ES2824779T3

ES2824779T3 - Dispositivo variable óptico

Info

Publication number: ES2824779T3
Application number: ES17746365T
Authority: ES
Inventors: Valentin Konstantinov Monovski; Georgi Ivanov Stoilov; Mario Rumenov Dobrev; Andrii Ivanovskyi; Ignat Pogan; Angel Georgiev Baldzhiev; Evgeniy Anastasov Laskov; Dimitar Antonov Tonchev; Ivo Rumenov Delchev
Original assignee: Demax Holograms Ad
Current assignee: Demax Holograms Ad
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2021-05-13
Anticipated expiration: 2037-06-15
Also published as: EP3535133A1; BG112497A; PL3535133T3; SI3535133T1; RS61014B1; HUE052972T2; WO2018201208A1; EP3535133B1; BG67098B1

Abstract

Un dispositivo óptico variable que incluye una primera estructura de difracción en relieve (1), que consta de ranuras (2) en forma de zonas de difracción Fresnel de un objeto arbitrario (3) y que reconstruye una imagen tridimensional de dicho objeto (3), en el que una segunda estructura de difracción en relieve (4) es añadida sobre la primera estructura de difracción en relieve (1), en el que dicha segunda estructura de difracción en relieve (4) consta de áreas (7) con bordes que coinciden con los bordes de las áreas del mismo color (7') del objeto (3), donde dichas áreas (7) contienen de presiones (5) diferentes en forma, tamaño y dirección con una distancia d entre las depresiones (5), en donde 1 μm <= d <= 10 μm, y el perfil de las depresiones (5) está formado por N planos discretos (6) con una altura hi, en donde 2 <= N <= 7 y 0,02 μm <= hi <= 1 μm y en cada área (7) la distancia d, el número N de planos (6) y la altura hi de los planos (6) son los mismos y sus valores dependen del color en el área pertinente (7') del objeto (3).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo variable óptico

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un dispositivo variable óptico, el cual forma una imagen en color tridimensional de un objeto arbitrario y puede ser utilizado como un elemento de seguridad para autentificar artículos y documentos, así como un elemento decorativo.

TÉCNICA ANTERIOR

Un dispositivo variable óptico es un dispositivo el cual bajo condiciones diferentes de iluminación y observación (ángulo de iluminación, ángulo de observación, espectro de la fuente de iluminación, etc.) reconstruye una imagen diferente y también puede visualizar diferentes efectos ópticos. Esto lo hace apropiado para utilizarlo como un elemento decorativo, así como un elemento de seguridad contra la falsificación de productos, documentos de identidad, billetes de banco, valores, tarjetas de crédito y similares.

Es conocido un dispositivo variable óptico [US 2006/0056065 A1], el cual incluye una estructura de difracción en relieve en forma de ranuras con un perfil escalonado en forma de zonas de difracción Fresnel que reconstruyen una imagen tridimensional de un objeto arbitrario. Cuando se ilumina con la luz blanca este dispositivo óptico reconstruye con precisión la forma del objeto, pero no su color. Cuando el objeto es mate, la imagen reconstruida es en diversas sombras de gris y cuando el objeto tiene una superficie lisa, la imagen reconstruida tiene un coloreado iridiscente debido a la difracción a partir de la estructura periódica del dispositivo óptico. A fin de reconstruir una imagen tridimensional de un objeto arbitrario en particular de color, el dispositivo óptico conocido se coloca entre dos capas, por lo menos una de las cuales está coloreada con una pintura o pigmento de color. Cuando se ilumina con luz blanca la imagen tridimensional de un objeto arbitrario reconstruido por este dispositivo óptico está completamente coloreada en un color particular, que no tiene relación con el color real del objeto. El dispositivo variable óptico conocido no permite una reconstrucción de alta calidad de una imagen tridimensional en color de un objeto en más de un color. Esto limita las características artísticas y estéticas del diseño. Además, para la reconstrucción de una imagen en color es necesario utilizar lacas o láminas, las cuales hacen más caro el dispositivo óptico. La utilización de capas de color requiere un control complementario en el proceso de producción, lo cual adicionalmente incrementa el precio de producto final.

El documento US 2017/106690 A1 revela un dispositivo de seguridad híbrido para documentos de seguridad y fichas que comprende: un sustrato, una primera micro estructura para un primer dispositivo variable óptico sostenido en el sustrato en una primera zona, y una segunda micro estructura para un segundo dispositivo variable óptico sostenido en el sustrato en una segunda zona, dichas zonas primera y segunda estando mutuamente entrelazadas o entremezcladas en por lo menos un área, dicha primera microestructura estando provista de un perfil de una altura que difiere de aquella de la segunda microestructura en más de 0,5 micras. El dispositivo revelado no reconstruye una imagen en 3D de alta resolución y nitidez de un objeto arbitrario coloreado en diversos colores previamente seleccionados, incluyendo colores no espectrales visibles dentro de un amplio ángulo de observación en primer orden. Además, el procedimiento de fabricación de dicho dispositivo incluye un número de etapas de recubrimiento de protección y exposición. Siendo este proceso consumidor de tiempo y recursos es de baja productividad y no es adecuado para una producción en serie.

El documento US 2015/224809 A1 revela un elemento de seguridad, en particular en forma de un cuerpo de película de múltiples capas, con una primera área que es transparente a la luz transmitida, en el que el elemento de seguridad tiene un sustrato el cual tiene, en la primera área, una o más estructuras de difracción más transmisoras las cuales visualizan una o más características de seguridad óptica cuando se observa en la luz transmitida. Cuando se ilumina con luz blanca este elemento de seguridad óptico visualiza en transmisión una imagen 2D visible dentro de un ángulo estrecho de observación con cambio de color y efectos dinámicos cuando es inclinado y/o girado.

El documento AU 2015 243835B2 revela componente de seguridad óptico pensado para ser observado bajo una reflexión directa, que comprende una estructura grabada en una capa de un material que tiene un índice de refracción n², una capa delgada de material dieléctrico que tiene un índice de refracción n-i, distinto de n², depositada en la estructura y una capa de un material que tiene un índice de refracción n⁰, distinto de n¹, que encapsula la estructura recubierta de la capa delgada. La estructura tiene un primer modelo modulado por un segundo modelo de tal modo que: en por lo menos una primera zona el primer modelo comprende un bajorrelieve con un primer conjunto de facetas, la forma de las cuales está determinada de tal modo que generan por lo menos un primer elemento reflectante cilíndrico cóncavo o convexo y el segundo modelo forma una primera retícula de longitud de onda inferior que actúa después de la deposición de la capa delgada y que encapsula la estructura, como un primer filtro sustractivo de longitud de onda, en la por lo menos una segunda zona, el primer modelo comprende un bajorrelieve con un segundo conjunto de facetas cuyas formas están determinadas de tal modo que generen por lo menos un segundo elemento reflectante cilíndrico cóncavo o convexo y el segundo modelo forma una segunda retícula de longitud de onda inferior que actúa después de depositar la capa delgada y que encapsula la estructura, como un segundo filtro sustractivo de longitud de onda, separado del primero. Este elemento óptico no reconstruye una imagen 3D de un objeto. Cuando se ilumina con luz blanca, visualiza en orden cero un efecto visual dinámico de "bandas brillantes que se mueven" visibles dentro de un estrecho ángulo de observación.

El documento US 2013/0052373 A1 revela un componente óptico de autentificación visible en reflexión, que comprende por lo menos una estructura impresa en un sustrato de polímero de índice n⁰depositado en la estructura, una capa delgada, fabricada de un material dieléctrico que tiene un índice de refracción n diferente de n⁰depositada en dicha estructura y una capa fabricada de un material que tiene un índice n²similar a n⁰encapsulada la estructura recubierta con la capa delgada. Dicha estructura comprende un primer modelo modulado por un segundo modelo. El primer modelo es un bajorrelieve que comprende una matriz de facetas la forma de las cuales está definida a fin de simular una imagen en relieve del objeto en relieve. El segundo modelo es una retícula periódica definida a fin de modular el primer modelo a fin de producir después de que la capa delgada haya sido depositada un primer color a un primer ángulo de visión y un segundo color a un segundo ángulo de visión obtenido por giro azimutal del componente óptico de autentificación. Cuando se ilumina con luz blanca, este componente óptico de autentificación muestra una imagen con colores iridiscentes de elevados órdenes de difracción (± 1, ± 2, ...) la cual se observa a un ángulo agudo de visión. Una imagen en colores no espectrales y negro podría ser observada únicamente en reflexión especular. Este componente óptico no puede reconstruir una imagen de un objeto en colores no espectrales, marrón, por ejemplo, visibles en una amplia gama de ángulos de observación. Adicionalmente, el brillo de este componente óptico de autentificación es bajo debido al bajo coeficiente de reflectancia del polímero con recubrimiento dieléctrico. Esto resulta en una imagen de bajo contraste cuando el componente óptico de autentificación se aplica sobre un sustrato claro o papel blanco o plástico. Para superar esta limitación e incrementar el contraste de la imagen se aplica una capa adicional oscura opaca lo cual incrementa el coste del componente de autentificación revelado.

Términos y definiciones

Los términos y definiciones de esta invención tienen el siguiente significado.

Espectro visible - la gama de longitud de onda de la luz A desde 380 nm hasta 750 nm.

Longitud del alcance óptico - el producto de la longitud física y el índice de refracción del medio a través del cual se propaga la luz.

Color espectral - un color con una longitud de onda dominante a partir del espectro visible de la luz.

Color no espectral - un color obtenido por la mezcla de dos o más colores espectrales, como resultado de lo cual se obtiene un color de baja saturación, como marrón, violeta, carmesí, etc.

Color negro - un color caracterizado por las siguientes propiedades:

• Características espectrales uniformes en el espectro visible, en el cual los componentes espectrales se desvían a partir de la intensidad promedio en no más del 10%;

• La intensidad de la luz a partir de una imagen en color negro no es más del 5% de la intensidad de la luz a partir de las imágenes que la rodean.

Iluminación con luz blanca - iluminación del dispositivo óptico variable con luz no polarizada directa natural.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

El objetivo de la presente invención es crear un dispositivo óptico variable el cual cuando es iluminado con luz blanca reconstruye con precisión una imagen tridimensional de un objeto arbitrario coloreado de diversos colores previamente seleccionados, incluyendo colores no espectrales, así como color negro, de modo que la imagen reconstruida es de alta resolución y nitidez y es visible dentro de una gama amplia del ángulo de observación y el dispositivo óptico variable es tecnológicamente adecuado para la fabricación en serie. Otro objetivo de la invención es crear un elemento óptico de seguridad para la autentificación de artículos y documentos que reconstruya una imagen tridimensional precisa de un objeto arbitrario en diversos colores, incluyendo el negro.

El cometido se resuelve como se define en la reivindicación 1 creando un dispositivo óptico variable que incluye una primera estructura de difracción en relieve que consiste en ranuras en forma de zonas de difracción Fresnel a partir de un objeto arbitrario y que reconstruye una imagen tridimensional de dicho objeto a través de cambios en la dirección de las ranuras y la distancia entre ellas (figuras 1a, 1b). Si se construyen alturas y número de escalones específicos en esta estructura de difracción, dicha estructura de difracción reconstruirá una imagen tridimensional del objeto con los colores correctos, pero su forma estará distorsionada en lugares en los que el objeto sea más grueso o más delgado.

Para evitar este efecto, una segunda estructura de difracción en relieve se añade matemáticamente a la primera estructura de difracción en relieve. Dicha segunda estructura de difracción en relieve consiste en áreas que comprenden depresiones diferentes en forma, tamaño y dirección y con una distancia d entre ellas y los bordes de dichas áreas coinciden con los bordes de las áreas en el mismo color del objeto original (figura 1c). La distancia d entre las depresiones determina el ángulo de difracción de la luz y de ese modo se visualiza el color respectivo. Por razones prácticas, conveniencia en la observación, la distancia d para la luz del espectro visible se establece entre 1 |jm y 10 |jm de acuerdo con la invención. La gama de valores de la distancia d determina la gama del ángulo de observación para el dispositivo óptico variable. La imagen reconstruida se convierte en más cercana a la reflexión especular con el incremento de la distancia d, y el reflejo especular deslumbra al observador y le impide percibir una imagen reconstruida a d > 10 jm. El perfil de las depresiones está formado por un número N de planos discretos, en donde N está entre 2 y 7 y la altura hi de dichos planos está entre 0,02 jm y 1 jm. La distancia d entre las depresiones, el número N y las alturas hi de los planos son los mismos en cada área y sus valores están determinados por el color del objeto en el área respectiva. De ese modo, la estructura de difracción puede trabajar como un filtro espectral, el cual intensifica la luz con una longitud de onda específica y reduce la intensidad de la luz con otras longitudes de onda dependiendo del número y la altura de los planos.

Cuando el perfil de las depresiones está formado únicamente por dos planos discretos, esto es un perfil binario (véase la figura 2c), la estructura de difracción proporciona únicamente órdenes de difracción de la luz 0 y ± 1. Con el incremento del número de planos, aparecen órdenes de difracción más elevados y las características espectrales cambian, la luz a partir de las diversas órdenes se mezcla, de ese modo el color se convierte en más blanco y la paleta de colores accesibles disminuye.

Es posible que los planos discretos formen un perfil escalonado y la altura de los escalones si en cada área con un color igual sea la misma y depende del color del objeto en el área respectiva. Una estructura de difracción coloreada de este tipo es con un modelo directo de difracción, esto es la luz difracta únicamente en un orden. Esto incrementa el brillo de la difracción a partir de la estructura coloreada y permite la observación de diversos colores bajo diversas condiciones de observación. De este modo, por ejemplo, el objeto puede tener diversos coloreados en el orden 1 y -1 de difracción a partir del dispositivo óptico variable.

Las depresiones pueden tener una forma oblonga y pueden formar una retícula de difracción la relación entre la longitud L y el ancho b de dichas depresiones siendo >10.

El dispositivo óptico variable puede ser de metal o de material polímero transparente. Un recubrimiento de metal, lo más frecuentemente aluminio, puede estar depositado sobre el material de polímero para incrementar el rendimiento de la reflexión.

Un recubrimiento de dieléctrico transparente con un índice de refracción >1.8 puede ser depositado antes del recubrimiento de metal para obtener características del espectro especiales; lo más frecuentemente se utiliza sulfuro de zinc (ZnS).

El dispositivo óptico variable puede ser de un material de polímero transparente con un recubrimiento dieléctrico transparente lo más frecuentemente ZnS. Este dispositivo óptico reconstruye una imagen tridimensional en color del objeto en transmisión o reflexión mientras alguna información visual adicional puede ser vista por debajo a través del mismo. El dispositivo óptico variable puede estar formado en una capa que se puede estampar y una capa de liberación y una capa base son consecutivamente colocadas sobre dicha capa que se puede estampar. Todas las capas son de materiales de polímero transparente. Generalmente la capa que se puede estampar es un acrilato de polímero, la capa de liberación es cera y la capa base tereftalato de polietileno (p Et ). Un recubrimiento se deposita sobre el dispositivo óptico variable, dicho recubrimiento puede ser de metal, lo más frecuentemente aluminio, de dieléctrico, lo más frecuentemente ZnS, o de metal y dieléctrico, el último estando en el lado del observador. Una capa auto adhesiva puede estar colocada sobre el recubrimiento. Este dispositivo óptico es adecuado para utilizarlo como un elemento de seguridad en forma de una etiqueta auto adhesiva (viñeta, pegatina, artículos, etc.).

El dispositivo óptico variable puede estar formado en una capa que se puede estampar con colocadas consecutivamente, encima de la misma, una capa resistente para la protección a partir del impacto mecánico y químico, una capa de liberación y una capa base. Todas las capas están fabricadas de materiales de polímero transparente. Generalmente la capa que se puede estampar es un acrilato de polímero, la capa resistente es un polímero duro y lo más frecuentemente una mezcla de acrilatos con cera, la capa de liberación es cera y la capa base PET. Un recubrimiento se deposita sobre el dispositivo óptico variable. Puede ser de metal, lo más frecuentemente aluminio, dieléctrico, lo más frecuentemente ZnS o metal y dieléctrico, el último estando en el lado del observador. Existe una capa de adhesivo activado por calor sobre el recubrimiento. Este dispositivo óptico es adecuado para utilizarlo como un elemento de seguridad para documentos de identidad, billetes de banco y otros valores.

La ventaja del dispositivo óptico variable de acuerdo con la invención es que reconstruye con precisión una imagen tridimensional en color de un objeto arbitrario en diversos colores previamente seleccionados, incluyendo colores no espectrales también el color negro y la imagen reconstruida es de alta resolución y nitidez y es visible a partir de una gama amplia de ángulos de observación. Además, en el momento de la observación bajo diversos ángulos, permite la observación de efectos dinámicos de color, al inclinarlo o en el giro del dispositivo óptico, se observan imágenes coherentes en diferentes colores. El dispositivo óptico de acuerdo con la invención es adecuado para la fabricación en serie. Puede ser fabricado en serie como un rollo con etiquetas holográficas o lámina estampación en caliente y es muy adecuado para utilizarlo como elementos de seguridad para la autentificación de artículos, documentos de identidad y valores.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La invención se ilustra adicionalmente mediante los dibujos adjuntos los cuales sirven para explicar los principios de la invención sin limitar su revelación. La forma de realización de las figuras 4a a 4e no queda dentro del ámbito de las reivindicaciones:

la figura 1a) es una vista axonométrica de un objeto tridimensional con tres áreas de colores diferentes;

la figura 1b) es una vista desde arriba de la primera estructura de difracción en relieve de un dispositivo óptico variable que reconstruye el objeto a partir de la figura 1a;

la figura 1c) es una vista axonométrica de la segunda estructura de difracción en relieve de un dispositivo óptico variable que reconstruye el objeto a partir de la figura 1a;

la figura 2a) es una sección transversal por A - A del objeto tridimensional a partir de la figura 1a;

la figura 2b) es una sección transversal de la primera estructura de difracción en relieve de un dispositivo óptico variable, que reconstruye el objeto a partir de la figura 1a;

la figura 2c) es una sección transversal de la segunda estructura de difracción en relieve con un perfil binario de un dispositivo óptico variable, que reconstruye el objeto tridimensional a partir de la figura 1a;

la figura 2d) es una sección transversal de un dispositivo óptico variable que reconstruye en reflexión el objeto a partir de la figura 1a;

la figura 3a) es una sección transversal por A - A del objeto tridimensional a partir de la figura 1a;

la figura 3b) es una sección transversal de la primera estructura de difracción en relieve de un dispositivo óptico variable, que reconstruye el objeto a partir de la figura 1a;

la figura 3c) es una sección transversal de una realización alternativa de la segunda estructura de difracción en relieve de un dispositivo óptico variable, que reconstruye el objeto a partir de la figura 1a;

la figura 3d) es una sección transversal de otra forma de realización de un dispositivo óptico variable que reconstruye en transmisión el objeto a partir de la figura 1a en diversos colores de acuerdo con un ángulo de observación;

la figura 4a) es una vista axonométrica de un objeto tridimensional en color negro;

la figura 4b) es una sección transversal por B - B del objeto tridimensional a partir de la figura 4a;

la figura 4c) es una sección transversal de la primera estructura de difracción en relieve (1) de un dispositivo óptico variable, que reconstruye el objeto tridimensional a partir de la figura 1a;

la figura 4d) es una vista axonométrica de una realización alternativa de la segunda estructura de difracción en relieve en forma de una matriz de dos dimensiones con depresiones oblongas con L > 10b;

la figura 4e) es una sección transversal de un dispositivo óptico variable que reconstruye en reflexión el objeto a partir de la figura 4a;

la figura 5a) es una sección transversal por A -A del objeto tridimensional a partir de la figura 1a;

la figura 5b) es una sección transversal de la primera estructura de difracción en relieve de un dispositivo óptico variable, que reconstruye el objeto a partir de la figura 1a;

la figura 5c) es una vista axonométrica de una realización alternativa de la segunda estructura de difracción en relieve con depresiones oblongas;

la figura 5d) es una sección transversal de otra forma de realización de un dispositivo óptico variable que reconstruye en reflexión el objeto a partir de la figura 1a en diversos colores dependiendo del ángulo de observación; la figura 6a) es una forma de realización de múltiples capas de un dispositivo óptico variable en forma de una pegatina;

la figura 6b) es una forma de realización de múltiples capas de un dispositivo óptico variable en forma de una lámina estampación en caliente.

DESCRIPCIÓN DE FORMAS DE REALIZACIÓN

Las figuras 2a - 2d caracterizan una forma de realización de un dispositivo óptico variable de acuerdo con la invención formado sobre una superficie de metal. Incluye una primera estructura de difracción en relieve 1, que consta de ranuras 2 en forma de zonas de difracción Fresnel del objeto 3, en este caso el carácter gráfico P compuesto de tres áreas de colores diferentes, por ejemplo, amarillo intenso, naranja intenso y violeta intenso. Una segunda estructura de difracción en relieve 4 se añade matemáticamente sobre la primera estructura de difracción en relieve 1. Dicha segunda estructura de difracción en relieve 4 incluye tres áreas 7 con un perfil binario de las depresiones 5, esto es, el número de planos N = 2 y las alturas h ⁱ de los planos en cada una de las áreas 7 son diferentes, en la primera área la altura h ⁱ = 0,22 pm, en la segunda área h2 = 0,265 pm y en la tercera área h ³ = 0,29 pm. La distancia d entre las depresiones 5 en todas las áreas 7 es entre 1 pm y 5 pm. Las áreas 7 de la segunda estructura de difracción en relieve 4 corresponde a las áreas del objeto 3 con el mismo color.

Cuando este dispositivo óptico variable se ilumina con luz blanca como resultado de la difracción de la luz el observador puede ver en reflexión una imagen tridimensional de un carácter gráfico P, el cual corresponde en forma y color al objeto 3. En este caso, la imagen tridimensional reconstruida aparece en los colores intensos amarillo, naranja y violeta y puede ser observada a partir de una amplia gama de ángulos de observación.

Las figuras 3a - 3c muestran otra forma de realización del dispositivo óptico variable de acuerdo con la invención. Incluye una primera estructura de difracción en relieve 1 que consta de ranuras 2 en forma de zonas de difracción Fresnel del objeto 3, en este caso un carácter gráfico P compuesto de tres áreas en diferentes colores, por ejemplo, amarillo claro, naranja intenso y violeta claro.

Una segunda estructura de difracción en relieve 4 se añade matemáticamente sobre la primera estructura de difracción en relieve 1. Dicha segunda estructura de difracción en relieve 4 incluye tres áreas 71, 72 y 73 que corresponden a las áreas 71', 72' y 73' del objeto 3 las cuales son de un color diferente. En el área 71 las depresiones 5 tienen un perfil escalonado, los planos 6 están en número de cuatro y la altura s del escalón es 0,145 pm. En el área 73 las depresiones 5 tienen también un perfil escalonado, los planos 6 están en número de tres y la altura s del escalón es 0,130 pm. En la segunda área 72 el perfil de depresiones 5 es binario, esto es los planos 6 están en número de dos y la altura h entre ellos es 0,265 pm. La distancia d entre las depresiones 5 en todas las áreas 7 está entre 2 pm y 10 pm. El dispositivo óptico variable es de lámina de polímero transparente con un recubrimiento de ZnS de un grueso de 0,06 pm. Cuando se ilumina con luz blanca el observador puede ver en transmisión una imagen tridimensional del objeto 3 con efectos dinámicos del color dependiendo del ángulo de observación. Cuando el ángulo de observación está entre 0° y 90° el observador verá una imagen tridimensional reconstruida del objeto 3 con áreas de color coloreadas respectivamente en amarillo claro, naranja intenso y gris. En la observación con un ángulo entre 90° y 180° el observador verá la primera área en negro, la segunda en naranja intenso y la tercera en violeta claro.

Si el recubrimiento es metal o un dispositivo óptico está impreso sobre una superficie de metal, será observado el mismo efecto de la imagen reconstruida, pero en reflexión.

Las figuras 4a - 4e muestran una forma de realización del dispositivo óptico variable que no queda dentro del ámbito de las reivindicaciones. Incluye una primera estructura de difracción en relieve 1 que consta de ranuras 2 en forma de zonas de difracción Fresnel del objeto 3, en este caso un carácter gráfico P en negro. Una segunda estructura de difracción en relieve 4 es añadida matemáticamente sobre la primera estructura de difracción en relieve 1. Dicha segunda estructura de difracción en relieve 4 es en forma de una matriz de dos dimensiones M con un perfil binario de las depresiones 5 y las distancias d ^x y d ^y entre las depresiones 5 respectivamente a lo largo de los ejes X e Y es 0,35 pm y el ángulo @ entre los ejes X e Y de la matriz M es 90°. Este dispositivo óptico puede estar formado sobre una superficie de metal o puede ser de polímero con un recubrimiento de metal o dieléctrico. Cuando el dispositivo óptico se ilumina con luz blanca el observador puede ver en reflexión una imagen tridimensional, la cual corresponde en forma y color al objeto 3, el carácter gráfico P en color negro.

Las figuras 5a - 5d caracterizan otra forma de realización del dispositivo óptico variable de acuerdo con la invención. Incluye una primera estructura de difracción en relieve 1 que consta de ranuras 2 en forma de zonas de difracción Fresnel del objeto 3, en este caso un carácter gráfico P a partir de la figura 1a. Dicho objeto 3 está compuesto por tres áreas de colores diferentes. En la primera estructura de difracción en relieve 1 una segunda estructura de difracción en relieve 4 es añadida matemáticamente en forma de una retícula de difracción que consta de depresiones oblongas 5. Dicha retícula de difracción incluye tres áreas 74, 75 y 76, que corresponden a las respectivas áreas 74', 75' y 76' del objeto 3 del mismo color. El área 74 consiste en una retícula de difracción con un perfil binario, la altura h de los planos 6 es 0,15 |jm, la distancia d entre las depresiones 5 es 1 jm y dichas depresiones 5 están colocadas a un ángulo a = 30° hacia una dirección seleccionada. Las áreas 75 y 76 consisten en retículas de difracción con un perfil binario con la misma altura h de los planos 6 y la misma distancia d entre las depresiones 5, únicamente las depresiones 5 están en ángulos diferentes, respectivamente a = 0° y a = - 30°.

Este dispositivo óptico puede estar formado sobre una superficie de metal o puede ser fabricado de polímero con un recubrimiento de metal o dieléctrico. Cuando se ilumina con luz blanca el observador puede ver en reflexión una imagen tridimensional con colores de las áreas particulares que cambian de acuerdo con el ángulo de observación bajo un algoritmo previamente establecido.

En una forma de realización preferida representada en la figura 6 el dispositivo óptico variable está formado en una capa de polímero que se puede estampar transparente 8. Una capa de liberación 10 de cera y una capa base 11 de PET son colocadas consecutivamente sobre el dispositivo óptico variable. Un recubrimiento de metal 14 de aluminio con un grosor de 0,05 jm es depositado en el dispositivo óptico variable y una capa auto adhesiva 12 se colocadas sobre el recubrimiento de metal 14. Este dispositivo óptico es adecuado para utilizarlo como un elemento de seguridad para documentos de identidad, billetes de banco y otros valores.

En otra forma de realización preferida, detallada en la figura 7 el dispositivo óptico variable está formado en una capa de polímero que se puede estampar transparente 8. Una capa resistente 9 de un polímero duro transparente, la cual la protege del impacto mecánico y químico, una capa de liberación 10 de cera y una capa base 11 de PET son colocadas consecutivamente sobre la capa de polímero que se puede estampar 8. Un recubrimiento dieléctrico 13 de ZnS con un grosor de 0,06 jm se deposita sobre el dispositivo óptico variable y un recubrimiento de metal 14 de Al con un grosor de 0,05 jm se deposita sobre el recubrimiento dieléctrico 13. Una capa adhesiva activada por calor 12 se aplica sobre el recubrimiento de metal 14. Este dispositivo óptico variable es adecuado para utilizarlo como un elemento de seguridad para documentos de identidad, billetes de banco y otros valores.

APLICABILIDAD INDUSTRIAL

Un modelo tridimensional del objeto seleccionado 3 se genera matemáticamente. Una descripción del relieve de la primera estructura de difracción en relieve 1 se genera a partir de dicho modelo matemático tridimensional y se selecciona una paleta deseada de colores del objeto 3. Una segunda estructura de difracción en relieve 4 se genera para cada color de la paleta dicha segunda estructura de difracción en relieve 4 es añadida matemáticamente al relieve de la primera estructura de difracción en relieve 1. El relieve que resulta es grabado por medio de las tecnologías existentes, por ejemplo, a través de litografía óptica, litografía de interferencia, litografía por haz de electrones y otras, sobre una capa protectora recubierta sobre una placa de vidrio. Después de desarrollar la protección se obtiene un relieve físico, el cual es adicionalmente copiado sobre una matriz de níquel por el procedimiento de electro conformado. Una matriz de níquel de este tipo puede ser utilizada para la fabricación en serie de dispositivos ópticos variables a través de la tecnología convencional y el equipo convencional para la producción de hologramas en relieve y dispositivos ópticos de seguridad. El relieve a partir de la matriz de níquel es estampado sobre un polímero transparente de lámina de estampación en caliente o lámina para etiquetas las cuales pueden ser utilizadas para la protección y decoración de documentos, valores o artículos.

Un recubrimiento dieléctrico, lo más frecuentemente ZnS, o recubrimiento de metal, lo más frecuentemente Al, puede ser depositado sobre el relieve por el procedimiento de deposición térmica en vacío. Cuando el recubrimiento es dieléctrico, el dispositivo óptico variable es transparente y cuando se ilumina con luz blanca puede reconstruir una imagen en color del objeto, tanto en transmisión como en reflexión. Cuando el recubrimiento es de metal, el dispositivo óptico variable tiene la reflectancia más alta y cuando se ilumina con luz blanca la imagen reconstruida es observada en reflexión. Para obtener más contraste entre colores y el color negro con baja intensidad se deposita un recubrimiento de dos capas, una capa de metal sobre una capa de dieléctrico, la última en el lado del observador. La matriz de níquel puede estar estampada también directamente sobre lámina de polímero con capas de recubrimiento apropiadas.

Para obtener un dispositivo óptico variable en forma de lámina de estampación en caliente o etiqueta auto adhesiva, un adhesivo que se activa por calor o una capa auto adhesiva se aplica sobre el recubrimiento. Este dispositivo óptico variable se adhiere sobre el sustrato el cual se va a proteger, autentificar o decorar (artículos, envasado, un documento, valores y demás).

Cuando el dispositivo óptico variable se ilumina con luz blanca directa, el observador puede ver en reflexión o en transmisión, dependiendo de la clase de material y/o el recubrimiento, una imagen tridimensional, la cual corresponde en forma y color al objeto seleccionado y también pueden ser observados efectos dinámicos previamente establecidos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo óptico variable que incluye una primera estructura de difracción en relieve (1), que consta de ranuras (2) en forma de zonas de difracción Fresnel de un objeto arbitrario (3) y que reconstruye una imagen tridimensional de dicho objeto (3), en el que una segunda estructura de difracción en relieve (4) es añadida sobre la primera estructura de difracción en relieve (1), en el que dicha segunda estructura de difracción en relieve (4) consta de áreas (7) con bordes que coinciden con los bordes de las áreas del mismo color (7') del objeto (3), donde dichas áreas (7) contienen de presiones (5) diferentes en forma, tamaño y dirección con una distancia d entre las depresiones (5), en donde 1 pm < d < 10 pm, y el perfil de las depresiones (5) está formado por N planos discretos (6) con una altura hi, en donde 2 < N < 7 y 0,02 pm < hi < 1 pm y en cada área (7) la distancia d, el número N de planos (6) y la altura hi de los planos (6) son los mismos y sus valores dependen del color en el área pertinente (7') del objeto (3).

2. Un dispositivo óptico variable según la reivindicación 1 caracterizado por que los planos (6) forman un perfil escalonado y la altura si de los escalones en cada área (7) con el mismo color es igual y depende del color en el área pertinente (7') del objeto (3).

3. Un dispositivo óptico variable según las reivindicaciones 1 y 2 caracterizado por que las depresiones (5) tienen una forma oblonga y la relación entre la longitud L y el ancho b de las depresiones (5) es > 10.

4. Un dispositivo óptico variable según las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por que es de metal o de material de polímero transparente o de material de polímero con un recubrimiento de metal (14).

5. Un dispositivo óptico variable según la reivindicación 4 caracterizado por que un recubrimiento dieléctrico transparente (13) con un índice de refracción n > 1,8 está provisto sobre el dispositivo óptico variable.

6. Un dispositivo óptico variable según las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por que está formado en una capa de polímero que se puede estampar transparente (8) y una capa de liberación (10) de cera y una capa base (11) de PET son colocadas consecutivamente sobre dicha capa que se puede estampar (8) y una capa auto adhesiva (12) se coloca en el dispositivo óptico variable.

7. Un dispositivo óptico variable según las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por que está formado en una capa de polímero que se puede estampar transparente (8) y una capa de protección (9) de polímero duro transparente, una capa de liberación (10) de cera y una capa base (11) de PET son colocadas consecutivamente sobre dicha capa que se puede estampar (8) y una capa auto adhesiva (12) activada por calor se coloca en el dispositivo óptico variable.