CN1157595A - 可视觉识别的光学元件 - Google Patents
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Abstract
一种可视觉识别的光学元件，特别是安全元件，它包括一个带一个具有特别漫反射功能的视面的截体和一个局部设置在其上的金属化层，其特征在于：载体(10，28，36)的视面(12，34)具有两个带不同漫反射率的载体区(14，16；30，32；40，42)，其中每一个分区(18，24，26)或者每两个载体区(14，16；30，32；40，42)的多个分区(38)被金属化，在一掠射角区域(α)之外的视向内的金属化层的反射率(σM)小于或基本上相应于在较高反射率(σT＞)的载体区(14，30，40，54，64)的反射率并且大于或基本上相应于在较低反射率(σT＜)的载体区(16，32，42，56)的反射率。
Description
本发明涉及一种可视觉识别的光学元件，特别是用于赋值件如钞票、***、证件或支票或者其它要保护的物体的安全元件，它包括一个第一个具有特别漫反射功能的视面的载体和一个局部设置在载体视面上的金属化层，该金属化层具有一个在掠射角内发金属光泽的表面。
已知的光学元件中金属化层在由载体形成的背景前面或者为明亮的颜色、或者为深色。例如在WO93/01057中描述了一种光学元件。
使用带一个金属化层的载体作为一个可视觉识别的、且用于安全和装饰目的的光学元件是基于以下可物理解释的现象：从一个特定的方向投射到一个平滑的金属表面上的光线能以反射光的形式在一特定的视向被一观察者所感知。若此光线不是从一单一确定的方向入射，而为例如漫反射入射的日光或者由一个漫射光源所发出的光线，则根据金属化区域相对于光线入射角区域的取向可得到一个视角区域(下称掠射角区)，在该区域观察者可感知高的光泽和金属亮度，因为大部分在入射角区域投射到金属化层的光线被反射到该掠射角区域。与视角有关的反射率因而在该由光线入射角区域所确定的掠射角区域特别大，也就是说，大部分到达金属化层平面单元的光线被反射到该掠射角区域。在掠射角区域之外的视向观察者看到的金属化层无光泽，而为一个灰暗无光泽的金属颜色印象。根据载体的光入射率该暗淡的颜色印象相对于背景呈现明亮或深的颜色。
下面，金属化层可理解为一个任意结构、特别薄且具有一个带金属光泽的表面。
使用可视觉识别的光学件或安全件时应努力使非技术人员也能看到被保护物体的真实信息并且同时考虑到已知伪造方法、特是光学复制方法使不可能进行例如一个复制形式的伪造或者至少使它变得相当困难。这种光学元件也可用于进行装饰。
由此本发明目的在于，提供一种开始所述形式的光学元件，它可简单并且经济地进行制造并且使用它可比已知安全件更有效地防止被保护的物体的伪造。
按本发明开始所述的光学元件是这样来实现其目的的：载体的视面具有两个具有不同反射率特别是漫反射率的载体区，其中每个载体区的一个或多个分区域被金属层化，在掠射角区域之外的视向金属化层的反射率小于或大致相应于较高反射率的载体区的反射率和大于或大致相应于较低反射率载体区的反射率。
通过将载体分成至少一个较高光反射率区和一个较低光反射率区并且载体区和金属化层的反射率满足上述关系，可通过该光学元件由观察者视觉感知的信息与视角有关是多种多样的；这样，如果金属化层的反射率在第一情况下分别小于和在第二情况下分别大于被观察的载体区的反射率，在掠射角以外的一个特定的视向中一金属化的分区域在由高反射率载体区所形成的背景前显示出深色，另一个金属化分区域则在由低反射率载体区所形成的背景前显出明亮的颜色。
若在掠射角区外部的视向中金属化层的反射率大致相应于深色载体区的反射率，也即若以肉眼不能看出反射能力的区别时，在掠射角之外观察该金属化层的分区时，它在背景前不能或几乎不能被识别；若相反在由光线入射角区域所确定的金属化层掠射角区观察该安全件时，所述金属化层相对两个载体区域发出明亮的金属光泽。若在一个掠射角区域外的视向观察，金属化层的反射率大致相应于明亮的载体区的反射率时，这同样适用。和已知的元件相比，按本发明光学元件的制造几乎不会增加任何难度因此可以使载体一半显示出白色，特别是具有由漫反射白纸所形成的视面，而载体另一半则为黑色，因而具有一个可忽略的反射率。
在黑色载体区域也即在小反射率区域上设置的金属化层部分在深色背景前呈现一无光泽的金属浅灰色；在白色载体区域也即在高反射率区域上设置的金属化层部分在明亮的背景前显示出无金属光泽的深灰色色泽且在明亮背景前浮现为深色。若光学元件这样相对于入射光线来定向，使观察者能在开始所述的掠射角区域看到该元件或金属化区域，则局部盖住载体白色区域的金属化层部分不再为深色而呈现耀眼明亮的光泽。当观察者在掠射角区域内的一个视角观察时，设在载体黑色区域的金属化层部分也具有一明亮的金属光泽。若元件的定向或者视向变化，则视觉可感知信息也发生变化。
尽管使用带白色和黑色区域的载体的按本发明的光学件可以简单和经济的方式制造，但是，若在载体视面上的至少两个区域结构不同时，则在审美学上特别具有优点。在本发明范围内可具有多种不同的变型。例如高反射率区域可具有一明亮的色泽，而低反射率区域则为深色色泽。只应注意能保持上面已提及的载体或金属化层周围区域反射率的关系。特别是若具有较低反射率的载体区的视面应呈现深灰色时，则可这样设计光学元件，使得金属化层的反射率大致相应于深灰背景的漫反射率，从而在掠射角区域外部的视向看时，不会从深灰色背景中明显地看到金属化层，而只有在掠射角之内才能看到这种金属化层。
各载体区的局部金属化层可具有任意的形状，也即它可以字母或符号的形式设于载体上。
最简单的方式是，载体区域局部金属化层可为一单个的具有任意几何形状的相连金属层部分，它搭接设在明亮的和深色载体区之间。但也可能将两个载体区的多个或者多重分区金属化，金属化层为在载体上的视觉可感知的图形。所述图形可为规则设置的任意几何形状的分区且盖在载体上，此时在金属化层分区之间的背景总是可见的。若该金属化层为一设在载体上可视觉感知的形成网点图象的点或线网格则特别有利。
为了进一步提高可通过光学元件传递的信息因而更有效地传递被保护体的信息并同时使伪造困难，这样做是有利的，即载体具有多个相同反射率的区域。这可很容易地实现，例如可通过一条假想垂直线和水平线将正方形载体或载体段分成四个正方形部分、其中对角相对的部分结构相同并且形成较高或较低反射率的载体区。按本发明也可设想采用其它方式将载体分成较高和较低光反射率区域。
按本发明光学元件也能包括多于两个的具有不同的反射率的载体区或组。单个载体区的反射率水平和所属的金属化层的反射率的关系由此得到了使用。
在按本发明光学元件一特别优选的实施例中，至少一个载体区具有随视角变化而变化的反射率。也即通过绕一个在载体平面中的轴线转动载体而使转向变化时，例如转移进掠射角区或偏离掠射角区域时，不仅金属化层的反射率变化，而且围绕金属化层的载体区的反射率也发生变化。为此载体的视面上可盖上一有光学效果的薄膜层，对于特定的视向它例如呈现白色而对于另一视向它则显示为绿色。但也可设想，通过一个合适的层这样来形成载体区的视面，使得对于掠射角之外的视向该层显示为透明态，因而载体的视区的反射率由位于其下的载体区所决定，而在另一个视向，特别是在掠射角内，该层形成一个彩色的、例如紫色的用于金属化层的底色。
本发明又一结构中建议，不使用相互隔开且具有不同的反射率的两个载体区，而使用一具有随照射或视角而变化的不同的反射率的载体区，使得在金属化层掠射角区域外存在一视向，在该视向范围内金属化层的反射率小于或大致相应于载体区的反射率，并且存在其它的视向，其中金属化层的反射率大于或大致相应于载体区的反射率。
开始由于形成两个不同反射率而产生的效果，即根据所视的背景不同而使金属化层呈现出明亮的颜色或深色，在上述光学元件中可通过视角的变化而形成。因而就可能这样来设计载体。使得在掠射角区域之外的一视向中金属化层相对于由载体视面形成的背景显出深色，并且在另一个视向看时，在载体背景前则显出明亮的颜色，特别是载体显示出和在一开始的视向中所看到的不同的颜色。也可这样来设计光学元件，使得在进入、移出金属化层的掠射区时可看到载体颜色和折射率的变化。
在其它变型中可通过使用具有不同光学作用的载体视面的薄膜层来达到这种效果。可这样设计一光学元件、使得金属化层不仅可实现从相对于背景表现为明亮的状态转变到相对于背景表现为深色，而且同时伴随有载体色彩效应的变化，如大致从白色到紫色。
载体区上的所述层也可在金属化层掠射角区外的视角方向看为透明的并且因而(几乎)不影响载体的折射率和金属化层在载体前明亮/深色或深色/明亮度的对比，但它在掠射角区域之内的视向形成一个彩色的可光学感知的金属化层的背景。
载体上所述层的光学效果可基于迄今已知的物理效果如光波的消除或叠加，或基于用于该目的物质的化学成分。
在光学元件又一优先实施例中，在金属化层中一体设有一个可形成衍射和/或干涉的结构。通过在发金属光泽的平面区域引入具有衍射作用的结构，可在由该结构和入射光的频率所决定的衍射角内特别是在原来的掠射角区域外观察到附加的光谱色效果。一个这种的光学元件具有附加的信息因而更不易伪造。
在本发明又一另外的实施例中这样来设计光学元件，使得所述金属化层具有一个由大致平行的突起构成的带金属光泽的浮雕状结构，并且在突起之间的谷中具有一个具有无金属光泽印象的表面结构。在一个基本上垂直于线性延伸的突起的方向上观察一这样的光学元件时，在掠射角区域之内金属化层可被发觉具有明亮的金属光泽。而相反，在大致平行于线性延伸的突起的视向看，在突起间的波谷中的表面结构具有一个暗淡的图形印象。因而在掠射角区域内观察时，金属化层有可能通过光学元件绕一垂直于载体平面的轴线的旋转而从一具有金属光泽的图形印象转变到一个暗淡无金属光泽的图形印象或者反之亦然。
本发明也涉及一种特别是由纸或塑料制成的平面材料带段的形式的赋值文件载体，它通过设有一个按本发明的安全件从而改善了其防伪性能。在一优选的赋值文件载体中该赋值文件载体本身成为安全件载体。
从附图和对本发明光学元件有利实施例的说明可得出本发明其它的特征、优点和细节。
图1一已知光学元件原理概略图；
图2为一按本发明光学元件示意图；
图3为按本发明光学元件又一实施例示意图；
图4为按本发明光学元件第三实施例示意图，它带有一个图纹状的金属化层；
图5为按本发明光学元件第四实施例示意图，它带有一个点线网格状的金属化层；
图6为按本发明光学元件第五实施例示意图，它带有多个具有相同反射率的载体区域；
图7为按本发明光学元件第六实施例示意图，它具有一个反射率变化的载体区域并且具有一个第一定结构的金属化层；
图8为一带本发明光学安全元件赋值卡(文件)载体的示意图。
图1中示出了用作安全件的基本上已知的并且总体以标号1示出的光学元件，该光学件1包括一个带一分区域4的平面形载体2，分区域上设置一个金属化层6(未细述)，它由一均匀的金属层或由产生网点图象(Halbtonbild)的金属网格点形成。载体2例如具有一个明亮的、产生漫反射的视面8，该视面面向观察者并且形成了金属化层6的背景，但它也可包括一些信息，如水印，细的阴影线等。若光线在入射角γ区域从一个特别的漫反射光源或者以通过窗户射入的漫反射日光的形式投射到元件1或者金属化层6上，则可在掠射角区域α以反射光的形式感觉到大部分入射光。金属化层显示出高光泽性并且具有金属光泽和明亮地浮现在虽然明亮但产生漫反射的视面8上，而相反在掠射角α之外的观察方向看时，金属化层6上则为暗淡和无金属光泽的色彩，这种色彩在载体2的明亮的背景前面显示出的颜色为深色。
图2示出本发明光学元件的一第一实施例。它包括一个载体10，其视面12分布在一个带高漫反射率(σT＞)的区域14和一个带低反射率(σT＜)的区域16上。区域14为白色由此均匀地反射可见光谱，而区域16吸收可视光线因而为深色。区域14，16也可包含信息。标号18表示载体10的局部区域，其上设置有不再细述的金属化层20，金属化层20或局部区域18一半位于明亮区域14，另一半位于深色区域16。金属化层20具有一个反射率σM，它在图1所述掠射角之外的视向区小于区域的高反射率σT＞，但是大于区域16的低反射率σT＜。若从一个考虑到入射光线在掠射角之外的一个方向观察局部区域18，在区域14明亮背景前的金属化层20显示出深色，而设在深色载体区域16上的金属化层20部分则呈现出明亮的颜色。因而，通过一个或同一个金属化层可使观察者得到相互不同的光学信息。在掠射角内的视向中金属化层相对于两个载体区域14，16呈现出明亮的颜色，因为在其掠射角区域内一光滑的金属表面的反射率大于漫反射载体的反射率。
图3示出了按本发明光学元件另一实施例，它和图2实施例区别在于：其中不具有一个相连的且局部盖在具有不同反射率的两个载体区域的金属化层20，而是在一载体28上具有两个金属化分区24，26，其中分区24位于明亮载体区30而分区26则位于深色载体区32。使用该光学元件，通过相同的金属化层，就可能传递来自载体分开的区域的两种不同的可视觉感知的信息。分区24，26也可为不同的符号形状。
图4示出了按本发明光学元件一个特别优先实施例。其中金属化层为一个盖住载体36视面34的规则图案。该图案由以棋盘方式角-角相接的金属化正方形分区域38构成。该金属化分区域38在掠射角区域之外的观察方向在明亮的面带高反射率的载体区40的背景前面呈现深色。带低反射率的载体区42在所述情况下具有一个这样的灰色色彩视面，使得和载体区42重叠的金属化分区38在掠射角区域α之外的视角内不从灰色背景中浮现出，因此也就不能为观察者所感知(此处未述)。这种情况之下金属化层的反射率σM大致相应于载体区42的反射率σT。载体区42由此在其整个面上呈现出灰色。当在掠射角之内观察载体区42时，才能在该区中看到图4所示的图案。即使非专业人员也能可靠地识别和操作这种安全元件。
如从图5可见，金属化层也可由不同形状的点或线网格形成，它们形成网点图象52(Halbtonbild)。此时网格点50设在带高反射率的载体区54上。在带低反射率的载体区56设有由大致平行的条形物58形成的线状网格。通过线或条形物58在其长度上的宽度变化可形成一个视觉可感知的网点图像。
图6示出了按本发明光学元件又一优选实施例，其中将载体区60分成多个具有相同反射率的区域62或64。区域62具有一较小的反射率因而呈现深色而区域64具有一较大的反射率因而呈现明亮的颜色。在图6上部设置的区域62和64设有一个形成数字的金属化网格点状的金属化层66或68。在图6下部设置的载体区62或64设有一个形成在载体60上的字母的金属化层。在掠射角区之外观察时，在载体区62的深色背景前明亮地示出了字母“D”，而在明亮的载体区64背景前的字母“M”则为深色。
可通过一个有光学效果的薄膜层这样来形成在图2到图6中所示的光学元件或载体区14，16，30，32，40，42的视面，使得其反射率随着照射或视角的变化而变化。例如有可能，在图6中所述之载体60的载体区64在一特定视角看为白色，而在另一视角看则形成网格金属化层68的彩色背景。
若在待金属化的且具有数目“10”形状的载体区64的分区上设置网格状的金属化层之前，该分区变暗特别是变黑，则有可能这样来设定网格，使得在掠射角区该网格状金属化层68的反射率大致相应于载体区64的反射率。从而在掠射角区由网格金属化层所表示的符号不能或几乎不能被看出。
另外，也可设想，在图2至6所述的光学元件金属化的分区域中加入具有衍射效果的衍射结构。这样可在衍射角内特别是在原来的掠射角区域外看到特定的光谱色效果，这作为真实信息从而使得伪造困难。
图7示出了按本发明光学元件又一有益实施例，其中这样通过一个合适的有光学效果的薄膜层特别是具有特别效果的颜料来形成组成载体72整个视面70的载体区74，使得反射率随着照射角或视角的变化而变化。因而在一第一视角看载体区74时它呈现第一颜色印象，而在一第二视角看该区域时它呈现一第二颜色印象。载体区74的分区76上支承有一个金属化层78，它在其掠射角区α之外的一个视角区相对于载体区74呈现深色，而在特别是在其掠射角区之内的另外一个视角区则呈现出明亮的颜色。金属化层78的表面包括浮雕状的基本上相互平行延伸且具金属光泽的突起80，在突起80之间的谷82中具有一个传递无金属光泽的图象的表面结构84。在掠射角α之内的并且大致垂直于线性延伸的突起的一个方向观察光学元件时金属化层78发出明亮的金属光泽。在基本上平行于突起80的觉方向可看到设在谷82中的表面结构84并且因而具有光学效果，由此观察者可看到一暗淡、无金属光泽的图象。
图8示出了一个带有一个安全件92的赋值卡(文件)载体90，该赋值卡(文件)载体90包括一个如特别用于生产支票卡或类似物的由塑料制成的扁平材料带，并且在其视面94上具有一个明亮区域96和一个深色区域98，此两区域上盖有棋盘状设置的金属化分区域100。此按本发明的赋值卡(文件)载体90的作用方式相应于参照上述附图所描述的光学元件的作用方式。
Claims (14)
1.一种可视觉识别的光学元件，特别是用于赋值件如钞票、***、证件或支票或者其它要保护的物体的安全元件，它包括一个带一个具有特别漫反射功能的视面的载体和一个局部设置在载体视面上的金属化层，该金属化层具有一个在掠射角内发金属光泽的表面，
其特征在于：载体(10，28，36)的视面(12，34)具有两个带不同的反射率、特别是漫反射率的载体区(14，16；30，32；40，42)，其中每一个分区(18，24，26)或者每两个载体区(14，16；30，32；40，42)的多个分区(38)被金属化，在一掠射角区域(α)之外的视向内的金属化层的反射率(σM)小于或基本上相应于在较高反射率(σT＞)的载体区(14，30，40，54，64)的反射率并且大于或基本上相应于在较低反射率(σT＜)的载体区(16，32，42，56)的反射率。
2.按权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述金属化层以一可产生一可视觉感知的网点图象(52)的点或线状网络(50)的形式设于载体上。
3.按权利要求1或2所述的光学元件，其特征在于，所述金属化层以一可视觉感知的花纹、字母、符号或图形的方式设在载体上。
4.按权利要求3所述的光学元件，其特征在于，所述金属化层以规则设置的菱形分区(38)的形状盖在载体(36)上。
5.按上述权利要求一项或多项权利要求所述的光学元件，其特征在于，载体(60)具有多个带相同反射率的区域(62，64)。
6.按上述一项或多项权利要求所述的光学元件，其特征在于，所述载体具有多于两个带不同反射率的区域。
7.按上述权利要求之一项或多项所述的光学元件，其特征在于，对于具有不同反射率载体区的局部金属化层使用具有不同的反射率的金属。
8.按上述权利要求之一项或多项所述的光学元件，其特征在于，至少一个载体区(14，16；30，32；40，42)具有随视角而变化的反射率。
9.一种可视觉识别的光学元件，特别是用于赋值件如钞票、***、证件或支票或者其它要保护的物体的安全元件，它包括一个带一个具有特别漫反射功能的视面的载体和一个局部设置在载体视面上的金属化层，该金属化层具有一个在掠射角内发金属光泽的表面，其特征在于，载体(72)视面(70)具有一个反射率随照射或视角变化而变化的载体区(74)，并且这样设计载体，使得在掠射角区域(α)之外存在一个视向，其中金属化层(78)的反射率(σM)小于或基本上相应于载体区(74)的反射率(σT)；还存在其它视向，在其中金属化层(78)的反射率(σM)大于或基本上相应于载体区(74)的反射率(σT)。
10.按上述权利要求之一或多项所述的光学元件，其特征在于，所述载体区(74)具有一个有光学效果的薄膜层。
11.按上述权利要求之一或多项所述的光学元件，其特征在于，在金属化层(78)中还一体形成有一个可产生衍射和/或干涉的结构。
12.按上述权利要求之一或多项所述的光学元件，其特征在于，所述金属化层(78)具有一个浮雕状大致相互平行延伸且发金属光泽的突起(80)并且在突起之间的谷(82)中具有一个传递无金属光泽的图形印象的表面结构(84)。
13.特别是为由纸或塑料制成的平面材料带形式的赋值文件载体，其特征在于，它具有按权利要求1至12之一项或多项所述的一光学安全件(92)。
14.按权利要求13所述的赋值文件载体，其特征在于，赋值文件载体(90)本身形成安全件(92)的载体。
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