МНОГОСЛОЙНЫЙ ЗАЩИТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ПЕРЕМЕННЫМ ОПТИЧЕСКИМ ЭФФЕКТОМ И ЗАЩИЩЕННЫЙ ОТ ПОДДЕЛКИ ДОКУМЕНТ Российский патент 2011 года по МПК B32B29/00 G03H1/00 

Изобретение относится к защищенным документам с многослойными защитными маркировками. Защищенными документами могут быть ценные документы, такие как чеки, акции, банкноты, акцизные марки, специальные федеральные марки и идентификационные документы, такие как паспорта, идентификационные карточки и т.п. Для того чтобы затруднить фальсификацию и подделку, защищенные документы обычно снабжают защитной маркировкой, такой как водяные знаки, голограммы, дифракционно-рефракционные нанограммы, флюоресцирующие знаки, защитные нити и т.д.

Многие стандартные знаки, однако, имеют тот недостаток, что их можно изготовить или легко подделать и/или что они едва ли могут быть удостоверены без технического оборудования неспециалистом. Настоящее изобретение направлено на создание таких защитных маркировок, которые способны обеспечить необычные оптические эффекты, проявляющиеся без использования специального оборудования.

Известны защитные элементы, основанные на микролинзовых растровых структурах. Оптические изображения в таких защитных элементах формируются в результате наложения двух или более микрорастровых структур, одна или более из которых представляет из себя микролинзовые решетки, другие представляют собой растровые структуры, выполненные с теми же пространственными периодами, что и микролинзовые решетки, в узлах которых находятся повторяющиеся микроизбражения, выполненные с помощью полиграфических технологий или технологий прецизионного тиснения. В этих случаях используют так называемые муаровые эффекты. Различают несколько типов таких эффектов. Эффекты "муарового увеличения" с ортогональным или коллинеарным (параллельным) параллаксным смещением наблюдаемых увеличенных оптических изображений. Такой тип муаровых эффектов характерен для микрорастровых структур со сферическими или псевдосферическими линзами в узлах растровых решеток.

Описана микрооптическая система (US 2005/0180020 A1, 18.08.2005), в виде полимерной пленки, которая при рассмотрении невооруженным глазом в отраженном или в проходящем свете проецирует одно или несколько изображений, которые демонстрируют различные визуальные эффекты, такие как ортопараллактическое движение; изображения кажутся лежащими в пространственной плоскости глубже, чем толщина полимерной пленки; кажутся лежащими в пространственной плоскости над поверхностью полимерной пленки; вибрируют между пространственной плоскостью глубже, чем толщина полимерной пленки и пространственная плоскость над поверхностью пленки, по мере того, как пленка вращается азимутально; трансформируются из одного вида, формы, размера, цвета (или комбинации этих свойств) в другой вид, форму, размер или цвет; кажутся имеющими реалистическую трехмерность. Пленки в этом защитном элементе являются очень устойчивыми к подделке, благодаря своей сложной многослойной структуре и своим элементам с высоким форматным соотношением.

Другой вариант использования микролинзовых структур позволяет формировать так называемые варио-стерео эффекты. Это достигается с помощью использования линейных (лентикулярных) цилиндрических микрорастровых линзовых структур. В этом случае печатные или оттисненые изображения формируются на расстоянии порядка трех фокусных расстояний от плоскости лентикулярного растра и представляют собой не решетку микроизображений, как в выше рассмотренном случае, а формируются путем специальным образом совмещенных нескольких печатных или эмбосированных изображений (обычных, не микрорастровых решетчатых изображений). Каждое изображение разбивается на полосы шириной порядка периода лентикулярного растра и черезполосно с заданным законом изменения симметрии в полосах совмещаются в одно единое изображение. При наблюдении такого сложного печатного изображения через лентикулярный линзовый растр под различными углами будут видны различные изображения, что и формирует варио- или стерио-эффекты, в том числе возможно формирование эффектов движения наблюдаемых изображений. В этих системах оптического муарового увеличения наблюдаться не будет.

Одним из главных недостатков микролинзовых структур является расположение линз на внешней поверхности защитного элемента (они не могут быть покрыты каким-либо защитным слоем, иначе необходимые оптические эффекты будут утеряны). Это приводит, во-первых, к быстрому и неконтролируемому износу (истиранию) растра и, во-вторых, к возможному появлению на поверхности растра прозрачных наслоений жидкости, жира и т.п. Качество наблюдаемых переменных изображений резко ухудшается, либо изображения полностью исчезают.

Известны способы создания плавающих изображений путем формирования на поверхности или в объеме защитных элементов системы так называемых дифракционно-рефракционных рельефных структур (RU 2111550 С1, 20.05.1998). В прозрачном слое на поверхности или в объеме защитного элемента создают рельефную структуру в виде систем бороздок (канавок) с конфигурацией и формой, рассчитываемой по специальной программе. Такие системы образуют сложное сочетание плоских линз Френеля, которые и формируют "плавающие" над или под поверхностью защитного элемента изменяющиеся изображения. Такие изображения могут наблюдаться как в проходящем, так и в отраженном свете. Недостатком таких структур является слабая яркость и контрастность наблюдаемых изображений при малых размерах защитных элементов.

Известны также защитные элементы, использующие голографические методы создания изменяющихся изображений, наблюдаемых при изменении направления наблюдения и освещения защитного элемента (RU 2345900 С2, 10.02.2009). В таких элементах формируют несколько голографических изображений на поверхности или в объеме защитного элемента, используя различные опорные оптические частоты (решетки). Однако при незначительных размерах защитных элементов (что характерно для специальной полиграфической продукции, такой как ценные бумаги, защитные нити в банкнотах, акцизных и специальных марках и т.п.) контраст и яркость наблюдаемых изображений ухудшаются, движение изображений становиться нечетким и трудно различимым. Наблюдение изображений осложняется их "радужным" характером, возникающим из-за высоких пространственных частот решеток и дифракции на них падающего немонохроматического света. Необходимо применять специальные меры для повышения контраста, яркости, четкости наблюдаемых изображений и обеспечить условия более достоверной фиксации их изменений (перемещений).

Задача, решаемая изобретением, и технический результат - повышение защищенности изделий за счет создания нового оптического эффекта, повышающего распознаваемость защищаемого объекта, основанном на наблюдении взаимных перемещений изображений при изменении угла наблюдения.

Технический результат достигается за счет группы изобретений, а именно за счет того, что многослойный защитный элемент, содержащий гибкий несущий слой с оптически переменными структурами, содержащими две или более групп повторяющихся изображений, которые перемещаются и/или изменяются при изменении угла наблюдения, характеризуется тем, что оптически переменные структуры сформированы таким образом, что при изменении угла наблюдения разные группы изображений движутся друг относительно друга.

Кроме того, многослойный защитный элемент характеризуется также тем, что перемещение изображений, относящихся к разным группам, происходит параллельно плоскости изменения угла наблюдения так, что изображения приближаются или удаляются по отношению к наблюдателю, перемещение изображений, относящихся к разным группам, происходит перпендикулярно плоскости изменения угла наблюдения так, что изображения перемещаются вправо или влево от наблюдателя, перемещение изображений, относящихся к разным группам, происходит в разных осевых направлениях по отношению к плоскости изменения угла наблюдения или перемещение изображений, относящихся к разным группам, сочетается с плавным изменением геометрических параметров изображений, например, углов наклона к продольной оси защитного элемента или их линейных размеров.

Многослойный защитный элемент может быть выполнен в виде полосы или локального тонкопленочного элемента, защитной нити или тонкослойной пленочной покрывающей структуры. Оптически переменность достигается за счет введения в защитные элементы микролинзовых растровых структур, дифракционно-рефракционных структур или голографических структур.

Технический результат достигается также с помощью того, что защищенный от подделки документ, такой как чек, акция, банкнота, акцизная марка, специальная федеральная марка, паспорт, идентификационная карточка и иная подобная продукция, включает, по меньшей мере, один защитный элемент, охарактеризованный выше.

В частном случае защищенный документ характеризуется тем, что защитный элемент выполнен в виде полосы или локального тонкопленочного элемента, размещаемого на поверхности защищаемого документа, или защитный элемент выполнен в виде тонкослойной структуры, покрывающей защищаемый документ, или защитный элемент выполнен в виде защитной нити, введенной в защищаемый документ.

Сущность изобретения заключается в том, что защитный элемент, содержащий гибкий несущий слой с оптически переменными структурами, содержащими две или более групп повторяющихся изображений, которые перемещаются и/или изменяются при изменении угла наблюдения, причем согласно изобретению оптически переменные структуры сформированы таким образом, что при изменении угла наблюдения разные группы изображений, близко расположенные друг к другу на расстоянии порядка размера видимых изображений, движутся друг относительно друга.

В частных случаях, как уже упоминалось, перемещение изображений, относящихся к разным группам, происходит параллельно плоскости изменения угла наблюдения так, что изображения приближаются или удаляются по отношению к наблюдателю, либо перемещение изображений, относящихся к разным группам, происходит перпендикулярно плоскости изменения угла наблюдения так, что изображения перемещаются вправо или влево от наблюдателя, либо перемещение изображений, относящихся к разным группам, происходит в разных осевых направлениях по отношению к плоскости изменения угла наблюдения, либо перемещение изображений, относящихся к разным группам, сочетается с плавным изменением геометрических параметров изображений, например углов наклона к продольной оси защитного элемента или их линейных размеров.

Оптически переменные структуры содержат микролинзовые растровые структуры, дифракционные-рефракционные структуры или голографические структуры.

Защищенный от подделки документ, такой как чек, акция, банкнота, акцизная марка, специальная федеральная марка, паспорт, идентификационная карточка и иная подобная продукция, содержит защитный элемент, описанный выше.

Защитный элемент может быть выполнен в виде полосы, или локального тонкопленочного элемента, размещаемого на поверхности защищаемого документа, или тонкослойной пленочной структуры, покрывающей защищаемый документ, или защитной нити, введенной в защищаемый документ.

Изобретения поясняются чертежами.

На фиг.1 проиллюстрирован процесс описанного выше изменения (движения) символов S₁ и S₂, а на фиг.2 приведены фотографии наблюдаемых под разными углами голографических изображений сформированных на реальном защитном элементе, выполненном в виде голографической нити. Здесь в качестве символов S₁ и S₂ были выбраны цифры "100", расположенные на некотором расстоянии (порядка 1-2 мм) друг от друга вдоль нити и меняющие свое видимое расположении и ориентацию в зависимости от угла наблюдения.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами его осуществления.

Пример 1.

На поверхности голографической фольги с помощью цифровых технологий "dot matrikx" или методами аналоговой голографии создается радужный голографический рельеф, который при его визуальном рассмотрении формирует, при определенном угле наблюдения α₀, изображение двух символов S₁ и S₂, расположенных на некотором расстоянии l₀ друг от друга. При изменении угла наблюдения α₀ на некоторый угол Δα наблюдаемое изображение изменяется таким образом, что расстояние между символами увеличивается на величину Δl. При увеличении угла наблюдения еще на величину Δα расстояние между символами увеличится до l₀+2Δl. При дальнейшем увеличении угла наблюдения на величину nΔα происходит соответствующее увеличение расстояние между наблюдаемыми символами на величину nΔl. Начиная с некоторого значения n=М знак Δl можно изменить, и расстояние между символами начнет уменьшаться. При достаточно малых величинах Δα и Δl и плавном изменении угла наблюдения будет наблюдаться движение символов S₁ и S₂ сначала в направлении друг от друга, а потом навстречу друг к другу. При этом вследствие физиологических особенностей зрения распознавание движения символов облегчается. В процессе движения символов они могут дополнительно изменять свою форму, размеры и ориентацию (что проиллюстрировано во второй и третей строках символических изображений на фиг.1), что еще более повышает распознаваемость движения символов.

Пример 2.

Аналогично рассмотренной реализации оптической переменной структуры на основе радужного голографического элемента в примере 1 возможно формирование плавающих изображений с разнонаправленным движением их фрагментов в дифракционно-рефракционных структурах в виде сочетания совмещенных друг с другом линз Френеля или в виде тонкопленочной нанопризматической системы дифракционных оптических элементов. В первом случае формирование плавающих изображений осуществляется структурами, полученными методами тиснения мастер - матрицами, выполненными путем прецизионной гравировки концентрических кольцевых канавок (бороздок) заданного профиля, образующих систему пересекающихся друг с другом линз Френеля. Разрешение гравировки (характерные размеры профиля канавок) порядка 1-10 мкм. Во втором случае формирующая плавающие изображения структура создается с помощью электронных, ионных либо лазерных нано литографов с разрешением порядка 10-100 нм. Структура представляет собой распределенные по заданному закону наноразмерные бугорки и ямки.

Пример 3.

Плавающие изображения с разнонаправленным перемещением групп отдельных фрагментов могут быть организованы также в оптических элементах на основе структур с микролинзовыми растрами и систем решеток микроизображений. В этом случае характер наблюдаемого движения увеличенных муаровых изображений определяется параметрами и ориентацией решеток микроизображений и микролинз. В простейшем варианте определенные локальные участки растра микроизображений с размерами порядка 10-100 пространственных периодов (как правило, характерный размер пространственного периода решеток 10-100 мкм) оставляют свободными от микроизображений. При наблюдении эти участки будут казаться плавающими над плоскостью с двигающимися увеличенными образами микроизображений, т.е. будет формироваться кажущееся разнонаправленное движение таких локальных областей относительно двигающихся удаленных изображений фона.

Изобретение относится к защищенным от подделки документам и касается многослойного защитного элемента с переменным оптическим эффектом и защищенного от подделки документа. Многослойный защитный элемент содержит гибкий несущий слой с оптически переменными структурами, содержит две или более групп повторяющихся изображений, которые перемещаются и/или изменяются при изменении угла наблюдения. Оптически переменные структуры сформированы таким образом, что при изменении угла наблюдения разные группы изображений движутся друг относительно друга. Перемещение изображений, относящихся к разным группам, происходит параллельно плоскости изменения угла наблюдения так, что изображения приближаются или удаляются по отношению к наблюдателю, либо перемещение изображений, относящихся к разным группам, происходит перпендикулярно плоскости изменения угла наблюдения так, что изображения перемещаются вправо или влево от наблюдателя. Защищенный от подделки документ включает, по меньшей мере, один защитный элемент. Изобретение позволяет повысить защищенность изделий за счет создания нового оптического эффекта, повышающего распознаваемость защищаемого объекта, основанного на наблюдении взаимных перемещений изображений при изменении угла наблюдения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Многослойный защитный элемент, содержащий гибкий несущий слой с оптически переменными структурами, содержащими две или более групп повторяющихся изображений, которые перемещаются и/или изменяются при изменении угла наблюдения, отличающийся тем, что оптически переменные структуры сформированы таким образом, что при изменении угла наблюдения разные группы изображений движутся относительно друг друга.

2. Многослойный защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что перемещение изображений, относящихся к разным группам, происходит параллельно плоскости изменения угла наблюдения, так, что изображения приближаются или удаляются по отношению к наблюдателю.

3. Многослойный защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что перемещение изображений, относящихся к разным группам, происходит перпендикулярно плоскости изменения угла наблюдения, так, что изображения перемещаются вправо или влево от наблюдателя.

4. Многослойный защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что перемещение изображений, относящихся к разным группам, происходит в разных осевых направлениях по отношению к плоскости изменения угла наблюдения.

5. Многослойный защитный элемент по п.1, отличающийся тем, что перемещение изображений, относящихся к разным группам, сочетается с плавным изменением геометрических параметров изображений, например углов наклона к продольной оси защитного элемента или их линейных размеров.

6. Многослойный защитный элемент по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что выполнен в виде полосы, или локального тонкопленочного элемента, или защитной нити, или тонкослойной пленочной покрывающей структуры.

7. Многослойный защитный элемент по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что оптически переменные структуры содержат микролинзовые растровые структуры.

8. Многослойный защитный элемент по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что оптически переменные структуры содержат дифракционно-рефракционные структуры.

9. Многослойный защитный элемент по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что оптически переменные структуры содержат голографические структуры.

10. Защищенный от подделки документ, такой как чек, акция, банкнота, акцизная марка, специальная федеральная марка, паспорт, идентификационная карточка и иная подобная продукция, включающий, по меньшей мере, один защитный элемент, охарактеризованный в любом из пп.1-9.

11. Защищенный документ по п.10, отличающийся тем, что защитный элемент выполнен в виде полосы или локального тонкопленочного элемента, размещаемого на поверхности защищаемого документа.

12. Защищенный документ по п.10, отличающийся тем, что защитный элемент выполнен в виде тонкослойной структуры, покрывающей защищаемый документ.

13. Защищенный документ по п.10, отличающийся тем, что защитный элемент выполнен в виде защитной нити, введенной в защищаемый документ.