AT521455A2 - Optical security device and manufacturing method - Google Patents

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AT521455A2
AT521455A2 ATA9092/2018A AT90922018A AT521455A2 AT 521455 A2 AT521455 A2 AT 521455A2 AT 90922018 A AT90922018 A AT 90922018A AT 521455 A2 AT521455 A2 AT 521455A2
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AT
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image
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diffractive
grating
sub
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ATA9092/2018A
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P James Randall
D Long Michael
Newcomb Diana
Fairless Power Gary
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Ccl Secure Pty Ltd
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Abstract

Es ist eine Sicherheitsvorrichtung offenbart, beinhaltend ein Substrat und ein oder mehrere Fokussierelemente oder Linsenstrukturen, die sich auf einer Seite des Substrats befinden. Die Sicherheitsvorrichtung beinhaltet eine Vielzahl von Bildelementen, die mit jedem Fokussierelement verbunden ist, wobei die Bildelemente zumindest eine erste und zweite Gruppe von Bildelementen beinhalten. Jedes Bildelement kann aus Pixeln bestehen, die sich in einer Objektebene befinden, die durch das verbundene Fokussierelement betrachtbar ist. Jedes Bildelement umfasst ein diffraktives Gitterelement oder Subwellenlängengitterelement, das, wenn es durch eine Lichtquelle beleuchtet wird, ein Diffraktionsbild erzeugt, das in einem Bereich von Blickwinkeln um die Vorrichtung herum betrachtbar ist. Bildelemente der ersten Gruppe sind in einem ersten Bereich von Blickwinkeln sichtbar und Bildelemente der zweiten Gruppe sind in einem zweiten Bereich von Blickwinkeln sichtbar. Die Sicherheitsvorrichtung ist insbesondere zur Verwendung an Sicherheitsdokumenten wie zum Beispiel Banknoten geeignet. Es wird ebenso ein Verfahren zum Bilden einer Sicherheitsvorrichtung offenbart.A security device is disclosed including a substrate and one or more focusing elements or lens structures located on one side of the substrate. The security device includes a plurality of picture elements connected to each focusing element, the picture elements including at least a first and second group of picture elements. Each picture element can consist of pixels that are located in an object plane that can be viewed through the connected focusing element. Each picture element comprises a diffractive grating element or sub-wavelength grating element which, when illuminated by a light source, generates a diffraction image which can be viewed in a range of viewing angles around the device. Image elements of the first group are visible in a first range of viewing angles and image elements of the second group are visible in a second range of viewing angles. The security device is particularly suitable for use on security documents such as banknotes. A method of forming a security device is also disclosed.

Description

GEGENSTAND DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Die vorliegende Offenbarung betrifft optisch variable Vorrichtungen und Verfahren zu ihrer Herstellung und/oder Prüfung. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung optische Vorrichtungen, die diffraktive Elemente oder Strukturen in ihrem Aufbau beinhalten. Konkreter betrifft die vorliegende Offenbarung optische Vorrichtungen, die einen optisch variablen Effekt erzeugen, beinhaltend ein oder mehrere Farbbilder und/oder monochromatische oder Graustufenbilder.The present disclosure relates to optically variable devices and methods for their manufacture and / or testing. In particular, the present disclosure relates to optical devices that include diffractive elements or structures in their structure. More specifically, the present disclosure relates to optical devices that produce an optically variable effect, including one or more color images and / or monochromatic or grayscale images.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL PRIOR ART

Optische Sicherheitsvorrichtungen werden häufig in Verbindung mit wertvollen Dokumenten als Mittel zur Vermeidung von unberechtigter Vervielfältigung oder Fälschung verwendet. Diese Sicherheitsvorrichtungen erzeugen typischerweise optische Effekte und/oder Merkmale, die für einen potentiellen Fälscher schwierig zu reproduzieren 'sein können. Die optischen Effekte und/oder Merkmale können auch zur Prüfung der wertvollen Dokumente verwendet werden.Optical security devices are often used in conjunction with valuable documents as a means of preventing unauthorized copying or counterfeiting. These security devices typically produce optical effects and / or features that can be difficult for a potential counterfeiter to reproduce. The optical effects and / or features can also be used to check the valuable documents.

Das Fälschen von Banknoten und anderen wichtigen Dokumenten ist in letzter Zeit aufgrund der einfachen Verfügbarkeit von Farbfotokopierern und Computerscanausrüstung zu einem immer . größeren Problem geworden. Diese Technologie stellt Fälschern einen einfacheren Weg zum Kopieren von wertvollen Dokumenten bereit, die unter Verwendung herkömmlicher Sicherheitsdrucktechnologien ausgegeben werden. Als Reaktion haben sich Zentralbanken und Banknotendruckereien Technologien und Vorrichtungen zugewandt, die Bilder erzeugen, die mit sich / 72Counterfeiting of banknotes and other important documents has recently become one due to the easy availability of color photocopiers and computer scanning equipment. become bigger problem. This technology provides counterfeiters with an easier way to copy valuable documents that are printed using traditional security printing technologies. In response, central banks and banknote printers have turned to technologies and devices that produce images that are associated with them / 72

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·· ·· · ·· ····· änderndem Blickwinkel variieren und die daher nicht einfach fotografiert werden können.·· ·· · ·· ····· vary the changing angle of view and which therefore cannot simply be photographed.

Derartige Vorrichtungen, die zusammengefasst als optisch variable Vorrichtungen (OVDs) bekannt sind, haben das Vorkommen von Fälschung unter Verwendung von Computerscanausrüstung erfolgreich reduziert. OVD-Technologien können eine Reihe von optischen Effekten erzeugen, darunter sich bewegende Guilloche- und grafische Effekte. OVDTechnologien beinhalten die Punktmatrixhologrammtechnologie (EP 0 467 601 A2) , die KINEGRAM™-Technologie (EP 105099, EP 330 738, EP 375 833), die erstmals 1987 bei saudi-arabischen Pässen und später 1990 bei österreichischen 5000-SchillingBanknoten angewandt wurde, die CATPIX™-Gittertechnologie (PCT/AU89/00542) , die bei 1988 ausgegebenen australischen Zehndollarbanknoten aus Kunststoff und 1990 bei singapurischen 50-Dollar-Banknoten aus Kunststoff angewandt wurde, die PIXELGRAM™-Technologie (US-Patent 5,428,479) und die EXELGRAM™-Technologie (PCT AU/94/00441), die erstmals bei australischen Opalbriefmarken und 1995 ausgegebenen vietnamesischen Bankschecks angewandt wurde.Such devices, collectively known as optically variable devices (OVDs), have successfully reduced the occurrence of counterfeiting using computer scanning equipment. OVD technologies can create a variety of visual effects, including moving guilloche and graphic effects. OVD technologies include dot matrix hologram technology (EP 0 467 601 A2), KINEGRAM ™ technology (EP 105099, EP 330 738, EP 375 833), which was first used in Saudi Arabian passports in 1987 and later in 1990 in Austrian 5000 Schilling banknotes CATPIX ™ grid technology (PCT / AU89 / 00542) applied to plastic Australian ten-dollar banknotes issued in 1988 and Singaporean $ 50 plastic banknotes in 1990, PIXELGRAM ™ technology (US Patent 5,428,479) and EXELGRAM ™ - Technology (PCT AU / 94/00441) used for the first time on Australian opal stamps and Vietnamese bank checks issued in 1995.

Die Technologien PIXELGRAM™ und EXELGRZXM™ zeigen Porträteffekte mit relativ hoher Auflösung, die sich von Bildern mit positivem Ton zu negativem Ton ändern, wenn der Blickwinkel geändert wird. Gedruckte Porträts mit hoher Auflösung werden aufgrund der Fähigkeit des menschlichen Auges, Fehler oder Mängel in einem Bild eines menschlichen Gesichts wahrzunehmen, seit langem als Sicherheitsmerkmal auf Banknoten verwendet. Entsprechend wurden die Technologien PIXELGRAM™ und EXELGRAM™ entwickelt, sodass sie Porträt-OVDEffekte beinhalten. Jedoch waren diese Porträteffekte auf nahe monochromatische Bilder beschränkt, die aus einer festen / 72The technologies PIXELGRAM ™ and EXELGRZXM ™ show portrait effects with a relatively high resolution, which change from pictures with positive tone to negative tone when the viewing angle is changed. High-resolution printed portraits have long been used as a security feature on banknotes due to the ability of the human eye to perceive defects or imperfections in an image of a human face. The technologies PIXELGRAM ™ and EXELGRAM ™ were developed accordingly, so that they include portrait OVD effects. However, these portrait effects were limited to near monochromatic images from a fixed / 72

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Anzahl an Helligkeitsstufen oder „Graustufenwerten bestehen. Die PCT-Anmeldung PCT/AU97/00800, veröffentlicht unter WO98/23979 mit dem Titel „Color Image Diffractive Device, deren Offenbarung hier durch Querverweis einbezogen ist, erweiterte die diffraktive OVD-Bildgebung, um Vollfarbbilder zu erzeugen.Number of brightness levels or "grayscale values exist. PCT application PCT / AU97 / 00800, published under WO98 / 23979 with the title “Color Image Diffractive Device, the disclosure of which is incorporated here by cross-reference, expanded diffractive OVD imaging to produce full-color images.

Jedoch gibt es Einschränkungen und Schwierigkeiten beim Anzeigen diffraktiver OVD-Bildgebung an physischen Substraten. Insbesondere leiden Oberflächenreliefhologramme und holographische Stereogramme, die unter Weißlicht betrachtbar sind, an Verzerrung und einem Deutlichkeitsverlust, wenn sie mit erweiterten Lichtquellen (nicht Punktlichtquelle) betrachtet werden. Regionen des Bildes, die am weitesten von der Ebene des Hologramms entfernt sind, leiden am meisten. Dies tritt auf, da, obwohl vertikale Parallaxe beseitigt worden ist, um spektrales Verschmieren zu vermeiden, horizontale Perspektiven, die die Dimensionalität bestimmen, durch eine Lichtquelle, die in der horizontalen Richtung sogar teilweise diffus ist, in falsche Richtungen geschickt werden. Dieses Problem verstärkt sich unter erweiterten oder diffusen Lichtquellen und mit einem Abstand über oder unter der Bildebene.However, there are limitations and difficulties in displaying diffractive OVD imaging on physical substrates. In particular, surface relief holograms and holographic stereograms that can be viewed under white light suffer from distortion and a loss of clarity when viewed with extended light sources (not point light sources). Regions of the image that are furthest from the plane of the hologram suffer the most. This occurs because, although vertical parallax has been eliminated to avoid spectral smearing, horizontal perspectives that determine dimensionality are sent in wrong directions by a light source that is even partially diffuse in the horizontal direction. This problem is exacerbated under expanded or diffuse light sources and at a distance above or below the image plane.

Es sind verschiedene Technologien angewandt worden, um dreidimensionale Bilder zu erzeugen, von denen einige auf Drucken kombiniert mit Lentikularoptik basieren. Bisher sind Druckversionen auf eine relativ geringe Auflösung beschränkt. Holographische Stereogramme basierend auf diffraktiver OVDBildgebung sind zu einer viel höheren Auflösung in der Lage, obwohl sie ohne die Verwendung spezieller Beleuchtung im Allgemeinen Einschränkungen wie vorstehend beschrieben aufweisen.Various technologies have been used to create three-dimensional images, some of which are based on printing combined with lenticular optics. So far, print versions have been limited to a relatively low resolution. Holographic stereograms based on diffractive OVD imaging are capable of much higher resolution, although without the use of special lighting they generally have limitations as described above.

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In der Vergangenheit sind holographische Stereogramme von Pacific Holographies Inc. und anderen hergestellt worden und eine Abhilfe war ein Kompromiss durch Reduzieren der Größe und Tiefe des Bildes. Trotz dieser Einschränkungen waren die Ergebnisse in typischen Beleuchtungsumgebungen schwierig zu betrachten.In the past, holographic stereograms were made by Pacific Holographies Inc. and others, and a workaround was to compromise by reducing the size and depth of the image. Despite these limitations, the results in typical lighting environments were difficult to view.

Daher besteht ein Bedarf, die Sicherheit von wertvollen Dokumenten wie zum Beispiel Polymerbanknoten unter Verwendung von OVD-Technologie, die 3D-Bildgebung beinhaltet, zu erhöhen. Diese OVDs können Fokussierelemente wie zum Beispiel Mikrolinsenanordnungen verwenden und können diffraktive Vorrichtungen beinhalten. Es besteht auch ein Bedarf, die Einschränkungen der Anzeige von 3D-Bildern auf physischen Substraten basierend auf derartigen diffraktiven Vorrichtungen anzugehen.Therefore, there is a need to increase the security of valuable documents such as polymer banknotes using OVD technology that includes 3D imaging. These OVDs can use focusing elements such as microlens arrays and can include diffractive devices. There is also a need to address the limitations of displaying 3D images on physical substrates based on such diffractive devices.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Im Großen und Ganzen ist in einem ersten Aspekt eine Sicherheitsvorrichtung bereitgestellt, umfassend:Broadly, a first aspect provides a security device comprising:

eine Vielzahl von Fokussierelementen;a variety of focusing elements;

eine Vielzahl von Bildelementen, die mit jedem Fokussierelement verbunden ist, wobei die Bildelemente zumindest eine erste und zweite Gruppe von Bildelementen beinhalten, wobei sich jedes Bildelement in einer Objektebene befindet, die durch das verbundene Fokussierelement betrachtbar ist, wobei jedes Bildelement ein diffraktives Gitterelement oder Subwellenlängengitterelement umfasst, das, wenn es durch eine Lichtquelle beleuchtet wird, ein / 72a plurality of picture elements connected to each focusing element, the picture elements including at least a first and second group of picture elements, each picture element being in an object plane that is viewable by the connected focusing element, each picture element being a diffractive grating element or sub-wavelength grating element which, when illuminated by a light source, is a / 72

Gescannt am Ζ1/10/Ζ019-00000983Θ.ΘΘΘΘΘΘΘΘ1Scanned on Ζ1 / 10 / Ζ019-00000983Θ.ΘΘΘΘΘΘΘΘ1

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Diffraktionsbild erzeugt, das in einem Bereich von Blickwinkeln um die Vorrichtung herum betrachtbar ist, und Bildelemente der ersten Gruppe in einem ersten Bereich von Blickwinkeln sichtbar sind und Bildelemente der zweiten Gruppe in einem zweiten Bereich von Blickwinkeln sichtbar sind.Generates a diffraction image that can be viewed in a range of viewing angles around the device, and image elements of the first group are visible in a first range of viewing angles and image elements of the second group are visible in a second range of viewing angles.

In einer Form beinhalten die Bildelemente drei oder mehr Gruppen von Bildelementen, um ein Bild darzustellen, das aus unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtbar ist.In one form, the picture elements include three or more groups of picture elements to represent an image that can be viewed from different angles.

In einer Form ist das Diffraktionsbild ein Graustufen- oder monochromatisches Bild, das eine Vielzahl von Helligkeitsstufen über das gesamte Bild beinhaltet, und/oder ein Farbbild, das eine Vielzahl von Farben beinhaltet.In one form, the diffraction image is a grayscale or monochromatic image that includes a variety of brightness levels across the entire image and / or a color image that includes a variety of colors.

In einer Form umfasst jedes Bildelement ein rotes, grünes und blaues Subelement.In one form, each picture element comprises a red, green and blue sub-element.

In einer Form beinhaltet das rote, grüne und blaue Subelement jeweils sein eigenes diffraktives Gitterelement oder Subwellenlängengitterelement, wobei die Frequenz und/oder die Teilung der diffraktiven Gitterelemente oderIn one form, the red, green and blue sub-elements each contain their own diffractive grating element or sub-wavelength grating element, the frequency and / or the division of the diffractive grating elements or

Subwellenlängengitterelemente in dem roten, grünen und blauen Subelement unterschiedlich sind, sodass jedes Subelement bei Beleuchtung eine vorbestimmte Primärfarbe erzeugt.Sub-wavelength grating elements are different in the red, green and blue sub-elements, so that each sub-element produces a predetermined primary color when illuminated.

In einer Form sind das rote, grüne und blaue Subelement vertikal als ein Streifen angeordnet.In one form, the red, green and blue sub-elements are arranged vertically as a stripe.

In einer Form befindet sich das rote Subelement an der Oberseite eines vertikalen Streifens von Gitterelementen, befindet sich das grüne Subelement in der Mitte des Streifens / 72In one form, the red sub-element is on the top of a vertical strip of grid elements, the green sub-element is in the middle of the strip / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009831.00000000]Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009831.00000000]

und befindet sich das blaue Subelement an der Unterseite des Streifens.and the blue sub-element is at the bottom of the strip.

In einer Form weisen das rote, grüne und blaue Subelement eine gleiche physische Größe auf.In one form, the red, green and blue sub-elements are of the same physical size.

In einer Form weisen die Gitterelemente des roten, grünen und blauen Subelements eine Größenverteilung und/oder eine räumliche Verteilung entsprechend Graustufen oder Helligkeitsstufen in Verbindung mit dem Subelement auf.In one form, the lattice elements of the red, green and blue sub-elements have a size distribution and / or a spatial distribution corresponding to gray levels or brightness levels in connection with the sub-element.

In einer Form beinhaltet jedes der Subelemente einen effektiven Gitterbereich, der das Diffraktionsgitterelement oder das Subwellenlängengitterelement beinhaltet, und einen nichtdiffraktiven Bereich, der keine Gitterelemente beinhaltet, und wird ein Helligkeitswert jedes Subelements variiert, indem der effektive Gitterbereich innerhalb jedes Subelements und/oder der nichtdiffraktive Bereich des Subelements geändert wird.In one form, each of the sub-elements includes an effective grating area that includes the diffraction grating element or the sub-wavelength grating element and a non-diffractive area that does not include any grating elements, and a brightness value of each sub-element is varied by the effective grating area within each sub-element and / or the non-diffractive area of the sub-element is changed.

In einer Form weist der nichtdiffraktive Bereich innerhalb jedem von dem roten, grünen und blauen Subelement für ein gegebenes Bildelement eine gleiche Größe auf, um dadurch ein Graustufenbild zu erzeugen, oder wobei der nichtdiffraktive Bereich innerhalb jedem von dem roten, grünen und blauen Subelement für ein gegebenes Bildelement eine andere Größe aufweist, um dadurch ein Farbbild zu erzeugen.In one form, the non-diffractive area within each of the red, green, and blue sub-elements is of equal size for a given pixel, thereby forming a grayscale image, or the non-diffractive area within each of the red, green, and blue sub-elements for one given picture element has a different size, thereby producing a color image.

In einer Form beinhaltet jedes Bildelement ein randomisiertes Diffraktionsgitter mit einer randomisierten Gitterteilung und/oder Breite, um einfallendes Licht in unterschiedlichen Winkeln abzulenken, sodass einfallendes Licht, das von dem Diffraktionsgitter abgelenkt wird, zerstreut wird und das / 72In one form, each pixel includes a randomized diffraction grating with a randomized grating pitch and / or width to deflect incident light at different angles so that incident light deflected by the diffraction grating is scattered and / 72

Gescannt am 21/10/2019-000009832.000000001Scanned on 21/10 / 2019-000009832.000000001

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betrachtbare Diffraktionsbild ein Graustufenbild ist.viewable diffraction image is a grayscale image.

In einer Form beinhaltet jedes Bildelement einen effektiven Gitterbereich, der das Diffraktionsgitterelement oder das Subwellenlängengitterelement beinhaltet, und einen nichtdiffraktiven Bereich, der kein Gitterelement beinhaltet, und wird ein Helligkeitswert jedes Bildelements variiert, indem der effektive Gitterbereich und/oder der nichtdiffraktive Bereich des Bildelements geändert wird.In one form, each pixel includes an effective grating area that includes the diffraction grating element or the sub-wavelength grating element and a non-diffractive area that does not include a grating element, and a brightness value of each picture element is varied by changing the effective grating area and / or the non-diffractive area of the picture element ,

In einer Form beinhaltet der nichtdiffraktive Bereich eine mikrostrukturierte Oberfläche mit Lichtfallen, um interne Reflexionen des Großteils des einfallenden Lichtes zu erzeugen, das dann nicht heraus und weg von den Lichtfallen reflektiert werden kann.In one form, the non-diffractive area includes a microstructured surface with light traps to create internal reflections of most of the incident light that cannot then be reflected out and away from the light traps.

In einer Form weist der nichtdiffraktive Bereich eine reflektive Beschichtung zur Spiegelreflexion von einfallendem Licht auf.In one form, the non-diffractive area has a reflective coating for specular reflection of incident light.

In einer Form weist der nichtdiffraktive Bereich eine lichtabsorbierende Beschichtung auf.In one form, the non-diffractive area has a light-absorbing coating.

In einer Form sind die Bildelemente anamorph und sind die Bildelemente bevorzugter konfiguriert, sodass sie eine rechteckige Form aufweisen, was bedeutet, dass die Längen der Bildelemente größer als die Breiten sind.In one form, the picture elements are anamorphic and the picture elements are more preferably configured to have a rectangular shape, which means that the lengths of the picture elements are greater than the widths.

In einer Form ist die Auflösung der Bildelemente vertikal 12mal oder 10-mal oder 8-mal oder 4-mal höher als horizontal.In one form, the resolution of the picture elements is 12 times or 10 times or 8 times or 4 times higher vertically than horizontally.

In einer Form ist das diffraktive Gitterelement oder Subwellenlängengitterelement aus einer / 72In one form, the diffractive grating element or sub-wavelength grating element is of a / 72

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Oberflächenreliefstruktur gebildetSurface relief structure formed

In einer Form sind die Bildelemente aus einer strahlungshärtbaren Tinte gebildet.In one form, the picture elements are formed from a radiation-curable ink.

In einer Form sind die Fokussierelemente durch Drucken und/oder Prägen aus einer strahlungshärtbaren Tinte gebildet.In one form, the focusing elements are formed from a radiation-curable ink by printing and / or embossing.

In einer Form beinhalten die Fokussierelemente refraktive oder diffraktive teilzylindrische Linsen oder Zonenplatten.In one form, the focusing elements contain refractive or diffractive partially cylindrical lenses or zone plates.

In einer Form ist das betrachtbare Diffraktionsbild ein dreidimensionales Bild einer Szene, eines Objekts und/oder einer Person.In one form, the viewable diffraction image is a three-dimensional image of a scene, an object and / or a person.

Im Großen und Ganzen ist in einem zweiten Aspekt eine Sicherheitsvorrichtung bereitgestellt, umfassend:Broadly, a second aspect provides a security device comprising:

eine Vielzahl von Fokussierelementen;a variety of focusing elements;

eine Vielzahl von Bildelementen, die sich in einer Objektebene befindet, die durch die Fokussierelemente zu betrachten ist, wobei die Bildelemente zumindest eine erste und zweite Gruppe von Bildelementen beinhalten, wobei jedes Bildelement eine Oberfläche beinhaltet, die strukturiert ist, um diffuse Streuung von einfallendem Licht zu bewirken, wobei die Vielzahl von Bildelementen angeordnet ist, um ein Bild zu erzeugen, das betrachtbar ist, wenn es durch das einfallende Licht beleuchtet wird, und Bildelemente der ersten Gruppe in einem ersten Bereich von Blickwinkeln betrachtbar sind und Bildelemente der zweiten Gruppe in einem zweiten Bereich von Blickwinkeln betrachtbar sind.a plurality of picture elements located in an object plane to be viewed through the focusing elements, the picture elements including at least a first and second group of picture elements, each picture element including a surface that is structured to diffuse scattering of incident light to effect, wherein the plurality of picture elements are arranged to produce an image that is viewable when illuminated by the incident light, and picture elements of the first group are viewable in a first range of viewing angles and picture elements of the second group in one second range of viewpoints are viewable.

In einer Form beinhaltet die Oberfläche, die strukturiert / 72In one form, the surface includes structured / 72

Gescannt am Zl/10/Z019-00000983d.000000001Scanned on Zl / 10 / Z019-00000983d.000000001

ist, um diffuse Streuung von einfallendem Licht zu bewirken, ein randomisiertes Diffraktionsgitter mit einer willkürlichen Gitterteilung, um Licht einer gegebenen Wellenlänge in unterschiedlichen Winkeln abzulenken, sodass einfallendes Weißlicht, das von dem willkürlichen diffraktiven Gitter abgelenkt wird, zerstreut wird und das betrachtbare Bild ein Graustufenbild ist.is, to cause diffuse scattering of incident light, a randomized diffraction grating with an arbitrary grating division to deflect light of a given wavelength at different angles so that incident white light deflected by the arbitrary diffractive grating is dispersed and the viewable image is a grayscale image is.

In einer Form kann die Oberfläche, die strukturiert ist, um diffuse Streuung von einfallendem Licht zu bewirken, eine Anordnung an willkürlich angeordneten Mikrospiegeln beinhalten, die bewirken, dass einfallendes Licht diffus in unterschiedliche Richtungen zerstreut wird.In one form, the surface that is structured to cause diffuse scattering of incident light can include an array of arbitrarily arranged micromirrors that cause incident light to be diffusely scattered in different directions.

In einer Form beinhaltet jedes Bildelement einen effektiven Gitterbereich, der das randomisierte Diffraktionsgitterelement beinhaltet, und einen nichtdiffraktiven Bereich, der kein Gitterelement beinhaltet, und wird ein Helligkeitswert jedes Bildelements variiert, indem der effektive Gitterbereich und/oder der nichtdiffraktive Bereich des Bildelements geändert wird.In one form, each pixel includes an effective grating area that includes the randomized diffraction grating element and a non-diffractive area that does not include a grating element, and a brightness value of each pixel is varied by changing the effective grating area and / or the non-diffractive area of the pixel.

In einer Form beinhaltet der nichtdiffraktive Bereich ein beliebiges oder mehrere des Folgenden:In one form, the non-diffractive area includes any one or more of the following:

eine mikrostrukturierte Oberfläche mit Lichtfallen, um interne Reflexionen des Großteils des einfallenden Lichtes zu erzeugen, das dann nicht heraus und weg von den Lichtfallen reflektiert werden kann, eine reflektive Beschichtung zur Spiegelreflexion von einfallendem Licht, und eine lichtabsorbierende Beschichtung.a microstructured surface with light traps to create internal reflections of most of the incident light that cannot then be reflected out and away from the light traps, a reflective coating for specular reflection of incident light, and a light absorbing coating.

In einer Form sind die Bildelemente anamorph und sind die / 72In one form the picture elements are anamorphic and are / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009835.00000000:Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009835.00000000:

Bildelemente bevorzugter konfiguriert, sodass sie eine rechteckige Form aufweisen, was bedeutet, dass die Längen der Bildelemente größer als die Breiten sind.Pixels are more preferably configured to have a rectangular shape, which means that the lengths of the pixels are greater than the widths.

In einer Form ist die Auflösung der Bildelemente vertikal 12mal oder 10-mal oder 8-mal oder 4-mal höher als horizontal.In one form, the resolution of the picture elements is 12 times or 10 times or 8 times or 4 times higher vertically than horizontally.

Bevorzugt ist das betrachtbare Bild ein dreidimensionales Bild einer Szene, eines Objekts und/oder einer Person.The viewable image is preferably a three-dimensional image of a scene, an object and / or a person.

In einem dritten Aspekt ist ein Verfahren zum Bilden einer Sicherheitsvorrichtung bereitgestellt, die folgenden Schritte beinhaltend:In a third aspect, a method for forming a safety device is provided, comprising the following steps:

Bereitstellen eines Substrats;Providing a substrate;

Aufträgen einer Vielzahl von Fokussierelementen auf eine erste Oberfläche des Substrats; undApplying a plurality of focusing elements to a first surface of the substrate; and

Aufträgen einer Vielzahl von Bildelementen auf eine Bildfläche des Substrats, die zumindest eine erste Gruppe von Bildelementen und eine zweite Gruppe von Bildelementen beinhaltet, wobei sich jedes Bildelement in einer Objektebene befindet, die durch ein verbundenes Fokussierelement betrachtbar ist, wobei jedes Bildelement ein diffraktives Gitterelement oder Subwellenlängengitterelement umfasst, das, wenn es durch eine Lichtquelle beleuchtet wird, ein Diffraktionsbild erzeugt, das in einem Bereich von Blickwinkeln um die Vorrichtung herum betrachtbar ist, und wobei Bildelemente der ersten Gruppe in einem ersten Bereich von Blickwinkeln sichtbar sind und Bildelemente der zweiten Gruppe in einem zweiten Bereich von Blickwinkeln sichtbar sind.Applying a plurality of image elements to an image surface of the substrate, which includes at least a first group of image elements and a second group of image elements, each image element being in an object plane that can be viewed through a connected focusing element, each image element being a diffractive grating element or A sub-wavelength grating element that, when illuminated by a light source, produces a diffraction image that is viewable in a range of viewing angles around the device, and wherein picture elements of the first group are visible in a first range of viewing angles and picture elements of the second group in a second range of viewing angles are visible.

In einer Form beinhaltet das Verfahren ferner den Schritt des / 72In one form, the method further includes the step of / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009836.00000000]Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009836.00000000]

Auftragens einer Schicht aus prägbarer strahlungshärtbarer Tinte auf das Substrat, bevor es geprägt wird, während es weich ist, und des Härtens der Tinte durch Strahlung, um das eine oder die mehreren Fokussierelemente auf einer Seite des Substrats zu bilden.Applying a layer of embossable radiation curable ink to the substrate before it is embossed while it is soft and curing the ink by radiation to form the one or more focusing elements on one side of the substrate.

In einer Form beinhaltet das Diffraktionsbild ein Graustufenbild und/oder ein mehrfarbiges Bild.In one form, the diffraction image includes a grayscale image and / or a multicolor image.

In einem vierten Aspekt ist ein Sicherheitsdokument bereitgestellt, beinhaltend eine Sicherheitsvorrichtung nach dem ersten oder zweiten Aspekt, oder eine Sicherheitsvorrichtung, die gemäß dem dritten Aspekt hergestellt ist.In a fourth aspect, a security document is provided, including a security device according to the first or second aspect, or a security device manufactured according to the third aspect.

In einer Form ist das Sicherheitselement oder die Sicherheitsvorrichtung innerhalb einer Fenster- oder Halbfensterregion des Sicherheitsdokuments bereitgestellt.In one form, the security element or device is provided within a window or half window region of the security document.

In einer Form beinhaltet das Sicherheitsdokument eine Banknote, einen Pass, eine Kreditkarte oder einen Scheck.In one form, the security document includes a banknote, passport, credit card, or check.

In einem Beispiel kann das Bild ein Porträt eines Objekts beinhalten, wie zum Beispiel ein menschliches Gesicht, und können Gruppen von Bildelementen oder Kanälen das Objekt aus vielen unterschiedlichen Blickpunkten darstellen. Projektionsansichten des Objekts können erfasst werden, sodass das finale Stereogramm ein genaues dreidimensionales Bild dieses Objekts erzeugt. Eine Technik zum Erfassen von Stereogrammen ist in einer MIT-Arbeit mit dem Titel „The Generalized Holographie Stereogram von Michael W. Halle beschrieben:In one example, the image may include a portrait of an object, such as a human face, and groups of image elements or channels may represent the object from many different points of view. Projection views of the object can be captured so that the final stereogram creates an accurate three-dimensional image of this object. A technique for acquiring stereograms is described in an MIT thesis entitled “The Generalized Holography Stereogram by Michael W. Halle:

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Gescannt am Z1/10/Z019-000009837.θθθθθθθθ:Scanned on Z1 / 10 / Z019-000009837.θθθθθθθθ:

http://www.media.mit.edu/spi/SPIPapers/halazar/halle91.pdf, deren Inhalte durch Verweis hier einbezogen sind.http://www.media.mit.edu/spi/SPIPapers/halazar/halle91.pdf, the content of which is included here by reference.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung werden diffraktive Vorrichtungen (klassisch oder direkt beschreibbar) und mehrere Kanäle anstelle von Tinte verwendet, um Bilder mit einer viel höheren Auflösung zu erzeugen. Dadurch wird die Verwendung von mikroskopischen Lentikularstrukturen, die für die Währungsbildgebung mit hoher Auflösung erforderlich ist, und von „echten Farbbildern ermöglicht. Außerdem kann Hybrid-2D/3D-Computergrafik in fotografische Stereogramme integriert werden.In accordance with the present disclosure, diffractive devices (classic or directly writable) and multiple channels are used instead of ink to produce images with a much higher resolution. This enables the use of microscopic lenticular structures, which are required for high-resolution currency imaging, and “real color images”. Hybrid 2D / 3D computer graphics can also be integrated into photographic stereograms.

Der eine oder die mehreren Aspekte - der vorliegenden Offenbarung waren zuvor nicht verfügbar, da die Herstellung eines günstigen sauberen Substrats mit Mikrolinsen relativ unbekannt war. In jedem Fall war die vorherige Verwendung von multigeplexten Bildern mit Lentikularlinsen, um dreidimensionale sowie animierte „Flip-Bilder zu erzeugen, historisch auf gedruckte Bildelemente beschränkt, die im Allgemeinen nur gedruckte Linien oder Punkte beinhalten.The one or more aspects of the present disclosure were previously unavailable because the manufacture of an inexpensive clean microlens substrate was relatively unknown. In any event, the prior use of multi-plexed lenticular lens images to produce three-dimensional as well as animated "flip images" has historically been limited to printed image elements that generally only contain printed lines or dots.

Jedoch leiden Druckformen dieser Technologie aufgrund der Art der Tinte und der schmalen Kanäle, die für das Multiplexen der Bilder unter Lentikularlinsen erforderlich sind, an Auflösungsbeschränkungen. Dies erfordert entweder dickere Lentikularlinsen mit niedrigerer Auflösung oder eine sehr grobe Schwarz-Weiß-Bildgebung. 3D-Lentikularbilder, die in Tinte erzeugt werden, sind aufgrund von Auflösungsbeschränkungen des kommerziellen Druckens grob, da dies die Anzahl an Kanälen oder Winkelansichten beschränken kann.However, printing forms of this technology suffer from resolution limitations due to the nature of the ink and the narrow channels required to multiplex the images under lenticular lenses. This requires either thicker, lower resolution lenticular lenses or very rough black and white imaging. 3D lenticular images formed in ink are rough due to resolution limitations of commercial printing, as this can limit the number of channels or angle views.

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Gescannt am Z1/10/Z019-000009838.00000000]Scanned on Z1 / 10 / Z019-000009838.00000000]

Dem Anmelder ist kein vorheriger Versuch bekannt, Fokussierelemente, zum Beispiel zylindrische Mikrolinsen, mit diffraktiven Stereogrammen zu kombinieren. DiffraktiveThe applicant is not aware of any previous attempt to combine focusing elements, for example cylindrical microlenses, with diffractive stereograms. diffractive

Stereogramme ohne den Vorteil zusätzlicher optischer Elemente leiden an Einschränkungen wie vorstehend beschrieben.Stereograms without the benefit of additional optical elements suffer from limitations as described above.

Jeglicher Verweis hier auf ein Patentdokument oder einen anderen Gegenstand, der als Stand der Technik gegeben ist, ist nicht als Zugeständnis anzusehen, dass dieses Dokument oder dieser Gegenstand Informationen enthält, die zum Prioritätsdatum eines beliebigen der Ansprüche Teil des allgemeinen Fachwissens waren.Any reference here to a patent document or other subject matter that is considered to be prior art is not to be conceded as a concession that that document or subject matter contains information that was part of common knowledge as of the priority date of any of the claims.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft und in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen Folgendes gilt:Specific embodiments of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:

Figur 1 ist ein schematisches Diagramm eines Pixels einer optisch variablen diffraktiven Vorrichtung, die drei Primärfarbsubpixel beinhaltet.Figure 1 is a schematic diagram of a pixel of an optically variable diffractive device that includes three primary color subpixels.

Figur 2 ist ein schematisches Diagramm der Art und Weise, auf die eine diffraktive Oberflächenreliefstruktur einfallendes Licht ablenkt.Figure 2 is a schematic diagram of the manner in which a diffractive surface relief structure deflects incident light.

Figur 3 ist ein schematisches Diagramm eines Mechanismus einer diffraktiven Vollfarbvorrichtung.Figure 3 is a schematic diagram of a mechanism of a full color diffractive device.

Figur 4 zeigt ein Verfahren zum Steuern der Helligkeit von Primärfarbsubpixeln.Figure 4 shows a method for controlling the brightness of primary color sub-pixels.

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Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009839.00000000]Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009839.00000000]

Figur 5A und 5B zeigen ein weiteres Verfahren zum Steuern der Helligkeit von Primärfarbsubpixeln.Figures 5A and 5B show another method for controlling the brightness of primary color sub-pixels.

Figur 6 zeigt ein Beispiel für eine OVD-Pixelstruktur mit acht Kanälen.Figure 6 shows an example of an OVD pixel structure with eight channels.

Figur 7A und 7B sind schematische Diagramme von zwei unterschiedlichen Formen von Pixeln zum Erzeugen eines Graustufenbildes.Figures 7A and 7B are schematic diagrams of two different shapes of pixels to produce a grayscale image.

Figur 8A und 8B sind schematische Diagramme des Betriebs des in Fig. 7B gezeigten Graustufenpixels.Figures 8A and 8B are schematic diagrams of the operation of the grayscale pixel shown in Figure 7B.

Figur 9 zeigt eine Querschnittsansicht einer optischen Sicherheitsvorrichtung, die eine OVD-Struktur mit acht Kanälen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet.FIG. 9 shows a cross-sectional view of an optical security device that includes an eight-channel OVD structure in accordance with an embodiment of the present disclosure.

Figur 10 zeigt eine Querschnittsansicht einer optischen Sicherheitsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.FIG. 10 shows a cross-sectional view of an optical security device according to another embodiment of the present disclosure.

Figur 11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Herstellungsprozesses für eine optische Sicherheitsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.FIG. 11 shows a flowchart of a manufacturing process for an optical security device according to an embodiment of the present invention.

Figur 12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines diffraktiven Strukturherstellungsprozesses in Verbindung mit einer optischen Sicherheitsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.FIG. 12 shows a flow chart of a diffractive structure production process in connection with an optical security device according to an embodiment of the present invention.

Figur 13 zeigt drei unterschiedliche Verfahren, die geeignet sind, um Bilder gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzeugen.FIG. 13 shows three different methods which are suitable for generating images in accordance with the present invention.

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Gescannt am 21/10/2019-0000098d0.00000000]Scanned on 21/10 / 2019-0000098d0.00000000]

Figur 14 zeigt, wie eine Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung durch ein linkes und rechtes Auge eines Betrachters betrachtet wird.Figure 14 shows how a device of the present disclosure is viewed through a viewer's left and right eyes.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

DEFINITIONENDEFINITIONS

SicherheitsdokumentThe security document

Im hier verwendeten Sinne schließt der BegriffThe term closes in the sense used here

Sicherheitsdokument alle Arten von Dokumenten und Token von Wert und Identifikationsdokumente ein, einschließend unter anderem Folgende: Währungselemente, wie etwa Banknoten und Münzen, Kreditkarten, Schecks, Pässe, Ausweise, Wertpapiere und Aktienzertifikate, Führerscheine, Eigentumsurkunden, Reisedokumente, wie etwa Flug- und Zugtickets, Eintrittskarten und Tickets, Geburts-, Sterbe- und Heiratsurkunden und akademische Transkripte.Security document includes all types of documents and tokens of value and identification documents, including but not limited to the following: Currency elements such as banknotes and coins, credit cards, checks, passports, ID cards, securities and share certificates, driver's licenses, title deeds, travel documents such as flight and train tickets , Tickets and tickets, birth, death and marriage certificates and academic transcripts.

Die Erfindung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf Sicherheitsdokumente oder -token, wie etwa Banknoten, oder Identifikationsdokumente, wie etwa Ausweise oder Pässe, anwendbar, die aus einem Substrat gebildet werden, auf das eine oder mehrere Druckschichten aufgetragen werden.The invention is particularly, but not exclusively, applicable to security documents or tokens, such as banknotes, or identification documents, such as ID cards or passports, which are formed from a substrate to which one or more printing layers are applied.

Die hier beschriebenen Diffraktionsgitter und optisch variablen Vorrichtungen können auch in anderen Produkten, wie etwa Verpackungen, Anwendung finden.The diffraction gratings and optically variable devices described here can also be used in other products, such as packaging.

Sicherheitsvorrichtung oder -merkmalSecurity device or feature

Wie hier verwendet, schließt der Begriff Sicherheitsvorrichtung oder -merkmal beliebige einer großen / 72As used herein, the term security device or feature includes any of a large / 72

Gescannt am Zl/10/Z019-0000098dl.000000001Scanned on Zl / 10 / Z019-0000098dl.000000001

Anzahl von Sicherheitsvorrichtungen, -elementen oder merkmalen ein, die das Sicherheitsdokument oder den Sicherheitstoken vor Fälschen, Kopieren, Verändern oder Verfälschen schützen sollen. Sicherheitsvorrichtungen oder merkmale können in oder auf dem Substrat des Sicherheitsdokuments oder in oder auf einer oder mehreren Schichten bereitgestellt werden, die auf das Basissubstrat aufgetragen werden, und sie können eine große Vielfalt an Formen annehmen, wie etwa Sicherheitsfäden, die in Schichten des Sicherheitsdokuments eingebettet sind; Sicherheitstinten, wie etwa fluoreszierende, lumineszierende und phosphoreszierende Tinten, metallische Tinten, schillernde Tinten, photochrome, thermochrome, hydrochrome oder piezochrome Tinten; gedruckte und geprägte Merkmale, einschließend ReliefStrukturen; Interferenzschichten; Flüssigkristallvorrichtungen; Linsen und Lentikularstrukturen; optisch variable Vorrichtungen (OVD), die reflektive optische Strukturen umfassen, einschließend reflektierende Oberflächenreliefstrukturen und diffraktive Vorrichtungen, einschließend Diffraktionsgitter, Hologramme und diffraktive optische Elemente (DOE).Number of security devices, elements or features which are intended to protect the security document or security token from forgery, copying, modification or falsification. Security devices or features can be provided in or on the substrate of the security document or in or on one or more layers applied to the base substrate and can take a wide variety of forms, such as security threads embedded in layers of the security document ; Security inks such as fluorescent, luminescent and phosphorescent inks, metallic inks, iridescent inks, photochromic, thermochromic, hydrochromic or piezochrome inks; printed and embossed features, including relief structures; Interference layers; Liquid crystal devices; Lenses and lenticular structures; optically variable devices (OVD) that include reflective optical structures, including reflective surface relief structures and diffractive devices, including diffraction gratings, holograms, and diffractive optical elements (DOE).

Transparente Fenster und HalbfensterTransparent windows and half windows

Im hier verwendeten Sinne bezieht sich der Begriff Fenster auf einen transparenten oder transluzenten Bereich in dem Sicherheitsdokument im Vergleich zu der im Wesentlichen trüben Region, auf die ein Druck aufgebracht wird. Das Fenster kann vollständig transparent sein, sodass es die Transmission von Licht im Wesentlichen unbeeinträchtigt ermöglicht, oder es kann teilweise transparent oder transluzent sein, wobei es die Transmission von Licht teilweise ermöglicht, ohne jedoch dabei zu ermöglichen, dass / 72In the sense used here, the term window refers to a transparent or translucent area in the security document in comparison to the essentially cloudy region to which a print is applied. The window may be completely transparent so that it allows the transmission of light to be substantially unaffected, or it may be partially transparent or translucent, allowing the transmission of light in part without, however, allowing / 72

Gescannt am 21/10/2019-000009842.000000001Scanned on 21/10 / 2019-000009842.000000001

Objekte durch den Fensterbereich deutlich zu sehen sind.Objects are clearly visible through the window area.

Ein Fensterbereich kann in einem polymerenA window area can be in a polymer

Sicherheitsdokument geformt werden, das mindestens eine Schicht aus transparentem Polymermaterial und eine oder mehrere trübende Schichten aufweist, die auf mindestens eine Seite aus einem transparenten polymeren Substrat aufgebracht werden, indem mindestens eine trübende Schicht in der Region weggelassen wird, die den Fensterbereich formt. Wenn trübende Schichten auf beide Seiten eines transparenten Substrats aufgebracht werden, dann kann ein vollständig transparentes Fenster geformt werden, indem die trübenden Schichten auf beiden Seiten des transparenten Substrats in dem Fensterbereich weggelassen werden.Security document formed that has at least one layer of transparent polymeric material and one or more opacifying layers that are applied to at least one side of a transparent polymeric substrate by omitting at least one opacifying layer in the region that forms the window area. If opacifying layers are applied to both sides of a transparent substrate, then a completely transparent window can be formed by omitting the opacifying layers on both sides of the transparent substrate in the window area.

Ein teilweise transparenter oder transluzenter Bereich, nachfolgend als ein „Halbfenster bezeichnet, kann in einem polymeren Sicherheitsdokument geformt werden, das trübende Schichten auf beiden Seiten aufweist, indem die trübenden Schichten lediglich auf einer Seite des Sicherheitsdokuments in dem Fensterbereich weggelassen werden, sodass das „Halbfenster nicht vollständig transparent ist, es jedoch ermöglicht, dass ein Teil des Lichts hindurchgeht, ohne es dabei zu ermöglichen, dass Objekte durch das Halbfenster deutlich zu sehen sind.A partially transparent or translucent area, hereinafter referred to as a "half window," can be formed in a polymeric security document that has opacifying layers on both sides by omitting the opacifying layers on only one side of the security document in the window area so that the "half window is not completely transparent, but does allow some of the light to pass through without allowing objects to be clearly seen through the half window.

Alternativ ist es möglich, dass die Substrate aus einem im Wesentlichen trüben Material, wie etwa Papier oder Fasermaterial, geformt werden, wobei eine Einlage aus transparentem Kunststoffmaterial in einen Ausschnitt oder eine Aussparung in dem Papier oder Fasersubstrat eingesetzt wird, um einen transparenten Fenster- oder einen transluzenten Halbfensterbereich zu formen.Alternatively, it is possible for the substrates to be formed from a substantially opaque material, such as paper or fiber material, an insert made of transparent plastic material being inserted into a cutout or a recess in the paper or fiber substrate in order to form a transparent window or to form a translucent half-window area.

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Gescannt am 21/10/2019-000009843.00000000:Scanned on 21/10 / 2019-000009843.00000000:

Trübende SchichtenCloudy layers

Eine oder mehrere trübende Schichten können auf ein transparentes Substrat aufgebracht werden, um die Opazität des Sicherheitsdokuments zu erhöhen. Eine trübende Schicht ist dergestalt, dass LT < Lo, wobei Lo die Lichtmenge ist, die auf das Dokument einfällt, und LT die Lichtmenge ist, die durch das Dokument übertragen wird. Eine trübende Schicht kann eine beliebige oder mehrere aus einer Vielfalt an trübenden Beschichtungen umfassen. Zum Beispiel können die trübenden Beschichtungen ein Pigment, wie etwa Titandioxid umfassen, das in einem Bindemittel oder einer Trägersubstanz eines wärmeaktivierten vernetzbaren Polymermaterials dispergiert ist. Alternativ könnte ein Substrat aus transparentem Kunststoffmaterial zwischen trübenden Schichten aus Papier oder einem anderen teilweise oder im Wesentlichen trüben Material eingebettet sein, auf welches im Nachhinein Angaben aufgedruckt oder anderweitig aufgebracht werden können.One or more opacifying layers can be applied to a transparent substrate to increase the opacity of the security document. An opacifying layer is such that L T <L o , where L o is the amount of light that is incident on the document and L T is the amount of light that is transmitted through the document. An opacifying layer can comprise any one or more of a variety of opacifying coatings. For example, the opacifying coatings can comprise a pigment, such as titanium dioxide, dispersed in a binder or carrier of a heat activated crosslinkable polymer material. Alternatively, a substrate made of transparent plastic material could be embedded between opacifying layers of paper or another partially or essentially opaque material, to which information can subsequently be printed or otherwise applied.

Prägefähige strahlungshärtbare TinteEmbossable radiation curable ink

Der hier verwendete Begriff prägefähige strahlungshärtbare Tinte bezieht sich auf eine(n) beliebige(n) Tinte, Lack oder andere Beschichtung, die bzw. der in einem Druckverfahren auf das Substrat aufgebracht werden kann und die bzw. der geprägt werden kann, während sie bzw. er weich ist, um eine ReliefStruktur zu formen, und gehärtet werden kann, um die geprägte ReliefStruktur zu fixieren. Das Härteverfahren erfolgt nicht, bevor die strahlungshärtbare Tinte geprägt wird, es ist jedoch möglich, dass das Härteverfahren entweder nach dem Prägen oder im Wesentlichen zur gleichen Zeit wie / 72The term embossable radiation curable ink used here refers to any ink, varnish or other coating which can be applied to the substrate in a printing process and which can be embossed while it is being used it is soft to form a relief structure and can be hardened to fix the embossed relief structure. The curing process does not take place before the radiation curable ink is embossed, but it is possible that the curing process either after the embossing or at substantially the same time as / 72

Gescannt am 21/10/2019-000009844.000000001Scanned on 21/10 / 2019-000009844.000000001

der Prägeschritt erfolgt. Die strahlungshärtbare Tinte ist vorzugsweise durch ultraviolette (UV-)Strahlung härtbar. Alternativ kann die strahlungshärtbare Tinte durch andere Formen von Strahlung, wie etwa Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen, gehärtet werden.the embossing step takes place. The radiation-curable ink is preferably curable by ultraviolet (UV) radiation. Alternatively, the radiation-curable ink can be cured by other forms of radiation, such as electron beams or X-rays.

Die durch strahlungshärtbare Tinte ist vorzugsweise eine transparente oder transluzente Tinte, die aus einem klaren Harzmaterial ausgebildet wird. Eine derartige transparente oder transluzente Druckfarbe ist insbesondere für das Drucken von lichtdurchlässigen Sicherheitselementen geeignet, wie etwa Sub-Wellenlängengitter, lichtdurchlässige diffraktive Gitter und Linsenstrukturen.The radiation curable ink is preferably a transparent or translucent ink formed from a clear resin material. Such a transparent or translucent printing ink is particularly suitable for printing translucent security elements, such as sub-wavelength gratings, translucent diffractive gratings and lens structures.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die transparente oder transluzente Tinte bevorzugt einen UVhärtbaren klaren prägefähigen Lack auf Acrylbasis oder eine derartige Beschichtung.In a particularly preferred embodiment, the transparent or translucent ink preferably comprises a UV-curable, clear, embossable, acrylic-based lacquer or such a coating.

Solche UV-härtbare Lacke können von verschiedenen Herstellern erhalten werden, einschließend Kingfisher Ink Limited,Such UV curable varnishes can be obtained from various manufacturers, including Kingfisher Ink Limited,

Produkt Ultraviolett-Typ UVF-203 oder Ähnliches. Alternativ können die strahlungshärtbare prägefähigen Beschichtungen auf anderen Verbindungen, z. B. Nitrocellulose, beruhen.Ultraviolet type product UVF-203 or the like. Alternatively, the radiation-curable embossable coatings can be applied to other compounds, e.g. B. nitrocellulose based.

Es wurde herausgefunden, dass die hier verwendeten strahlungshärtbaren Tinten und Lacke besonders zum Prägen von Mikrostrukturen, einschließend diffraktive Strukturen wie etwa Diffraktionsgitter und Hologramme und Mikrolinsen und Linsenarrays geeignet sind. Jedoch können sie auch mit größeren ReliefStrukturen, wie etwa nichtdiffraktiven optisch variablen Vorrichtungen, geprägt werden.It has been found that the radiation-curable inks and lacquers used here are particularly suitable for embossing microstructures, including diffractive structures such as diffraction gratings and holograms and microlenses and lens arrays. However, they can also be embossed with larger relief structures, such as non-diffractive optically variable devices.

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Gescannt am Zl/10/Z019-0000098d5.000000001Scanned on Zl / 10 / Z019-0000098d5.000000001

Die Tinte wird vorzugsweise durch ultraviolette (UV) Strahlung im. Wesentlichen zur gleichen Zeit geprägt und gehärtet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die strahlungshärtbare Tinte im Wesentlichen zur gleichen Zeit in einem Tiefdruckverfahren aufgebracht und geprägt.The ink is preferably imaged by ultraviolet (UV) radiation. Minted and hardened at the same time. In a particularly preferred embodiment, the radiation-curable ink is applied and embossed at substantially the same time in a gravure printing process.

Brennpunktgröße HFocus size H

Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff Brennpunktgröße auf die Abmessungen, in der Regel ein(e) effektive(r) Durchmesser oder Breite, der geometrischen Verteilung von Punkten, an denen durch eine Linse gebrochene Strahlen eine Objektebene in einem bestimmten Blickwinkel schneiden. Die Brennpunktgröße kann aus theoretischen Berechnungen, Strahlenverfolgungssimulationen oder aus tatsächlichen Messungen gefolgert werden.As used here, the term focus size refers to the dimensions, typically an effective diameter or width, of the geometric distribution of points where rays broken by a lens intersect an object plane at a certain angle. The focus size can be inferred from theoretical calculations, ray tracing simulations or from actual measurements.

Brennweite fFocal length f

In der vorliegenden Beschreibung bedeutet Brennweite, wenn in Bezug auf eine Mikrolinse in einer Linsenanordnung verwendet, die Strecke von dem Vertex der Mikrolinse zu der Position des Fokus gegeben durch Lokalisieren des Maximums der Leistungsdichteverteilung, wenn kollimierte Strahlung von der Linsenseite der Anordnung einfällt (siehe Miyashita, „Standardization for micro lenses and micro lens arrays (2007) Japanese Journal of Applied Physics 46, S. 5391).In the present description, focal length, when used with respect to a microlens in a lens array, means the distance from the vertex of the microlens to the position of the focus given by locating the maximum of the power density distribution when collimated radiation is incident from the lens side of the array (see Miyashita , "Standardization for micro lenses and micro lens arrays (2007) Japanese Journal of Applied Physics 46, p. 5391).

Messdicke tMeasuring thickness t

Die Messdicke ist die Strecke von der Spitze einer Linse auf einer Seite des transparenten oder transluzenten Materials zu / 72The measurement thickness is the distance from the tip of a lens on one side of the transparent or translucent material to / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009846.000000001 der Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite des transluzenten Materials, auf der die Bildelemente bereitgestellt sind, die im Wesentlichen mit der Objektebene zusammenfallen.Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009846.000000001 of the surface on the opposite side of the translucent material on which the image elements are provided which essentially coincide with the object plane.

Linsenfrequenz und -teilungLens frequency and division

Die Linsenfrequenz einer Linsenanordnung ist die Anzahl an Linsen in einer gegebenen Strecke durch die Oberfläche der Linsenanordnung. Die Teilung ist die Strecke von der Spitze einer Linse zu der Spitze der benachbarten Linse. In einer einheitlichen Linsenanordnung weist die Teilung eine inverse Beziehung zu der Linsenfrequenz auf.The lens frequency of a lens array is the number of lenses in a given distance through the surface of the lens array. The division is the distance from the tip of one lens to the tip of the neighboring lens. In a uniform lens arrangement, the division has an inverse relationship to the lens frequency.

Linsenbreite WLens width W

Die Breite einer Linse in einer Mikrolinsenanordnung ist die Strecke von einer Kante der Linse zu der gegenüberliegenden Kante der Linse. In einer Linsenanordnung mit halbkugelförmigen oder halbzylindrischen Linsen ist die Breite gleich dem Durchmesser der Linsen.The width of a lens in a microlens array is the distance from one edge of the lens to the opposite edge of the lens. In a lens arrangement with hemispherical or semi-cylindrical lenses, the width is equal to the diameter of the lenses.

Krümmungsradius RRadius of curvature R

Der Krümmungsradius einer Linse ist die Strecke von einem Punkt auf der Oberfläche der Linse zu einem Punkt, an dem die Senkrechte zu der Linsenoberfläche eine Linie schneidet, die sich senkrecht durch die Spitze der Linse (die Linsenachse) erstreckt.The radius of curvature of a lens is the distance from a point on the surface of the lens to a point where the normal to the lens surface intersects a line that extends perpendicularly through the tip of the lens (the lens axis).

Durchbiegungshöhe sDeflection height s

Die Durchbiegungshöhe oder Oberflächendurchbiegung s einer / 72The deflection height or surface deflection s a / 72

Gescannt am 21/10/2019-000009847.000000001Scanned on 21/10 / 2019-000009847.000000001

Linse ist die Strecke von der Spitze zu einem Punkt an derLens is the distance from the top to a point at the

Achse geschnitten durch die kürzeste Linie von der Kante einer Linse, die sich senkrecht durch die Achse erstreckt.Axis cut through the shortest line from the edge of a lens that extends perpendicularly through the axis.

Brechungsindex nRefractive index n

Der Brechungsindex eines Mediums n ist das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum zur Lichtgeschwindigkeit im Medium. Der Brechungsindex n einer Linse bestimmt die Menge, in der Lichtstrahlen, die die Linsenoberfläche erreichen, gebrochen werden, gemäß Snelliusschem Brechungsgesetz:The refractive index of a medium n is the ratio of the speed of light in a vacuum to the speed of light in the medium. The refractive index n of a lens determines the amount in which light rays reaching the lens surface are refracted, according to Snellius' law of refraction:

η ★ Sin (a) = n * Sin (Θ), wobei a der Winkel zwischen einem einfallenden Strahl und dem normalen Strahl am Punkt des Einfalls an der Linsenoberfläche ist, Θ der Winkel zwischen dem gebrochenen Strahl und dem normalen Strahl am Punkt des Einfalls ist, und η der Brechungsindex der Luft ist (als ein Näherungswert kann für η ein Wert von 1 genommen werden).η ★ Sin (a) = n * Sin (Θ), where a is the angle between an incident beam and the normal beam at the point of incidence on the lens surface, Θ the angle between the refracted beam and the normal beam at the point of incidence , and η is the refractive index of air (a value of 1 can be taken as an approximation for η).

Lappenwinkeloverlap angle

Der Lappenwinkel einer Linse ist der gesamte Blickwinkel gebildet durch die Linse.The lobe angle of a lens is the entire viewing angle formed by the lens.

Abbe-ZahlAbbe number

Die Abbe-Zahl eines transparenten oder transluzenten Materials ist ein Maß der Dispergierung (Variation des Brechungsindex mit Wellenlänge) des Materials. Eine angemessene Wahl einer Abbe-Zahl für eine Linse kann dabei helfen, chromatische Aberration zu minimieren.The Abbe number of a transparent or translucent material is a measure of the dispersion (variation of the refractive index with wavelength) of the material. Adequate choice of an Abbe number for a lens can help minimize chromatic aberration.

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Gescannt am 21/10/2019-000009848.00000000]Scanned on 21/10 / 2019-000009848.00000000]

SubwellenlängengitterelementSubwellenlängengitterelement

Ein Subwellenlängengitterelement ist ein Gitterelement, das eine Periode oder Beabstandung zwischen Gitterlinien aufweist, die weniger als die Wellenlänge ist, sodass der dominante abgelenkte Modus die nullte Ordnung ist. Effektive Eigenschaften können unabhängig von der Periode sein, solange die Subwellenlänge ausreichend ist. Eigenschaften können auch tolerant gegenüber strukturellen Verformungen sein.A sub-wavelength grating element is a grating element that has a period or spacing between grating lines that is less than the wavelength so that the dominant deflected mode is the zero order. Effective properties can be independent of the period as long as the sub-wavelength is sufficient. Properties can also be tolerant of structural deformations.

Bildpixel und SubbildpixelImage pixels and sub-image pixels

In der gesamten Beschreibung werden Begriffe wie Bildelement(e) und Bildpixel austauschbar verwendet und sie sollen dieselbe Bedeutung haben. Begriffe wie Subpixel, Subbildpixel und Subelemente sollen untereinander dieselbe Bedeutung haben und austauschbar verwendet werden.Terms such as image element (s) and image pixels are used interchangeably throughout the description and are intended to have the same meaning. Terms such as sub-pixels, sub-image pixels and sub-elements should have the same meaning among themselves and be used interchangeably.

Farbraum RGB (rot, grün, blau)RGB color space (red, green, blue)

Eine breite Palette an Farben kann mit den drei Primärfarben rot, grün und blau erzeugt werden. Jedes Farbbild kann in drei Bilder zerlegt werden, die diese Primärfarben umfassen. Jedes Farbbild kann viele Intensitätshelligkeitsstufen aufweisen. Wenn zum Beispiel für jede Primärfarbe 16 Helligkeitstufen ausgewählt werden, können 4.096 verschiedene Farben erzeugt werden.A wide range of colors can be created with the three primary colors red, green and blue. Each color image can be broken down into three images that include these primary colors. Each color image can have many levels of intensity brightness. For example, if 16 brightness levels are selected for each primary color, 4,096 different colors can be created.

Eine OVD-Vorrichtung kann auf dieselbe Weise ein Porträt erzeugen wie ein Videomonitor ein Porträt oder Bild auf einem Bildschirm anzeigen kann, der das Bild in viele Elemente oder Pixel zerlegt. Unter Bezugnahme auf Figur 1 der Zeichnungen ist ein einzelnes Bildelement oder Bildpixel 10 gezeigt, das / 72An OVD device can create a portrait in the same way that a video monitor can display a portrait or image on a screen that breaks the image down into many elements or pixels. Referring to Figure 1 of the drawings, a single picture element or image pixel 10 is shown, the / 72

Gescannt am Zl/10/Z019-0000098d9.00000000]Scanned on Zl / 10 / Z019-0000098d9.00000000]

ein rotes (R), grünes (G) und blaues (B) Subelement oder Subpixel 11, 12, 13 beinhaltet, um die drei Primärfarben mit unterschiedlichen Helligkeitswerten bereitzustellen. Dieser Mechanismus kann die Reproduktion einer breiten Palette an Farben mit verschiedenen Farbton- oder Farbwerten und einer unterschiedlichen Intensität oder Helligkeit ermöglichen. Wenn Bildelemente mit Primärfarben unterschiedlicher Helligkeit erzeugt werden, können einfach Vollfarbbilder erzeugt werden. RGB ist ein spezifisches Beispiel für einen bestimmten Farbraum, der in nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, aber andere Farbräume, darunter Graustufen- und/oder Einzelfarbsysteme, sind ebenfalls auf alle Ausführungsformen der Erfindung anwendbar.includes a red (R), green (G) and blue (B) sub-element or sub-pixel 11, 12, 13 to provide the three primary colors with different brightness values. This mechanism can enable the reproduction of a wide range of colors with different hue or color values and a different intensity or brightness. If picture elements with primary colors of different brightness are generated, full-color pictures can easily be generated. RGB is a specific example of a particular color space used in embodiments described below, but other color spaces, including grayscale and / or single color systems, are also applicable to all embodiments of the invention.

Unter Bezugnahme auf Figur 2 wird, wenn ein diffraktives Bildelement 20 mit Gitterperiode (oder räumlicher Frequenz) d durch einen kollimierten Weißlichtstrahl in normalem Einfall beleuchtet wird, Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen, λ (oder Farbe) in unterschiedliche Winkel α abgelenkt, die der Gleichung unterliegen:Referring to Figure 2, when a grating period (or spatial frequency) d diffractive pixel 20 is illuminated by a collimated white light beam in normal incidence, light of different wavelengths, λ (or color) is deflected to different angles α which are subject to the equation :

(1) . λ sma = a(1) . λ sma = a

Hier wird nur die erste Ordnung der Diffraktion betrachtet, da die meiste Lichtenergie in die erste Ordnung abgelenkt wird. Wenn Gitter mit einer einzigen räumlichen Frequenz innerhalb eines Pixels einer OVD erzeugt werden, erzeugt die OVD monochromatische Bilder. Wenn eine Person ein Bild an einer OVD beobachtet, gibt es in der Regel einen festen Einfallswinkel (Richtung der Lichtquelle) und einen festen Beobachtungswinkel, unter der Annahme, dass sich der Betrachter nicht viel bewegt. Daher ist der Blickwinkel α / 72Only the first order of diffraction is considered here, since most of the light energy is deflected into the first order. If grids are generated with a single spatial frequency within a pixel of an OVD, the OVD produces monochromatic images. When a person observes an image on an OVD, there is usually a fixed angle of incidence (direction of the light source) and a fixed viewing angle, assuming that the viewer does not move much. Hence the viewing angle is α / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009850.000000001 relativ fest.Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009850.000000001 relatively firm.

Aus der Gleichung (1) kann ausgehendes abgelenktes Licht in verschiedenen Wellenlängen oder Farben erreicht werden, indem d variiert wird, die Periode der Gitter. Wir sind hauptsächlich an den drei Primärfarben Rot, Grün und Blau interessiert, die entsprechende Wellenlängen λΐ, λ2 und λ3 aufweisen. Sie können durch Gitter in dreifarbigenFrom equation (1), outgoing deflected light in different wavelengths or colors can be achieved by varying d, the period of the gratings. We are mainly interested in the three primary colors red, green and blue, which have corresponding wavelengths λΐ, λ2 and λ3. You can go through tri-color grids

Subelementen d2 und da wieSubelements d2 and there as

Gitter durch oder Subpixeln mit einer jeweiligen Periode di in Figur 3 gezeigt abgelenkt werden. Wenn die Weißlicht beleuchtet werden, wie zum Beispiel eine Neonröhre, wird in demselben Blickwinkel α farbiges Licht von diesen Subpixeln gemäß der folgenden Gleichung abgelenkt:Grids are deflected by or sub-pixels with a respective period di shown in Figure 3. When the white light is illuminated, such as a neon tube, α colored light is deflected from these subpixels at the same viewing angle according to the following equation:

. Αχ A-2 A3 Sma=£=£ = £, Αχ A-2 A3 Sma = £ = £ = £

Zum Beispiel entsprechen drei Primärfarben mit Wellenlängen λι=600 nm, Ä2=500 nm und Ä3=450 nm und einem Blickwinkel a=30 Grad Gitterperioden di=1200 nm, d2=1000 nm und 03=900 nm für jedes Subpixel 11-13, das jedes Pixel 10 bildet.For example, three primary colors with wavelengths λι = 600 nm, Ä2 = 500 nm and Ä3 = 450 nm and a viewing angle a = 30 degrees correspond to grating periods di = 1200 nm, d2 = 1000 nm and 03 = 900 nm for each subpixel 11-13, that each pixel forms 10.

Es versteht sich, dass andere Kombinationen ausIt is understood that other combinations

Einfallswinkel, Blickwinkel und Gitterperioden als vorstehend offenbart ausgewählt werden können, solange sie die Diffraktionsgleichung 4(sin0m + sinÖf) = τηλ. erfüllen, wobei θ± der Winkel ist, in dem das Licht einfällt, 0m der Blickwinkel ist, d die Trennung von Gitterelementen ist und m die Diffraktionsordnung ist.Angle of incidence, angle of view and grating periods can be selected as disclosed above, as long as they have the diffraction equation 4 (sin0 m + sinÖf) = τηλ. satisfy where at θ ± is the angle at which the light is incident, 0 m is the viewing angle, d is the separation of grating elements and m is the diffraction order.

Die drei Primärfarben (RGB) werden durch Gitter in drei räumlichen Frequenzen erzeugt. Um Farbtöne zu manipulieren, / 72The three primary colors (RGB) are generated by grids in three spatial frequencies. To manipulate hues, / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009851.000000001Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009851.000000001

um eine volle Farbe zu erreichen, muss der Helligkeitswert jeder Primärfarbe von den Subpixeln ebenfalls gesteuert werden. Es gibt viele Verfahren zum Steuern der Helligkeit von abgelenktem Licht aus Regionen an der Oberfläche einer OVD, wie zum Beispiel das Variieren der Gittertiefe, des Gitterprofils und/oder der Gitterkrümmungen. Figur 4 und 5 veranschaulichen zwei Verfahren zum Steuern der Helligkeit der RGB-Subpixel 11-13.To achieve a full color, the brightness value of each primary color must also be controlled by the sub-pixels. There are many methods for controlling the brightness of deflected light from regions on the surface of an OVD, such as varying the grating depth, grating profile, and / or grating curvatures. Figures 4 and 5 illustrate two methods for controlling the brightness of the RGB subpixels 11-13.

In Figur 4 wird der Helligkeitswert jedes Subpixels 11-13 durch Verändern des effektiven Bereichs von Gittern innerhalb jedes Subpixels variiert. Figur 4 zeigt ein einzelnes Bildpixel, das die RGB-Subpixel 11, 12, 13 umfasst, wobei der effektive Bereich von Gittern jedes Subpixels 11-13 in der Höhe oder im Bereich angepasst ist, um einen bestimmten Helligkeitswert darzustellen.In Figure 4, the brightness value of each sub-pixel 11-13 is varied by changing the effective area of grids within each sub-pixel. FIG. 4 shows a single image pixel comprising the RGB subpixels 11, 12, 13, the effective area of grids of each subpixel 11-13 being adjusted in height or in the area in order to represent a certain brightness value.

In jedem Subpixel 11, 12, 13 ist die Helligkeit von abgelenktem Licht proportional zu dem Bereich jeder diffraktierenden Struktur 41-43 in Verbindung mit dem jeweiligen Subpixel 11-13. Anders gesagt ist die Helligkeit proportional zu den Höhen oder Bereichen der diffraktierenden Strukturen 41-43, wie von den flachen Bereichen 44-49 in Verbindung mit den Subpixeln 11-13 unterschieden, die eine Abwesenheit von diffraktierenden Strukturen aufweisen. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Helligkeit der Subpixel 11-13 im Wesentlichen linear in Bezug auf die Höhen oder Bereiche der diftraktierenden Strukturen 41-43 sein kann.In each sub-pixel 11, 12, 13, the brightness of deflected light is proportional to the area of each diffracting structure 41-43 in connection with the respective sub-pixel 11-13. In other words, the brightness is proportional to the heights or areas of the diffracting structures 41-43, as distinguished from the flat areas 44-49 in connection with the sub-pixels 11-13, which have an absence of diffracting structures. An advantage of this arrangement is that the brightness of the subpixels 11-13 can be essentially linear with respect to the heights or ranges of the contracting structures 41-43.

Figur 5(a) und 5(b) veranschaulichen ein anderes Verfahren zum Steuern der Helligkeit jedes Primärfarbsubpixels. Dies erfolgt durch Verwendung eines Satzes an Paletten, wobei die / 72Figures 5 (a) and 5 (b) illustrate another method of controlling the brightness of each primary color sub-pixel. This is done using a set of pallets, with the / 72

Gescannt am 21/10/2019-000009852.000000001Scanned on 21/10 / 2019-000009852.000000001

diftraktierenden Strukturen in variablen Richtungen ausgerichtet sind, um verschiedene Helligkeitsstufen zu bestimmen. Figur 5(a) zeigt 8 Subpixel 51-58, die bei 90 Grad entsprechend dem höchsten Helligkeitswert innerhalb der festgelegten Palette ausgerichtet sind. Figur 5(b) zeigt 8 Subpixel 51-58, die in verschiedenen Winkeln mit einer entsprechenden Variation im Helligkeitswert innerhalb der Palette ausgerichtet ist, die zwischen einem höchsten (90 Grad) und einem niedrigsten (45 Grad) Helligkeitswert festgelegt ist. Es ist auch möglich, Techniken zum Steuern der Helligkeit zu kombinieren. Zum Beispiel wird eine Änderung der Ausrichtung des Diffraktionsgitters verwendet, um einen Abfall der Helligkeit von äußeren Kanälen aufgrund von Linsenaberrationen zu kompensieren.contracting structures are aligned in variable directions to determine different levels of brightness. Figure 5 (a) shows 8 sub-pixels 51-58 aligned at 90 degrees according to the highest brightness value within the specified range. Figure 5 (b) shows 8 sub-pixels 51-58 aligned at different angles with a corresponding variation in brightness value within the palette, which is set between a highest (90 degrees) and a lowest (45 degrees) brightness value. It is also possible to combine brightness control techniques. For example, a change in the orientation of the diffraction grating is used to compensate for a decrease in the brightness of outer channels due to lens aberrations.

Die vorstehend beschriebenen Strukturen können ein Vollfarbbild mit einem einzelnen Kanal erzeugen, wobei ein Bild mit einem „einzelnen Kanal das einzige diffraktive Bild ist, das durch die Oberflächenreliefstruktur erzeugt wird. OVDs mit mehreren Kanälen (also diffraktive Vorrichtungen, die mehr als ein Diffraktionsbild erzeugen) sind für stereoskopische Anwendungen gewünscht, wobei unterschiedliche Bilder aus unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtbar sind. Zum Beispiel kann eine Anzahl von „X Kanälen erforderlich sein, um ein stereoskopisches Porträt zu beobachten, wobei jeder Kanal einen anderen Blickwinkel in Verbindung mit dem Porträt darstellt.The structures described above can produce a full color image with a single channel, an image with a "single channel being the only diffractive image that is created by the surface relief structure. OVDs with multiple channels (ie diffractive devices that generate more than one diffraction image) are desired for stereoscopic applications, wherein different images can be viewed from different angles. For example, a number of “X channels may be required to observe a stereoscopic portrait, each channel representing a different viewpoint in connection with the portrait.

Räumlich geteilter Raum kann eine Möglichkeit sein, um OVDVorrichtungen mit mehreren Kanälen zu erreichen. Ein(e) fiktive(s) Element oder Pixelregion an der Vorrichtung kann in eine Vielzahl von Kanälen geteilt werden, wobei jeder Kanal drei Farbsubelemente oder Subpixel für rot, grün und / 72Spatially divided space can be one way to reach OVD devices with multiple channels. A fictional element or pixel region on the device can be divided into a plurality of channels, each channel having three color sub-elements or sub-pixels for red, green and / 72

Gescannt am Ζ1/1Θ/ΖΘ19-ΘΘΘΘΘ9853.ΘΘΘΘΘΘΘΘ]Scanned on Ζ1 / 1Θ / ΖΘ19-ΘΘΘΘΘ9853.ΘΘΘΘΘΘΘΘ]

blau enthält.contains blue.

Figur 6 zeigt ein Beispiel für ein RGB-Element oder eine Pixelstruktur 60 für eine Vollfarb-OVD mit acht Kanälen. Die RGB-Pixelstruktur 60 beinhaltet die anamorphen Bildpixel 6168, wobei jedes gesamte Bildpixel 61-68 durch ein Trio aus RGB-Subpixeln 61R-68R, 61G-68G, 61B-68B, das vertikal in Streifen angeordnet ist, dargestellt ist. In dem gegebenen Beispiel weist jedes Bildpixel 61-68 eine vertikale Abmessung von 96 μm und eine horizontale Abmessung von ungefähr 8 μm auf, sodass die Auflösung jedes Bildpixels 61-68 horizontal 12-mal höher als vertikal ist.FIG. 6 shows an example of an RGB element or a pixel structure 60 for a full-color OVD with eight channels. The RGB pixel structure 60 includes the anamorphic image pixels 6168, with each entire image pixel 61-68 being represented by a trio of RGB sub-pixels 61R-68R, 61G-68G, 61B-68B arranged vertically in stripes. In the given example, each image pixel 61-68 has a vertical dimension of 96 μm and a horizontal dimension of approximately 8 μm, so that the resolution of each image pixel 61-68 is 12 times higher horizontally than vertically.

Es versteht sich, dass die physischen Abmessungen der Bildpixel im Allgemeinen durch die Anzahl an Bildkanälen unter jeder Linse und die Teilung der Fokussierelemente wie zum Beispiel Lentikularlinsen bestimmt werden. Die horizontale Abmessung der Bildpixel kann eine beliebige zwischen 4 und 10 Mikrometern sein und die vertikale Abmessung der Bildpixel kann im Bereich von 45 bis 100 Mikrometern liegen. Die Anzahl an Bildkanälen kann eine beliebige zwischen 2 Bildkanälen und 16 Bildkanälen sein.It is understood that the physical dimensions of the image pixels are generally determined by the number of image channels under each lens and the division of the focusing elements, such as lenticular lenses. The horizontal dimension of the image pixels can be any one between 4 and 10 micrometers and the vertical dimension of the image pixels can be in the range of 45 to 100 micrometers. The number of image channels can be any between 2 image channels and 16 image channels.

Es versteht sich auch, dass die projizierte diffraktive Bildgebung, die durch einen Betrachter betrachtbar ist, durch den Bildinhalt bestimmt wird, der in jedem Bildkanal gespeichert ist. Wenn zum Beispiel der Bildinhalt, der in jedem Bildkanal gespeichert ist, eng mit dem Bildinhalt verbunden ist, der in anderen Bildkanälen gespeichert ist, wobei jeder Bildkanal eine Ansicht eines Objekts aus einem bestimmten Blickwinkel darstellt, kann die Vorrichtung konfiguriert sein, um eine dreidimensionale Ansicht dieses Objekts für den Betrachter zu projizieren. Es ist auch / 72It is also understood that the projected diffractive imaging that can be viewed by an observer is determined by the image content that is stored in each image channel. For example, if the image content stored in each image channel is closely related to the image content stored in other image channels, each image channel representing a view of an object from a particular angle, the device may be configured to be a three-dimensional view project this object for the viewer. It is also / 72

Gescannt am 21/10/2019-000009854.000000001Scanned on 21/10 / 2019-000009854.000000001

möglich, andere Arten von diffraktiven optischen Effekten zu erreichen, wie zum Beispiel Animation, Morphing, Vergrößern/Verkleinern, Bildwechsel und so weiter, wenn sich der Blickwinkel ändert.possible to achieve other types of diffractive optical effects, such as animation, morphing, zooming in / out, changing pictures and so on, when the viewing angle changes.

In einer am meisten bevorzugten Ausführungsform sind die mehreren Bildkanäle angeordnet, um eine echte Farbe eines Bildes in einem vorbestimmten Blickwinkel zu erzeugen. Die vorliegende Offenbarung bietet eine OVD, die viele Vorteile gegenüber herkömmlichen diffraktiven oder Linsenstrukturen aufweist, zu denen Folgende gehören:In a most preferred embodiment, the plurality of image channels are arranged to produce a true color of an image at a predetermined viewing angle. The present disclosure provides an OVD that has many advantages over conventional diffractive or lens structures, which include:

• Das OVD-Merkmal arbeitet in einer breiten Spanne von Lichtbedingungen, darunter diffuser Beleuchtung und Umgebung mit geringer Beleuchtung.• The OVD feature works in a wide range of lighting conditions, including diffuse lighting and low lighting environments.

• Das Merkmal erzeugt ein scharfes, gut definiertes Bild verglichen mit Stereogrammbildern, die durch andere Verfahren erzeugt werden.• The feature produces a sharp, well-defined image compared to stereogram images created by other methods.

• Die OVD erzeugt strahlende diffraktive Effekte und kann konfiguriert sein, um echte Farbmischeffekte zu erzeugen.• The OVD produces radiant diffractive effects and can be configured to create true color mixing effects.

• Die OVD überwindet die Einschränkungen in Verbindung mit herkömmlichen Drucktechnologien und Lentikularmerkmalen.• The OVD overcomes the limitations associated with traditional printing technologies and lenticular features.

Es ist eine äußerst hohe Auflösung von weit mehr als der Fähigkeit der meisten Drucker erforderlich, um die mehreren Kanäle wie zum Beispiel 4 Kanäle, 8 Kanäle, 10 Kanäle oder 12 Kanäle unter Lentikularlinsen zu bilden, die an Dokumenten wie zum Beispiel Banknoten verwendet werden. Wie vorstehend erwähnt, kann die horizontale Auflösung der Bildpixel so klein wie 4 Mikrometer sein, wohingegen mit herkömmlichen Druckverfahren wie zum Beispiel Gravur und Versatzdrucken aufgrund begrenzter Druckauflösung, die für ein jedes Druckverfahren inhärent existiert, es entweder unmöglich oder / 72An extremely high resolution of far more than the ability of most printers is required to form the multiple channels such as 4 channels, 8 channels, 10 channels or 12 channels under lenticular lenses used on documents such as banknotes. As mentioned above, the horizontal resolution of the image pixels can be as small as 4 microns, whereas with conventional printing methods such as engraving and offset printing due to the limited printing resolution that is inherent in any printing method, it is either impossible or / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009855.00000000]Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009855.00000000]

äußerst schwierig ist, Bildelemente zu drucken, die eine Auflösung von weniger als 30 bis 40 Mikrometer aufweisen.It is extremely difficult to print picture elements that have a resolution of less than 30 to 40 micrometers.

Ein Mittel zum Darstellen von RGB-Bildern kann im Wesentlichen quadratische Subpixel ergeben, die in vertikale RGB-Spalten unterteilt sind, wobei das gesamte Subpixel in beide Richtungen dieselbe Auflösung hätte, obwohl RGBSubpixel-Teilungen eine höhere Auflösung erfordern.A means for displaying RGB images can result in essentially square subpixels that are divided into vertical RGB columns, the entire subpixel having the same resolution in both directions, although RGB subpixel divisions require a higher resolution.

In dem in Figur 6 gezeigten Beispiel beträgt die Breite jedes Kanals 8 Mikrometer, wodurch dies zu Subpixeln führen würde, die 8 Mikrometer hoch sind, wenn quadratische Subpixel verwendet würden. Da die Subpixel aus diffraktiven Gittern mit einer Wiederholung in der Ordnung von 1 Mikrometer bestehen, können in einem solchen Subpixel nur 8 Gitterlinien aufgenommen werden. Wenn die Höhe jedes diffraktiven Bereichs wie vorstehend beschrieben angepasst wird, um den Helligkeitswert jedes Bildsubpixels darzustellen, würde dies die Spanne an Helligkeitswerten, die dargestellt werden könnte, einschränken. Wenn eine breite Spanne an Helligkeitswerten darzustellen ist, müssen stärker diffraktive Gitterlinien verwendet werden. Daher werden die Bildsubpixel so ausgewählt, dass sie anamorph sind, sodass jedes bis zu 4-mal größer als breit ist.In the example shown in Figure 6, the width of each channel is 8 microns, which would result in subpixels that are 8 microns high if square subpixels were used. Since the subpixels consist of diffractive gratings with a repetition in the order of 1 micrometer, only 8 grid lines can be recorded in such a subpixel. Adjusting the height of each diffractive area as described above to represent the brightness value of each image sub-pixel would limit the range of brightness values that could be displayed. If a wide range of brightness values is to be displayed, more diffractive grid lines must be used. Therefore, the image sub-pixels are selected to be anamorphic so that each is up to 4 times larger than wide.

GraustufenfarbraumGrayscale color space

Unter einigen Umständen kann es wünschenswert sein, 3DBildgebung zu erzeugen, die ein Graustufenbild darstellt. Eine Möglichkeit zum Erzeugen eines Graustufenbildes ist das Ausgleichen der Helligkeitsstufen zwischen den roten, grünen und blauen Subpixeln, sodass die Nettoimpression für den Betrachter von dem Abschnitt der Subpixel, der diffraktive / 72In some circumstances, it may be desirable to produce 3D imaging that is a grayscale image. One way to generate a grayscale image is to balance the brightness levels between the red, green and blue subpixels so that the viewer's net impression of the portion of the subpixels, the diffractive / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009856.000000001Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009856.000000001

Strukturen aufweist, eine Mischung aus den eingehenden Farben (was für Tageslicht nominal weiß wäre) und aus dem gesamten RGB-Bild eine gewünschte Grauskalastufe ist, wodurch zusammen mit den übrigen Pixeln ein Graustufenbild erzeugt wird. Diese Situation ist in Figur 7A gezeigt, die die diffraktive Bildgebungsschicht unter einem Abschnitt einer einzelnen Lentikularlinse darstellt. Die Bildgebungsschicht weist eine Struktur mit vier Kanälen mit zwei benachbarten Bildpixeln auf, die für jeden der vier Kanäle gezeigt sind.Structures, a mixture of the incoming colors (which would be nominally white for daylight) and from the entire RGB image is a desired grayscale level, which together with the other pixels creates a grayscale image. This situation is shown in Figure 7A, which shows the diffractive imaging layer under a portion of a single lenticular lens. The imaging layer has a four channel structure with two adjacent image pixels shown for each of the four channels.

Unter Bezugnahme auf Kanal 1 weisen die benachbarten Pixel 100 und 102 jeweils rote, grüne und blaue Subpixel auf (jeweils 111, 112, 113 und 114, 115, 116). Jedes dieser Subpixel weist einen nichtdiffraktiven Bereich auf, der verwendet wird, um die Helligkeitsstufe zu variieren (jeweils 108, 110, 118 und 119, 120, 121). In diesem Beispiel weisen die nichtdiffraktiven Bereiche 108, 110 und 118 dieselbe Größe auf, um die Helligkeitsstufe zwischen jedem der RGBSubpixel auszugleichen. Ebenso ist der nichtdiffraktive Bereich 119, 120 und 121 in Pixel 102 ebenso gleichmäßig größenbemessen. Da die nichtdiffraktiven Bereiche in Pixel 100 kleiner als diejenigen in Pixel 102 sind, weist das Pixel 100 eine größere Helligkeitsstufe als dasjenige von 102 auf. Diese Variation in der Helligkeitsstufe wird verwendet, um das gewünschte Graustufenbild zu erzeugen. Es ist zum Beispiel aus Figur 7A klar, dass das obere Pixel in Kanal 2 und das untere Pixel in Kanal 4 alle die kleinsten nichtdiffraktiven Bereiche und damit die höchsten Helligkeitsstufen aufweisen. Das Graustufenbild ist in diesem Fall in einem spezifizierten Blickwinkel sichtbar, der mit der 1. Diffraktionsordnung der RGB-Subpixel übereinstimmt,· die natürlich gestaltet sind, sodass sie im Wesentlichen gleich sind, wie vorstehend erörtert.Referring to channel 1, the neighboring pixels 100 and 102 each have red, green and blue sub-pixels (111, 112, 113 and 114, 115, 116, respectively). Each of these sub-pixels has a non-diffractive area that is used to vary the brightness level (108, 110, 118 and 119, 120, 121, respectively). In this example, the non-diffractive areas 108, 110 and 118 are of the same size to compensate for the level of brightness between each of the RGB subpixels. Likewise, the non-diffractive area 119, 120 and 121 in pixels 102 is also equally sized. Since the non-diffractive areas in pixel 100 are smaller than those in pixel 102, pixel 100 has a greater brightness level than that of 102. This variation in brightness level is used to create the desired grayscale image. For example, it is clear from FIG. 7A that the upper pixel in channel 2 and the lower pixel in channel 4 all have the smallest non-diffractive areas and thus the highest brightness levels. In this case, the grayscale image is visible from a specified angle of view that corresponds to the 1st order of diffraction of the RGB subpixels, which are naturally designed so that they are essentially the same as discussed above.

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Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009857.000000001Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009857.000000001

Diffuses WeißDiffuse white

Alternativ kann die 3D-Graustufenbildgebung durch Pixel mit einem Abschnitt erzeugt werden, der eine Oberflächenstruktur für diffuse Zerstreuung von einfallendem Licht aufweist, und wobei der übrige Abschnitt größenbemessen ist, sodass er einer vorbestimmten Helligkeitsstufe entspricht. Die diffuse Zerstreuung kann durch eine Oberflächenstruktur mit geeigneter Rauheit bereitgestellt werden oder wird bevorzugt durch eine willkürliche diffraktive Gitterstruktur bereitgestellt, die in Figur 7B schematisch veranschaulicht ist. Wie bei Figur 7A zeigt Figur 7B die Bildgebungsschicht unter einem Teil einer einzelnen Lentikularlinse. Für jeden der 4 Kanäle sind zwei benachbarte Bildpixel gezeigt. Unter Bezugnahme auf Kanal 4 weisen die benachbarten Pixel 104 und 106 jeweils ein randomisiertes diffraktives Gitter 123 und 125 und jeweils die nichtdiffraktiven Bereiche 122 und 124 auf. Die randomisierten (oder pseudorandomisierten) diffraktiven Gitter 123, 125 weisen jeweils eine Gitterteilung und/oder -breite auf, die auf willkürliche Weise variiert. Während das einfallende Licht von jedem der benachbarten Ränder innerhalb des Gitters abgelenkt wird, wird der Winkel der jeweiligen diffraktiven Ränder nullter Ordnung, erster Ordnung usw. (Linien mit positiver Interferenz) für jede unterschiedliche Wellenlänge in unterschiedlichen Winkeln zu dem Gitter erzeugt. Da die Gitterteilung randomisiert ist, ist dies auch der Diffraktionswinkel (wichtigerweise die Diffraktion erster Ordnung) für jede Wellenlänge an sichtbarem Licht, wodurch effektiv eine diffuse Reflexion des einfallenden Lichtes erzeugt wird. Daher sieht der Betrachter eine willkürliche oder pseudowillkürliche Kombination aus zahlreichen / 72Alternatively, the 3D grayscale imaging can be generated by pixels with a portion having a surface structure for diffuse scattering of incident light and the remaining portion being sized to correspond to a predetermined brightness level. The diffuse scattering can be provided by a surface structure with a suitable roughness or is preferably provided by an arbitrary diffractive lattice structure, which is illustrated schematically in FIG. 7B. As with Figure 7A, Figure 7B shows the imaging layer under part of a single lenticular lens. Two adjacent image pixels are shown for each of the 4 channels. Referring to channel 4, the adjacent pixels 104 and 106 each have a randomized diffractive grating 123 and 125 and the non-diffractive areas 122 and 124, respectively. The randomized (or pseudorandomized) diffractive grids 123, 125 each have a grating pitch and / or width that varies in an arbitrary manner. As the incident light is deflected from each of the adjacent edges within the grating, the angle of the respective diffractive edges of zero order, first order, etc. (lines with positive interference) are generated for each different wavelength at different angles to the grating. Since the grating is randomized, this is also the diffraction angle (importantly the first order diffraction) for each wavelength of visible light, which effectively creates a diffuse reflection of the incident light. Therefore, the viewer sees an arbitrary or pseudo-arbitrary combination of numerous / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009858.000000001Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009858.000000001

unterschiedlichen Wellenlängen, die das Auge als Weißlicht kombiniert. Wie vorstehend erörtert, ermöglicht die Varianz in nichtdiffraktiven Bereichen der diffusen Lichtpixel 104, 106 eine Varianz der Helligkeit, sodass ein Graustufenbild erzeugt werden kann.different wavelengths that the eye combines as white light. As discussed above, the variance in non-diffractive areas of the diffuse light pixels 104, 106 enables a variance in brightness so that a grayscale image can be generated.

Figur 8A und 8B stellen eine schematische Darstellung eines Beispiels für diesen Effekt bereit. Figur 8A ist eine schematische Schnittansicht der Sicherheitsvorrichtung 70.Figures 8A and 8B provide a schematic representation of an example of this effect. FIG. 8A is a schematic sectional view of the safety device 70.

Das Weißlicht 130, 131 fällt auf die Fokussierelemente in der Form der Lentikularlinsen 72, 73, 74. Die Lentikularlinsen 72, 73, 74 werden auf einer Oberfläche 75 des transparenten Substrats 71 getragen, während die Bildelemente 77 und 78 auf der gegenüberliegenden Oberfläche 76 gebildet werden, um eine OVD mit 4 Kanälen bereitzustellen.The white light 130, 131 falls on the focusing elements in the form of the lenticular lenses 72, 73, 74. The lenticular lenses 72, 73, 74 are carried on a surface 75 of the transparent substrate 71, while the picture elements 77 and 78 are formed on the opposite surface 76 to provide a 4-channel OVD.

Die Linsengeometrie ist derart, dass parallele einfallende Strahlen 130 zu einem Brennstreifen 132 gebrochen werden, der den Streifen der Pixel 132 innerhalb des Kanals 2 einschließt. Ähnlich werden die parallelen Strahlen von einfallendem Licht 131 durch die Linse 173 auf den Streifen der Pixel 133 in Kanal 2 der benachbarten Bildelemente 78 fokussiert. Idealerweise sollte die Breite der Brennstreifen 132 und 133 der Breite der Pixel entsprechen, was durch Auswahl der geeigneten Linsengeometrien und/oder Substratdicke erreicht wird.The lens geometry is such that parallel incident rays 130 are refracted into a focal strip 132, which includes the strip of pixels 132 within the channel 2. Similarly, the parallel rays of incident light 131 are focused by lens 173 onto the stripe of pixels 133 in channel 2 of adjacent pixels 78. Ideally, the width of the focal strips 132 and 133 should correspond to the width of the pixels, which is achieved by selecting the appropriate lens geometries and / or substrate thickness.

Das auf die Brennstreifen 132 und 133 fokussierte Licht, die die Pixel des Kanals 2 bedecken, wird aus den jeweiligen Linsen 72 und 73 heraus abgelenkt. Im Blickwinkel α ist das abgelenkte Licht 134, 135 dasjenige der Graustufenpixel für Kanal 2, jeweils mit einer Helligkeitsstufe bestimmt durch die Größe ihrer jeweiligen nichtdiffraktiven Oberflächen. Auf / 72The light focused on the focal strips 132 and 133, which cover the pixels of the channel 2, is deflected out of the respective lenses 72 and 73. At viewing angle α, the deflected light 134, 135 is that of the grayscale pixels for channel 2, each with a brightness level determined by the size of their respective non-diffractive surfaces. On / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009859.00000000]Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009859.00000000]

diese Weise wird die Kombination aus Licht der Pixel 134, 135 usw. des Kanals 2 kombiniert, um ein von dem Betrachter gesehenes Graustufenbild zu erzeugen.in this way the combination of light from pixels 134, 135, etc. of channel 2 is combined to produce a grayscale image as viewed by the viewer.

Unter Bezugnahme auf Figur 8B ist schematisch ein einzelnes Bildelement oder -pixel 136 gezeigt. Jedes Pixel 136 weist einen Oberflächenbereich 140 mit einer Oberfläche 142 auf, die für diffuse Diffraktion des einfallenden Lichtes strukturiert ist. In der Ausführungsform aus Figur 8B ist die strukturierte Oberfläche ein randomisiertes (oder pseudorandomisiertes) diffraktives Gitter, in dem die Gitterteilung und/oder -breite willkürlich ist. In einer bestimmten Form wird das UV-härtbare Polymer, das die Bildschicht bildet, unter Anwendung bekannter Techniken wie zum Beispiel UV-Prägen oder -Gießen strukturiert, um ein Gitter aus parallelen Linien mit einer willkürlichen Breite und einer willkürlichen Beabstandung innerhalb eines festen Bereichs von Breiten und Beabstandungen zu erzeugen.Referring to Figure 8B, a single picture element or pixel 136 is shown schematically. Each pixel 136 has a surface area 140 with a surface 142 that is structured for diffuse diffraction of the incident light. In the embodiment from FIG. 8B, the structured surface is a randomized (or pseudorandomized) diffractive grating in which the grating division and / or width is arbitrary. In a particular form, the UV curable polymer that forms the image layer is patterned using known techniques such as UV embossing or casting to form a grid of parallel lines with an arbitrary width and an arbitrary spacing within a fixed range of Generate widths and spacings.

Das einfallende Weißlicht 138 wird von dem willkürlichen Gitter 142 abgelenkt und bildet Diffraktionsmuster von jeder Gitterlinie. Da die Gitterteilung willkürlich ist, ist dies auch der Diffraktionswinkel der nullten Ordnung, ersten Ordnung, zweiten Ordnung und so weiter für jede Wellenlänge in dem Weißlicht 138. Diese willkürliche Dispergierung der Diffraktionswinkel 141 nullter Ordnung, erster Ordnung, zweiter Ordnung und so weiter bedeutet, dass durch das Betrachten des Pixels 136 von dem Betrachtungswinkel eine willkürliche Sammlung an Wellenlängen 143 (λχ bis λη) gesehen wird. Während diese Wellenlängen von dem vollen Spektrum an sichtbarem Licht entnommen sind, unter der Annahme, dass das einfallende Licht das vollständige Spektrum an sichtbarem Licht beinhaltet, kombiniert das Auge des Betrachters die / 72The incident white light 138 is deflected by the arbitrary grating 142 and forms diffraction patterns from each grating line. Since the grating division is arbitrary, this is also the zero order, first order, second order diffraction angle and so on for each wavelength in the white light 138. This arbitrary dispersion of the zero order, first order, second order diffraction angle 141 means, that by viewing pixel 136 from the viewing angle, an arbitrary collection of wavelengths 143 (λ χ to λ η ) is seen. While these wavelengths are taken from the full spectrum of visible light, assuming that the incident light contains the full spectrum of visible light, the viewer's eye combines the / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009860.00000000]Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009860.00000000]

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unterschiedlichen Wellenlängen, um Weißlicht oder eine nahe Annäherung an Weißlicht zu sehen.different wavelengths to see white light or a close approximation to white light.

Die Helligkeitsstufe des Weißlichtes 143, die von dem Betrachter gesehen wird, wird durch das Ausmaß des nichtdiffraktiven Bereichs 137 bestimmt. Die Oberfläche des nichtdiffraktiven Bereichs 137 kann flach und unstrukturiert sein, sodass das einfallende Licht 138 vorwiegend durchläuft. Der nichtdiffraktive Oberflächenbereich kann jedoch auch eine Beschichtung wie zum Beispiel eine reflektierende metallische Beschichtung aufweisen. In diesem Fall würde das einfallende Licht 138 in einem Reflexionswinkel gleich dem Einfallswinkel spiegelreflektiert. Wenn die Vorrichtung aus diesem Winkel betrachtet wird, überwältigt die Spiegelreflexion von einfallendem Licht das Licht, das von dem randomisierten Diffraktionsgitter 142 abgelenkt wird und die Vorrichtung würde strahlend weiß ohne ein erkennbares Graustufenbild erscheinen. In anderen Blickwinkeln wäre jedoch der erforderliche Kontrast zwischen dem diffus abgelenkten Licht von dem randomisierten Gitter 142 und dem nichtdiffraktiven Oberflächenbereich 137, um das Graustufenbild zu erzeugen.The level of brightness of the white light 143 seen by the viewer is determined by the extent of the non-diffractive area 137. The surface of the non-diffractive region 137 can be flat and unstructured, so that the incident light 138 predominantly passes through. However, the non-diffractive surface area can also have a coating such as a reflective metallic coating. In this case, the incident light 138 would be specularly reflected at an angle of reflection equal to the angle of incidence. When the device is viewed from this angle, the specular reflection of incident light overwhelms the light deflected by the randomized diffraction grating 142 and the device would appear bright white with no recognizable grayscale image. From other angles, however, the required contrast would be between the diffusely deflected light from the randomized grating 142 and the non-diffractive surface area 137 to produce the grayscale image.

Der nichtdiffraktive Oberflächenbereich 137 kann auch zum Beispiel unter Verwendung von ÜV-Guss- oder -Prägetechniken strukturiert und/oder beschichtet werden, um die Lichtabsorption zu erhöhen. Lichtfallen oder sogenannte „Mottenaugenstrukturen, die in W02005106601 detailliert beschrieben sind, sind geeignete Oberflächenmikrostrukturen für diesen Zweck. In diesem Fall reflektiert der nichtdiffraktive Oberflächenbereich 137 sehr wenig des einfallenden Lichtes 138 unabhängig von dem Einfallswinkel und stellt einen starken Kontrast mit dem diffus abgelenkten Licht 141 von dem randomisierten Gitter 142 bereit. Ferner / 72The non-diffractive surface area 137 can also be structured and / or coated, for example, using UV casting or embossing techniques to increase light absorption. Light traps or so-called "moth eye structures, which are described in detail in W02005106601, are suitable surface microstructures for this purpose. In this case, the non-diffractive surface area 137 reflects very little of the incident light 138 regardless of the angle of incidence and provides a strong contrast with the diffusely deflected light 141 from the randomized grating 142. Furthermore / 72

Gescannt am Ξ1/10/Ξ019-000009861.θθθθθθθθ:Scanned on Ξ1 / 10 / Ξ019-000009861.θθθθθθθθ:

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können mikroskopische Lichtfallenstrukturen unter Verwendung desselben Guss- oder Prägwerkzeugs, das das randomisierte Diffraktionsgitter 142 prägt, in die nichtdiffraktive Oberfläche 137 geprägt werden, sodass beide Sätze an Oberflächenstrukturen exakt ausgerichtet sind.microscopic light trap structures can be embossed into the non-diffractive surface 137 using the same molding or embossing tool that embosses the randomized diffraction grating 142, so that both sets of surface structures are precisely aligned.

Wie vorstehend erörtert, wird in Bezug auf dieAs discussed above, with respect to the

Ausführungsform des RGB-Farbraums der Helligkeitswert jedes Pixels 136 variiert, indem die Größe des nichtdiffraktiven Oberflächenbereichs 137 verändert wird. Durch Erhöhen der Größe des nichtdiffraktiven Oberflächenbereichs 137 reduziert sich die Größe des randomisierten diffraktiven Gitters 142 (unter der Annahme, dass die Pixelgröße 15 konstant ist). Daher reduziert sich auch die Helligkeitsstufe des Lichtes 143 von Pixel 136.Embodiment of the RGB color space, the brightness value of each pixel 136 varies by changing the size of the non-diffractive surface area 137. Increasing the size of the non-diffractive surface area 137 reduces the size of the randomized diffractive grating 142 (assuming that the pixel size 15 is constant). Therefore, the brightness level of light 143 of pixel 136 is also reduced.

Pixel mit einem Oberflächenbereich, der für diffuse Zerstreuung des einfallenden Lichtes strukturiert ist, um 3DGraustufenbilder zu erzeugen, bieten einen breiteren Bereich an Blickwinkeln, in denen das Graustufenbild in der gewünschten diffusen Farbe gesehen wird (d. h. weiß bei normalem diffusen einfallenden Weißlicht). Wie vorstehend erörtert, zeigen die durch die Ausführungsformen mit den roten, grünen und blauen Subpixeln erzeugten Bilder eine echte Farbversion des Bildes nur in einem schmalen Bereich an Blickwinkeln. In anderen Blickwinkeln ist das Bild immer noch sichtbar, aber nicht in echter Farbe, sondern stattdessen variiert das Bild gemäß dem diffraktiven Spektrum der RGBPixel.Pixels with a surface area that is structured for diffuse scattering of the incident light to produce 3D grayscale images offer a wider range of viewing angles at which the grayscale image is seen in the desired diffuse color (i.e. white with normal diffuse incident white light). As discussed above, the images generated by the red, green, and blue sub-pixel embodiments show a true color version of the image only in a narrow range of viewing angles. The image is still visible from other angles, but not in real color, but instead the image varies according to the diffractive spectrum of the RGB pixels.

Ein weiterer Vorteil der Ausführungsformen der diffusen Graustufenpixel ist die verbesserte Bildauflösung relative zu Ausführungsformen mit RGB-Subpixeln. Der kombinierte Bereich, / 72Another advantage of the embodiments of the diffuse grayscale pixels is the improved image resolution relative to embodiments with RGB subpixels. The combined area, / 72

Gescannt am 21/10/2019-000009862.000000001 *··* ·· · ·· ··· ·· der für die R-, G- und B-Subpixel erforderlich ist, ist . größer als derjenige, der für Ausführungsformen erforderlich ist, die ein randomisiertes Diffraktionsgitter und einen einzelnen nichtdiffraktiven Bereich verwenden. Daher kann die Gesamtpixelgröße der diffusen Pixel weniger als ein Drittel der Größe der RGB-Farbpixel betragen. Das Reduzieren der Pixelgröße ermöglicht, dass das Bild mehr Pixel aufweist, wodurch sich die Bildauflösung verbessert. Das heißt, während die diffusen Lichtpixel 104, 106 in einer Größe vergleichbar mit dem gesamten RGB-Pixel gezeigt sind, können sie dieselbe Größe wie ein einzelnes R-, G- oder B-Subpixel aufweisen oder sogar kleiner sein.Scanned on 21/10 / 2019-000009862.000000001 * ·· * ·· · ·· ··· ·· which is required for the R, G and B subpixels. larger than that required for embodiments using a randomized diffraction grating and a single non-diffractive area. Therefore, the total pixel size of the diffuse pixels can be less than a third of the size of the RGB color pixels. Reducing the pixel size allows the image to have more pixels, which improves the image resolution. That is, while the diffuse light pixels 104, 106 are shown in a size comparable to the entire RGB pixel, they can be the same size as a single R, G, or B subpixel, or even smaller.

Ein Unterschied in der Bildauflösung ist kein Hindernis für eine OVD, in der eine Gruppe der Bildelemente diffuse Pixel sind, um ein Graustufenbild zu erzeugen, und eine andere Gruppe der Bildelemente RGB-Pixel für ein Farbbild sind, gegebenenfalls dasselbe Bild wie die Graustufe.A difference in image resolution is not an obstacle to an OVD in which one group of pixels are diffuse pixels to produce a grayscale image and another group of pixels are RGB pixels for a color image, possibly the same image as the grayscale.

Herstellungstechnikenmanufacturing techniques

Figur 9 zeigt eine Querschnittsansicht einer optischen Sicherheitsvorrichtung 70, die eine OVD-Struktur mit acht Kanälen beinhaltet. Die optische Sicherheitsvorrichtung 70 beinhaltet eine Schicht aus prägbarer strahlungshärtbarer Tinte, die auf einen transparenten oder Fensterbereich des Substrats 71 aufgetragen wird, bevor sie geprägt wird, während sie noch weich ist, um die refraktiven Lentikularfokussierstrukturen 72-74 auf einer Seite 75 des Substrats 71 zu bilden. Jede Fokussierstruktur 72-74 kann eine refraktive zylindrische Linse beinhalten.FIG. 9 shows a cross-sectional view of an optical security device 70 that includes an OVD structure with eight channels. The optical security device 70 includes a layer of embossable radiation curable ink that is applied to a transparent or window area of the substrate 71 before being embossed while still soft to close the refractive lenticular focusing structures 72-74 on a side 75 of the substrate 71 form. Each focusing structure 72-74 can include a refractive cylindrical lens.

Die Tinte kann durch Strahlung gehärtet werden, um die / 72The ink can be cured by radiation to / 72

Gescannt am Z1/10/ΖΘ19-000009863.θθθθθθθθ:Scanned on Z1 / 10 / ΖΘ19-000009863.θθθθθθθθθ:

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geprägten Lentikularfokussierstrukturen 72-74 zu fixieren. Jede Fokussierstruktur 72-74 ist derart gebildet, dass ihre Brennweite ungefähr gleich dem Abstand zu der gegenüberliegenden Seite 76 des Substrats 71 ist. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, Linsen zu haben, die nicht genau auf die Bildebene fokussieren (siehe W02010099571, das hiermit durch Verweis einbezogen ist). Jede Fokussierstruktur 72-74 vereinfacht das Erfassen der Bildelemente 77-79, die sich auf der gegenüberliegenden Seite 76 des Substrats 71 befinden.to fix embossed lenticular focusing structures 72-74. Each focusing structure 72-74 is formed such that its focal length is approximately equal to the distance to the opposite side 76 of the substrate 71. In some cases it may be desirable to have lenses that do not focus precisely on the image plane (see W02010099571, which is hereby incorporated by reference). Each focusing structure 72-74 simplifies the detection of the picture elements 77-79, which are located on the opposite side 76 of the substrate 71.

Die Bildelemente 77-79 können durch strahlungshärtbare Tinte, durch Prägen in eine Schicht einer derartigen Tinte oder durch Drucken der strahlungshärtbaren Tinte in dem gewünschten Muster gebildet werden.The picture elements 77-79 can be formed by radiation-curable ink, by embossing in a layer of such ink or by printing the radiation-curable ink in the desired pattern.

Es wird angemerkt, dass das vorstehende Verfahren das bevorzugte Verfahren zum Erzeugen von geeigneten Linsen und Bildelementen ist, aber andere Verfahren ebenfalls geeignet sein können.It is noted that the above method is the preferred method for producing suitable lenses and picture elements, but other methods may also be suitable.

Die vorstehende Anordnung kann einen optischen Effekt erzeugen, der lentikularbasierten optischen variablen Vorrichtungen ähnlich ist und für das Auge durch Lentikularstrukturen 72-74 sichtbar sein kann, die sich so befinden, dass sie diffraktive Bildelemente 77-79 auf der gegenüberliegenden Seite 76 des Substrats 71 erfassen. Jedes Bildelement 77-79 beinhaltet eine OVD-Struktur 60 mit acht Kanälen, die Bildpixel 61-68 (Streifen) wie vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 6 umfasst. Jeder Satz an Bildpixeln 6168 gehört zu einem eigenen Bild oder Kanal, sodass als ein Betrachter, der sieht, dass die Vorrichtung den Blickwinkel ändert, ein anderes Bild oder ein anderer Kanal sichtbar / 72The foregoing arrangement may produce an optical effect that is similar to lenticular-based optical variable devices and that may be visible to the eye through lenticular structures 72-74 that are positioned to sense diffractive pixels 77-79 on the opposite side 76 of substrate 71 , Each pixel 77-79 includes an eight channel OVD structure 60 that includes image pixels 61-68 (stripes) as above with reference to FIG. Each set of image pixels 6168 belongs to its own image or channel, so as a viewer who sees that the device changes the viewing angle, a different image or channel is visible / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009864.000000001Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009864.000000001

39.......... ” wird. Jedes Bild oder jeder Kanal kann ein Vollfarbporträt aus einem von acht unterschiedlichen Sichtpunkten darstellen. Die Nettoimpression auf einen Betrachter, der aus dem Betrachten von acht unterschiedlichen Sichtpunkten hervortritt, ist das Erzeugen eines Stereogramms des Bildes mit einem zusätzlichen Trennungsvorteil über die Lentikularfokussierstrukturen 72-74.39 .......... ”will. Each image or channel can represent a full color portrait from one of eight different viewpoints. The net impression on a viewer who emerges from viewing eight different viewpoints is the creation of a stereogram of the image with an additional separation advantage via the lenticular focusing structures 72-74.

Figur 10 zeigt eine Querschnittsansicht einer optischen Sicherheitsvorrichtung 80, die eine OVD-Struktur mit acht Kanälen beinhaltet. Die optische Sicherheitsvorrichtung 80 beinhaltet eine Schicht aus prägbarer strahlungshärtbarer Tinte, die auf einen transparenten oder Fensterbereich des Substrats 81 aufgetragen wird, bevor sie geprägt wird, während sie weich ist, um die diffraktiven Lentikularfokussierstrukturen 82-84 auf einer Seite 85 des Substrats 81 zu bilden. Jede Fokussierstruktur 82-84 kann eine diffraktive zylindrische Linse oder Zonenplatte beinhalten.Figure 10 shows a cross-sectional view of an optical security device 80 that includes an eight channel OVD structure. The optical security device 80 includes a layer of embossable radiation curable ink that is applied to a transparent or window area of the substrate 81 before being embossed while being soft to form the diffractive lenticular focus structures 82-84 on one side 85 of the substrate 81 , Each focusing structure 82-84 can include a diffractive cylindrical lens or zone plate.

Die Tinte kann durch Strahlung gehärtet werden, um die geprägten Lentikularfokussierstrukturen 82-84 zu fixieren. Jede Fokussierstruktur 82-84 kann derart gebildet sein, dass ihre Brennweite gleich dem Abstand zu der gegenüberliegenden Seite 86 des Substrats 81 ist. Jede Fokussierstruktur 82-84 kann das Erfassen der Bildelemente 87-89 erleichtern, die sich auf der gegenüberliegenden Seite 86 des Substrats 81 befinden. Die Bildelemente 87-99 können auf dieselbe Weise wie in Bezug auf Figur 9 beschrieben gebildet werden. Jedes Bildelement 87-89 kann eine OVD-Struktur 60 mit acht Kanälen beinhalten, wie vorstehend beschrieben. Die letztere Anordnung kann einen Stereogrammeffekt erzeugen, der demjenigen ähnlich ist, der unter Bezugnahme auf Figur 9 / 72The ink can be cured by radiation to fix the embossed lenticular focus structures 82-84. Each focusing structure 82-84 can be formed such that its focal length equals the distance to the opposite side 86 of the substrate 81. Each focusing structure 82-84 can facilitate the detection of the picture elements 87-89, which are located on the opposite side 86 of the substrate 81. The picture elements 87-99 can be formed in the same manner as described with reference to FIG. 9. Each pixel 87-89 may include an eight channel OVD structure 60 as described above. The latter arrangement can produce a stereogram effect similar to that with reference to Figures 9/72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009885.θθθθθθθθ:Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009885.θθθθθθθθ:

beschrieben ist.is described.

FIG. 11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen der Strukturen gemäß zumindest einem Aspekt der Erfindung. Insbesondere werden die Strukturen, die sowohl für die Linsen als auch die Bildelemente erforderlich sind, durch Elektroformen oder durch Nanodruckmikrolithographie in Schritt 92 gebildet. Die durch den Prozess in Schritt 92 erzeugten Strukturen werden dann nach der Erzeugung zu geeigneten Platten oder Scheiben verwendet, um die Strukturen in Schritt 94 bevorzugt zu einem geeigneten Medium zu prägen, wie zum Beispiel einer strahlungshärtbaren Tinte. Dies kann in demselben In-Line-System in einem Verfahren, das als „Double Soft Emboss Technology oder DSET bekannt ist, oder anderen ähnlichen Technologien erfolgen, wie zum Beispiel derjenigen, die in W02014070079 von Rolling Optics AB offenbart ist, die hiermit durch Verweis einbezogen ist. Alternativ können die Strukturen für die Linsen und Bildelemente separat erzeugt und zusammenlaminiert werden, um die finale OVD zu bilden.FIG. 11 shows a flow diagram of a method for generating the structures according to at least one aspect of the invention. In particular, the structures that are required for both the lenses and the picture elements are formed by electroforming or by nanoprint microlithography in step 92. The structures created by the process in step 92 are then used to form suitable plates or disks to preferably emboss the structures in step 94 into a suitable medium, such as a radiation curable ink. This can be done in the same in-line system in a process known as "Double Soft Emboss Technology or DSET, or other similar technologies such as that disclosed in W02014070079 by Rolling Optics AB, which is hereby incorporated by reference is involved. Alternatively, the structures for the lenses and picture elements can be created separately and laminated together to form the final OVD.

Wie vorstehend im Abschnitt der Kurzdarstellung der Erfindung erörtert, kann das Bild ein Porträt eines Objekts beinhalten, wie zum Beispiel ein menschliches Gesicht, und können Gruppen von Bildelementen oder Kanälen das Objekt aus vielen unterschiedlichen Blickpunkten darstellen.As discussed above in the Summary of the Invention section, the image may include a portrait of an object, such as a human face, and groups of pixels or channels may represent the object from many different points of view.

Projektionsansichten des Objekts können erfasst werden, sodass das finale Stereogramm ein genaues dreidimensionales Bild dieses Objekts erzeugt. Eine Technik zum Erfassen von Stereogrammen ist in der vorstehend genannten MIT-Arbeit mit dem Titel „The Generalized Holographie Stereogram von Michael W. Halle beschrieben:Projection views of the object can be captured so that the final stereogram creates an accurate three-dimensional image of this object. A technique for acquiring stereograms is described in the aforementioned MIT work entitled “The Generalized Holography Stereogram by Michael W. Halle:

http://www.media.mit.edu/spi/SPIPapers/halazar/halle91.pdf.http://www.media.mit.edu/spi/SPIPapers/halazar/halle91.pdf.

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Gescannt am 21/10/2019-000009866.00000000]Scanned on 21/10 / 2019-000009866.00000000]

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Ein einfaches Stereogrammmodell kann aus einer einzelnen holographischen Platte bestehen, die eine Reihe an dünnen vertikalen Schlitzhologrammen beinhaltet, die nebeneinander quer über die Platte exponiert ist. Jeder Schlitz kann einzeln gegenüber einem Bild exponiert werden, das auf einen Rückprojektionsbildschirm in einigem Abstand zu der Platte projiziert wird. Sobald das Hologramm entwickelt ist, kann jeder Schlitz eine Öffnung bilden, durch die das Bild des Projektionsbildschirms zum Zeitpunkt der Exposition dieses Schlitzes gesehen werden kann. Die auf den Bildschirm projizierten Bilder können Ansichten einer Szene oder eines Objekts beinhalten, die aus vielen unterschiedlichen Blickpunkten erfasst werden.A simple stereogram model can consist of a single holographic plate containing a series of thin vertical slit holograms that are exposed side by side across the plate. Each slot can be individually exposed to an image projected onto a rear projection screen some distance from the panel. Once the hologram is developed, each slot can form an opening through which the image of the projection screen can be seen at the time that slot is exposed. The images projected onto the screen can include views of a scene or an object that are captured from many different points of view.

Alternativ wird eine Art von Stereogramm, die im Stand der Technik beschrieben ist, ähnlich aus mehreren zweidimensionalen Bildern eines Objekts oder einer Szene erzeugt, aber entlang einer horizontalen Strecke aufgenommen, um mehrere horizontale Blickpunkte des Objekts oder der Szene zu erfassen. In dieser Art von Stereogramm werden die so erfassten Bilder aus der Richtung, in der sie ursprünglich aufgenommen wurden, auf eine holographische Platte projiziert. In einem Verfahren wird eine Platte mehrmals mit einer konstanten Referenz zu den vorstehend aufgenommenen Bildern sequentiell exponiert. Eine andere Möglichkeit, um ein identisches Ergebnis zu erreichen, ist das Erzeugen eines Zwischenhologramms, das die einzelnen perspektivischen Bilder von links nach rechts enthält. Dieses Zwischenhologramm wird dann als Master verwendet, um alle Bilder zurück zu einer Platte zu projizieren, an der das finale Hologramm erzeugt wird.Alternatively, a type of stereogram described in the prior art is similarly generated from multiple two-dimensional images of an object or scene, but recorded along a horizontal path to capture multiple horizontal viewpoints of the object or scene. In this type of stereogram, the images captured in this way are projected onto a holographic plate from the direction in which they were originally taken. In one method, a plate is sequentially exposed several times with a constant reference to the images captured above. Another way to achieve an identical result is to generate an intermediate hologram that contains the individual perspective images from left to right. This intermediate hologram is then used as a master to project all images back to a plate on which the final hologram is generated.

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Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009867.000000001Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009867.000000001

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Von den vorstehenden Arten von Hologrammen ist das geeignetste für diese Erfindung eine Variation des Verfahrens des individuellen Erfassens von Bildern. Um die Bildelemente in Gruppen zu erzeugen, die durch die Fokussierelemente betrachtet werden, können aus unterschiedlichen Perspektiven aufgenommene Bilder durch eine Reihe von Schlitzen auf eine holographische Platte fokussiert und projiziert werden. Diese Schlitze müssen in den gleichen Mitten wie die Fokussierelemente und mit einer Breite gleich der einzelnen Fokussierelementbreite geteilt durch die Anzahl an erfassten oder bei einer beliebigen Rate projizierten Bildern beabstandet sein.Of the above types of holograms, the most suitable for this invention is a variation in the method of capturing images individually. In order to generate the picture elements in groups that are viewed by the focusing elements, images taken from different perspectives can be focused and projected onto a holographic plate through a series of slits. These slots must be in the same centers as the focusing elements and with a width equal to the individual focusing element width divided by the number of images captured or projected at any rate.

Ein einfacheres Verfahren zum Erzeugen der Rahmen, die für die hier beschriebenen Gruppen von Bildelementen geeignet sind, ist das digitale Verflechten der vorstehend aufgenommenen Bilder, was zu einer Bildelementanordnung führt, die mit der direkt vorstehend beschriebenen identisch ist. Die vorstehende Anordnung kann die Unzulänglichkeiten von OVDs des Standes der Technik ansprechen, indem sie auf Fokussierelementen zum Trennen von horizontalen Bildkanälen basiert. Insbesondere hängen die Bildgebungseigenschaften der Fokussierelemente gegebenenfalls nicht von dem Einfallwinkel von beleuchtendem Licht ab; stattdessen kann die Klarheit des Bildes durch die räumliche Beziehung der Bildelemente zu den Fokussierelementen bestimmt werden, wobei die Beziehung nach dem Prägen fest sein kann und unabhängig von der Beleuchtung sein kann.A simpler method of generating the frames suitable for the groups of picture elements described here is the digital interlacing of the pictures taken above, resulting in a picture element arrangement which is identical to that described directly above. The above arrangement can address the shortcomings of prior art OVDs by relying on focusing elements to separate horizontal image channels. In particular, the imaging properties of the focusing elements may not depend on the angle of incidence of illuminating light; instead, the clarity of the image can be determined by the spatial relationship of the image elements to the focusing elements, which relationship can be fixed after embossing and can be independent of the lighting.

FIG. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen der Bildelemente gemäß zumindest einem Aspekt der Erfindung. Erstens werden in Schritt 102 geeignete Bilder, wie nachfolgend detaillierter erörtert, als eine Reihe an / 72FIG. 12 shows a flowchart of a method for generating the picture elements according to at least one aspect of the invention. First, in step 102, suitable images are discussed as a series of / 72, as discussed in more detail below

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009868.000000001Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009868.000000001

Rahmen aufgenommen. Zweitens werden die Bilder in Schritt 104 verarbeitet, sodass sie für die Bildelemente der Erfindung geeignet sind. Dies beinhaltet in Software:Frame added. Second, the images are processed in step 104 so that they are suitable for the image elements of the invention. In software this includes:

1. Platzieren der Rahmen zu einer festgelegten Tiefe1. Place the frames at a specified depth

2. Schneiden in Kanäle gemäß Linsenbreiten und Anzahl an Rahmen2. Cut into channels according to lens width and number of frames

3. Neues Zusammensetzen des Bildes zu einem einzelnen verflochtenen Bild3. Reassemble the image into a single intertwined image

4. Komprimieren in der y-Achse4. Compress in the y-axis

5. Teilen der Kanäle in RGB5. Split the channels in RGB

6. Teilen der Kanäle in horizontale Reihen, um6. Divide the channels into horizontal rows in order

Graustufenwerte zu erzeugen, die als Farbe in der OVD neu zusammengesetzt werdenGenerate grayscale values that are reassembled as colors in the OVD

Dann wird in Schritt 106 die digitale Ausgabe aus Schritt 104, bei der es sich um eine Matrix aus Bildelementen handelt, erzeugt, um eine Struktur zu bilden, wie zum Beispiel eine Platte oder eine Scheibe, die verwendet werden kann, um die Bildelemente für die OVD zu replizieren.Then, in step 106, the digital output from step 104, which is a matrix of picture elements, is generated to form a structure, such as a plate or disk, that can be used to create the picture elements for the Replicate OVD.

Fig. 13 zeigt drei Verfahren zum Erfassen der Sammlung von zweidimensionalen Bildern oder Rahmen, aufgenommen aus unterschiedlichen Perspektiven, die für holographische Stereogramme erforderlich sind. Ein Verfahren 112 beinhaltet das Platzieren eines Objekts oder einer Person 112B auf einem Drehtisch 112A und das Filmen mit einer Video- oder Filmkamera 112C, während er sich dreht. Bilder des Objekts oder der Person 112B werden aus mehreren Perspektiven 112D erfasst. Ein anderes Verfahren 114 beinhaltet das Platzieren einer Schiene 114A vor der Szene/dem Objekt/der Person 111B und das Fahren einer Kamera 1140 entlang der Schiene 114A, während sie ein Video, einen Film oder eine Reihe von Bildern aus unterschiedlichen Perspektiven 114D aufnimmt. Ein anderes / 72FIG. 13 shows three methods for capturing the collection of two-dimensional images or frames, taken from different perspectives, which are required for holographic stereograms. A method 112 involves placing an object or person 112B on a turntable 112A and filming with a video or film camera 112C as it rotates. Images of the object or person 112B are captured from multiple perspectives 112D. Another method 114 involves placing a rail 114A in front of the scene / object / person 111B and moving a camera 1140 along the rail 114A while capturing video, film, or a series of images from different perspectives 114D. Another / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009869.00000000]Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009869.00000000]

'

Verfahren 116 beinhaltet das Befestigen einer Anzahl an Kameras 116C an der Schiene 116A in der Konfiguration des Verfahrens 114 und das gleichzeitige Auslösen aller Kameras 116C, um Bilder des Objekts 116B aus unterschiedlichen Perspektiven 116D zu erfassen.Method 116 includes attaching a number of cameras 116C to rail 116A in the configuration of method 114 and simultaneously triggering all cameras 116C to capture images of object 116B from different perspectives 116D.

Wie in Fig. 14 gezeigt, kann jede dieser Techniken eine Reihe an Bildern aufgenommen aus unterschiedlichen Perspektiven (1, 2 ... n) aufnehmen und wenn sie holographisch oder gemultiplext 118 für ein Lentikularstereogramm rekombiniert sind, die perspektivischen Bilder aus ihren ursprünglichen Winkeln wiedergeben, wodurch dem Betrachter 120 ermöglicht wird, die Szene/das Objekt/die Person als dreidimensional wahrzunehmen. Die Augen 122, 124 des Betrachters können zwei Bilder aus zwei unterschiedlichen Perspektiven 126, 128 sehen, da die Bilder in Richtung der ursprünglichen Winkel, aus denen sie aufgenommen wurden, wiedergegeben werden.As shown in Figure 14, each of these techniques can take a series of images taken from different perspectives (1, 2 ... n) and when recombined holographically or multiplexed 118 for a lenticular stereogram, render the perspective images from their original angles , allowing viewer 120 to perceive the scene / object / person as three-dimensional. The viewer's eyes 122, 124 can see two images from two different perspectives 126, 128 since the images are displayed in the direction of the original angles from which they were taken.

In holographischen Stereogrammen werden die verschiedenen perspektivischen Bilder getrennt, indem sie zu dem ursprünglichen Winkel abgelenkt werden, aus dem sie mit der Kamera aufgenommen wurden. Verfahren mit einem und mit zwei Schritten, die verwendet worden sind, um dieses Ziel zu erreichen, sind in der Literatur hinreichend beschrieben.In holographic stereograms, the various perspective images are separated by deflecting them to the original angle from which they were taken with the camera. One- and two-step methods that have been used to achieve this goal are well described in the literature.

Eine der Schwächen dieser Art von holographischem Stereogramm ist, dass, wenn eine erweiterte Lichtquelle, z. B.One of the weaknesses of this type of holographic stereogram is that when an extended light source, e.g. B.

Neonbeleuchtung, Bürobeleuchtung, bedeckter Himmel verwendet wird, um das Hologramm zu beleuchten, die verschiedenen Perspektiven miteinander vermischt werden und das Bild verschwommen und undeutlich wird, zumindest die Teile des (3D)-Bildes, die nicht in der Ebene des Hologramms liegen.Neon lighting, office lighting, cloudy sky is used to illuminate the hologram, the different perspectives are mixed together and the image becomes blurry and indistinct, at least the parts of the (3D) image that are not in the plane of the hologram.

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Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009870.000000001Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009870.000000001

In einer 3D-Lentikularanzeige werden die verschiedenen vorstehend erfassten perspektivischen Ansichten zusammen zu einer Bildmatrix aus verflochtenen vertikalen Kanälen gemultiplext, die dann mit typischen Drucktinten gedruckt werden. Dann wird eine Anordnung aus vertikalen zylindrischen Linsen grob bei der Brennweite der Linsen von dieser Bildmatrix platziert und alle Bildkanäle in Verbindung mit einem bestimmten Winkel werden in derselben Richtung von der Vorrichtung gebrochen, einer Richtung, die für jedes perspektivische Bild einmalig ist. Die gemultiplexte Anordnung kann derart angeordnet werden, dass die Bilder in der korrekten Reihenfolge sind. Wenn zum Beispiel nur 4 perspektivische Bilder verwendet würden, kann die Anordnung vertikale Scheiben jedes Bildes in der ReihenfolgeIn a 3D lenticular display, the various perspective views recorded above are multiplexed together to form an image matrix of intertwined vertical channels, which are then printed using typical printing inks. Then an array of vertical cylindrical lenses is roughly placed at the focal length of the lenses from this image matrix and all image channels associated with a particular angle are refracted in the same direction by the device, a direction unique to each perspective image. The multiplexed arrangement can be arranged so that the images are in the correct order. For example, if only 4 perspective images were used, the arrangement could be vertical slices of each image in order

1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4... usw. sein und kann jeder Satz an vier Kanälen unter einer Linse liegen.1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4 ... etc. and each set can lie on four channels under one lens.

Es gibt eine Anzahl an Verfahren zum Erzeugen der OVD der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung. In allen Ausführungsformen wird eine Reihe an perspektivischen Bildern wie vorstehend beschrieben erhalten. In der bevorzugten Ausführungsform werden diese perspektivischen Bilder derart von links nach rechts ausgerichtet, dass während der Rekonstruktion das 3D-Bild in einer vorbestimmten Tiefe relativ zu der Vorrichtung erzeugt wird. Als Beispiel wird ein Punkt an einem Objekt als sich an der Oberfläche befindend ausgewählt. Alle perspektivischen Bilder werden verschoben und/oder abgeschnitten, sodass sich dieser Punkt in jedem Bildrahmen in derselben horizontalen Position befindet. Dann werden die Bilder in Spalten geteilt und zu einer finalen Bilddatei verflochten, die aus allen angeordneten Bildern besteht, zum Beispiel vorstehendThere are a number of methods for generating the OVD of the present invention described above. In all embodiments, a series of perspective images are obtained as described above. In the preferred embodiment, these perspective images are aligned from left to right such that the 3D image is generated at a predetermined depth relative to the device during the reconstruction. As an example, a point on an object is selected to be on the surface. All perspective images are shifted and / or cropped so that this point is in the same horizontal position in each image frame. Then the images are divided into columns and merged into a final image file consisting of all the arranged images, for example above

1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4... nummeriert mit jeweiliger / 721,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4 ... numbered with / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009871.00000000]Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009871.00000000]

Zahl. Es ist jedoch klarzustellen, dass jede Spalte in der ursprünglichen Position des ursprünglichen perspektivischen Bildes bleibt (nach der horizontalen Verschiebung, um die Bildebene festzulegen). Wenn zum Beispiel die Spalten in der horizontalen Position in einer beliebigen Datei, von der sie ursprünglich ein Teil waren, durchnummeriert wären, wäre die Nummerierung wie folgt:Number. However, it should be made clear that each column remains in the original position of the original perspective image (after the horizontal shift to determine the image plane). For example, if the columns in the horizontal position in any file of which they were originally part were numbered, the numbering would be as follows:

1,2, 3,4,5, 6,7,8,9,19,10,11,12,13,14,15...1,2, 3,4,5, 6,7,8,9,19,10,11,12,13,14,15 ...

Eine andere weniger wünschenswerte Verflechtungstechnik mit niedrigerer Auflösung, die ein dimensional äquivalenten Ergebnis zu dem vorstehenden Beispiel (mit 4 Bildperspektiven) ergibt, wäre die Verwendung der SpaltenAnother less desirable interlacing technique with lower resolution that gives a dimensionally equivalent result to the above example (with 4 image perspectives) would be the use of the columns

1,1,1,1,4,4,4,4,8,8,8,8,12,12,12,12...1,1,1,1,4,4,4,4,8,8,8,8,12,12,12,12 ...

Eine der Schwächen von 3D-Lentikularanzeigen ist, dass die Mindestbreite der gemultiplexten Schlitze mit der durch den Drucker erreichbaren Auflösung zusammenhängt, wodurch gezwungenermaßen weniger Bilder und/oder größere Linsen als ideal verwendet werden müssen. Jedoch werden diese Anzeigen nicht durch erweiterte Quellenbeleuchtung beeinträchtigt und sind bei diffuser und Punktlichtbeleuchtung genauso scharf.One of the weaknesses of 3D lenticular displays is that the minimum width of the multiplexed slots is related to the resolution achievable by the printer, which inevitably means fewer images and / or larger lenses than ideal. However, these displays are not affected by advanced source lighting and are equally sharp with diffuse and point lighting.

Die OVD-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung spricht die Nachteile dieser beiden 3D-Anzeigetechnologien an.The OVD device of the present invention addresses the disadvantages of these two 3D display technologies.

Holographie kann Bildelemente aufnehmen, die in der Ordnung einiger Wellenlängen von Licht sind, wodurch äußerst schmale Kanäle in der Vorrichtung verwendet werden können. Dies kann die Verwendung von viel mehr perspektivischen Bildern oder Rahmen als in einer ähnlichen gedruckten Anzeige ermöglich: Es kann auch die Verwendung kleinerer Linsen ermöglichen, wodurch die Gesamtauflösung des Bildes erhöht wird und das Bild dünner, einfacher herzustellen und kostengünstiger wird.Holography can accommodate picture elements that are in the order of a few wavelengths of light, which allows extremely narrow channels to be used in the device. This can enable the use of much more perspective images or frames than in a similar printed display: it can also allow the use of smaller lenses, which increases the overall resolution of the image and makes the image thinner, easier to manufacture and less expensive.

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Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-0ΘΘΘΘ987Ζ.000000001Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-0ΘΘΘΘ987Ζ.000000001

................

Da die perspektivischen 2D-Bilder auf dieselbe Weise gemultiplext werden wie in einem gedruckten 3DLentikularbild, und weil die Linsen diese Bilder in die korrekten Winkel umleiten, ist die horizontale Trennung der verschiedenen Perspektiven nicht von der Beleuchtung betroffen und das Bild bleibt unter weniger als idealer Beleuchtung scharf.Since the 2D perspective images are multiplexed in the same way as in a printed 3D lenticular image, and because the lenses redirect these images to the correct angles, the horizontal separation of the different perspectives is not affected by the lighting and the image remains under less than ideal lighting sharp.

Die Ausführungsformen aus Figur 9 und 10 können einen optischen Primäreffekt durch die Fokussierstrukturen 72-74, 82-84 erzeugen, die auf der Rückseite 76, 86 der Substrate 71, 81 fokussieren, wie vorstehend beschrieben, aber können auch einen optischen Sekundäreffekt erzeugen, wenn die Bildelemente 77-79, 87-89 von der Rückseite der Substrate 71, 81 aus betrachtet werden. Der Anmelder ist der Ansicht, dass der Sekundäreffekt durch die Fokussierstrukturen 72- 74, 8284 verursacht wird, die Oberflächen bereitstellen, die eine schwache Probenahme erzeugen, indem Licht in leicht größerer Präferenz zurück durch die Bildgebung gelenkt wird. Das Bewegen der OVD-Vorrichtung kann diesen Referenzpunkt in der Bildgebung verändern und bewirken, dass das Auge den OVDEffekt sieht. Ein Teil des Lichtes kann an interner Gesamtreflexion liegen und ein Teil kann an schwacher Reflexion liegen, die von äußeren Oberflächen der Fokussierstrukturen 72-74, 82-84 auftritt. Eine Schutzbeschichtung wie zum Beispiel ein transparenter Lack kann über die Lentikularfokussierstrukturen 72-74, 82-84 aufgetragen werden. Die Schutzbeschichtung kann über die Lentikularfokussierstrukturen 72-74, 82-84 sowie über andere Bereiche des Substrats 71, 81 aufgetragen werden, in denen die Fokussierstrukturen 72-74, 82-84 nicht vorhanden sind. Die letzteren Bereiche (nicht gezeigt) können ein 2D-Bild enthalten, das zumindest sichtbar sein kann, wenn die / 72The embodiments of Figures 9 and 10 can produce an optical primary effect through the focusing structures 72-74, 82-84 that focus on the back 76, 86 of the substrates 71, 81 as described above, but can also produce an optical secondary effect if the picture elements 77-79, 87-89 are viewed from the rear of the substrates 71, 81. Applicant believes that the secondary effect is caused by the focusing structures 72-74, 8284, which provide surfaces that produce poor sampling by redirecting light back through imaging with a slightly greater preference. Moving the OVD device can change this reference point in imaging and cause the eye to see the OVD effect. Part of the light may be due to total internal reflection and part may be due to weak reflection that occurs from outer surfaces of the focusing structures 72-74, 82-84. A protective coating such as a transparent lacquer can be applied over the lenticular focusing structures 72-74, 82-84. The protective coating can be applied over the lenticular focusing structures 72-74, 82-84 as well as over other areas of the substrate 71, 81 in which the focusing structures 72-74, 82-84 are not present. The latter areas (not shown) may contain a 2D image, which may at least be visible when the / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009873.00000000:Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009873.00000000:

Vorrichtung um eine Achse senkrecht zu der Ebene der Vorrichtung gedreht wird oder um eine Achse innerhalb der Ebene der Vorrichtung hin- und hergeschaukelt wird. Das 2DBild kann eine diffraktive oder nichtdiffraktive Struktur wie zum Beispiel eine die Farbe ändernde Tinte umfassen.Device is rotated about an axis perpendicular to the plane of the device or rocked back and forth about an axis within the plane of the device. The 2D image can include a diffractive or non-diffractive structure, such as a color changing ink.

Bevorzugt beinhaltet die Schutzbeschichtung eine Beschichtung mit hohem Brechungsindex (HRI), da dies dabei helfen kann, sicherzustellen, dass der optische Effekt, der durch die Lentikularfokussierstrukturen 72-74, 82-84 erzeugt wird, sichtbar bleibt, auch wenn die Beschichtung in einer dicken Schicht aufgetragen wird, die nicht den Konturen der Linsen folgt. In anderen Ausführungsformen kann jedoch zu möglichen Beschichtungen ein transparenter, nicht stark brechender Lack gehören.Preferably, the protective coating includes a high refractive index (HRI) coating, as this can help ensure that the optical effect created by the lenticular focusing structures 72-74, 82-84 remains visible even when the coating is thick Layer is applied that does not follow the contours of the lenses. In other embodiments, however, possible coatings can include a transparent, not strongly refractive lacquer.

Auf eine ähnliche Weise wie die Fokussierstrukturen können auch Beschichtungen über die Bildelemente 77-79, 87-89 aufgetragen werden.In a manner similar to the focusing structures, coatings can also be applied over the picture elements 77-79, 87-89.

Es kann angemerkt werden, dass eine geeignete Beschichtung eine oder alle der folgenden Attribute aufweisen sollte, beinhaltend: gute Haftung an dem Substrat, stark transparent, im Allgemeinen farblos und Robustheit. Zu möglichen Beschichtungen können ein transparenter, nicht stark brechender Lack gehören. Lack kann ein Material bezeichnen, dass zu einem relativ strapazierfähigen und schützenden Abschluss führt. Zu beispielhaften transparenten Lacken können unter anderem Nitrocellulose und Celluloseacetylbutyrat gehören. Alternativ kann die Beschichtung eine Beschichtung mit hohem Brechungsindex beinhalten, bei der es sich um eine Beschichtung handelt, die eine Metalloxidkomponente mit kleiner Partikelgröße und hohem / 72It can be noted that a suitable coating should have one or all of the following attributes, including: good adhesion to the substrate, highly transparent, generally colorless and robust. Possible coatings can include a transparent, not strongly refractive lacquer. Lacquer can refer to a material that leads to a relatively hard-wearing and protective finish. Exemplary transparent lacquers can include nitrocellulose and cellulose acetyl butyrate. Alternatively, the coating may include a high refractive index coating, which is a coating that is a small particle size, high / 72 metal oxide component

Gescannt am 21/10/2019-000009874.000000001Scanned on 21/10 / 2019-000009874.000000001

Brechungsindex dispergiert in einem Träger, Bindemittel oder Harz aufweist. Eine derartige Beschichtung mit hohem Brechungsindex kann Lösungsmittel enthalten, da sie eine Dispergierung ist. Wenn eine Beschichtung mit hohemRefractive index dispersed in a carrier, binder or resin. Such a high refractive index coating may contain solvents because it is a dispersion. If a coating with high

Brechungsindex dieser Art verwendet wird, kann sie luftgehärtet oder UV-gehärtet werden.If this type of refractive index is used, it can be air-hardened or UV-hardened.

Alternativ kann auch eine Beschichtung mit hohem Brechungsindex unter Verwendung eines nichtmetallischen Polymers, wie zum Beispiel schwefelhaltigen oder bromierten organischen Polymeren, verwendet werden.Alternatively, a coating with a high refractive index can be used using a non-metallic polymer, such as sulfur-containing or brominated organic polymers.

Vorteile der optischen Sicherheitsvorrichtung der vorliegenden Erfindung können Folgendes beinhalten:Advantages of the optical security device of the present invention may include:

1. Echte 3D-Bildgebung kann mit erhöhter Tiefe und Klarheit in einer relativ günstigen Form in Masse hergestellt werden, die direkt in bestehende Banknotentechnologie integriert werden kann.1. Real 3D imaging can be mass-produced with increased depth and clarity in a relatively inexpensive form that can be integrated directly into existing banknote technology.

2. Details, die durch diffraktive Bildgebung mit hoher Auflösung bereitgestellt werden, können viel größer sein als es derzeit mit Drucktechnologien mit hohem Durchsatz möglich ist.2. Details provided by high resolution diffractive imaging can be much larger than is currently possible with high throughput printing technologies.

3. 3D-Bildgebung kann von einem Laien einfach von 2DBildgebung unterschieden werden. Dies und Schwierigkeiten beim Fälschen oder Simulieren derartiger 3D-Bildgebung sollte zu einer verbesserten Sicherheit führen.3. 3D imaging can be easily distinguished from 2D imaging by a layperson. This and difficulties in counterfeiting or simulating such 3D imaging should lead to improved security.

4. Aus OVDs erzeugte 3D-Graustufenbildgebung, die unter Anwendung kosteneffektiver hochvolumiger Herstellungstechniken hergestellt wurde, kann aus einer breiten Spanne an Blickwinkeln und mit höherer Bildauflösung als Farbbilder in dem RGB-Farbraum / 724. 3D grayscale imaging generated from OVDs, which was produced using cost-effective, high-volume manufacturing techniques, can be viewed from a wide range of viewing angles and with higher image resolution than color images in the RGB color space / 72

Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009875.00000000]Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009875.00000000]

betrachtet werden.to be viewed as.

5. Weitere Sicherheitshürden für einen Fälscher können5. Additional security hurdles for a counterfeiter can

Folgendes beinhalten:Include the following:

a) Erhalten von fotografischen Bildern erster Stufe einer Person oder eines Ortes;a) obtaining first stage photographic images of a person or place;

b) Entwickeln von OVD-Mikrotechnologie, um stereografische diffraktive Kanäle zu vervielfältigen oder zu simulieren;b) Developing OVD microtechnology to replicate or simulate stereographic diffractive channels;

c) Entwickeln von spezifischen zylindrischen Mikrolinsen, die für das Vorstehende erforderlich sind;c) developing specific cylindrical microlenses required for the above;

d) genaues Registrieren von Mikrolinsen für stereografische Bildgebung an einem Polymersubstrat;d) accurate registration of microlenses for stereographic imaging on a polymer substrate;

e) Da Porträts oft bei der Gestaltung von Banknoten verwendet werden, kann das verwendete Bild eine spezifische Person zu einem spezifischen Zeitpunkt erfassen. Dadurch kann die Schwierigkeit der Nachahmung eines Porträts erheblich erhöht werden.e) Since portraits are often used in the design of banknotes, the image used can capture a specific person at a specific time. This can significantly increase the difficulty of imitating a portrait.

6. Die Vereinigung von zwei zuvor separaten 3DTechnologien, nämlich von mikroskopischen Linsen und diffraktiven Bildelementen, kann die Erzeugung eines Produktes vereinfachen, die bisher nicht möglich ist, nämlich eines klaren 3D-Porträts (oder anderen Bildes) auf einer Banknote.6. The combination of two previously separate 3D technologies, namely microscopic lenses and diffractive image elements, can simplify the creation of a product that was previously not possible, namely a clear 3D portrait (or other image) on a banknote.

Schließlich versteht es sich, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und/oder Hinzufügungen in die zuvor beschriebenen Konstruktionen und Anordnungen von Teilen eingefügt werden können, ohne vom Geist oder Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen.Finally, it is to be understood that various changes, modifications, and / or additions may be made to the above-described constructions and arrangements of parts without departing from the spirit or scope of the invention.

Claims (37)

Patentansprüche:claims: 1. Sicherheitsvorrichtung, beinhaltend:1. Safety device, including: eine Vielzahl von Fokussierelementen;a variety of focusing elements; eine Vielzahl von Bildelementen, die mit jedem Fokussierelement verbunden ist, wobei die Bildelemente zumindest eine erste und zweite Gruppe von Bildelementen beinhalten, wobei sich jedes Bildelement in einer Objektebene befindet, die durch das verbundene Fokussierelement betrachtbar ist, wobei jedes Bildelement ein diffraktives Gitterelement oder Subwellenlängengitterelement umfasst, das, wenn es durch eine Lichtquelle beleuchtet wird, ein Diffraktionsbild erzeugt, das in einem Bereich von Blickwinkeln um die Vorrichtung herum betrachtbar ist, und Bildelemente der ersten Gruppe in einem ersten Bereich von Blickwinkeln sichtbar sind und Bildelemente der zweiten Gruppe in einem zweiten Bereich von Blickwinkeln sichtbar sind.a plurality of picture elements connected to each focusing element, the picture elements including at least a first and second group of picture elements, each picture element being in an object plane that is viewable by the connected focusing element, each picture element being a diffractive grating element or sub-wavelength grating element which, when illuminated by a light source, produces a diffraction image that is viewable in a range of viewing angles around the device, and image elements of the first group are visible in a first range of viewing angles and image elements of the second group in a second Range of viewing angles are visible. 2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bildelemente drei oder mehr Gruppen von Bildelementen beinhalten, um ein Bild darzustellen, das aus unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtbar ist.2. The security device of claim 1, wherein the picture elements include three or more groups of picture elements to represent an image that can be viewed from different angles. 3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Diffraktionsbild ein Graustufen- oder monochromatisches Bild ist, das eine Vielzahl von Helligkeitsstufen über das gesamte Bild beinhaltet, und/oder ein Farbbild, das eine Vielzahl von Farben beinhaltet.3. The security device of claim 1 or 2, wherein the diffraction image is a grayscale or monochromatic image that includes a plurality of brightness levels across the entire image and / or a color image that includes a plurality of colors. 52 / 7252/72 Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009877.000000001Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009877.000000001 ·· · · · ·· ··· ···· · · · ·· ··· ·· 4. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Bildelement ein rotes, grünes und blaues Subelement umfasst.4. Security device according to one of the preceding claims, wherein each picture element comprises a red, green and blue sub-element. 5. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das rote, grüne und blaue Subelement jeweils sein eigenes diffraktives Gitterelement oder Subwellenlängengitterelement beinhaltet, wobei die Frequenz und/oder die Teilung der diffraktiven Gitterelemente oder Subwellenlängengitterelemente in dem roten, grünen und blauen Subelement unterschiedlich sind, sodass jedes Subelement bei Beleuchtung eine vorbestimmte Primärfarbe erzeugt.5. The security device of claim 4, wherein the red, green and blue sub-elements each include their own diffractive grating element or sub-wavelength grating element, the frequency and / or division of the diffractive grating elements or sub-wavelength grating elements in the red, green and blue sub-elements being different, so that each Sub-element generates a predetermined primary color when illuminated. 6. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das rote, grüne und blaue Subelement vertikal als ein Streifen angeordnet sind. .6. Security device according to claim 4 or 5, wherein the red, green and blue sub-element are arranged vertically as a strip. , 7. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei sich das rote Subelement an der Oberseite des vertikalen Streifens befindet, sich das grüne Subelement in der Mitte befindet und sich das blaue Subelement an der Unterseite des Streifens befindet.7. The security device of claim 6, wherein the red sub-element is at the top of the vertical strip, the green sub-element is in the middle and the blue sub-element is at the bottom of the strip. 8. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das rote, grüne und blaue Subelement eine gleiche physische Größe aufweisen.8. Security device according to one of claims 4 to 7, wherein the red, green and blue sub-element have the same physical size. 9. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gitterelemente des roten, grünen und blauen Subelements eine Größenverteilung und/oder eine räumliche Verteilung entsprechend Graustufen oder Helligkeitsstufen in Verbindung mit dem Subelement aufweisen.9. Safety device according to one of the preceding claims, wherein the grid elements of the red, green and blue sub-elements have a size distribution and / or a spatial distribution corresponding to gray levels or brightness levels in connection with the sub-element. 53 / 7253/72 Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009878.000000001 ·· · · · · · ··· ··Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009878.000000001 ·· · · · · · ··· ·· 10. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei jedes der Subelemente einen effektiven Gitterbereich, der das Diffraktionsgitterelement oder das Subwellenlängengitterelement beinhaltet, und einen nichtdiffraktiven Bereich beinhaltet, der keine Gitterelemente beinhaltet, und ein Helligkeitswert jedes Subelements variiert wird, indem der effektive Gitterbereich innerhalb jedes Subelements und/oder der nichtdiffraktive Bereich des Subelements geändert wird.A security device according to any one of claims 4 to 9, wherein each of the sub-elements includes an effective grating area including the diffraction grating element or the sub-wavelength grating element and a non-diffractive area including no grating elements, and a brightness value of each sub-element is varied by changing the effective grating area within each sub-element and / or the non-diffractive area of the sub-element is changed. 11. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der nichtdiffraktive Bereich innerhalb jedem von dem roten, grünen und blauen Subelement für ein gegebenes Bildelement eine gleiche Größe aufweist, um dadurch ein Graustufenbild zu erzeugen, oder wobei der nichtdiffraktive Bereich innerhalb jedem von dem roten, grünen und blauen Subelement für ein gegebenes Bildelement eine andere Größe aufweist, um dadurch ein Farbbild zu erzeugen.11. The security device of claim 10, wherein the non-diffractive area within each of the red, green, and blue sub-elements is equal in size for a given pixel to thereby produce a grayscale image, or wherein the non-diffractive area within each of the red, green, and blue sub-element has a different size for a given picture element, thereby producing a color image. 12. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes Bildelement ein randomisiertes Diffraktionsgitter mit einer randomisierten Gitterteilung und/oder Breite beinhaltet, um einfallendes Licht in unterschiedlichen Winkeln abzulenken, sodass einfallendes Licht, das von dem Diffraktionsgitter abgelenkt wird, zerstreut wird und das betrachtbare Diffraktionsbild ein Graustufenbild ist.12. The security device of claim 1, wherein each pixel includes a randomized diffraction grating with a randomized grating pitch and / or width to deflect incident light at different angles so that incident light deflected by the diffraction grating is diffused and the viewable diffraction image is a grayscale image is. 13. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei jedes Bildelement einen effektiven Gitterbereich, der das Diffraktionsgitterelement oder das Subwellenlängengitterelement beinhaltet, und einen nichtdiffraktiven Bereich beinhaltet, der kein Gitterelement beinhaltet, und ein Helligkeitswert jedes Bildelements13. The security device of claim 12, wherein each pixel includes an effective grating area that includes the diffraction grating element or the sub-wavelength grating element and a non-diffractive area that does not include a grating element, and a brightness value of each picture element 54 / 7254/72 Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009879.000000001Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009879.000000001 ”54..........".......... 54 variiert wird, indem der effektive Gitterbereich und/oder der nichtdiffraktive Bereich des Bildelements geändert wird.is varied by changing the effective grid area and / or the non-diffractive area of the picture element. 14. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 13, wobei der nichtdiffraktive Bereich eine mikrostrukturierte Oberfläche mit Lichtfallen beinhaltet, um interne Reflexionen des Großteils des einfallenden Lichtes zu erzeugen, das dann nicht heraus und weg von den Lichtfallen reflektiert werden kann.14. Safety device according to one of claims 10, 11 or 13, wherein the non-diffractive region includes a microstructured surface with light traps in order to generate internal reflections of the majority of the incident light, which cannot then be reflected out and away from the light traps. 15. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 13, wobei der nichtdiffraktive Bereich eine reflektive Beschichtung zur Spiegelreflexion von einfallendem Licht aufweist.15. Safety device according to one of claims 10, 11 or 13, wherein the non-diffractive region has a reflective coating for specular reflection of incident light. 16. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 13, wobei der nichtdiffraktive Bereich eine lichtabsorbierende Beschichtung aufweist.16. Safety device according to one of claims 10, 11 or 13, wherein the non-diffractive region has a light-absorbing coating. 17. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bildelemente anamorph sind und die Bildelemente bevorzugter konfiguriert sind, sodass sie eine rechteckige Form aufweisen, was bedeutet, dass die Längen der Bildelemente größer als die Breiten sind.17. Security device according to one of the preceding claims, wherein the picture elements are anamorphic and the picture elements are more preferably configured so that they have a rectangular shape, which means that the lengths of the picture elements are greater than the widths. 18. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auflösung der Bildelemente vertikal 12mal oder 10-mal oder 8-mal oder 4-mal höher als horizontal ist.18. Security device according to one of the preceding claims, wherein the resolution of the picture elements is vertically 12 times or 10 times or 8 times or 4 times higher than horizontal. 19. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das diffraktive Gitterelement oder Subwellenlängengitterelement aus einer19. Safety device according to one of the preceding claims, wherein the diffractive grating element or sub-wavelength grating element from one 55 / 7255/72 Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009880.000000001Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009880.000000001 ·· ·· · ·· ··· ···· ·· · ·· ··· ·· Oberflächenreliefstruktur gebildet ist.Surface relief structure is formed. 20. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bildelemente aus einer strahlungshärtbaren Tinte gebildet sind.20. Security device according to one of the preceding claims, wherein the picture elements are formed from a radiation-curable ink. 21. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fokussierelemente durch Drucken und/oder Prägen aus einer strahlungshärtbaren Tinte gebildet sind.21. Security device according to one of the preceding claims, wherein the focusing elements are formed by printing and / or embossing from a radiation-curable ink. 22. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fokussierelemente refraktive oder diffraktive teilzylindrische Linsen oder Zonenplatten beinhalten.22. Safety device according to one of the preceding claims, wherein the focusing elements include refractive or diffractive partially cylindrical lenses or zone plates. 23. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erzeugte Diffraktionsbild ein dreidimensionales Bild einer Szene, eines Objekts und/oder einer Person ist.23. Security device according to one of the preceding claims, wherein the generated diffraction image is a three-dimensional image of a scene, an object and / or a person. 24. Sicherheitsvorrichtung, beinhaltend:24. Safety device, including: eine Vielzahl von Fokussierelementen;a variety of focusing elements; eine Vielzahl von Bildelementen, die sich in einer Objektebene befindet, die durch die Fokussierelemente zu betrachten ist, wobei die Bildelemente zumindest eine erste und zweite Gruppe von Bildelementen beinhalten, wobei jedes Bildelement eine Oberfläche beinhaltet, die strukturiert ist, um diffuse Streuung von einfallendem Licht zu bewirken, wobei die Vielzahl von Bildelementen angeordnet ist, um ein Bild zu erzeugen, das betrachtbar ist, wenn es durch das einfallende Licht beleuchtet wird, und Bildelemente der ersten Gruppe in einem ersten Bereich von Blickwinkeln betrachtbar sind und Bildelemente der zweiten Gruppe in einema plurality of picture elements located in an object plane to be viewed through the focusing elements, the picture elements including at least a first and second group of picture elements, each picture element including a surface that is structured to diffuse scattering of incident light to effect, wherein the plurality of picture elements are arranged to produce an image that is viewable when illuminated by the incident light, and picture elements of the first group are viewable in a first range of viewing angles and picture elements of the second group in one 56 / 7256/72 Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009881.000000001Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009881.000000001 • · ·· · · · · · · ·· zweiten Bereich von Blickwinkeln betrachtbar sind.• · ·· · · · · · · ·· second range of viewing angles are viewable. 25. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Oberfläche, die strukturiert ist, um diffuse Streuung von einfallendem Licht zu bewirken, ein randomisiertes Diffraktionsgitter mit einer willkürlichen Gitterteilung beinhaltet, um Licht einer gegebenen Wellenlänge in unterschiedlichen Winkeln abzulenken, sodass einfallendes Weißlicht, das von dem willkürlichen diffraktiven Gitter abgelenkt wird, zerstreut wird und das betrachtbare Bild ein Graustufenbild ist.25. The security device of claim 24, wherein the surface structured to cause diffuse scattering of incident light includes a randomized diffraction grating with an arbitrary grating to deflect light of a given wavelength at different angles such that incident white light is from the random diffractive grating is deflected, scattered, and the viewable image is a grayscale image. 26. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Oberfläche, die strukturiert ist, um diffuse Streuung von einfallendem Licht zu bewirken, eine Anordnung an willkürlich angeordneten Mikrospiegeln beinhalten kann, die bewirken, dass einfallendes Licht diffus in unterschiedliche Richtungen zerstreut wird.26. The security device of claim 24, wherein the surface structured to cause diffuse scattering of incident light may include an array of arbitrarily arranged micromirrors that cause incident light to be diffusely scattered in different directions. 27. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 oder27. Safety device according to one of claims 24 or 25, wobei jedes Bildelement einen effektiven Gitterbereich, der das randomisierte Diffraktionsgitterelement beinhaltet, und einen nichtdiffraktiven Bereich beinhaltet, der kein Gitterelement beinhaltet, und ein Helligkeitswert jedes Bildelements variiert wird, indem der effektive Gitterbereich und/oder der nichtdiffraktive Bereich des Bildelements geändert wird.25, wherein each pixel includes an effective grating area that includes the randomized diffraction grating element and a non-diffractive area that does not include a grating element, and a brightness value of each pixel is varied by changing the effective grating area and / or the non-diffractive area of the pixel. 28. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 27, wobei der nichtdiffraktive Bereich eines oder mehrere des Folgenden beinhaltet:28. The security device of claim 27, wherein the non-diffractive area includes one or more of the following: eine mikrostrukturierte Oberfläche mit Lichtfallen, um interne Reflexionen des Großteils des einfallenden Lichtes zua microstructured surface with light traps to block internal reflections of most of the incident light 57 / 7257/72 Gescannt am Ξ1/1Θ/ΞΘ18-ΘΘΘΘΘ888Ξ.88888888ίScanned on Ξ1 / 1Θ / ΞΘ18-ΘΘΘΘΘ888Ξ.88888888ί ·..··..· : ·..· erzeugen, das dann nicht heraus und weg von den Lichtfallen reflektiert werden kann, eine reflektive Beschichtung zur Spiegelreflexion von einfallendem Licht, und eine lichtabsorbierende Beschichtung.· .. ·· .. ·: · .. · which cannot then be reflected out and away from the light traps, a reflective coating for specular reflection of incident light, and a light-absorbing coating. 29. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis29. Safety device according to one of claims 24 to 28, wobei die Bildelemente anamorph sind und die Bildelemente bevorzugter konfiguriert sind, sodass sie eine rechteckige Form aufweisen, was bedeutet, dass die Längen der Bildelemente größer als die Breiten sind.28, wherein the picture elements are anamorphic and the picture elements are more preferably configured to have a rectangular shape, which means that the lengths of the picture elements are greater than the widths. 30. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis30. Safety device according to one of claims 24 to 29, wobei die Auflösung der Bildelemente vertikal 12-mal oder 10-mal oder 8-mal oder 4-mal höher als horizontal ist.29, wherein the resolution of the picture elements is 12 times or 10 times or 8 times or 4 times higher vertically than horizontally. 31. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis31. Safety device according to one of claims 24 to 30, wobei das betrachtbare Bild ein dreidimensionales Bild einer Szene, eines Objekts und/oder einer Person ist.30, wherein the viewable image is a three-dimensional image of a scene, an object and / or a person. 32. Verfahren zum Bilden einer Sicherheitsvorrichtung, die folgenden Schritte beinhaltend:32. A method of forming a security device comprising the following steps: Bereitstellen eines Substrats;Providing a substrate; Aufträgen einer Vielzahl von Fokussierelementen auf eine erste Oberfläche des Substrats; undApplying a plurality of focusing elements to a first surface of the substrate; and Aufträgen einer Vielzahl von Bildelementen auf eine Bildfläche des Substrats, die zumindest eine erste Gruppe von Bildelementen und eine zweite Gruppe von Bildelementen beinhaltet, wobei sich jedes Bildelement in einer Objektebene befindet, die durch ein verbundenes Fokussierelement betrachtbar ist, wobei jedes Bildelement ein diffraktives GitterelementApplying a plurality of image elements to an image surface of the substrate, which includes at least a first group of image elements and a second group of image elements, each image element being located in an object plane which can be viewed through a connected focusing element, each image element being a diffractive grating element 58 / 7258/72 Gescannt am Ζ1/10/ΖΘ19-000009883.00000000:Scanned on Ζ1 / 10 / ΖΘ19-000009883.00000000: • · · · ··· ···• · · · ··· ··· 58 ** oder Subwellenlängengitterelement umfasst, das, wenn es durch eine Lichtquelle beleuchtet wird, ein Diffraktionsbild erzeugt, das in einem Bereich von Blickwinkeln um die Vorrichtung herum betrachtbar ist, und wobei Bildelemente der ersten Gruppe in einem ersten Bereich von Blickwinkeln sichtbar sind und Bildelemente der zweiten Gruppe in einem zweiten Bereich von Blickwinkeln sichtbar sind.58 ** or sub-wavelength grating element that, when illuminated by a light source, produces a diffraction image that is viewable in a range of viewing angles around the device, and wherein picture elements of the first group are visible in a first range of viewing angles and picture elements the second group are visible in a second range of viewing angles. 33. Verfahren zum Bilden einer Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 32, ferner beinhaltend den Schritt des Auftragens einer Schicht aus prägbarer strahlungshärtbarer Tinte auf das Substrat, bevor es geprägt wird, während es weich ist, und des Härtens der Tinte durch Strahlung, um das eine oder die mehreren Fokussierelemente auf einer Seite des Substrats zu bilden.33. A method of forming a security device according to claim 32, further comprising the step of applying a layer of embossable radiation curable ink to the substrate before it is embossed while it is soft and curing the ink by radiation to one or the other to form multiple focusing elements on one side of the substrate. 34. Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, wobei das Diffraktionsbild ein Graustufenbild und/oder ein mehrfarbiges Bild beinhaltet.34. The method of claim 32 or 33, wherein the diffraction image includes a grayscale image and / or a multicolor image. 35. Sicherheitsdokument, beinhaltend eine Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-31, oder Sicherheitsvorrichtung, die gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 32-34 hergestellt ist.35. Security document including a security device according to any one of claims 1-31, or security device made according to the method according to any one of claims 32-34. 36. Sicherheitsdokument nach Anspruch 35, wobei das Sicherheitselement oder die Sicherheitsvorrichtung innerhalb einer Fenster- oder Halbfensterregion des Sicherheitsdokuments bereitgestellt ist.36. The security document of claim 35, wherein the security element or device is provided within a window or half window region of the security document. 59 / 7259/72 Gescannt am Zl/10/Z019-00000988d.000000001Scanned on Zl / 10 / Z019-00000988d.000000001 37. Sicherheitsdokument nach Anspruch 36, wobei das Sicherheitsdokument eine Banknote, einen Pass, eine Kreditkarte oder einen Scheck beinhaltet.37. The security document of claim 36, wherein the security document includes a banknote, passport, credit card, or check.
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