專利名稱：具有放大的三維摩爾圖像的安全元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于證券紙、有價(jià)文件等的安全元件，所述安全元件具有用于示出三維摩爾圖像的微光學(xué)摩爾放大裝置。

背景技術(shù)：
出于保護(hù)的目的，數(shù)據(jù)載體例如有價(jià)或證明文件，或其它貴重物品如名牌物品，經(jīng)常具有允許數(shù)據(jù)載體的真實(shí)性得到驗(yàn)證的安全元件，并同時(shí)防止未經(jīng)許可而對其進(jìn)行仿制。例如，所述安全元件可以拓展為嵌入到鈔票中的安全線、用于鈔票(具有通孔)的封面鋁箔、應(yīng)用安全條、或者是在生產(chǎn)后可用于有價(jià)文件的自支持式傳遞元件(transfer element)。
所述安全元件設(shè)置有在視覺上有可變化的元件，從不同的視角給予觀察者不同的圖像印象，從而發(fā)揮著特殊的作用，因?yàn)檫@些視覺可變元件不可能被任何高質(zhì)量彩色復(fù)印機(jī)所復(fù)制。為此，安全元件能夠設(shè)置有衍射光學(xué)有效的微型或納米結(jié)構(gòu)形式的安全元件，例如，設(shè)置有傳統(tǒng)的浮雕全息圖或其他全息圖案的衍射模式，如公開號(hào)為EP0 330 733 A1和EP0 064 067 A1的專利文獻(xiàn)記載的那樣。
另外，使用透鏡系統(tǒng)作為安全元件，例如，在公開號(hào)為EP0 238 043 A2的專利文獻(xiàn)中公開了這樣一種安全元件，該安全元件是由透明材料組成的安全線，在透明材料的表面壓有由多個(gè)平行圓柱形透鏡組成的浮雕光柵。其中，所述安全線的粗度被選擇為與柱形透鏡的焦距大致相對應(yīng)。在相對的面上以完全對準(zhǔn)印刷的方式設(shè)置印刷圖像，印刷圖像的設(shè)計(jì)考慮了柱形透鏡的光學(xué)特性。由于柱形透鏡聚焦效應(yīng)和印刷圖像在焦平面上的定位，不同的子印刷圖像區(qū)域依賴于視角是可見的。這樣，通過印刷圖像的適當(dāng)設(shè)計(jì)，還可以引入只能從特定的視角可見的信息塊。通過對印刷圖像適當(dāng)?shù)陌l(fā)展，也能夠產(chǎn)生“移動(dòng)”照片。然而，當(dāng)該文件圍繞一個(gè)平行于柱形透鏡的中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，圖形只能近似連續(xù)不斷地從安全線的一個(gè)位置位移到另一個(gè)位置。
在公開號(hào)為US5712731A的美國專利文獻(xiàn)中公開了使用摩爾放大裝置作為安全元件。該文中描述的安全裝置包括具有實(shí)質(zhì)上相同的可達(dá)250μm的印刷顯微圖像的常規(guī)部件，以及與球面微透鏡實(shí)質(zhì)相同的常規(guī)二維部件。所述的顯微透鏡部件與縮微圖像部件具有實(shí)質(zhì)相同的分界線(division)。如果通過顯微透鏡的部件來看縮微圖象部件，那么在這兩個(gè)部件對準(zhǔn)的區(qū)域，觀察者可以看到顯微圖像的一個(gè)或多個(gè)放大版本。
這種摩爾放大裝置的基本工作原理在論文“The moirémagnifier(摩爾放大鏡)”作者為M.C.Hutley，R.Hunt，R.F.Stevens and P.Savander，Pure Appl.Opt.3(1994)，pp.133-142中做了介紹?？傊鶕?jù)該文章，摩爾放大是指當(dāng)由相同圖像對象組成的網(wǎng)格是通過一個(gè)有著大致相同網(wǎng)格尺寸的透鏡來看時(shí)發(fā)生的一種現(xiàn)象。由于具有各對相似的格柵，摩爾圖案在這種情況下顯示為圖像格柵的重復(fù)元件的放大的(如果適用的話)旋轉(zhuǎn)的圖像。


發(fā)明內(nèi)容
基于此，本發(fā)明的目的在于避免背景技術(shù)的缺點(diǎn)，特別是提供一個(gè)具有微光學(xué)摩爾放大裝置的安全元件，該裝置用于示出具有令人印象深刻的視覺效果的三維摩爾圖像。應(yīng)該最大可能地、沒有任何視野限制地觀察到三維摩爾圖像，并借助計(jì)算機(jī)用所有的設(shè)計(jì)變量來設(shè)計(jì)它們。
通過具有主要權(quán)利要求特征的安全元件可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。生產(chǎn)這樣的安全元件的方法、安全文件和具有這樣的安全元件的數(shù)據(jù)載體都在并列的獨(dú)立權(quán)利要求中有明確的規(guī)定。本發(fā)明的拓展是從屬權(quán)利要求的主題。
根據(jù)本發(fā)明，一種普通的安全元件包括用于示出三維摩爾圖像的微光學(xué)摩爾放大裝置，所述三維摩爾圖像在空間隔開的至少兩個(gè)摩爾圖像面上包括要示出的圖像部分，所述至少兩個(gè)摩爾圖像面與所述摩爾放大裝置垂直部分，所述安全元件包括 -圖形圖像，所述圖形圖像包括兩個(gè)或兩個(gè)以上周期或至少局部周期地設(shè)置的柵元，所述柵元具有不同的格柵周期和/或不同的格柵方向，其中，每個(gè)所述柵元都被分配到一個(gè)摩爾圖像平面，并且包括用于示出分配到摩爾圖像平面的圖像部件的微圖形圖像部分； -為所述圖形圖像的摩爾放大視圖設(shè)置的聚焦元件格柵，所述聚焦元件格柵被設(shè)置為與所述圖形圖像隔開，并包括周期或至少局部周期地設(shè)置的多個(gè)柵元，其中，每個(gè)所述柵元具有一個(gè)微聚焦元件； 其中，對于幾乎所有的傾斜方向，當(dāng)安全元件傾斜時(shí)，放大的三維摩爾圖像向摩爾運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)，所述摩爾運(yùn)動(dòng)方向不同于安全元件的傾斜方向。
如下文中詳述的，在這樣的設(shè)計(jì)中，空間視覺感和來自傾斜運(yùn)動(dòng)的空間感之間相互不一致，甚至互相矛盾，從而在一些情況下為觀察著呈現(xiàn)引人注目的、具有高度關(guān)注的幾乎令人眼花繚亂的效果。
在這里，將要示出的三維摩爾圖像的圖像部分可由單個(gè)圖像點(diǎn)、一組圖像點(diǎn)、線或者部分面積形成。如下文中詳述的，特別是在更復(fù)雜的摩爾圖像中，從三維摩爾圖像的單個(gè)圖像點(diǎn)開始作為要示出圖像部分，并且對于摩爾圖像點(diǎn)中的每一個(gè)而言，確定相關(guān)微圖形圖像點(diǎn)和柵元排列(用于在圖形面中重復(fù)設(shè)置微圖形圖像點(diǎn))也是有利的。然而，在較簡單的摩爾圖像中(其中容易描述的線或同樣大小的部分面積位于摩爾圖像面)，如下文示例性實(shí)施方法1到4中所述，也可以選擇這些線或部分面積作為要示出的圖像部分，并且，將所述線或部分面積作為一個(gè)整體來確定相關(guān)微圖形圖像部分及其在圖形面中的重復(fù)設(shè)置。
在這里，當(dāng)安全元件傾斜時(shí)，對幾乎所有傾斜方向而言，摩爾圖像向與傾斜方向不同的摩爾運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)，這說明這樣一個(gè)事實(shí)可能存在某些特殊的傾斜和摩爾運(yùn)動(dòng)相一致的方向。由于對稱性的緣故，通常正好有兩個(gè)這樣的方向也就是，如果摩爾運(yùn)動(dòng)方向

與傾斜方向

通過對稱轉(zhuǎn)換矩陣

在摩爾放大裝置的平面上互相連接，那么可得關(guān)系式和已知轉(zhuǎn)換矩陣m1和m2的特征值和轉(zhuǎn)換矩陣

兩個(gè)特征值，存在這樣的情況對于兩個(gè)特征值中的一個(gè)傾斜方向而言，運(yùn)動(dòng)方向和傾斜方向結(jié)果是平行的，同時(shí)它們與所有其它的傾斜方向不同。
由于所述安全元件傾斜時(shí)對觀察者來說有視差，三維摩爾圖像特別有利地顯示以高于或低于安全元件平面的第一高度或深度在浮動(dòng)，也由于在雙目視覺中眼睛的分離，所述三維圖像顯示以高于或低于安全元件平面的第二高度或者度在浮動(dòng)，第一和第二高度或深度對于幾乎所有的視覺方向都會(huì)不同。
在這里，觀察方向除了包括觀察方向外，還包括觀察者眼睛分離的方向。在這里，第一和第二高度或深度與幾乎所有的觀察方向都不同，表達(dá)了這樣一個(gè)事實(shí)，即，可能存在某些特殊的觀察方向與第一和第二高度或深度相匹配。特別是，這些特殊的觀察方向可能正好是安全元件傾斜和摩爾運(yùn)動(dòng)相一致的方向。
在本發(fā)明的有利變體中，摩爾圖形的柵元和聚焦元件格柵的柵元都被周期性地設(shè)置。在這里，周期長度特別在3μm-50μm之間，優(yōu)選地在5μm-30μm之間，特別優(yōu)選地約在10μm-20μm之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一變體，所述圖形圖像的柵元與所述聚焦元件的柵元被局部周期地設(shè)置，所述局部周期參數(shù)相對于周期長度僅緩慢改變。例如，所述局部周期參數(shù)可以被周期性地調(diào)整到安全元件的大小，調(diào)整期特別不少于20倍，優(yōu)選地至少50倍，特別優(yōu)選地至少100倍，比局部周期長度要大。在這種變體中，局部周期長度特別地也在3μm-50μm之間，優(yōu)選地在5μm-30μm之間，特別優(yōu)選地約在10μm-20μm之間。
所述圖形圖像的柵元與所述聚焦元件的柵元每一個(gè)都有利地至少局部形成二維布拉菲(Bravais)格柵，優(yōu)選地具有低對稱性的布拉菲格柵，例如平行四邊形格柵。使用具有低對稱性的布拉菲格柵的優(yōu)點(diǎn)在于，具有這樣的布拉菲格柵的摩爾式放大裝置很難模仿。因?yàn)?，對于精確創(chuàng)建的圖像，觀察時(shí)所述裝置的非常難以分析的低對稱性必須被準(zhǔn)確地復(fù)制。此外，低對稱性給選擇不同格柵參數(shù)創(chuàng)造了很大的自由，因而所選擇的格柵參數(shù)能夠被用作隱藏標(biāo)識(shí)。根據(jù)本發(fā)明，隱藏標(biāo)識(shí)用來保護(hù)產(chǎn)品。沒有所述隱藏標(biāo)識(shí)的存在，觀察者很容易在摩爾放大圖像中覺察到。另一方面，所有通過高對稱性的摩爾放大裝置可以實(shí)現(xiàn)的有吸引力的效應(yīng)，通過具有首選的低對稱性摩爾式放大裝置也能夠?qū)崿F(xiàn)。
微聚焦元件優(yōu)選地由非柱形微透鏡組成，特別是具有以圓形或多邊形為限定的基底面的微透鏡。在其它的實(shí)施方式中，微聚焦元件也能由延伸的圓柱形透鏡組成，所述柱形的縱向尺寸超過250μm，優(yōu)選地超過300μm，特別優(yōu)選地超過500μm，尤其是超過1mm。在更優(yōu)選的設(shè)計(jì)中，所述微聚焦元件由設(shè)置有放射鏡、孔徑鏡片、菲涅爾鏡片、梯度折射率鏡片、區(qū)域平板、全息圖鏡片、凹反射鏡、菲涅爾反射鏡、區(qū)域反射鏡或具有聚焦或掩蔽效果的其它元件的圓形孔徑、狹縫孔徑、圓形孔徑或者狹縫孔徑構(gòu)成。
所述安全元件的總厚度有利地為50μm以下，優(yōu)選為30μm以下。將要示出的摩爾圖像優(yōu)選地包括具有文字?jǐn)?shù)字的字符串或者標(biāo)識(shí)的三維圖像。根據(jù)本發(fā)明，微圖形圖像部分可以特別地存在于印刷層。
本發(fā)明的第二個(gè)方面包括一種常用安全元件，所述安全元件具有微光學(xué)摩爾圖像放大裝置以示出三維摩爾圖像，所述三維摩爾圖像在空間隔開的至少兩個(gè)摩爾圖像面上包括要示出的圖像部分，所述至少兩個(gè)摩爾圖像面與所述摩爾放大裝置垂直，所述安全元件包括 -圖形圖像，所述圖形圖像包括在不同高度、兩個(gè)或兩個(gè)以上周期或至少局部周期地設(shè)置的多個(gè)柵元裝置，所述每一個(gè)柵元部件都被分配到一個(gè)摩爾圖像平面，并包括用于示出分配到摩爾圖像平面的圖像部分的微圖形圖像部分； -為所述圖形圖像的摩爾放大視圖設(shè)置的聚焦元件格柵，所述聚焦元件格柵被設(shè)置為與所述圖形圖像隔開，并包括周期或至少局部周期地設(shè)置的多個(gè)柵元，其中，每個(gè)所述柵元具有一個(gè)微聚焦元件； 其中，當(dāng)安全元件傾斜時(shí)，對幾乎所有傾斜方向而言，放大的三維摩爾圖像向與傾斜方向不同的摩爾運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)。
在本發(fā)明的這一方面，所述圖形圖像的柵元部件優(yōu)選地呈現(xiàn)相同的格柵周期和相同的格柵方向，以便于通過不同高度的微圖形圖像部分創(chuàng)建不同的摩爾放大，從而形成微圖形圖像部分和聚焦元件格柵的不同間隔。為此，微圖形圖像部分特別有利出現(xiàn)在不同浮雕高度的浮雕層。
根據(jù)本發(fā)明，安全元件在上述兩個(gè)方面都有利地呈現(xiàn)不透明的覆蓋層以在某些區(qū)域覆蓋摩爾式放大裝置。這樣，在所覆蓋的區(qū)域內(nèi)，沒有產(chǎn)生摩爾放大效應(yīng)，使得視覺變化效應(yīng)可與傳統(tǒng)信息段或其它效應(yīng)結(jié)合起來。所述覆蓋層以圖案、字符或者代碼的形式有利地出現(xiàn)，和/或以圖案、字符或者代碼的形式呈現(xiàn)間隔。
在所有引用的本發(fā)明的變體中，圖形圖像和所述聚焦元件格柵優(yōu)選地被設(shè)置在光學(xué)分割層的相對的面。所述分割層可以包括例如塑料箔和/或涂層。
此外，微聚焦元件裝置可以設(shè)有防護(hù)層，如果折射透鏡用作微聚焦元件的話，防護(hù)層的折射率優(yōu)選地與微聚焦元件的折射率不同，相差不少于0.3。在這種情況下，由于有防護(hù)層，透鏡的焦距改變，在測量透鏡的彎曲部分的半徑和/或間隔層的厚度時(shí)，這一點(diǎn)必須考慮進(jìn)去。除了保護(hù)其免受環(huán)境影響外，這樣的防護(hù)層還防止微聚焦元件裝置輕易地被偽造。
在本發(fā)明的兩個(gè)方面，安全元件本身優(yōu)選地構(gòu)成安全線、開口條、安全帶、應(yīng)用于安全文件的補(bǔ)丁或者標(biāo)簽、有價(jià)證券等等。在有利的實(shí)施方式中，安全元件可以跨數(shù)據(jù)載體的透明或未封蓋的區(qū)域。在這里，不同的外貌特征可以在數(shù)據(jù)載體的不同側(cè)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明也包括制造安全元件的方法，所制造的安全元件具有微光學(xué)摩爾放大裝置以示出三維摩爾圖像，所述三維摩爾圖像包括在空間隔開的至少兩個(gè)摩爾圖像面上包括要示出的圖像部分，所述至少兩個(gè)摩爾圖像面與所述摩爾放大裝置垂直，在其中 -在圖形平面上產(chǎn)生圖形圖像，所述圖形圖像包括兩個(gè)或兩個(gè)以上周期或至少局部周期地設(shè)置的柵元部件，所述柵元部件具有不同的格柵周期和/或不同的格柵方向，其中，每個(gè)所述柵元都被分配到一個(gè)摩爾圖像平面，并且設(shè)有用于示出分配到摩爾圖像平面的圖像部分的微圖形圖像部分； -為所述圖形圖像的摩爾放大視圖而設(shè)置聚焦元件格柵，所述聚焦元件格柵被生產(chǎn)并設(shè)置為與所述圖形圖像隔開，而且包括周期或至少局部周期地設(shè)置的多個(gè)柵元，其中，每個(gè)所述柵元具有一個(gè)微聚焦元件； 所述圖形平面的柵元裝置、微圖形圖像部分和聚焦元件格柵協(xié)調(diào)一致，從而使得，對于幾乎所有傾斜方向，當(dāng)安全元件傾斜時(shí)，放大的三維摩爾圖像向與傾斜方向不同的摩爾運(yùn)動(dòng)方向上移動(dòng)。
在這里，要示出的三維摩爾圖像的圖像部分可以由單個(gè)圖像點(diǎn)、一組圖像點(diǎn)、線或者部分面積形成，其中，特別是在更復(fù)雜的摩爾圖像中，利用單個(gè)圖像點(diǎn)作為要示出的圖像部分是適當(dāng)?shù)摹?br> 根據(jù)另一個(gè)創(chuàng)造性的用于制造具有微光學(xué)摩爾放大裝置的安全元件的方法，所述微光學(xué)摩爾放大裝置用于示出三維摩爾圖像，所述三維摩爾圖像在空間隔開的至少兩個(gè)摩爾圖像面上包括要示出的圖像部分，所述至少兩個(gè)摩爾圖像面與所述摩爾放大裝置垂直，所述方法包括 -在圖形平面上產(chǎn)生圖形圖像，所述圖形圖像具有兩個(gè)或兩個(gè)以上設(shè)有不同高度的圖形平面，并且每一圖形平面都包括周期或至少局部周期地設(shè)置的柵元部件。每個(gè)所述柵元部件都被分配到一個(gè)摩爾圖像平面，并且設(shè)有用于示出分配到摩爾圖像平面的圖像部分的微圖形圖像部分； -聚焦元件格柵為所述圖形圖像的摩爾放大視圖被生產(chǎn)并被設(shè)置為與所述圖形圖像隔開，所述聚焦元件具有周期或至少局部周期地設(shè)置的多個(gè)柵元，所述每個(gè)所述柵元具有一個(gè)微聚焦元件； 所述圖形平面的柵元部件、微圖形圖像部分和聚焦元件格柵協(xié)調(diào)一致，從而使得對于幾乎所有傾斜方向，當(dāng)安全元件傾斜時(shí)，放大的三維摩爾圖像向與傾斜方向不同的摩爾運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)。
更具體地，在用于制造具有微光學(xué)摩爾放大裝置的安全元件的方法中，所述微光學(xué)摩爾放大裝置用于示出三維摩爾圖像所述三維摩爾圖像包括在空間隔開的至少兩個(gè)摩爾圖像面上包括要示出的圖像部分，所述至少兩個(gè)摩爾圖像面與所述摩爾放大裝置垂直，所述方法包括 a)將觀看時(shí)可看見的期望的三維摩爾圖像限定為所述目標(biāo)圖形； b)將周期或至少局部周期地設(shè)置的微聚焦元件限定為聚焦元件格柵； c)在摩爾放大裝置橫向傾斜和前后傾斜時(shí)，為所述可視的三維摩爾圖像限定為期望的放大等級(jí)和期望運(yùn)動(dòng)； d)對于每一個(gè)要示出的圖像部分，為示出三維摩爾圖像的圖像部分的相關(guān)微圖形圖像部分與為在圖形平面上設(shè)置微圖形圖像部分而設(shè)有的相關(guān)柵元部件，都可以由摩爾放大裝置與相關(guān)摩爾圖像平面的間距計(jì)算出，限定為放大等級(jí)、運(yùn)動(dòng)行為和聚焦元件格柵，以及 e)為示出每一個(gè)圖像部分而計(jì)算的微圖形圖像部分組合而形成圖形圖像，所述圖形圖像根據(jù)相關(guān)柵元部件而設(shè)置在圖形平面上； 在許多特別是更復(fù)雜的摩爾圖像中，當(dāng)要示出圖像部分時(shí)，從三維摩爾圖像的單個(gè)圖像點(diǎn)開始是有利的，在步驟d)中，就這些摩爾圖像點(diǎn)中的每一個(gè)而言，確定相關(guān)微圖形圖像點(diǎn)和柵元是有利的，所述柵元為在圖形平面上微圖形圖像點(diǎn)的重復(fù)裝置而設(shè)置。對于單個(gè)摩爾圖像點(diǎn)，相關(guān)摩爾圖像平面與所述摩爾放大裝置之間的間距，可由摩爾放大裝置上方摩爾圖像點(diǎn)的高度簡單地給出。即使有多個(gè)或更多摩爾圖像點(diǎn)，所述摩爾圖像點(diǎn)位于同一高度和同一摩爾平面，對于所述圖形圖像的計(jì)算，通常比較簡單和有利的的是根據(jù)步驟d)，對每一個(gè)摩爾圖像點(diǎn)分別進(jìn)行確定；然后，在步驟e)由重復(fù)設(shè)置的微圖形圖像點(diǎn)構(gòu)成所述圖形圖像；接著，先組合位于摩爾圖像平面上的摩爾圖像點(diǎn)，再根據(jù)步驟d)實(shí)現(xiàn)對被組合圖像點(diǎn)集的確定。
優(yōu)選地，在步驟c)，對于三維摩爾圖像的基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)而限定傾斜方向γ(將以此方向來看視差)，也限定了對于此基準(zhǔn)點(diǎn)和指定傾斜方向的期望的放大等級(jí)和運(yùn)動(dòng)行為。對于三維摩爾圖像的其它點(diǎn)，步驟d)中的摩爾放大系數(shù)基于相對于基準(zhǔn)點(diǎn)和指定傾斜方向的指定放大系數(shù)。
相對于基準(zhǔn)點(diǎn)，優(yōu)選地以轉(zhuǎn)換A的矩陣元件的形式限定期望的放大等級(jí)和運(yùn)動(dòng)行為，其中，由轉(zhuǎn)換矩陣和傾斜方向γ，運(yùn)用關(guān)系式可計(jì)算出相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的放大系數(shù)。
在步驟d)中，運(yùn)用關(guān)系式及其反轉(zhuǎn)關(guān)系式可有利地計(jì)算出對于三維摩爾圖像的更遠(yuǎn)的點(diǎn)(Xi，Yi，Zi)、放大系數(shù)vi和在圖像平面(xi，yi)上分配的點(diǎn)的坐標(biāo)。在這里，e代表圖形平面上的聚焦元件格柵的有效距離。
在步驟b)中，以格柵矩陣W來得當(dāng)?shù)叵薅ň劢乖駯?。那么，在步驟d)中，屬于放大系數(shù)vi的圖形平面上的點(diǎn)被有利地合并在一起，以形成微圖形圖像部分，對于這個(gè)微圖形圖像部分，周期或至少局部周期地設(shè)置的圖形格柵Ui可運(yùn)用關(guān)系式來計(jì)算，轉(zhuǎn)換矩陣Ai由給出，并且

代表其逆矩陣。
在一個(gè)方法變體中，在步驟b)中以二維布拉菲格柵的形式來限定聚焦元件格柵，所述二維布拉菲格柵具有格柵矩陣w1i，w2i代表柵元向量

的部分，其中i＝1，2。
根據(jù)另一方法變體，為制造柱形透鏡3D摩爾放大器，用矩陣W來限定柱形透鏡格柵，或 在這里，D代表透鏡間距，φ代表柱形透鏡的方向。
在本發(fā)明的所有方面，布拉菲格柵的格柵參數(shù)可以獨(dú)立定位。然而，根據(jù)本發(fā)明，還有可能位置相關(guān)地調(diào)整圖形格柵柵元的格柵向量

和

(或者

和

在多個(gè)圖形格柵Ui的情況下)和聚焦元件格柵的柵元向量

和

局部周期參數(shù)和的變化相對于周期長度僅緩慢變化。這樣，可以確信的是，裝置可以通過布拉菲格柵總是被合理地描述。
用于制造安全或者有價(jià)證券例如鈔票、支票、身份證卡等的安全文件優(yōu)選地安裝有上述的類型的安全元件。所述安全文件尤其包含由紙或者塑料組成的基底載體。
本發(fā)明還包含數(shù)據(jù)載體，特別是名牌物品、有價(jià)證券、裝飾性物品，如包裝材料、郵票等具有上述類型的安全元件。在這里，安全元件可以被設(shè)置在窗口區(qū)域，也就是，數(shù)據(jù)載體的透明的或者未包裝的區(qū)域。



本發(fā)明進(jìn)一步示例性的實(shí)施方式和本發(fā)明的有益效果將參照附圖在下文中詳述。為了提高清晰性，在圖紙中未示出刻度和比例。
在附圖中 圖1是一種具有嵌入式安全線和附著式傳遞元件的鈔票的示意圖。
圖2是示意地示出了本發(fā)明的安全元件的層結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖3示意地示出了當(dāng)觀察摩爾式放大裝置時(shí)用于限定出現(xiàn)的變量的關(guān)系。
圖4是對用于示出簡單的三維摩爾圖像的摩爾放大裝置中出現(xiàn)的變量的進(jìn)一步限定。
圖5是示意地示出了，當(dāng)觀看摩爾放大裝置時(shí)，在圖形平面上不同圖像格柵的情況下，說明不同的放大效果實(shí)現(xiàn)的關(guān)系。
圖6(a)中示出了簡單的三維圖形，即字母″P″；(b)中示出了僅由兩個(gè)平行圖像平面形成的圖形；(c)中示出了由五個(gè)平行圖像平面形成的圖形。
圖7(a)中示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的圖形圖像；(b)中示意地示出了當(dāng)用適當(dāng)?shù)牧呅瓮哥R格柵來觀看來自(a)的圖形圖像時(shí)產(chǎn)生的部分三維摩爾圖像。
圖8(a)中示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的圖形圖像，所述圖形圖像具有正交視差運(yùn)動(dòng)行為；(b)中示意地示出了當(dāng)用適當(dāng)?shù)木匦瓮哥R格柵來觀看來自(a)的圖形圖像時(shí)產(chǎn)生的部分三維摩爾圖像。
圖9(a)中示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的圖形圖像，所述圖形圖像具有對角線運(yùn)動(dòng)行為；(b)中示意地示出了當(dāng)用適當(dāng)?shù)木匦瓮哥R格柵來觀察來自(a)的圖形圖像時(shí)產(chǎn)生的部分三維摩爾圖像。
圖10示意地示出了，當(dāng)觀看摩爾放大裝置時(shí)，在圖形平面不同高度d1，d2的情況下，說明不同的放大效果實(shí)現(xiàn)的關(guān)系。

具體實(shí)施例方式 現(xiàn)使用用于鈔票的安全元件作為示例對本發(fā)明進(jìn)行說明。圖1示出了鈔票10的示意圖，鈔票10設(shè)置有兩個(gè)按照本發(fā)明示例性實(shí)施方式的安全元件，即安全元件12和安全元件16。第一個(gè)安全元件構(gòu)成安全線12，該安全線出現(xiàn)在鈔票10表面特定的窗口區(qū)域14，并且嵌入鈔票10的內(nèi)部。第二個(gè)安全元件是由一個(gè)任意形狀的附著的傳遞元件16形成。安全元件16也可以被拓展成一個(gè)封面鋁箔的形式，所述封面鋁箔被設(shè)置在一個(gè)窗口區(qū)域上或鈔票的通孔上。該安全元件能被設(shè)計(jì)為用于俯視或通視、或二者的結(jié)合。此外，還可以使用其中透鏡格柵設(shè)置在圖形圖像兩側(cè)的雙側(cè)設(shè)計(jì)。
所述安全線12和傳遞元件16都可包含根據(jù)本發(fā)明示例性的實(shí)施方式的摩爾放大裝置。用于上述裝置的操作原理和創(chuàng)造性的制造方法將基于傳遞元件16在下面進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖2概要地示出了傳遞元件16的層結(jié)構(gòu)橫截面，其中僅描述了必需解釋其運(yùn)行原則的部分層結(jié)構(gòu)。傳遞元件16包含透明塑料箔形式的基板20，在示例性的實(shí)施方式中是20μm厚的聚酯箔。
在所述基底箔的上面裝配確格柵型的微透鏡裝置22，從而在基底箔的表面形成具有預(yù)對稱的、二維布拉菲格柵。布拉菲格柵例如可為對稱的六邊形的格柵。然而，其它更通用的對稱形狀，例如平行四邊形格柵也是允許的。
相鄰微透鏡22的間距優(yōu)選盡可能小，以便于確保覆蓋范圍盡可能高，從而獲得高對比度的顯示。所述微透鏡22設(shè)計(jì)成直徑在5μm和50μm之間的球面或者非球面，特別地一個(gè)直徑僅僅在10μm和35μm之間的球面或者非球面，這是肉眼不能察覺到的。應(yīng)該理解，在其它設(shè)計(jì)中，還可以使用更大或更小的尺寸。例如，就摩爾放大器模式而言，出于裝飾的目的，微透鏡的直徑可以在50μm和5mm之間；然而，在僅具有放大器和顯微鏡的可解碼的摩爾放大器模式中，微透鏡的直徑大小在5μm以下也能夠被使用。
在基板箔20的底部設(shè)置有圖形層26，該圖形層26包含兩個(gè)或兩個(gè)以上同樣的網(wǎng)格狀設(shè)計(jì)的柵元部件，這些柵元部件具有不同格柵周期和/或不同的格柵方向。所述每個(gè)柵元部件都由多個(gè)柵元24形成，為了清晰地描述，在圖2中僅示出這些柵元部件中的一個(gè)。具有多個(gè)柵元部件的設(shè)計(jì)例如在圖5、7(a)、8(a)和9(a)中示出。
如下文中更詳盡的說明中所述，圖2中的摩爾放大裝置給觀察者呈現(xiàn)三維摩爾圖像，換言之，包括在兩個(gè)以上空間相隔、且方向垂直于摩爾圖像裝置的摩爾圖像平面上的圖像部分的摩爾圖像。為此，在每種情況下，圖形層26的每一柵元部件都被分配到一個(gè)摩爾圖像平面上，該柵元部件的柵元24包括微圖形圖像部分28，其中微圖形圖像部分28用于示出正好分配到該摩爾圖像平面的圖像部分。
除了透鏡格柵以外，圖形格柵也形成具有預(yù)選的或者計(jì)算出的對稱性的二維布拉菲格柵，再次以一個(gè)平行四邊形來作說明。如圖2所示，通過柵元24相對于透鏡22的偏移，柵元24的布拉菲格柵與微透鏡22的布拉菲格柵在對稱性和/或其格柵參數(shù)的大小上稍微有所不同，以產(chǎn)生期望的摩爾放大效果。在這里，柵元24的格柵周期和格柵直徑與微透鏡22的格柵周期和格柵直徑有同樣的重要性，優(yōu)選范圍在5μm到50μm之間，特別優(yōu)選范圍在10μm到35μm之間，使得微圖形圖像部分28用肉眼也是不能觀察到的。在具有上述更大或更小點(diǎn)的微透鏡設(shè)計(jì)中，柵元24當(dāng)然也相應(yīng)地拓展得更大或更小一些。
基底箔20的視覺厚度和微透鏡22的焦距長度相互協(xié)調(diào)，使得圖形層26大約位于透鏡的焦距之外?；撞?0因此形成了光學(xué)分割層，從而確保微透鏡22和具有圖形圖像部分28的圖形層的期望的、恒定的分隔。
由于格柵參數(shù)略有不同，當(dāng)從上面透過微透鏡22觀察的時(shí)候，觀察者每次看到的微圖形圖像部分28的子區(qū)域稍顯不同，這樣總體來說，多個(gè)微透鏡22產(chǎn)生一個(gè)微圖形的放大圖像。其中，生成的摩爾放大取決于所用布拉菲格柵參數(shù)的相對差異。例如，如果兩個(gè)六邊形格柵的光柵周期相差1％，摩爾放大結(jié)果就會(huì)是100倍。為了對操作原則的更詳細(xì)說明和為了有利地設(shè)置圖形格柵和微透鏡格柵，請參考德國專利申請10 2005 062 132.5和國際申請PCT/EP2006/012374，它們所披露的內(nèi)容在這里通過引用并入本文。
本申請的摩爾圖像裝置不僅為觀察者呈現(xiàn)在所述裝置平面之前或后浮動(dòng)的平面物體，而且呈現(xiàn)具有擴(kuò)展到空間立體感的圖形的三維摩爾圖像。因而，這些摩爾放大裝置以下也被稱作3D摩爾放大器。
特別地，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)摩爾放大裝置傾斜時(shí)，三維摩爾圖像示出以與傾斜方向不同的方向移動(dòng)。如下文中詳述的，在這樣的設(shè)計(jì)中，三維視覺印象和來自傾斜運(yùn)動(dòng)的空間感之間相互不一致，甚至互相矛盾，從而在一些情況下為觀察著呈現(xiàn)引人注目的、具有高度關(guān)注的幾乎令人眼花繚亂的效果。
此外，介紹數(shù)學(xué)方法來描述所有的3D摩爾放大器的變體，并且借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行磨制用以制造生產(chǎn)。此外，3D摩爾放大器生成的三維摩爾圖像也應(yīng)該能夠沒有視野限制地看到。
這樣，為了解釋根據(jù)本發(fā)明所述的方法，參照圖3和圖4首先限定并簡要地描述必需的變量。為了更精確地說明，參見德國專利申請10 2005 062132.5和國際申請PCT/EP2006/012374，它們所公開的內(nèi)容通過引用并入本文。
圖3和圖4示意地示出了摩爾式放大裝置30，其中未示出所述裝置的刻度(scale)。該裝置具有圖形平面32和透鏡平面34，在圖形平面32中設(shè)置具有微圖形圖像部分的圖形圖像，在透鏡平面34中設(shè)置微透鏡格柵。摩爾放大裝置30產(chǎn)生兩個(gè)或兩個(gè)以上摩爾圖像平面36和36′(如圖3所示)，其中描述了觀察者38觀察到的放大的摩爾圖像40(圖4)。
圖形平面32中的微圖形圖像部分的裝置可用一個(gè)二維布拉菲格柵或者三維布拉菲格柵來描述，所述二維或三維布拉菲格柵的單位單元可以用向量

和

來代表(具有分量u11，u21和u12，u22)。為了清晰地表述，在圖3中選出這些單位單元中的一個(gè)來描述。
用簡潔的符號(hào)來描述，圖形格柵的單位單元也可以圖形格柵矩陣

來表示(以下也常簡稱圖形格柵) 對于圖形平面上的兩個(gè)或兩個(gè)以上圖形格柵，相關(guān)圖像格柵矩陣在下文中用不同的系數(shù)U1，U2，....來表示。
透鏡平面34中的微透鏡裝置也可用一個(gè)二維布拉菲格柵來描述，所述二維布拉菲格柵的基本單元可以用向量

和

來代表(具有分量w11，w21 and w12，w22)。
摩爾圖像平面36和36′中的單位單元可以用向量

和

來表示(具有分量t11，t21 and t12，t22)。對三維摩爾圖像而言，除了圖形面中的二維點(diǎn)位以外，摩爾圖像點(diǎn)所處的摩爾圖形面也需要進(jìn)行說明，以完整描述摩爾圖像點(diǎn)。在這一描述的上下文中，這通過規(guī)定摩爾圖像點(diǎn)的Z部分(換言之，觀察到圖像點(diǎn)在摩爾放大裝置的平面上方或者下方浮動(dòng)的高度，如圖3和圖4所示)來實(shí)現(xiàn)。
在下文中，表示圖形平面32中的常規(guī)點(diǎn)，表示摩爾圖像平面36、36′中的常規(guī)點(diǎn)。在每一個(gè)(二維)摩爾圖像平面36內(nèi)，圖像點(diǎn)都可用二維坐標(biāo)來描述。
為了能夠描述，除了垂直觀察(觀察方向35)之外，摩爾放大裝置的非垂直觀察方向(例如一般的方向35′)也是允許的，即，在透鏡平面34和圖形平面32之間的存在由圖形平面32中的位移向量表示的位移。與圖形格柵矩陣類似，矩陣(是指透鏡格柵矩陣或者簡單地說透鏡格柵)和被用來簡潔描述透鏡格柵和圖像格柵。
例如，在透鏡平面34中透鏡22的位置上，根據(jù)針孔攝像機(jī)的原則，也能利用圓形孔徑。所有的其它類型的透鏡和成像系統(tǒng)，例如非球面透鏡、圓柱形透鏡、狹縫孔徑、帶有反射鏡的圓形或者狹縫孔徑，菲涅爾透鏡、折射率透鏡、區(qū)域平板(衍射透鏡)、全息透鏡、凹反射鏡、菲涅爾反射鏡、區(qū)域反射鏡和具有聚焦或者掩蔽效應(yīng)的其它元件，都能被用作所述聚焦元件格柵中的微聚焦元件。
原則上，除了具有聚集效應(yīng)的元件外，具有掩蔽效應(yīng)(圓形或狹縫形的孔徑、以及位于圓形或者狹縫形孔徑之后的反射表面)的元件也可被用作聚焦元件格柵中的微聚焦元件。
當(dāng)利用凹反射鏡陣列、以及根據(jù)本發(fā)明帶有其它反射聚焦元件格柵時(shí)，觀察者的視線穿過位于部分透明摩爾圖像后面的反射鏡陣列的部分透明圖形圖像，把由光或者黑點(diǎn)構(gòu)成的亮點(diǎn)或黑點(diǎn)看作單個(gè)的小反射鏡。在這里，所述圖形圖像成型一般是如此精細(xì)，以致于它只能是看不清楚的。在沒有具體提及時(shí)，描述所要示的圖像和摩爾圖像之間關(guān)系的公式，不僅適用于透鏡格柵，也適用于反射鏡格柵?？梢岳斫獾氖?，根據(jù)本發(fā)明利用凹反射鏡時(shí)，反射鏡焦距長度代替透鏡焦距長度。
根據(jù)本發(fā)明，如果使用反射鏡陣列來代替透鏡陣列，則在圖2中的觀察方向是從下往上看，在圖3中平面32和34反射鏡陣列設(shè)置被互換。本發(fā)明的進(jìn)一步描述基于透鏡格柵，根據(jù)本發(fā)明，所述透鏡格柵典型地代表所有其它聚焦元件格柵。
摩爾圖像平面36和36′中的一個(gè)被精確地分配到每一個(gè)圖形格柵，從而分配到圖形平面32上每一個(gè)不同的柵元部件中。分配摩爾圖像平面到摩爾圖像格柵

由圖形平面32和透鏡平面34的柵元向量來決定，如以下公式所示 摩爾圖像平面36內(nèi)的圖像點(diǎn)可借助關(guān)系式來確定，該關(guān)系式來自圖像平面32的圖像點(diǎn)。相反，圖形平面32的格柵向量通過兩公式，即和由透鏡格柵和圖形平面36的理想的摩爾圖像格柵來確定。
如果轉(zhuǎn)換矩陣被限定為圖形平面32上的點(diǎn)和摩爾圖像平面36上的點(diǎn)的坐標(biāo)銜接，和 那么，已知四個(gè)矩陣

中的兩個(gè)，在每種情況下，其它兩個(gè)都可以計(jì)算出來。特別地， 其中，

表示單位矩陣。
如被引用的德國專利申請102005062135和國際申請PCT/EP2006/012374中詳述的，轉(zhuǎn)換矩陣

既描述摩爾放大，又描述當(dāng)摩爾形成裝置30移動(dòng)時(shí)所形成的放大的摩爾圖像的運(yùn)動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)來自圖形平面32相對于透鏡平面34的位移。
如果從提及矩陣的上下文中可以清楚地理解的話，所述格柵矩陣T，U，W，單位矩陣I和轉(zhuǎn)換矩陣A在下文中也經(jīng)常不帶雙箭頭。
如上文提及的，除了這些二維關(guān)系式之外，通過另一坐標(biāo)的限定解釋了示出的摩爾圖像40的三維關(guān)系式的拓展，該另一坐標(biāo)表明摩爾圖像點(diǎn)顯現(xiàn)出在摩爾放大裝置平面的上方或下方浮動(dòng)的空間。如果v代表摩爾放大，e代表透鏡平面34與圖形平面32之間的有效距離，其中，除了物理空間d之外，透鏡載體和透鏡格柵與圖形格柵之間的折中折射率通常被啟發(fā)式地考慮進(jìn)去，那么摩爾圖像點(diǎn)的Z部件由公式(1)給出。
Z＝v*e(1) 這樣，根據(jù)等式(1)，三維摩爾圖像40(換言之，具有不同Z值的圖像)可以用兩種方式生成。一方面，摩爾放大v可以是左邊的常量，在摩爾放大器中實(shí)現(xiàn)的e的不同值(或具有一致的有效距離e)，即，不同的摩爾放大可以通過不同圖形格柵產(chǎn)生。首先提到的方法將在下文中參照圖10更詳細(xì)地描述，最后提及的方法基于下面圖3到圖9的描述。
圖4示出了簡單的三維摩爾圖像40，及其僅在兩個(gè)空間間隔的摩爾圖像平面36、36′上被分解成圖像部分42、44的分解圖，該圖充分能解釋本發(fā)明的基本設(shè)計(jì)特點(diǎn)。特別地，對于圖像平面36(字母″P″中的頂層42)上的圖像部分，摩爾放大v1通過選擇適當(dāng)?shù)膱D形格柵U1來實(shí)現(xiàn)；對于圖像平面36′(字母″P″的底層44)上的圖像部分，摩爾放大v2通過選擇適當(dāng)?shù)膱D形格柵U2來實(shí)現(xiàn)，使得如果有效距離是常量的話，兩個(gè)圖像平面36、36′有不同的Z值產(chǎn)生。
Z1＝v1*e，Z2＝v2*e， 為了解釋原理的效果，首先考慮矩陣A的一個(gè)特例來描述純理論的放大，換言之，沒有旋轉(zhuǎn)或扭曲，其中i＝1，2。
如果透鏡格柵W被限定，那么，借助關(guān)系式(M2)，圖形格柵U1和U2隨之得出和 在圖5中示出了不同放大的實(shí)現(xiàn)，在圖形平面上，作為第一微圖形元件的虛線箭頭50被設(shè)置在具有格柵周期p1的第一圖形格柵U1中；同時(shí)也示出，作為第二微圖形元件的實(shí)線箭頭52被設(shè)置在與透鏡平面34的相同有效距離為d的具有稍大些的格柵周期p2的第二圖形格柵U2中。
由于不同的格柵周期和不同的放大系數(shù)v1和v2，根據(jù)等式(1)，由此得出的放大的摩爾圖像54、56，對于觀察者38在摩爾放大裝置平面上方的不同高度Z1、Z2浮動(dòng)。當(dāng)然，在微圖形元件50、52的設(shè)計(jì)中，也必須考慮不同的放大系數(shù)。例如，如果放大的箭頭圖像54和56看起來一樣長，那么，圖形平面32上的虛線箭頭與實(shí)線箭頭52相比較，必須適當(dāng)縮短以彌補(bǔ)摩爾圖像中較高的放大系數(shù)。
對于負(fù)的放大系數(shù)，圖5的描述是有效的，其中，摩爾圖像在放大裝置上方浮動(dòng)；對于正的放大系數(shù)，相應(yīng)地給觀察者呈現(xiàn)出摩爾圖像在摩爾放大裝置的下方浮動(dòng)。
一般來說，對于3D摩爾放大器，轉(zhuǎn)換矩陣Ai在每種情況下包括描述旋轉(zhuǎn)和扭曲的相匹配部分A′，以及圖像平面的不同放大系數(shù)vi 現(xiàn)在，通過公式 把3D摩爾放大器的原理等式結(jié)合進(jìn)摩爾圖像平面36、36′的點(diǎn)

中，所述摩爾圖像平面36、36′具有圖形平面32上點(diǎn)的坐標(biāo)
或相反地 上文所述沒有旋轉(zhuǎn)或扭曲的純理論放大的特殊情況，作為一個(gè)特例，由等式(2a)得出 基于要示出的三維摩爾圖像圖形和摩爾圖像的期望的運(yùn)動(dòng)行為，圖形平面上的相關(guān)圖像點(diǎn)(x，y)和相關(guān)放大系數(shù)v能借助關(guān)系式(2b)計(jì)算出來，其中，三維摩爾圖像圖形由點(diǎn)集(X，Y，Z)給出，摩爾圖像的期望的運(yùn)動(dòng)行為由下文中詳述的矩陣A′的形式表示。根據(jù)關(guān)系式(7)，相關(guān)圖形格柵U被確定，如下文所示。
在這里，要示出的三維摩爾圖像圖形的點(diǎn)可以被合并，這些點(diǎn)位于放大裝置上方或下方的同一高度Z，由于Z＝v*e，這些點(diǎn)也需要相同的放大系數(shù)v和相同的圖形格柵矩陣。換言之，與摩爾圖像圖形上的平行交叉點(diǎn)Zi相對應(yīng)的圖形圖像點(diǎn)可以被設(shè)置在相應(yīng)的圖形格柵Ui中，所述圖形格柵Ui被一致地創(chuàng)建。
對于觀察者，現(xiàn)在特別是被稱作“雙目視覺”和“運(yùn)動(dòng)行為”的兩個(gè)作用有助于三維圖像效果的產(chǎn)生。
根據(jù)雙目視覺作用，應(yīng)用摩爾放大器到這樣的程度，即，使得所述裝置的橫向傾斜會(huì)導(dǎo)致圖像點(diǎn)的橫向位移，當(dāng)兩只眼睛一起看的時(shí)候，放大的摩爾圖像看起來有立體效果。在正常觀察距離約25cm的情況下，由于在兩只眼睛之間橫向“傾斜角度”大約為15°，眼睛看到的橫向位移的圖像點(diǎn)被大腦解釋為依賴于其橫向位移的方向，好像圖像點(diǎn)位于實(shí)際基底平面的前面或者后面；依賴于其或多、或少、或高、或低的位移幅度。
“運(yùn)動(dòng)行為”作用意味著當(dāng)放大器傾斜時(shí)，所述圖形的事先覆蓋的尾部區(qū)域可以看得見，這樣圖形可被立體地觀察到。其中，所述放大器被構(gòu)建，從而使得所述裝置橫向傾斜導(dǎo)致圖像點(diǎn)的位移。
如果所述兩個(gè)作用有類似的影響，那么就產(chǎn)生持續(xù)不斷的像在通常的立體視覺中一樣的三維圖像效果。
在根據(jù)等式(2c)特例設(shè)計(jì)的特殊3D摩爾放大器中，兩個(gè)作用事實(shí)上都有相似的影響，如下所述。這樣的3D摩爾放大器以此方式向觀察者傳遞通常的、持續(xù)的三維圖像效果。
然而，在不是根據(jù)特例(2c)而是依照一般等式(2a)和(2b)構(gòu)建的3D摩爾放大器中，“雙目視覺”和“運(yùn)動(dòng)行為”兩個(gè)作用可以導(dǎo)致不同的或甚至矛盾的視覺效果。對觀察者來說，用這種3D摩爾放大器可能產(chǎn)生不同甚至矛盾的印象，從而為觀察著產(chǎn)生引人注目的、具有高度關(guān)注的幾乎令人眼花繚亂的效果。
為了實(shí)現(xiàn)這樣的視覺效果，當(dāng)傾斜摩爾放大裝置時(shí)，知道和系統(tǒng)地控制摩爾放大的運(yùn)動(dòng)行為是重要的。
轉(zhuǎn)換矩陣A的列可用如下向量來解釋 向量表示如果圖形格柵和透鏡格柵組成的裝置被橫向傾斜時(shí)，發(fā)生的摩爾圖像的移動(dòng)方向。向量表示如果圖形格柵和透鏡格柵組成的裝置被向前/向后傾斜時(shí)，發(fā)生的摩爾圖像的移動(dòng)方向。在這里，移動(dòng)方向作如下限定如果所述裝置橫向傾斜時(shí)，摩爾圖像的移動(dòng)方向與水平線之間的角度β1由公式給出。如果所述裝置向前/向后傾斜時(shí)，摩爾圖像的移動(dòng)方向與水平線之間的角度β2由公式給出。
回到圖4的說明，位移向量由公式(3a)給出。三維摩爾圖像40向與參考方向相比較的方向移動(dòng)，例如，如果所述裝置不以首選的水平方向(0°)或者向前/向后(90°)的方向中任何一個(gè)方向移動(dòng)，而是以一般的方向

來傾斜(也就是說，方向

與參考方向W構(gòu)成一個(gè)角度γ)，則水平W由下式給出。
因而，如果所述摩爾放大裝置以一般的γ角度傾斜，摩爾圖像40向的移動(dòng)方向與參考方向W形成的角度β3由公式(3b)給出。
以γ方向位于圖形平面32的一對點(diǎn)的間距在摩爾圖像平面36上以角度方向延伸，其以系數(shù)v放大。
根據(jù)等式(1)，由于當(dāng)所述裝置以γ方向傾斜時(shí)形成的視差，所示的摩爾圖像40在3D摩爾放大器中顯示出在基底平面上方或下方以公式(4)所示的Z高度或深度浮動(dòng)(“運(yùn)動(dòng)作用”)；其中，所述3D摩爾放大器用轉(zhuǎn)換矩陣A來構(gòu)建，所述轉(zhuǎn)換矩陣A具有在圖形平面32和透鏡平面34之間的有效距離為e。
Zbinocular＝vx·e＝e·(a11cosγ+a12sinγ).(5) 另一方面，兩只眼睛都以眼睛分離的方向，即不在方向γ上看的時(shí)候，只有眼睛分離方向上的部件顯現(xiàn)以摩爾放大。如果，兩只眼睛都在x方向彼此相鄰，那么深度效果為 Zbinocular＝vx·e＝e·(a11cosγ+a12sinγ).(5) 由運(yùn)動(dòng)作用Zmovement產(chǎn)生的立體感與由雙目視覺作用Zbinocular產(chǎn)生的立體感，對于幾乎所有的眼睛分離方向都是不同的。這樣，當(dāng)所述裝置以γ方向傾斜時(shí)，對于眼睛，摩爾圖像40看起來展現(xiàn)另一立體感，即立體深度Zbinocular，而不是當(dāng)傾斜時(shí)形成視差的立體深度Zmovement。
在上文提到的特例情況下，換言之，a11＝a22＝v以及a21＝a12＝0，Zbinocular和Zmovement的值相等，使得其中雙目視覺作用和傾斜時(shí)的視差作用導(dǎo)致相同的立體效果和連續(xù)的三維圖像效果。
前面的解釋首先把圖形點(diǎn)、圖形點(diǎn)集或具有簡單立體部分Z的圖形部分的關(guān)系聯(lián)系起來。根據(jù)本發(fā)明，為了把圖形點(diǎn)或者在不同高度Z1，Z2....圖形部分表現(xiàn)出來，在圖形平面上設(shè)有不同深度的圖形點(diǎn)或圖形部分，隨著變化的轉(zhuǎn)換矩陣A1，A2....被設(shè)置進(jìn)變化了的網(wǎng)線空間。在這里，每種情況下，不同圖形部分的放大系數(shù)vi可基于根據(jù)等式(3c)的傾斜方向中的放大系數(shù)v與原始轉(zhuǎn)換矩陣 等. 其中，Z1＝v1·e，Z2＝v2·e，等。
在上文中已經(jīng)用到的術(shù)語中，Ai＝vi A′，其中A′是匹配的部分，那么A′＝A/v。與等式(4a)、(4b)類似，摩爾圖像平面36、36′上的點(diǎn)和圖形平面32通過以下等式聯(lián)系起來， 等。
或者通過以下等式聯(lián)系起來 等。
借助關(guān)系式(M2)，各個(gè)圖形格柵U1，U2，...由透鏡格柵W和轉(zhuǎn)換矩陣A1，A2...決定，其中 等。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，下述方法可用來構(gòu)建圖形圖像到指定的三維摩爾圖像中。
對于期望的三維摩爾圖像的參照點(diǎn)X，Y，Z，除了透鏡格柵W以外，轉(zhuǎn)換矩陣A和傾斜方向γ都被限定，以該方向觀看到視差。
對于這些規(guī)格參數(shù)，借助等式(3c)可計(jì)算出放大系數(shù)v。對于摩爾圖像的更遠(yuǎn)的點(diǎn)，例如常規(guī)點(diǎn)Xi、Yi、Zi，Z部件Zi的放大系數(shù)根據(jù)公式(6b)來確定，根據(jù)公式(7)確定圖像平面xi，yi的點(diǎn)坐標(biāo)，由指定的透鏡格柵W、轉(zhuǎn)換矩陣A和放大系數(shù)vi來確定相關(guān)格柵裝置Ui。
在這里，由于依賴于Xi，Yi，Zi的位置會(huì)產(chǎn)生不同的放大系數(shù)vi，因此圖形部分在圖形格柵Ui的柵元中不適合的情況也有可能發(fā)生。在這種情況下，本申請同時(shí)提交的、名為″Security Element(安全元件)″的德國專利申請DE 102007029203.3給出了相應(yīng)的教導(dǎo)，該申請涉及將指定的圖形元件分配到多個(gè)柵元。
在這里，特別地，為了生產(chǎn)出用于示出具有一個(gè)或多個(gè)摩爾圖像元件的摩爾圖像的微光學(xué)摩爾放大裝置，在圖形面上生產(chǎn)出具有周期或至少局部周期地設(shè)置有多個(gè)柵元的圖形圖像，所述柵元具有微圖形圖像部件；而且，聚焦元件格柵被生產(chǎn)出并被設(shè)置為與圖形圖像相隔開，所述聚焦元件格柵用于具有周期或至少局部周期地設(shè)置有多個(gè)柵元的圖形圖像的摩爾放大視圖，所述每個(gè)柵元具有一個(gè)微聚焦元件。在這里，微圖形圖像部件被一起拓展，使得圖形圖像的多個(gè)空間相隔的柵元的每個(gè)微圖形圖像部件形成一個(gè)微圖形元件，該微圖形元件與放大的摩爾圖像的一個(gè)摩爾圖像元件相對應(yīng)，其尺寸比圖形圖像的一個(gè)柵元較大。為了更詳盡地說明該方法，參見被引用的德國專利申請，它們所公開的內(nèi)容通過引用并入本文。
具有柱形透鏡格柵和/或具有在任意一個(gè)方向拉伸的圖形的摩爾放大器在國際申請PCT/EP2006/012374中說明，它所公開的內(nèi)容也通過引用并入本文。這樣的摩爾放大器還可實(shí)現(xiàn)為3D摩爾放大器。
依照PCT/EP2006/012374中的解釋，在柱形透鏡3D摩爾放大器的情況下，為得出公式(6a)中的子矩陣(aij)，可以應(yīng)用關(guān)系式 其中，D代表柱形透鏡的間距；φ代表柱形透鏡的傾斜角度；uij代表圖形格柵矩陣的矩陣元件。
在具有擴(kuò)展圖形的3D摩爾放大器的情況下，公式(6a)中的子矩陣(aij)需要滿足其中，(u11，u21)是被擴(kuò)展的圖形的轉(zhuǎn)換向量。
實(shí)施例 為了說明所述創(chuàng)造性的方法，現(xiàn)將示出一些具體的典型設(shè)計(jì)。為此，圖6(a)示出了簡單的三維圖形60，即在平板上刻出的字母″P″。圖6(b)示出了僅由兩個(gè)平行圖像平面形成的圖形，包括三維字母圖形的頂層62和底層64；圖6(c)示出了由五個(gè)平行圖像平面形成的圖形和具有五個(gè)字母圖形的截面圖像66的圖形。
根據(jù)本發(fā)明，由于所有的基本方法步驟已經(jīng)基于三維圖形很清楚地說明了，因此三維圖形僅在兩個(gè)圖像平面示出，并且根據(jù)圖6(b)來設(shè)計(jì)這些圖形的實(shí)施例。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，實(shí)施許多圖像平面的方法也沒有困難，例如根據(jù)圖6(c)，或者依據(jù)圖6(a)所示的準(zhǔn)連續(xù)的圖像面。特別在更復(fù)雜的摩爾圖像情況下，有利地通常不是從面積部分開始，而是從三維摩爾圖像的單個(gè)圖像點(diǎn)作為要示出的圖形部分開始，如上文中等式(6a)、(6b)和(7)的大概解釋的一樣，對于這些摩爾圖像點(diǎn)的每一個(gè)，確定相關(guān)微圖形圖像點(diǎn)和為在圖形平面上重復(fù)設(shè)置微圖形圖像點(diǎn)的柵元裝置。在實(shí)踐中，利用的圖像面的數(shù)量或者用來示出圖像點(diǎn)的數(shù)量也將特別地基于期望的三維圖形的復(fù)雜性。
實(shí)施例1 圖7示出一個(gè)示例性實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中限定了六邊形透鏡格柵W。選擇O型圈作為要示出的三維圖形，如圖6(b)所示，該圖形以字母頂層和底層形成的兩個(gè)圖像平面來描述。
作為轉(zhuǎn)換矩陣Ai，限定矩陣以描述純理論的放大，其中頂層區(qū)域的放大系數(shù)是v1＝16，底層的放大系數(shù)是v2＝19。
這樣，在期望的圖形大小為50mm的情況下，六邊形透鏡格柵中，透鏡圖像的有效距離為e＝4mm，透鏡間距為5mm，用上述的圖形格柵中圖形大小的關(guān)系式(6b)和(7)，可得出頂層區(qū)域的值為50mm/16＝3.1mm，底層區(qū)域的值為50mm/19＝2.63mm。
所述頂層區(qū)域圖形格柵的格柵間距尺寸為(1-1/16)*5mm＝4.69mm，底層區(qū)域圖形格柵的格柵間距尺寸為(1-1/19)*5mm＝4.74mm。三維摩爾圖像的可感知的厚度尺寸為(19-16)*4mm＝12mm。
圖7(a)示出了用這種方法構(gòu)建的圖形圖像70，其中兩個(gè)微圖形元件“頂圈”和“底圈”的不同網(wǎng)線板間距可清楚地看到。如果圖7(a)中的圖形圖像70通過所引用的六邊形透鏡格柵來觀察的話，就會(huì)產(chǎn)生在摩爾放大裝置下方浮動(dòng)的三維摩爾圖像72，其中部分圖像在圖7(b)中被示意性地示出。
在摩爾圖像72中，可以看見多個(gè)相互緊鄰的圈74、76。如果正好從前面觀察所述裝置，那么從前面看到中間的圈74，從相應(yīng)的側(cè)面對角地看到周圍的圈76。如果傾斜所述裝置，那么可以從側(cè)面對角地看到中間的圈74，周圍的相鄰的圈76相應(yīng)地改變它們的視圖。
實(shí)施例2 圖8示出了具有正交視差運(yùn)動(dòng)的示例性實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中選擇矩形透鏡格柵W。從面(panel)刻出的字母“P”作為要示出的三維圖形，如圖6所示。
作為轉(zhuǎn)換矩陣Ai，限定矩陣用于描述除了以系數(shù)vi表示的放大，以及當(dāng)摩爾放大裝置傾斜時(shí)的正交視差運(yùn)動(dòng)行為。
因而，公式(6a)以表示，公式(7)以表示，其中 在本示例性實(shí)施方式中，頂層區(qū)域的放大系數(shù)為v1＝8，底層區(qū)域的放大系數(shù)為v2＝10。假設(shè)期望的圖形大小(字母的高度)為35mm，透鏡與圖像的有效距離再次為e＝4mm，矩形透鏡格柵中的透鏡間距為5mm。
那么，利用關(guān)系式(6b)和(7)，可以得出用于頂層區(qū)域的圖形格柵中圖形大小的值為35mm/8＝4.375mm；而底層的值為35mm/10＝3.5mm。
頂層的圖形格柵U1結(jié)果是底層的圖形格柵U2結(jié)果是 像往常一樣，通過轉(zhuǎn)換矩陣A-1，在這些格柵中運(yùn)用的圖形元件相對于期望的目標(biāo)圖形被旋轉(zhuǎn)和鏡射。三維摩爾圖像的可視厚度為(10-8)*4mm＝8mm。
圖88(a)示出了用這種方式構(gòu)建的圖形圖像80，在該圖形圖像中清楚地看到所述的兩個(gè)微圖形元件“頂圈”和“底圈”的兩個(gè)不同圖形格柵U1、U2。如果用所引用的矩形透鏡格柵來觀察圖8(a)中的圖形圖像80的話，就會(huì)產(chǎn)生在摩爾放大裝置上方浮動(dòng)的三維摩爾圖像82，其中部分圖像在圖8(b)中被示意性地示出。
如果摩爾放大裝置被橫向傾斜(傾斜方向84)，那么從上方或從下方觀看圖形；如果該裝置被縱向傾斜(傾斜方向86)，那么橫向地觀看圖形，這樣使得形成圖形空間拉伸和立體感。
然而，通過雙目視覺，不會(huì)證實(shí)這種立體感，因?yàn)闆]有用于橫向運(yùn)動(dòng)的x-部分的出現(xiàn)，上述圖形仍然在基底面上。這種矛盾的感覺極其顯著，這樣對觀看者來說，具有高關(guān)注度和認(rèn)知感。
實(shí)施例3 像圖8中的示例性實(shí)施方式一樣，圖9中的示例性實(shí)施方式從由面板刻出的字母“P”開始作為要示出的三維圖形。在該示例性實(shí)施方式中，當(dāng)所述摩爾圖像裝置傾斜時(shí)，該圖形對角地移動(dòng)。
作為轉(zhuǎn)換矩陣Ai，限定矩陣描述除了以系數(shù)為vi表示的放大，以及當(dāng)摩爾放大裝置傾斜時(shí)的斜線運(yùn)動(dòng)行為。
因而，等式(6a)表示為等式(7)表示為其中 在本示例性實(shí)施方式中，頂層區(qū)域的放大系數(shù)為v1＝8，底層區(qū)域的放大系數(shù)為v2＝10。假設(shè)期望的圖形大小(字母的高度)為35mm，透鏡與圖像的有效距離為e＝4mm，矩形透鏡格柵中的透鏡間距為5mm。
那么，利用關(guān)系式(6b)和(7)，可以得出用于頂層區(qū)域的圖形格柵中圖形大小的值為35mm/8＝4.375mm；以及底層的值為35mm/10＝3.5mm。
頂層的圖形格柵U1結(jié)果是底層的圖形格柵U2結(jié)果是 像往常一樣，在這些格柵中運(yùn)用的圖形元件通過轉(zhuǎn)換矩陣相對于期望的目標(biāo)圖形而被扭曲。三維摩爾圖像的可視厚度為(10-8)*4mm＝8mm。
圖9(a)示出了用這種方式構(gòu)建的圖形圖像90，在該圖形圖像中清楚地看到所述的兩個(gè)微圖形元件“頂圈”和“底圈”的兩個(gè)不同圖形格柵U1、U2與圖形元件的扭曲。
如果通過所引用的矩形透鏡格柵來觀察圖9(a)中的圖形圖像90的話，就會(huì)產(chǎn)生在摩爾放大裝置上方浮動(dòng)的三維摩爾圖像92，其中部分圖像在圖9(b)中被示意性地示出。
如果橫向傾斜摩爾放大裝置，那么從45°角斜觀圖形。如果該裝置被縱向傾斜，那么就從上方或者下方來觀看圖形，從而使得形成圖形空間拉伸和立體存在的感覺。然而，通過雙目視覺作用這種立體感沒有被充分證實(shí)。根據(jù)這種立體感，所述圖形不如傾斜時(shí)立體效果那么明顯，因?yàn)閷τ陔p目視覺作用情況下的立體感來說，只有對角運(yùn)動(dòng)的x部分發(fā)揮作用。
實(shí)施例4 實(shí)施例4是實(shí)施例3的修改版，在尺寸上被設(shè)計(jì)為使得其特別適用于鈔票中的安全線。
實(shí)施例4中使用的摩爾圖像(字母“P”)和轉(zhuǎn)換矩陣Ai對應(yīng)于實(shí)施例3中摩爾圖像和轉(zhuǎn)換矩陣。然而，在本示例性實(shí)施方式中，頂層區(qū)域的放大系數(shù)為v1＝80，底層區(qū)域的放大系數(shù)為v2＝100；圖形大小(字母的高度)為3mm。透鏡與圖像的有效距離為e＝0.04mm，矩形透鏡格柵中的透鏡間距為0.04mm。
這樣，再次利用關(guān)系式(6b)和(7)，可以得出用于頂層區(qū)域的圖形格柵中圖形大小的值為3mm/80＝0.0375mm；以及底層的值為3mm/100＝0.03mm。
頂層的圖形格柵U1結(jié)果是底層的圖形格柵U2結(jié)果是 在這些格柵中運(yùn)用的圖形元件同樣地通過轉(zhuǎn)換矩陣相對于目標(biāo)圖形而被扭曲。三維摩爾圖像的可視厚度為(100-80)*0.04mm＝0.8mm。
如果使用者把適當(dāng)?shù)卦O(shè)置有安全線的鈔票橫向傾斜，那么其從45°角斜觀圖形， 如果其縱向傾斜該鈔票，那么就從上方或者下方來觀看圖形，從而使得形成圖形空間拉伸和立體感。然而，通過雙目視覺作用這種立體感沒有被充分證實(shí)。根據(jù)這種立體感，所述圖形不如傾斜效應(yīng)模擬時(shí)立體效果那么明顯，因?yàn)閷τ陔p目視覺作用情況下的立體感來說，僅對角運(yùn)動(dòng)的x部分發(fā)揮作用。
這種立體感上的矛盾極其顯著，這樣對觀看者來說，有高關(guān)注度和認(rèn)知感。
正如圖4的描述中已經(jīng)提及的一樣，還可以在三維摩爾圖像中實(shí)現(xiàn)不同的Z值，其中，在摩爾放大為常量v的情況下，對于透鏡平面和圖形平面之間的有效距離e可以實(shí)現(xiàn)不同的值。
在這里，圖10說明了不同放大的實(shí)現(xiàn)。在該圖中示出了設(shè)有不同深度d1、d2的摩爾放大裝置的兩個(gè)圖形平面32、32′。作為第一個(gè)微圖形元件，虛線箭頭50在圖形平面32上；作為第二個(gè)微圖形元件，實(shí)線箭頭52在位置較低的圖形平面32′上。兩個(gè)微圖形元件50、52都被設(shè)置在格柵周期為u的同一圖形格柵U中。
由于匹配的格柵周期，產(chǎn)生的放大摩爾圖像54和56從而給觀察者38顯示出有相同的放大系數(shù)v，從而使得對于被放大的箭頭圖像54和56，箭頭50、52形成為一樣長。
在本實(shí)施方式中，摩爾放大裝置的平面上方不同的浮動(dòng)高度Z1或Z2由不同的深度d1、d2和不同的有效距離e1、e2所決定，有效距離是指透鏡平面34與圖形平面32或32′之間的有效距離 Z1＝v*e1，Z2＝v*e2。
這樣的設(shè)計(jì)可以由不同深度的圖形元件50、52來實(shí)現(xiàn)，例如通過在涂層中以相應(yīng)的模式壓花。在這里，在每種情況下，對于浮動(dòng)高度Z的有效距離e1、e2可由物理間距d1，d2、光學(xué)分割層和透鏡材料的衍射指數(shù)與透鏡焦距長度來識(shí)別出。
與圖5相類似，圖10的描述對于負(fù)的放大系數(shù)是有效的，其中摩爾圖像在所述摩爾放大裝置上方浮動(dòng)；在正放大系數(shù)的情況下，對于觀看者來說，摩爾圖像呈現(xiàn)為在所述摩爾放大裝置平面的下方浮動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種用于證券紙、有價(jià)文件等的安全元件，所述安全元件具有用于示出三維摩爾圖像的微光學(xué)摩爾放大裝置，所述三維摩爾圖像在空間隔開的至少兩個(gè)摩爾圖像面上包括要示出的圖像部分，所述至少兩個(gè)摩爾圖像面與所述摩爾放大裝置垂直，所述安全元件包括
-圖形圖像，所述圖形圖像包括兩個(gè)或兩個(gè)以上周期或至少局部周期地設(shè)置的柵元，所述柵元具有不同的格柵周期和/或不同的格柵方位，其中，每個(gè)所述柵元都被分配到一個(gè)摩爾圖像平面，并且包括用于示出分配到摩爾圖像平面的圖像部分的微圖形圖像部分；
-為所述圖形圖像的摩爾放大視圖設(shè)置的聚焦元件格柵，所述聚焦元件格柵被設(shè)置為與所述圖形圖像隔開，并包括周期或至少局部周期地設(shè)置的多個(gè)柵元，其中，每個(gè)所述柵元具有一個(gè)微聚焦元件；
其中，對于幾乎所有的傾斜方向，當(dāng)安全元件傾斜時(shí)，放大的三維摩爾圖像向摩爾運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)，所述摩爾運(yùn)動(dòng)方向不同于安全元件的傾斜方向。
2.如權(quán)利要求1所述的安全元件，其特征在于，對觀察者來說，由于所述安全元件傾斜時(shí)形成的視差，三維摩爾圖像顯示為以高于或者低于所述安全元件平面的第一高度或者深度浮動(dòng)，并且，由于在雙目視覺中眼睛的分離，所述三維圖像顯示為以高于或者低于安全元件平面的第二高度或深度浮動(dòng)，以及所述第一和第二高度或深度對于幾乎所有的視覺方向都不同。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的安全元件，其特征在于，所述圖形圖像的柵元與所述聚焦元件的柵元被周期地設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1或者2所述的安全元件，其特征在于，所述圖形圖像的柵元與所述聚焦元件的柵元被局部周期地設(shè)置，所述局部周期參數(shù)相對于周期長度僅緩慢改變。
5.如權(quán)利要求3或4所述的安全元件，其特征在于，所述周期長度或局部周期長度在3μm-50μm之間，優(yōu)選地在5μm-30μm之間，特別優(yōu)選地約在10μm-20μm之間。
6.如權(quán)利要求1-5中至少一項(xiàng)所述的安全元件，其特征在于，所述圖形圖像的柵元部件與所述聚焦元件格柵的柵元中的每一個(gè)至少局部地形成一個(gè)二維布拉菲格柵。
7.如權(quán)利要求1-6中至少一項(xiàng)所述的安全元件，其特征在于，所述微聚焦元件由非柱形透鏡或凹微反射部件形成，尤其是由圓形或多邊形基本區(qū)域的微透鏡或凹面微反射部件形成。
8.如權(quán)利要求1-6中至少一項(xiàng)所述的安全元件，其特征在于，所述微聚焦元件由這樣的長柱形透鏡或凹微反射部件形成，其縱長方向的尺寸大于250μm，優(yōu)選地大于300μm，特別優(yōu)選地大于500μm，尤其優(yōu)選地大于1mm。
9.如權(quán)利要求1-8中至少一項(xiàng)所述的安全元件，其特征在于，所述安全元件的總厚度小于50μm，優(yōu)選地小于30μm。
10.如權(quán)利要求1-9中至少一項(xiàng)所述的安全元件，其特征在于，所述圖形圖像包括文字、數(shù)字字符串或標(biāo)識(shí)的三維描述。
11.如權(quán)利要求1-10中至少一項(xiàng)所述的安全元件，其特征在于，所述微圖形圖像部分以印刷層的形式提供。
12.一種用于證券紙、有價(jià)文件等的安全元件，所述安全元件具有用于示出三維摩爾圖像的微光學(xué)摩爾放大裝置，所述三維摩爾圖像在空間隔開的至少兩個(gè)摩爾圖像面上包括要示出的圖像部分，所述至少兩個(gè)摩爾圖像面與所述摩爾放大裝置垂直，所述安全元件包括
-圖形圖像，所述圖形圖像包括以不同高度設(shè)置的、兩個(gè)或兩個(gè)以上周期或至少局部周期設(shè)置的柵元，每個(gè)所述柵元都被分配到一個(gè)摩爾圖像平面，并且包括用于示出被分配到摩爾圖像平面的圖像部分的微圖形圖像部分；
-為所述圖形圖像的摩爾放大視圖設(shè)置的聚焦元件格柵，所述聚焦元件格柵被設(shè)置為與所述圖形圖像隔開，并包括周期或至少局部周期地設(shè)置的多個(gè)柵元，其中，每個(gè)所述柵元具有一個(gè)微聚焦元件；
其中，對于幾乎所有的傾斜方向，當(dāng)安全元件傾斜時(shí)，放大的三維摩爾圖像向摩爾運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)，所述摩爾運(yùn)動(dòng)方向不同于安全元件的傾斜方向。
13.如權(quán)利要求12所述的安全元件，其特征在于，圖形圖像的柵元裝置呈現(xiàn)相同的格柵周期和相同的格柵方向。
14.如權(quán)利要求12或者13所述的安全元件，其特征在于，所述微圖形圖像部分以不同浮雕高度的浮雕層形式提供。
15.如權(quán)利要求1-14中至少一項(xiàng)所述的安全元件，其特征在于，所述安全元件為不透明覆蓋層以在某些區(qū)域覆蓋摩爾放大裝置。
16.如權(quán)利要求1-15中至少一項(xiàng)所述的安全元件，其特征在于，圖形圖像和聚焦元件格柵被設(shè)置在光學(xué)分割層相對的面。
17.如權(quán)利要求1-16中至少一項(xiàng)所述的安全元件，其特征在于，所述聚焦元件格柵具有防護(hù)層，該防護(hù)層的折射率與微聚焦元件的折射率不同，優(yōu)選地至少相差0.3。
18.如權(quán)利要求1-17中至少一項(xiàng)所述的安全元件，其特征在于，安全元件是用于安全文件、有價(jià)證券等的安全絲、開口條、安全帶、安全條、補(bǔ)丁或者標(biāo)簽等。
19.一種用于制造具有微光學(xué)摩爾放大裝置的安全元件的方法，所述放大裝置用于示出三維摩爾圖像，所述三維摩爾圖像包括在空間隔開的至少兩個(gè)摩爾圖像面上包括要示出的圖像部分，所述至少兩個(gè)摩爾圖像面與所述摩爾放大裝置垂直，所述方法包括
-在圖形平面上產(chǎn)生圖形圖像，所述圖形圖像包括兩個(gè)或兩個(gè)以上周期或至少局部周期地設(shè)置的柵元，所述柵元具有不同的格柵周期和/或不同的格柵方位，其中，每個(gè)所述柵元都被分配到一個(gè)摩爾圖像平面，并且設(shè)有用于示出被分配到摩爾圖像平面的圖像部分的微圖形圖像部分；
-為所述圖形圖像的摩爾放大視圖形成聚焦元件格柵，并將其設(shè)置為與所述圖形圖像隔開，所述聚焦元件格柵具有周期或至少局部周期地設(shè)置的多個(gè)柵元，其中，每個(gè)所述柵元具有一個(gè)微聚焦元件；
圖形平面的柵元裝置、微圖形圖像部分和聚焦元件格柵互相配合，使得對于幾乎所有的傾斜方向，當(dāng)安全元件傾斜時(shí)，放大的三維摩爾圖像向摩爾運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)，所述摩爾運(yùn)動(dòng)方向不同于安全元件的傾斜方向。
20.一種用于制造具有微光學(xué)摩爾放大裝置的安全元件的方法，所述放大裝置用于示出三維摩爾圖像，所述三維摩爾圖像在空間隔開的至少兩個(gè)摩爾圖像面上包括要示出的圖像部分，所述至少兩個(gè)摩爾圖像面與所述摩爾放大裝置垂直，所述方法包括
-在具有不同高度設(shè)置的兩個(gè)或兩個(gè)以上圖形平面上產(chǎn)生圖形圖像，每個(gè)所述圖形平面都包括周期或至少局部周期地設(shè)置的柵元裝置，每個(gè)所述柵元都被分配到一個(gè)摩爾圖像平面，并且設(shè)有用于示出分配到摩爾圖像平面的圖像部分的微圖形圖像部分；
-為所述圖形圖像的摩爾放大視圖形成聚焦元件格柵、并將其設(shè)置為與所述圖形圖像隔開，所述聚焦元件格柵具有周期或至少局部周期地設(shè)置的多個(gè)柵元，其中，每個(gè)所述柵元具有一個(gè)微聚焦元件；
圖形平面的柵元裝置、微圖形圖像部分和聚焦元件格柵相互配合，使得對于幾乎所有的傾斜方向，當(dāng)安全元件傾斜時(shí)，放大的三維摩爾圖像向摩爾運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)，所述摩爾運(yùn)動(dòng)方向不同于安全元件的傾斜方向。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，圖形平面的柵元裝置被形成為具有相同的格柵周期和格柵方向。
22.如權(quán)利要求20或21所述的方法，其特征在于，浮雕所述圖形圖像以產(chǎn)生不同高度的浮雕圖像部分。
23.一種用于制造具有微光學(xué)摩爾放大裝置的安全元件的方法，所述放大裝置用于示出三維摩爾圖像，所述三維摩爾圖像包括在空間隔開的至少兩個(gè)摩爾圖像面上包括要示出的圖像部分，所述至少兩個(gè)摩爾圖像面與所述摩爾放大裝置垂直，所述方法包括
a)將觀看時(shí)可看見的期望的三維摩爾圖像限定為所述目標(biāo)圖形；
b)將周期或至少局部周期地設(shè)置的微聚焦元件限定為聚焦元件格柵；
c)在摩爾放大裝置橫向傾斜和前后傾斜時(shí)，為所述可視的三維摩爾圖像限定為期望的放大等級(jí)和期望運(yùn)動(dòng)；
d)對于每一個(gè)要示出的圖像部分，從相關(guān)摩爾圖像平面與摩爾放大裝置相隔的間距、限定的放大等級(jí)和運(yùn)動(dòng)行為以及聚焦元件格柵計(jì)算用于示出三維摩爾圖像的圖像部分的相關(guān)微圖形圖像部分、以及在圖形平面為微圖形圖像設(shè)置的相關(guān)柵元部件，以及
e)將用于示出每一個(gè)圖像部分而計(jì)算的微圖形圖像部分組合而形成圖形圖像，所述圖形圖像根據(jù)相關(guān)柵元部件而設(shè)置在圖形平面上。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，在步驟c)，相對于對于三維摩爾圖像的基準(zhǔn)點(diǎn)，確定能夠看到視差的傾斜方向γ，，相對于所述基準(zhǔn)點(diǎn)和指定傾斜方向的期望的放大等級(jí)和運(yùn)動(dòng)行為；以及其中，對于三維摩爾圖像的其它點(diǎn)，步驟d)中的摩爾放大系數(shù)基于相對于基準(zhǔn)點(diǎn)和指定傾斜方向的指定放大系數(shù)。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的期望放大等級(jí)和運(yùn)動(dòng)行為以轉(zhuǎn)換矩陣的形式限定；以及相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的放大系數(shù)由轉(zhuǎn)換矩陣A和傾斜方向γ運(yùn)用以下關(guān)系式計(jì)算出
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，在步驟d)中，對于三維摩爾圖像的更遠(yuǎn)的點(diǎn)(Xi，Yi，Zi)，放大系數(shù)vi和在圖像平面(xi，yi)上被分配的點(diǎn)的坐標(biāo)可運(yùn)用以下關(guān)系式計(jì)算出，
或運(yùn)用以下反轉(zhuǎn)關(guān)系式計(jì)算出
其中，e代表圖形平面上的聚焦元件格柵的有效距離。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，聚焦元件格柵在步驟b)中以格柵矩陣W來限定，并且在步驟d)中，屬于放大系數(shù)vi的圖形平面上的點(diǎn)被合并在一起，以形成微圖形圖像部分，對于所形成的微圖形圖像部分，周期或至少局部周期地設(shè)置的圖形格柵Ui運(yùn)用關(guān)系式來計(jì)算，轉(zhuǎn)換矩陣Ai由給出，其中
代表Ai的逆矩陣。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，聚焦元件格柵在步驟b)中以二維布拉菲格柵的形式來限定，所述二維布拉菲格柵具有格柵矩陣w1i，w2i代表柵元向量
的部分，其中i＝1，2。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，為制造柱形透鏡3D摩爾放大器，在步驟b)中，通過矩陣W來限定柱形透鏡格柵，或
其中，D代表透鏡間距，φ代表柱形透鏡的方向。
30.如權(quán)利要求19-29中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述圖形格柵柵元和聚焦元件格柵柵元用向量
和
(或者
和
在多個(gè)圖形格柵Ui的情況下)
和
來描述，并且可位置相關(guān)地調(diào)整這些向量，以及局部周期參數(shù)和的變化相對于周期長度僅緩慢變化。
31.如權(quán)利要求19-30中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述圖形圖像和聚焦元件格柵被設(shè)置在光學(xué)分割層相對的面。
32.如權(quán)利要求19-31中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述聚焦元件格柵設(shè)有防護(hù)層，所述防護(hù)層的折射率與微聚焦元件的折射率不同，優(yōu)選地相差不少于0.3。
33.如權(quán)利要求19-32中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，圖形圖像被印刷在基底上，由微圖形圖像部分形成的微圖形元件構(gòu)成微字符或者微型圖案。
34.如權(quán)利要求19-33中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述安全元件被進(jìn)一步設(shè)有不透明的覆蓋層以在某些區(qū)域覆蓋所述摩爾放大裝置。
35.如權(quán)利要求19-34中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，要示出的三維摩爾圖像的圖像部分由單個(gè)圖像點(diǎn)、一組圖像點(diǎn)、線和部分面積形成。
36.用于制造例如鈔票、支票、身份證卡、證書等安全單證或者有價(jià)證券的安全紙張，其設(shè)有如權(quán)利要求1-35中至少一項(xiàng)所述的安全元件。
37.如權(quán)利要求36所述的安全文件，其特征在于，所述安全文件包括由紙或者塑料組成的載體基底。
38.數(shù)據(jù)載體，特別是名牌物品、有價(jià)證券、裝飾性物品等，其具有如權(quán)利要求1-35中的一項(xiàng)所述的安全元件。
39.如權(quán)利要求38所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述安全元件被設(shè)置在數(shù)據(jù)載體的窗口區(qū)域。
40.如權(quán)利要求1-35中至少一項(xiàng)所述的安全元件、如權(quán)利要求36或37所述的安全文件或者如權(quán)利要求38或39所述的數(shù)據(jù)載體在任何種類安全物品的防偽用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于證券紙、有價(jià)文件等的安全元件，所述安全元件包括用于示出三維摩爾圖像的微光學(xué)摩爾放大裝置(30)，所述三維摩爾圖像(40)在空間隔開的至少兩個(gè)摩爾圖像面上包括要示出的圖像部分(42，44)，所述至少兩個(gè)摩爾圖像面與所述摩爾放大裝置垂直；圖形圖像，所述圖形圖像包括兩個(gè)或兩個(gè)以上周期或至少局部周期地設(shè)置的柵元，所述柵元具有不同的格柵周期和/或不同的格柵方位，其中，每個(gè)所述柵元都被分配到一個(gè)摩爾圖像平面，并且包括用于示出分配到摩爾圖像平面的圖像部分(42，44)的微圖形圖像部分；為所述圖形圖像的摩爾放大視圖設(shè)置的聚焦元件格柵，所述聚焦元件格柵被設(shè)置為與所述圖形圖像隔開，并包括周期或至少局部周期地設(shè)置的多個(gè)柵元，其中，每個(gè)所述柵元具有一個(gè)微聚焦元件；對于幾乎所有的傾斜方向(公式I)，當(dāng)安全元件傾斜時(shí)，放大的三維摩爾圖像(40)向摩爾運(yùn)動(dòng)方向(公式II)移動(dòng)。
文檔編號(hào)B42D15/00GK101711203SQ200880021867
公開日2010年5月19日 申請日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者威蒂克·考爾 申請人:德國捷德有限公司