区域3的三个像素4的俯视图；图13是图12的俯视图的截面图；图14是区域3的三个像素4的俯视图；图15是图14的俯视图的截面图；图16是用于说明根据再一实施例的像素的计算的俯视图；图17是圆柱形基底区域上的像素的小面的配置的截面图；图18是用于说明用于根据图17的应用的像素的制造的截面图；图19-21是用于说明在反射性和透射性小面中的角度的图示；图22是待模拟的反射性表面的截面图；图23是模拟根据图22的表面的透镜22的截面图；图24是用于模拟根据图23的透镜的透射性小面的截面图；图25是待模拟的反射性表面的截面图；图26是模拟根据图25的表面的透镜22的截面图；图27是用于模拟根据图24的透镜的相应透射性小面的截面图；图28是透射性小面形成在载体8的两侧的实施例的截面图；图29是透射性小面形成在载体8的两侧的再一实施例的截面图；图30是用于说明透射性小面形成在载体8的两侧的实施例中的角度的图示；图31是用于制造图5所示本发明的防伪元件的压印工具的示意性截面图。图32a_32c是用于说明嵌入小面的图示，其中小面构造成反射性小面；图33a和33b是用于说明嵌入小面的图示，其中小面构造成透射性小面；图34是用于说明被嵌入的散射小面的图示，而图35是用于说明被嵌入的亚光光泽小面的图示。
具体实施例方式在图I所示的实施例中，本发明的防伪元件I集成在钞票2中，使得防伪元件I从图I所示钞票2的前侧可见。防伪元件I构造成具有矩形外廓的反射性防伪元件1，其中由矩形外廓限定出的区域3被分割成多个反射性像素4，所述反射性像素4的一小部分在作为俯视图的图2中放大地示出。像素4在这里是方形的，并且具有处于10到数百微米范围内的边长。优选地，边长不大于300 μ m。特别地，它可以处于20-100 μ m的范围中。像素4的边长选择成特别使得每个像素4的面积比区域3小至少一个数量级，优选小两个数量级。大部分像素4分别具有取向相同的数个反射性小面5，其中小面5是反射性锯齿光 栅的光学活性区域。在图3中示出了六个相邻像素WHdjP46沿线6的截面图，其中图3中的图示，也如同其它图中一样，为获得更好的可表示性，局部并不是真实比例。此外，小面5上的反射性涂层在图1-3中未示出，在图4中也未示出，以简化图示。像素4的锯齿光栅在这里形成于载体8的表面7中，其中如此结构化的表面7优选涂覆有反射性涂层(图3中未示出)。载体8可以是例如施加至未示出的载体箔片(例如PET箔片)的辐射固化塑料(UV树脂)。如在图3中看出的，像素41、42、44、45和46分别具有三个小面5，小面的取向对于每个像素1、42、44、45和46来说分别是相同的。这些像素的锯齿光栅从而小面5在这里是相同的，但它们的不同倾斜角ο。O4除外(为了简化图示，只画出了像素1、44的一个相应小面5的倾斜角σ i和。4)。像素43在这里只具有单个小面5。在俯视图(图2)中观察时，像素H6的小面5是排列成彼此平行的带状镜面。小面5的取向在这里选择成使得区域3对观察者可感觉为相对于其实际(宏观)空间形状(其在这里是平坦区域的形态)突出和/或后退的区域。这里，观察者在观看小面5时感觉到的是图3中的截面中示出的表面9。这是通过选择小面5的取向实现的，所述小面5反射入射光LI，就好像它是根据图3中的线9示出的空间形状落在区域上似的，如入射光L2示意性地示出的。由像素4的小面5生成的反射对应于表面9的区域的平均反射，其由相应像素4转换或者模拟。在本发明的防伪元件I中，三维外观的高度轮廓因此由模仿高度轮廓的反射行为的反射性锯齿结构(每个像素4的小面5)的配置(这里为网格状)模拟。通过区域3，因此能够生成任意的可三维地感觉的图形，比如人、人的一些部分、数字或者其它物体。除个体小面5的斜度σ之外，模拟表面的方位角α也将被调节。对于像素七-七，相对于箭头Pl (图2)所示方向的方位角α为O。。对于像素47，方位角α为例如大约170°。像素47的锯齿光栅在图4中以三维图示示意性地示出。为了制造防伪元件1，反射性锯齿结构可以例如借助于灰阶光刻写入光致抗蚀剂中，接下来显影、电铸、压印到UV漆(载体)中并进行镜膜涂覆。镜膜涂覆可以例如借助于施加的金属层(例如气相沉积)来实现。通常，施加的是厚度为例如50nm的铝层。当然也可以采用其它金属，比如银、铜、铬、铁等，或者它们的合金。作为金属的替代，也可以施加高折射性涂层，例如ZnS或者Ti02。气相沉积可以在整个区域之上。然而，也可以实施只位于某些部位中或者呈网格状的涂层，以便防伪元件I是部分地透明或者半透明的。在最简单的情况中，小面5的周期Λ对于所有像素4是相同的。然而，也可以改变每个像素4的小面5的周期Λ。因此，例如像素47具有比像素H6小的周期Λ (图2)。特别地，小面5的周期Λ对于每个像素来说可以随机地选择。通过改变对于小面5的锯齿光栅的周期Λ的选择，能够使出现于锯齿光栅的衍射图像的可能存在的可见性最小化。在一个像素4内，设置固定的周期Λ。然而，基本上也可以在像素4内改变周期Λ，使得每个像素4存在非周期性的锯齿光栅。一方面，为了避免不想要的衍射效果，另一方面，为了使必要的箔片厚度(载体8的厚度)最小化，小面5的周期Λ优选处于3 μ m-300 μ m之间。特别地，间隔在5 μ m-100 μ m之间，其中特别优选地选择10 μ m-30 μ m之间的间隔。在这里所描述的实施例中，像素4是正方形的。然而，也可以将像素4构造成矩形 的。也可以使用其它像素形状，比如平行四边形或者六边形像素形状。像素4在这里一方面优选具有比小面5的间隔大的尺寸，另一方面，小到使得单个像素4不会令人不安地冲击裸眼。从这些需求得到的尺寸范围在大约十到数百微米之间。像素4内的小面5的斜度σ和方位角α于是由模拟高度轮廓9的斜度产生。除斜度σ和方位角α之外，可选地对于每个像素4可以进一步引入相位参数Pi。防伪元件I的表面浮凸于是可以以第i个像素I通过以下高度函数Iii (X，y)描述hj (x, y) = Ai [ (-χ · sin a Jy · cos a i+pJmodA J这里，Ai是锯齿光栅的幅度，a i是方位角，而Ai是光栅周期。“mod”代表模运算，并且在做除法时得到正余数。幅度因数Ai由模拟表面轮廓9的斜度产生。通过改变相位参数Pi，能够使不同像素4的锯齿光栅或者小面5相对于彼此偏移。对于参数Pi，可以使用对于每个像素4不同的随机值或者其它值。因此能够消除锯齿光栅的(每个像素4的小面5的)或者像素4的网格光栅的潜在可见的衍射图案，其否则可以引起不想要的颜色效果。此外，由于变化的相位参数Pi,也不存在相邻像素4的锯齿光栅彼此匹配得特别好或者特别差的特殊方向，这防止了可见的各向异性。在本发明的防伪元件I中，每个像素4的小面5的方位角α以及斜度σ可以选择成使得它们不尽可能好地对应于模拟表面9，而是略微从它偏离。为此，可以对于每个像素4向根据适当分布模拟表面9的最佳值增加一个分量(优选为随机的)。取决于像素4的尺寸和噪点的强度(分布的标准偏差)，于是能够获得不同的有趣效果。在非常细小的像素4(大约20μπι)的情况下，原本光亮的表面随着噪点的增大而逐渐呈现出亚光。在较大像素(大约50 μ m)的情况下，获得与金属漆相当的外观。在非常大的像素(数百微米)的情况下，各个个体像素4被裸眼分辨出。它们于是看起来是好像粗糙但是平滑的部分，其在不同视角处明亮地亮起。对于不同像素4可以不同地选择噪点的强度，由此使凸出外观的表面能够看起来在不同位置具有不同的平滑度或者亚光度。因此能够生成例如观察者感觉区域3好像是具有亚光铭文或者质地的平滑的突出和/或后退的区域的效果。此外，可以向小面5施加颜色偏移涂层，特别是薄膜系统。薄膜系统可以具有例如彼此层叠的第一、第二和第三介电层，其中第一和第三层具有比第二层高的折射率。由于小面5的不同倾斜角，在不用旋转防伪元件I的情况下，观察者可感觉到不同颜色。因此可感觉区域具有一定的颜色光谱。防伪元件I可以特别构造成多通道图像，其具有不同的彼此交织的局部区域，其中所述局部区域中的至少一个以本发明的方式构成，以使该局部区域可被观察者感觉为三维局部区域。当然其它局部区域也可以借助于具有至少一个小面5的像素4以所描述的方法构成。其它局部区域也可以，但是并非必须，可感觉为相对于实际空间形状突出和/或后退的区域。交织可以是例如棋盘状的，或者条带状的构造。通过数个局部区域的交织可获得有趣的效果。当例如球面的模拟与数字的图示交织时，这可以进行成使得对于观察者来说出现数字位于具有半镜像表面的玻璃球的内部中的印象。除上述采用颜色偏移涂层之外，还可以为本发明的防伪元件I附加地设置颜色信息。因此，油墨可以例如印刷在小面5上(透明的或者薄的)，或者设置在至少部分地透明或者半透明的锯齿结构下方。例如，可以由此进行借助于像素4表示的图形的去色。当例如模拟人物时，油墨层可以提供面部的颜色。
与真彩色全息图或者Kinegram的组合，特别是与显示以像素4模拟出的表面9的彩色图示的真彩色全息图的交织，也是可能的。因此，物体的基本上无色差的三维图像将在某些角度呈现出彩色。此外，与子波长光栅的组合也是可能的。特别地，通过两种技术的相同图形的交织图示是有利的，其中锯齿结构的三维效果与子波长光栅的颜色信息组合。以像素4模拟出的表面9可以特别是所谓的虚拟区域。这在这里应理解为不能以真实的凸出的反射性或者透射性表面生成的反射行为或者透射行为的形成。为了进一步说明虚拟区域的概念，用于与真实区域划界的数学标准将在以下引入，并且通过旋转反射镜的示例来说明。在模拟真实的凸出表面时，后者通过高度函数h(x，y)是可描述的。这里可以假设函数h(x，y)是可微分的(differentiable)(不可微分的函数可以通过可微分的函数概算出，其最终将对观察者生成相同的效果)。如果现在沿任意闭合的曲线C求h(x，y)的梯度的积分，则积分将消失
= O以比喻的方式来说，这意味着某人沿一闭合路径上下行走的高度差相同，并且最后着陆在相同高度处。在该路径上克服的高度差之和因此必须为零。在本发明的防伪元件I中，小面5的斜度和方位角对应于高度函数的梯度。现在可以构成这样的情况，其中小面5的斜度和方位角实际上连续地彼此相碰，但是找不到使以上积分消失的高度函数。在该情况下，谈到的将是虚拟区域的模拟。一个特殊的实施例是例如旋转反射镜。关于这一点，我们将首先以抛物线轮廓来考虑真实凸状反射镜的模拟。高度函数由下式给出h (x, y) =-c (x2+y2)其中c>0是常数并且确定反射镜的曲率。在这种反射镜中，观察者可以看到自己的直立缩小的镜像。锯齿结构的参数于是由下式给出a (x, y) =arctan (x, y)
和
权利要求
1.一种防伪元件，用于防伪纸、有价文件等，具有 具有被分割成多个像素的表面区域的载体，所述多个像素分别包括至少一个光学活性小面(5)， 其中大部分像素分别具有对于每个像素取向相同的数个光学活性小面，并且所述小面取向成使得所述表面区域能够被观察者感觉为相对于其实际空间形状突出和/或后退的区域。
2.如权利要求I所述的防伪元件，其中，所述小面的取向选择成使得所述表面区域能够被观察者感觉为非平坦的区域。
3.如权利要求I或2所述的防伪元件，其中，所述光学活性小面被构造成反射性小面。
4.如上述权利要求中任一项所述的防伪元件，其中，所述光学活性小面被构造成具有折射效果的透射性小面。
5.如上述权利要求中任一项所述的防伪元件，其中，所述光学活性小面被构造成使得所述像素没有光学衍射效果。
6.如上述权利要求中任一项所述的防伪元件，其中，每个像素的面积比所述表面区域的面积小至少一个数量级。
7.如上述权利要求中任一项所述的防伪元件，其中，所述小面形成在所述载体的表面中。
8.如权利要求1-6中任一项所述的防伪元件，其中，所述小面被构造成嵌入式小面。
9.如上述权利要求中任一项所述的防伪元件，其中，所述小面被构造成大致平坦的面积组元。
10.如上述权利要求中任一项所述的防伪元件，其中，所述小面的取向由它们的倾斜角和/或它们的方位角确定。
11.如上述权利要求中任一项所述的防伪元件，其中，所述小面形成周期性的或者非周期性的光栅，并且所述小面的光栅周期在I μ m-300 μ m之间，优选在3 μ m-100 μ m之间，特别优选在5μπι-30μπι之间。
12.如上述权利要求中任一项所述的防伪元件，其中，在所述小面上，至少在某些区域中形成有反射性或者反射增强涂层。
13.如上述权利要求中任一项所述的防伪元件，其中，在所述小面上，至少在某些区域中形成有颜色偏移涂层。
14.如上述权利要求中任一项所述的防伪元件，其中，像素的最大延伸度处于5 μ m-5mm之间,优选处于10 μ m-300 μ m之间,特别优选处于20 μ m-100 μ m之间。
15.如上述权利要求中任一项所述的防伪元件，其中，所述表面区域能够被观察者感觉为虚拟区域，该虚拟区域的反射行为或者透射行为不能由真实的凸出的反射性或者透射性表面生成，其中所述表面区域特别可被感觉为旋转反射镜。
16.如上述权利要求中任一项所述的防伪元件，其中，至少一个小面在其表面上具有光散射微结构，其中所述光散射微结构优选地构造成实现具有择优方向的散射，以生成亚光结构。
17.如上述权利要求中任一项所述的防伪元件，其中，数个小面的取向相对于用于生成突出和/或后退区域的取向被改变成使得所述突出和/或后退区域仍然是可被感觉的，但是具有呈亚光外观的表面。
18.一种有价文件，具有如上述权利要求中任一项所述的防伪元件。
19.一种用于制造防伪元件的制造方法，所述防伪元件用于防伪纸、有价文件等，其中 在表面区域中将载体的表面的高度调制成使得所述表面区域被分割成分别具有至少一个光学活性小面的多个像素， 其中大部分像素分别具有对于每个像素取向相同的数个光学活性小面，并且所述小面取向成使得所述表面区域对于所制造的防伪元件的观察者可被感觉为相对于其实际空间形状突出和/或后退的区域。
20.一种压印工具，具有压印区域，通过该压印区域，能够将如权利要求1-17中任一项 所述的防伪元件的小面的形状压印到所述载体中。
21.如权利要求1-17中任一项所述的防伪元件的用途，作为用于曝光体积全息图的母版。
全文摘要
本发明涉及一种防伪元件(1)，其用于防伪纸、有价文件等，包括具有被分割成多个像素(4)的表面区域(3)的载体(8)，所述多个像素(4)在各情况下包括至少一个光学活性小面(5)。根据本发明，所述多个像素(4)分别包括数个光学活性小面(5)，所述光学活性小面对于每个像素(4)具有相同的取向，并且所述小面(5)取向成使得表面区域(3)能够被观察者感觉为相对于其实际三维形状向前和/或向后突出的表面。
文档编号G02B5/18GK102905909SQ201080062597
公开日2013年1月30日 申请日期2010年12月3日 优先权日2009年12月4日
发明者C.福斯, M.拉姆, A.劳赫, W.考勒 申请人:德国捷德有限公司