AT523212A2

AT523212A2 - Mikrooptische Vorrichtung mit Struktur mit integriertem Fokussierungselement und Bildelement

Info

Publication number: AT523212A2
Application number: ATA9117/2017A
Authority: AT
Inventors: Ivan Jolic Karlo
Original assignee: Ccl Secure Pty Ltd
Priority date: 2016-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2021-06-15
Also published as: US20210023870A1; WO2017177278A1; GB201814780D0; US11529822B2; CH713843B1; AU2017250018A1; GB2595382B; CN109074024A; US20190092082A1; US10792948B2; GB202110878D0; AU2016100402B4; RU2018135964A; AU2017250018B2; BR112018071081A2; AU2016100402A4; DE112017001245T5; GB2564297B; MX2018012524A; GB2564297A

Abstract

Eine mikrooptische Vorrichtung umfasst: ein Substrat; eine Vielzahl von Bildelementen; und eine Vielzahl von Fokussierungselementen, wobei jedes Fokussierungselement Licht hin zu einem realen oder imaginären Fokalpunkt fokussiert oder bewirkt, dass Licht von diesem weggelenkt wird oder bei diesem konstruktiv interferiert, wobei die Fokussierungselemente bewirken, dass die Bildelemente abgetastet werden, um eine bildliche Darstellung zu projizieren, die für einen Benutzer unter zumindest einem ersten Blickwinkel beobachtbar ist, wobei eine erste Fokussierungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der Fokussierungselemente umfasst, und eine erste bildliche Darstellungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der Bildelemente umfasst, in eine erste einheitliche Struktur auf einer ersten Seite des Substrats integriert werden.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikrooptische Vorrichtung, die in einem mikrooptischen Bilddarstellungssystem verwendet wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung können als eine Sicherheitsvorrichtung für Banknoten und Münzen, Kreditkarten, Schecks, Pässe, Ausweise und dergleichen verwendet werden, und die Bezugnahme auf jene beispielhafte, nicht-beschränkende Anwendung vereinfacht die

Beschreibung der Erfindung.

Hintergrund der Erfindung

Es ist wohlbekannt, dass viele Banknoten der Welt, sowie andere Sicherheitsdokumente, Sicherheitsvorrichtungen tragen, die optische Effekte erzeugen, die eine visuelle Authentifizierung der Banknote ermöglichen. Einige dieser Sicherheitsvorrichtungen umfassen Fokussierungselemente, wie Mikrolinsen oder Mikrospiegel, die fungieren, um Bildelemente abzutasten und zu vergrößern, und um eine bildliche Darstellung zu proJizieren, die für einen Benutzer zum Zwecke

der Authentifizierung beobachtbar ist.

In herkömmlichen Sicherheitsvorrichtungen werden die Fokussierungselemente mittels eines Prägevorgangs ausgebildet. Die Bildelemente werden daraufhin durch einen zusätzlichen Prozess, typischerweise einen Druckprozess oder einen zusätzlichen Prägeprozess ausgebildet, der zum Erstellen der bildlichen Darstellung in einer von der Schicht, die Fokussierungselemente enthält, separaten Schicht spezifisch

ist.

In derartigen Sicherheitsvorrichtungen ist es schwierig, die Phase der Fokussierungselemente relativ zu den Bildelementen in der Ebene des Substrats zu kontrollieren, auf dem die Fokussierungselemente geprägt sind. Dies führt dazu, dass Bilder für einen Benutzer unter einem gegebenen Blickwinkel

projiziert werden, die von einer Banknote zur anderen

,. .. ee... .. .. .. ° .. .. ° .. .. . > .. ee 0808 ° .. ..

verschieden sind, was den Eindruck vermittelt, dass das beabsichtigte Sicherheitsmerkmal von einer Banknote zur nächsten unterschiedlich oder inkonsistent erscheint. Dieses Problem tritt besonders in optischen Effekten zu Tage, wie bei Sprüngen, Animationen und 3D-Bildern. Abhängig von der Phase kann eine Animation oder ein Sprung jeden seiner Rahmen zu einem Benutzer unter einem festgelegten Blickwinkel

projizieren.

In ähnlicher Weise wird ein verschachteltes 3D-Bild oder ein integrales Bild in seinem Erscheinungsbild für einen gegebenen Blickwinkel abhängig von der Phase der Fokussierungselemente relativ zu den Bildelementen deutlich variieren. Typischerweise liegen einige Phasen vor, die ein klares 3DBild projizieren werden, wenn die Banknote direkt unter einem normalen Blickwinkel betrachtet wird, und es werden andere Phasen vorliegen, die ein geblurrtes Bild unter einem normalen Blickwinkel projizieren werden, das ungünstig zu betrachten ist - der Benutzer kann womöglich sowohl das „linke“ als auch das „rechte“ Bild des stereoskopen Paares mit beiden Augen sehen, was es für das Gehirn schwierig macht, ein/e Tiefe/Schweben abzugleichen. Eine Phasenvariation wird sich ebenso auf Designs mit einer bildlichen Moire-Darstellung auswirken - wobei die Position der Moire-vergrößerten Bilder

in dem vergrößerten Array gemäß der Phase variieren wird.

In derartigen Sicherheitsvorrichtungen liegt typischerweise ebenso eine Drehungsschiefe zwischen den Fokussierungselementen und den Bildelementen vor, d.h., eine Drehung um eine Achse lotrecht zu der Ebene des Substrats herum, auf dem die Fokussierungselemente ausgebildet sind. Abhängig von ihrer Größe kann diese Schiefe zu unerwünschten Bildartefakten führen. In dem Fall von Designs mit einer bildlichen Moire6-Darstellung können zum Beispiel die vergrößerten Bilder geneigt erscheinen und kann ihre Größe ebenso abhängig von dem Gräd an relativer Schiefe variieren.

In ähnlicher Weise können diese in dem Fall von

... .. .... .. .. .. ° .. ... ° .. ... ° ° .. 028 . 00 .. . .. ® ° » .. °

zo) 2° .&oa; .... *..° z.°

verschachtelten 3D-Designs und integralen Bildern bis zu einem

Ausmaß geneigt erscheinen, das ästhetisch unerwünscht ist.

Die Variationen in der relativen Phase in der Ebene des Substrats, auf dem die Fokussierungselemente ausgebildet sind (in den X, Y-Achsen), und der relativen Schiefe (Drehung bezüglich der Z-Achse lotrecht zu der Ebene des Substrats), können bei Zusammenwirken zu großen Variationen in dem Erscheinungsbild der bildlichen Darstellung führen, die zu

einem Benutzer projiziert wird.

Die bildliche Darstellungsschicht und die Schicht, die die Fokussierungselemente enthält, können ebenso unterschiedlich stark in unterschiedlichen Richtungen während des Herstellungsprozesses gedehnt werden, was zu Variationen in der Frequenz (Teilung) der Bildelemente und/oder Fokussierungselemente führt. Solche Differenzen können zu Verzerrungen in den projizierten Bildern führen, die nicht durch das Design kompensiert werden können, da die beteiligten Variationen sich in dem Herstellungsprozess nicht hinreichend kontrollieren lassen. In dem Fall eines rollenweisen Herstellungsprozesses können Spannungsvariationen/Schlupf in der Bahn während der Verarbeitung auftreten, die verschiedene Grade an Dehnung bewirken können, die nicht hinreichend kontrolliert werden können, um die Verzerrung des projizierten Bildes zu beseitigen. In dem Fall eines bogenzuführenden Herstellungsprozesses können Spannungsvariationen/Schlupf in jedem Bogen während der Verarbeitung auftreten, was zu verschiedenen Graden an Dehnung führt, die nicht hinreichend kontrolliert werden können, um eine Verzerrung in dem

projizierten Bild konsistent zu beseitigen.

Es wäre wünschenswert, eine mikrooptische Vorrichtung vorzusehen, die Fokussierungselemente und entsprechende Bildelemente umfasst, die ungewollte Variationen in der Phasendifferenz und/oder der Schiefe zwischen den

Fokussierungselementen und den Bildelementen minimieren und

* ee. 0 ° ee. »

.. .. e... .. ..

ebenso ungewollte Variationen in der Teilung der

Fokussierungselemente und/oder Bildelemente minimieren.

Es wäre ebenso wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung derartiger mikrooptischer Vorrichtungen vorzusehen, die die Herstellungskosten und die Abfallmaterialien minimieren, die

aus dem Herstellungsprozess entstehen.

Es wäre ebenso wünschenswert, eine mikrooptische Vorrichtung vorzusehen, die Fokussierungselemente und entsprechende

Bildelemente umfasst, die zumindest einen Nachteil oder eine Unannehmlichkeit der bekannten mikrooptischen Vorrichtungen

verbessert oder beseitigt.

Kurzfassung der Erfindung

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht eine mikrooptische Vorrichtung vor, die umfasst:

ein Substrat;

eine Vielzahl von Bildelementen; und

eine Vielzahl von Fokussierungselementen, wobei jedes Fokussierungselement Licht hin zu einem realen oder imaginären Fokalpunkt fokussiert oder bewirkt, dass Licht von diesem weggelenkt wird oder bei diesem konstruktiv interferiert, wobei die Fokussierungselemente bewirken, dass die Bildelemente abgetastet werden, um eine bildliche Darstellung zu projizieren, die für einen Benutzer unter zumindest einem ersten Blickwinkel beobachtbar ist, wobei

eine erste Fokussierungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der Fokussierungselemente umfasst, und eine erste bildliche Darstellungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der Bildelemente umfasst, in eine erste einheitliche Struktur auf einer ersten Seite des Substrats integriert

werden.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen bewirkt die erste Gruppe von Fokussierungselementen eine Abtastung der ersten

Gruppe von Bildelementen.

*..° ..;° .vx..; .... *..° *..°

In anderen Ausführungsbeispielen sind eine zweite Fokussierungsstruktur, die zumindest eine zweite Gruppe der Fokussierungselemente umfasst, und eine zweite bildliche Darstellungsstruktur, die zumindest eine zweite Gruppe der Bildelemente umfasst, auf einer zweiten Seite des Substrats befindlich, wobei

die erste Gruppe von Fokussierungselementen eine Abtastung der

zweiten Gruppe der Bildelemente bewirkt.

In diesem Fall können die zweite Fokussierungsstruktur und die zweite bildliche Darstellungsstruktur in eine zweite

einheitliche Struktur integriert werden.

Des Weiteren kann die zweite Gruppe von Fokussierungselementen bewirken, dass die erste Gruppe von Bildelementen abgetastet wird, um eine bildliche Darstellung zu projizieren, die für einen Benutzer unter zumindest einem zweiten Blickwinkel

beobachtbar ist.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist zumindest ein Fokussierungselement brechend und bewirkt ein Brechen des

Lichtes hin zu dem Fokalpunkt.

In diesem Fall kann eine Schicht eines zumindest teilweise reflektierenden Materials auf die gegenüberliegende Seite des Substrats hinsichtlich des zumindest einen

Fokussierungselements aufgetragen werden.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist zumindest ein Fokussierungselement reflektierend und bewirkt, dass im Wesentlichen gesammeltes ankommendes Licht von dem Fokalpunkt

weggelenkt wird.

In diesem Fall wird zumindest ein Teil der einheitlichen Struktur, die das zumindest eine Fokussierungselement umfasst, mit zumindest einer Schicht eines zumindest teilweise

reflektierenden Materials überzogen.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist das zumindest eine Fokussierungselement beugend und sendet oder reflektiert Licht, was zu konstruktiver Interferenz von Licht bei dem Fokalpunkt führt. Das Fokussierungselement kann transmittierend oder reflektierend sein, und der Fokalpunkt

kann real oder virtuell sein.

Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele umfasst oder umfassen eine Schicht von reflektierendem oder teilweise

reflektierendem Material auf der zweiten Seite des Substrats.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen umfasst die integrierte Struktur auf der ersten Seite des Substrats

brechende Fokussierungselemente mit einer konvexen Oberfläche.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen befindet sich die reflektierende Schicht innerhalb der Fokallänge der

Fokussierungselemente.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen weist jedes Fokussierungselement eine konvexe Oberfläche bei Betrachtung von einer ersten Blickposition durch das transparente Substrat

hindurch auf.

Fin oder mehrere Ausführungsbeispiele umfasst oder umfassen weiterhin eine Schicht eines reflektierenden oder teilweise reflektierenden Materials, das auf eine konvexe Oberfläche

betrachtet von der ersten Blickposition aus aufgetragen wird. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen sind die Bildelemente in die konvexe Oberfläche der

Fokussierungsstruktur eingelassen.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen sind die

Fokussierungselemente brechende Linsenelemente.

7763

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In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen weisen die brechenden Fokussierungselemente in den ersten und zweiten

einheitlichen Strukturen eine konvexe Oberfläche auf.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen befinden sich die Bildelemente der zweiten einheitlichen Struktur im Wesentlichen bei dem realen Fokus der Linsenelemente der

ersten einheitlichen Struktur.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen befinden sich die Bildelemente der zweiten einheitlichen Struktur innerhalb der

Fokaltiefe der Linsenelemente der ersten einheitlichen

Struktur.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen befinden sich die Bildelemente der ersten einheitlichen Struktur im Wesentlichen bei dem realen Fokus der Fokussierungselemente der zweiten

einheitlichen Struktur.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen befinden sich die Bildelemente der ersten einheitlichen Struktur innerhalb der

Fokaltiefe der Linsenelemente der zweiten einheitlichen

Struktur.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine mikrooptische Vorrichtung vor, die umfasst: ein Substrat; eine Vielzahl von Bildelementen; und eine Vielzahl von Fokussierungselementen, wobei jedes der Fokussierungselemente Licht hin zu einem realen oder imaginären Fokalpunkt fokussiert, oder bewirkt, dass Licht von diesem weggelenkt oder bei diesem konstruktiv interferiert, wobei eine erste Fokussierungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der Fokussierungselemente umfasst, und eine erste bildliche Darstellungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der Bildelemente umfasst, in eine erste einheitliche Struktur auf einer ersten Seite des Substrats integriert sind, wobei die

Bildelemente eine Topographie aufweisen, die über angrenzende

erhaben ist.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen bewirken die Fokussierungselemente, dass die Bildelemente abgetastet werden, um eine bildliche Darstellung zu projizieren, die für einen Benutzer unter zumindest einem ersten Blickwinkel

beobachtbar ist.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen bewirkt die erste Gruppe der Fokussierungselemente, dass die erste Gruppe der

Bildelemente abgetastet wird.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen befinden sich eine zweite Fokussierungsstruktur, die zumindest eine zweite Gruppe der Fokussierungselemente umfasst, und eine zweite bildliche Darstellungsstruktur, die zumindest eine zweite Gruppe der Bildelemente umfasst, auf einer zweiten Seite des Substrats, wobei die erste Gruppe der Fokussierungselemente bewirkt, dass die zweite Gruppe der Bildelemente abgetastet

wird.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen sind die zweite Fokussierungsstruktur und die zweite bildliche Darstellungsstruktur in eine zweite einheitliche Struktur

integriert.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine mikrooptische Vorrichtung vor, die umfasst: ein Substrat; eine Vielzahl von Bildelementen; und eine Vielzahl von Fokussierungselementen, wobei jedes der Fokussierungselemente Licht hin zu einem realen oder imaginären Fokalpunkt fokussiert, oder bewirkt, dass Licht von diesem weggelenkt wird oder bei diesem konstruktiv interferiert, wobei eine erste Fokussierungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der Fokussierungselemente umfasst, und eine erste bildliche Darstellungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der

Bildelemente umfasst, in eine erste einheitliche Struktur auf

.. .. 0000 00 .. .. ° 0° 0 ® 086 00. s ® 80 0,008 ® 00 .. ° 0... ° ° © 00.

07 90° det 000 "00° ° 00°

einer ersten Seite des Substrats integriert sind, wobei zumindest ein Teil der Bildelemente aus beugenden Strukturen

ausgebildet ist.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist zumindest der Teil der Bildelemente aus beugenden Strukturen ausgebildet und ist in die Oberfläche eines brechenden oder beugenden

Fokussierungselements eingelassen.

beobachtbar ist.

Bildelemente abgetastet wird.

wird.

integriert.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen umfasst die mikrooptische Vorrichtung weiterhin eine Schicht gefärbter Tinte, durch die Licht gesendet wird, um eine gefärbte oder

getönte bildliche Darstellung zu erzeugen.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen wird die Schicht gefärbter Tinte auf zumindest einen Teil der einheitlichen

Struktur auf zumindest einer Seite des Substrats aufgetragen.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen wird die Schicht gefärbter Tinte auf die gegenüberliegende Seite des Substrats

hinsichtlich der einheitlichen Struktur aufgetragen.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen wird die Schicht gefärbter Tinte lediglich auf die bildliche

Darstellungsstruktur der einheitlichen Struktur aufgetragen.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen weist die Topographie der Fokussierungselemente eines oder mehrere der folgenden Profile auf: kreisförmig, elliptisch, parabelförmig

und kegelförmig.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen weisen die Fokussierungselemente das Profil in einer ersten Richtung auf und erstrecken sich in einer zweiten Richtung, um einen

Zylinder auszubilden.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist das Profil des Fokussierungselements bezüglich einer Achse umlaufend, die

sich lotrecht von der Oberfläche des Substrats erstreckt.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist die Topographie der Fokussierungselemente eine oder mehrere aus: einer beugenden Linsentopographie, einer beugenden

Zonenplattentopographie oder einer Fresnellinsentopographie.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen sind die Fokussierungselemente in einem rechteckigen oder sechseckigen

Array gepackt.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist die Topographie der Bildelemente relativ zu angrenzenden

Fokussierungselementen eingelassen.

° 0o .1.1,° ° ° co os

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist die Topographie der Bildelemente bezüglich angrenzender Fokussierungselemente erhaben, überstehend oder sich über

diese hinaus erstreckend.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen weist Topographie der Bildelemente eine konstante Höhe verglichen mit

angrenzenden Fokussierungselementen auf.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist die

Topographie der Bildelemente ein Beugungsgitter.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist die Topographie der Bildelemente eine Oberflächentextur mit hoher

Rauheit.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist die Topographie der Bildelemente eine Oberflächentextur mit

niedriger Rauheit.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist die

Topographie der Bildelemente eine lichtauslöschende Textur.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist die Topographie der Bildelemente eine Oberflächenperturbation oder eine mathematische Funktion der Topographie der

Fokussierungselemente.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen weist die Topographie der Bildelemente sich verjüngende Seitenwände auf,

um ein leichtes Lösen von einem Prägewerkzeug zu ermöglichen.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen fokussiert zumindest ein Teil der Topographie der Bildelemente Licht hin zu einem realen oder imaginären Fokalpunkt, oder bewirkt, dass Licht von diesem weggelenkt wird oder bei diesem konstruktiv

interferiert.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Prägeplatte zur Verwendung in der Herstellung einer mikrooptischen Vorrichtung gemäß zumindest einem der vorangegangenen Ausführungsbeispiele vor, wobei die Prägeplatte eine Oberflächenreliefstruktur umfasst, die der ersten einheitlichen Struktur entspricht, um ein Prägen der

ersten einheitlichen Struktur in einem einzelnen Prägeschritt

zu ermöglichen. Definitionen Sicherheitsdokument oder -marke

Gemäß ihrer Verwendung in dieser Beschreibung umfassen die Ausdrücke Sicherheitsdokumente und -marken alle Arten von Dokumenten und Wertmarken und Identifikationsdokumenten, einschließlich der folgenden, ohne auf diese beschränkt zu sein: Währungselemente, wie Bankennoten und Münzen, Kreditkarten, Schecks, Reisepässe, Ausweise, Wertpapiere und Aktienzertifikate, Führerscheine, Grundstücksurkunden, Reiseunterlagen, wie Flugzeug- und Bahntickets, Fintrittskarten und Tickets, Geburts-, Sterbe- und

Heiratsurkunden und akademische Studiennachweise.

Die Erfindung ist insbesondere bei Sicherheitsvorrichtungen anwendbar, ohne auf diese beschränkt zu sein, zur Authentifizierung von Elementen, Dokumenten oder Marken, wie Banknoten oder Identifikationsdokumenten, wie Ausweisen oder Pässen, die aus einem Substrat ausgebildet sind, auf das ein

oder mehrere Druckschichten aufgetragen sind.

Allgemeiner ausgedrückt ist die Erfindung auf eine mikrooptischen Vorrichtung anwendbar, die in verschiedenen Ausführungsbeispielen zur visuellen Hervorhebung von Kleidung, Hautpflegeprodukten, Dokumenten, Drucksachen, Herstellungsgütern, Vermarktungssystemen, Verpackungswesen, Aufstellern in Läden, Publikationen, Werbevorrichtungen,

Sportartikeln, Sicherheitsdokumenten und -marken,

Finanzdokumenten und Transaktionskarten und anderen Artikeln

geeignet ist. Sicherheitsvorrichtung oder -merkmal

Gemäß ihrer Verwendung in dieser Beschreibung umfasst der Ausdruck Sicherheitsvorrichtung oder -merkmal irgend eine aus einer großen Anzahl von Sicherheitsvorrichtungen, -elementen oder -merkmalen, die beabsichtigen, ein Sicherheitsdokument oder eine Sicherheitsmarke vor Fälschung, Vervielfältigung, Abänderung oder Manipulation zu schützen. Sicherheitsvorrichtungen oder

-merkmale können in oder auf dem Substrat des Sicherheitsdokuments oder in oder auf einer oder mehreren Schichten vorgesehen sein, die auf das Basissubstrat aufgetragen werden, und können eine Vielfalt von Formen annehmen, wie Sicherheitsfäden, die in Schichten des Sicherheitsdokuments eingebettet sind; Sicherheitstinten, wie fluoreszierende, lumineszierende oder phosphoreszierende Tinten, metallische Tinten, irisierende Tinten, fotochromatische, thermochromatische, hydrochromatische oder piezochromatische Tinten; gedruckte oder geprägte Merkmale einschließlich Freigabestrukturen; Interferenzschichten; Flüssigkristallvorrichtungen; Linsen und Linsenstrukturen; optische variable Vorrichtungen (OVDs, optically variable devices), wie beugende Vorrichtungen einschließlich Beugungsgradienten, Hologrammen und beugenden optischen

Elementen (DOEs, diffractive optical elements).

Substrat

Gemäß seiner Verwendung in dieser Beschreibung bezieht sich der Ausdruck Substrat auf das Basismaterial, aus denen das Sicherheitsdokument oder die Sicherheitsmarke ausgebildet wird. Das Basismaterial kann Papier oder ein anderes Fasermaterial sein, wie Zellulose; ein Kunststoffmaterial oder ein Polymermaterial einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polykarbonat (PC),

Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylenterephtalat (PET), zweiachsig orientiertes Polypropylen (BOPP); oder ein Verbundmaterial von zwei oder mehr Materialien, wie ein Schichtstoffverbund aus Papier und zumindest einem

Kunststoffmaterial oder von zwei oder mehr Polymermaterialien. Transparente Fenster und Halbfenster

Gemäß seiner Verwendung in dieser Beschreibung bezieht sich der Ausdruck Fenster auf einen transparenten oder durchscheinenden Bereich in dem Sicherheitsdokument verglichen mit dem opaken Bereich, auf den der Druck aufgetragen wird. Das Fenster kann vollständig transparent sein, um die Transmission von Licht im Wesentlichen unbeeinflusst zu ermöglichen, oder es kann teilweise transparent oder durchscheinend sein, und so die Transmission von Licht teilweise ermöglichen, ohne jedoch zu ermöglichen, dass

Objekte klar durch den Fensterbereich zu sehen sind.

Ein Fensterbereich kann in einem polymeren Sicherheitsdokument, das zumindest eine Schicht von transparentem Polymermaterial und eine oder mehrere eintrübende Schichten aufweist, die auf zumindest eine Seite eines transparenten polymeren Substrats aufgetragen sind, ausgebildet werden, indem zumindest eine eintrübende Schicht in dem Bereich ausgelassen wird, die den Fensterbereich ausbildet. Falls eintrübende Schichten auf beide Seiten eines transparenten Substrats aufgetragen werden, kann ein vollständig transparentes Fenster ausgebildet werden, indem die eintrübenden Schichten auf beiden Seiten des transparenten

Substrats in dem Fensterbereich ausgelassen werden.

Ein teilweise transparenter oder durchscheinender Bereich, der nachstehend als ein „Halbfenster“ bezeichnet wird, kann in einem polymeren Sicherheitsdokument, das eintrübende Schichten auf beiden Seiten aufweist, ausgebildet werden, indem die eintrübenden Schichten lediglich auf einer Seite des

Sicherheitsdokuments in dem Fensterbereich derart ausgelassen

: :: 15°, „ta ren

werden, dass das „Halbfenster“ nicht vollständig transparent ist, aber Sonnenlicht ein Durchlaufen ermöglicht, ohne Jedoch

zu ermöglichen, dass Objekte klar durch das Halbfenster zu

sehen sind.

Alternativ ist es möglich, dass die Substrate aus einem im wesentlichen opaken Material ausgebildet werden, wie Papier oder Fasermaterial, ohne eine Einfügung von transparentem Kunststoffmaterialien, die in einen Durchbruch eingefügt oder in das Papier oder das Fasersubstrat eingelassen sind, um ein transparentes Fenster oder einen durchscheinenden

Halbfensterbereich auszubilden.

Eintrübende Schichten

Fine oder mehrere eintrübende Schichten können auf ein transparentes Substrat aufgetragen werden, um die Opazität des Sicherheitsdokuments zu erhöhen. Für eine eintrübende Schicht gilt: Lr < Lo, wobei Lo der Betrag an Licht ist, der auf das Dokument einfällt, und L7 der Betrag an Licht ist, der durch das Dokument transmittiert wird. Eine eintrübende Schicht kann eine oder mehrere aus einer Vielfalt von eintrübenden Beschichtungen umfassen. Die eintrübenden Beschichtungen können zum Beispiel ein Pigment umfassen, wie Titandioxid, das innerhalb eines Bindemittels oder eines Trägers aus wärmeaktiviertem, kreuzverlinkbarem Polymermaterial feinstverteilt ist. Alternativ kann ein Substrat aus einem transparenten Kunststoffmaterial zwischen eintrübende Schichten aus Papier oder anderem teilweise oder im wesentlichen opaken Material zwischengeordnet werden, auf die Wertzeichen nachträglich aufgedruckt oder anderweitig

aufgetragen werden.

Fokussierungselemente

Ein oder mehrere Fokussierungselemente können auf das Substrat der Sicherheitsvorrichtung aufgetragen werden. Gemäß seiner

Verwendung in dieser Beschreibung bezieht sich der Ausdruck

virtuellen Fokalpunkt konstruktiv interferiert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend beispielhaft lediglich unter Bezugnahme auf die

beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung für einen Fließband-

Herstellungsabschnitt eines Sicherheitsdokuments;

Fig. 2 eine Seitenansicht im Aufriss des teilweise hergestellten Sicherheitsdokuments, das durch die Vorrichtung

gemäß Fig. 1 hergestellt wird;

Figuren 3 bis 5 isometrische Ansichten einer mikrooptischen Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik, die einen Teil des in

Fig. 2 gezeigten Sicherheitsdokuments bildet;

> 08 ec on ° 00 ° ®

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Fig. 6 eine isometrische Ansicht der mikrooptischen Vorrichtung, die in Figuren 3 bis 5 gezeigt ist, sowie ein

Moire-vergrößertes Bild, das durch jene Sicherheitsvorrichtung

erzeugt wird;

Figuren 7 und 8 isometrische Ansichten von zwei Ausführungsbeispielen einer mikrooptischen Vorrichtung, die eine einheitliche Struktur von Fokussierungselementen und

Bildelementen umfasst;

Figuren 9 und 10 isometrische Ansichten eines dritten Ausführungsbeispiels einer mikrooptischen Vorrichtung, die eine einheitliche Struktur von Fokussierungselementen und

Bildelementen umfasst;

Figuren 11 und 12 zwei beispielhafte Bildelementdesigns zur

Verwendung in einer mikrooptischen Vorrichtung;

Figuren 13 bis 20, 25 und 26 Seitenansichten im Aufriss von zehn weiteren Ausführungsbeispielen in einer mikrooptischen Vorrichtung, die eine einheitliche Struktur von

Fokussierungselementen und Bildelementen umfasst;

Fig. 21 ein Ray-Trace-Modell einer herkömmlichen brechenden

Linse;

Figuren 22 und 23 Ray-Trace-Modelle jeweils eines individuellen brechenden Linsenelements und eines Arrays von brechenden Linsenelementen, die auf einer Seite einer mikrooptischen Vorrichtung ausgebildet sind, und wobei eine

reflektierende Schicht auf der anderen Seite ausgebildet ist;

und

Fig. 24 eine Seitenansicht im Aufriss eines weiteren Ausführungsbeispiels einer mikrooptischen Vorrichtung, die eine einheitliche Struktur von Fokussierungselementen und Bildelementen umfasst, wobei die Bildelemente beugenden

Strukturen sind.

° 311 12° 5 000

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung 10 für einen Fließband-Herstellungsabschnitt eines beispielhaften Dokuments 12, das in Fig. 2 gezeigt ist. Eine fortlaufende Bahn 14 aus durchscheinendem oder transparentem Material, wie Polypropylen oder PET, wird bei einer ersten Verarbeitungsstation 16, die eine Walzenanordnung umfasst, einem haftvermittelnden Prozess unterzogen. Geeignete haftvermittelnde Prozesse umfassen eine Flammenbehandlung, eine Corona-Entladebehandlung, eine

Plasmabehandlung oder ähnliches.

Eine haftvermittelnde Schicht 18 wird bei einer zweiten Verarbeitungsstation 20 aufgetragen, die eine Walzenanordnung umfasst. Eine geeignete haftvermittelnde Schicht ist eine solche, die spezifisch für die Vermittlung einer Anhaftung von UV-ausheilbaren Beschichtungen an polymeren Oberflächen eingerichtet ist. Die haftvermittelnde Schicht kann eine UVausheilbare Schicht, eine lösungsmittelbasierte Schicht, eine

wasserbasierte Schicht oder eine Kombination dieser aufweisen.

Bei einer dritten Verarbeitungsstation 22, die ebenso eine Walzenanordnung umfasst, wird die strahlungsempfindliche Beschichtung auf die Oberfläche der haftvermittelnden Schicht 18 aufgetragen. Die strahlungsempfindliche Beschichtung kann über Flexographie, Gravur oder ein Siebdruckverfahren und deren Variationen unter anderen Druckverfahren aufgetragen

werden.

Die strahlungsempfindliche Beschichtung wird lediglich auf den Sicherheitselementbereich 24 auf einer ersten Oberfläche 26 aufgetragen, bei dem eine einheitliche Struktur 28 zu positionieren ist, die ein periodisches Array von Linsenelementen und eine periodisches Array von Bildelementen umfasst. Der Sicherheitselementbereich 24 kann die Form eines Streifens, eines diskreten Füllstücks in Form einer einfachen geometrischen Form oder in Form eines komplexeren grafischen

Designs annehmen.

.. .. 0000 00

+ ee. HN ° ... : vs: . .. se... Ä

E11 9.00) 000 °00 ..

Während die strahlungsempfindliche Beschichtung noch immer teilweise liquide ist, wird sie verarbeitet, um die einheitliche Struktur 28 bei einer vierten Verarbeitungsstation 30 auszubilden. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Verarbeitungsstation 30 eine Prägewalze 32 zum Prägen einer Sicherheitselementstruktur, wie der einheitlichen Struktur 28 in eine strahlungsempfindliche Beschichtung in Form einer UV-ausheilbaren Tinte. Die zylindrische Prägeoberfläche 34 weist Oberflächenreliefformationen entsprechend der Form der einheitlichen Struktur 28 auf, die es auszubilden gilt. In einem Ausführungsbeispiel können die Oberflächenreliefformationen das Array von Linsenelementen und das Array von Bildelementen in der Maschinenrichtung, quer zur Maschinenrichtung oder in mehreren Richtungen unter einem Winkel hinsichtlich der Maschinenrichtung orientieren. Die Vorrichtung 10 kann Mikrolinsen und bildliche Mikrodarstellungselemente in einer Vielfalt von Formen

ausbilden.

Die zylindrische Prägeoberfläche 34 der Prägewalze 32 kann ein sich wiederholendes Muster von Oberflächenreliefformationen aufweisen, oder es können sich die Reliefstrukturformationen bei individuellen Formen befinden, die der Form des Sicherheitselementbereichs 24 auf dem Substrat 36 entsprechen. Die Prägewalze 32 kann die Oberflächenreliefformationen aufweisen, die durch eine Diamantnadel eines geeigneten Querschnitts oder durch direkte Lasergravur oder chemisches Ätzen ausgebildet sind, oder es können die Oberflächenreliefformationen durch zumindest eine Prägeplatte 37 vorgesehen werden, die wiederum auf der Prägewalze 32 vorgesehen ist. Die zumindest eine Prägeplatte kann über Klebeband, Magnetband, Klemmen oder andere geeignete

Montagetechniken angefügt sein.

Die UV-ausheilbare Tinte auf dem Substrat wird in engen Kontakt mit der zylindrischen Prägeoberfläche 34 der

Prägewalze 32Durch eine UV-Walze 38 bei der

Verarbeitungsstation 30 derart gebracht, dass die liquide UV-

ausheilbare Tinte in die Oberflächenreliefformationen der zylindrischen Prägeoberfläche 34 fließt. In diesem Stadium wird die UV-ausheilbare Tinte der UV-Strahlung zum Beispiel durch Transmission durch die Substratschicht 36 hindurch

ausgesetzt.

Wenn die Sicherheitselementstruktur 28 auf das Dokumentensubstrat 36 aufgetragen ist, dann werden eine oder mehrere zusätzliche Schichten bei einer in Flussrichtung nachgeordneten Verarbeitungsstation aufgetragen, die weitere Walzenanordnungen 40 und 42 umfasst. Die zusätzlichen Schichten können klare oder pigmentierte Beschichtungen sein und als teilweise Beschichtung, als kontinuierliche Beschichtung oder eine Zusammenlegung aus beiden aufgetragen werden. In einem bevorzugten Verfahren sind die zusätzlichen Schichten eintrübende Schichten, die auf eine oder beide Oberflächen des Substrats 36 mit Ausnahme des Bereichs der

Sicherheitselementstruktur aufgetragen werden.

Fig. 2 zeigt ein teilweise hergestelltes Sicherheitsdokument, das in einer geprägten Sicherheitselementstruktur 28 in Form einer einheitlichen Linsen- und Bildelementstruktur mit einem Array von Linsenelementen und einem Array von Bildelementen ausgebildet ist. Diese Sicherheitsdokumente umfassen ein transparentes Substrat aus Polymermaterial, vorzugsweise durch ein zweiachsig orientiertes Polypropylen (BOPP) mit einer ersten Oberfläche 26 und einer zweiten Oberfläche 44. Eintrübende Schichten 46, 48 und 50 werden auf die erste Oberfläche 26 mit Ausnahme eines Fensterbereichs 52 aufgetragen, bei dem die Sicherheitselementstruktur 28 auf die

erste Oberfläche 26 aufgetragen wird.

Eintrübende Schichten 54 und 56 werden auf die zweite Oberfläche 44 mit Ausnahme eines Fensterbereichs 58 aufgetragen. Der Fensterbereich 58 fällt im Wesentlichen mit dem Fensterbereich 52 auf der ersten Oberfläche 26 zusammen.

Eine Druckschicht 60 kann auf die zweite Oberfläche 44 auf die

RER EEG

gegenüberliegende Seite des Substrats in dem Fensterbereich 58

aufgetragen werden.

Figuren 3 bis 5 zeigen ein herkömmliches Sicherheitselement 100, das durch den Prozess hergestellt wurde, der in Relation zu Figuren 1 und 2 ausführlich beschrieben wurde, um einen Teil einer polymeren Banknote auszubilden. Die Sicherheitsvorrichtung 100 umfasst ein Array von Mikrolinsen, die auf eine Seite einer polymeren Banknote aufgetragen sind, und eine entsprechende bildliche Darstellungsschicht 104, die auf die andere Seite der Banknote aufgetragen ist. Typischerweise werden die Linsen durch den in Relation zu Figuren 1 und 2 beschriebenen Prozess geprägt. Typischerweise wird die bildliche Darstellung 104 in einem separaten

zusätzlichen Prozess aufgedruckt und/oder geprägt.

In diesem Beispiel sind die Linsen zylindrische Linsen, und ist die bildliche Darstellungsschicht 104 ein Design vom Typ vergrößerndes Moire, das aus einem Array von Bildelementen mit der Ziffer „5“ besteht, wobei die Bildelemente eine geringfügig unterschiedliche Teilung hinsichtlich jener der Linsenelemente aufweisen (der Teilungsunterschied, der in den Figuren gezeigt ist, ist so klein, dass er nicht visuell erkennbar ist), so dass die Linsenelemente ein Moirevergrößertes Bild der Ziffer „5“ zu einem Benutzer projizieren

werden (vergleiche Fig. 6).

Der Wert der Teilung, die für die Bildelemente relativ zu der Teilung der Linsen verwendet wird, wird den Vergrößerungsfaktor des Moire-vergrößerten Bildes der Ziffer „5“ bestimmen. Der Wert der Teilung, der für die Bildelemente relativ zu der Teilung der Linsenelemente verwendet wird, wird ebenso die 3D-Tiefe bestimmen, die in dem Moire-vergrößerten Bild der Ziffer „5“ wahrgenommen wird. Die Teilung der Bildelemente kann derart ausgewählt werden, dass das Moirevergrößerte Bild entweder vor oder hinter der Banknote schwebend erscheinen kann, abhängig davon, ob sie größer oder

kleiner als die Teilung der Linsen ist.

Das Moire-vergrößerte Bild kann beobachtet werden, indem die Sicherheitsvorrichtung 100 von der Linsenseite des Substrats 106 betrachtet wird. Falls die Sicherheitsvorrichtung 100 von der bildlichen Darstellungsseite des Substrats betrachtet wird, kann das Array von Bildelementen beobachtet werden, da jedoch diese so klein sind, können die Bildelemente nicht mit bloßem Auge wahrgenommen werden, was bedeutet, dass die Rückseite der Sicherheitsvorrichtung keinen optisch wahrnehmbaren Effekt hervorruft.

Um unerwünschte Variationen in der Schiefe und der relativen Phase und der Teilung der Fokussierungselemente und der Teilung der Bildelemente zu minimieren, sowie um die Herstellungsschritte und damit verbundene Kosten, die bei der Herstellung eines Sicherheitsdokuments involviert sind, zu minimieren, sehen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Sicherheitsvorrichtung vor, in der die Fokussierungselemente und die Bildelemente in eine einheitliche Struktur auf derselben Seite des Substrats integriert sind. Dies ermöglicht eine konsistente relative Phase und eine konsistente relative schiefe und eine konsistente relative Teilung, die zwischen den Fokussierungselementen und den Bildelementen erlangt werden kann. Die einheitliche Struktur kann mit vorteilhafter Wirkung in einem einzelnen Prägeprozess angewendet werden. Die einheitliche Struktur wird erreicht, indem die 3D-Topographie der Fokussierungselemente mit dem 2D-Design der Bildelemente derart kombiniert wird, dass eine neue integrierte 3D-

Topographie geschaffen wird.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Sicherheitsvorrichtung 120, in der eine einheitliche Struktur 122 von zylindrischen Linsenelementen 124 bis 134 und Bildelemente, wie jene mit dem Bezugszeichen 136 und 138, von denen jedes die Ziffer „7“ ausbildet, mit dem Linsenelementen 134 integriert sind. Fig. 8 zeigt eine weitere beispielhafte Sicherheitsvorrichtung 140, in der eine einheitliche Struktur 142 auf einer Seite eines

Substrats 144 ausgebildet wird, wobei die einheitliche

: se: ° .. ee...

...° 280 ..... ".o° *.o*

Struktur 142 ein Array 146 von sechseckigen gepackten Linsenelementen umfasst, die mit einem Array von Strukturen

integriert sind, die jeweils die Ziffer „7“ ausbilden.

Die in Figuren 7 und 8 gezeigten Anordnungen sind lediglich zwei Beispiele einer integrierten Struktur, die die 3DTopographie eines Array von Fokussierungselementen mit einer Topographie kombiniert, in der Bildelemente ausgebildet werden. In beiden dieser Beispiele wird die Topographie, in der die Bildelemente ausgebildet sind, auf eine festgelegte

Tiefe relativ zu den Fokussierungselementen eingelassen.

Fig. 9 und 10 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel, in dem eine Sicherheitsvorrichtung 160 eine 3D-Topographie 162 umfasst, die ein Array von Linsenelementen 164 und Strukturen 166 integriert, in denen eine Reihe von Bildelementen in Form der Ziffer „7“ ausgebildet sind. In diesem Beispiel erstrecken sich die Bildelemente nach außen hin von den Linsenelementen. Vorteilhafterweise ermöglicht eine solche Anordnung, eine Schicht von farbiger Tinte aufliegend auf die Struktur zu drucken, in der die Bildelemente ohne einen Aufdrucken der gefärbten Tinte aufliegend auf den Linsenelementen ausgebildet

werden.

In anderen Ausführungsbeispielen können sowohl die Linsen als auch die bildliche Darstellung mit farbiger Tinte überdruckt werden. Aus den in Figuren 7 bis 10 gezeigten beispielhaften Ausführungsbeispielen ist ersichtlich, dass in den Bereichen der integrierten Struktur, in der die Linsenelemente und die bildliche Darstellung einander nicht überlappen, die integrierte Struktur dieselbe Topographie wie die Linsen oder andere Fokussierungselemente aufweist. In allen anderen Bereichen kann die Topographie der Bildelemente eine oder

mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen:

a) die Topographie ist relativ zu den angrenzenden

Fokussierungselementen eingelassen;

hinaus erstreckend;

c) die Topographie ist eine konstante Höhe; d) die Topographie ist ein Beugungsgitter; e) die Topographie ist eine Oberflächentextur mit hoher

Rauheit (zum Beispiel optisch diffus/lichtstreuend);

f) die Topographie ist eine Oberflächentextur mit niedriger

Rauheit (zum Beispiel optisch glatt/flach);

g) die Topographie ist eine lichtauslöschende Textur (zum Beispiel eine Struktur mit hoher Frequenz/hohem Aspektverhältnis, die die Lichtintensität „auslöscht“, indem das Licht veranlasst wird, eine hohe Anzahl von internen Totalreflexionen zu durchlaufen, d.h., eine auslöschende Dämpfung der Lichtamplitude über eine Mehrzahl von

Reflexionen);

h) die Topographie ist eine Oberflächenperturbation/mathematische Funktion der Topographie

der Fokussierungselemente; und

i) die Topographie weist sich verj]üngende Seitenwände auf,

um ein leichtes Lösen von einem Prägewerkzeug zu ermöglichen.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen fokussiert zumindest ein Teil der Topographie der Bildelemente das Licht hin zu einem realen oder imaginären Fokalpunkt, oder bewirkt, dass das Licht von diesem weggelenkt wird oder bei diesem konstruktiv interferiert. In derartigen Bildelementen ist zumindest ein Teil von deren Geometrie in der Lage, als ein Durchblickelement (wie ein brechendes oder beugendes Linsendurchblickelement) zu fungieren. Das Bildelement kann

zum Beispiel aus einer brechenden oder beugenden

Durchblicklinsenelemente bilden.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen können die Bildelemente ebenso auf die farbige Tinte in einem nachfolgenden Prozess aufgedruckt werden, insbesondere wenn die Bildelemente bezüglich der angrenzenden Fokussierungselemente erhaben, überstehend und/oder sich über

diese hinaus erstreckend sind.

Die Topographie der Fokussierungselemente kann eine Vielfalt von Profilen aufweisen, einschließlich kreisförmig,

elliptisch, parabelförmig und kegelförmig.

In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen weisen die Fokussierungselemente das vorstehend beschriebene Profil womöglich lediglich in der ersten Richtung auf und erstrecken sich in einer zweiten Richtung, um einen Zylinder auszubilden,

wie zylindrische Linsenelemente, die in Fig. 7 gezeigt sind.

In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Profil des Fokussierungselements um eine Achse herum gedreht sein, die sich lotrecht von der Oberfläche des Substrats (Z-Achse) erstreckt, wie die kreisförmigen Fokussierungselemente, die in

Figuren 9 und 10 gezeigt sind.

In weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Topographie der Fokussierungselemente eine beugende Linsentopographie, eine beugende Zonenplattentopographie oder

eine Fresnellinsentopographie umfassen.

einem rechteckigen oder sechseckigen Array.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Fokussierungselemente brechend, reflektierend oder beugend sein. In Ausführungsbeispielen, in denen die Fokussierungselemente reflektierend sind, können Sie in geeigneter Weise mit zumindest einer dünnen Schicht eines zumindest teilweise reflektierenden Materials überzogen werden, um ihnen zu ermöglichen, als die reflektierenden

Fokussierungselemente zu fungieren.

Da die Bildelemente und die Linsenelemente denselben Bereich belegen, wird der Kontrast des projizierten Bildes, das erzeugt wurde, abhängig von der Proportion des Bereichs, der durch die Fokussierungselemente belegt ist, und der Proportion, die durch die Bildelemente belegt ist, verringert werden. Das Bildelementdesign ist deshalb wichtig, und Designs, die eine kleinere Proportion des Bereichs eines jeden Linsenelements einnehmen, werden hellere Bilder erzeugen, im Gegensatz zu Designs, die einen größeren Abschnitt des

Bereichs eines jeden Linsenelements belegen.

Figuren 11 und 12 zeigen zwei beispielhafte Bildelementdesigns, die jeweils mit den Bezugszeichen 170 und 172 versehen sind. Es ist ersichtlich, dass das Bildelementdesign 170 eine kleinere Proportion des Gesamtbereichs des Bildelements belegt, als dies das Bildelementdesign 172 tut. Das Bildelementdesign 170 wird deshalb ein Moire-vergrößertes Bild mit höherem Kontrast

hervorbringen.

Wie in Figuren 13 bis 20, 25 und 26 gezeigt ist, umfasst die einheitliche Struktur eine Topographie von Linsenelementen und eine Topographie von Bildelementen, die in eine einzelne

integrierte Struktur integriert sind, und in der Herstellung

einer Anzahl von verschiedenen Arten von

Sicherheitsvorrichtungen verwendet werden können.

In der Sicherheitsvorrichtung 180, die in Fig. 13 gezeigt ist, ist eine erste einheitliche Struktur 182 auf einer ersten Seite 184 eines transparenten Substrats 186 gezeigt. Die einheitliche Struktur kann durch Prägen oder andere Techniken ausgebildet werden, wie zum Beispiel Drucken. Die einheitliche Struktur 182 umfasst eine erste Fokussierungsstruktur 188, die ein Array von Fokussierungselementen umfasst. In diesem Fall weist jedes Fokussierungselement eine konvexe Oberfläche auf, bei Betrachtung von einer ersten Blickposition 190 durch das transparente Substrat 186 hindurch. Die einheitliche Struktur 182 umfasst ebenso eine bildliche Darstellungsstruktur, die eine Gruppe von Bildelementen 192 umfasst, die in diesem Fall in die konvexe Oberfläche der Fokussierungsstruktur 188 eingelassen sind. Damit die konvexe Oberfläche der Fokussierungselemente 188 als ein Spiegel fungiert, wird eine Schicht 194 aus reflektierendem Material, die zum Beispiel durch Drucken aufgetragen werden kann, wie reflektierendes Silber, auf die konvexe Oberfläche betrachtet von der ersten

Blickposition 190 aus aufgetragen.

Für im Wesentlichen gesammeltes ankommendes Licht erzeugen die konvexen Spiegel ein virtuelles Array von Punktquellen 196, die sich hinter der darstellenden Bildstruktur 192 befinden. Das bildliche Darstellungsmuster, das durch die Bildelemente ausgebildet ist, die wiederum in die konvexe Spiegeloberfläche eingelassen sind, weist eine eingelassene flache Struktur auf; in anderen Ausführungsbeispielen kann jedoch das bildliche Darstellungsmuster eine Vielfalt von Formen und Oberflächentexturen annehmen, wie vorstehend beschrieben

wurde.

Figuren 14, 15 und 16 zeigen Sicherheitsvorrichtungen 200, 202 und 204, die identisch mit der Sicherheitsvorrichtungen 180 mit Ausnahme des Vorhandenseins einer Schicht von farbiger

Tinte bei verschiedenen Positionen innerhalb der

e 00 ... . .. .... . ° .. °

55 28 .... .... 0° 00°

Sicherheitsvorrichtung sind. Zur Vereinfachung der Bezugnahme wurden identische Elemente in Jedem der vier Sicherheitsvorrichtungen 180, 200, 202 204 mit denselben

Bezugszeichen bezeichnet.

In dem Fall der Sicherheitsvorrichtung 200 wurde eine farbige Schicht 206 von Tinte auf eine Seite des Substrats 186 aufgetragen, die der Seite 184 gegenüberliegt, auf die Struktur mit integrierten Fokussierungselementen und Bildelementen aufgetragen wurde. Der Ort der farbigen Schicht 206 von Tinte auf der Seite 208 des Substrats 186 erzeugt ein getöntes oder gefärbtes vergrößertes Bild für einen Beobachter

aus der Blickposition 190.

Als Variation dieser Anordnung umfasst die Sicherheitsvorrichtung 202, die in Fig. 15 gezeigt ist, eine gedruckte Schicht 210 von farbiger Tinte, die aufliegend auf der integrierte Struktur von Fokussierungselementen und Bildelementen aufgetragen ist, nachdem jene integrierte Struktur in einen klaren UV-ausheilbaren Lack aufliegend auf dem Substrat 186 unter Verwendung von UV-Prägung geprägt wurde. Dem Auftragen der dünnen Schicht von gefärbter Tinte aufliegend auf die geprägte Struktur folgt dann das Auftragen einer insgesamt reflektierenden Schicht 212. Wieder einmal erzeugt diese Anordnung ein getöntes oder gefärbtes vergrößertes Bild von einer ersten Blickposition 190 aus.

In einer weiteren Variante 204, die in Fig. 16 gezeigt ist, umfasst die bildliche Darstellungsstruktur 192 Bildelemente, die sich leicht über die konvexen Linsenstrukturen der Fokussierungsstruktur 188 hinaus erstrecken. Nachdem die Struktur mit integriertem Fokussierungselement und Bildelement in einen klaren UV-ausheilbaren Lack aufliegend auf dem Polymersubstrat 186 geprägt wurde, wird eine dünne Schicht 214 farbiger Tinte aufliegend lediglich auf der bildlichen Darstellungsstruktur 122 aufgedruckt. Dem folgt dann das

Auftragen einer insgesamt reflektierenden Schicht 194. Wieder

.. ...[.. 0... .. .. ° °

5.5 123 ..." „5 +. ...°

wird ein getöntes oder gefärbtes vergrößertes Bild erzeugt,

das aus der ersten Blickposition 190 beobachtbar ist.

Die Sicherheitsvorrichtungen, die in Figuren 13 bis 16 gezeigt sind, beinhalten das Prägen von konkaven Strukturen in einen klaren UV-ausheilbaren Lack aufliegend auf dem Polymersubstrat, das bei Betrachtung durch das Polymersubstrat schlussendlich Fokussierungselemente mit konvexen Spiegeln ausbildet. Ein alternatives Ausführungsbeispiel ist in Fig. 17 gezeigt, das eine Sicherheitsvorrichtung 220 zeigt, in der eine einheitliche Struktur einschließlich einer Fokussierungsstruktur aus Fokussierungselementen und einer bildlichen Darstellungsstruktur von Bildelementen, auf einem Polymersubstrat 222 geprägt ist. Die einheitliche Struktur 224 umfasst konvexe Strukturen für Fokussierungselemente, die dann mit einer dünnen Schicht 226 von reflektierendem Material überzogen werden, wie Silber, um Oberflächen mit konvexen

Spiegeln zu erschaffen.

Fig. 18 zeigt in Sicherheitsvorrichtung 228, die in den meisten Hinsichten mit der Sicherheitsvorrichtung 220 identisch ist, die in Fig. 17 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass die einheitliche Struktur 224 und die Schicht von reflektierendem Material 226 mit einer klaren Schutzschicht 230 überzogen sind, um die Fokussierungselemente und die Bildelemente vor einer mechanischen Vervielfältigung - zum Beispiel durch Elektroformung - zu schützen und die physikalische und chemische Beständigkeit der Struktur zu erhöhen - und um ebenso das Eindringen von Schmutz, Fett, Schweiß oder dergleichen in die Bildelemente und die Verschlechterung des vergrößerten Bildes, das aus dem ersten Blickwinkel 190 betrachteter ist, zu verhindern. Es ist ersichtlich, dass in dem Fall der Sicherheitsvorrichtungen 220 und 228 kein Licht durch das Substrat 222 transmittiert wird,

und demgemäß dieses Substrat nicht transparent sein muss.

Fig. 19 zeigt eine Sicherheitsvorrichtung 240, die

reflektierende Fokussierungselemente sowie eine reflektierende

Darstellung verwendet werden kann.

Linsendesignparameter, die in dem Fall einer Linse mit kreisförmigem Profil eine Breite, eine Durchbiegung und einen Krümmungsradius umfassen, sind eine Funktion eines Abstands zwischen dem Linsenscheitelpunkt und der reflektierenden Schicht, der Brechungsindices und der Dicken der Komponentenschichten der Linsen, wie die Polymersubstratschicht und die Prägeschicht. Durch Auswahl geeigneter Designparameter ist es möglich, sicherzustellen, dass die bildliche Darstellungsstruktur im Wesentlichen

innerhalb der Fokaltiefe für jedes Fokussierungselement liegt.

In jedem der Ausführungsbeispiele der Sicherheitsvorrichtung, die in Figuren 13 bis 19 gezeigt sind, wurde eine einheitliche Struktur, die eine Fokussierungsstruktur von Fokussierungselementen und eine bildliche Darstellungsstruktur

von Bildelementen integriert, geprägt oder anderweitig

° Sa "00 nn. nn. ED US

lediglich auf einer Seite des Substrats ausgebildet. In allen Fällen bewirken die Fokussierungselemente, die einen Teil jener Fokussierungsstruktur ausbilden, dass die Bildelemente aus der darstellenden Bildstruktur, die einen Teil jeder einheitlichen Struktur ausbildet, abgetastet werden, um eine bildliche Darstellung zu erzeugen, die für einen Benutzer

unter einem ersten Blickwinkel beobachtbar ist.

In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung können jedoch einheitliche Strukturen, die eine Fokussierungsstruktur von Fokussierungselementen und eine bildliche Darstellungsstruktur von Bildelementen integrieren, auf beide Seiten des Substrats aufgetragen werden. Ein solches Beispiel ist in Fig. 20 gezeigt, die eine Sicherheitsvorrichtung 260 zeigt, die ein Substrat 262, eine erste einheitliche Struktur 264, die auf eine erste Seite 266 des Substrats 262 aufgetragen ist, und eine zweite einheitliche Struktur 268 umfasst, die auf eine zweite Seite 270 des Substrats 262 aufgetragen ist. Die erste einheitliche Struktur 264 umfasst eine erste Fokussierungsstruktur 272, die eine erste Gruppe von Fokussierungselementen umfasst, und eine erste bildliche Darstellungsstruktur 274, die zumindest eine erste Gruppe von Bildelementen umfasst, wohingegen die zweite einheitliche Struktur 268 eine zweite Fokussierungsstruktur 276, die zumindest eine zweite Gruppe von Fokussierungselementen umfasst, und eine zweite bildliche Darstellungsstruktur 278 umfasst, die wiederum zumindest eine zweite Gruppe von

Bildelementen umfasst.

In einer solchen Anordnung bewirkt die erste Gruppe von Fokussierungselementen, dass die zweite Gruppe von Bildelementen abgetastet und vergrößert wird, um eine bildliche Darstellung zu projizieren, die für einen Benutzer unter zumindest der Blickposition 280 beobachtbar ist, wohingegen die zweite Gruppe von Fokussierungselementen bewirkt, dass die erste Gruppe von Bildelementen abgetastet und vergrößert wird, um eine bildliche Darstellung zu

projJizieren, die für einen Benutzer von einer Blickposition

3200 6 302549 8 38 8

282 auf der gegenüberliegenden Seite der

Sicherheitsvorrichtungen 260 beobachtbar ist.

In dem in Fig. 20 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Fokussierungselemente brechende Linsenelemente mit einer konvexen Oberfläche. Anstelle der Bereitstellung einer dünnen Schicht aus reflektierendem Material, das auf die gegenüberliegende Seite des Substrats aufgetragen ist, wie es in der in Fig. 19 gezeigten Sicherheitsvorrichtungen 240 der Fall ist, wird jedoch eine zweite einheitliche Struktur auf jene gegenüberliegende Oberfläche aufgetragen. Die Abmaße der zwei einheitlichen Strukturen und des Polymersubstrat sollten derart gewählt werden, dass die Bildelemente der zweiten einheitlichen Struktur im Wesentlichen bei dem realen Fokus der Linsenelemente (vorzugsweise innerhalb von deren Fokaltiefe) der ersten einheitlichen Struktur befindlich sind. In ähnlicher Weise sollten die Bildelemente der ersten einheitlichen Struktur im Wesentlichen bei dem realen Fokus der Fokussierungselemente der zweiten einheitlichen Struktur

(vorzugsweise innerhalb von deren Fokaltiefe) befindlich sein.

Jedes der Ausführungsbeispiele, die in Figuren 13 bis 20, 25 und 26 gezeigt sind, beinhalteten entweder reflektierende oder brechende Fokussierungselemente, die bewirken, das Licht hin zu einem realen oder imaginären Fokalpunkt fokussiert wird oder von diesem weggelenkt wird. Es sei Jedoch darauf hingewiesen, dass Fokussierungselemente, die von jenen verschieden sind, die auf Reflexion oder Brechung basieren, in anderen Ausführungsbeispielen der Sicherheitsvorrichtung verwendet werden können. Es können ebenso zum Beispiel Fokussierungselemente in Form von Zonenplatten oder andere Vorrichtungen verwendet werden, die bewirken, dass gebeugtes Licht bei einem realen oder virtuellen Fokus konstruktiv interferiert. Es können zum Beispiel ebenso Fokussierungselemente auf der Grundlage von transmittiertem gebeugtem Licht oder reflektiertem gebeugtem Licht verwendet

werden.

8351 17". „074747,

€ e. ... ee... .. ..

Fig. 25 zeigt eine Sicherheitsvorrichtung 320, die Ausgestaltungen der Sicherheitsvorrichtungen umfasst, die in Figuren 13 und 19 gezeigt sind. Die Sicherheitsvorrichtung 320 umfasst drei kontinuierliche Zonen 322, 324 und 326. In der ersten Zone 322 sind Bildelemente mit Fokussierungselementen in einem ersten Abschnitt 328 einer einheitlichen Struktur 330 integriert, die auf eine Seite eines transparenten Substrats 336 aufgetragen ist, das sich über alle Zonen 322 bis 326 hinweg erstreckt. In diesem Fall ist jedes Fokussierungselement brechend und weist eine konvexe Oberfläche bei Betrachtung unter einer ersten Blickposition 332 auf derselben Seite des ersten Abschnitts 334 des transparenten Substrats 336 wie der erste Abschnitt 328 einer einheitlichen Struktur 330 auf. Die Bildelemente sind in die konvexen Oberflächen eingelassen. Damit die konvexe Oberfläche der Fokussierungselemente Licht bricht, um ihre entsprechenden integrierten Bildelemente abzutasten, wird eine Druckschicht 338 aus zumindest teilweise reflektierendem Material, wie Tinte, auf die gegenüberliegende Seite des ersten Abschnitts

334 des transparenten Substrats 336 aufgetragen.

In der zweiten Zone 324 sind Bildelemente mit Fokussierungselementen in einem zweiten Abschnitt 340 der einheitlichen Struktur 330 integriert. In diesem Fall ist jedes Fokussierungselement reflektierend und weist eine konvexe Oberfläche bei Betrachtung von einer zweiten Blickposition 343 auf der gegenüberliegenden Seite eines zweiten Abschnitts 342Des transparenten Substrats 336 aus der einheitlichen Struktur 330 auf. Damit die konvexe Oberfläche der Fokussierungselemente als ein Spiegel fungiert, wird eine Druckschicht 344 aus zumindest teilweise reflektierendem Material, wie Silbertinte, auf die (konkave) Seite des zweiten Abschnitts 340 der einheitlichen Struktur 330 aufgetragen, die jener betrachtet von der zweiten Blickposition 343 aus

gegenüber liegt.

In der dritten Zone 326 sind Bildelemente mit

Fokussierungselementen in einem dritten Abschnitt 346 der

54° ‘5 ..o° .... ..° °..°

einheitlichen Struktur 330 integriert. Wie dies bereits der Fali bei dem ersten Abschnitt 328 der einheitlichen Struktur 330 war, ist jedes Fokussierungselement des dritten Abschnitts 346 der einheitlichen Struktur 330 brechend und weist eine konvexe Oberfläche bei Betrachtung von einer dritten Blickposition 348 auf derselben Seite eines dritten Abschnitts 350 des transparenten Substrats 336 wie der dritte Abschnitt 346 der einheitlichen Struktur 330 auf. Damit die konvexe Oberfläche der Fokussierungselemente Licht bricht, um deren entsprechende integrierte Bildelemente abzutasten, wird eine Druckschicht 352 aus zumindest teilweise reflektierendem Material, wie Silbertinte, auf die gegenüberliegende Seite des dritten Abschnitts 350 des transparenten Substrats 336 aufgetragen. Falls der Abstand zwischen dem Beobachter und der Sicherheitsvorrichtung hinreichend groß ist, dann werden die Blickwinkel entsprechend der ersten Blickposition 332 und der dritten Blickposition 348 im Wesentlichen dieselbe sein, weshalb jedes brechende Linsenelement einen Abschnitt des optischen Gesamteffektbildes beisteuert, das durch den Beobachter wahrgenommen wird, der jene Seite der Vorrichtung betrachtet. In ähnlicher Weise, falls der Beobachter, der die andere Seite der Vorrichtung in der Blickposition 343 beobachtet, hinreichend von der Vorrichtung entfernt ist, dann wird jedes reflektierende Linsenelement einen Abschnitt des optischen Gesamteffektbildes beisteuern, das durch den Beobachter wahrgenommen wird, der jene Seite der Vorrichtung betrachtet.

Ein Vorteil der Anordnung in Fig. 25 besteht darin, dass Bilder, die von jeder Seite des Substrats projiziert werden, so designet werden können, dass es scheint, als würden sie denselben Bereich der Banknote belegen. Das Bild, das von einer Vorderseite der Banknote projiziert wird, kann zum Beispiel durch brechende einheitliche Strukturen projiziert werden, und es kann das Bild, das von einer Rückseite der Banknote projiziert wird, durch reflektierende einheitliche Strukturen projiziert werden, und es können die brechenden und

reflektierenden einheitlichen Strukturen erste und zweite

.. .. .... .. .. .. ° a. .. ° .. .. . ° .. .... . .. .. . ° . .° >» ° ee. ®

° 1 .... "so ..

Bereiche jeweils auf derselben Seite der Banknote belegen, wobei die ersten und zweiten Bereiche miteinander verschachtelt sind (zum Beispiel auf dieselbe Art und Weise verschachtelt sind, in der die bildlichen Darstellungskanäle eines Linsenbildes mit einem Zweikanalsprung verschachtelt

sind).

Die verschachtelte Anordnung der ersten und zweiten Bereiche ist lediglich ein Beispiel der Anordnung der ersten und zweiten Bereiche, und andere solche Anordnungen sind ebenso möglich. Der erste Bereich kann zum Beispiel die „schwarzen“ Quadrate eines Schachbrettmusters belegen, und es würde der zweite Bereich die „weißen“ Quadrate desselben

Schachbrettmusters belegen.

Fig. 26 zeigt eine Abwandlung der Anordnung, die in Fig. 25 gezeigt ist. In der in Fig. 26 gezeigten Sicherheitsvorrichtung 360 besteht die einheitliche Struktur 362 zur Gänze aus reflektierenden konvexen Linsenelementen und integrierten bildlichen Darstellungselementen, und es liegt keine reflektierende Schicht auf der Seite des Substrats vor, die der Seite mit der einheitlichen Struktur gegenüberliegt. In Fig. 26 liegen vier reflektierende konvexe Linsenelemente 362 bis 370 vor (jedes mit einem integrierten Bildelement, das jeweils mit den Bezugszeichen 376 bis 382 versehen ist), die wiederum in der einheitlichen Struktur vorliegen, die einen Abschnitt des optischen Gesamteffektbildes nach oben hin von der einheitlichen Struktur projizieren. Es liegen zwei reflektierende konvexe Linsenelemente 372 und 374 vor (jedes mit einem integrierten Bildelement 384 und 386), die in der einheitlichen Struktur vorhanden sind, die orientiert ist, um einen Teil des optischen Gesamteffektbildes nach unten hin von der einheitlichen Struktur durch das Substrat 388 hindurch zu projizieren. Ein Vorteil der in Fig. 26 gezeigten Anordnung (verglichen mit der Anordnung in Fig. 25) besteht darin, dass eine Registrierung der zumindest teilweise reflektierenden Schicht 390 an der einheitlichen Struktur 364 nicht

erforderlich ist. Optional kann die zumindest teilweise

Ze° *." 000" .... .. ..

reflektierende Schicht in Fig. 26 mit einer klaren Schutzschicht (die in Fig. 26 nicht gezeigt ist) überzogen

werden.

Bei der Auswahl der Parameter der Fokussierungselemente, Bildelemente und des Substrats sei darauf hingewiesen, dass einige Sicherheitsdokumente, wie Polymerbanknoten, im Allgemeinen eine begrenzte maximale Prägetiefe aufweisen werden, da der UV-Lack, der typischerweise auf ein Banknotensubstrat aufgetragen wird, um eine geprägte einheitliche Struktur zu erzeugen, eine begrenzte mögliche Dicke aufweisen wird. Des Weiteren begrenzt die maximale Prägetiefe die maximale Breite einer brechenden Linse, die auf einer Polymerbanknote eingesetzt werden kann. Dies wiederum begrenzt die Komplexität, die in den optischen Effektbildern erreicht werden kann, die durch die brechenden Linsen erzeugt werden, da ein begrenzter Bereich unter jedem Linsenelement vorliegt, in dem Bildelemente einer gewünschten Auflösung zu

platzieren sind.

Zur Verdeutlichung zeigt Fig. 21 ein Ray-Trace-Modell 300 einer herkömmlichen brechenden Linse des Typs, der in Figuren 3 bis 6 gezeigt ist. In diesem Fall werden brechende Linsen auf eine Seite eines Substrats aufgetragen und werden Bildelemente auf die gegenüberliegende Seite des Substrats aufgetragen. Die dargestellte Linse weist eine Linsenbreite von 51 um, eine Prägetiefe (Durchbiegung) von 11 um und eine Fokallänge für von 99 um auf. Die Linse wird scharfe Bilder für bildliche Darstellungselemente erzeugen, im Wesentlichen nahe der Fokalebene befindlich sind, d.h., die 90 bis 99 um

von dem Linsenscheitelpunkt entfernt platziert sind.

Figuren 22 und 23 zeigen Ray-Trace-Modelle eines individuellen brechenden Linsenelements und eines Array von brechenden Linsenelementen jeweils für die Sicherheitsvorrichtung 240, die in Fig. 19 gezeigt ist. Durch Beschichten der gegenüberliegenden Seite des Substrats hinsichtlich jener, auf

der die einheitliche Struktur aufgetragen ist, die eine

Fokussierungsstruktur von Fokussierungselementen und eine bildliche Darstellungsstruktur von Bildelementen umfasst, ist ersichtlich, dass wenn dieselbe Prägetiefe von 11 um verwendet wird, die Linsenbreite nun 74 um beträgt, was klar größer als die Breite von 51 um der herkömmlichen Anordnung ist. Es wird mit anderen Worten sehr viel mehr Raum unterhalb jedes Linsenelements bereitgestellt, um eine bildliche Darstellung derart zu platzieren, dass optische Effektbilder, die durch einen Benutzer beobachtbar sind, mit dieser Anordnung sehr

viel komplexer sein können.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung, die vorstehend beschrieben wurden, sind im Allgemeinen beschrieben, durch das Prägen von Strukturen in ein UV-ausheilbares Material ausgebildet zu werden. Während dies das bevorzugte Verfahren zum Ausbilden der einheitlichen Strukturen ist, sind die Ausführungsbeispiele nicht nur auf jenes Verfahren zur Herstellung beschränkt, und können ebenso durch alternative Prozessschritte ausgebildet werden, um dieselben Strukturen zu erzeugen. Die Strukturen können zum Beispiel ebenso durch Drucken, Ätzen oder jedes andere geeignete Verfahren zur Herstellung ausgebildet werden. Sie können ebenso in anderen strahlungsausheilbaren Materialien oder durch direktes Prägen in geeignete formbare Materialien ausgebildet werden. Die Strukturen können getrennt hergestellt werden, wie auf einer Folie, und können auf ein Substrat laminiert oder heißgestanzt

werden.

In Fig. 24 ist die Struktur 312 mit integriertem Fokussierungselement und Bildelement, die eine einheitliche Struktur ist, mit den Bildelementen gezeigt, die aus einer beugenden Struktur ausgebildet sind. Die einheitliche Struktur 312 kann optional mit einer dünnen Schicht 310 aus einem Material überzogen werden, das einen anderen Brechungsindex als jenen des UV-ausgeheilten Harzes aufweist, in dem die Struktur 312 mit integriertem Fokussierungselement und Bildelement geprägt ist. Diese Schicht kann zum Beispiel einen

hohen Brechungsindex aufweisen und kann als eine Druckschicht

“8° *a* 00" .... .. ..

aufgetragen werden, die sowohl Linsenelemente als auch Bildelemente bedeckt. Wenn die Schicht hinreichend dünn ist (verglichen mit der Durchbiegung der Linse), dann wird sie die Abbildungsfunktion oder die Fokallänge des Linsenelements nicht nachteilig beeinflussen. Falls demgegenüber die Schicht dicker ist, dann kann das Linsen-/Durchbiegungsprofil des Fokussierungselements designet werden, um diese Schichtdicke und Brechungsindex derart zu kompensieren, dass die Abbildungsfunktion und die erforderliche Fokallänge der Linse erhalten bleiben. Ein Vorzug der in Fig. 24 gezeigten Anordnung besteht darin, dass sie eine Vervielfältigung der bildlichen Darstellungselemente durch eine Elektroformung verhindert, da die Oberflächenstruktur der bildlichen Darstellungselemente nun flach ist verglichen mit den umgebenden und angrenzenden Linsenelementen. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Schicht aus einem Material, das einen anderen Brechungsindex als jener des UV-ausgeheilten Harzes aufweist, das vorstehend unter Bezug auf Fig. 24 beschrieben wurde, ebenso auf alle vorstehend beschriebenen

Ausführungsbeispiele anwendbar ist.

Wie vorstehend erwähnt, besteht ein weiterer Vorteil einer solchen Anordnung darin, dass verhindert wird, dass Schweiß oder andere Flüssigkeiten ein die bildlichen Darstellungsstrukturen eindringen. Falls zum Beispiel die bildliche Darstellungsstruktur aus Beugungsgittern besteht, die ein gefärbtes vergrößertes Bild erzeugen, dann ginge das vergrößerte Bild größtenteils verloren, wenn die Struktur mit Wasser aufgefüllt würde, da Wasser einen ähnlichen Brechungsindex wie das UV-geprägte Harz der Strukturen

aufweist.

Die 2D- oder 3D-Fokussierungselemente und Bildelemente können durch jedwedes geeignete Herstellungsverfahren einschließlich der folgenden nicht beschränkenden beispielhaften Sicherheitsdruckverfahren ausgebildet werden: Offset, Folienauftragen, Siebdruck, Tiefdruck, Typografie und

Beschichtung. In den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen

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wird eine Prägeplatte verwendet, um die einheitliche Struktur zu prägen, einschließlich einer Fokussierungsstruktur von Fokussierungselementen und einer bildlichen Darstellungsstruktur von Bildelementen, auf einer oder beiden Seiten des Substrats. Eine Anzahl verschiedener Techniken zur Herstellung einer solchen Trägerplatte ist nachstehend

beschrieben:

Ansatz mit maschineller Mikrobearbeitung per Laser /

Laserlithographie

Eine maschinelle Mikrobearbeitung per Excimer-Laser wurde in der Vergangenheit zur maschinellen Bearbeitung von 3DMikrostrukturen einschließlich Mutterformen für die Gussformbearbeitung verwenden (vgl. zum Beispiel Jolic K.[I., Ghantasala M.K. und Harvey E.C., „Excimer laser machining of corner cube structures“, Journal of Micromechanics and Microengineering, Ausgabe 14, Nr. 3 (2004), Seiten 388 bis 394).

Excimerlaser wurden ebenso in der Vergangenheit verwendet, um brechende Mikrolinsen-Arrays herzustellen (ein Beispiel einer Gesellschaft, die dies tut, ist Optec s.a., ZAE Le Crachet, Avenue des Nouvelles Technologies, 53, B-7080 Framieres,

Belgien).

Techniken zur maschinellen Mikrobearbeitung per Laser, die auf Maskenprojektion (d.h. Laser-Ablation) basieren, können daher verwendet werden, um integrierte brechende Mikrolinsen und bildliche Mikrodarstellungen in ein Material, wie Polykarbonat, maschinell mit Laser zu bearbeiten, um eine Mutterform auszubilden. Die bildlichen Mikrodarstellungselemente können maschinell hergestellt werden als eingelassene Bereiche in der Mutterform. Sie können ebenso als eine Oberflächentextur mit Mikrostrukturen maschinell hergestellt werden. Die Mutterform kann dann elektroplattiert

werden, um eine Prägemetallplatte auszubilden.

Alternativ können die Mikrolinsen (konkav oder konvex oder beugend) vorab hergestellt werden (unter Verwendung von bewährten Verfahren - zum Beispiel Heißprägen) in einem Material, wie Polycarbonat. Techniken zur maschinellen Mikrobearbeitung per Laser, die auf einer Maskenprojektion basieren, können dann verwendet werden, um die bildliche Mikrodarstellung direkt in den Linsen maschinell per Laser zu bearbeiten (die bildlichen Darstellungselemente können als eingelassene Bereiche maschinell bearbeitet werden, die flach sind; sie können ebenso als eine Oberflächentextur mit Mikrostrukturen maschinell bearbeitet werden), um die integrierte Mutterform zu vollenden. Die Mutterform kann dann elektroplattiert werden, um eine Prägemetallplatte

auszubilden.

Alternativ können Techniken zur maschinellen Mikrobearbeitung per Laser verwendet werden, die eine Maskenprojektion verwenden, um die bildliche Darstellungskomponente der integrierten Struktur wie folgt herzustellen: (i) Beschichten der Linsenmetallmutterform (konkav oder konvex oder beugend; vorab hergestellt unter Verwendung bewährter Techniken, zum Beispiel der Elektroformung aus einer Linsenmutterform) mit einer Schicht einer laserbearbeitbaren Abdeckfolie; (1i) Verwenden eines Lasers zur maschinellen Mikrobearbeitung eines bildlichen 2D-Darstellungsmusters in der Abdeckfolie, um die darunterliegende Linsenmetallschicht freizulegen (d.h. die Abdeckfolie vollständig in Bereichen entsprechend dem bildlichen Darstellungsmuster zu entfernen); und (iii) chemisches Ätzen der freigelegten Metallbereiche, um diese Bereiche eingelassen und/oder texturiert zu gestalten - oder alternativ die freigelegten Bereiche zu elektroplattieren, damit diese Bereiche sich über die benachbarten

Linsenoberfläche hinaus erstrecken.

UV-Lithographietechnik

UV-Lithographietechniken können ebenso verwendet werden, um

Mutterformen von Strukturen mit integrierten Mikrolinsen und

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bildlichen Mikrodarstellungen herzustellen. Dies kann wie folgt erreicht werden: (i) Beschichten der Linsenmetallmutterform (konkav oder konvex oder beugend - die vorab unter Verwendung bewährter Techniken hergestellt wurde, zum Beispiel Elektroformung aus einer Linsenmutterform) mit einer (vorzugsweise ebenen) Schicht von Fotolack; (ii) Verwenden einer Maskenausrichtung, um das bildliche 2DDarstellungsmuster in dem Fotolack zu UV-belichten; (iii) chemisches Entwickeln der UV-belichteten Fotolackschicht, um die darunterliegende Metallschicht der Linsenmutterform in den Bereichen des bildlichen 2D-Darstellungsmusters freizulegen; (iv) chemisches Ätzen der freigelegten Metallbereiche, um diese Bereiche eingelassen und/oder texturiert zu gestalten oder alternativ die freigelegten Bereiche zu elektroplattieren, damit sich diese Bereiche über die

benachbarten Linsenoberfläche hinaus erstrecken.

Direkter Laserschreibvorgang

Es ist fassbar, dass Verfahren mit direktem Laserschreibvorgang (maskenlose Laserlithographie, Grautonlithographie) ebenso verwendet werden können, um Strukturen mit integrierter Mikrolinse und bildlicher Mikrodarstellung herzustellen. Diese Verfahren involvieren eine X-Y-Rasterabtastung eines Laserstrahls, der auf die Fotolackoberfläche fokussiert ist. Die Dosierung des Laserstrahls wird räumlich in den Dimensionen X und Y variiert gemäß der gewünschten Strukturtiefe an jedem Punkt. Der Fotolack wird dann entwickelt, um die 3D-Oberfläche zu erzeugen. Eine beispielhafte Maschine dieser Technologie ist die DWL 425 (Heidelberg Instrumente, Deutschland).

Während die Ausdrücke „umfassen“, „umfasst“ oder „umfassend“ in dieser Beschreibung (einschließlich der Patentansprüche)

verwendet werden, sind diese derart auszulegen, dass sie das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte

oder Komponenten spezifizieren, nicht aber das Vorhandensein

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von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen,

Schritten oder Komponenten oder deren Gruppen ausschließen.

Es ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, die lediglich beispielhaft angegeben wurden. Der

Schutzbereich der Erfindung liegt wie in den anhängenden

Patentansprüchen definiert vor.

Claims

.. .. ..[... .. .. .. . .. .. ® .. .. ° ° .. .... ° eo .. ° ° ee .. . 43° °.,° 0..." .... ..s;° *o° Patentansprüche:

1. Mikrooptische Vorrichtung, die umfasst:

ein Substrat mit einer ersten und einer zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt;

eine Vielzahl von Bildelementen; und

eine Vielzahl von Mikrolinsen, wobei jede der Mikrolinsen Licht hin zu einem realen oder imaginären Fokalpunkt fokussiert oder bewirkt, dass Licht von diesem weggelenkt wird oder bei diesem konstruktiv interferiert,

wobei die Mikrolinsen bewirken, dass die Bildelemente abgetastet werden, um eine bildliche Darstellung zu projizieren, die für einen Benutzer unter zumindest einem ersten Blickwinkel beobachtbar ist,

wobei eine erste Fokussierungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der Mikrolinsen umfasst, und eine erste bildliche Darstellungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der Bildelemente umfasst, in eine erste einheitliche

Struktur auf der ersten Seite des Substrats integriert sind.

2. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die erste Gruppe der Mikrolinsen eine Abtastung der ersten Gruppe von

Bildelementen bewirkt.

3. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine zweite Fokussierungsstruktur, die zumindest eine zweite Gruppe der Mikrolinsen umfasst, und eine zweite bildliche Darstellungsstruktur, die zumindest eine zweite Gruppe von Bildelementen umfasst, sich auf der zweiten Seite des Substrats befinden, wobei die erste Gruppe der Mikrolinsen

eine Abtastung der zweiten Gruppe der Bildelemente bewirkt.

4. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die zweite Fokussierungsstruktur und die zweite bildliche Darstellungsstruktur in eine zweite einheitliche Struktur

integriert sind.

44 / 63

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5. Mikrooptische Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zumindest eine Mikrolinse brechend ist und

ein Brechen des Lichts hin zu dem Fokalpunkt bewirkt.

6. Mikrooptische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zumindest eine Mikrolinse beugend ist und Licht sendet oder reflektiert, was zu konstruktiver Interferenz von Licht bei dem Fokalpunkt oder zu einer Divergenz von Licht weg

von dem Fokalpunkt führt.

7. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, die eine Schicht von reflektierendem oder teilweise reflektierendem Material auf der zweiten Seite des Substrats

umfasst.

8. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei sich die reflektierende Schicht innerhalb der Fokallänge der

Mikrolinsen befindet.

9. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei jede Mikrolinse eine konvexe Oberfläche bei Betrachtung von einer ersten Blickposition durch das transparente Substrat

hindurch aufweist.

10. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 9, die weiterhin eine Schicht eines reflektierenden oder teilweise reflektierenden Materials umfasst, das auf die konvexe Oberfläche betrachtet von der ersten Blickposition aus

aufgetragen wird.

11. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei die Bildelemente in die konvexe Oberfläche der

Mikrolinsen eingelassen sind.

12. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei sich die Bildelemente der ersten einheitlichen Struktur im Wesentlichen bei dem oder innerhalb des realen Fokus der Mikrolinsen der

zweiten einheitlichen Struktur befinden, und die Bildelemente

der zweiten einheitlichen Struktur sich im Wesentlichen bei oder innerhalb des realen Fokus der Mikrolinsen der ersten

einheitlichen Struktur befinden.

13. Mikrooptische Vorrichtung, die umfasst:

ein Substrat;

eine Vielzahl von Bildelementen; und

eine Vielzahl von Fokussierungselementen, wobei Jedes der Fokussierungselement Licht hin zu einem realen oder imaginären Fokalpunkt fokussiert, oder bewirkt, dass Licht von diesem weggelenkt wird oder bei diesem konstruktiv interferiert, wobei eine erste Fokussierungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der Fokussierungselemente umfasst, und eine erste bildliche Darstellungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der Bildelemente umfasst, in eine erste einheitliche Struktur auf einer ersten Seite des Substrats integriert sind, wobei die Bildelemente eine Topographie aufweisen, die über angrenzende Fokussierungselemente in derselben einheitlichen

Struktur erhaben ist.

14. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Fokussierungselemente bewirken, dass die Bildelemente abgetastet werden, um eine bildliche Darstellung zu projizieren, die für einen Benutzer unter zumindest einem

ersten Blickwinkel beobachtbar ist.

15. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei sich eine zweite Fokussierungsstruktur, die zumindest eine zweite Gruppe der Fokussierungselemente umfasst, und eine zweite bildliche Darstellungsstruktur, die zumindest eine zweite Gruppe der Bildelemente umfasst, auf einer zweiten Seite des Substrats befindet, wobei die erste Gruppe der Fokussierungselemente bewirkt, dass die zweite Gruppe der

Bildelemente abgetastet wird.

16. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die

zweite Fokussierungsstruktur und die zweite bildliche

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Darstellungsstruktur in eine zweite einheitliche Struktur

integriert sind.

17. Mikrooptische Vorrichtung, die umfasst:

ein Substrat;

eine Vielzahl von Bildelementen; und

eine Vielzahl von Fokussierungselementen, wobei jedes der Fokussierungselemente Licht hin zu einem realen oder imaginären Fokalpunkt fokussiert, oder bewirkt, dass Licht von diesem weggelenkt wird oder bei diesem konstruktiv interferiert, wobei eine erste Fokussierungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der Fokussierungselemente umfasst, und eine erste bildliche Darstellungsstruktur, die zumindest eine erste Gruppe der Bildelemente umfasst, in eine erste einheitliche Struktur auf einer ersten Seite des Substrats integriert sind, wobei zumindest ein Teil der Bildelemente aus

beugenden Strukturen ausgebildet ist.

18. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei zumindest der Teil der Bildelemente, die aus beugenden Strukturen ausgebildet sind, in die Oberfläche eines brechenden oder beugenden Fokussierungselements eingelassen

sind.

19. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei die Fokussierungselemente bewirken, dass die Bildelemente abgetastet werden, um eine bildliche Darstellung zu projizieren, die für einen Benutzer unter zumindest einem

ersten Blickwinkel beobachtbar ist.

20. Mikrooptische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei sich eine zweite Fokussierungsstruktur, die zumindest eine zweite Gruppe der Fokussierungselemente umfasst, und eine zweite bildliche Darstellungsstruktur, die zumindest eine zweite Gruppe der Bildelemente umfasst, auf einer zweiten Seite des Substrats befinden, wobei die erste Gruppe der Fokussierungselemente bewirkt, dass die zweite Gruppe der Bildelemente abgetastet wird.

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21. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 20, wobei die zweite Fokussierungsstruktur und die zweite bildliche Darstellungsstruktur in eine zweite einheitliche Struktur

integriert sind.

22. Mikrooptische Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, die weiterhin eine Schicht gefärbter Tinte umfasst, durch die Licht gesendet wird, um eine gefärbte oder getönte

bildliche Darstellung zu erzeugen.

23. Mikrooptische Vorrichtung gemäß Anspruch 22, wobei die Schicht gefärbter Tinte:

- auf zumindest einen Teil der ersten und/oder, wenn abhängig von Anspruch 4, 16 oder 20, der zweiten einheitlichen Struktur auf zumindest einer Seite des Substrats aufgetragen wird; oder

—- auf die gegenüberliegende Seite des Substrats hinsichtlich der ersten und/oder, wenn abhängig von Anspruch 4, und 16 oder 20, der zweiten einheitlichen Struktur aufgetragen wird; oder

- auf die bildliche Darstellungsstruktur lediglich der ersten und/oder, wenn abhängig von Anspruch 4, 16 oder 20, der

zweiten einheitlichen Struktur aufgetragen wird.

24. Mikrooptische Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Topographie der Fokussierungselemente eines oder mehrere der folgenden Profile aufweist: kreisförmig, elliptisch, parabelförmig und kegelförmig in einer ersten Richtung und sich in einer zweiten Richtung

erstrecken, um einen Zylinder auszubilden.

25. Mikrooptische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die Topographie der Fokussierungselemente eine oder mehrere ist aus: einer beugenden Linsentopographie, einer beugenden Zonenplattentopographie oder einer

Fresnellinsentopographie.

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26. Mikrooptische Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Topographie der Bildelemente relativ zu

angrenzenden Fokussierungselementen eingelassen ist.

27. Mikrooptische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei die Topographie der Bildelemente bezüglich angrenzender Fokussierungselemente erhaben, überstehend oder

sich über diese hinaus erstreckend ist.

28. Mikrooptische Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Topographie der Bildelemente ein

Beugungsgitter ist.

29. Mikrooptische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei die Topographie der Bildelemente sich verjüngende Seitenwände aufweist, um ein leichtes Lösen von einem

Prägewerkzeug zu ermöglichen.

30. Mikrooptische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei zumindest ein Teil der Topographie der Bildelemente Licht hin zu einem realen oder imaginären Fokalpunkt fokussiert, oder bewirkt, das Licht von diesem weggelenkt wird

oder konstruktiv bei diesem interferiert.

31. Sicherheitsvorrichtung, die eine mikrooptische Vorrichtung

gemäß zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst.

32. Sicherheitsdokument, das eine mikrooptische Vorrichtung

gemäß zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst.

Wien, am 9. Oktober 2018 Anmelder durch: Haffner Keschmann Patentanwäalte/ GmbH lo