ES2236350T3

ES2236350T3 - Estructura de rejilla binaria que difracta la luz.

Info

Publication number: ES2236350T3
Application number: ES01992904T
Authority: ES
Inventors: Wayne Robert Tompkin; Rene Staub; Andreas Schilling
Original assignee: OVD Kinegram AG
Current assignee: OVD Kinegram AG
Priority date: 2000-11-03
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2005-07-16
Anticipated expiration: 2021-11-02
Also published as: CN1200289C; DE10054503A1; AU2002221802A1; DE50105339D1; US6906861B2; WO2002037145A3; US20040021945A1; WO2002037145A2; WO2002037145A9; PT1356319E; EP1356319B1; DE10054503B4; DK1356319T3; CN1478205A; EP1356319A2; ATE289075T1

Abstract

Elemento de seguridad que tiene una estructura de rejilla binaria que difracta la luz, con una estructura mesa microscópica (2) compuesta por mesetas (5) separadas por valles (4) sensiblemente rectangulares, siendo la disposición de los valles (4), que se repite periódicamente dentro de un periodo (T) de la estructura mesa (2), una superposición aditiva de por lo menos tres estructuras rectangulares desplazadas en fase (R) con una anchura de impulso (t1, t2, t3 ...) del periodo (T) de la estructura mesa (2), presentando entre ellas las estructuras rectangulares (R) un desplazamiento de fase (1; 2; 3..), de tal modo que las mesetas (5) de una estructura rectangular (R) caigan en los valles de las otras estructuras rectangulares (R) y que la estructura mesa (2) posea una altura de perfil (h) ópticamente eficaz con un valor del orden de 25 nm hasta 5000 nm, caracterizado por una superficie límite (14) de la estructura mesa (2) para luz incidente visible (22) de una longitud de onda () realizada de forma metálicamente reflectante y porque el periodo (T) de la estructura mesa (2) presenta un valor del orden de 250 nm hasta 5000 nm y al menos un valle (4) entre dos mesetas (5) presenta una anchura mayor que un séptimo del periodo (T).

Description

Estructura de rejilla binaria que difracta la luz.

La invención se refiere a una estructura de rejilla binaria que difracta la luz y a su utilización en un elemento de seguridad conforme al preámbulo de las reivindicaciones 1 y 10.

Tales estructuras de rejilla se caracterizan por una elevada eficacia de difracción y una marcada asimetría y polarización de la luz difractada y son apropiadas para el conocido motivo de superficie como rasgos de seguridad visual a base de un mosaico con elementos de superficie cubiertos por estructuras difractivas.

Estos rasgos de seguridad sirven de rasgo de autenticidad difícil de falsificar para objetos de valor, documentos, carnets de identidad, billetes de banco, etc. y han sido descritos, por ejemplo, en la EP 0 105 099 B1. Los elementos de superficie de los rasgos de seguridad presentan estructuras de rejillas difractivas periódicas con parámetros de rejilla predeterminados, tales como perfil, frecuencia espacial y orientación acimutal, etc, de tal manera que la vista del rasgo de seguridad iluminado al girar y/o inclinarse cambia de manera predeterminada el color y el motivo. Si en los elementos de superficie adyacentes están dispuestas estructuras de rejilla asimétricas, orientadas en sentido contrario, como se conoce, por ejemplo por EP 0 360 969 A1, al girar el sustrato 180° se permutan las intensidades de los elementos de superficie percibidas por un observador.

Una sencilla estructura de rejilla binaria y su utilización para un rasgo de seguridad está contenida en la patente DE 32 06 062 A1. La estructura de rejilla binaria presenta como perfil una estructura que sigue una sencilla función rectangular periódica. La relación de palpación de la función rectangular, es decir la relación de la anchura del valle a la longitud del periodo de la estructura rectangular, es constante y presenta el valor 50%, de manera que la luz difractada recibe la máxima saturación de color.

Un perfeccionamiento del rasgo de seguridad con estructuras de rejillas binarias es descrito en EP 0 712 012 A1. Un elemento de superficie del rasgo de seguridad está cubierto con una estructura rectangular periódica. Por encima del elemento de superficie cambia continuamente la relación de palpación de la función rectangular desde un máximo hasta un valor mínimo, por lo que al iluminar el elemento de superficie, el grado de la saturación de color alcanza un máximo en una región situada dentro del elemento de superficie. Se muestra también estructuras rectangulares no periódicas que están dispuestas con dimensiones arbitrariamente seleccionadas de la profundidad y de la anchura en una estructura de difracción, con el fin de incrementar la seguridad frente a la falsificación de los elementos de seguridad. Por lo demás, el motivo resultante es muy complejo y es difícil de identificar por un observador como el auténtico elemento de seguridad.

Por US 4.846.552 se conoce un procedimiento de litografía por haz de electrones para la producción de estructuras de rejilla binarias para elementos ópticos focalizadores. Incluso en las estructuras rectangulares sencillas con la relación de palpación del 50% se puede conseguir, mediante una elección apropiada de la profundidad de la estructura, por ejemplo 25% de la longitud de periodo de la estructura rectangular, altos grados de eficacia de difracción para luz lineal polarizada. La importancia de las estructuras de rejillas binarias se fundamenta en el hecho de que pueden producirse con mayor exactitud y reproducirse por moldeo.

Las estructuras rectangulares sencillas anteriormente citadas pueden copiarse por medios holográficos, apareciendo en una copia de la estructura rectangular simétrica con la relación de palpación del 50% aproximadamente, solamente una pequeña pérdida del grado de eficacia de difracción. El grado de eficacia de difracción de la copia empeora cuanto más asimétrica sea la estructura rectangular. El elemento de superficie con la estructura rectangular, cuya relación de palpación varía continuamente según EP 0 712 012 A1 a lo largo de una dirección predeterminada, presenta en la copia en vez de la saturación de color modificadora una variación de la intensidad del color difractado. Dado que una saturación de color cambiante desde una intensidad de color cambiante sin referencia a un elemento de seguridad auténtico
es difícil de diferenciar, no se puede reconocer inmediatamente una copia no autorizada del elemento de seguridad.

La invención se plantea el problema de crear una estructura de rejilla barata de reproducir, que sea apropiada para su utilización en elementos de seguridad ópticamente difractivos que sea cara de producir y difícil de copiar.

El problema citado es resuelto por los rasgos indicados en la caracterización de las reivindicaciones 1 y 10. Ejecuciones ventajosas de la invención se desprenderán de las reivindicaciones dependientes.

Ejemplos de realización de la invención están representados en los dibujos y serán descritos con más detalle en lo que sigue.

En ellos:

la figura 1 es una vista de una estructura de rejilla binaria,

las figuras 2a-c son secciones transversales de un laminado con estructura de rejilla,

las figuras 3a-c son estructuras rectangulares,

la figura 4 es una estructura mesa,

las figuras 5a-c son ejemplos de las estructuras mesa,

las figuras 6a-b son motivos de superficie con estructura mesa según la figura 5a,

las figuras 7a-c son el motivo de superficie con la estructura mesa según la figura 5b,

las figuras 8a-c son el motivo de superficie de las figuras 7a-c girado 180°,

las figuras 9a-c son el motivo de superficie con la estructura mesa según la figura 5c,

las figuras 10a-c son el motivo de superficie de las figuras 9a-c girado 180°,

la figura 11 muestra otra realización del motivo de superficie, y

la figura 12 muestra una estructura mesa bidimensional.

Un fragmento representado en la figura 1 de una estructura de rejilla binaria periódica presenta una forma de perfil de finura microscópica de una estructura mesa 2 moldeada en un sustrato plano 1. Desde el lado superior del sustrato 1 se han bajado fondos de valle 3 de los valles 4. Los mismos subdividen la superficie en mesetas 5 de la estructura mesa 2, presentando los valles 4 una sección transversal sensiblemente rectangular. Al menos tres valles 4 y tres mesetas 5 forman un periodo T de la estructura mesa 2. Las mesetas 5 se sitúan en el plano 6 de la superficie del sustrato 1. Los fondos de los valles 3 definen un segundo plano 7 paralelo al primer plano 6 y bajado en una altura de perfil h_{G} de la superficie del sustrato 1. Tales estructuras de rejilla con solamente dos planos 6, 7 son llamadas también estructuras de rejilla binarias. Los valles 4 separan las mesetas 5 de tal modo que dentro del periodo T no existe periodicidad adicional.

La estructura de rejilla binaria periódica difracta la radiación electromagnética. Para rasgos de seguridad a apreciar visualmente la longitud del periodo T y la altura de perfil h de la estructura de rejilla debe adaptarse a la longitud de onda \lambda de la luz visible, cuyo espectro de las longitudes de onda \lambda se extiende en la región de 380nm<\lambda<780nm. El periodo T presenta, por ejemplo, un valor desde la región para T de 250 nm hasta 5000 nm. Para microestructuras de "orden cero" vale la condición \lambda/T\geq1. En las microestructuras de "orden cero" se suprimen todos los órdenes de difracción excepto el de cero. En cambio, bajo la condición \lambda/T<1, la luz incidente sobre la estructura de rejilla binaria se difracta también en órdenes de difracción mayores. Estas microestructuras no pueden copiarse con métodos holográficos habituales cuando el periodo es T\leq 2\mum.

La altura de perfil h de los valles 4 es constante. La estructura mesa microscópica 2 es ópticamente eficaz y presenta valles 4 paralelos, rectos, formando meandros o curvados y mesetas 5. La estructura mesa 2 es descrita como estructura de rejilla periódica por su parámetro, un ángulo acimutal \varphi con relación a una dirección característica, del periodo T o frecuencia espacial f = 1/T, una forma de perfil de la estructura mesa 2, una altura de perfil h. La altura de perfil geométrico h_{G} dentro de la estructura mesa 2 no se confunde con la altura de perfil ópticamente eficaz h. Si un material transparente con un índice de refracción n<1 rellena los valles 4, se hace ópticamente eficaz como altura de perfil h la altura de perfil geométrico h_{G} multiplicada por el índice de difracción n. La altura de perfil ópticamente eficaz h se selecciona en la región de 25 nm hasta 5.000 nm, situándose los valores preferentes de la altura de perfil h, por ejemplo, en la región inferior hasta un tercio de la longitud de onda, \lambda/4. Si el sustrato 1 aquí representado presenta la forma de perfil negativa de la estructura mesa 2, el sustrato 1 es apropiado para el moldeo de la estructura mesa 2 en materia plástica o para la estampación de metal muy blando (Ag, Al, An, Cu, etc.) Esto permite una reproducción barata de la estructura mesa 2. Metales más duros como el acero, aleación de cobre-níquel para monedas, etc. pueden estructurarse mediante un procedimiento de erosión de metal, en sí conocido.

También es posible que el periodo de la estructura mesa varíe en una dirección paralela a los valles, de tal modo que los valles sean divergentes o formen meandros.

Las figuras 2a a 2c muestran secciones transversales de diferentes laminados 8 de un elemento de seguridad con la estructura mesa 2. En la figura 2a se ha moldeado la estructura mesa 1 en una lámina de base 9 de materia plástica clara como el vidrio o transparente. En un método de elaboración se ha recubierto por una cara la lámina de base bruta 9, antes de moldear la estructura mesa 2, con por lo menos una capa de barniz termoplástico transparente 10. En la capa de barniz 10 se ha moldeado la estructura mesa 2. En una realización barata se ha cubierto ya la capa de barniz 10, antes del moldeo, con una capa de reflexión metálica o dieléctrica 11. En otro método de moldeo la capa de base 9 es recubierta con la capa de barniz transparente 10, endurecible por medio de la luz ultravioleta. La matriz de la estructura mesa 2 se moldeará durante el proceso de endurecimiento en la capa de barniz todavía blanda y fácilmente deformable. En ambos métodos el grosor de la capa de barniz 10 es mayor que la altura de perfil h_{G} (figura 1). En caso de que la capa de base 9 sirva únicamente de soporte para la capa de barniz 10, con el fin de fabricar un laminado 8 muy fino, entre la capa de base 9 y la capa de barniz 10 se forma una capa de separación señalada por la línea de trazos interrumpidos 12 en la representación de la figura 2. La capa de separación posibilita, después de la aplicación del elemento de seguridad sobre un soporte, la eliminación de la lámina de base 9. Después del endurecimiento se aplica la capa de reflexión metálica o dieléctrica 11. El salto producido por la capa de reflexión 11 en el índice de difracción n hace ópticamente eficaz una superficie límite 14 con la estructura mesa 2. Sobre el lado de moldeo se aplica a continuación una capa de protección 13 que rellena los valles. La superficie libre de la capa de protección 13 es equipada a continuación con una capa de adhesivo 15 o el material de la capa de protección 13 es en sí un adhesivo. El elemento de seguridad es visible a través de las capas 9 colocadas encima de la estructura mesa 2. Si son transparentes tanto la capa de reflexión 11 como la capa de protección 13 y la eventual capa de adhesivo 15, el elemento de seguridad es transparente y resulta apropiado para la protección de marcas individuales sobre un documento. Las marcas son visibles a través del elemento de seguridad pegado sobre el documento.

El material transparente es ópticamente claro y atraviesa todo el espectro de la luz visible (= material claro como el vidrio) o solamente algunas regiones del espectro del mismo (material en color).

El laminado 8 de la figura 2b muestra otra disposición de la capa de cubierta 16 y una capa de base 17 cuya superficie límite común 14 define la estructura mesa 2 (figura 1). Los materiales de ambas capas 16, 17 se diferencian en su índice de difracción n_{1}, n_{2}, y producen igualmente un salto \Deltan en el índice de difracción que define la estructura mesa 2. Para que la estructura mesa 2 sea ópticamente eficaz y poder reconocer visualmente la luz difractada, en la superficie límite común 14 el salto debe ser \Deltan = | n_{1}-n_{2}| >0,1. Las dos capas 16, 17 son en una realización dos materiales plásticos transparentes. En otra realización, la capa de base 17 es el sustrato metálico 1 (figura 1) que está equipado con la capa de cubierta 16 de materia plástica transparente que llena los valles 4.

En la realización a la izquierda de la figura 2b la capa de materia plástica 16 recubre también las mesetas 5, mientras que en la realización a la derecha de la capa de materia plástica 16 únicamente rellena los valles 4. La superficie límite 14 común, definidora de la estructura mesa 2 (figura 1) entre la superficie de metal del sustrato 1 y la capa de materia plástica presenta una alta eficacia de difracción E. Una utilización de la realización del laminado 8 mostrada a la derecha es la capa 17 de una aleación de cobre-níquel, como se utiliza por ejemplo para monedas, en cuya superficie se elabora la estructura mesa 2 por erosión de material, por ejemplo mediante mordentado o luz de láser intensiva.

Motivado por la fabricación, las secciones transversales de los valles 4 presentan pequeñas diferencias con respecto a la forma rectangular ideal. La figura 2c muestra un fragmento del laminado 8 (figura 2a). Las paredes laterales 18 de los valles 4 definidas por la superficie límite 14 entre las capas 16, 17 están inclinadas en forma de V, de tal modo que los valles 4 presenten secciones transversales trapezoidales. Además, los cantos están con gran probabilidad redondeados, lo que no se ha representado en la figura 2c por razones del dibujo. Contrariamente a la representación, en la figura 2c, la diferencia de las puras formas rectangulares de la estructura mesa 2 es tan pequeña que las secciones transversales pueden considerarse como esencialmente rectangulares.

La estructura mesa 2 de la figura 1 es descrita por una función rectangular M(x) (figura 4) a lo largo de un recorrido x en la dirección de una flecha 19, que se orienta paralelamente al plano 6 y perpendicularmente a los valles 4.

Las figuras 3a a 3c y 4 muestran como ejemplo las funciones rectangulares periódicas R1(x), R2(x'), R3(x'') y M(x), que están representadas mediante dos periodos T consecutivos a lo largo del recorrido x, x' ó x''. La función rectangular M(x) se produce por una superposición aditiva de por lo menos tres estructuras rectangulares desplazadas en fase R1(x), R2(x'), R3(x'') con el periodo T de la estructura mesa 2. Las N estructuras rectangulares R1(x), R2(x'), R3(x'') reciben en la suma con M(x) un desplazamiento de fase \phi_{1}, \phi_{2}2, \phi_{3}..., de manera que las mesetas 5 de una estructura rectangular caen en los valles 4 de las otras N-1 estructuras rectangulares. Esta condición asegura la función de suma M(x) en la estructura de rejilla binaria.

En la figura 4, la función rectangular periódica M(x) es la suma de las N=3 funciones rectangulares que están representadas en las figuras 3a a 3c. La función rectangular R1 presenta en este ejemplo un desplazamiento de fase
\phi_{1} = 0°, siendo por tanto la suma M(x) = R1 (x) + R2 (x+\phi_{2}) + R3 (x+\phi_{3}).

La relación de la anchura de impulso t de los impulsos rectangulares R a la longitud de periodo T se llama relación de palpación t/T. Al menos una función rectangular R presente una relación de palpación máxima del 6%, por ejemplo, la función rectangular R3(x'') es la representación de la figura 3c. En una realización esta anchura de impulso mínima t de la estructura mesa 2 es como máximo un quinto de la longitud de onda \lambda de la luz visible incidente.

Los desplazamientos de fase \phi_{1}, \phi_{2}, \phi_{3} y las anchuras de impulso t1, t2, t3 ... son determinados de tal modo que, de una parte, en la función rectangular resultante M(x) de la estructura mesa 2 solamente un valle 4 presente entre dos mesetas 5 una anchura máxima w mayor que un séptimo del periodo T. Por otro lado, al menos un valle 4 mide una anchura mínima w de como máximo un quinto de la longitud de onda \lambda. Parámetros como el número N, el periodo T, la altura de perfil h, el desplazamiento de fase \phi y la anchura de impulso t, determinan la estructura mesa 2.

Por motivos de fabricación no se puede rebasar una anchura de estructura más pequeña de la estructura mesa 2. Con la anchura de estructura más pequeña se designa el más pequeño de los valores de las anchuras de impulso t y extensiones w asociadas en la estructura mesa 2. La más pequeña anchura de estructura que se puede dominar en la fabricación depende de la altura de perfil geométrico h_{G}, dado que un moldeo de la más pequeña anchura de estructura de más de la mitad de la altura de perfil geométrico h_{G} presenta grandes dificultades de moldeo en la fabricación. La más pequeña anchura de estructura que se puede conseguir técnicamente en la actualidad se eleva a unos 50 nm con una altura de perfil geométrico h_{G} de hasta 100 nm.

Por las condiciones arriba indicadas, el número N de la funciones rectangulares R(x) que forman la función M(x) se limita hacia arriba por la longitud de periodo T y la anchura de estructura más pequeña a 10 aproximadamente, situándose con preferencia N entre 3 y 5.

En una realización de la estructura mesa 2 con el periodo T de una parte la suma de las anchuras de impulso t de todas las mesetas 5 en el primer semiperiodo T/2 es mayor que la suma de las extensiones w de todos los valles 4 en el mismo semiperiodo T/2 y por otro lado, en el segundo semiperiodo T/2, la suma de las anchuras de impulso t de todas las mesetas 5 es menor que la suma de las extensiones w de todos los valles 4 del segundo semiperiodo T/2. Cada semiperiodo T/2 comprende al menos un valle 4 y una meseta 5. Tal estructura mesa 2 presenta un comportamiento de difracción asimétrico y desvía asimétricamente la luz incidente en los diversos ordenes de difracción. La estructura mesa asimétrica 2 está asociada con una dirección señalada (vector de rejilla) que está marcada por una flecha 19 (figura 1) dispuesta en el plano 6 perpendicularmente a los valles 4.

La estructura mesa 2 anteriormente descritas presentan estructuras microscópicas y submicroscópicas, es decir, anchuras de estructura menores que la longitud de onda \lambda de la luz. La teoría escalar para tales estructuras no puede describir ya cualitativamente, una vez más, el comportamiento de difracción de la estructura mesa submicroscópica 2. Solamente un empleo de la teoría electromagnética exacta y cálculos precisos como los contenidos, por ejemplo, en el libro "Electromagnetic Theory of Gratings" de R. Petit, editor, Springverlag, Heiderlberg 1980, permiten describir con un gran esfuerzo de cálculo el comportamiento de difracción de las estructuras mesa 2 con estructuras submicroscópicas. La teoría escalar falla ya que el comportamiento de la luz es completamente diferente para las ondas electromagnéticas TE- y TM- polarizadas al incidir sobre la estructura de rejilla
binaria.

En el caso de la polarización TE, en la que el campo eléctrico se orienta paralelamente a los valles 4 de la estructura mesa 2, las corrientes de superficie fluyen tan fuertemente en la capa de reflexión 11 (figura 2a), o bien en la capa límite 14 (figura 2b), que la estructura mesa 2 actúa como un espejo. Dicho heuristicamente, el campo de las ondas TE-polarizadas no penetra en los valles 4 de la estructura mesa 2 y por tanto no experimenta la acción de la estructura mesa 2. En el caso de la polarización TM, en el que el campo eléctrico se orienta perpendicularmente a los valles 4, por tanto en dirección de la flecha 19 (figura 1) de la estructura mesa 2, las corrientes de superficie no se producen tan fácilmente en la capa 11 ó 14. El campo eléctrico de las ondas TM puede avanzar por consiguiente en la profundidad de los valles 4 y es influido de tal manera por la estructura mesa 2 que las ondas TM se
difractan.

Las estructuras de rejilla binarias que difractan la luz, y que presentan como perfil las estructuras mesa asimétricas 2 con los elementos de estructura submicroscópicos, muestran extraordinarias propiedades de iluminación cuando son iluminadas con luz que incide perpendicularmente sobre las estructuras mesa 2. La luz incidente se difracta principalmente en un solo orden de difracción, mientras que la luz difractada en los otros órdenes de difracción sólo presenta intensidades pequeñas, escasamente perceptibles visualmente. En las figuras 5a a 5c se han representado en dos periodos T, como ejemplo las funciones rectangulares M (x) de tres estructuras mesa 2 con un periodo de T = 2 \mum. En las abscisas se ha erosionado el recorrido x en micrómetros en la dirección de la flecha 19, mientras que en las ordenadas se ha indicado en nanométros la altura de perfil geométrico h_{G}. Las estructura de rejillas binarias están incrustadas en un laminado de materia plástica (índice de refracción n \approx 1,5) según la figura 2a, estando formada la capa de reflexión 11 (figura 2a) por una capa de aluminio de aproximadamente 40 nm a 70 nm de grosor que define la estructura mesa 2. Para luz con longitudes de onda del orden de \lambda= 435 nm (azul) hasta 550 nm (verde) los efectos de polarización y/o de contraste descritos a continuación son más pronunciados que para longitudes de onda
mayores.

La prueba de la influencia del comportamiento de polarización de la estructura de rejilla se realiza de manera que, como se muestra en la figura 6a, un filtro de polarización 20 filtre las ondas TE polarizadas o TM polarizadas no deseadas de la luz 22 incidente sobre un motivo de superficie 21. El filtro de polarización 20 está asociado también con el mismo efecto entre la estructura de rejilla y los ojos de un observador, de manera que se filtre la luz difractada 23, 23', 24, 24'.

Ejemplo 1

La estructura de rejilla binaria de la figura 5a presenta el perfil de la estructura mesa 2 cuya función de descripción M(x) se compone de las N = 5 funciones rectangulares R(x) de la tabla 1. La dirección señalada de la estructura de rejilla, el vector de rejilla, está indicada por la flecha 19.

TABLA 1

\vskip1.000000\baselineskip

1

\vskip1.000000\baselineskip

La altura de perfil X_{G} se eleva a 90 nm y la anchura de estructura más pequeña se eleva a 75 nm, sirviendo la anchura de estructura más pequeña tanto de anchura de impulso t = 75 nm en la función rectangular R1 como de extensión w = 75 nm del valle 4 (figura 1) entre las funciones rectangulares R3 y R4. Todas las anchuras de impulso son claramente más pequeñas que las longitudes de onda de la luz visible.

La estructura mesa 2 según la figura 5a difracta con luz incidente perpendicularmente una gran parte tanto de las ondas TE polarizadas (= ondas TE), como de las ondas TM polarizadas (= ondas TM) en el primer orden de difracción negativo. La intensidad de la luz difractada en el primer orden de difracción negativo es claramente mayor, al menos en un factor 5, que la luz difractada en uno de los ordenes de difracción restantes perpendicularmente a los valles 4 en dirección del vector de rejilla.

La figura 6a muestra el motivo de superficie 21 que se compone, como ejemplo, de dos elementos de superficie 25, 26. El elemento de fondo rectangular 25 es cubierto con la estructura de rejilla binaria según la figura 5, de tal modo que su dirección marcada se oriente paralelamente a la flecha 19. El elemento interno triangular 26 presenta la misma estructura de rejilla binaria que el elemento de fondo 25, sin embargo, la dirección señalada de la estructura de rejilla binaria se orienta en sentido contrario a la flecha 19. Si la luz 22 incide perpendicularmente sobre las estructuras del motivo de superficie 21, el observador que mira por ejemplo en la dirección opuesta a la flecha 19 divisará bajo el ángulo de difracción para el primer orden de difracción para la longitud de onda \lambda = 435 nm (azul) hasta 550 nm (verde) un elemento de fondo 25 radiante claro en la luz difractada 23 del primer orden de difracción negativo, azul hasta verde, débilmente iluminado 26 con un elemento interior azul hasta verde en la luz difractada 24 del primer orden. Si se gira 180º en su plano el motivo de superficie 21, como se ha representado en la figura 6b, se permutan en el motivo de superficie 21 las intensidades por unidad de superficie, las luminosidades de superficie, del elemento de fondo 25 y del elemento interno 26, es decir, el elemento de fondo 25 desvía ahora la luz 24' (figura 6a) del primer orden de difracción positivo hacia los ojos del observador y resulta por consiguiente oscura y el elemento interno 26 observado ahora en la luz difractada 23' (figura 6a) del orden del primer orden de difracción negativo aparece claro. La polarización de la luz no influye en los comportamientos de intensidad observados, ya que tanto las ondas TE como las TM se desvían principalmente en el primer orden de difracción negativo. Tramas de diferente densidad en los dibujos aclaran en las figuras 6a a l0c las luminosidades de superficie de ambos elementos 25, 26 del motivo de superficie iluminado 21.

Ejemplo 2

En la figura 5b el perfil de la estructura mesa asimétrica 2 (figura 5a) sigue la función M(x) descrita que viene dada como la suma de las n= 5 funciones rectangulares R(x) de la tabla 2.

La altura de perfil h_{G} se eleva a 150 nm, siendo la más pequeña anchura de estructura 100 nm. La anchura de estructura más pequeña se encuentra tanto como anchura de impulso T = 100 nm en las funciones rectangulares R1(x), R3(x) y R4(x) como la extensión w=100 nm del valle 4 (figura 1) entre las funciones rectangulares R5(x) y R1(x+T) del siguiente periodo T (figura 5a) en el perfil de la estructura mesa 2.

TABLA 2

\vskip1.000000\baselineskip

2

\vskip1.000000\baselineskip

La estructura mesa 2 según la figura 5b difracta con luz incidente perpendicularmente una gran parte de las ondas TE en un solo orden de difracción negativo o positivo y prácticamente nada de luz en los otros orden de difracción. La eficacia de difracción E_{TE} en uno de los restantes ordenes de difracción es claramente menor (por lo menos en un factor 30) que por ejemplo la eficacia de difracción E_{TE-1} de la luz difractada en el primer orden de difracción negativo, es decir, E_{TE-1}/E_{TE} \geq 30 o bien E_{TE+1}/E_{TE} \geq 30. Para las ondas TM la eficacia de difracción E_{TM} en todos los ordenes de difracción es por lo menos un orden de magnitud menor que la eficacia de difracción E_{TM} o en el orden cero (\underline{E_{TM \ 0}/E_{TM}} \geq 10), puesto que esta estructura de rejilla binaria actúa como espejo para las ondas TM y refleja las ondas TM en el orden de difracción cero.

Las figuras 7a a 8c muestran el motivo de superficie 21 compuesto por ejemplo, de dos elementos de superficie 25, 26. El elemento de fondo rectangular 25 es cubierto con una estructura de rejilla simétrica, por ejemplo, con un perfil sinusoidal, con el perfil de una función rectangular simétrica, etc. El elemento interno rectangular 26 presenta la estructura de rejilla binaria con la estructura mesa 2 (figura 1) mostrada en la figura 5b, mientras que en las figuras 7a a 8c la dirección señalada (flecha 19), de la estructura de rejilla binaria se orienta desde la punta hasta la línea de base del elemento interno 26. La estructura de rejilla simétrica del elemento de fondo 25 presenta el mismo periodo T y la misma orientación acimutal que la estructura de rejilla binaria del elemento interno 26 y tiene una eficacia de difracción de por lo menos el 40% en uno de los primeros órdenes de difracción positivo y
negativo.

Si la luz no polarizada 22 (figura 6a) incide perpendicularmente a las estructuras del motivo de superficie 21 mostrado en la figura 7a, el observador que mira en la dirección opuesta a la flecha 19 bajo el ángulo de difracción, divisa el motivo de superficie 21 para el primer orden de difracción para la longitud de onda \lambda = 435 nm (azul) hasta 550 nm (verde), en la luz difractada 23 (figura 6a), como superficie radiante uniformemente clara, azul hasta verde, puesto que el elemento de fondo 25 y el elemento interno 26 presentan casi la misma eficacia de difracción. El contraste desaparece por consiguiente en el límite común de ambos elementos 25, 26, y no puede percibirse el elemento interno 26 en el elemento de fondo 25. Después de un giro de 180° en el plano del motivo de superficie 21, representado en la figura 7a, el motivo de superficie 21 ha variado en la luz no polarizada de la figura 8a, mientras que el elemento interno 26 se destaca como superficie oscura del elemento de fondo 25, ya que la estructura de rejilla binaria del elemento interno 26 difracta la luz únicamente con baja eficacia en el primer orden de difracción positivo. En cambio, el elemento de fondo 25 cubierto con la rejilla de difracción simétrica permanece inalterado para el observador en la luminosidad de superficie antes y después del giro de 180°.

Las figuras 7b y 8b muestran el elemento de superficie 21 observado en luz polarizada lineal, mientras que las ondas TM son filtradas por el filtro de polarización 20 (figura 6a). En la figura 7b el elemento interno 26 resplandece en la luz difractada, no debilitada 23 (figura 6a) del primer orden de difracción negativo, mientras que con la luz difractada, que es difractada por el elemento de fondo 25 (figura 6a), se elimina la porción de las ondas TM y se debilita por consiguiente la luminosidad de superficie del elemento de fondo 5. Después de girar el elemento de superficie 21 180° en su plano, el elemento de fondo 25 presenta la misma luminosidad de superficie que antes del giro. En cambio, el elemento interno 26 tiene una luminosidad notablemente menor que el elemento de fondo 25, puesto que la intensidad es menor en el primer orden de difracción positivo, como se ha representado en la figura
8b.

Las figuras 7c y 8c muestran el elemento de superficie 21 visto en luz polarizada lineal, mientras que las ondas TE son filtradas por el filtro de polarización 20 (figura 6a). Independientemente de la orientación de 0° ó 180°, el elemento de superficie 21 presenta un mismo aspecto en la luz de las ondas TM. El elemento de fondo 25 tiene en ambas orientaciones la misma luminosidad de superficie. Como las ondas TE son filtradas, la luminosidad de superficie del elemento interno 26 es en ambas orientaciones claramente más débil en aproximadamente un factor de 4 a 6, que la del elemento de fondo 25, puesto que la estructura de rejilla binaria sólo difracta las ondas TE con baja
eficacia.

La relación de las luminosidades de superficie en el elemento de superficie 21 de las figuras 8a a 8c se mantiene constante, independientemente del hecho de que la luz difractada percibida por el observador sea polarizada o
no.

Ejemplo 3

La estructura de rejilla binaria de la figura 5c presenta el perfil de la estructura mesa asimétrica 2 (figura 1) con un periodo de T = 2 \mum. El perfil de la estructura mesa 2 es dado por la función M(x) como suma de las N=3 funciones rectangulares R(x) de la tabla 3.

TABLA 3

\vskip1.000000\baselineskip

3

\vskip1.000000\baselineskip

La altura de perfil h_{G} se eleva a 90 NM, y la anchura de estructura más pequeña se eleva a 55 NM, teniendo lugar la más pequeña anchura de estructura como extensión w = 55 NM del valle 4 (figura 1) entre las funciones rectangulares R2(x) y R3(x) del mismo periodo T (figura 1). La estructura mesa 2 de la figura 5c difracta la luz que incide perpendicularmente 22 (figura 6a) preferentemente en ambos primeros ordenes de difracción. La proporción de la luz difractada en los demás órdenes de difracción es sensiblemente más pequeña. La eficacia de difracción de la estructura mesa 2 para las ondas lineales TE polarizadas es en el primer orden de difracción negativo, E_{TE-1}, por lo menos el doble de grande que en el primer orden de difracción positivo E_{TE+1}. En cambio, la eficacia de difracción de la estructura mesa 2 para ondas TM lineales polarizadas en el primer orden de difracción positivo, E_{TM+1}, es por lo menos el doble de grande que en el primer orden de difracción negativo E_{TM_1}. Los valores más altos de las eficacias de difracción en el primer orden de difracción son por tanto, para las ondas TE así como para las TM, al menos 20 veces mayores que las intensidades de la luz difractada en uno de los otros órdenes de difracción, siendo en el caso ideal E_{TE-1}+E_{TM-1} \approx E_{TM+1}+E_{TE+1}.

Las figuras 9a a 10c muestran el motivo de superficie 21 compuesto por ejemplo, de dos elementos de superficie 25, 26. Como en el ejemplo 1, el elemento de fondo rectangular 25 y el elemento interno triangular 26 presentan la misma estructura de rejilla binaria con perfil de la estructura mesa 2 (figura 1) conforme a la figura 5c. En las figuras 9a a 10c la dirección marcada de esta estructura de rejilla binaria en el elemento de fondo 25 se orienta paralelamente a la flecha 19 y en el elemento interno 26 desde la línea de base hasta la punta del elemento interno 26, es decir, las direcciones marcadas de la estructura de rejilla binaria son opuestas entre sí en el elemento de fondo 25 y en el elemento interno 26.

Si la luz no polarizada 22 (figura 6a) incide perpendicularmente a las estructuras del motivo de superficie 21 mostrado en la figura 9a, el observador que mira en la dirección opuesta a la flecha 19 en la luz difractada 23 (figura 6a), 24 (figura 6a) divisa el motivo de superficie 21 como superficie uniformemente radiante clara, azul hasta verde, independientemente de que mire bajo el ángulo de difracción para el primer orden de difracción para la longitud de onda \lambda = 435 nm (azul) hasta 550 nm (verde), en la dirección opuesta a la flecha 190, como es muestra en la figura 10a, La eficacia de difracción de la estructura de rejilla en el elemento de fondo 25 y en el elemento interno 26 son sensiblemente iguales para luz no polarizada en los dos primeros órdenes de difracción.

Por consiguiente desaparece el contraste en el límite común 27 de ambos elementos 25, 26 en las dos orientaciones acimutales 0° y 180° y el elemento interno 26 no es discernible en la superficie del elemento de fondo
25.

Las figuras 9b y 10b muestran el elemento de superficie 21 observado en luz polarizada lineal, en donde las ondas TM son filtradas por el filtro de polarización 20 (figura 6a). En la figura 7b el elemento interno 26 resplandece en la luz difractada, no debilitada 23 (figura 6a) del primer orden de difracción negativo. La luminosidad de superficie del elemento de fondo 25 se reduce en cambio en dos tercios aproximadamente, puesto que todavía es activa la eficacia de difracción E_{TE+1} del primer orden de difracción positivo, ya que el filtro de polarización 20 elimina la porción de las ondas TM. El elemento interno 26 presenta por consiguiente una mayor luminosidad de superficie que el elemento de fondo 25. Después de girar el elemento de superficie 21 180° en su plano, se permutan las luminosidades de superficie del elemento de fondo 25 y del elemento interno 26, como se puede ver por la representación al pasar de la figura 9b a la figura 10b.

Las figuras 9c y 10c muestran el elemento de superficie 21 visto en luz polarizada lineal, siendo filtradas las ondas TE por el filtro de polarización 20 (figura 6a) girado 90° en su plano. Al girar el filtro de polarización 90° se permutan las luminosidades de superficie del elemento de fondo 25 y del elemento interno 26, de forma que la representación de la figura 9b se transforma en la representación de la figura 9c, y la representación de la figura 10b, en la representación de la figura 10c. Igualmente, por el giro del motivo de superficie 21 en su plano en las posiciones 0° y 180° se permutan las luminosidades de superficie del elemento de fondo 25 y del elemento interno 26, por lo que la representación de la figura 9c se transforma en la representación de la figura 10c.

En una realización del elemento de superficie 21 se ha realizado los elementos internos 26 como signos alfanuméricos, por ejemplo, de un texto o como código de barras, que son visibles en luz polarizada sobre el elemento de fondo 25, pero con luz solar no polarizada no son en cambio discernibles.

Las estructuras de difracción que se utiliza en las combinaciones representadas en las figuras 7a a 10c, se extienden en el motivo de superficie 21 desde la orientación hasta el observador y producen el motivo dependiente de la polarización en el que el contraste es vistoso o bien desaparece en los límites comunes 27 (figura 6b).

En una realización de la figura 6b se ha dispuesto en el motivo de superficie 21 al menos un elemento de superficie 25 con una estructura de rejilla binaria en el mosaico de los elementos de superficie 26, 28, 29, 30 de manera que en un orden de difracción predeterminado al menos en una dirección acimutal \varphi la suma de las eficacias de difracción, E_{TE} + E_{TM} para ondas TE y TM del elemento de superficie 25, es sensiblemente igual a la suma de las eficacias de difracción E_{TE} + E_{TM} para ondas TE y TM del elemento de superficie 26 adyacente al elemento de superficie 25, por lo que bajo el ángulo de difracción predeterminado son iguales los colores y las luminosidades de superficie de los elementos de superficie iluminados 25, 26 y desaparece el contraste en el límite común 27 de ambos elementos de superficie 25, 26. Este comportamiento característico del motivo de superficie 21 constituye un rasgo de autenticidad para elementos de seguridad que falta típicamente en las copias holográficas. Las copias son por consiguiente detectables como
tales.

Como se muestra en el ejemplo de la figura 6a, el motivo de superficie 21 comprende solamente en obsequio de la brevedad los dos elementos 25 y 26. En una realización práctica el motivo de superficie 21 según la figura 6b contiene un gran número de elementos de superficie adicionales 28 a 30, que para producir el motivo de superficie deseado 21 presentan además de las estructuras de difracción antes citadas, cualquiera estructuras de difracción, estructura especulares o difusoras o bien superficies absorbentes.

En la figura 11 se muestra el motivo de superficie 21 con ambas partes de superficie 25, 26. Por ejemplo, la rejilla binaria del elemento de superficie 25 presenta una mayor eficacia de difracción que el elemento de superficie 26. Para que el contraste en el límite común 27 entre las partes de superficie 24, 26 del motivo de superficie 21 desaparezca de forma óptima en los ejemplos 2 y 3 anteriormente descritos, bajo condiciones de observación predeterminadas, las luminosidades de superficie de ambas partes de superficie 25, 26 deben coordinarse perfectamente entre sí. Para ello se disminuye ventajosamente al menos la parte de superficie de la rejilla binaria que tiene la mayor eficacia de difracción, aquí dentro del elemento de superficie 25, con el fin de debilitar así la luminosidad de superficie del elemento de superficie 25 y adaptarla de forma óptima al otro elemento de superficie 26 de luz más débil. Una disminución de la parte de superficie de la estructura de rejilla en el elemento de superficie 25 se realiza por una retícula regular de líneas o de puntos al menos a lo largo del límite común 27, de las superficies reticuladas más pequeñas 31.

Las superficies reticuladas 31 están cubiertas, por ejemplo, con estructuras de difracción que desvían la luz difractada en ellas en otra dirección que no sea la rejilla de los elementos de superficie 25 y 26. No todas las superficies reticuladas 31 dentro del elemento de superficie 25 ó 26 deben presentar la misma actividad óptica. Las superficies reticuladas 31 presentan en caso necesario el motivo de superficie 21, en vez de la actividad de difracción, también otras actividades ópticas como las producidas por estructuras difusoras o mediante superficies absorbedoras o especulares. La densidad y la proporción de las superficies reticuladas 31 corresponde al debilitamiento necesario de la luminosidad superficial del elemento de superficie 25, puesto que la totalidad de las superficies reticuladas 31 no contribuyen a la diferencia de difracción de la estructura de rejilla binaria procurada por el elemento de superficie 25. La eficacia de difracción procurada es por tanto más pequeña. Al menos una dimensión de las superficies reticuladas 31 es ventajosamente menor que 0,3 mm, para que el ojo humano perciba la retícula bajo condiciones normales de visión. Hay que hacer observar una vez más que la retícula de las representaciones de las figuras 6a a 10c sirve únicamente para diferenciar las luminosidades de superficie con medios de dibujo.

En una realización, las estructuras de las superficies reticuladas 31 son las formas cinematográficas u hologramas de Fourier que contienen una información. Solamente con una iluminación monocromática del elemento de superficie 25 que presenta estas superficies reticuladas 31 puede hacerse visible y leerse la información en una pan-
talla.

Las estructuras de difracción del tipo de las estructuras mesa 2 anteriormente descritas (figura 1) presentan la ventaja de que no pueden copiarse con los medios holográficos conocidos. La figura 12 muestra una estructura de rejilla por encima del plano x/y que es determinado por una función de rejilla binaria G de dos funciones rectangulares M(x) y M(y) superpuestas entre si, cuyos valles 4 (figura 1) se cortan bajo un ángulo de cruce \theta. Los periodos T de ambas funciones rectangulares M(x) y M(y) no son necesariamente iguales. Las dos funciones rectangulares M(x) y M(y) se extienden independientemente una de otra a lo largo de las abscisas x ó y. En una realización la estructura rectangular M(x) o M(y) se extiende por ejemplo la dirección de la abscisa x en el elemento de superficie 26 adyacente al elemento de superficie 25 con la estructura de rejilla G (figura 6a), que es cubierto por consiguiente con la estructura rectangular M(x) ó M(y). La capa de barniz 10 que llena los valles 4 (figura 2a) y otras capas han sido suprimidas por razones del dibujo. El observador divisa sobre el motivo de superficie iluminado 21 (figura 6a) bajo el ángulo de difracción predeterminado el dibujo con las diferencias de contraste bajo los ángulos acimutales cp con los valores 0°, \theta°, 180° y 180°+ \theta°, siendo designada la dirección marcada, señalada por la flecha 19 (figura 1) los ángulos acimutales 0°, y \theta el ángulo de cruce de ambas funciones M(x) y M(y) o bien coordenadas x e y. Por razones técnicas se ha limitado el intervalo de los valores para los ángulo de cruce \theta al intervalo de 30° hasta 150°.

Claims

1. Elemento de seguridad que tiene una estructura de rejilla binaria que difracta la luz, con una estructura mesa microscópica (2) compuesta por mesetas (5) separadas por valles (4) sensiblemente rectangulares, siendo la disposición de los valles (4), que se repite periódicamente dentro de un periodo (T) de la estructura mesa (2), una superposición aditiva de por lo menos tres estructuras rectangulares desplazadas en fase (R) con una anchura de impulso (t_{1}, t_{2}, t_{3} ...) del periodo (T) de la estructura mesa (2), presentando entre ellas las estructuras rectangulares (R) un desplazamiento de fase (\phi_{1}; \phi_{2}; \phi_{3}..), de tal modo que las mesetas (5) de una estructura rectangular (R) caigan en los valles de las otras estructuras rectangulares (R) y que la estructura mesa (2) posea una altura de perfil (h) ópticamente eficaz con un valor del orden de 25 nm hasta 5000 nm, caracterizado por una superficie límite (14) de la estructura mesa (2) para luz incidente visible (22) de una longitud de onda (\lambda) realizada de forma metálicamente reflectante y porque el periodo (T) de la estructura mesa (2) presenta un valor del orden de 250 nm hasta 5000 nm y al menos un valle (4) entre dos mesetas (5) presenta una anchura mayor que un séptimo del periodo (T).

2. Elemento de seguridad según la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie límite (14) de la estructura mesa (2) está realizada como capa de reflexión (11) y está dispuesta entre una capa de barniz (10) y una capa de protección (13).

3. Elemento de seguridad según la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura mesa (2) esta moldeada en una superficie de metal y está equipada opcionalmente con una capa de protección (16) que llena los valles (4).

4. Elemento de seguridad según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la anchura de estructura más pequeña de la estructura mesa (2) es menor que un quinto de la longitud de onda (\lambda) de la luz incidente (22).

5. Elemento de seguridad según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el periodo (T) de la estructura mesa (2) varía en una dirección paralela a los valles (4), de forma que los valles (4) sean divergentes o formen meandros.

6. Elemento de seguridad según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el reparto de las mesetas (5) es asimétrico dentro de un periodo (T) de la estructura mesa (2), siendo en el primer semiperiodo la suma de las anchuras de impulso (t_{1}, t_{2}, t_{3} ...) de todas las mesetas (5) menor que la suma de las anchuras de impulso (t_{1}, t_{2},
t_{3} ...) de todas las mesetas (5) en el otro semiperiodo y los parámetros, anchura de impulso (t_{1}, t_{2}, t_{3} ...), número (N) de las estructuras rectangulares (R) y su desplazamiento de fase (\phi_{1}; \phi_{2}; \phi_{3}..) están predeterminados de tal manera que la estructura mesa (2) presente para la luz incidente (22) eficacias de difracción asimétricas (E) para los diversos órdenes de difracción.

7. Elemento de seguridad según la reivindicación 6, caracterizado porque el reparto asimétrico de las mesetas (5) dentro de un periodo (T) de la estructura mesa (2) está configurado de tal modo que tanto las ondas TE polarizadas de la luz (22) como las ondas TM polarizadas de la luz (22) se desvíen asimétricamente en un solo orden de difracción predeterminado, negativo o positivo.

8. Elemento de seguridad según la reivindicación 6, caracterizado porque el reparto asimétrico de las mesetas (5) dentro de un periodo (T) de la estructura mesa (2) está configurado de tal modo que prácticamente sólo para ondas TE polarizadas de la luz (22) la eficacia de difracción (E_{TE}) en el orden de difracción sencillo predeterminado, negativo o positivo es mayor que en los otros órdenes de difracción, y para ondas TM polarizadas de la luz (22) la estructura mesa (2) actúa como espejo.

9. Elemento de seguridad según la reivindicación 6, caracterizado porque el reparto asimétrico de las mesetas (5) dentro de un periodo (T) de la estructura mesa (2) está configurado de tal modo que para ondas TE polarizadas de la luz (22) la eficacia de difracción (E_{-TE}) que se puede determinar en el orden de difracción negativo de un orden predeterminado es por lo menos el doble de grande que la eficacia de difracción (E_{+TE}) en el orden de difracción positivo del mismo orden, y que para ondas TM polarizadas de la luz (22) la eficacia de difracción (E_{+TM}) que puede medirse en el mismo orden predeterminado, en el orden de difracción positivo, es por lo menos el doble de grande que la eficacia de difracción (E_{-TM}) en el orden de difracción negativo.

10. Elemento de seguridad según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de seguridad presenta un motivo de superficie incrustado en un laminado de material plástico transparente que presenta una disposición en forma de mosaico de elementos de superficie cubiertos con estructuras de rejilla de finura microscópica (25, 26; 28; 29; 30) que difractan, dispersan o reflejan la luz incidente (22) con una longitud de onda (\lambda), reforzándose la eficacia óptica de las estructuras de rejilla con una capa de reflexión metálica (11), y porque las estructuras de rejilla binaria están dispuestas por lo menos en un primer elemento de superficie (25, 26; 28; 29; 30).

11. Elemento de seguridad según la reivindicación 10, caracterizado porque la estructura mesa (2) presenta cinco mesetas (5) repartidas asimétricamente dentro del periodo (T) con anchuras de impulso (t) menores que un quinto de la longitud de onda (\lambda) de la luz incidente visible (22), y porque la eficacia de difracción de la estructura mesa (2) tanto para ondas TE polarizadas de la luz (22) como para ondas TM polarizadas de la luz (22) es en el primer orden de difracción negativo por lo menos mayor en un factor 5 que la eficacia de difracción en uno de los otros ordenes de difracción.

12. Elemento de seguridad según la reivindicación 10, caracterizado porque la estructura mesa (2) presenta cinco mesetas (5) repartidas asimétricamente dentro del periodo (T), porque dentro del periodo con cuatro de las mesetas (5) las anchuras de impulso (t) son menores que un quinto de la longitud de onda (\lambda) de la luz incidente visible (22) y la anchura de impulso (t) de la quinta meseta (5) es mayor que la suma de las otras cuatro anchuras de impulso (t), porque para luz que incide perpendicularmente (22) la eficacia de difracción de la estructura mesa (2) para ondas TE polarizadas de la luz (22) en el primer orden de difracción negativo es por lo menos 30 veces mayor que la eficacia de difracción para ondas TE polarizadas en uno de los otros órdenes de difracción, y porque para ondas TM polarizadas de la luz (22) la estructura mesa (2) actúa como espejo.

13. Elemento de seguridad según la reivindicación 10, caracterizado porque la estructura mesa (2) presenta tres mesetas (5) repartidas asimétricamente dentro del periodo (T), porque dentro del periodo (T) con dos de las mesetas (5) las anchuras de impulso (T) son menores que un quinto de la longitud de onda (\lambda) de la luz incidente visible (22) y la anchura de impulso (t) de la tercera meseta (5) es mayor que la suma de las otras dos anchuras de impulso (t), porque con luz que incide perpendicularmente (22) la eficacia de difracción de la estructura mesa (2) para el primer orden de difracción negativo con ondas TE polarizadas de la luz incidente (22) es por lo menos dos veces mayor que para ondas TM polarizadas de la luz incidente (22), porque la eficacia de difracción para el primer orden de difracción positivo con las ondas TM polarizadas es por lo menos dos veces mayor que para las ondas TE polarizadas, y porque una suma de las eficacias de difracción de las ondas TE y de las TM polarizadas en el primer orden de difracción positivo es sensiblemente igual que una suma de las eficacias de difracción de las ondas TE y TM polarizadas en el primer orden de difracción negativo.

14. Elemento de seguridad según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque un segundo elemento de superficie (26), adyacente al elemento de superficie (25) con la estructura mesa (2), está cubierto con una rejilla de difracción simétrica, y porque la estructura mesa (2) y la rejilla de difracción simétrica presentan el mismo periodo (T) y la misma orientación acimutal de la estructura de rejilla.

15. Elemento de seguridad según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque un segundo elemento de superficie (26) adyacente al elemento de superficie (25) con la estructura mesa (2), está cubierto con la misma estructura mesa (2) y porque las dos estructuras mesa (2) se diferencian en la dirección marcada (19) de la estructura de rejilla binaria.

16. Elemento de seguridad según la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque las luminosidades de superficie de los elementos de superficie mutuamente adyacentes {25, 26) son ajustadas de tal modo que la luminosidad de superficie del primer elemento de superficie (25) esté armonizada con el segundo elemento de superficie (26) de luz más débil, disminuyéndose en el primer elemento de superficie (25) la proporción de estructura de rejilla por una disposición reticulada de elementos tramados (31) desviadores de la luz (22) que tienen dimensiones menores que
0,3 mm.