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Die
Erfindung betrifft ein optisches Sicherheitselement mit einer Substratschicht,
wobei in einem Bereich der Substratschicht eine durch die Reliefparameter
Reliefform, Relieftiefe, Spatialfrequenz und Azimutwinkel definierte
Reliefstruktur zur Erzeugung eines optisch erkennbaren Effektes
ausgeformt ist, sowie ein System zur Visualisierung von versteckten
Informationen mit einem derartigen optischen Sicherheitselement.
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Aufgrund
der immer besser werdenden Photokopiertechnik und der ständigen Weiterentwicklung von
elektronischen Scann- und Druckvorrichtungen besteht ein zunehmender
Bedarf an möglichst
fälschungssicheren
optischen Sicherheitselementen.
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US 6 351 537 B1 beschreibt
nun ein optisches Sicherheitselement, das ein Hologramm und ein
verstecktes Bild zur Erhöhung
der Kopiersicherheit kombiniert. Bei dem verwendeten Hologramm handelt
es sich um ein Tageslicht-Hologramm, das durch eine in einem Photopolymerfilm
abgeformte beugungsoptische Struktur generiert wird und ohne Verwendung
einer monochromatischen, kohärenten Lichtquelle
sichtbar ist. Das versteckte Bild und das Hologramm sind vorzugsweise
benachbart auf einem Substrat angeordnet. Das versteckte Bild wird
mittels einer Decodiervorrichtung sichtbar gemacht. Als Decodiervorrichtung
können
hierbei digitale Kopierer oder Scanner, aber auch transparente Träger dienen, auf
die ein Linienraster mit einem der gewünschten Abtastfrequenz entsprechenden
Linienabstand aufgedruckt ist. Das versteckte Bild wird hierbei
dadurch aus einem Ausgangsbild erzeugt, dass zuerst die Frequenz-Komponenten
des Ausgangsbildes, die größer als
die halbe Abtastfrequenz der Decodiervorrichtung sind, entfernt
werden und die verbleibenden Frequenz-Komponenten sodann an der Frequenzachse
gespiegelt werden, die der halben Abtastfrequenz entspricht.
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Hierdurch
wird von dem optischen Sicherheitselement ein erstes Sicherheitsmerkmal,
nämlich das
Hologramm, und ein zweites Sicherheitsmerkmal, nämlich das versteckte Bild,
bereitgestellt. Dadurch erhöht
sich die Fälschungssicherheit.
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DE 195 16 741 A1 beschreibt
eine Strukturanordnung, bestehend aus mindestens eine beugungsoptisch
wirksame Struktur aufweisenden Flächenbereichen für visuell
identifizierbare optische Sicherheitselemente. Um ein Fälschen bzw.
Kopieren einer solchen Strukturanordnung zu erschweren, wird die
Strukturanordnung derart ausgebildet, dass zur Erzeugung bestimmter
optischer Informationen in bestimmten Betrachtungsrichtungen in
mindestens einem Flächenbereich
Teilbereiche vorgesehen sind, deren Strukturparameter bis auf die
optische Tiefe identisch sind.
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WO
03/009225 A2 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung optisch diffraktiver
Strukturen mittels Elektronenstrahllithographie. Dem Betrachter
werden mehrere, mit der Änderung
des Betrachtungswinkels ineinander übergehende, diffraktive Bilder gezeigt.
Jedes dieser Bilder setzt sich aus einer Vielzahl von Bildelementen
zusammen, wobei die den verschiedenen diffraktiven Bildern zugeordneten
Bildelemente gemeinsam in einem Flächenbereich angeordnet sind.
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US 6,324,004 B1 beschreibt
in einem Vordergrundbereich ein erstes Beugungsgitter B
B und
in einem Hintergrundbereich ein zweites Beugungsgitter B
H anzuordnen. Die Beugungsgitter B
H und B
B werden jeweils
aus der Überlagerung
zweier Funktionen F
1 und F
2 gebildet,
wobei für
das Beugungsgitter B
H die Funktionen phasenverschoben überlagert werden.
Die beiden Beugungsgitter B
B und B
H haben damit dieselbe Spatialfrequenz. Das
eine Beugungsgitter besitzt eine symmetrische Profilform und beugt das
Licht in die positiven und negativen Beugungsordnungen mit der gleichen
Intensität,
wohingegen das zweite Beugungsgitter eine asymmetrische Profilform
besitzt und so beispielsweise die positiven Beugungsordnungen bevorzugt,
so dass die positiven Beugungsordnungen heller als die negativen
erscheinen.
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WO
01/80175 A1 offenbart, eine fälschungs- und
kopiersichere Beugungsstruktur zu schaffen, die aufgrund hoher Spatialfrequenz
ein eindeutig erkennbares Muster zeigt. Hierzu wird in einem Flächenmuster
neben Flächenbereichen
mit beugenden und streuenden Eigenschaften ein Bereich vorgesehen,
welcher mit einer Beugungsstruktur nullter Ordnung (ZOM-Struktur) versehen
ist. Diese Beugungsstruktur nullter Ordnung kann hierbei gemäß einer Hüllkurve
moduliert sein.
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EP 0 992 020 B1 beschreibt
ein Flächenmuster
mit Beugungsstrukturen bzw. Beugungsgittern zur Erzeugung von optisch
variablen Effekten, wobei die Profilhöhe eines Beugungsgitters mit
einer Funktion zum Modulieren beschrieben ist, die sich im stetigen Bereich
langsam im Vergleich zum Linienabstand ändert.
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US 5 999 280 A beschreibt
ein holographisches Verfahren zur Erhöhung der Fälschungssicherheit, bei dem
in einem Hologramm ein verstecktes Muster geformt ist, das nur mittels
einer speziellen Decodiereinrichtung erkennbar ist. Wenn die Decodiereinrichtung über das
Hologramm bewegt wird, dann kann das versteckte Muster vom Betrachter
optisch erfasst werden.
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Ein
derartiges Hologramm wird hierbei in einem Codier-Prozess aus einem
Hintergrundbild und aus dem in dem Hologramm zu versteckenden Bild generiert.
Das Hintergrundbild besteht aus einem Linienraster mit einer Vielzahl
paralleler, schwarzer Streifen. In dem Codier-Prozess werden nun
diejenigen Teile des zu versteckenden Bildes, die über den schwarzen
Streifen des Hintergrundbildes liegen, in weiß konvertiert. Diejenigen Teile
des zu versteckenden Bildes, die über dem weißen Teil des Hintergrundbildes
liegen, werden in schwarz belassen. Die Umsetzung in ein Hologramm
erfolgt mittels klassischer holographischer Techniken, bei denen
aufgrund des zugrundeliegenden physikalischen Prinzips Einschränkungen
bezüglich
der erzeugbaren Gitterstrukturen bestehen.
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Hier
ergibt sich jedoch der Nachteil, dass sich ein derartiges Sicherheitselement
durch die Verwendung holographischer Techniken nachahmen lässt.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Fälschungssicherheit von optischen
Sicherheitselementen zu verbessern und ein System zur Visualisierung
von versteckten Informationen anzugeben, das ein hohes Maß an Fälschungssicherheit
gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird von einem optischen Sicherheitselement mit einer Substratschicht
gelöst, bei
dem in einem Bereich der Substratschicht eine durch die Reliefparameter
Reliefform, Relieftiefe, Spatialfrequenz und Azimutwinkel definierte
Reliefstruktur zur Erzeugung eines optischen erkennbaren Effekts
abgeformt ist, wobei ein oder mehrere der die Reliefstruktur definierenden
Reliefparameter Reliefform, Relieftiefe, Spatialfrequenz und Azimutwinkel in
dem Bereich periodisch gemäß einer
periodischen Parameter-Variations-Funktion variiert sind, wobei der
Bereich in ein oder mehrere Musterbereiche und einen Hintergrundbereich
geteilt ist, wobei ein oder mehrere der die Reliefstruktur definierenden
Reliefparameter Reliefform, Relieftiefe, Spatialfrequenz und Azimutwinkel
in dem Hintergrundbereich und den ein oder mehreren Musterbereichen
gemäss
einer periodischen Parameter-Variations-Funktion periodisch variiert
sind, wobei die Reliefstruktur ein Beugungsgitter ist und die Periode
der Parameter-Variations-Funktion
zwischen 20 μm
und 300 μm beträgt, und
wobei die ein oder mehreren der die Reliefstruktur definierenden
Reliefparameter Reliefform, Relieftiefe, Spatialfrequenz und Azimutwinkel
in den ein oder mehreren Musterbereichen gemäß einer gegenüber der
Parameter-Variations-Funktion des Hintergrundbereichs phasenverschobenen
Parameter-Variations-Funktion variiert sind.
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Die
Aufgabe wird weiter von einem System zur Visualisierung von versteckten
Informationen mit einem derartigen optischen Sicherheitselement
gelöst,
das weiter ein Verifikationselement mit einem durch eine periodische
Transmissions-Funktion definierten Verifikationsraster aufweist,
dessen Periode der Periode der Parameter-Variations-Funktion entspricht.
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Durch
die Erfindung werden eine Vielzahl von Vorteilen erreicht: Zum einen
ist es nicht möglich, die
für die
Erfindung notwendigen Reliefstrukturen mittels herkömmlicher
holographischer Methoden zu generieren. Dies gilt ebenso für die durch
ein erfindungsgemäßes optisches
Sicherheitselement generierten optischen Effekte. Auch diese lassen
sich nicht mittels herkömmlicher holographischer
Methoden imitieren. Eine Nachbildung mittels herkömmlicher
holographischer Methoden ist demnach nicht möglich. Weiter werden neuartige
optische Effekte generiert, wenn ein erfindungsgemäßes optisches Sicherheitselement
durch ein Verifizierungselement betrachtet wird oder ein Verifizierungselement über ein
erfindungsgemäßes optisches
Sicherheitselement bewegt wird. So ergeben sich bei der Bewegung
und/oder bei der Betrachtung aus unterschiedlichen Betrachtungswinkeln
markante Farb- und
Helligkeitswechsel. Diese neuartigen visuellen Effekte sind der
Reliefstruktur eines erfindungsgemäßen optischen Sicherheitselements
immanent, so dass eine Nachahmung durch andere, leichter herzustellende Reliefstrukturen
nicht möglich
ist. Somit wird von einem erfindungsgemäßen optischen Sicherheitselement
ein Sicherheitsmerkmal bereitgestellt, das sehr schwer zu kopieren
oder zu imitieren ist, das andererseits jedoch von einem Benutzer
einfach mittels eines zugeordneten Verifizierungselement verifiziert werden
kann.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
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Gemäss einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird die Reliefstruktur hierbei von einem Beugungsgitter
gebildet, dessen Azimutwinkel periodisch gemäss der Parameter-Variations-Funktion
in dem Flächenbereich
variiert ist. Wird ein Verifikationselement auf einen Flächenbereich mit
einer derartigen Reliefstruktur aufgebracht, so sind für den Betrachter
zum einen abhängig
von der Ausrichtung und Orientierung des Verifikationselements und
zum anderen abhängig
von der Betrachtungsrichtung unterschiedliche optische Effekte beobachtbar.
Beispielsweise nimmt ein Betrachter einen mit einer derartigen Reliefstruktur
versehenen Flächenbereich
ohne Einsatz eines Verifizierungselements aus allen Betrachtungsrichtungen
als homogenen Flächenbereich
wahr. In einer ersten Ausrichtung des Verifizierungselements erscheinen
Musterbereich und Hintergrundbereich je nach Betrachtungsrichtung
in unterschiedlicher Helligkeit. In einer zweiten Ausrichtung oder
bei Betrachtung aus einer anderen Betrachtungsrichtung ergibt sich
der komplementäre
Effekt.
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Durch
eine derartige Reliefstruktur wird demnach ein einfach erkennbares,
aber sehr schwer nachahmbares Sicherheitsmerkmal in dem Flächenbereich
generiert.
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Die
Parameter-Variations-Funktion kann den Azimutwinkel des Beugungsgitters
hierbei abhängig von
dem Wert der X-Achse periodisch variieren. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn die Parameter-Variations-Funktion den Azimutwinkel
des Beugungsgitters hierbei derart variiert, dass sich das Beugungsgitter
aus einer Vielzahl von schlangenlinienförmigen Linien zusammensetzt.
Durch den Einsatz derartiger Parameter-Variations-Funktionen ergeben
sich bei Verdrehen des Verifizierungselements auf dem optischen
Sicherheitselement interessante optische Effekte die als zusätzliches
Sicherheitsmerkmal dienen können.
Um derartige Effekte zu erzielen, ist es z.B. zweckmäßig, als
Parameter-Variations-Funktion
eine Sinusfunktion einzusetzen, die den Azimutwinkel des Beugungsgitters
abhängig
von dem Wert der X-Achse variiert.
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Noch
komplexere und damit noch schwerer nachahmbare Sicherheitsmerkmale
lassen sich erzielen, wenn die Parameter-Variations-Funktion den Azimutwinkel
des Beugungsgitters abhängig
von dem Wert der X-Achse und abhängig
von dem Wert der Y-Achse periodisch variiert. Hierdurch sind weitere
Vorteile in Bezug auf die Fälschungssicherheit
des erfindungsgemäßen optischen
Sicherheitselements erzielbar.
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Die
Parameter-Variations-Funktion kann demnach Reliefparameter abhängig von
dem Wert der X-Achse, abhängig
von dem Wert der Y-Achse sowie abhängig von dem Wert der X-Achse
und abhängig
von dem Wert der Y-Achse variieren.
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Das
oben beschriebene Beugungsgitter, dessen Azimutwinkel periodisch
gemäss
der Parameter-Variations-Funktion variiert wird, hat zweckmäßigerweise
eine Spatialfrequenz von mehr als 300 Linien pro Millimeter, insbesondere
800 bis 1.200 Linien pro Millimeter, so dass klar erkennbare Helligkeitsunterschiede
zu tage treten. Weiter ist es vorteilhaft, die Parameter-Variations-Funktion
derart zu wählen,
dass der mittlere Azimutwinkel in Bezug auf das Auflösungsvermögen des
menschlichen Auges im Flächenbereich
konstant ist. Dadurch wird ein homogenes Erscheinungsbild im Flächenbereich
erzielt, solange kein Verifizierungselement auf den Flächenbereich
aufgebracht wird.
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Gemäss eines
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung ist die Reliefstruktur ein Beugungsgitter, dessen
Spatialfrequenz periodisch gemäss
der Parameter-Variations-Funktion variiert ist. Hierdurch ist es
möglich,
dass der Flächenbereich
unterschiedliche Farberscheinungen und Farbwechsel im Musterbereich
und im Hintergrundbereich zeigt, sofern ein Verifizierungselement
aufgelegt ist. Diese unterschiedlichen Farberscheinungen und Farbwechsel
sind für
den Betrachter leicht erkennbar und sind deshalb besonders gut als
Sicherheitselement einsetzbar.
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Besonders
gut erkennbare Effekte lassen sich beim Einsatz einer Parameter-Variations-Funktion
erzielen, bei der die Spatialfrequenz des Beugungsgitters abhängig von
dem Wert der X-Achse periodisch zwischen einer Maximalfrequenz,
vorzugsweise 1.200 Linien pro Millimeter, und einer Minimalfrequenz,
vorzugsweise 800 Linien pro Millimeter, variiert ist. Als Parameter-Variations-Funktionen werden
hierbei vorzugsweise Sägezahn-,
Dreieck- oder Sinus-Funktionen eingesetzt.
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Auch
hier ist es natürlich
möglich,
Parameter-Variations-Funktionen zu verwenden, die die Spatialfrequenz
nicht nur abhängig
von der X-Achse, sondern auch abhängig von der Y-Achse periodisch variieren.
Durch derart komplexe Reliefstrukturen lassen sich Sicherheitsmerkmale
erzielen, die noch schwerer nachahmbar sind.
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Weiter
ist es auch hier vorteilhaft, die Parameter-Variations-Funktion
derart zu Auflösungsvermögen des
menschlichen Auges konstant ist, und damit der Flächenbereich
ohne den Einsatz eines Verifizierungselements einen homogenen Farbeindruck für den menschlichen
Betrachter ergibt.
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Gemäss weiterer
bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung variiert die periodische Parameter-Variations-Funktion
das Profil der Reliefstruktur, variiert so beispielsweise die Profiltiefe,
die Breite der Vertiefungen oder die Profilform. Durch den Einsatz
derartiger Parameter-Variations-Funktionen lassen sich Sicherheitsmerkmale
erzielen, die Farbänderungen
oder Helligkeitsänderungen
des Musterbereiches oder des Hintergrundbereiches bei Einsatz eines
Verifizierungselements zeigen. Variiert die Parameter-Variations-Funktion
die Profilform periodisch zwischen asymmetrischen, bevorzugt zueinander spiegelsymmetrischen
Reliefformen, so zeigen sich beim Einsatz eines Verifizierungselements
abhängig von
der Ausrichtung des Verifizierungselements unterschiedliche, blickwinkelabhängige Effekte
im Hintergrundbereich und im Musterbereich. Damit lassen sich auch
durch die Variation derartiger Parameter leicht erkennbare und sehr
schwer nachahmbare Sicherheitsmerkmale in dem Flächenbereich generieren. Weiter
ist es auch möglich,
als Reliefstruktur eine Mattstruktur zu verwenden, deren Reliefparameter,
beispielsweise Streuwinkel oder bevorzugte Streurichtung (bei anisotropen
Mattstrukturen) gemäss
der Parameter-Variations-Funktion variiert ist. Weiter ist es auch
möglich,
dass die Parameter-Variations-Funktion periodisch zwischen verschiedenartigen
Reliefstrukturen, beispielsweise zwischen einer Mattstruktur und
einem Beugungsgitter oder einer Makrostruktur, variiert.
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Gemäss eines
weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung ist es auch möglich,
dass die Reliefstruktur eine Makrostruktur mit einer Spatialfrequenz
von weniger als 300 Linien pro Millimeter ist. So wird beispielsweise
das Licht abhängig
von der Position des Verifizierungselements im Muster- und Hintergrundbereich
in unterschiedliche Richtungen reflektiert, so dass eine ohne Einsatz
eines Verifizierungselements homogene Fläche beim Einsatz eines Verifizierungselements
blickwinkelabhängige
Helligkeitsunterschiede von Muster- und Hintergrundbereich zeigt.
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Natürlich ist
es auch möglich,
die oben aufgezeigten Möglichkeiten
der Variation von Reliefparametern durch die Parameter-Variations-Funktion miteinander
zu kombinieren und so beispielsweise mittels der periodischen Parameter-Variations-Funktion
sowohl den Azimutwinkel als auch die Spatialfrequenz periodisch
zu variieren. So lassen sich beispielsweise farb-, helligkeits-
und blickwinkelabhängige
Komponenten zu besonders eindrucksvollen Sicherheitsmerkmalen kombinieren.
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Bei
dem Sicherheitselement gemäß der Erfindung
beträgt
die Periode der Parameter-Variations-Funktion 20 bis 300 μm. Sie ist
insbesondere im Bereich von 20 bis 200 μm zu halten. Hierdurch wird sichergestellt,
dass ohne den Einsatz des Verifikationselements der Musterbereich
von dem Hintergrundbereich vom menschlichen Betrachter nicht unterscheidbar
ist.
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Weitere
Vorteile ergeben sich, wenn die Parameter-Variations-Funktion eine
sowohl von der X-Achse als auch von der Y-Achse abhängige Funktion
ist, die in mehr als eine Richtung periodisch ist, und weiter verschiedene
Musterbereiche in Bezug auf verschiedene Periodizitäten phasenverschoben sind.
Hierdurch ist es möglich,
Bewegungseffekte beim Verdrehen des Verifizierungselements auf dem erfindungsgemäßen optischen
Sicherheitselement zu erzielen.
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Als
Verifikationselement wird im einfachsten Fall ein einfaches Linienraster
mit einer der Periodizität
der Parameter-Variations-Funktion entsprechenden Periode eingesetzt.
Um die Fälschungssicherheit
eines erfindungsgemäßen Systems
zur Visualisierung von versteckten Informationen weiter zu erhöhen, ist
es hier auch möglich,
ein komplexeres Linienraster zu verwenden, das beispielsweise aus
einer Vielzahl schlangenlinienförmiger
Linien oder aus einem zweidimensionalen Zufallsmuster besteht. Hierbei
ist es dann auch erforderlich, die durch die Parameter-Variations-Funktion
erzeugte mittlere Variation von Reliefparametern dem Flächenmuster dieses
komplexeren Linienrasters anzupassen.
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Weiter
Verbesserungen der Fälschungssicherheit
sind dadurch erzielbar, dass anstelle eines binären Verifikationsrasters ein
Verifikationsraster verwendet wird, das durch eine nicht-binäre Transmissionsfunktion,
beispielsweise durch eine sinusförmige
Transmissionsfunktion, definiert ist. Die Visualisierung der versteckten
Information erfordert demnach ein komplexes, individualisierbares
Verifikationselement, wodurch sich die Fälschungssicherheit des Systems
erhöht.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen
unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein erfindungsgemäßes optisches
Sicherheitselement.
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2a zeigt
eine Funktionsskizze mit einer ausschnittsweisen Darstellung eines
Flächenbereiches
eines erfindungsgemäßen optischen
Sicherheitselements nach Anspruch 1.
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2b zeigt
einen Flächenbereich
des erfindungsgemäßen optischen
Sicherheitselements nach 1.
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2c zeigt
eine Darstellung zur Verdeutlichung der prinzipiellen Funktionsweise
des erfindungsgemäßen optischen
Sicherheitselements nach 1.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung eines Flächenbereiches eines erfindungsgemäßen optischen
Sicherheitselements für
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung eines Flächenbereiches eines erfindungsgemäßen optischen
Sicherheitselements für
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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5a bis 5c zeigen
Darstellungen möglicher
Parameter-Variations-Funktionen für ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen optischen
Sicherheitselements.
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5d zeigt
eine Darstellung eines Flächenbereiches
eines erfindungsgemäßen optischen
Sicherheitselements für
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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6a und 6b zeigen
eine Reliefstruktur bzw. einen Flächenbereich eines erfindungsgemäßen optischen
Sicherheitselements für
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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7a bis 7e zeigen
Flächenbereiche bzw.
Reliefstrukturen eines erfindungsgemäßen optischen Sicherheitselements
für ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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8a bis 8e zeigen
einen Flächenbereich,
einen Ausschnitt einer Parameter-Variations-Funktion
und mehrere Reliefformen eines optischen Sicherheitselements für ein weiteres
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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9a und 9b zeigen
schematische Darstellungen von Reliefstrukturen eines optischen Sicherheitselements
für ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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10a bis 10f zeigen
schematische Darstellungen verschiedener Verifizierungselements für ein erfindungsgemäßes System
zur Visualisierung versteckter Informationen.
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11 zeigt
eine Funktionsskizze eines erfindungsgemäßen Systems zur Visualisierung
von versteckten Informationen.
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1 zeigt
eine Prägefolie 1,
die eine Trägerfolie 11 und
eine als optisches Sicherheitselement dienende Übertragungslage 12 aufweist.
Die Übertragungslage 12 weist
eine Ablöse-
und/oder Schutzlackschicht 13, eine Replizierschicht 14,
eine Reflexionsschicht 15 und eine Klebeschicht 16 auf.
Die Trägerschicht 11 besteht
beispielsweise aus einer Polyesterfolie einer Dicke von 12 μm bis 50 μm. Auf die Trägerfolie
ist die Ablöse-
und/oder Schutzlackschicht 13 in einer Dicke von 0,3 bis
1,2 μm sowie
die Replizierschicht 14 aufgebracht. Auf die Ablöse- und/oder
Schutzlackschicht 13 könnte
hierbei auch verzichtet werden.
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Bei
der Replizierschicht 14 handelt es sich vorzugsweise um
ein transparentes, thermoplastisches Kunststoffmaterial, das beispielsweise
mittels eines Druckverfahrens auf den von der Trägerfolie 11 und der
Schutzlack- und/oder Ablöseschicht 13 gebildeten
Folienkörper
aufgebracht wird. Nach Trocknung wird in die Replizierschicht mittels
eines Prägewerkzeuges
in dem Bereich 18 eine Reliefstruktur 17 repliziert.
Es ist jedoch auch möglich,
dass die Replikation mittels eines UV-Replikationsverfahrens durchgeführt wird,
bei dem ein UV-Replizierlack
auf den von der Trägerfolie 11 und
der Ablöse-
und/oder Schutzlackschicht 13 gebildeten Folienkörper aufgetragen
und anschließend
zur Replikation der Reliefstruktur 17 partiell mit UV-Licht
bestrahlt wird. Nach der Replikation der Reliefstruktur 17 in
die Replizierschicht 14 erhärtet der Replizierlack durch
Vernetzen oder in sonstiger Weise.
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Auf
die Replizierschicht 14 wird nun eine dünne Reflexionsschicht 15 aufgebracht.
Bei der Reflexionsschicht 15 handelt es sich vorzugsweise
um eine dünne,
aufgedampfte Metallschicht oder um eine HRI-Schicht (HRI = High
Refraction Index). Als Materialien für eine HRI-Schicht kommen beispielsweise
TiO2, ZnS oder Nb2O5 in Frage. Als Material für die Metallschicht
kommt im wesentlichen Chrom, Aluminium, Kupfer, Eisen, Nickel, Silber,
Gold oder eine Legierung mit diesen Materialien in Frage. Weiter kann
anstelle einer derartigen metallischen oder dielektrischen Reflexionsschicht
eine Dünnfilmschichtfolge
mit mehreren dielektrischen oder dielektrischen und metallischen
Schichten eingesetzt werden.
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Auf
den so gebildeten Folienkörper
wird nun die Klebeschicht 16 aufgebracht, die beispielsweise aus
einem thermisch aktivierbaren Kleber besteht.
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Zum
Aufbringen des optischen Sicherheitselements auf einem Sicherheitsdokument
oder einem sonstigen zu sichernden Gegenstand wird die Prägefolie
mit der Übertragungslage 12 voran
auf das Sicherheitsdokument bzw. den zu sichernden Gegenstand aufgebracht
und dabei die Trägerfolie 11 von der Übertragungslage 12 abgezogen
und entfernt.
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Es
ist natürlich
auch möglich,
dass ein erfindungsgemäßes optisches
Sicherheitselement Teil einer Transfer-, Sticker- oder Laminierfolie
ist oder von einer Präge-,
Sticker-, Transfer- oder Laminierfolie gebildet wird. Weiter ist
es natürlich
auch möglich, dass
ein erfindungsgemäßes optisches
Sicherheitselement neben den in 1 gezeigten
Schichten 13, 14, 15 und 16 weitere
Schichten aufweist. Derartige Schichten können beispielsweise (farbige)
Dekorschichten oder Schichten eines Dünnfilm-Schichtsystems ein,
das blickwinkelabhängige
Farbverschiebungen mittels Interferenz erzeugt.
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Weiter
ist es auch möglich,
die Reflexionsschicht 15 nur partiell auszuführen oder
auf sie ganz zu verzichten, so dass das optische Sicherheitselement
als transparentes und nicht als reflektives optisches Sicherheitselement
wirkt. Auch könnte
auf die Klebeschicht 16 verzichtet werden.
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Die
genaue Form der Reliefstruktur 17 sowie die von der Reliefstruktur 17 erzeugten
optischen Effekte werden nun im Folgenden anhand der Figuren 2a bis 2c erläutert:
2a zeigt
einen Teil-Flächenbereich 21 mit
einem Musterbereich 23 und einem Hintergrundbereich 22, sowie
einen Teilausschnitt eines Verifizierungselements 20 mit
drei Linienrastern 26. 2b zeigt
einen Flächenbereich 27 mit
einem Hintergrundbereich 28 und zwei Musterbereichen 29 und 30,
wobei der Teil-Flächenbereich 21 einen
Ausschnitt aus dem Flächenbereich 27 zeigt.
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Wie
aus den Figuren 2a und 2b erkennbar,
ist in dem Flächenbereich 27 bzw.
in dem Teil-Flächenbereich 21 eine
Reliefstruktur abgeformt, deren Azimutwinkel abhängig von dem Wert der X-Achse
schlangenlinienförmig
variiert ist.
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Die
Reliefstruktur wird vorzugsweise mit einem Elektronenstrahl-Lithographiesystem,
das Perioden im Sub-Mikron-Bereich bis Mikron-Bereich ermöglicht,
oder mittels eines photolithographischen Prozesses, der Perioden
kleiner als 1 μm
ermöglicht, in
die Replizierschicht 14 abgeformt. Die Spatialfrequenz
der Reliefstruktur beträgt
hierbei etwa 1.000 Linien pro Millimeter. Die Periode der Parameter-Variations-Funktion,
die den Azimutwinkel der Reliefstruktur 17 periodisch zwischen
+40 Grad und –40 Grad
variiert, beträgt
vorzugsweise 20 bis 300 μm. Bei
der Parameter-Variations-Funktion
handelt es sich um eine Sinus-Funktion. Es ist natürlich auch möglich, eine
andere periodische Funktion als Parameter-Variations-Funktion zu
verwenden oder andere minimale/maximale Azimutwinkel vorzusehen.
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Weiter
dienen die Darstellungen in 2a und 2b lediglich
zur Erläuterung
des Funktionsprinzips und sind nicht maßstäblich ausgeführt. Üblicherweise
haben die Musterbereiche 23, 30 und 29 Abmessungen,
die einem Vielfachen der Periode der Parameter-Variations-Funktion
entspricht und bewegen sich jedenfalls in einem Bereich, der für das menschliche
Auge auflösbar
ist.
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Der
Teilbereich 23 hat eine Breite, die der Länge einer
Periode 25 der Parameter-Variations-Funktion entspricht,
und so beispielsweise 100 μm
breit ist. Wie in 2a und 2b erkennbar, wird
der Azimutwinkel der Reliefstruktur 17 in den Hintergrundbereichen 22 und 28 und
den Musterbereichen 23, 30 und 29 durch
gegeneinander um 180 Grad phasenverschobene Parameter-Variations-Funktionen,
die ansonsten identisch sind, variiert. Wie in 2a angedeutet,
ist so die in dem Musterbereich 23 angewendete Parameter-Variations-Funktion
gegenüber
der im Hintergrundbereich 22 angewendeten Parameter-Variations-Funktion
um eine halbe Periodenlänge 24,
also um 50 μm,
gegeneinander verschoben. Eine Phasenverschiebung von 180 Grad ermöglicht einen
besonders großen
Kontrast zwischen Musterbereich und Hintergrundbereich. Natürlich ist
es hierbei auch möglich,
von der Phasenverschiebung um 180 Grad etwas abzuweichen. Weiter
kann es auch Vorteile mit sich bringen, in dem ein oder anderen
Musterbereich erheblich von einer Phasenverschiebung von 180 Grad
abzuweichen und beispielsweise eine Phasenverschiebung von 45 Grad
oder 135 Grad vorzusehen. So ist es beispielsweise möglich, versteckte
Graustufenbilder zu realisieren, bei denen die Graustufe mittels
der Phasenverschiebung kodiert ist.
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Ohne
Einsatz des Verifizierungselements 20 erscheint nun dem
menschlichen Betrachter der Flächenbereich 27 homogen,
da der mittlere, für
das menschliche Auge auflösbare
Azimutwinkel in den Musterbereichen 29 und 30 und
in dem sie umgebenden Hintergrundbereich 28 konstant ist.
Für den
Betrachter ergibt sich dann in dem Flächenbereich 28 ein
homogener, blickwinkelabhängiger
optischer Effekt, der von dem von der Parameter-Variations-Funktion abgedeckten Azimutwinkelbereich
sowie von der gewählten
Spatialfrequenz der Reliefstruktur 17 abhängig ist.
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2c verdeutlicht
nun die Situation, in der das Verifizierungselement 20 auf
dem Teil-Flächenbereich 21 plaziert
ist. Die Lichtquelle liegt in der Y-Z Ebene, so dass der k-Vektor
des Lichts keine Y-Komponente besitzt.
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2c zeigt
den Teil-Flächenbereich 21, das
Linienraster 26, den Musterbereich 23 und den Hintergrundbereich 22.
Weiter zeigt 2c einen optischen Eindruck 31 eines
Betrachters, der die Teilfläche 21 von
der linken Seite betrachtet und einen optischen Eindruck 32 eines
Betrachters, der den Teil-Flächenbereich
von der rechten Seite betrachtet.
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Wie
in 2c gezeigt, decken die Rasterlinien 26 des
Verifizierungselements 20 nur die Flächenbereiche des Hintergrundbereiches 22 mit
negativen Azimutwinkeln und nur Flächenbereiche des Musterbereiches 21 mit
positiven Azimutwinkeln ab. Wenn der Teil-Flächenbereich 21 von
einem negativen Azimutwinkel, also von links betrachtet wird, ist
demnach der Hintergrundbereich 22 dunkel und der Musterbereich 23 hell.
Wenn der Teilbereich 21 von der positiven Azimutwinkel-Seite,
also von rechts, betrachtet wird, ist der Hintergrundbereich 22 hell
und der Musterbereich 23 dunkel.
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Der
optische Eindruck 31 zeigt somit eine Abdeckung 312 durch
die Rasterlinie 26, dunkle Bereiche 311 und 314 im
Bereich des Hintergrundbereichs 22 und einen hellen Bereich 313 im
Bereich des Musterbereichs 23. Im Gegenzug zeigt der optische
Eindruck eine Abdeckung 322 durch die Rasterlinie 26 und
helle Bereiche 321 und 324 im Bereich des Hintergrundbereichs 22 und
einen dunklen Bereich 323 im Bereich des Musterbereichs 23.
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Bei
einer realen Betrachtung verschwinden die Abdeckungen 312 und 322,
da sich die Periode der Parameter-Variations-Funktion in einer Größenordnung
bewegt, die vom menschlichen Auge nicht mehr auflösbar ist.
Demnach ergeben sich für
den Betrachter von der linken Seite helle Musterbereiche und dunkle
Hintergrundbereiche und für
den Betrachter von der rechten Seite dunkle Musterbereiche und ein
heller Hintergrundbereich. Wird das Verifizierungselement 20 um
eine halbe Periode der Parameter-Variations-Funktion verschoben, so ergibt sich der
gegenteilige Eindruck, also ein heller Hintergrundbereich und dunkle
Musterbereiche bei der Betrachtung von der linken Seite und ein
dunkler Hintergrundbereich und helle Musterbereiche bei der Betrachtung
von der rechten Seite. Wird das optische Sicherheitselement demnach
durch das Verifizierungselement 20 betrachtet, wird eine
dynamische Kontrolle des Helligkeits-Kontrastes realisiert.
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3 und 4 zeigen
nun zwei weitere Ausführungsbeispiele
der Erfindung, bei denen der Azimutwinkel der Reliefstruktur 17 durch
eine periodische Parameter-Variations-Funktion variiert wird.
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3 zeigt
einen Flächenbereich 33 mit
einem Hintergrundbereich 34 und einem Musterbereich 35 sowie
einen Teilbereich des Verifizierungselements 20 mit mehreren
Rasterlinien 26.
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Die
Periode der Parameter-Variations-Funktion nach 3 beträgt 50 μm, so dass
der Linienabstand der Rasterlinien 26 hier auch 50 μm beträgt. Wie
in 3 gezeigt, wird der Hintergrundbereich 34 von
sechs Teilbereichen 341 bis 346 gebildet. Die Teilbereiche 341 bis 346 haben
jeweils die Breite einer Periode der Parameter-Variations-Funktion,
bei er es sich um eine periodisch aus parabolischen Teilstücken zusammengesetzte
Funktion handelt. Der Musterbereich 35 wird von zwei Teilflächen 351 und 352 gebildet,
die jeweils ebenfalls die Breite einer Periode der Parameter-Variations-Funktion
besitzen.
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Wie
bei dem Ausführungsbeispiel
nach 2a und 2b, werden
von den Rasterlinien 26 entweder die negativen Azimutwinkel-Bereiche
des Hintergrundbereiches 34 und die positiven Azimutwinkel-Bereiche
des Musterbereiches 35 oder die positiven Azimutwinkel-Bereiche
des Hintergrundbereiches 34 und die negativen Azimutwinkel-Bereiche des
Musterbereiches 35 abgedeckt. Damit ergibt sich der anhand
von 2c erläuterte
Effekt, wobei im Vergleich zu dem Flächenbereich 27 aufgrund
der sich unterscheidenden Parameter-Variations-Funktion das Erscheinungsbild
aus verschiedenen Betrachtungsrichtungen etwas unterschiedlich ist.
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4 zeigt
einen Flächenbereich 4,
der sich aus mehreren Teilbereichen 40 bis 49 zusammensetzt.
Die Flächenbereiche 40 bis 49 werden
jeweils von identischen Beugungsstrukturen gebildet, die jeweils
eine Vielzahl von kreisförmig
um das Zentrum der jeweiligen Teilfläche angeordneten konzentrischen
Ringe aufweisen. Die Breite und Höhe einer Teilfläche beträgt etwa
100 μm,
die Spatialfrequenz der Beugungsstruktur etwa 1.000 Linien pro Millimeter.
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Damit
zeigt 4 ein Beispiel einer periodischen Parameter-Variations-Funktion, bei der
der Azimutwinkel der Beugungsstruktur 17 abhängig von dem
Wert der X- und Y-Achse periodisch variiert ist. Diese Funktion
zeigt damit eine Periodizität
sowohl in die X- als auch in die Y-Achse, so dass versteckte Informationen
bei unterschiedlicher Orientierung des Verifizierungselements 20 auslesbar
sind. Musterbereiche werden nun in dem Flächenbereich 4 nach
der in 3 gezeigten Art plaziert, so dass die Teilflächen 41 bis 46 von
identischen, aber phasenverschobenen Teilflächen überdeckt werden. Hierbei ist
eine Phasenverschiebung der Teilflächen eines möglichen
Musterbereiches sowohl in X- als auch in Y-Richtung möglich, je
nach Wahl dieser Phasenverschiebung ist der Musterbereich dann bei
Ausrichtung des Gitters in Y-Richtung bzw. in X-Richtung auslesbar.
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Im
Folgenden wird anhand der Figuren 5a bis 5d ein
weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung erläutert,
bei dem die Reliefstruktur ein Beugungsgitter ist, dessen Spatialfrequenz
periodisch gemäss
der Parameter-Variations-Funktion
variiert ist.
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5a bis 5c zeigen
drei verschiedene Parameter-Variations-Funktionen 53, 54 und 55,
die eine Spatialfrequenz 52 abhängig von einem Wert 51 der
X-Achse des Flächenbereiches
variieren. Der k-Vektor der in den 5a bis 5c beschriebenen Reliefstrukturen
ist in Richtung der Y-Achse orientiert, so dass die Rillen der Reliefstruktur
parallel zur X-Achse orientiert sind. Die Rasterlinien 58 sind ebenfalls
parallel zur X-Achse orientiert.
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Die
Parameter-Variations-Funktion 53 ist eine sägezahnförmige Funktion,
die die Spatialfrequenz im Bereich von 800 Linien pro Millimeter
bis 1.200 Linien pro Millimeter sägezahnförmig variiert. Die Periode
der Parameter-Variations-Funktion
beträgt
50 μm. Bei
den Minima der Parameter-Variations-Funktion 53, also bei
einem Wert von 800 Linien pro Millimeter, ergibt sich ein roter
Farbeindruck, der sich dann zum nächsten Maxima bei 1.200 Linien
pro Millimeter linear in einen blauen Farbeindruck wandelt. Innerhalb
einer Periode ändert
sich demnach der Farbeindruck von rot nach blau. Die Farbeindrücke beziehen
sich hierbei auf eine typische Beleuchtungs/Betrachtungswinkelkombination.
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Die
Parameter-Variations-Funktion 54 ist eine Dreieck-Funktion
mit einer Periode von 100 μm, die
die Spatialfrequenz des Beugungsgitters von einem Minimalwert von
800 Linien pro Millimeter zu einem Maximalwert von 1.200 Linien
pro Millimeter und zurück
variiert. Damit ändert
sich innerhalb einer Periode der Farbeindruck von rot zu blau und
wieder zurück
von blau nach rot.
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Die
Parameter-Variations-Funktion 55 ist eine Sinus-Funktion
mit einer Periode von 100 μm, die
die Spatialfrequenz des Beugungsgitters abhängig vom Wert der X-Achse von
einem Minimalwert von 800 Linien pro Millimeter in einen Maximalwert von
1.200 Linien pro Millimeter und zurück variiert. Damit ergibt sich
innerhalb einer Periode ein Farbeindruck von rot nach blau und zurück nach
rot.
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Da
die Perioden der Parameter-Variations-Funktionen 53 bis 55 unterhalb
des Auflösungsvermögens des
menschlichen Auges liegen, ergibt sich für den Betrachter innerhalb
des Flächenbereiches
ein einheitlicher Farbeindruck, der sich aus der Mischung des durch
die Parameter-Variations-Funktion bestimmten Farbspektrums ergibt.
Wird nun ein Verifizierungselement 57 mit den Rasterlinien 58,
die einen der Periode der Parameter-Variations-Funktion entsprechenden
Linienabstand 56 besitzen, auf dieses Beugungsgitter aufgebracht,
so wird jeweils von den Rasterlinien 58 ein bestimmter
Teil des Farbspektrums abgedeckt, so dass sich der Farbeindruck bei
Bewegung des Verifizierungselements über das Beugungsgitter ändert.
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5d zeigt
nun einen Flächenbereich 50 mit
einem Hintergrundbereich 501 und einem Musterbereich 502.
In dem Hintergrundbereich 501 ist die Spatialfrequenz der
Reliefstruktur gemäss
der Parameter-Variations-Funktion 54 variiert. In dem Musterbereich 502 ist
die Spatialfrequenz der Reliefstruktur mit einer um eine halbe Periode,
also um 50 μm,
phasenverschobene Parameter-Variations-Funktion 54 variiert.
Wird nun das Verifikationselement 57 mit dem Linienraster-Abstand 56 über den
Flächenbereich 50 bewegt,
so werden in dem Hintergrundbereich 501 und dem Musterbereich 502 jeweils
unterschiedliche Farbbereiche abgedeckt, so dass der Musterbereich 502 für den menschlichen
Betrachter einen anderen Farbeindruck als der Hintergrundbereich 501 vermittelt.
Wird so das Verifikationselement 57 über den Musterbereich 50 bewegt,
so ergibt sich beispielsweise zuerst der Eindruck eines blauen Musterbereiches
und eines roten Hintergrundbereiches, der dann mit Bewegung des
Verifikationselements stetig in einen roten Musterbereich vor einem blauen
Hintergrundbereich übergeht.
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Wie
bereits oben in Bezug auf die 2b ausgeführt, dient 5d lediglich
zur Erläuterung des
Funktionsprinzips. Üblicherweise
haben Musterbereiche eine Ausdehnung, die eine Vielzahl von Perioden
der Parameter-Variations-Funktion umfasst und in einer Größenordnung
liegt, die für
das menschliche Auge auflösbar
ist.
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Durch
die Parameter-Variations-Funktion wird demnach zum einen der homogene
Farbeindruck bestimmt, der sich in dem Fall ergibt, in dem kein
Verifikationselement auf dem Flächenbereich 50 aufgelegt
ist. Weiter wird durch die Parameter-Variations-Funktion bestimmt,
wie sich die Farbe beim Verschieben des Verifikationselement über den
Flächenbereich 50 ändert (z.B.
abrupte Farbänderungen
bei Verwendung der Parameter-Variations-Funktion 53), was
als zusätzliches
Sicherheitsmerkmal dient.
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Anhand
von 6a und 6b wird
nun ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert, bei
dem die Reliefstruktur ein Beugungsgitter ist, dessen Profiltiefe
periodisch gemäss
der Parameter-Variations-Funktion variiert ist.
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6a zeigt
eine Reliefstruktur 61, deren Profiltiefe bei konstanter
Spatialfrequenz durch eine periodische Parameter-Variations-Funktion
mit einer Periode 63 variiert ist.
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Bei
der Reliefstruktur 61 handelt es sich bevorzugt um eine
Beugungsstruktur erster Ordnung (Spatialfrequenzbereich bewegt sich
im Bereich der Wellenlänge)
oder eine Beugungsstruktur nullter Ordnung (Linienabstand ist kleiner
als die Wellenlänge
des Lichtes). Die Profiltiefe wird durch die periodische Parameter-Variations-Funktion
im Vergleich zu der Spatialfrequenz des Beugungsgitters langsamer abhängig von
dem Wert der X-Achse oder abhängig von
dem Wert der X- und Y-Achse verändert.
Die Periode der Parameter-Variations-Funktion beträgt zwischen
10 μm und
100 μm und
hat bevorzugt einen Wert um 100 μm.
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Die
Reliefstruktur 61 nach 6a hat
so beispielsweise eine Spatialfrequenz von 1.000 Linien pro Millimeter,
der Linienabstand 62 beträgt so 1 μm. Die Periode 63 beträgt 100 μm und die
Profiltiefe wird periodisch abhängig
vom Wert einer Y-Achse 69 zwischen 0 nm und beispielsweise
150 nm variiert.
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In 6b ist
nun ein von einer X-Achse 68 und der Y-Achse 69 aufgespannter
Flächenbereich 65 mit
einem Hintergrundbereich 66 und einem Musterbereich 67 dargestellt,
in dem die Reliefstruktur 61 wie in 6a dargestellt
periodisch in Richtung der Y-Achse variiert ist. Wie in 6b gezeigt,
ist in dem Musterbereich 67 die Parameter-Variations-Funktion um
eine halbe Periode, also um 50 μm,
gegenüber der
Parameter-Variations-Funktion des Hintergrundbereiches 66 verschoben.
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Wird
nun der Flächenbereich 65 durch
ein Verifizierungselement mit einem Linienraster von 100 μm betrachtet,
so werden in dem Hintergrundbereich 66 und dem Musterbereich 67 Bereiche
mit unterschiedlichen Profiltiefen abgedeckt, so dass der Musterbereich 67 nicht
mehr homogen erscheint. Beim Auflegen des Verifizierungselements
ergibt sich somit ein Helligkeitskontrast zwischen Musterbereich und
Hintergrundbereich, der sich bei Verschieben des Verifizierungselements ändert. Werden
so von dem Linienraster die Bereiche des Hintergrundbereiches um
150 nm Profiltiefe abgedeckt, so erscheint der Hintergrundbereich
dunkler, da der im Hintergrundbereich erzeugte optische Effekt durch
Profiltiefen um die 0 nm bestimmt wird. Umgekehrt erscheint in dieser
Position des Verifizierungselements der Musterbereich heller. Beim
Verschieben des Verifizierungselements ändert sich dieser Effekt dann langsam
in das Gegenteil, so dass der Hintergrundbereich heller und der
Musterbereich dunkler erscheint.
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Anhand
der 7a bis 7e wird
nun ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert, bei
dem die Reliefform der Reliefstruktur periodisch gemäss der Parameter-Variations-Funktion
variiert ist.
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7a zeigt
einen Flächenbereich 7 mit
einem Musterbereich 74 und einem Hintergrundbereich 73.
Der Flächenbereich 7 weist
weiter in Richtung der X-Achse
eine periodische Abfolge von Teilbereichen 71 und 72 auf,
wobei in Teilbereichen 71 im Hintergrundbereich eine Reliefform 76 und
im Musterbereich eine Reliefform 75 sowie in Teilbereichen 72 im
Hintergrundbereich die Reliefform 75 und im Musterbereich
die Reliefform 76 abgeformt ist.
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Die
Breite der Teilbereiche 71 und 72 beträgt weniger
als 300 μm,
so dass die Teilbereiche 71 und 72 nicht vom menschlichen
Auge auflösbar
sind. Die Reliefformen 75 und 76 stellen asymmetrische,
zueinander gespiegelte Strukturen dar, so dass die Profilform 76 auch
als Reliefstruktur 75 betrachtet werden kann, bei der der
Azimutwinkel um 180 Grad gegenüber
der Reliefform 75 gedreht ist. Typische Spatialfrequenzen
der Profilformen 75 und 76 liegen im Bereich von
1.200 Linien pro Millimeter bis 150 Linien pro Millimeter.
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Die
Breite der Teilbereiche 71 und 72 beträgt so beispielsweise
jeweils 50 μm,
so dass die Periode der Parameter-Variations-Funktion des Flächenbereichs 7 100 μm beträgt. Die
Spatialfrequenz der Profilformen 75 und 76 beträgt beispielsweise
1.150 Linien pro Millimeter.
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Wird
nun der Flächenbereich 7 ohne
Verwendung eines Verifikationselementes betrachtet, ergibt sich
im Flächenbereich 7 für den menschlichen Betrachter
ein homogener Eindruck, der dem eines sinusförmigen Beugungsgitters mit
einer Spatialfrequenz der Profilformen 75 und 76,
also von 1.150 Linien pro Millimeter, entspricht.
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Wenn
ein Verifizierungselement mit einer Periode, die der Periode der
Parameter-Variations-Funktion entspricht oder nahezu entspricht,
auf den Flächenbereich 7 aufgelegt
wird, wird der Musterbereich 74 sichtbar. Je nachdem, ob
die Rasterlinien die Profilformen 75 oder 76 des
Musterbereiches 74 abdecken, ergibt sich für den Betrachter
ein dunkler Musterbereich vor einem hellen Hintergrundbereich bzw.
ein heller Musterbereich vor einem dunklen Hintergrundbereich. Wir
der Flächenbereich
um 180 Grad gedreht, ergibt sich für den Betrachter der komplementäre Eindruck.
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So
ergibt sich beispielsweise bei Abdeckung der Teilbereiche 71 durch
Rasterlinien 77 im Flächenbereich 7 der
in 7d dargestellte Effekt, dass der Musterbereich 74 dunkel
und der Hintergrundbereich 73 hell erscheint. Wird der
Flächenbereich 7 um
180 Grad gedreht, so ergibt sich die in 7e gezeigte Situation
eines hellen Musterbereiches 74 vor einem dunklen Hintergrundbereich 73.
Da die Periode der Parameter-Variations-Funktion geringer als das
Auflösungsvermögen des
menschlichen Auges ist, sind die Rasterlinien 77 für den Betrachter
nicht sichtbar, so dass bei der Betrachtung des Flächenbereiches
in der Situation nach 7d für den Betrachter der dunkle
Flächenbereich 74 vor
dem hellen Hintergrundbereich 73 und in der Situation nach 7e der helle
Musterbereich 74 vor dem dunklen Hintergrundbereich 73 sichtbar
ist. Dieser zusätzliche
Kipp-Effekt bei Betrachtung aus um 180° gegeneinander gedrehten Richtungen
bildet ein zusätzliches
Sicherheitsmerkmal.
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Natürlich ist
es auch möglich,
dass die Parameter-Variations-Funktion in den Teilbereichen 71 und 72 zwischen
beliebigen anderen asymmetrischen Profilformen variiert ist. Weiter
ist es auch möglich,
dass die Parameter- Variations-Funktion
keine binäre
Funktion ist, die zwischen zwei unterschiedlichen Profilformen unterscheidet,
sondern dass beispielsweise der Neigungswinkel der Profilform 75 linear
gemäss
einer Sinus-Funktion variiert ist. Auch hierdurch ergeben sich zusätzliche
Sicherheitsmerkmale, die zur Erhöhung
der Fälschungssicherheit
beitragen.
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Weiter
ist auch allgemein die Verwendung von Parameter-Variations-Funktionen möglich, bei denen
sich die Reliefform periodisch ändert.
Das Reliefprofil kann so beispielsweise durch eine Funktion
f3(x) = f1(x)
+ f2(x)dargestellt werden, bei der
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So
ist es weiter auch möglich,
dass die Parameter-Variations-Funktion die Reliefform der Reliefstruktur
periodisch gemäss
der Parameter-Variations-Funktion
variiert, indem sie die Breite der Täler der Reliefstruktur periodisch
gemäss
der Parameter-Variations-Funktion variiert.
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Dies
wird nun beispielhaft anhand der Figuren 8a bis 8e verdeutlicht.
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In
einem einer Periode der Parameter-Variations-Funktion entsprechenden
Bereich 8 wird die Breite der Täler der Reliefstruktur bei
konstanter Spatialfrequenz linear verkleinert. Wie in 8b dargestellt,
wird so eine Breite 82 der Täler der Reliefstruktur entlang
einer X-Achse 81 gemäss
einer Funktion 83 variiert. Die Parameter-Variations-Funktion
ist beispielsweise eine sägezahnförmige Funktion,
die die Breite einer rechteckförmigen
Reliefstruktur mit einem Linienabstand von 300 nm zwischen 230 und
70 nm variiert. Damit ergibt sich in einem Bereich a des Flächenbereiches 8 eine
Profilform 84 (8c), in
einem Bereich b des Flächenbereiches 8 eine
Profilform 85 (8d) und
in einem Bereich c des Flächenbereiches 8 eine
Profilform 86 (8e),
wobei die Profilformen 84, 85 und 86 einen
Linienabstand 87 von 300 nm besitzen.
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Gemäss der gewählten Spatialfrequenz
werden in den Bereichen a, b und c optische Effekte unterschiedlicher
Farbe und Helligkeit erzeugt, so dass sich bei Phasenverschiebung
von Muster- und Hintergrundbereich die bereits oben angeführten optischen Überlagerungseffekte
bei Verwendung eines Verifikationselements/ohne Verwendung eines
Verifikationselements ergeben. Die Periode der Parameter-Variations-Funktion
liegt hier vorzugsweise ebenfalls in dem Bereich von 40 bis 300 μm.
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Gemäss eines
weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung ist es auch möglich,
als Reliefstruktur eine Makrostruktur von mehr als 300 Linien pro
Millimeter zu verwenden. Typische Perioden einer derartigen Makrostruktur
betragen 10 μm.
Makrostrukturen wirken so im wesentlichen durch Reflexion und nicht
durch Beugung. Zwei derartige Makrostrukturen sind in den Figuren 9a und 9b gezeigt, wobei
die Figur 9a eine Makrostruktur 91 mit
einer Periode 93 und Figur 9b eine
Makrostruktur 92 mit der Periode 93 beschreibt.
Die Periode 93 beträgt
beispielsweise 100 μm.
Werden nun die Makrostrukturen 91 und 92 durch
ein Verifikationselement mit einem der Periode 93 entsprechenden
Linienabstand betrachtet, so sind je nach Lage des Verifikationselements
unterschiedliche Bereiche der Makrostrukturen 91 und 92 sichtbar.
In den Musterbereichen ist die Makrostruktur 91 nun gegenüber der
Makrostruktur in dem Hintergrundbereich phasenverschoben, so dass
im Hintergrundbereich und im Musterbereich bei Verwendung des Verifikationselements jeweils
unterschiedliche Bereiche der Makrostrukturen 91 und 92 sichtbar
sind. Wenn das Verifikationselement nicht aufgelegt ist, erscheint
der gesamte Flächenbereich
homogen. Bei Auflage des Verifikationselements ergibt sich ein Helligkeitskontrast
zwischen dem Musterbereich und dem Hintergrundbereich.
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Die
Ausführungsbeispiele
nach den Figuren 1 bis 9d sind
jeweils anhand der Verwendung eines linearen Linienrasters als Codierungsschema/Verifikationselement
erläutert.
Wie bereits oben ausgeführt,
ist es jedoch auch möglich,
neben einem linearen Linienraster auch weitere, insbesondere auch
zweidimensionale Raster zu verwenden. 10a zeigt
so ein lineares Linienraster 101 und die Figuren 10b bis 10f weitere
Linienraster 102 bis 106, die ebenfalls bei den
Ausführungsbeispielen
nach den Figuren 1 bis 9b Verwendung
finden können.
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Weiter
ist es auch möglich,
in einem Flächenbereich
Musterbereiche vorzusehen, die bei unterschiedlichen Rastern sichtbar
werden. So ist in 11 ein Flächenbereich 110 gezeigt,
bei dem verschiedene Musterbereiche 113 vorgesehen sind,
die jeweils bei einem bestimmten Neigungswinkel eines Verifikationselements 11 sichtbar
werden. Wird nun das Verifikationselement 11 auf dem Flächenbereich 112 gedreht,
so ergibt sich der Effekt eines sich bewegenden Bildes. Wird der
Flächenbereich 112 ohne Verifikationselement 111 betrachtet,
so ergibt sich der Eindruck eines homogenen Flächenbereichs 110.
Derartige Musterbereiche 113 sind mit den Ausführungsbeispielen
nach den Figuren 1 bis 9b realisierbar,
wobei es natürlich
auch möglich ist,
unterschiedliche Ausführungsbeispiele
miteinander zu kombinieren, um hier noch zusätzliche Farberscheinungen und
betrachtungswinkelabhängige
Sicherheitsmerkmale zu erzielen.
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Weiter
ist es möglich,
ein Verifikationselement zu verwenden, dessen Raster nicht mit dem
der Parameter-Variations-Funktion übereinstimmt. So kann das Verifikationselement
beispielsweise eine Periode besitzen, die der zwei- oder mehrfachen
Periode der Parameter-Variations-Funktion entspricht. Weiter kann
das Verifikationselement auch ein hyperbolisches Muster einer der
Periode der Parameter-Variations-Funktion entsprechenden Periode
ausformen.
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Die
oben beschrieben Sicherheitsmerkmale können als allein stehende Sicherheitsmerkmale
eingesetzt werden. Es ist jedoch auch mögliche, diese Sicherheitsmerkmale
mit weiteren Sicherheitsmerkmalen innerhalb eines Sicherheitsprodukts
zu kombinieren. Sie können
so Teil eines OVDs (Optical Variable Device), beispielsweise Kinegram® oder
Truststseal® sein
und so beispielsweise den Hintergrund eines Kinegram® bilden.
Weiter ist es möglich,
dass die oben beschriebenen Sicherheitsmerkmale mosaikartig in einem
OVD angeordnet werden.