光学安全装置制造方法

光学安全装置制造方法
【专利摘要】公开了一种光学安全装置，其包括具有多个衍射元件的衍射层和高折射率层，其中将所述高折射率层施加在所述衍射层上，使得所述衍射层的选定区域具有部分未被所述高折射率层覆盖的对应衍射元件，并且其它区域基本上被所述高折射率层覆盖。因此，所述光学安全装置具有与所述衍射层相关联的第一安全特征和与所述高折射率层相关联的第二安全特征。通过隐蔽地将指数匹配的物品放在所述装置上或通过公开地选择所述高折射率层的厚度，可从所述高折射率层的区域查看图像。
【专利说明】光学安全装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光学安全装置，且具体而并非详尽地涉及一种用于光学安全装置 的隐蔽特征。

【背景技术】
[0002] 在安全文件领域中比如钞票、护照、支票、股票等，很好地确立了使用全息图作为 防伪装置。全息图可能对于伪造者来说更容易复制，因为它们相对更为人知，并且相对容易 理解。
[0003] 为了降低伪造的风险，已在全息图领域中取得许多进步。然而，这些技术进步通常 在涉及金属和反射全息图的领域中。为了增加全息图的安全级别（也就是说，使伪造或复 制变得困难），可增加全息图设计的复杂度或添加诸如衍射全息图内的偏振层的隐蔽特征。 偏振特征需要反射衬背（reflectivebacking),并且仅适于反射全息图。


【发明内容】

[0004] 根据本发明的第一方面，提供了一种光学安全装置，其包括具有多个衍射元件的 衍射层和高折射率层，其中将高折射率层施加在衍射层上，使得衍射层的第一衍射区域具 有部分未被高折射率层覆盖的对应衍射元件，并且第二衍射区域基本上被高折射率层覆 盖。
[0005] 优选地，第一和第二衍射区域被布置为形成图像。
[0006] 优选地，第一衍射区域中的部分未被覆盖的衍射元件与第二衍射区域中的基本上 被覆盖的衍射元件之间的覆盖范围的差异导致了第一和第二衍射区域的亮度差异，当在正 常的光照条件下，在没有任何辅助设备的情况下通过人眼查看时，所述亮度差异是基本上 察觉不到的，使得形成隐蔽的安全特征。
[0007] 替代地，第一衍射区域中的部分未被覆盖的衍射元件与第二衍射区域中的基本上 被覆盖的衍射元件之间的覆盖范围的差异导致了第一和第二衍射区域的亮度差异，当在正 常的光照条件下，在没有任何辅助设备的情况下通过人眼查看时，所述亮度差异是基本上 能察觉到的，使得形成公开的安全特征。
[0008] 优选地，衍射层具有深度基本相同的衍射元件，并且高折射率层的厚度有所变化， 以便部分覆盖第一衍射区域中的衍射元件并且基本上覆盖第二衍射区域中的衍射元件。
[0009] 替代地，高折射率层具有基本上恒定的深度，并且衍射层在第一衍射区域中具有 深度大于高折射率层的深度的衍射元件，以及在第二衍射区域中具有深度与高折射率层的 深度基本上相同的衍射元件。
[0010] 优选地，其中高折射率层部分覆盖衍射区域的区域以线条或细栅格的图案形成。 这将有助于在被观看时该区域的存在更不会被察觉。
[0011] 优选地，第一衍射区域具有其中衍射元件部分地未被覆盖的量有所变化的子区 域。
[0012] 优选地，第一衍射区域的子区域形成灰度图像区。
[0013] 优选地，衍射层是下列项中的一个或多个：透明全息图；反射全息图；或衍射光学 可变装置。
[0014] 根据本发明的第二方面，提供了一种安全文件，其包括根据本发明的第一方面的 光学安全装置。
[0015] 优选地，安全文件是钞票。
[0016] 根据本发明的第三方面，提供了一种制造光学安全装置的方法，其包括形成具有 多个衍射元件的衍射层和高折射率层，其中将高折射率层施加在衍射层上，使得衍射层的 第一衍射区域具有部分未被高折射率层覆盖的对应衍射元件，并且第二衍射区域基本被高 折射率层覆盖。
[0017] 优选地，将高折射率层印在衍射层上。
[0018] 根据本发明的第四方面，提供了一种验证根据本发明的第一方面的光学安全装置 的方法，该方法包括使光学安全装置与指数匹配的材料（诸如物品或液体）接触，并且随后 检查光学安全装置的部分的亮度变化。

【专利附图】

【附图说明】
[0019] 现在参考附图描述本发明的实施方式。应明白，实施方式仅以说明方式给出，且本 发明不受限于该说明，在附图中：
[0020] 图1示出：
[0021] (a)包括两个部分的光学安全装置，
[0022] (b)示出全部涂有或部分涂有高折射指数（HRI)层的部分的光学安全装置的剖视 图，以及
[0023] (c)全部涂有和部分涂有HRI层的部分。
[0024] 图2示出：
[0025] (a)包括两个部分的光学安全装置，
[0026] (b)示出具有不同深度的衍射结构和均匀厚度的HRI层的部分的光学安全装置的 剖视图，以及
[0027] (C)具有交替变化的、不同深度的衍射结构的部分。
[0028] 图3示出：
[0029] (a)在接触指数匹配的材料之前的光学安全装置，以及
[0030] (b)在接触指数匹配的材料之后的光学安全装置。

【具体实施方式】
[0031] 虽然已将隐蔽特征（诸如偏振层）添加到反射衍射光学装置（诸如全息图），但是 这些特征尚未适于透明的衍射装置，诸如透明全息图。
[0032] 根据本发明的实施方案的光学安全装置具有：衍射层，其具有包括多个衍射元件 的衍射结构；和高折射率（HRI)层。以不同的厚度施加HRI层，以提供进一步的验证级别。 这可以是隐蔽特征、即对一般用户不明显的特征，或公开特征。可将光学安全装置施加到安 全文件，诸如钞票、护照、支票、股票等。
[0033] 参考图I(a)，光学安全装置1具有第一衍射区域2和第二衍射区域4,两个区域含 有包括多个衍射元件的衍射结构。第一区域2和第二区域4创建图像，诸如由第二区域4 提供的字母'A'，所述图像独立于由衍射区域2、4产生的任何光学效应或图像。现还参考图 I(b)，其示出图I(a)的剖视图A-A，第一衍射区域2和第二衍射区域4的表面提供有HRI层 20。将HRI层20施加到处于第一厚度的第一衍射区域2,以及施加到处于第二厚度的第二 衍射区域4,第一区域与第二区域之间的厚度差为'd'。
[0034] 应注意，如本文中使用的"图像"包括文本和其它字符，以及其它形状、描述和图 片。
[0035] 在该实例中，第一衍射区域2具有包含单独的衍射元件22的HRI层厚度。也就是 说，衍射元件22完全被HRI层20覆盖。在第二衍射区域4中，以不同的厚度施加HRI层 20,使得单独的衍射元件22的部分未被HRI层20覆盖。
[0036] 选择厚度差d，使得其不会产生在被查看时第一部分2和第二部分4的亮度的明 显差异。也就是说，在典型的光照条件下，图1(a)中示出的字母'A'的图像不可被用户察 觉。应注意，当设计光学安全元件时，可以调整衍射层的设计，以辅助补偿由于没有完全覆 盖HRI层中的所有衍射元件而造成的任何亮度差异。例如，可通过改变光栅的频率和/或 深度来设计第二衍射区域4,以产生稍暗的图像。以此方式，第一衍射区域2和第二衍射区 域4的亮度可适当地相匹配。此外或替代地，其中HRI层部分覆盖衍射区域的区域可以以 线条或细栅格的图案形成。这将帮助使在用户查看时更难察觉该区域的存在。
[0037] 字母'A'在被指数匹配的验证材料验证时是可见的。指数匹配的验证材料是与用 于产生第一衍射区域2和第二衍射区域4的材料具有相同的折射率的流体、层或物品。
[0038] 例如，光学安全装置1可通过下列项验证：
[0039] ?将装置沉浸在指数匹配的液体中；或
[0040] ?将指数匹配的液体的液滴放到光学安全装置上或将指数匹配的液体/凝胶涂在 光学安全装置上；或
[0041] ?将具有指数匹配的粘合剂的空白/透明带放在光学安全装置上。
[0042] 因此，光学安全装置具有与衍射层相关联的第一安全特征和与高折射率层相关联 的第二安全特征。通过隐秘地将指数匹配的材料放在装置上或通过公开地选择高折射率层 的厚度，可从高折射率层的区域查看图像。
[0043] 为了进一步解释能够实现本文描述的光学安全装置的效应，当衍射结构尚未涂有 HRI层时，其比完全涂覆时更明亮。通过使用HRI层完全涂覆光学安全装置的一些区域且 部分涂覆其它区域，可以产生光学安全装置，其中在两个区域（如上所述的第一区域2和第 二区域4)之间没有可察觉的亮度差异是可被注意到的。然而，当将指数匹配的材料放在光 学安全装置的表面上时，没有被HRI层完全涂覆的区域（在上述实例中为第二区域4)的亮 度减弱，而完全涂覆的区域（在上述实例中为第一区域2)不会减弱。因此，因为第一区域2 的厚度由衍射元件2的深度决定，所以仔细选择第二区域4中的HRI涂覆的厚度允许两个 区域之间的差异对于用户在正常观看条件下是基本上察觉不到的，但在指数匹配的验证材 料下是可见的。
[0044] 为避免疑惑，在上下文中的"正常"观看条件指的是在没有任何辅助设备（诸如放 大镜、显微镜、或其它增强的查看装置或验证装置）的情况下通过人眼查看光学安全装置。 其也指在"正常"光照条件（其将通常是白天或典型的室内光照）下查看光学安全装置。
[0045] 图1(c)示出图1(a)的光学安全装置1的替代实施方式。在该示例中，第一区域 2部分涂有HRI层20,且第二区域4完全涂有HRI层20。也就是说，图I(c)具有在第一区 域2与第二区域4之间反转的、图I(b)的HRI层20的厚度。在被验证物品查看时，图I(c) 产生的图像是图1(a)中示出的图像的负片。在光学安全装置中具有多个区域（其具有不 同厚度的HRI层）在本发明的范围内。
[0046] 图2(a)、2(b)和2(c)示出替代实施方式。图2(a)再一次示出具有第一衍射区域 2和第二衍射区域4的光学安全装置1。与改变HRI层的厚度（如在结合图1描述的实施 方式中）不同的是，提供恒定厚度的HRI层30。改变第一区域2和第二区域4的衍射元件 24、26的深度，使得如在图2(b)中示出，衍射元件24仅部分被HRI层30涂覆。然而，与第 一衍射区域2对应的衍射元件26完全被HRI层30涂覆。在该实施方式中，正是衍射元件 24和26的高度差异提供了亮度级的差异。因此，选择第一区域2和第二区域4中的衍射元 件24、26之间的高度差异，使得第一区域与第二区域之间的差异是基本上察觉不到的。
[0047] 以如结合图1中描述的实施方式相同的方式，在光学安全装置1的表面上提供指 数匹配的验证材料导致第二衍射区域4的亮度减弱，而第一衍射区域2相对不受影响。
[0048] 再一次，如结合图2(c)示出，可以反转地创建具有没有全部被HRI层30覆盖的衍 射元件的第一衍射区域2和具有被HRI层30覆盖的衍射元件的第二衍射区域4。在这种情 况下，第一衍射区域2在被指数匹配的验证材料验证时亮度相对于第二衍射区域4减弱。
[0049] 虽然在附图中未示出，将如结合图Ia至Ic描述的特征与图2a至2c中那些特征 组合在本发明的范围内。例如，在不同区域中具有不同厚度的HRI层的光学安全装置还可 使衍射结构的深度在那些或其它区域中变化。
[0050] 指数匹配的材料是如上所述具有与用于产生衍射结构的材料基本上相同的折射 率的物品或流体。指数匹配的材料的示例包括食用油、胶水、Scotch?,胶带、餐具洗漆剂 和丙酮。当将上述验证方法中的任一个应用到如本文所述的光学安全装置时，衍射结构的 基本上未被HRI层覆盖的部分的亮度将减弱，示出隐蔽设计。随后，指数匹配的材料可通过 擦拭、洗涤或其它方法移除。
[0051] 参考图3(a)和图3(b)，呈钞票形式的安全文件32被示出为具有光学安全装置1。 如上文所述，光学安全装置1具有第一衍射区域2和第二衍射区域4,其中根据先前提到的 实施方式中的一个来添加HRI层。在该示例中，HRI层和衍射元件的组合形成隐蔽安全特 征，且因此如图3A中示出，不可能在第一衍射区域2与第二衍射区域4 (虽然用虚线示出第 二衍射区域4的位置以辅助理解，但是这些虚线将是不可见的）之间看到任何差异。在图 3(b)中，已将指数匹配的材料34放在光学安全装置1的表面上。如此，可以查看与第二衍 射区域4对应的呈字母'A'形式的图像。
[0052] 可使用标准技术制造如结合图1和图2描述的光学安全装置。有利的是，所述制 造并不需要专门的设备。具体而言，可将HRI层印在衍射层表面。在需要两个或更多个厚 度的HRI层时，仅需要诸如通过改变油墨转移单元在印刷滚筒或其它类型的印刷机器上的 深度，来改变印刷机的设置，以在期望区域中印刷所需厚度。可使用已知的方法例如压印来 制造衍射层。
[0053] 上述验证方法最适用于聚合物钞票。虽然可以将如本文所述的光学安全装置应用 到纸基质（papersubstrate),但是纸基质可能更容易遭受因使用上述验证方法中的一个 或多个（诸如，例如食用油或Scotch?」狡带）而造成的损害。因此，不能使用所述方法重 复验证纸基质。此外，用于验证光学安全装置的上述方法可以被自动化。也就是说，指数匹 配的验证材料可存在于接受具有光学安全装置的钞票的自动售货机中。
[0054] 本文描述的光学安全装置为衍射装置（诸如衍射光学可变装置（diffractive opticallyvariabledevice,DOVD))提供另外的安全级别。具体而言，光学安全装置可以 是透明全息图，因为传统上来说，难以对透明全息图提供进一步的验证级别。
[0055] 光学安全装置已在上文被描述成具有隐蔽安全特征，其在没有验证物品的情况下 对于具有光学安全装置的安全文件或物品的用户而言是基本上察觉不到的。然而，还可以 使用相同的工艺提供公开的安全特征。唯一的差异是对未被HRI层覆盖的衍射元件的部分 的厚度的选择。如果未被HRI层覆盖的衍射元件的部分的厚度足够大，则衍射区域的亮度 在正常观看条件下、即在没有验证物品的情况下将是可见的。
[0056] 还可以使图像由本文所述的光学安全装置的不同衍射区域/HRI层形成，以补充 由衍射结构本身形成的图像。也就是说，例如，在透明全息图上形成的具有不同厚度的HRI 层的图像可以是由透明全息图形成的图像的补充。
[0057] 通过将如本文所述的光学安全装置合并在诸如钞票的安全文件上，使得伪造或复 制光学安全装置变得更困难，且因此伪造或复制钞票变得更困难。为了降低伪造的风险，如 本文所述的光学安全装置可结合安全装置和安全文件领域中已知的其它安全增强技术使 用。同样，本发明的检查方法可结合用于验证安全文件的其它检查方法使用。
[0058] 在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可在本领域内作出进一步修 改和替代。例如，可以使上文描述的各自具有衍射元件的第一衍射区域的子区域在不同程 度上不被HRI层覆盖。以此方式，子区域可被配置成或公开或隐藏地具有不同的亮度级，以 产生灰度型图像。
【权利要求】
1. 一种光学安全装置，其包括具有多个衍射元件的衍射层和高折射率层，其中将所述 高折射率层施加在所述衍射层上，使得所述衍射层的第一衍射区域具有部分未被所述高折 射率层覆盖的对应衍射元件，并且第二衍射区域基本上被所述高折射率层覆盖。
2. 根据权利要求1所述的光学安全装置，其中所述第一和第二衍射区域被布置为形成 图像。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的光学安全装置，其中所述第一衍射区域中的所 述部分未被覆盖的衍射元件与所述第二衍射区域中的所述基本上被覆盖的衍射元件之间 的覆盖范围的差异导致所述第一和第二衍射区域的亮度差异，当在正常的光照条件下，在 没有任何辅助设备的情况下通过人眼查看时，所述亮度差异是基本上察觉不到的，使得形 成隐蔽的安全特征。
4. 根据权利要求1或权利要求2所述的光学安全装置，其中所述第一衍射区域中的所 述部分未被覆盖的衍射元件与所述第二衍射区域中的所述基本上被覆盖的衍射元件之间 的覆盖范围的差异导致所述第一和第二衍射区域的亮度差异，当在正常的光照条件下，在 没有任何辅助设备的情况下通过人眼查看时，所述亮度差异基本上是能察觉到的，使得形 成公开的安全特征。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的光学安全装置，其中所述衍射层具有深度基本 上相同的衍射元件，并且所述高折射率层在厚度上不同，以便部分地覆盖所述第一衍射区 域中的衍射元件并且基本上覆盖所述第二衍射区域中的衍射元件。
6. 根据权利1至4中任一项所述的光学安全装置，其中所述高折射率层具有基本上恒 定的深度，并且所述衍射层在所述第一衍射区域中具有深度大于所述高折射率层的深度的 衍射元件，以及在所述第二衍射区域中具有深度与所述高折射率层的深度基本上相同的衍 射元件。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的光学安全装置，其中所述第一衍射区域具有其 中所述衍射元件部分地未被覆盖的量有所变化的子区域。
8. 根据权利要求7所述的光学安全装置，其中所述第一衍射区域的所述子区域形成灰 度图像区。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的光学安全装置，其中所述衍射层是下列项中的 一个或更多个：透明全息图；反射全息图；或衍射光学可变装置。
10. -种安全文件，其包括如在权利要求1至9中任一项所述的光学安全装置。
11. 一种制造光学安全装置的方法，其包括形成具有多个衍射元件的衍射层和高折射 率层，其中将所述高折射率层施加在所述衍射层上，使得所述衍射层的第一衍射区域具有 部分地未被所述高折射率层覆盖的对应衍射元件，并且第二衍射区域基本上被所述高折射 率层覆盖。
12. 根据权利要求11所述的制造光学安全装置的方法，其中将所述高折射率层印在所 述衍射层上。
13. -种验证根据权利要求1至10中任一项所述的光学安全装置的方法，所述方法包 括使所述光学安全装置与指数匹配的材料接触，并且随后检查所述光学安全装置的部分的 亮度变化。
【文档编号】G06K19/16GK104380191SQ201380024483
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年5月6日 优先权日:2012年5月10日
【发明者】菲·洛克, 加里·费尔利斯·鲍尔, 本亚明·史蒂文斯 申请人:伊诺维亚安全有限公司