CN112848742A - 光学防伪元件及光学防伪产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学防伪领域，公开了一种光学防伪元件及光学防伪产品。所述光学防伪元件包括：基材，该基材包括相互对立的第一表面和第二表面；形成于所述基材的第二表面上的微图像层，该微图像层包括：呈现预设图文信息的微图文区域及背景区域，其中，所述微图文区域或所述背景区域内至少部分覆盖有反射小面，且该反射小面上覆盖有颜色调制结构，以及形成于所述基材的第一表面上的采样层，用于对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现莫尔放大效果的预设颜色的所述预设图文信息。本发明可在无需执行着色工艺的前提下即可产生呈现莫尔放大效果的带有颜色和颜色变化的防伪特征，从而提高了防伪能力和辨识度。

Description

光学防伪元件及光学防伪产品
技术领域
本发明涉及光学防伪领域，具体地涉及一种光学防伪元件及光学防伪产品。
背景技术
微透镜阵列防伪技术在钞票、身份证件、有价证券等物品的应用中具有难以模仿和伪造的特性，具有很高的应用价值。该技术有利于公众快速鉴别，与全息、光变等光学防伪技术一起被广泛应用于当今高附加值印刷品中，有效地抵抗了数码技术的复制功能，使得伪造不易。
现有技术公开了在基材两个表面上分别带有微透镜阵列和微图文阵列的防伪元件。具体地，利用微透镜阵列作为采样工具，对相应的微图文进行采样，通过设计不同观察角度下的采样点，可呈现出人眼可见的动态放大图像。为了有利于公众识别，通常会对微图文进行着色，由此能够在点光源或者自然光的环境下观察到具有颜色特征的防伪元素。目前主要有两种着色工艺方法：一种是在微图文区域内刮墨，即将带有颜色的墨水填充在微图文的笔画沟槽内；另一种是利用维结构着色，即在微图文笔画内填充更细小的微结构，呈现黑色光学效果。但由于微图文结构非常精细(约2μm)，现有的着色工艺的实现非常困难。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种光学防伪元件及光学防伪产品，其可产生呈现莫尔放大效果的带有颜色和颜色变化的防伪特征，从而提高了防伪能力和辨识度。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种光学防伪元件，该光学防伪元件包括：基材，该基材包括相互对立的第一表面和第二表面；形成于所述基材的第二表面上的微图像层，该微图像层包括：呈现预设图文信息的微图文区域及背景区域，其中，所述微图文区域或所述背景区域内至少部分覆盖有反射小面，且该反射小面上覆盖有颜色调制结构，以及形成于所述基材的第一表面上的采样层，用于对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现莫尔放大效果的预设颜色的所述预设图文信息。
优选地，覆盖有所述反射小面的所述微图文区域或覆盖有所述反射小面的所述背景区域与所述采样层中的采样元件所在位置相对应。
优选地，所述采样层中的采样元件为常规柱透镜或菲涅尔柱透镜。
优选地，所述反射小面的坡度方向与所述采样层中的采样元件的无限大方向一致。
优选地，所述反射小面的纵向特征尺寸小于所述采样层中的采样元件的焦深。
优选地，在所述微图文区域为呈现第一预设图文信息的第一区域且该第一区域内覆盖有第一组反射小面的情况下，所述颜色调制结构为第一组颜色调制结构，用于使所述第一预设图文信息呈现第一预设颜色，相应地，所述采样层对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现在第一预设位置处的呈现莫尔放大效果的所述第一预设颜色的所述第一预设图文信息，其中，所述第一预设位置与所述第一组反射小面所在的位置相关。
优选地，在所述微图文区域包括呈现第二预设图文信息的第二区域与呈现第三预设图文信息的第三区域且所述第二区域内覆盖有第二组反射小面及所述第三区域内覆盖有第三组反射小面的情况下，所述颜色调制结构包括：第二组颜色调制结构，用于使所述第二预设图文信息呈现第二预设颜色；及第三组颜色调制结构，用于使所述第三预设图文信息呈现第三预设颜色，相应地，所述采样层对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现在第二预设位置处的呈现莫尔放大效果的所述第二预设颜色的所述第二预设图文信息及在第三预设位置处的所述第三预设颜色的所述第三预设图文信息，其中，所述第二预设位置与所述第二组反射小面所在的位置相关，及所述第三预设位置与所述第三组反射小面所在的位置相关。
优选地，在所述微图文区域内包括呈现第四预设图文信息的第四区域与呈现第五图文信息的第五区域且所述第四区域内覆盖有第四组反射小面的情况下，所述颜色调制结构包括：第四组颜色调制结构，用于使所述第四预设图文信息呈现第四预设颜色；及第五组颜色调制结构，用于使第五预设图文信息呈现第五预设颜色，相应地，所述采样层对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现在第四预设位置处的呈现莫尔放大效果的所述第四预设颜色的所述第四预设图文信息及在第五预设位置处的呈现莫尔放大效果的所述第五预设颜色的所述第五预设图文信息，其中，所述第四预设位置与所述第四组反射小面所在的位置相关，及所述第五预设位置与所述第五组颜色调制结构所在的位置相关。
优选地，在所述微图文区域为呈现第六预设图文信息的第六区域且所述背景区域内覆盖有第五组反射小面的情况下，所述颜色调制结构为第六组颜色调制结构，用于使所述背景区域呈现第六预设颜色，相应地，所述采样层对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现在第六预设位置处的呈现莫尔放大效果的具有所述第六预设颜色的所述背景区域的所述第六预设图文信息，其中，所述第六预设位置与所述第五组反射小面所在的位置相关。
优选地，所述颜色调制结构包括：预设厚度的金属膜或介质膜；以及边壁陡直的微结构，或者亚波长微结构。
优选地，所述采样元件的周期范围为5-500μm。
优选地，所述采样元件的焦距范围为10-100μm。
本发明第二方面提供一种防伪产品，该防伪产品包含根据所述的光学防伪元件。
优选地，所述防伪产品包括钞票、身份证、银行卡或汇票。
通过上述技术方案，本发明创造性地将微图文区域设计为具有预设图文信息的区域，并在微图文区域或背景区域的部分区域内覆盖上反射小面及调色调整结构，从而可在无需执行着色工艺的前提下即可产生呈现莫尔放大效果的带有颜色和颜色变化的防伪特征，进而提高了防伪能力和辨识度。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例提供的光学防伪元件的结构图；
图2(a)是本发明实施例提供的由常规柱透镜阵列组成的采样层的示意图；
图2(b)是本发明实施例提供的由菲涅尔柱透镜阵列组成的采样层的示意图；
图3是本发明实施例提供的采样元件的焦平面的剖面示意图；
图4(a)是本发明实施例提供的基材的第二表面上覆盖有反射小面的俯视图；
图4(b)是本发明实施例提供的从基材的第二表面上观察的光学防伪元件的俯视图；
图4(c)是本发明实施例提供的光学防伪元件的动感效果示意图；
图4(d)是本发明实施例提供的光学防伪元件的动感效果示意图；
图5是本发明实施例提供的光学防伪元件及其成像的示意图；
图6是本发明实施例提供的光学防伪元件及其成像的示意图；
图7是本发明实施例提供的光学防伪元件及其成像的示意图；
图8是本发明实施例提供的光学防伪元件及其成像的示意图；以及
图9是本发明实施例提供的光学防伪元件及其成像的示意图。
附图标记说明
1 基材 2 微图像层
3 反射小面 4 颜色调制结构
5 采样层 11 第一表面
12 第二表面 21 微图文区域
22 背景区域 41 金属膜
42 亚波长微结构
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在介绍本发明各个实施例之前，先对光学莫尔放大效果进行简单的定义。所述莫尔放大效果是指具有周期排列性质的采样元件和微图文图形按一定角度相互叠加，采样元件阵列通过对微图文阵列空间采样，形成具有放大像素效果的图文。
图1是本发明实施例提供的光学防伪元件的结构示意图。如图1所示，所述光学防伪元件可包括：基材1，该基材1包括相互对立的第一表面11 和第二表面12；形成于所述基材1的第二表面12上的微图像层2，该微图像层2包括：呈现预设图文信息的微图文区域21及背景区域22，其中，所述微图文区域21(呈现预设图文信息)或所述背景区域22(无预设图文信息)内至少部分覆盖有反射小面3，且该反射小面3上覆盖有颜色调制结构 4，以及形成于所述基材1的第一表面11上的采样层5，用于对所述微图像层2进行采样，并将所采样的图像合成为呈现莫尔放大效果的预设颜色的所述预设图文信息。
需要说明的是，所述反射小面3具有倾斜角(或斜率)和方位角两个特征参数(如图4(a)所示)，由于每个反射小面3是随机分布的(即倾斜角和方位角是随机分布的(微观上来讲))，故在平面波入射时其可以最大限度地将散射光反射到观察者的眼中，从而使得观察者可以多角度下观察到防伪特征。所述反射小面3的横向特征尺寸可为横向特征尺寸可为0.5-500μm (优选为20-200μm，最优选为20-50μm)，纵向特征尺寸可小于50μm (优选小于10μm，最优选为1.5μm)。另外，所述反射小面3的截面可以是线性的和非线性的，即反射小面3的截面可以是无曲率变化的平滑斜面 (即平面)，也可以是具有一定弯曲程度的(即曲面，例如，抛物面、圆弧或其他具有曲率的形状的一部分)。
如果微图文区域或背景区域内只存在反射小面3，那么采样层所采集的图像只能是灰度的形式，实现简单的“黑-灰-白”的图像。为了丰富图像的信息量，增加技术难度以提高防伪能力，并便于公众观察，本发明将“颜色调制结构”布置于反射小面3上(从基材的第二表面侧观察到的光学防伪元件的俯视图展示在图4(a)中)，以实现图像的颜色化。具体地，可使用全息干涉曝光方法在所述反射小面3上形成颜色调制结构4。然后，可通过改变颜色调制结构4的参数(例如，特征尺寸和深度等)来实现对预设图文信息的颜色控制，从而实现订制化的颜色，由此，所呈现的图文信息可以是单色的，也可以是彩色的，甚至可以是渐变色的。
如图3所示，所述颜色调制结构4可包括：预设厚度的金属膜41或介质膜(未示出)；以及边壁陡直的微结构(未示出)，或者亚波长微结构42。所述亚波长微结构42与所述边壁陡直的微结构(未示出)可以是一维光栅，也可以是二维光栅。
下面简单介绍通过该两种不同的颜色调制结构4实现图像颜色化的原理。
对于图3所示的由预设厚度的金属膜41与亚波长微结构42形成的颜色调制结构4，若颜色调制结构4仅采用周期小于可见光波长的衍射光栅(即亚波长微结构42)，则相应的光学防伪元件将不产生明显的颜色特征。对此，可在亚波长微结构30上增加金属膜41，通过金属膜41的等离子共振吸收产生颜色和/或偏振特征。所述金属膜41的预设厚度小于50nm，优选为小于 20nm。金属膜41包括金属层、金属化合物层、高/低折射率材料叠层和法布里-珀罗干涉器中至少一者。其中，所述金属膜41的材料可以为金、银、铜、铝、铁、锡、锌、镍、铬等中一者或多者。优选地，金属膜41可为采用蒸镀的方式形成的铝层，且厚度为30nm。当然，还可以将金属膜41替换为介质膜，所述介质膜可为单层介质层或者多层介质层。所采用的介质材料可以选自MgF2、SiO2、Al2O3、MgO、PMMA、TiO2、ZnS、ZnO中的一者或多者，并且多层介质膜通常采用高低高膜系设计。优选地，采用SiO2，蒸镀三层结构(例如，Al(铝)/SiO2/Cr(铬))，光变颜色为黄变绿。对于形成于二维光栅区域之上的上述三层结构，光变颜色为红色变绿；对于直接形成于反射小面之上的上述三层结构，光变颜色为黄变绿。
所述亚波长微结构42的特征尺寸远小于所述反射小面3的特征尺寸。为得到亚波长微结构的尺寸，需要根据等离子体共振条件得到。以一维光栅为例，当入射光以角度θ入射到一维光栅上时，会产生不同级次的衍射光。当衍射光在一维光栅表面传播时，其与金属膜表面激发的表面等离子体波产生共振，即波矢相等。由此，可得到光栅周期d与等离子体共振波长之间的关系：
Figure BDA0002292007760000081
其中，m为入射光在光栅上的衍射级次，λ0为真空中的波长，n1为金属膜的折射率，
Figure BDA0002292007760000082
(ε0为入射光在介质中的介电常数)，ε1为金属膜的介电常数。由公式(1)可得二维亚波长周期d。
为了实现多种颜色，上述二维亚波长微结构的周期是可变的，在x方向和/或y方向上(即横向特征尺寸)的周期范围可为50-700nm，优选200-400nm。并且，亚波长微结构的沟槽深度位于10-500nm的范围内，优选地，亚波长微结构的沟槽深度位于50-300nm的范围内。
亚波长微结构42可以为一维光栅或二维光栅，其中，二维光栅的栅格分布可以是正交结构、蜂窝结构、二维布拉维点阵结构、随机结构等；亚波长微结构的槽型可以是正弦形、矩形或锯齿形等。应当理解的是，亚波长微结构42并不局限于以上描述的结构，而且实际的光学防伪元件中可以采用这些亚波长微结构的拼接或组合。亚波长微结构42优选为二维光栅。
对于由预设厚度的金属膜与边壁陡直的微结构形成的颜色调制结构(未示出)，由于边壁陡直的微结构的上下表面具有垂直的高度差，因此，在入射光的照射下，任两束反射光的光程发生变化，出现光程差，导致该两束反射光之间发生干涉现象，最终在反射方向上获得具有特定颜色的反射光。所述边壁陡直的微结构可以是一维光栅，也可以是二维光栅，其在x方向和/ 或y方向的特征尺寸范围为0.5-100μm，优选为1-20μm。所述边壁陡直的微结构40在z方向的深度范围为0.05-10μm，优选为0.1-3μm。
亚波长微结构42或边壁陡直的微结构(未示出)(该两者可简称为微结构)在x方向和y方向上可以是周期性的，也可以在一定范围内具有周期性，也可以是随机的。“周期”的含义为在整个光学防伪元件的范围内，所有微结构都是具有相同的排布规律和参数。“一定范围内具有周期性”的含义为在特定小范围内微结构具有相同的排布规律和参数，但是在整个光学防伪元件的范围内微结构不具有相同的排布规律和参数。“随机”含义为在微结构的自身形状参数和排布无相同的规律，是任意分布的。
由于微图文区域内的预设图文信息的笔画宽度很小(例如，一般小于3 μm)，而所述反射小面3的横向特征尺寸一般大于20μm，故为了在较小尺寸的笔画内填充较大尺寸的反射小面，可采用柱图文的分布方式，也就是说，将所述反射小面的坡度方向(即倾斜面方向)与所述采样层中的采样元件的无限大方向一致。由此，由上述采样层采集得到的信息才能更准确地反映图文信息的光学特征。因此，所述采样元件可为柱透镜，例如，可为图2 (a)所示的常规柱透镜或图2(b)所示的菲涅尔柱透镜。由于柱透镜的制版加工工艺简单，能够更好的实现光学效果，故在优选实施例中，所述采样元件可为常规柱透镜。
为了形成清晰的呈现莫尔放大效果的彩色图像，需要实现所述采样层中的采样元件在其焦平面处进行采样，故可设计所述反射小面的纵向特征尺寸小于所述采样层中的采样元件的焦深。具体地，如图3所示，若采样元件的焦深(即焦点的实际斑点的纵向尺寸)为h1，所述反射小面3的纵向特征尺寸为h2，则可设计h2、h1的大小，以使得h2小于h1。所述采样元件的焦深范围可为0-5μm。并且，所述采样元件的厚度范围可为1-15um、焦距D 范围可为10-100μm以及周期范围可为5-500μm(优选为10μm至50μm)。
另外，为了确保能够更有效地采样层能够采集预设图文的信息，可在本发明实施例中将覆盖有所述反射小面的所述微图文区域或覆盖有所述反射小面的所述背景区域与所述采样层中的采样元件所在位置相对应。
从上述光学防伪元件的正、反两面可观察到不同的图像效果。具体而言，在所述基材1的第一表面11侧(即从正面观察)，可以观察到经采样合成的图像，也就是说，从正面观察的光学效果为微透镜阵列对微图文阵列采样形成的呈现莫尔放大效果的光学图像。同时在第二表面12侧(即从反面观察)，还可观察到动感闪烁特征，也就是说，从反面观察的光学效果为反射小面经排列可形成的动感光变效果，类似于滚动星(rolling star)效果。对于反面观察的情况，在平面波入射时，每个独立的反射小面的倾斜角和方位角是按照一定的规律(从宏观上来讲)设计的(如图4(b)所示)，该设计要求观察者的眼在某一角度观察时，在一定宽度横条区域范围内的反射小面都能够反射到观察者的眼中，则观察者可看到闪烁的亮条线。当防伪元件倾斜时，闪烁的亮条线位置也会随着移动，即产生了动感效果，如图4(c)所示。另外，通过理论设计，也可以形成相对运动的闪烁亮条线，如图4(d) 所示。
具体地，下面通过4个应用例对光学防伪元件的具体结构及成像结果进行详细地说明。在各个实施例中，反射小面的坡度方向与常规柱透镜的无限大方向相一致；常规柱透镜的周期为25μm、高度为6μm、焦距为35μm 及焦深为3.5μm；反射小面的横向特征尺寸优选为10-50μm、纵向特征尺寸优选为1.5μm；亚波长微结构的周期为300nm。。
实施例一
在所述微图文区域为呈现第一预设图文信息(例如，图5所示的字母“A”阵列)的第一区域且该第一区域内覆盖有第一组反射小面的情况下，所述颜色调制结构为第一组颜色调制结构，用于使所述第一预设图文信息呈现第一预设颜色。相应地，所述采样层对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现在第一预设位置处的呈现莫尔放大效果的所述第一预设颜色的所述第一预设图文信息(例如，字母“A”阵列，图5仅示出阵列中的一个字母“A”)，其中，所述第一预设位置与所述第一组反射小面所在的位置相关。
如图5所示，对于微图文层而言，微图文区域21内填充若干个反射小面，且背景区域22为平坦区域(未填充有反射小面)；不同反射小面上的亚波长微结构相同(深度为120nm)。从所述基材的第一表面侧(即正面) 来看，所述亚波长微结构可将反射小面所反射的光线调制为同一颜色(例如，红色)的光线，从而在与微图文区域21相对应的位置处呈现单一颜色(例如，红色)的图像A。也就是说，通过采样层对微图文层采样，可得到以下结果：覆盖有亚波长微结构的微图文区域21为红色，背景区域22为黄色；当倾斜一定角度后，微图文区域21与背景区域22的颜色一致，可都为绿色，从而可形成彩色的动态莫尔图文。从所述基材的第二表面侧(即反面)来看，光变颜色为红色变绿；未覆盖区域，光变颜色为黄变绿，呈现动感闪烁特征。
实施例二
经亚波长微结构反射的反射谱可根据耦合波理论得到，通过计算模拟分析得到亚波长微结构的深度(或沟槽深度)、周期、槽型及金属膜都会影响反射谱的共振吸收波长。尤其是沟槽深度的影响尤为明显。在该实施例二中，示出了在两个不同的微图文区域覆盖不同槽深的亚波长微结构的光学防伪元件，如图6所示。
在所述微图文区域包括呈现第二预设图文信息(例如，字母“A”阵列) 的第二区域与呈现第三预设图文信息(例如，字母“B”阵列)的第三区域且所述第二区域内覆盖有第二组反射小面及所述第三区域内覆盖有第三组反射小面的情况下，所述颜色调制结构包括：第二组颜色调制结构，用于使所述第二预设图文信息呈现第二预设颜色；及第三组颜色调制结构，用于使所述第三预设图文信息呈现第三预设颜色。相应地，所述采样层对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现在第二预设位置处的呈现莫尔放大效果的所述第二预设颜色的所述第二预设图文信息(例如，字母“A”阵列，图6仅示出阵列中的一个字母“A”)及在第三预设位置处的所述第三预设颜色的所述第三预设图文信息(例如，字母“B”阵列，图6仅示出阵列中的一个字母“B”)，其中，所述第二预设位置与所述第二组反射小面所在的位置相关，及所述第三预设位置与所述第三组反射小面所在的位置相关。
对于微图文层而言，微图文区域A及微图文区域B内填充若干个反射小面，且背景区域为平坦区域(未填充有反射小面)；微图文区域A内的不同反射小面上的亚波长微结构相同(深度为120nm)，及微图文区域B内的不同反射小面上的亚波长微结构相同(深度为150nm)。从所述基材的第一表面侧(即正面)来看，微图文区域A内的亚波长微结构可将反射小面所反射的光线调制为同一颜色(例如，红色)的光线，从而在与微图文区域A相对应的位置处呈现单一颜色(例如，红色)的图像A；微图文区域B内的亚波长微结构可将反射小面所反射的光线调制为同一颜色(例如，蓝色)的光线，从而在与微图文区域B相对应的位置处呈现单一颜色(例如，蓝色)的图像B。也就是说，通过采样层对微图文层采样，可得到以下结果：微图文区域A为红色，微图文区域B为蓝色，背景区域为黄色，即微图文区域与背景区域具有强烈的颜色对比度。当倾斜一定角度后，微图文区域与背景区域的颜色一致，可都为绿色，从而可形成彩色的动态莫尔图文。从所述基材的第二表面侧(即反面)来看，光变颜色为红色变绿；未覆盖区域，光变颜色为黄变绿，呈现动感闪烁特征。
实施例三
由于防伪元件的多色效果主要是通过改变亚波长微结构的槽深来实现的，故为了减小防伪元件制备过程中的制备微结构的工艺难度，可以将较大尺寸的反射小面去除(即直接在基材的第二表面上形成亚波长微结构，如图 7所示)，也能使得防伪元件呈现类似于上述实施例二中的三色效果。因此，在该实施例三中，示出了在两个不同的微图文区域覆盖不同槽深的亚波长微结构的光学防伪元件，且在微图文区域B内所述亚波长微结构直接在覆盖在所述基材的第二表面上(省去反射小面的结构)，如图7所示。
在所述微图文区域包括呈现第四预设图文信息(例如，字母“A”阵列) 的第四区域与呈现第五图文信息(例如，字母“B”阵列)的第五区域且所述第四区域内覆盖有第四组反射小面的情况下，所述颜色调制结构包括：第四组颜色调制结构，用于使所述第四预设图文信息呈现第四预设颜色；及第五组颜色调制结构，用于使第五预设图文信息呈现第五预设颜色。相应地，所述采样层对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现在第四预设位置处的呈现莫尔放大效果的所述第四预设颜色的所述第四预设图文信息(例如，字母“A”阵列，图7仅示出阵列中的一个字母“A”)及在第五预设位置处的呈现莫尔放大效果的所述第五预设颜色的所述第五预设图文信息(例如，字母“B”阵列，图7仅示出阵列中的一个字母“B”)，其中，所述第四预设位置与所述第四组反射小面所在的位置相关，及所述第五预设位置与所述第五组颜色调制结构所在的位置相关。
对于微图文层而言，微图文区域A内填充若干个反射小面，微图文区域 B内未填充反射小面且微图文区域B、背景区域为平坦区域(未填充有反射小面)；微图文区域A内的不同反射小面上的亚波长微结构相同(深度为 120nm)，及微图文区域B内覆盖有槽深相同的亚波长微结构(深度为150nm)，也就是说，在微图文区域B内引入平面分布的亚波长微结构。从所述基材的第一表面侧(即正面)来看，微图文区域A内的亚波长微结构可将反射小面所反射的光线调制为同一颜色(例如，红色)的光线，从而在与微图文区域 A相对应的位置处呈现单一颜色(例如，红色)的图像A；微图文区域B内的亚波长微结构可将来自基材的反射光线调制为同一颜色(例如，蓝色)的光线，从而在与微图文区域B相对应的位置处呈现单一颜色(例如，蓝色) 的图像B。也就是说，通过采样层对微图文层采样，可得到以下结果：微图文区域A为红色，微图文区域B为蓝色，背景区域为黄色，即除了微图文区域与背景区域具有强烈的颜色对比度外，微图文区域A与微图文区域B 之间也有强烈的颜色对比度。当倾斜一定角度后，微图文区域与背景区域的颜色一致，可都为绿色，从而可形成彩色的动态莫尔图文。从所述基材的第二表面侧(即反面)来看，光变颜色为红色变绿；未覆盖区域，光变颜色为黄变绿，呈现动感闪烁特征。
实施例四
在所述微图文区域为呈现第六预设图文信息(例如，图8所示的字母“A”阵列)的第六区域且所述背景区域内覆盖有第五组反射小面的情况下，所述颜色调制结构为第六组颜色调制结构，用于使所述背景区域呈现第六预设颜色。相应地，所述采样层对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现在第六预设位置处的呈现莫尔放大效果的具有所述第六预设颜色的所述背景区域的所述第六预设图文信息(例如，字母“A”阵列，图8仅示出阵列中的一个字母“A”)，其中，所述第六预设位置与所述第五组反射小面所在的位置相关。
如图8所示，对于微图文层而言，微图文区域A为平坦区域(未填充有反射小面)，且背景区域内填充若干个反射小面；背景区域内的不同反射小面上的亚波长微结构相同(深度为120nm)。从所述基材的第一表面侧(即正面)来看，所述亚波长微结构可将反射小面所反射的光线调制为同一颜色 (例如，红色)的光线，从而在与微图文区域相对应的位置处呈现单一颜色 (例如，红色)的图像A。也就是说，通过采样层对微图文层采样，可得到以下结果：覆盖有亚波长微结构的微图文区域A为黄色，背景区域为红色；当倾斜一定角度后，微图文区域与背景区域的颜色一致，可都为绿色，从而可形成彩色的动态莫尔图文。从所述基材的第二表面侧(即反面)来看，光变颜色为红色变绿；未覆盖区域，光变颜色为黄变绿，呈现动感闪烁特征。
需要说明的是，一般背景区域的面积比微图文区域的面积大，采用该实施例二(例如，图8)的设计方案，可使得更多的亚波长微结构填充在基材的第二表面，从而形成更好饱和度的颜色。
实施例五
为了提高图文区域与背景区域之间的颜色对比度，还可在上述各个实施例的基础上，首先采用精准脱铝工艺将背景区域透明化，然后在微图文区域和背景区域涂布白墨，则能形成白色背景的光学效果，如图9所示。例如，脱铝微结构周期可为5-50μm，且深度可为1-15μm。
当然，本发明还可在背景区域与微图文区域同时布置反射小面及微结构 (当然，背景区域与微图文区域内的微结构的结构应该不相同)，如7所示。并且，本发明中的预设图文信息并不限于上述各个实施例中的字母“A阵列”和“B”阵列，还适用其他任何具有特定意义的图文阵列及其组合这列。
另外，在本实施例中，还可通过改变亚波长微结构来调制成像的颜色，于此不再赘述。
为了能够使上述光学防伪元件适应现有常用的产品承载物，一般为第一结构的尺寸具有一定的要求。例如反射小面的纵向尺寸(即，高度)不能过高，否则其厚度较高，不能将其埋入纸张之中或贴在承载物之上，造成凹凸不平的后果。因此，反射小面的高度一般小于50μm，优选小于10μm，这样有利于该特征应用于开窗安全线，埋于纸张之中；或者作为宽条产品，贴于纸张或塑料基材之上，并能够保持上述两种情况下基材的平整。
综上所述，本发明创造性地将微图文区域设计为具有预设图文信息的区域，并在微图文区域或背景区域的部分区域内覆盖上反射小面及调色调整结构，从而可在无需执行着色工艺的前提下即可产生呈现莫尔放大效果的带有颜色和颜色变化的防伪特征，进而提高了防伪能力和辨识度。
本发明还提供一种防伪产品，该防伪产品可包含上述的光学防伪元件。其中，所述光学防伪元件可以开窗安全线、开窗贴条或贴标等方式置于上述防伪产品中。所述防伪产品可包括钞票、身份证、银行卡、汇票或有价证券等具有高附加值的产品。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种光学防伪元件，其特征在于，该光学防伪元件包括：
基材，该基材包括相互对立的第一表面和第二表面；
形成于所述基材的第二表面上的微图像层，该微图像层包括：呈现预设图文信息的微图文区域及背景区域，其中，所述微图文区域或所述背景区域内至少部分覆盖有反射小面，且该反射小面上覆盖有颜色调制结构，以及
形成于所述基材的第一表面上的采样层，用于对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现莫尔放大效果的预设颜色的所述预设图文信息。
2.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，覆盖有所述反射小面的所述微图文区域或覆盖有所述反射小面的所述背景区域与所述采样层中的采样元件所在位置相对应。
3.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述采样层中的采样元件为常规柱透镜或菲涅尔柱透镜。
4.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述反射小面的坡度方向与所述采样层中的采样元件的无限大方向一致。
5.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述反射小面的纵向特征尺寸小于所述采样层中的采样元件的焦深。
6.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，在所述微图文区域为呈现第一预设图文信息的第一区域且该第一区域内覆盖有第一组反射小面的情况下，所述颜色调制结构为第一组颜色调制结构，用于使所述第一预设图文信息呈现第一预设颜色，
相应地，所述采样层对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现在第一预设位置处的呈现莫尔放大效果的所述第一预设颜色的所述第一预设图文信息，其中，所述第一预设位置与所述第一组反射小面所在的位置相关。
7.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，在所述微图文区域包括呈现第二预设图文信息的第二区域与呈现第三预设图文信息的第三区域且所述第二区域内覆盖有第二组反射小面及所述第三区域内覆盖有第三组反射小面的情况下，所述颜色调制结构包括：第二组颜色调制结构，用于使所述第二预设图文信息呈现第二预设颜色；及第三组颜色调制结构，用于使所述第三预设图文信息呈现第三预设颜色，
相应地，所述采样层对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现在第二预设位置处的呈现莫尔放大效果的所述第二预设颜色的所述第二预设图文信息及在第三预设位置处的所述第三预设颜色的所述第三预设图文信息，其中，所述第二预设位置与所述第二组反射小面所在的位置相关，及所述第三预设位置与所述第三组反射小面所在的位置相关。
8.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，在所述微图文区域内包括呈现第四预设图文信息的第四区域与呈现第五图文信息的第五区域且所述第四区域内覆盖有第四组反射小面的情况下，所述颜色调制结构包括：第四组颜色调制结构，用于使所述第四预设图文信息呈现第四预设颜色；及第五组颜色调制结构，用于使第五预设图文信息呈现第五预设颜色，
相应地，所述采样层对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现在第四预设位置处的呈现莫尔放大效果的所述第四预设颜色的所述第四预设图文信息及在第五预设位置处的呈现莫尔放大效果的所述第五预设颜色的所述第五预设图文信息，其中，所述第四预设位置与所述第四组反射小面所在的位置相关，及所述第五预设位置与所述第五组颜色调制结构所在的位置相关。
9.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，在所述微图文区域为呈现第六预设图文信息的第六区域且所述背景区域内覆盖有第五组反射小面的情况下，所述颜色调制结构为第六组颜色调制结构，用于使所述背景区域呈现第六预设颜色，
相应地，所述采样层对所述微图像层进行采样，并将所采样的图像合成为呈现在第六预设位置处的呈现莫尔放大效果的具有所述第六预设颜色的所述背景区域的所述第六预设图文信息，其中，所述第六预设位置与所述第五组反射小面所在的位置相关。
10.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述颜色调制结构包括：
预设厚度的金属膜或介质膜；以及
边壁陡直的微结构，或者亚波长微结构。
11.根据权利要求1所述的光学防伪元件，所述采样元件的周期范围为5-500μm。
12.根据权利要求1所述的光学防伪元件，所述采样元件的焦距范围为10-100μm。
13.一种防伪产品，其特征在于，该防伪产品包含根据权利要求1-12中任一项权利要求所述的光学防伪元件。
14.根据权利要求13所述的防伪产品，其特征在于，所述防伪产品包括钞票、身份证、银行卡或汇票。
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