ИНФОРМАЦИОННАЯ КАРТОЧКА Российский патент 1997 года по МПК B42D15/10 B44F1/00 

Изобретение относится к защите ценных бумаг, юридических документов, банковских документов, удостоверений, кредитных, чековых и других информационных карточек от копирования и подделки, а также к рекламе, информатике, декоративно-прикладному искусству.

Известен микрорельеф, выполненный в виде синусоидального профиля, покрытого металлическим светоотражающим слоем [1] Свет от такой дифракционной решетки рассеивается только в два дифракционных порядка +1 и -1, при этом дифракционная картина симметрична относительно профиля штрихов, что уменьшает ее информационную емкость с точки зрения защиты от копирования и подделки.

Известно оптическое приспособление для создания световых эффектов [2] Приспособление содержит пластину с микрорельефом в виде фазовой дифракционной решетки с прямоугольным профилем штриха, на которую нанесен металлический светоотражающий слой. Как и синусоидальный профиль, прямоугольный профиль штриха обладает симметричной индикатрисой рассеяния в дифракционные порядки относительно профиля штриха.

Известна информационная карточка [3] прототип. Она содержит подложку и металлизированный светоотражающий слой. На отражающем слое сформированы одновременно макрорельеф и микрорельеф с переменным периодом в 1-10 мкм.

При освещении карточки белым светом от широкоуглового источника света (например, небо в пасмурную погоду, окно в помещении) окраска в цвета радуги у пространственных структур с периодом более 1 мкм быстро исчезает при увеличении периода из-за перемещения цветов в дифракционных картинах от различных точек широкоуглового источника света. Поэтому такая карточка пригодна для ее анализирования только в специальных условиях наблюдения (коллимированный пучок белого цвета, прямой солнечный свет и т.д.)
Однако очень важно с точки зрения защиты ценных бумаг, всякого рода лицензий, паспортов и других документов иметь трудно подделываемый информационный знак с характерными признаками, наблюдаемыми без специальных устройств (например, в условиях рынка, киоска, магазина, улицы). Поэтому наличие органических условий (необходим направленный свет) для наблюдения информационной карточки-прототипа относится к недостаткам прототипа.

Задачей изобретения является увеличение защищенности информационной карточки от копирования и подделки путем увеличения ее информационной емкости, то есть увеличение количества идентификационных признаков, в том числе визуально наблюдаемых.

Технический результат решения этой задачи заключается в следующем:
в создании возможности наблюдения радужной картины на поверхности информационной карточки практически в любых условиях освещения, в том числе от широкоугольного источника света (пасмурное небо, окно в помещении);
в создании различной яркости картин слева и справа от выделенного направления зеркального блеска;
в создании изменяющейся формы видимого на поверхности карточки радужного пятна при наблюдении с различных сторон профиля штриха решетки;
в создании визуального наблюдения явно выраженного незеркального блеска для решеток с периодом более 3 мкм;
в создании цветовых эффектов под малыми углами наблюдения к поверхности карточки;
в создании необычного порядка чередования цветов радуги на поверхности карточки.

Сущность изобретения заключается в том, что информационная карточка, содержащая подложку, металлизированный светоотражающий слой, на котором сформированы одновременно микро и макрорельефы, имеет микрорельеф, выполненный с постоянным или переменным периодом в диапазоне 0,3 20,0 мкм в виде спиральной или кольцевой дифракционной решетки с треугольным профилем штриха. При этом макрорельеф выделен областями без микрорельефа, а штрих выполнен с несимметричным профилем.

Подложка предназначена для закрепления на ней металлизированного светоотражающего слоя. Он может быть нанесен на подложку до формирования макро и микрорельефа на ней любо после. Макрорельеф (наименование фирмы, товарного знака, рисунок, надписи и т.п.) выделен областями отражающего слоя без микрорельефа.

Микрорельеф в виде дифракционной решетки выполнен с постоянным или переменным периодом, что позволяет наблюдать радужную картину, изменяющуюся в соответствии с изменением периода.

Период дифракционной решетки в диапазоне 0,3 1,0 мкм, когда весь видимый диапазон длин волн рассеивается в угол порядка одного радиана, позволяет видеть информационную карточку, окрашенную в цвета радуги, при самых неблагоприятных условиях освещения от широкоугольного источника света (пасмурное небо на открытой местности), так как при таком периоде угловое расстояние между различными цветами спектра достаточно велико, чтобы цвета не перемешивались при дифракции лучей, идущих от светящихся областей, находящихся на противоположных краях источника освещения.

Для увеличения яркости наблюдаемой картины треугольный штрих решетки выполняется несимметричным, чтобы перераспределить индикатрису рассеяния в сторону глаза наблюдателя.

Спиральная дифракционная решетка создает дополнительные отличительные признаки карточки. Криволинейность штриха спиральной или кольцевой дифракционной решетки образует наблюдаемую радугу в виде дуги, в отличие от радуги в виде прямых полос, наблюдаемой на обычных дифракционных решетках с прямолинейными штрихами.

При изменении периода микрорельефа от 1 до 20 мкм в сторону больших периодов решетки эффект радужной окраски быстро исчезает при всех неспециальных условиях освещения. Однако, для всех больших периодов существует легко обнаруживаемый незеркальный угол блеска решетки, обусловленный наличием несимметричного треугольного профиля штриха.

Если период дифракционной решетки меньше 0,3 мкм, то разложение в спектр видимого света на ней не происходит. При периоде больше 20 мкм начинается наблюдаться визуально структура дифракционной решетки.

Треугольный профиль штриха решетки позволяет наблюдать разложение в цвета радуги белого цвета под малыми углами наблюдения к ее поверхности в диапазоне пространственных периодов 0,3 2 мкм. Яркое освещение такой дифракционной решетки вдоль ее поверхности является отличительной особенностью предлагаемой информационной карточки.

Переменный шаг решетки информационной карточки позволяет получить эффект обратного чередования цветов в спектральном разложении белого света, что легко обнаруживается при переворачивании карточки так, что низ рисунка меняется с верхом при постоянных остальных условиях наблюдения.

Сущность изобретения заключается также в том, что макрорельеф выделен областями без микрорельефа, т.е. он образован областями, содержащими микрорельеф, на фоне областей без микрорельефа. Штрих выполнен с несимметричным треугольным профилем, шаг решетки переменный, что увеличивает ее информационную емкость и обеспечивает защиту от копирования и подделки.

На фиг.1 изображена информационная карточка с переменным периодом микрорельефа в диапазоне 0,6 1,0 мкм; на фиг.2 информационная карточка с периодом микрорельефа в диапазоне 10 -20 мкм; на фиг.3 схема расположения информационной карточки, источника света и наблюдателя при рассмотрении карточки.

На фиг. 1, 2 изображены информационные карточки с различными периодами микрорельефа. Здесь 1 источник белого цвета, 2 коллимирующая линза, 3 - металлизированный светоотражающий слой с микрорельефом в виде спиральной дифракционной решетки с несимметричным профилем штрихов и переменным периодом, увеличивающимся справа налево, 4 слой клея, 5 подложка, 6 хрусталик глаза наблюдателя, 7 сетчатка глаза наблюдателя, 8 область без микрорельефа, выделяющая макрорельеф в виде квадрата.

Пунктиром показаны направления дифракции света от различных областей решетки в дифракционном порядке, обладающем максимальной дифракционной эффективностью ( ближний порядок к углу блеска решетки).

На виде А-А показана информационная карточка со стороны падения белого света, здесь обозначена форма штрихов дифракционной решетки как часть спиральной дифракционной решетки и макрорельеф как квадрат.

На виде В изображена наблюдаемая справа радужная картина на поверхности дифракционной решетки. Здесь и далее цвета радуги обозначены буквами: К - красный, О оранжевый, Ж желтый, З зеленый, Г голубой, С синий, Ф - фиолетовый.

На виде С изображен наблюдаемый слева вид радужной картины на поверхности дифракционной решетки. На виде Д-Д показан тот же вид информационной карточки со стороны падения белого света, но с другим периодом штрихов. На виде К изображен наблюдаемый справа вид информационной карточки в виде зеркального блеска областей с микрорельефом. На виде М изображен наблюдаемый слева вид информационной карточки в виде маточных областей с микрорельефом, образующих макрорельеф. Несимметричность профиля штриха обеспечивает различную яркость картин слева и справа.

На фиг.3 изображена схема наблюдения информационной карточки. Здесь 1 - различные источники белого света (солнце, фонарь, окно, настольная лампа), 10 линия горизонта, 3 металлизированный светоотражающий слой информационной карточки с переменным периодом, увеличивающим справа налево, 9 глаз наблюдателя.

Работает информационная карточка следующим образом.

Макрорельеф в виде квадрата, в пределах которого есть, а вокруг него нет микрорельефа, виден всегда. Без радужной картины на микрорельефе он хорошо виден в нулевом порядке дифракции, т.е. в направлении отраженного от карточки света.

Радужная картина на поверхностях, покрытых микрорельефом, видна на микрорельефе с периодом 0,3 3 мкм в дифракционных порядках, отличных от нулевого, но ярче всего в порядке дифракции, который наиболее близко расположен к углу блеска дифракционной решетки. При вертикальном падении белого света на дифракционную решетку и неравнобедренном треугольном профиле штрихов дифракционная решетка разлагает белый свет в спектре цветов и рассеивает его несимметричность в обе стороны от профиля штриха. При этом диапазон угла рассеивания света больше в той части дифракционной решетки, где меньше период дифракционной решетки.

На фиг. 1 угол между показанными пунктиром направлениями минимального и максимального углов рассеивания света в правой части дифракционной решетки, где меньше расстояния между штрихами, больше, чем в левой части дифракционной решетки. В пределах угла рассеивания синий цвет рассеивается выше, чем красный, а остальные цвета рассеянного света расположены между ними. Из каждой области дифракционной решетки в глаз наблюдателя попадает какой-то один цвет. В случае наблюдения справа видна показанная на виде В вогнутая радужная полоса, состоящая из голубого, зеленого и желтого цветов. Это обусловлено криволинейностью полос дифракционной решетки, т. к. она является частью спиральной решетки.

При наблюдении слева видна показанная на виде С выпуклая радужная полоса, содержащая почти весь спектр цветов, ширина которых меньше, чем на виде слева, т. е. цветов больше и они расположены более плотно. При этом порядке чередования цветов на виде слева обратен порядку чередования цветов на виде справа. Это обусловлено переменным периодом дифракционной решетки, изменяющимся справа налево от 0,6 до 1,0 мкм.

На фиг. 2 при наблюдении справа, показанном на виде К, виден зеркальный блеск областей с микрорельефом, период которых 10-20 мкм и которые уже не разлагают солнечный свет в радужный спектр.

При этом зеркальный блеск наблюдается в узком диапазоне углов наблюдения.

При наблюдении слева на виде М виден макрорельеф, выделенный областями без микрорельефа, в виде матовых областей.

На фиг. 1 при малом, т.е. еще меньшем угле наблюдения, не показанном на фигуре, порядок чередования цветов в радужных картинах справа и слева становится одинаковым, хотя наборы цветов не совпадают. При этом свечение дифракционной поверхности наблюдается вплоть до скользящего угла наблюдения вдоль поверхности дифракционной решетки. Это обусловлено треугольным профилем штрихов дифракционной решетки и тем, что период решетки попадает в видимый диапазон длин световых волн.

На фиг.2 зеркальный блеск наблюдается только в одном направлении.

На фиг.3 изображена схема рассмотрения рисунка на информационной карточке. Предполагается, что наблюдатель, рассматривая глазом 9 рисунок на карточке, правильно разместит низ рисунка, штрих решетки слева направо, источник освещения 1 спереди-сверху и расположение плоскости карточки со светоотражащим слоем 3 как при чтении книги за письменным столом. При таких довольно определенных условиях становится понятным, где относительно источника и решетки находится глаз наблюдателя и куда ориентировать угол блеска решетки.

Криволинейный штрих решетки создает дополнительную асимметрию при рассмотрении решетки. Так, например, если верх рисунка на карточке ориентирован к центру спирали (фиг.3), то при наблюдении в определенных условиях (смотри абзац выше), все поле рисунка будет светиться цветами радуги. Криволинейность штриха спиральной (или кольцевой) дифракционной решетки образует наблюдаемую радугу в виде дуги, в отличие от радуги в виде прямых полос, наблюдаемой на обычных дифракционных решетках с прямолинейными штрихами.

При переворачивании рисунка так, что верх рисунка меняется местами с низом, в тех же условиях наблюдения на нем будет одна узкая радужная полоса света в плоскости источник-решетка-глаз. Это происходит из-за кривизны штрихов решетки. Рассеивая свет в дифракционные порядки, штрихи собирают (или рассеивают) свет по одному направлению подобно вогнутому (выпуклому) цилиндрическому зеркалу.

Переменный шаг решетки информационной карточки позволяет получить эффект обратного чередования цветов в спектральном разложении белого света, что легко обнаруживается при переворачивании карточки так, что низ рисунка меняется с верхом при постоянных остальных условиях наблюдения.

Цвета спектра остаются в нашем случае как будто "привязанными" к различным областям рисунка. Например, красный цвет соответствует низу рисунка, где нарисована буква К, а синий верху, где нарисована буква С (штрих решетки слева направо). Меняем местами верх и низ рисунка (переворачиваем карточку), теперь красный снова у буквы К, а синий у буквы С.

Для решетки с постоянным шагом цвета меняются так, что после переворота у буквы К будет синий цвет, у буквы С будет красный.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить качество информационной карточки путем увеличения ее информационной емкости, т.е. увеличить ее защищенность от копирования и подделки.

Это достигается следующим образом.

за счет создания возможности наблюдения радужной картины на поверхности информационной карточки практически в любых условия освещения, в том числе от широкоугольного источника света (пасмурное небо, окно в помещении);
за счет создания различной яркости картин слева и справа от выделенного направления зеркального блеска;
за счет создания изменяющейся формы видимого на поверхности карточки радужного пятна при наблюдении с различных сторон профиля штриха решетки;
за счет создания визуально наблюдаемого, явно выраженного незеркального блеска для решеток с периодом более 3 мкм;
за счет создания цветовых эффектов под малыми углами наблюдения к поверхности карточки;
за счет создания необычного порядка чередования цветов радуги на поверхности карточки.

Источники информации:
1. "Оптическая голография", под ред. Колфилда, М. Мир, 1982, т1, с. 202.

2. Патент РФ N 2004003, кл. G 02 B 5/18, от 02.03.92, Агешин С.Ф. и др. "Оптическое приспособление для создания световых эффектов".

3. Патент СССР N 1799331, кл. B 44 F 1/00, от 25.12.90, Гуляков Г.М. и др. "Информационная карточка" прототип.

Сущность изобретения: информационная карточка содержит подложку 5, слой клея 4, металлизированный светоотражающий слой 3, причем на отражающем слое сформированы одновременно макрорельеф и микрорельеф. Микрорельеф выполнен с переменным периодом в диапазоне 0,3 - 20,0 мкм в виде спиральной (вид А-А) дифракционной решетки с треугольным профилем штрихов. Макрорельеф выделен областью 8 без микрорельефа, а штрих выполнен с несимметричным треугольным профилем. Рассеивание направленного 1, 2 белого света позволяет глазу наблюдателя 6, 7 видеть цветовые эффекты под малыми углами наблюдения, необычно изменяющееся чередование цветов и их формы в радужном спектре (вид В, С) и асимметрию дифракционных картин, а так же видеть матовый макрорельеф и его зеркальный блеск в определенном направлении. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Информационная карточка, содержащая подложку, металлизированный светоотражающий слой, причем на отражающем слое сформированы одновременно макрорельеф и микрорельеф, отличающаяся тем, что микрорельеф выполнен с постоянным или переменным периодом в диапазоне 0,3 20,0 мкм в виде спиральной или кольцевой дифракционной решетки с треугольным профилем штриха. 2. Карточка по п. 1, отличающаяся тем, что макрорельеф выделен областями без микрорельефа, а штрих выполнен с несимметричным профилем.