包括用于图案的透视图示的微反射镜的防伪元件

摘要

一种包括微反射镜的二维防伪元件(2)，其中微反射镜(51、52、53)在防伪元件的主平面内布置为微反射镜模式。微反射镜向用户呈现由图像点(31、32)构成的图案(30)，所述图案向用户显现为位于防伪元件的主平面之外。在每种情况下，两个微反射镜适于产生向用户显现为位于主平面之外的图案(30)的图像点(31、32)之一。所述微反射镜模式包括多组(55、56)微反射镜。每组都用于在防伪元件(2)围绕位于主平面内的轴线倾斜之后向用户呈现图案的透视图(30’)。通过倾斜，使图案(30)的图像点(31、32)位移不同长度的位移范围(r1、r2)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有微反射镜的防伪元件，该防伪元件适合于制造有价文件，例如钞票、支票等，其中微反射镜构造为呈现由图像点组成并以透视形式显现的至少一个图案。

背景技术

光学可变效果通常用于防伪元件，这些防伪元件尤其用于钞票、护照或卡片。

例如，可通过色移效果颜料或色移多层结构实现色移效果。在改变防伪元件的视角时，颜色会偏移(或突然变化)，例如从红色变为绿色。许多效果颜料、多层结构或衍射光栅已经能显现出颜色的(准)连续变化，而不需要特殊的调整。因此，色移通常被理解为更难实现的特殊变色情况。

如果图像只能从一个视角看到而不能从另一个视角看到，那么它通常被称为潜像或倾斜图像。

除了这两种简单的光学可变效果(颜色变化或图案变化)之外，利用更复杂的图案效果能使防伪元件中的图案更难以伪造。这种例子有运动图案或具有三维效果的图案。

在现有技术中，已知能通过微反射镜产生图案效果。微反射镜形成为微反射镜模式，从而将平面防伪元件划分为多个像素，这些像素之中的每一个包括至少一个光学有效小平面，即，至少一个微反射镜。防伪元件的平面形状限定主平面。例如，可产生倾斜图像，这是因为只有局部区域的微反射镜具有基本一致的排列。在取决于公共排列的视角下，观察者可能将该局部区域识别为明亮的反射图案。

在WO 2015/078572 A1中，微反射镜的取向使得在防伪元件倾斜时图案显现出图案运动效果。

在WO 2011/066990 A2中，微镜产生仅具有明显凸起表面的图案(图案凸起效果)；在防伪元件倾斜时，明亮的反射点在凸起表面上移动。

在WO 2016/180522 A1(图案平面效果)中说明了一种对于观察者来说浮在主平面上方或下方的无运动图案。

带有显现这种图案效果的微反射镜的防伪特征很难复制，因为无法使用常规的印刷技术来模仿它们。同时，该图案效果是普通观察者可识别的；因此，微反射镜实现了一种独特的防伪元件。

附图说明

因此，本发明的目的是进一步开发采用微反射镜的防伪特征，这些微反射镜构造为呈现具有特别独特的可识别效果的至少一个图案。

本发明由独立权利要求限定。从属权利要求涉及有利的进一步改进。

平面防伪元件具有微反射镜，并且因其平面形式而限定主平面。这种平面防伪元件尤其用于制造有价文件，例如钞票、支票等。微反射镜以微反射镜模式排列，并向观察者呈现位于防伪元件的主平面之外的图案。在每种情况下，调节两个微反射镜可为观察者产生位于主平面之外的图案的图像点之一。所述微反射镜模式具有多组微反射镜，在围绕位于主平面内的轴线倾斜防伪元件之后，每组微反射镜向观察者呈现图案的透视图。在这种情况下，通过倾斜可使图案的图像点位移不同的较大位移范围。

位移范围是在防伪元件倾斜时图像点在视图中移动的距离长度。通过为图案的每个图像点分配自己的位移范围，尤其能够强化透视错觉。位移范围以及如下所述的可选的位移方向取决于图像点。

对于图像点的位移来说，主要有两个自由度，即，位移的符号(在此称为位移方向)以及位移的大小(位移量，在此称为位移范围)。若位移方向的符号为正，则图像点沿与防伪元件的倾斜方向相同的方向移动。通常，这产生图案漂浮在防伪元件的主平面之前的印象。若符号为负，则图像点的移动方向与防伪元件的倾斜方向相反。这产生图案漂浮在主平面之后的印象。位移范围(即，位移的大小)优选选择为与图像点距主平面的距离成正比。距主平面的距离也称为图像点位于主平面之上或之下的高度。与主平面分开的图案的每个图像点是由(至少)两个微反射镜产生的，可针对观察者的双眼对这两个微反射镜进行相应的调整。对于观察者来说，这两个微反射镜决定距图像点所在的主平面的距离。在倾斜时，较大的位移范围会增强观察者对于图案明显位于主平面之外的印象。

图案优选是轮廓线图示。轮廓线可以是图案的边缘线，但也可以是其它的内部线条，尤其是用于以透视形式呈现图案的线条。观察者会感知轮廓线是一条线。它们比平面图案更适合于借助微镜呈现为位于主平面之外的图案。由于轮廓线是由微镜的反射产生的，因此在这个视角下，它与非反射性背景相比具有高强度反差(明暗反差)。轮廓线的另一个特别的优点是它在微反射镜结构中需要的面积较小。由于要求的面积较小，因此可在微反射镜结构中设置很多组微反射镜(每个视图一组)。

为了获得特别好的透视效果，优选位移范围在图案上连续变化，尤其是沿着轮廓线连续变化。因此，位移范围在图像点上连续减小或增大。相应地，图案部件到主平面的距离可连续减小或增大。位移范围沿着轮廓线变化，尤其是连续变化，即，不是突然变化。位移范围可线性地变化，但是优选沿着轮廓线非线性地变化。

防伪元件可具有两个图案，并且这两个图案的图像点的位移范围可位于不同的区间内和/或位移可在方向(正/负)上不同。因此，一个图案的位移范围位于第一区间内，而另一个图案的位移范围可位于不同的第二区间内，或者一个位移为正，另一个位移为负。

对于观察者来说，具有不同范围的图案的图像点会位于距主平面的不同距离处。不同的距离已经在图案的未倾斜的初始状态中决定。对于观察者来说，即使在倾斜一个角度时，由于图案是在其新的透视图中呈现的，因此所述不同的距离也会保持不变。

对于观察者来说，在倾斜时表现为浮动在主平面之前的图像点会向与倾斜运动方向相同的方向位移。在倾斜时看起来位于主平面之后的图像点会向与倾斜运动方向相反的方向位移。防伪元件围绕位于主平面内的轴线倾斜。在倾斜后，通过多组微反射镜之中的不同的一组微反射镜为观察者呈现图案的一个不同透视图。尤其是，对于作为图案的轮廓线，微反射镜结构可按(嵌套)的方式配置，使观察者能够自由选择倾斜轴线。因此，防伪元件适于围绕由观察者自由选择并位于主平面内的轴线倾斜。图案在围绕主平面的垂线的圆锥形区域内改变其透视外观。

当然，组合也是可能的，即，图案可由具有正位移方向的图案部分和具有负位移方向的图案部分组成。这样的图案看起来分段地漂浮在主平面之下和主平面之上，因此具有看起来穿过主平面的过渡区域。在防伪元件围绕位于主平面内的轴线倾斜时，这样的图案可配置为在倾斜时表现为围绕主平面旋转。

为了呈现图案，微反射镜以微反射镜模式排列。已知的是，微反射镜模式中的微反射镜的可选参数包括微反射镜的位置、微反射镜的方位排列和微反射镜的倾斜度。例如，反射表面的曲率、涂层和/或结构可用作另一些参数。例如，一个(或每个)定向反射的微反射镜可由沿某个方向倾斜的平面反射区域、沿优选方向弯曲、倾斜或反射的区域、反射菲涅耳结构或反射光栅结构形成。

微反射镜模式优选是规则的微反射镜网格。该微反射镜网格包括多个像素，每个像素具有至少一个微反射镜。每个像素优选包括多个微反射镜，至少4个，优选不止8个微反射镜，例如9个(3×3)、12个(3×4)或16个(4×4)微反射镜。微反射镜网格的像素在微反射镜网格中具有自己的像素位置。在像素内，微反射镜布置在网格位置。对于分配给图案的透视图的一组微反射镜，至少像素位置是由图案的图像点预先决定的。传统上，像素中的网格位置还强烈地由分配给该组的固定网格位置预先决定。但是实际上，像素中的网格位置可自由选择。在当前情况下，一组微反射镜之中的微反射镜在微反射镜模式中至少部分地布置在不同的网格位置。在当前情况下，在像素中采用位置可变的、尤其是无关位置或面向位置的网格位置占用方式(重新使用或多重占用)，而不是采用常规的位置精确的网格利用方式。

在优选配置中，防伪元件适于20-50厘米的观察距离和/或轮廓线具有大于1毫米的宽度。

在倾斜时，图案还优选是整体静止的。可选地，只有图案可附加地以旋转或平移形式呈现，这种旋转或平移对于图案的所有图像点是一致的。附加的平移运动优选垂直于位移方向。

通常，倾角范围是围绕主轴的垂线的一个圆锥形区域。这是特别优选的，因为倾斜不仅会导致围绕单个固定轴线的透视变化效果，而且相对于主轴的垂线的任何倾斜都会导致透视变化。尤其是，围绕位于主平面内的交叉轴线的倾斜导致改变图案的相同效果，即，透视图的改变。这也可按以下方式理解，即，改变透视图的倾斜优选可围绕仅位于主平面内的任何轴线发生。

具有轮廓线并且其中的图像点的位移范围沿着轮廓线变化的图案已被证明是特别容易感知的。特别优选的是在20-50厘米的观察距离下具有大于1毫米的宽度外观的边缘线。

在配置中，轮廓线与所呈现的图案一样相对于中心是点对称的。对于每个图像点，距中心的距离或距围绕中心的圆的距离优选按照一个函数来调节，该函数也用于调节位移范围。这种方法只需花费很少的努力就能得到大致正确的透视图。这导致了一种尤其类似于曼陀罗化的结构，就其透视外观而言，该结构实现了一种特殊的防伪保护。

本发明还涉及一种具有所述类型的防伪元件的有价文件。在一种配置中，配置了有价文件，例如钞票、身份证件、支票、电子可读卡等。

为了制造所述防伪元件，在因其形状而限定主平面的平坦基材上设置呈现至少一个图案的微反射镜。微反射镜布置为微反射镜模式，并且其排列形式选择为使得它们共同呈现由图像点组成并以透视形式显现的至少一个图案。由于微反射镜模式由多组微反射镜形成，因此在防伪元件围绕位于主平面内的轴线(可选地是任何轴线)倾斜时，图案改变其透视外观。对于其微反射镜的排列来说，每组微反射镜被分配给图案的一个透视图，该透视图可在某个倾角下看到。在防伪元件倾斜时，图案优选总体上是静止的。在以某个倾角倾斜时，不同大小的位移范围被分配给物体的图像点，如上所述。在前文中参照防伪元件说明的方面也类似地适用于所述制造方法。

所述制造方法还包括以下步骤之中的至少一个作为准备步骤：

-产生轮廓线图示，尤其是通过调节距图案中心或距围绕图案中心的圆的距离来产生；

-确定微反射镜网格，该微反射镜网格尤其包括为每个像素配置的多个微反射镜；并且

-确定微反射镜网格中的微反射镜的布置。

在确定布置的步骤中，首先为图案的所有图像点确定所需的微反射镜。对于非倾斜防伪元件中的图案的每个图像点，微反射镜优选围绕图像点以圆形设置，微反射镜的向外倾斜随着距离的增大而增大，并且微反射镜径向向外排列。例如，每个所需的微反射镜是根据其像素位置确定的。所需的微反射镜包括成对的微反射镜，这使得图像点在相应视图中显现在距主平面一定距离处。然后以位置可变的方式(即，尤其是以面向位置或无关位置的方式)在像素中的网格位置布置所需的微反射镜。

附图说明

下面将参照附图借助于实施例更详细地解释本发明，附图同样公开了对本发明至关重要的特征。这些示例性实施例仅是说明性的，而不是限制性的。例如，不应该将具有多个元件或部件的示例性实施例的说明理解为意味着所有这些元件或部件对于具体实现都是必需的。相反，其它示例性实施例也可包含替代元件和部件、较少的元件或部件、或者附加的元件或部件。除非另有说明，否则不同示例性实施例的元件或部件可彼此组合。针对一个示例性实施例说明的修改和变化也可适用于其它示例性实施例。为了避免重复，不同附图中的相同或相应的元件以相同的附图标记标识，并且不再多次解释。在附图中：

图1是具有防伪元件的钞票的平面图；

图2是图1的防伪元件的结构的示意图；

图3示意性地示出了在改变视角时浮动图案的当前行为；

图4示出了在防伪元件中具有作为图案的两种轮廓线图示的一个示例；以及

图5示出了微反射镜的一种嵌套形式。

具体实施方式

图1示意性地示出了具有防伪元件2的钞票1。钞票1包括印刷的钞票纸和防伪元件1，在此例中，该防伪元件1配置为箔片元件，并施加到钞票纸上。或者，防伪元件可完全或部分地嵌入在钞票纸中。防伪元件2尤其代表用于施加到防伪纸、有价文件等上面的防伪线、撕开线、防伪带、防伪条、贴片或标签。

由于防伪元件1和钞票2的平坦构造，防伪元件2限定一个主平面，在图1中，该主平面与图的平面重合。

防伪元件2具有多个微反射镜，这些微反射镜在平面图中向观察者呈现轮廓线图案3。

图2示出了防伪元件2的图案是如何向观察者B呈现为漂浮在防伪元件2的主平面之后(或者可能在主平面之前)的。防伪元件2具有多个微反射镜21、22，这些微反射镜以定向和有选择性的方式向观察者反射光。微反射镜21、22布置在微反射镜结构20中。在图中，仅有一部分微反射镜是以显著放大的方式(尤其是以夸张的方式)示出的。在下文中，微反射镜结构20或防伪元件2的总体高度始终被认为小得可忽略不计(近似为零)。来自光源L的光被一对微反射镜(微反射镜21、22)不同地反射到观察者B的两只眼睛，这对微反射镜的倾斜度和距离经过调节。这对微反射镜被调节为使得图案的点23对于观察者来说位于防伪元件2或其主平面之后的高度h23处。该图案是由反射产生的多个点为观察者B形成的，这些点沿着图案的轮廓在不同的高度直线地排列。

如图5所示，微反射镜51、52、53布置在微反射镜结构中，尤其是布置在微反射镜网格50中。稍后将更详细地考虑图5中具体呈现的已经更复杂的微反射镜网格50。成对微反射镜的两个微反射镜21、22通常不是并排布置的，不同于图2中的简化表示。

从图2已经能够看出，微反射镜结构的微反射镜还可排列和布置为使得在不同的视角下不同的微反射镜对使图案的相同点23对于观察者来说显现在不同的点。在申请WO2016/180522 A1中也采用了这种微反射镜结构，其中浮动曲线图示被描述为所示的变化形式之一中的图案。在防伪元件倾斜时，该图案按照倾斜方向位移。对于观察者来说，该位移与浮动图案的视角变化对应。对于观察者来说，浮动图案是静止的。

相邻微镜(或对图形有贡献的那些微镜)的倾角以垂直于所呈现的轮廓线的一个恒定因子增大。该因子决定曲线图示的浮动高度。对于在高度h1处浮动的轮廓线图示，对于新的视角，所有点位移到相同的程度。在垂直地观察时，图案出现在其中心位置。通过改变视角而产生的同一图案点的两个位置之间的距离被称为位移范围。因此，对于作为图案的轮廓线图示的所有点，位移范围通常是相同的。

图3示意性地示出了在改变视角时浮动图案30的当前行为。图案30由星形轮廓线组成。在垂直地观察时，该轮廓线出现在其中心位置。对于观察者来说，轮廓线的外角点31在防伪元件的主平面上方的高度h1处浮动。其它外角点处于相同的高度。对于观察者来说，轮廓线的内角点32在防伪元件的主平面上方的高度h2处浮动，其中h2

在防伪元件倾斜时(如图3中的倾斜方向K所示)，图案会不一致地位移。在新视角下为观察者呈现的图案30’相对于起始图案30位移到不同的程度。浮动在较大高度处的角点31比浮动在较小高度的角点32沿倾斜方向更强烈地位移。两个角点的位移范围r1和r2不同，尤其是r1>r2。

对于观察者来说，图案30已经是由轮廓线形成的图案，该轮廓线是独特的，并且易被感知为浮动和三维的。可按照观察者所期望的三维浮动图案的行为来调整轮廓线的位移范围。对于观察者来说，这能加强浮动的三维图案的印象，因为它漂浮在不同的高度。

在图3中，围绕点31和32的圆分别表示这些点在其它倾斜方向下的目标位移区域。在这种图示中，位移范围r1和r2可视为最大值。在更大的倾角下，轮廓线将不再清晰可辨。可在围绕点32的圆周r2内成对地布置尽可能多的微反射镜(映射在主平面内)，以产生针对不同倾斜轴线调整到高度h2和相应倾角的位移范围。可在围绕点31的圆周r1内成对地布置尽可能多的微反射镜，以产生针对不同倾斜轴线调整到高度h1和相应倾角的位移范围。针对每一个待呈现的点的类似菲涅耳透镜的微反射镜排列产生一种优美的外观。微镜围绕一个中心点成圆形设置，其向外的倾斜度随着距离的增大而增大，并且其排列径向向外。图2中示出的微镜结构可视为通过轮廓线点的这种圆形布置实现的横截面的一个例子。在微镜网格中，轮廓线的各个点的这种微镜结构以彼此嵌套的方式布置。

现在将参照图5说明嵌套的微反射镜的一种特别有利的形式。图5示出了布置在微镜网格中的微镜51至54。网格中的像素包括3×3个(即，9个)微镜。轮廓线图示的从给定的视角向观察者呈现图案的微镜作为微镜组55、56。共同决定反射方向的不同微镜参数(尤其是排列(方位)和倾斜度(倾角))以及反射表面的表面设计(例如曲率或反射率)以微反射镜的不同阴影表示。微镜51例如是具有5度倾角并向右排列的平面反射镜。相比之下，微镜52的平面反射镜以10度倾角向左下方排列(在图中)。无效的网格点59没有阴影线，并且不具有反射效果，例如具有无光泽的表面。

网格的常规利用方式是在像素中为每组微镜55、56精确地分配一个网格位置。在图5中，组55的网格位置在像素的右下角。因此，组55的微反射镜现在布置在两个上侧像素和右下角像素中的网格位置，这是由图案预先决定的。相比之下，图5的左下角像素中的网格位置是无效的。

这种利用形式对于某些应用情况是足够的，例如两个平面图案之间的图案变化。与网格的精确位置利用方式相比，在当前情况下，使用网格的无关位置或面向位置的利用方式。从左上角像素能够看出，组55的多个微反射镜51可布置在一个像素中。若某个预定网格位置是逐像素地利用的，则存在一种面向位置的利用形式(采用多重占用)。相比之下，若任何网格位置是像一致地顺序占用的方式那样逐像素地利用的(例如首先占用左上角的微反射镜，然后逐行占用)，则存在一种无关位置(顺序)的利用形式。

在第一像素(左侧中间行)中采用的网格位置可提供给一组中的微镜52。在下面的像素中，微镜组52的图案不需要微镜。因此，网格位置被重新用于另一组的微镜54，从而存在一种面向位置的重新使用形式。

在申请DE 102017004586中，更详细地说明了网格的这种优化利用的另一些例子和配置细节。

在当前情况下，微镜以彼此嵌套的方式排列，并且可属于不同的微镜组和不同的图案(线条图形)。

图4示出了在防伪元件2中具有作为图案的两种轮廓线图形的一个示例。

图案7、8分配配置为曼陀罗花的形式。图案7的轮廓线7a浮动在主平面上方。它在主平面上方的第一高度处位于中心，其中该高度向外非线性地增加。轮廓线的角点位于主平面上方第二个更高的高度+h71处。图案8的轮廓线8a浮动在主平面下方。它在中心处不可见，因为它被图案7遮盖。该高度向外继续以非线性方式减小。相应地，轮廓线7a的角点位于主平面下方的高度h81处。在此例中，负高度值位于主平面下方，而正高度值位于主平面上方。对于观察者来说，呈现两朵具有三维效果的漂浮花朵，它们的开口沿不同方向背离主区域。如上所述，两种轮廓线7a和8a同样包括多个图像点，每个图像点又是由至少一对微反射镜产生的。在相应的至少两个微反射镜的排列使得照射光被反射到观察者时，可看到明亮的图像点。

与图3类似，轮廓线7a位移到不同的程度。尤其是，在倾斜时，角点在倾斜方向上也具有最大位移范围+r71。相比之下，第二轮廓线8a总体上逆着倾斜方向位移。轮廓线8a的角点发生最大的负位移-r81。为了在防伪元件倾斜时以特别独特的方式产生期望的透视效果，微反射镜图案形成为在倾斜时使得图像点不同地位移，虽然图案整体上没有显现任何运动效果(即，基本上静止)。

为了产生轮廓线，首先按照花的数量用三角函数周期性地调整半径，以将圆变形成曼陀罗花形状。沿着边缘线7a、8a的位移范围是变化的，使得图案7的花向上凸出，而图案8的花向下凸出。这是在图3的实施例中实现的，因为在其中也使用三角函数来调节位移范围，利用该三角函数通过调节从圆形产生花瓣。这导致了一种特别独特的透视效果。

微反射镜图案配置为使得不仅在围绕位于主平面H内的特定轴线倾斜时发生透视变化，而且该轴线可自由选择和/或在围绕两个交叉轴线倾斜时发生相同的透视变化效果。

防伪元件的所有实施例都可实现为箔片元件、窗口凹部上的箔片元件或防伪线。它们可附着在纸张或聚合物钞票的正面和背面。这同样适用于防伪文件、身份证件等。

附图标记列表

1 钞票

2 防伪元件

3 图案

B 观察者

L 光源

20 微反射镜模式

21、22 微反射镜

23 轮廓线的点

h23 点的浮动高度

K 倾斜方向

30 在平面图中作为图案的轮廓线图示

30’ 倾斜后的轮廓线图示

31、32 轮廓线的点

31’、32’ 位移后的轮廓线的点

h1、h2、h3 点的浮动高度

r1、r2 点的位移范围

7、8 图案

7a、8a 轮廓线

h71、h81 浮动高度

r71、r81 位移范围

Z 中心

50 微反射镜网格

51至54 微反射镜

55、56 微反射镜组

59 无效网格位置