CN103260894B - 光学可变元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有带有第一图案（4）的面图案区域（3）的光学可变元件，所述第一图案包括多个经由整个第一图案（4）延伸的子结构（8），所述子结构分别具有交替布置的亮和暗的部分区域，其中，每个子结构（8）在位于第一平面中的第一观察角度（αx）相对于预定的照射方向（P1）变化的情况下仅在第一观察角度（αx）中的恰好一个第一观察角度的条件下是可见的，并且所有第一观察角度（αx）均不同，从而取决于第一观察角度（αx）可以觉察到具有相应的子结构（8）的第一图案（4）。

Description

光学可变元件
技术领域
本发明涉及一种具有带有第一图案（Motiv）的面图案区域的光学可变元件，以及一种具有这样的光学可变元件的有价值文件（Wertdokument）。
背景技术
这样的光学可变元件通常反射地构造，其中例如可以通过具有高折射的、透明的涂层的微镜（Mikrospiegel）示出第一图案。但在该情况下第一图案通常极其难以看见，特别是当利用光学可变元件还要实现其它效果时，例如倾斜效果（Kippeffekt），其中在倾斜面图案区域时可以示出不同的图案。为此通常需要具有尽可能平行的光的几乎最优的照射情况，由此才能够看见该效果。
此外，为了改善可见性通常在暗背景之前布置这样的在很大程度上透明的图示，该背景提高了对比度并且改变了图示的可识别性。但是出于设计原因通常不期望这样的暗的背景，特别是当其面积很大时。
此外，即使存在点光源，仅在极其小的空间角度中可以看见多个效果。为了例如在水平方向上扩展空间角度，微镜必须在相应较大的空间角度中反射。这例如可以通过相应弯曲的微镜来实现。但是空间角度的扩张与较小的耀度关联，因为入射的光量现在分布在较大的空间角度上。也就是可见性变得更差。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种具有带有第一图案的面图案区域的光学可变元件，该图案在较大的空间角度上总是以极其良好地对比度可见。
按照本发明，上述技术问题通过具有带有第一图案的图案区域的光学可变元件来解决，第一图案包括多个经由整个第一图案延伸的子结构，其分别具有交替布置的亮和暗的部分区域，其中每个子结构在相对于预定的照射方向改变位于第一平面中的第一观察角度的情况下仅在第一观察角度中的恰好一个第一观察角度的条件下是可见的，并且所有第一观察角度均不同，从而取决于第一观察角度可以看见具有相应的子结构的第一图案。
由于子结构，观察者看见相应的子结构的亮的部分区域极亮并且与暗的部分区域相比具有良好对比度。因此虽然在其内部可以看见图案的空间角度通过多个子结构放大，第一图案有利地看起仍来清晰且反差明显。
借助子结构由此可以以较大的空间角度这样示出相同的图案，使得对于观察者总是存在相同的观感。只是觉察到子结构稍微偏移。特别地，可以看到子结构本身，其中子结构始终代表第一图案。
在光学可变元件中，面图案区域可以具有第二图案（优选多个第二图案），其包含多个经由整个图案延伸的子结构，这些子结构分别具有交替布置的亮和暗的部分区域，其中，第二图案的每个子结构在改变第一观察角度的情况下仅在第一观察角度中的恰好一个第一观察角度的条件下是可见的，并且第二图案的子结构的所有第一观察角度均不同，其中，每个图案在相对于照射方向改变位于第二平面中的第二观察角度的情况下仅在第二观察角度中的恰好一个第二观察角度的条件下是可见的，并且所有第二观察角度均不同，从而取决于第一和第二观察角度可以觉察到具有相应子结构的相应图案。
以该方式和方法可以在不同的第二观察角度的条件下示出多个图案，从而例如可以实现倾斜效果、运动效果、立体示图等。同时，相应可见的图案具有按照第一观察角度的子结构，从而实现了放大的空间角度，在该空间角度中图案清晰且反差明显地可见。
在第一和/或第二观察角度条件下的可见性在此优选与理想情况有关，在该理想情况下沿着照射方向利用平行光照射面图案区域，从而每个子结构的光在恰好一个角度上反射。当然在实践中总是以一定的发散角反射射线束，因为例如照射不是理想平行的并且子结构本身在反射的情况下引起射束展宽。在该情况下第一和/或第二观察角度优选与各个反射的射线束的主射线有关。
此外，按照本发明的光学可变元件可以具有用于不同的第二观察角度并且分别具有相应的子结构的多个第二图案，从而例如可以在光学上吸引人地实施倾斜效果和运动效果，因为可以设置多于两个不同的图案。
子结构的构造优选对于所有图案是相同的。这简化了按照本发明的光学可变元件的可制造性。
特别地，在改变第一观察角度的情况下不同的子结构可以呈现与图案的运动效果相比长度尺度较小的运动效果。
光学可变元件尤其可以构造为反射元件。但也可以透明或部分透明地构造。
在子结构中的至少一个中可以至少局部周期地重复交替布置的亮和暗的部分区域。
此外在子结构中的至少一个中，亮的部分区域可以通过具有至少局部平行的线或曲线的直线或曲线图构成。但其它图也是可能的。例如可以至少局部周期地布置非线形的、亮的部分区域。
优选地，亮的部分区域具有在0.5/mm和10/mm之间（即每mm具有0.5至10个亮的部分区域）的空间频率，并且优选具有1/mm至5/mm的空间频率。特别优选地空间频率为3/mm。由此一方面实现了还可以看见卓越的对比度。另一方面确保了不会基于子结构而使图案的分辨率不需要地变差。
此外在按照本发明的光学可变元件中，在子结构中的至少一个子结构情况下，亮的部分区域的间隔可以比第一图案在亮的部分区域的间隔方向上的伸展小至少5倍、优选至少10倍。
优选地，第一和第二平面彼此垂直。特别地，第一和第二平面还可以垂直于面图案区域的平面。
面图案区域可以具有定向反射元件（特别是反射小面）。优选地，反射元件在面图案区域内的尺寸为至少3μm、优选至少5μm并且特别优选至少10μm。
可以这样构造定向反射元件，使得其是镜面（特别是平的镜面），或者借助衍射结构产生反射效果。特别地，衍射结构可以被构造为不对称的格栅结构，该格栅结构具有最大5μm、优选最大3μm并且特别优选最大2μm的周期。
此外还可能的是，面图案区域具有反射元件，其通过基本上以射线光学方式反射的、大于5μm并且优选大于10μm的格栅周期来构造。
定向反射元件优选格栅式地在面图案区域中布置。这对于在如下构型中的相应元件也是优选的，在该构型中，按照本发明的光学可变元件构造为透射的元件。
在按照本发明的光学可变元件中，面图案区域可以具有变色涂层（farbkippendeBeschichtung）。
可以这样构造按照本发明的光学可变元件，使得对于在其条件下可以看见图案的第一和/或第二观察角度，角度范围为至少40°、优选至少60°并且特别优选至少90°。
此外在按照本发明的光学可变元件中可以这样构造子结构，使得观察者无需设备用裸眼本身就可以觉察到该子结构。优选这样选择子结构的尺寸，使得其对于（用裸眼的）观察者始终构成相应的图案，但本身还是可以被看见。
在按照本发明的光学可变元件中，面图案区域可以被构造为具有提高反射的涂层的压印结构。当然，面图案区域还可以具有另外的层或元件。
按照本发明的光学可变元件尤其可以作为安全元件来构造和/或使用。特别地，可以是用于安全纸、有价值文件等的安全元件。
光学可变元件尤其可以被构造为用于敷设到安全纸、有价值文件等上的安全线、撕开线、安全带、安全条纹、补片或标签。特别地，光学可变元件尤其可以越过透明的或至少半透明的区域或凹槽。
有价值文件例如可以是钞票、智能卡、护照、身份证、标识卡、股票、证书、收据、支票、门票、***、医保卡等。
术语安全纸在此尤其被理解为有价值文件的还不具有流通能力的预备阶段，其除了按照本发明的光学可变元件之外例如也可以具有另外的真实性特征（例如在体积内设置的发光物质）。
此外，有价值文件在此被理解为由安全纸制造的文件。有价值文件也可以是具有按照本发明的光学可变元件的其它文件或对象，由此有价值文件不具有可复制的真实性特征，由此可以进行真实性检查并且同时防止不期望的复制。
此外，提供一种具有按照本发明的（包括所有按照本发明的改进方案在内的）光学可变元件的有价值文件。
此外，提供一种具有压印面的压印工具，以用于压印按照本发明的（包括所有按照本发明的改进方案在内的）光学可变元件的面图案区域的形状。利用该压印工具可以压印面图案区域的期望的表面结构。
压印工具的压印面优选具有待压印的表面结构的反向形状。
此外，提供一种用于制造光学可变元件的母型（Master）。特别地，也可以提供一种用于制造光学可变元件的按照本发明的改进方案的母型。利用该母型可以制造所描述的压印工具。此外还可能的是，利用这样的母型构成体积全息图。
可以理解的是，上述提到的和下面还要解释的特征不仅按照给出的组合，而且按照其它组合或在单独设置时也可使用，而不脱离本发明的范围。
附图说明
下面按照示例结合所附的公开了本发明的主要特征的附图对本发明作进一步说明。为了更直观而在附图中弃用忠于标尺和比例的图示。附图中：
图1示出了具有按照本发明的光学可变元件1的钞票的俯视图；
图2示出了光学可变元件1的第一图案4的放大俯视图；
图3示出了沿着图2的线A-A的横截面视图；
图4A示出了用于解释通过微镜覆盖的空间角度的立体图；
图4B和4C示出了用于解释第一和第二观察角度的视图；
图4D示出了用于解释在按照本发明的光学可变元件1中放大的空间角度的立体图；
图5A至5E示出了针对不同的观察角度，第一图案4形成的子结构的示意性视图；
图6A和6B示出了用于解释在光学可变元件1中第一图案的常规构型的视图；
图6C示出了与第一图案4的按照本发明的构型的比较；
图7A至7C示出了按照图6A至6C的扩展方案的透视图；
图8A示出了用于解释按照本发明的光学可变元件的另一种实施方式的透视图；
图8B和8C示出了用于解释第一和第二图案4和10的示意性俯视图；
图9A至9C示出了用于解释第二实施方式的示意性视图；
图10对于第二实施方式示出了微镜5的布置的示意性俯视图；
图11A至11C示出了用于解释光学可变元件的第二实施方式的另一种视图；
图12A示出了用于解释在面图案区域3围绕y轴倾斜时可见的子结构8的变化的图示；
图12B示出了根据图12A的细节D1的放大图示；
图13A示出了用于解释在面图案区域3围绕x轴倾斜时可见的图案的变化的图示；
图13B示出了根据图13A的细节D2的放大图示；
图14至17示出了用于解释子结构8的另一种可能构型的图示，和
图18和19示出了用于描述按照本发明的压印工具的图示。
具体实施方式
在图1示出的实施方式中，按照本发明的光学可变元件1敷设在图1中示出的钞票2的前侧上，并且用作安全元件或安全特征，以便能够检查钞票2的真实性。
安全元件1反射地构造并且具有面图案区域3，在该图案区域中包括方形反射面形式的第一图案4。第一图案4例如可以具有10mm×10mm的尺寸。
如在图2的放大的示意图中结合图3沿着图2中截面线A-A的截面视图可以看出的那样，第一图案4划分为条纹形的微镜5，其沿着y方向延伸经过第一图案4的整个伸展并且具有200μm的宽度（在x方向上的伸展），其中镜倾角（Spiegelneigung）βy变化。
如从图3的不成比例的截面图中得出的那样，由五个具有不同镜倾角的微镜51、52、53、54和55组成的组周期性地重复布置。由五个微镜组成的组在此并排布置10次。在图3中为了简化示图仅示出了三组五个微镜51-55。
这样选择微镜51-55的倾角βy，使得在光垂直入射时，如图3中通过箭头P1表示的那样，反射的光与入射方向（在xz平面上）呈角度αx，其对于五个微镜51-55为-20°，-10°，0°，10°和20°。因为在实践中反射的光（如在图3中表示的那样）不是仅按照唯一的方向反射，而是存在例如10°的发散角，由此利用按照本发明的光学可变元件1（如下面还要详细描述的那样）提供在xz平面上50°的观察角度区域。
对于按照本发明的光学可变元件1的实施方式的描述，从具有x、y、z轴的直角坐标系出发，其中面图案区域3和由此第一图案4位于xy平面上，并且利用由z方向入射的平行光照射面图案区域3。观察者应当在z轴方向上观察平面图，或从与x方向或y方向偏差角度αx或αy的方向观察平面图，如其在图4A-4C中对于提到的10°的发散角所表示的那样。在这些图中示意性地按照这种方式和方法示出了单个的微镜55，从而标出了空间角度20，在该空间角度中观察者可以捕获由微镜53反射的光。
如果观察方向21位于空间角度20内，则观察者由此看见亮的反射。可以通过在xz平面上的第一观察角度αx（图4B）和在yx平面上的第二观察角度αy（图4C）明确地描述观察方向21。
现在如果观察者这样看安全元件1，使得第二观察角度αy位于通过发散预定的区域Δαy内，则观察者依据第一观察角度αx不是将第一图案的整个平面看作亮的平面，而是仅看到镜组的微镜51、52、53、54或55反射的光，其中反射的光落到相应的空间角度区域201、202、203、204或205中。在图4D中标出与微镜51-55对应的空间角度区域201、202、203、204和205，其中为了简化示图仅示出了每个空间角度201-205的相关的第一观察角度区域Δαx。
为了简单地描述，在此假定，观察者改变其位置并且面图案区域3的位置以及照射方向保持不变。该描述例如等效于在实践中如下重要情况，即观察方向以及照射方向保持固定，而（例如围绕x或y轴）倾斜面图案区域3。
基于所描述的微镜51-55的构型和布置，观察者看见彼此间隔的发亮光的条纹的条纹图，该条纹图示出了期望的第一图案4。
图5A示出了如下情况，即观察者在观察安全元件1时觉察到在微镜51处在空间角度201中反射的光。发亮光的条纹6在此作为黑线示出。附加地还标出了方形的镶边7，其在观察第一图案4时不可见，而仅用于表明通过发亮光的条纹6产生的图案效果。在图5B至5E中示出针对不同的观察角度αx的条纹图8，其中仅能看见在微镜52、53、54或55处的反射，因为第一观察角度αx位于相应的空间角度202-205中。
在所有示图中由于微镜5的定向反射一方面给出可见的亮条纹6的高的亮度，而另一方面给出在可觉察的亮条纹6和位于其之间的较暗区域之间的高的对比度。
在图5A至5E中示出的条纹图由此是具有亮和暗的部分区域的不同的子结构8，其中每个子结构8经由整个第一图案4延伸。由此第一图案4总是带有子结构8之一地可见，其中子结构8中的哪个构成对于观察者可见的第一图案4取决于观察角度αx。
即使微镜5仅微弱地反射（当其例如通过压印漆的结构化的表面形成时，该表面通过大约50nm厚的高折射的TiO2层来涂覆），但人的眼睛也可以在仅小的亮度区别的情况下将所描述的按照图5A-5F的周期的线布置与背景极其良好地分开。利用按照本发明的光学可变元件1由此可以实现反差显著的且明显可识别的第一图案4的图示。
下面与迄今已知的解决方案的比较特别明显地示出了按照本发明的光学可变元件的优点。
图6A示意性示出了针对如下情况的第一图案4，即其通过单个的、平坦的镜面实现，如其迄今为止常见的那样。在该情况下虽然存在大的亮度（通过黑色表出），但是仅位于相对小的空间角度20中，如在图7A中示意性示出的那样。
现在如果对于第一观察角度αx期望较大的角度区域，则迄今为止例如这样改变反射面，使得在xz平面内的反射射线的发散角变得更大。但是观察角度区域的这样的扩张与较小的耀度关联，因为入射的光量现在分布在较大的角度区域Δαx或空间角度上（图7B）。这示意性地在图6B中示出，其中该面仅示出为灰色。这甚至可以导致，第一图案4与背景相比太弱地显露，从而不再能够被觉察。
利用光学可变元件1的按照本发明的构型，通过按照图7C的总的较大的角度区域Δαx分别产生在图5A-5F中示出的条纹图之一，这些条纹图之一为了比较而在图6C中再次示出。由此明显看见，通过到各个反射条纹上的集中，这些条纹具有明显更高的光量，从而实现了所描述的更好的可见性。在图7C中表明，每个子结构8针对空间角度201、202、203、204和205设计。由此与图7B相比覆盖相同的角度区域，但对于观察者具有所描述的更好的可见性。
在按照本发明的光学可变元件1中，第一图案4的整个面通过微镜覆盖。第一图案4由此在第一观察角度αx的期望的区域中反射最大可能的光量，并且由此充分利用现有面来实现尽可能最好的亮度。
这样选择在各个子结构8中的微镜的间隔，使得一方面存在人的眼睛的尽可能高的对比度感觉，而另一方面不会使第一图案4的分辨率不需要地变差。每毫米具有大约1至5条线，并且特别地每毫米具有三条线被证明是特别优选的。
在另一种实施方式中，可以通过子结构8这样改进第一图案4的所描述的示图，使得第一图案4在改变观察方向（例如通过改变第二观察角度αy）的情况下不再可见，并且取而代之对于观察者来说可以看见第二图案。由此例如可以实现运动效果。也就是通过扩大第二观察角度αy的区域来扩大所使用的空间角度，如在图8A中所示的那样，在其中标出两个空间角度206和207。
在图8B中示出了星形作为第一图案4。在图8C中示出了较大的星形10作为第二图案10。如果设置多个第二星形10，则例如可以实现所谓的“泵浦星形（pumpenderStern）”。该泵浦星形例如应当在光学可变元件1围绕x和y轴旋转的情况下分别在－40°至+40°的区域内可见。由此使用集中布置的星形作为第一图案和作为第二图案，其中在图案区域3围绕x轴旋转的情况下（改变在yz平面上的第二观察角度αy），星形在图9A中的箭头P2的方向上变得更大。
为了能够实现这，微镜5不再如图2所示那样条纹形地构造，而是例如如图10的俯视图示意性示出的那样方形地构造。单个微镜的边长例如可以是20μm。微镜5的每一个都可以构造为平镜并且相对于xy平面倾斜，其中每个微镜的倾斜可以通过两个倾斜角βx和βy明确地描述。倾斜角βy是微镜5的面法线在xy平面上的投影与x轴的方向之间的角度，并且倾斜角βx是倾斜镜的面法线在yz平面上的的投影与z轴的方向之间的角度。
在所有微镜5中这样选择倾斜角βx，使得实现结合图9A阐明的泵浦效应（Pumpeffekt）。
图9B示出了微镜5的倾斜角βx，其中倾斜角βx从图9B或图9C中示出的线至下一条线从－20°上升到+20°，从而对于第二观察角度αy覆盖从－40°至+40°的期望的角度范围Δαy。这例如可以以五至十个步骤进行，从而在两个线之间总是设置微镜5的五至十个不同的倾斜角βx。
观察者从特定的观察方向看由此仅看见微镜5发亮，该微镜这样倾斜，使得光在观察方向位于其中的空间角度上反射。图11A的图示示例性示出了通过微镜5覆盖的图案区域3的面区域，其中倾斜角βy与观察方向相适应。图11B的图示示例性示出了通过微镜5覆盖的图案区域3的平面区域，其中倾斜角βx与观察方向相适应，从而对于观察者给出在图11C中示出的图示。在此对于发亮的区域也以暗条纹表示。
现在例如在光学可变元件1围绕y轴倾斜的情况下对于观察者产生改变，如在图12A中结合图12B中放大的细节D1所示的那样。点线11示出了按照图11C的起始位置作为参考并且实线12示出了现在对于观察者可觉察的图示。也就是观察者看见与图11C中相同的第一图案4。仅子结构8是不同的。按照图12B的子结构8相对于图11C中的子结构8在x方向上稍微偏移。
如果观察者围绕x轴倾斜光学可变元件1，则对于观察者可觉察的图示从图11C中那样变为按照图13A和13B的图示，其中图13B是图13A的细节D2的放大图示。同样在按照图13A和13B的图示中点线11示出了按照图11C的图示并且实线12示出了现在对于观察者可觉察的图示。明显可见所描述的泵浦效应。所示出的星形在图13A和13B中比在图11C中小，因为观察者现在看见又具有精细结构或子结构8的第二图案10（较小的星形）。
在此描述的实施方式中特别的优点在于，利用微镜5覆盖整个面图案区域3。面图案区域3由此在期望的空间角度上反射最大可能的光量，并且由此在显示图案时充分利用现有的面来实现尽可能最好的亮度。
此外，每个子结构8的相同取向的微镜5导致了观察者可以觉察到具有小的间隔的看起来极其亮的线。由此一方面借助子结构8所示的图案4、10看起来极其清晰且反差明显。另一方面这也导致了图案的极其特有的外观图像，其为高的可识别度作出贡献。这尤其在将光学可变元件用作安全元件的情况下是具有优势的。
即使利用仅微弱反射的镜5，如其例如可以通过以高折射的电介质涂覆并且在两侧例如嵌入到压印漆或保护漆中的、具有明显小于1的反射率的镜给出，也可以产生在白色背景之前可以良好识别的图案。
此外例如可以利用变色涂层（例如具有反射器/电介质/吸收器的薄膜蒸镀部（Dünnfilmbedampfung））产生在倾斜时具有颜色变化效果的引起注意的安全元件1。
在迄今描述的实施方式中子结构8分别是线栅络，在该线格栅中线在y方向上延伸并且在x方向上彼此间隔。子结构8当然不受此限制。由此对于子结构8例如可以采用延伸的线图（如图14所示）或波浪的线图（如图15所示）。
在迄今描述的实施方式中，微镜5的倾斜角度βy优选地在垂直于子结构8的线的方向上变化。
图16示意性示出了实施方式，在该实施方式中子结构8通过曲线实现，其遵循星形4、10的轮廓。在此，子结构8的运动效果在与也可以称为粗略图案的星形4、10相同的方向上延伸。由此在图案区域3围绕第一轴倾斜的情况下粗略图案4、10以更大的长度尺度泵浦，而在图案区域3围绕第二轴倾斜的情况下子结构8的细线描述稍微变得更大或更小的星形。
此外，子结构不必强制性地由线结构构成，而是例如也可以示出点式的图示，如在图17中所示的那样。
虽然在所描述的实施方式中子结构或子图案在围绕y轴倾斜的情况下以及粗略图案4、10在围绕x轴倾斜的情况下变化，但也可以对于围绕另外的旋转轴的倾斜匹配在相应地选择微镜5的倾角的情况下的效果。
当然也可以将每个粗略图案4构造为在很大程度上任意的图案并且例如示出字母、符号、数字等的轮廓。所描述的粗略图案的运动效果当然不限于所描述的“泵浦效应”和所描述的倾斜图像（从第一过渡至第二图示）。通过粗略图案例如可以示出另外的运动效果（例如在特定方向上的运动），或者其也可以示出立体图。立体图能够通过微镜5的倾斜角度βx的相应于粗略图案实施的变化以及微镜5的的倾斜角度βy例如与带有水平线的精细图案相应的变化来实现。
替代提到的微镜5也可以设置衍射的格栅结构，特别是不对称的格栅结构（其例如构造为锯齿格栅）。该格栅结构的尺寸可以这样获得，即，对于按照本发明期望的入射光的定向反射，衍射效果（在直至几微米的小的结构尺寸的情况下衍射）或射线光学效果（在多个微米的结构尺寸的情况下）占优势。
此外，利用按照本发明的反射的光学可变元件1也可以曝光体积全息图，如其原则上例如在DE102006016139A1中所描述的那样。为此例如可以基于按照本发明的光学可变元件使用基于微镜5或锯齿格栅的母型。这样获得的体积全息图同样示出了反差特别明显的并且在大的空间角度中可见的图示。
虽然在迄今所描述的实施方式中光学可变元件1始终构造为反射元件，但光学可变元件1也可以构造为透射的。在该情况下例如替代微镜5布置相应的透射的微元件，例如棱镜元件，其在透射时产生期望的定向的射束偏转。
还可能的是，在微元件上设置变色涂层。在此例如可以是（具有例如吸收器、电介质和反射器的）薄膜***或也可以是液晶，特别是胆甾型液晶（cholesterischeFlüssigkristall）。
微元件，特别是微镜具有优选在5μm和50μm之间的尺寸，并且例如可以被构造为基本上起射线光学作用的锯齿格栅（例如格栅周期大于5μm）。
在具有衍射结构的构型中，衍射格栅尤其可以是正弦格栅或不对称的格栅（例如锯齿格栅），其中格栅周期为最大5μm并且优选最大2μm。
为构造微镜5所使用的透明的涂层尤其是高折射的电介质（例如TiO2），其折射指数比涂覆的材料（例如压印漆）的折射指数高至少0.2。为了保护尤其免于压痕，优选将该高折射的介电涂层嵌入在透明的压印漆和同样透明的保护漆之间。
图18和图19示意性示出了光学可变元件1的可能的制造。提供了例如可以是常规压印漆的衬底15，其中借助压印工具16压印微镜5的结构（图19）。为此，压印工具16具有压印面17，在该压印面上构造待压印的表面结构的反向形状（图18）。
按照本发明的光学可变元件1可以与全息图以及微镜图，特别是与拱效果立体图等组合。这可以在工作过程中以相同的压印漆来压印。
此外，光学可变元件1也可以与另外的安全特征组合。光学可变元件例如可以配备有明文（以数字、字母和/或符号序列的形式在不透明、特别是金属的涂层中留出空隙）、变色效果、磁装备、液晶和/或荧光特征构造。
光学可变元件1可以构造为基于薄膜的安全元件。由此例如可以构造为移膜条纹、层压条纹、补片或窗线（Fensterfaden）（图1）。为此其例如可以在载体薄膜上构造，从该载体薄膜可以以公知的方式转移到有价值文件、例如钞票2上。也可以直接在有价值文件上构成安全元件1。由此可以在聚合物衬底上执行安全元件的直接印刷和随后的压印，以便例如在塑料钞票中构成按照本发明的安全元件。
按照本发明的安全元件1可以在不同的衬底中构造。特别地，可以在纸衬底、具有合成纤维的纸（即具有聚合物材料成份x在0<x<100%重量百分比内的纸）、塑料薄膜（例如由聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）、聚萘二甲酸乙二酯（PN）、聚丙烯（PP）或聚酰胺（PA）组成的薄膜）、或多层复合物、特别是多个不同的薄膜的复合（合成复合物）或纸-薄膜复合物（薄膜/纸/薄膜或纸/薄膜/纸）中或上构造，其中安全元件可以设置在这样的多层复合物的每个层中或上或之间。
此外，为了构成微镜而在衬底15上构造金属层。例如可以使用铝、银、铜、铬、铁和/或其它金属或其合金作为材料。
附图标记列表
1安全元件
2钞票
3面图案区域
4第一图案
5微镜
6线
7镶边
8子图案
10第二图案
11点线
12实线
15衬底
16压印工具
17压印面
19窗线
20空间角度
21观察方向
P1照射方向/光入射
P2泵浦效应方向
αx第一观察角度
αy第二观察角度
βx,βy微镜的倾斜角度

Claims (39)

1.一种具有带有第一图案(4)的面图案区域(3)的光学可变元件，所述第一图案包括多个经由整个所述第一图案(4)延伸的子结构(8)，所述子结构分别具有交替布置的亮和暗的部分区域，
其中，每个子结构(8)在位于第一平面中的第一观察角度(αx)相对于预定的照射方向(P1)改变的情况下仅在所述第一观察角度(αx)中的恰好一个第一观察角度的条件下是可见的，并且所有第一观察角度(αx)均不同，从而能够根据所述第一观察角度(αx)觉察到具有相应的子结构(8)的所述第一图案(4)。
2.根据权利要求1所述的光学可变元件，其中，所述面图案区域(3)具有至少一个第二图案(10)，所述第二图案包含多个经由整个所述第二图案(10)延伸的子结构(8)，所述子结构分别具有交替布置的亮和暗的部分区域，
其中，所述至少一个第二图案(10)的每个子结构(8)在所述第一观察角度(αx)改变的情况下仅在所述第一观察角度(αx)中的恰好一个第一观察角度的条件下是可见的，并且所述至少一个第二图案(10)的子结构(8)的所有第一观察角度(αx)均不同，
其中，所述第一图案的和所述至少一个第二图案的每个图案在位于第二平面中的第二观察角度(αy)相对于所述照射方向(P1)改变的情况下仅在所述第二观察角度(αy)中的恰好一个第二观察角度的条件下是可见的，并且所有第二观察角度(αy)均不同，
从而能够根据所述第一观察角度和第二观察角度(αx，αy)觉察到具有相应的子结构(8)的相应的图案(4，10)。
3.根据权利要求2所述的光学可变元件，其中，在改变所述第二观察角度(αy)的情况下所述第一图案和所述至少一个第二图案(4，10)呈现运动效果。
4.根据权利要求3所述的光学可变元件，其中，在改变所述第一观察角度(αx)的情况下，不同的所述子结构(8)呈现与所述图案(4，10)的运动效果相比长度尺度较小的运动效果。
5.根据权利要求2所述的光学可变元件，其中，所述子结构(8)对于所有图案相同地构建。
6.根据权利要求1所述的光学可变元件，其中，所述光学可变元件(1)构造为反射元件。
7.根据权利要求1所述的光学可变元件，其中，至少在所述子结构(8)之一中，交替布置的亮和暗的部分区域至少局部地周期性重复。
8.根据权利要求1所述的光学可变元件，其中，至少在所述子结构(8)之一中，亮的部分区域通过具有至少局部平行的线的线图构成。
9.根据上述权利要求7或8所述的光学可变元件，其中，所述亮的部分区域具有在0.5/mm和10/mm之间的空间频率。
10.根据权利要求1所述的光学可变元件，其中，至少在所述子结构(8)之一中，所述亮的部分区域的间隔比所述第一图案(4)在所述亮的部分区域的间隔方向上的伸展小至少5倍。
11.根据权利要求2所述的光学可变元件，其中，所述第一平面和第二平面彼此垂直。
12.根据权利要求11所述的光学可变元件，其中，所述第一平面和第二平面垂直于所述面图案区域(3)的平面。
13.根据权利要求1所述的光学可变元件，其中，所述面图案区域(3)具有定向反射元件(5)，其尺寸在所述面图案区域(3)内为至少3μm。
14.根据权利要求1所述的光学可变元件，其中，所述面图案区域(3)具有定向反射元件，其中借助衍射结构产生反射效果。
15.根据权利要求14所述的光学可变元件，其中，所述衍射结构被构造为不对称的格栅结构，该格栅结构具有最大5μm的周期。
16.根据权利要求1所述的光学可变元件，其中，所述面图案区域具有反射元件，其通过基本上以射线光学方式反射的、具有大于5μm的周期的格栅来构造。
17.根据权利要求13至15中任一项所述的光学可变元件，其中，所述定向反射元件(5)栅格状地设置在所述面图案区域中。
18.根据权利要求1所述的光学可变元件，其中，所述光学可变元件是至少部分透明的。
19.根据权利要求1所述的光学可变元件，其中，所述面图案区域(3)构造为具有提高反射的涂层的压印结构。
20.根据权利要求1所述的光学可变元件，其中，所述面图案区域具有变色涂层。
21.根据权利要求2所述的光学可变元件，其中，所述第一观察角度和/或第二观察角度的角度范围是至少40°，在所述第一观察角度和/或第二观察角度下所述图案是可见的。
22.根据权利要求2所述的光学可变元件，其中，设置有用于不同的第二观察角度并且分别具有相应的子结构的多个第二图案。
23.根据权利要求1所述的光学可变元件，其中，所述子结构经由整个面图案区域延伸。
24.根据权利要求1-7中任一项所述的光学可变元件，其中，能够看见所述子结构本身。
25.根据权利要求9所述的光学可变元件，其中，所述亮的部分区域具有1/mm至5/mm的空间频率。
26.根据权利要求10所述的光学可变元件，其中，至少在所述子结构(8)之一中，所述亮的部分区域的间隔比所述第一图案(4)在所述亮的部分区域的间隔方向上的伸展小至少10倍。
27.根据权利要求13所述的光学可变元件，其中，所述定向反射元件(5)是反射小面。
28.根据权利要求13所述的光学可变元件，其中，所述定向反射元件(5)的尺寸在所述面图案区域(3)内为至少5μm。
29.根据权利要求13所述的光学可变元件，其中，所述定向反射元件(5)的尺寸在所述面图案区域(3)内为至少10μm。
30.根据权利要求15所述的光学可变元件，其中，该格栅结构具有最大3μm的周期。
31.根据权利要求15所述的光学可变元件，其中，该格栅结构具有最大2μm的周期。
32.根据权利要求16所述的光学可变元件，其中，该格栅具有大于10μm的周期。
33.根据权利要求21所述的光学可变元件，其中，所述第一观察角度和/或第二观察角度的角度范围是至少60°。
34.根据权利要求21所述的光学可变元件，其中，所述第一观察角度和/或第二观察角度的角度范围是至少90°。
35.一种根据上述权利要求中任一项所述的光学可变元件的作为安全元件的应用。
36.根据权利要求35所述的应用，其中所述光学可变元件应用为用于安全纸、有价值文件的安全元件。
37.一种具有根据上述权利要求1至34中任一项所述的光学可变元件的有价值文件。
38.一种用于制造压印工具的母型，该压印工具用于生产根据权利要求1至34中任一项所述的光学可变元件。
39.一种根据上述权利要求38所述的母型用于曝光体积全息图的应用。
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