PL202203B1 - Element zabezpieczający - Google Patents

Abstract

Element zabezpieczaj acy (1) ma osadzony w kompozy- cie warstwowym (3) z tworzywa sztucznego, rozpoznawalny wizualnie z zadanych na wst epie kierunków patrzenia, odbijaj acy, zmienny optycznie wzór powierzchniowy (11), utworzony z mozaiki elementów powierzchniowych (12; 13; 14) z czynnymi optycznie strukturami. Cz esc wzoru po- wierzchniowego (11) jest pokryta dodatkowo regularn a siatk a (18) komórek elementarnych (15). Ka zda komórka elementarna (15) jest pokryta jedn a powierzchni a elementarn a (16) lub grup a identycznych powierzchni cz esciowych (17), przy czym powierzchnie elementarne (16) i powierzchnie cz esciowe (17) zawieraj a niezale zne od mozaiki wzoru powierzchniowego (11), czynne optycznie struktury (4). Uk lad powierzchni elementarnych (16) i powierzchni cz e- sciowych (17) w siatce (18) tworzy niewidoczn a go lym okiem, ukryt a informacj e w postaci znaków graficznych wzgl ednie alfanumerycznych, które jednak na barwnej kopii s a odtworzone za pomoc a widocznego go lym okiem, wy- twarzanego przy kopiowaniu jako artefakt, kontrastu barw lub odcieni szaro sci. Siatka (18) ma co najmniej pi ec komó- rek elementarnych (15) na milimetr. Powierzchnia elemen- tarna (16) i grupa powierzchni cz esciowych (17) zajmuj a taki sam obszar powierzchni komórki elementarnej (15), wynosz acy od 40% do 70%. PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest element zabezpieczający.

Ze stanu techniki znane są dyfrakcyjne elementy zabezpieczające z osadzonym w kompozycie warstwowym z tworzywa sztucznego, rozpoznawalnym wizualnie z zadanych na wstępie kierunków patrzenia, odbijającym, zmiennym optycznie wzorem powierzchniowym, utworzonym z mozaiki elementów powierzchniowych z czynnymi optycznie strukturami. Takie dyfrakcyjne elementy zabezpieczające są stosowane do uwierzytelniania oryginalności dokumentu i charakteryzują się zmiennym optycznie wzorem, który zmienia się dla obserwatora wyraźnie w określony sposób w wyniku obrotu lub przechylania.

Tego typu dyfrakcyjne elementy zabezpieczające są znane z wielu źródeł, przy czym reprezentatywne są tutaj EP 0 105 099 B1, EP 0 330 738 B1, EP 0 375 833 B1. Charakteryzują się one połyskiem wzoru i efektem jego poruszania się, są osadzone w cienkim laminacie z tworzywa sztucznego i są naklejane w postaci znaczka na dokumentach, takich jak banknoty, papiery wartoś ciowe, dowody osobiste, paszporty, wizy, karty identyfikacyjne i inne. Materiały nadające się do wytwarzania elementów zabezpieczających są wymienione w EP 0 201 323 B1.

Nowoczesne kopiarki i urządzenia skanujące są w stanie odtworzyć taki dokument z zachowaniem wierności barw. Dyfrakcyjne elementy zabezpieczające są kopiowane wspólnie z dokumentami, przy czym utracie podlega wówczas połysk i efekt ruchu, w związku z czym wzory, widoczne w oryginale pod jednym zadanym kątem patrzenia, są odtwarzane za pomocą farb drukarskich kolorowej kopiarki. Takie kopie dokumentów można łatwo pomylić z oryginałem w złych warunkach oświetleniowych lub przez nieuwagę. Znane elementy zabezpieczające mają tę wadę, że kopie jako takie nie są łatwo rozpoznawalne dla człowieka z ulicy.

Z EP 0 490 457 B1 znane jest rozwi ą zanie, polegają ce na umieszczaniu w rozpoznawalnym wizualnie obrazie drugiego, nie rozpoznawalnego wizualnie obrazu z cienkich fragmentów linii. Treść drugiego obrazu jest zakodowana w nachyleniu fragmentów linii względem fragmentów linii podłoża. Przy kopiowaniu drugi obraz ukazuje się na pierwszym obrazie w postaci zaczernienia, zależnego od kątów nachylenia fragmentów linii. Dlatego też drugi obraz jest zależny od ułożenia oryginału na kopiarce. Teoretyczne rozważania, dotyczące tej problematyki, są przedstawione w „Optical Document Security”, van Renesse, Editor, ISDN numer 0-89006-982-4, strony 127 - 148.

Element zabezpieczający z osadzonym w kompozycie warstwowym z tworzywa sztucznego, rozpoznawalnym wizualnie z zadanych na wstępie kierunków patrzenia, odbijającym, zmiennym optycznie wzorem powierzchniowym, utworzonym z mozaiki elementów powierzchniowych z czynnymi optycznie strukturami, według wynalazku charakteryzuje się tym, że część wzoru powierzchniowego jest podzielona odpowiednio do regularnej siatki na jednakowej wielkości komórki, że każda komórka jest pokryta jedną powierzchnią elementarną lub grupą identycznych powierzchni częściowych, że powierzchnie elementarne i powierzchnie częściowe zawierają niezależną od mozaiki wzoru powierzchniowego, czynną optycznie strukturę, że w siatce znajduje się co najmniej pięć komórek na jeden mm, że średnica powierzchni elementarnych wynosi mniej niż 0,2 mm, zaś największy wymiar powierzchni częściowych wynosi mniej niż 0,04 mm, przy czym powierzchnia elementarna względnie grupa powierzchni częściowych zajmuje taki sam obszar powierzchni komórki, wynoszący od 40% do 70% jej powierzchni, oraz że układ powierzchni elementarnych i powierzchni częściowych w siatce tworzy niewidoczną gołym okiem, ukrytą informację w postaci znaków graficznych względnie alfanumerycznych, które jednak na barwnej kopii są odtworzone za pomocą widocznego gołym okiem, wytwarzanego przy kopiowaniu jako artefakt, kontrastu barw lub odcieni szarości.

Korzystnie komórka elementarna siatki ma kształt prostokątny lub sześciokątny.

Korzystnie czynne optycznie struktury w powierzchniach elementarnych i w powierzchniach częściowych stanowią powierzchnie lustrzane, zaś w elementach powierzchniowych mikroskopijnie drobne struktury reliefowe, rozpraszające lub uginające światło.

Korzystnie czynne optycznie struktury w powierzchniach elementarnych i w powierzchniach częściowych stanowią mikroskopijnie drobne struktury reliefowe, rozpraszające lub uginające światło, zaś w elementach powierzchniowych powierzchnie lustrzane.

Korzystnie czynne optycznie struktury zarówno w powierzchniach elementarnych i w powierzchniach częściowych, jak też w elementach powierzchniowych stanowią mikroskopijnie drobne, uginające światło struktury reliefowe, przy czym uginająca światło, reliefowa struktura powierzchni

PL 202 203 B1 elementarnych i powierzchni częściowych różni się od uginających światło, reliefowych struktur elementów powierzchniowych co najmniej azymutem i/lub częstością przestrzenną.

Korzystnie mikroskopijnie drobne, uginające światło struktury reliefowe stanowią liniowe siatki dyfrakcyjne o zadanych częstościach przestrzennych f.

Korzystnie mikroskopijnie drobne, uginające światło struktury reliefowe stanowią kołowe siatki dyfrakcyjne o zadanych częstościach przestrzennych f.

Korzystnie częstości przestrzenne siatek dyfrakcyjnych są wybrane z zakresów 350 do 550 linii na milimetr i/lub 725 do 1025 linii na mm.

Korzystnie częstość przestrzenna wykazuje modulację o przesuwie 5 linii na milimetr w okresie od 0,2 do 0,6 mm.

Korzystnie powierzchnie elementarne i powierzchnie częściowe siatki są przyporządkowane obszarom barw złożonego z nich obrazu mozaikowego, niezależnego od ukrytej informacji i mozaiki wzoru powierzchniowego, oraz że w każdym z obszarów barw powierzchnie elementarne i powierzchnie częściowe mają zadaną, charakteryzującą się ugięciem zerowego rzędu, strukturę siatkową o częstościach przestrzennych wyższych niż 2500 linii na milimetr.

Korzystnie mikroskopijnie drobną, rozpraszającą światło strukturę reliefową stanowi struktura matowa.

Według wynalazku opracowano zatem rozpoznawalny wizualnie, korzystny ekonomicznie, dyfrakcyjny element zabezpieczający ze zmiennym optycznie wzorem powierzchniowym, który w kopii, wytworzonej na kolorowej kopiarce, zawiera drugą, niezależną od powierzchniowego wzoru i niewidoczną gołym okiem, ukrytą informację.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zmienny optycznie element zabezpieczający, w przekroju, fig. 2 - wzór powierzchniowy, fig. 3 - komórkę elementarną z powierzchnią elementarną z kołową siatką dyfrakcyjną, fig. 4 - inne komórki elementarne, fig. 5 - optyczne urządzenie odczytowe w przekroju, fig. 6 - oryginał elementu zabezpieczającego w powiększeniu, fig. 7 - kopię elementu zabezpieczającego w powiększeniu, oraz fig. 8 - tablicę tekstową w elemencie zabezpieczającym.

Na fig. 1 ukazany jest zmienny optycznie element zabezpieczający 1, podłoże 2, kompozyt warstwowy 3, mikroskopijnie drobna struktura 4, warstwa wierzchnia 5, warstwa lakieru 6, warstwa lakieru ochronnego 7, warstwa kleju 8, warstwa graniczna 9 i powierzchnia lustrzana 10. W ukazanym przekroju dokumentu kompozyt warstwowy 3 elementu zabezpieczającego 1 jest połączony warstwą kleju 8 z podłożem 2. Pod pojęciem dokumentów rozumie się przede wszystkim dowody osobiste, banknoty, wizy, papiery wartościowe, karty wstępu i inne, które służą jako podłoże 2 dla elementu zabezpieczającego 1 i których oryginalność jest uwierzytelniona przez naklejony element zabezpieczający 1. Mikroskopijnie drobne, wytwarzane mechanicznie lub holograficznie, czynne optycznie struktury 4 są osadzone w kompozycie warstwowym 3 z tworzywa sztucznego. Kompozyt warstwowy 3 składa się przykładowo w podanej kolejności z przezroczystej jak szkło warstwy wierzchniej 5. Pod warstwą wierzchnią 5 umieszczona jest przezroczysta warstwa lakieru 6, w której uformowana jest mikroskopijnie drobna struktura 4. Struktura 4 jest tak pokryta warstwą lakieru ochronnego 7, że bruzdy struktury 4 są wypełnione warstwą lakieru ochronnego 7, zaś struktura 4 jest osadzona pomiędzy warstwą lakieru 6 i warstwą lakieru ochronnego 7. Pomiędzy podłożem 2 i warstwą lakieru ochronnego 7 umieszczona jest warstwa kleju 8, która łączy na stałe kompozyt warstwowy 3 z podłożem 2. Warstwy 5 i 6 względnie 7 i 8 mogą być w innych wariantach wykonane z tego samego materiału, co eliminuje powierzchnię graniczną pomiędzy tymi warstwami. Struktura 4 określa kształt powierzchni granicznej 9 pomiędzy warstwami 6 i 7. Optyczna efektywność powierzchni granicznej 9 wzrasta wraz z różnicą współczynnika załamania materiałów w obu graniczących warstwach, mianowicie warstwie lakieru 6 i warstwie lakieru ochronnego 7. Celem wzmocnienia optycznej efektywności powierzchni granicznej 9 struktura 4 jest przed nałożeniem warstwy lakieru ochronnego 7 pokrywana cienką w porównaniu do głębokości bruzd, metaliczną lub dielektryczną warstwą refleksyjną. Inne możliwości wykonania kompozytu warstwowego 3 oraz materiały nadające się do wytwarzania przezroczystych lub nieprzezroczystych elementów zabezpieczających 9 są opisane we wspomnianym na wstępie EP 0 201 323 B1. Ukazana na fig. 1 struktura 4 jest jedynie symbolicznie przedstawiona w postaci prostej struktury prostokątnej i reprezentuje ogólnie czynne optycznie struktury 4, takie jak uginające światło struktury reliefowe, rozpraszające światło struktury reliefowe lub powierzchnie lustrzane 10 (fig. 1). Znane, uginające światło struktury reliefowe stanowią liniowe lub kołowe siatki dyfrakcyjne i hologramy. Rozpraszające światło struktury reliefowe stanowią na przykład struktury matowe.

PL 202 203 B1

Na fig. 2 ukazany jest umieszczony na podłożu 2 element zabezpieczający 1 (fig. 1). Przez warstwę wierzchnią 5 (fig. 1) obserwator rozpoznaje wizualnie z różnych kierunków patrzenia efekt działania czynnych optycznie struktur 4 (fig. 1) wzoru powierzchniowego 11. Wzór powierzchniowy 11 stanowi mozaikę wielu elementów powierzchniowych 12, 13, 14, w których są uformowane czynnie optycznie struktury 4. Dla obserwatora widoczne są każdorazowo tylko te elementy powierzchniowe 12, 13, 14, które kierują światło, padające na czynne optycznie struktury 4, do oka obserwatora. W wyniku obracania lub przechylania elementu zabezpieczającego 1 wokół jednej z jego trzech osi widoczne stają się inne elementy powierzchniowe 12, 13, 14, co powoduje zmianę obrazu, rozpoznawanego w wyniku optycznego działania wzoru powierzchniowego 11.

Niezależnie od elementów powierzchniowych 12, 13, 14 co najmniej jedna część wzoru powierzchniowego 11 jest pokryta siecią złożoną z dużej liczby komórek elementarnych 15, mających przykładowo kwadratowy lub heksagonalny kształt. Komórki elementarne 15 mają wymiary mniejsze niż 0,2 mm. Komórki elementarne 15 mają skierowaną ku ich środkowi powierzchnię elementarną 16 lub grupę rozmieszczonych regularnie powierzchni częściowych 17. Powierzchnie elementarne 16 mają kształt koła lub regularnego wielokąta. Komórki 15 tworzą siatkę 18, która w rzeczywistości nie istnieje i służy jedynie do łatwiejszego objaśnienia założonego układu powierzchni elementarnych 16 na wzorze powierzchniowym 11. W powierzchniach elementarnych 16 i w powierzchniach częściowych 17 są uformowane czynnie optycznie struktury 4, na przykład uginające lub rozpraszające światło struktury reliefowe, względnie powierzchnie lustrzane 10, które są niezależne od czynnych optycznie struktur 4 elementów powierzchniowych 12, 13, 14. Czynne optycznie struktury 4 elementów powierzchniowych 12, 13, 14 wypełniają w komórkach elementarnych 16 obszary poza powierzchniami elementarnymi 16 względnie powierzchniami częściowymi 17 odpowiednio do podziału elementów powierzchniowych 12, 13, 14 we wzorze powierzchniowym 11. Podział ten jest przedstawiony na fig. 2 jedynie przykładowo i ukazuje niezależność siatki 18 od podziału wzoru powierzchniowego 11. Elementy powierzchniowe 12 do 14 są najczęściej o wiele większe niż komórki elementarne 15. Komórki elementarne 15 mają identyczną wielkość i kształt, zaś ich wymiar jest mniejszy niż 0,2 mm. Powierzchnie elementarne 16 mają największy wymiar (średnicę, przekątną) mniejszy niż 0,2 mm, na przykład 0,17 mm. Wymiary są zatem tak małe, że powierzchnie elementarne 16 we wzorze powierzchniowym 11 przy odległości patrzenia 30 cm nie są już widoczne gołym okiem, to znaczy obserwator przy obracaniu i przechylaniu widzi jedynie tło z zależnymi od kierunku patrzenia obrazami wzoru powierzchniowego 11, wytwarzanymi przez elementy powierzchniowe 12 do 14. Udział powierzchni elementarnej 16 w komórce elementarnej 15 leży w przedziale od 40% do 70% powierzchni tej komórki i wynosi na przykład 57%. W obszarach z komórką elementarną 15 z powierzchnią elementarną 16 obserwator widzi kontrast w następstwie zauważalnego spadku jasności, jeżeli porównuje on te obszary z elementami powierzchniowymi 12 do 14 bez tych powierzchni elementarnych 16.

W komórkach elementarnych 15 powierzchnie elementarne 16 są tak rozmieszczone, że tworzą wzór, na przykład napis lub znak graficzny, przy czym siatka 18 komórek elementarnych 15 stanowi siatkę pikseli tego wzoru. Zgodnie z powyższym obserwator mógłby rozpoznać ten wzór na podstawie kontrastu. Aby zawarta we wzorze informacja nie była rozpoznawana gołym okiem, wolne od powierzchni elementarnych 16 komórki elementarne 15 należy tak zmniejszyć w odniesieniu do ich czynnej powierzchni, aby ich powierzchniowa jasność była zbliżona do komórek elementarnych 15 z powierzchniami elementarnymi 16, zaś widziany przez obserwatora kontrast zanikał. W każdą z wolnych od powierzchni elementarnych 16 komórek elementarnych 15 wpisana jest grupa powierzchni częściowych 17. Całkowity obszar powierzchni częściowych 17 w komórce elementarnej 15 odpowiada powierzchni elementarnej 16. W komórce elementarnej 15 umieszczone są co najmniej trzy powierzchnie częściowe rozmieszczone w miarę możliwości równomiernie przy uwzględnieniu sąsiednich komórek elementarnych 15. Wymiary komórek elementarnych 15, powierzchni elementarnych 16 i powierzchni częściowych 17 leżą znacznie poniżej zdolności rozdzielczej oka ludzkiego.

W każdej powierzchni elementarnej 16 względnie w każdej powierzchni częściowej 17 komórki elementarnej 15 optycznie czynna struktura powierzchni elementarnej 16 względnie powierzchni częściowej 17 przerywa optycznie czynną strukturę 4 elementów powierzchniowych 12 do 14. Powierzchnia elementarna 16 względnie powierzchnia częściowa 17 ma korzystnie postać powierzchni lustrzanej 10 lub zawiera strukturę matową względnie siatkę dyfrakcyjną. Na fig. 3a jako przykład powierzchni elementarnej 16 o kształcie regularnego wielokąta przedstawiona jest sześciokątna powierzchnia elementarna 16. Kołowa siatka dyfrakcyjna 19 z bruzdami w kształcie sześciokątnym wypełnia całkowicie sześciokątną powierzchnię elementarną 16. Bruzdy mają przy tym korzystnie kształt powierzchni

PL 202 203 B1 elementarnej 16. Na fig. 3b kołowa powierzchnia elementarna 16 jest pokryta kołową siatką dyfrakcyjną 19 z kołowymi bruzdami. Pozostała powierzchnia komórki elementarnej 15 zawiera na przykład czynną optycznie strukturę 4 (fig. 1) elementu powierzchniowego 12. Kołowe siatki dyfrakcyjne 19 mają zadaną częstość przestrzenną f. Na powierzchnie elementarne 16 można także zastosować reliefową strukturę soczewki Fresnela. Struktury oparte na soczewkach Fresnela nie nadają się do o wiele mniejszych powierzchni częściowych 17 (fig. 2). Korzystnie powierzchnie elementarne 16 z soczewką Fresnela są łączone z powierzchniami częściowymi 17, zaopatrzonymi w strukturę matową, ponieważ wówczas zarówno powierzchnie elementarne 16, jak też powierzchnie częściowe 17 odchylają w kierunku obserwatora światło białe.

Dotychczas omawiana komórka elementarna 15 ma kształt kwadratowy. Zastosowanie prostokątnych lub sześciokątnych komórek elementarnych 15 pozwala jednak na pokrycie powierzchni siatki 18 (fig. 2) bez pozostawiania luk.

Na fig. 4 ukazane są dwie komórki elementarne 15, przy czym jedna komórka elementarna 15, otaczająca powierzchnię elementarną 16, odróżnia się od czynnej optycznie struktury 4 elementu powierzchniowego 12, stanowiąc tło. W drugiej komórce elementarnej 15 na takim samym tle rozmieszczone są powierzchnie częściowe 17. Korzystnie powierzchnie elementarne 16 względnie powierzchnie częściowe 17 mają we wzorze tę samą czynną optycznie strukturę 4, na przykład liniową siatkę dyfrakcyjną 20.

Zaleta niniejszego wynalazku polega na wysokiej powtarzalności rozmieszczenia powierzchni elementarnych 16 i powierzchni częściowych 17 we wzorze powierzchniowym 11, ponieważ czynne optycznie struktury powierzchni elementarnych 16 i powierzchni częściowych 17 można uformować wraz z czynną optycznie strukturą 4 w jednej operacji w warstwie lakieru 6 (fig. 1). W elemencie zabezpieczającym 1 powierzchnie elementarne 15 i powierzchnie częściowe 17 są umieszczone pod warstwą wierzchnią 5, a zatem chronione przed wpływem czynników mechanicznych i/lub chemicznych.

Na fig. 5 przedstawione jest w schematycznym przekroju cyfrowe optyczne urządzenie odczytowe (skaner) nowoczesnej kopiarki kolorowej z cyfrowym odczytem, zwanej poniżej kolorową kopiarką. Oświetlony za pomocą źródła 21 światła białego, wąski pasek 22 leży w płaszczyźnie wyznaczonej przez kierunki współrzędnych x i y. Pasek 22 stanowi oświetloną część wzoru powierzchniowego 11 (fig. 2) względnie powierzchni elementarnych 16 (fig. 2) i powierzchni częściowych 17 (fig. 2). Co najmniej część promienia padającego 23 na pasek 22 jest odbijana z powrotem do półprzestrzeni 24 przez oświetlony pasek 22. Jeżeli pasek 22 jest powierzchnią lustrzaną 10 (fig. 1), wówczas padające światło jest w głównej części odbijane z powrotem na zasadzie prawa odbicia jako promień odbity 25. Kierunek promienia padającego 23 i promienia odbitego 24 wyznaczają płaszczyznę ugięcia 26. Płaszczyzna ugięcia 26 przecina przedstawioną w postaci półkuli półprzestrzeń 24 w zaznaczonym linią przerywaną kole wielkim i jest prostopadła do płaszczyzny x-y. Pasek 22 jest pokryty liniową siatką dyfrakcyjną 20 (fig. 4), której nie pokazany tutaj wektor leży w płaszczyźnie ugięcia 26 i jest ustawiony w kierunku współrzędnej y, to znaczy w kierunku odczytu. Wektor siatki ma mierzony względem kierunku współrzędnej x azymut θ, wynoszący 90° lub 270°. Światło ugięte na liniowej siatce dyfrakcyjnej 20, jest rozszczepiane na barwy spektralne i odchylane w płaszczyźnie ugięcia 26 w kierunkach 27, 28, symetrycznych względem promienia odbitego 25. Częstość przestrzenna f i długość fali λ światła ugiętego wyznaczają kąt ugięcia pomiędzy promieniem odbitym 25 i kierunkami 27 względnie 28. W ukazanym przykładzie kierunek 27 jest prostopadły do płaszczyzny x-y. Parametry siatki dyfrakcyjnej 20 należy dobrać tak, aby promień padający 23 dla zadanej barwy spektralnej był uginany w kierunku 27 normalnej do płaszczyzny x-y i rejestrowany przez czujnik 29. Jeżeli wektor siatki odchyla się od azymutu θ równego 90° lub 270° i/lub ugięte światło z uwagi na nieodpowiednią częstość przestrzenną f nie dochodzi do czujnika 29, wówczas pasek 22 jest odtwarzany przez kolorową kopiarkę w odcieniu ciemnej szarości z powodu światła rozproszonego na reliefowej strukturze siatki dyfrakcyjnej 20. Jeżeli siatka dyfrakcyjna 20 ma bardzo wysoką gęstość linii (> 2500 linii/mm), wówczas jej pierwszy rząd nie może już być wyemitowany do półprzestrzeni 24, lecz liniowa siatka dyfrakcyjna 20 zerowego rzędu zachowuje się jak barwne lustro i jest jak powierzchnia lustrzana 10 rejestrowana w kolorowej kopiarce jako czarna, ponieważ światło nie wpada do czujnika 29. Jeżeli pasek 22 ma strukturę matową, wówczas padające światło białe 23 jest bez rozszczepienia spektralnego rozpraszane w całej półprzestrzeni 24, zaś kolorowa kopiarka rejestruje odpowiednio natężenie jako barwę białą lub szarą. W przeciwieństwie do izotropowej struktury matowej anizotropowa struktura matowa odchyla światło padające 23 korzystnie pod zadanym zakresem kąta bryłowego. Anizotropowa struktura matowa umożliwia odtworzenie określonych odcieni szarości. Jeżeli pasek 22 absorbuje

PL 202 203 B1 padające światło 23, wówczas światło nie wpada z powrotem do półprzestrzeni 24. Kąt padania promieni świetlnych 23 na płaszczyznę x-y ma wartość w przedziale od 25° do 30° i jest charakterystyczny dla producenta kolorowej kopiarki.

Zastosowanie różnych liniowych siatek dyfrakcyjnych 20 zerowego rzędu na strukturę powierzchni elementarnych 16 i powierzchni częściowych 17 siatki 18 daje w rezultacie mozaikowy obraz złożony z różnych barwnych powierzchni lustrzanych, jeżeli siatka 18 jest podzielona na barwne obszary mozaikowego obrazu, niezależne od ukrytej informacji i mozaiki wzoru powierzchniowego 11. Obserwator rozpoznaje w warunkach obserwacji charakterystycznych dla odbicia lustrzanego, to znaczy niezależnie od kierunku wektora siatki, obraz mozaikowy, przy czym gołe oko nie jest w stanie odróżnić powierzchni elementarnych 16 i powierzchni częściowych 17. Barwne obszary siatki 18, w których powierzchnie elementarne 16 i powierzchnie częściowe 17 są pokryte takimi samymi strukturami siatek dyfrakcyjnych zerowego rzędu, stanowią wówczas dla obserwatora jednorodne barwne powierzchnie. Dla obserwatora, do którego oka dochodzą promienie odbite 25, w odbiciu lustrzanym widoczny jest kolorowy obraz mozaikowy; w kolorowej kopiarce natomiast, podobnie jak przy płaskim lustrze, światło obrazu mozaikowego nie dochodzi do czujnika 29. Zaletą obrazu mozaikowego jest dodatkowa cecha, która pozwala odróżnić oryginał elementu zabezpieczającego 1 od kolorowej kopii, która nie zawiera obrazu mozaikowego. Zamiast pojedynczej liniowej siatki dyfrakcyjnej 20 dla całego zakresu barw, w obszarze tym co najmniej dwa, rozłożone równomiernie w strukturze siatki dyfrakcyjnej zerowego rzędu, pionowe elementy siatki dyfrakcyjnej o różnych częstościach przestrzennych f dają dla obserwatora efekt barwy mieszanej, która jest zależna od częstości przestrzennych f i od udziałów powierzchniowych elementów siatki dyfrakcyjnej.

Kolorowa kopiarka ma zazwyczaj rozdzielczość co najmniej 12 punktów/mm (300 dpi) w każdym z kierunków kartezjańskich współrzędnych x i y. Źródło 21 światła białego wysyła promienie świetlne 23 równolegle do zaznaczonej płaszczyzny ugięcia 26 ukośnie na pasek 22 i oświetla ten wąski pasek, ustawiony wzdłuż kierunku współrzędnej x. Całe światło, które jest odbijane z powrotem w kierunku 27, dochodzi do jednego z wielu fotodetektorów 30 czujnika 29. Na fig. 5 rysunku czujnik 29 jest ukazany w schematycznym przekroju. W kierunku współrzędnej x oświetlone wąskie paski 22 i czujnik 29 rozciągają się na całej szerokości podkładki dla kopiowanego podłoża 2 (fig. 1), na przykład arkusza formatu A4 względnie A3. Dla każdej z trzech barw podstawowych na jednym milimetrze znajduje się co najmniej 12 fotodetektorów 30. W celu cyfrowego odczytu źródło 21 światła białego i czujnik 29 poruszają się krokowo wzdłuż kierunku współrzędnej y. Przy każdym kroku obraz oświetlonego wąskiego paska 22, rejestrowany w czujniku 29 na światłoczułych powierzchniach 31 fotodetektorów 30, jest punktowo odczytywany przez fotodetektory 30. Przy odczycie obrazu fotodetektory 30 rejestrują wartości natężenia promieni świetlnych 23, odchylonych w kierunku 27, dla każdej barwy podstawowej.

W następstwie końcowej rozdzielczości w czujniku 29 rejestrowany sygnał zależy od wypełnienia i struktury komórki elementarnej 15. Powierzchnia elementarna 16 (fig. 2) jest z uwagi na rozdzielczość kolorowej kopiarki rejestrowana i odtwarzana na barwnej kopii, natomiast o wiele mniejsze powierzchnie częściowe 17 nie są rejestrowane przez kopiarkę, a zatem nie pojawiają się na kolorowej kopii. Dlatego też na kolorowej kopii ukryta we wzorze powierzchniowym 11 informacja staje się widoczna. W jednym z możliwych rozwiązań kolorowej kopiarki tłumiony jest sygnał pojedynczego fotodetektora 30, natomiast sąsiednie fotodetektory rejestrują silnie różniące się wartości natężenia, jako że różniący się sygnał zostaje wyrównany do sąsiednich wartości, co osłabia sygnały zakłóceniowe. Sposób ten jest przeprowadzany dla każdej barwy podstawowej niezależnie od obu pozostałych. Podobne porównania natężeń w kierunku współrzędnej y nie mają miejsca. Ponieważ rejestrowane są tylko powierzchnie elementarne 16, ukryta informacja jest niezależna od kierunku odczytu kolorowej kopiarki. Maksymalny wymiar powierzchni częściowych 11 w kształcie kwadratu lub koła względnie innej regularnej powierzchni wyznacza rozdzielczość kolorowej kopiarki, do której występuje opisany poniżej efekt ochronny. Jeżeli na przykład maksymalny wymiar wynosi 0,04 względnie 0,02 mm, wówczas działanie ochronne osiąga się w kolorowej kopiarce o rozdzielczości do 24 punktów/mm (600 dpi) względnie 48 punktów/mm (1200 dpi), ponieważ sygnał powierzchni częściowej 17 jest tłumiony przy odczycie, jako że co najwyżej jeden fotodetektor 30 wytwarza sygnał dla powierzchni częściowej 17. W przypadku powierzchni elementarnej 16 kolorowa kopiarka rejestruje natomiast tę powierzchnię, ponieważ nawet przy niskiej rozdzielczości 12 punktów/mm co najmniej dwa, leżące obok siebie fotodetektory 30 rejestrują sygnał powierzchni elementarnej 16.

PL 202 203 B1

Aby ugięte światło było odchylane w kierunku 27 normalnej do płaszczyzny x-y (fig. 3), to znaczy z powierzchni elementarnych 16 lub powierzchni częściowych 17, do czujnika 29, dyfrakcyjne struktury 4 (fig. 1) muszą mieć dobrane częstości przestrzenne f zgodnie z równaniem sin^=0°) - sin(a) = k-λ-ί przy czym α oznacza kąt padania promieni świetlnych 23, δ=0° kąt ugięcia światła o długości λ fali, ugiętego w kierunku 27 normalnym do płaszczyzny x-y, zaś k rząd ugięcia. Dla kąta padania α od 25°do 30° przy k = 1 zakres częstości przestrzennych f wynosi od 725 do 1025 linii/mm; przy k=2 użyteczne częstości przestrzenne f leżą pomiędzy 350 i 550 linii/mm, aby ugięte światło dochodziło do czujnika 29. Granice tego przedziału są określone wstępnie przez czułość czujnika 29 w odbieraniu barw. Aby wyrównać ewentualne nierówności wzoru powierzchniowego 11, korzystna jest modulacja częstości przestrzennej f, przy czym częstość ta zmienia się periodycznie w okresie od 0,2 do 0,6 mm z przesuwem o 5 linii. Wywód ten jest słuszny, dopóki wektor liniowej siatki dyfrakcyjnej 20 jest zawarty w płaszczyźnie ugięcia 26, to znaczy dopóki kierunek odczytu jest w zasadzie równoległy do wektora siatki. Przy dowolnym kierunku odczytu wektor siatki przebija płaszczyznę ugięcia 26, zaś liniowa siatka dyfrakcyjna 20 działa, pomijając jej częstość przestrzenną f, jak struktura matowa i jest odtwarzana przez kolorową kopiarkę w odcieniu szarości.

Mniej krytyczne w odniesieniu do parametrów oświetlenia w kolorowej kopiarce są przykłady, w których elementy powierzchniowe 12 do 14 zawierają powierzchnię lustrzaną 10 (fig. 1) lub jedną ze struktur uginających światło, których częstość przestrzenna f nie pochodzi z opisanego powyżej przedziału, zaś powierzchnie elementarne 16 i powierzchnie częściowe 17 zawierają jedną ze struktur matowych, względnie przykłady, w których powierzchnie elementarne 16 i powierzchnie częściowe 17 są pokryte powierzchnią lustrzaną 10, zaś elementy powierzchniowe 12 do 14 są pokryte strukturą matową lub jedną ze struktur uginających światło, mającą częstość przestrzenną f z opisanego powyżej przedziału.

Na fig. 6 ukazany jest w silnym powiększeniu oryginał wzoru powierzchniowego 11. Niezależnie od nie pokazanej tutaj mozaiki elementów powierzchniowych 12, 13, 14 (fig. 2) część wzoru powierzchniowego 11 jest tutaj podzielona na siatkę 18. Siatka 18 stykających się ze sobą komórek elementarnych 15 ma w tym przykładzie wykonania rozdzielczość co najmniej ośmiu komórek elementarnych 15 na milimetr. Podział wzoru powierzchniowego 11 na komórki elementarne 15 z powierzchniami elementarnymi 16 i powierzchniami częściowymi 17 jest wyznaczona przez ukrytą informację. Ukrytą informacją jest w tym przykładzie wykonania litera „F”. Obserwator nie jest w stanie rozpoznać gołym okiem ukrytej informacji, ponieważ komórki elementarne 15 z powierzchniami elementarnymi 16 i powierzchniami częściowymi 17 mają zbliżoną jasność.

Dokument z podłożem 2 z elementem zabezpieczającym 1 (fig. 1) jest kopiowany przy użyciu kolorowej kopiarki przy dowolnej orientacji wzoru powierzchniowego 11.

Na fig. 7 ukazana jest w tym samym powiększeniu kolorowa kopia oryginału wzoru powierzchniowego 11. Mozaika elementów powierzchniowych 12, 13, 14 (fig. 2) wzoru powierzchniowego 11 jest odtworzona tak, jak jest rejestrowane natężenie światła odchylonego na czynnych optycznie strukturach 4 (fig. 1) wzoru powierzchniowego 11 w kierunku 27 (fig. 5). Powierzchnie elementarne 16 są odtworzone jako punkty lub łączące je, nie pokazane tutaj fragmenty linii w barwie światła odchylonego w kierunku 27. Fragmenty linii stanowią artefakt kolorowej kopiarki. Powierzchnie wypełnione punktami i fragmentami linii, czyli drobnym „kreskowaniem”, odróżniają się kontrastem barw od powierzchni wolnych od kreskowania. Z drugiej strony powierzchnie częściowe 17 (fig. 2) nie są odtworzone na kolorowej kopii, ponieważ czujnik 29 (fig. 5) nie rejestruje powierzchni częściowych 17 lub tłumi sygnał. Komórki elementarne 15 z powierzchniami częściowymi 17 są właśnie takimi powierzchniami wolnymi od kreskowania. Na kolorowej kopii ukryta informacja jest widoczna gołym okiem na tle elementów powierzchniowych 12, 13, 14, w tym przykładzie w postaci litery „F”. Ukryta informacja jest odtworzona na kolorowej kopii za pomocą kontrastu barw lub kontrastu odcieni szarości, wytwarzanego przy kopiowaniu jako artefakt kolorowej kopiarki.

Jak już wspomniano wyżej, czujnik 29 (fig. 5) jest podzielony na skończoną liczbę fotodetektorów 30. Poprzecznie do kierunku odczytu obraz paska 22, odczytywany przez fotodetektory 30, jest rozdzielany na pojedyncze piksele.

Wzór powierzchniowy 11 jest przykładowo ustawiony tak, że kierunek odczytu pokrywa się z kierunkiem współrzędnej y. Ograniczenia siatki 18 są równoległe do kierunków współrzędnych x i y. Na barwnej kopii odczytywanego w kierunku współrzędnej y elementu zabezpieczającego 1. (fig. 1)

PL 202 203 B1 powstają dodatkowo w obszarze komórek elementarnych 15 z powierzchniami elementarnymi 16, poza obrazem wzoru powierzchniowego 11, łączące powierzchnie elementarne 16 linie lub fragmenty linii. Obserwator rozpoznaje zastosowany kierunek odczytu. Jest on prostopadły do linii lub fragmentów linii. Ukrytą informację można również zrealizować poprzez zamianę położenia powierzchni elementarnych 16 i grup powierzchni częściowych 17 w siatce 18.

Na fig. 8 pokazany jest taki przykład wykonania. Element zabezpieczający 1 ma wewnątrz wzoru powierzchniowego 11 obszar tła 32 i obszary znaków 33. Obszar tła 32 ma przykładowo siatkę 18 (fig. 2) w kształcie tablicy tekstowej 34, na której obszary znaków 33 tworzą ukrytą informację. W obszarze tła 32 powierzchnie elementarne 16 (fig. 4) są umieszczone w komórkach elementarnych 15, zaś w obszarach znaków 33 powierzchnie częściowe 17 są umieszczone w komórkach elementarnych 15. Obszary znaków 33 odróżniają się na barwnej kopii dzięki swojemu kontrastowi barw od obszaru tła 32 w taki sposób, że ukryta informacja jest wyraźnie widoczna gołym okiem.

W pierwszym przykładzie wykonania tablicy tekstowej 34 czynną optycznie strukturę 4 (fig. 1) w elemencie powierzchniowym 12 stanowi liniowa siatka dyfrakcyjna 20 (fig. 4). W kolorowej kopiarce odczyt odbywa się równolegle do wektora siatki dyfrakcyjnej 20 w związku z czym obszar elementu powierzchniowego 12 jest odtwarzany w barwie określonej przez częstość przestrzenną f. Powierzchnie elementarne 16 i powierzchnie częściowe 17 mają czynną optycznie strukturę 4 w postaci powierzchni lustrzanych 10 (fig. 1). Barwna kopia pokazuje element powierzchniowy 12 o zadanym kolorze, na przykład żółtym, lub w odcieniu szarości, jeżeli kierunek odczytu i wektor siatki nie pokrywają się ze sobą. Na kolorowej kopii obszar tła 32 ma barwę względnie odcień szarości elementu powierzchniowego 12, jednak obszar tła 32 w następstwie drobnego czarnego kreskowania jest nieco zaciemniony w stosunku do pozostałego obszaru elementu powierzchniowego 12. Wolne od kreskowania obszary znaków 33 odróżniają się zatem od obszaru tła 32 kontrastem barw lub odcieni szarości. W ukazanym przykładzie obszary znaków 33 tworzą informację „VOID”. Zarówno przy odtwarzaniu elementu powierzchniowego w kolorze, jak też w odcieniu szarości informacja ta jest dobrze widoczna gołym okiem. Niezależnie od kierunku odczytu ukryta informacja jest zatem dobrze widoczna na barwnej kopii, jeżeli nawet wygląd kopii wzoru powierzchniowego 11 zależy od kierunku odczytu.

Jeżeli powierzchnie elementarne 16 i powierzchnie częściowe 17 mają również czynną optycznie strukturę 4 w postaci liniowej siatki dyfrakcyjnej 20 o częstości przestrzennej fK, której wektor jest równoległy do wektora struktury dyfrakcyjnej o częstości przestrzennej fę w elemencie powierzchniowym 12 i do kierunku odczytu, na przykład do kierunku współrzędnej y, pochodzące z zadanego przedziału częstości przestrzenne fK i tę muszą się na tyle różnić, aby na kolorowej kopii powstawał wyraźnie widoczny kontrast barw pomiędzy obszarami znaków 33 i obszarem tła 32.

Gdy kierunek odczytu nie jest już w zasadzie równoległy do obu wektorów siatki, na kolorowej kopii tło i kreskowanie w obszarze tła 32 są odtwarzane praktycznie w tym samym odcieniu szarości, w związku z czym informacja nie daje się już odczytać.

Niedogodność tę można usunąć, jeżeli w powierzchniach elementarnych 16 uformowana jest czynna optycznie struktura 4 w postaci kołowej siatki dyfrakcyjnej 19 (fig. 3) o częstości przestrzennej fK, ponieważ przy każdym kierunku odczytu na kolorowej kopii pojawia się co najmniej kreskowanie w zadanym kolorze, a co za tym idzie, informacja jest widoczna.

W innym przykładzie wykonania w elementach powierzchniowych 12 do 14 (fig. 2), co najmniej w obszarze tablicy tekstowej 34, rozmieszczone są regularnie kołowe siatki dyfrakcyjne 19 o częstości przestrzennej fę, aby zadana barwa elementu powierzchniowego 12 była odtwarzana na kolorowej kopii niezależnie od kierunku odczytu. Kołowe siatki dyfrakcyjne 19 wypełniają na przykład kwadraty o długości boków około 100 mikrometrów i są rozmieszczone w elemencie powierzchniowym 12 tak, że stykają się ze sobą.

W innym przykładzie wykonania element powierzchniowy 12 ma strukturę matową. Powierzchnie lustrzane 10 pokrywają powierzchnie elementarne 16 i powierzchnie częściowe 17. Na barwnej kopii element powierzchniowy pojawia się w kolorze białym do jasnoszarego, natomiast zakreskowany na czarno obszar tła 32 jest zaciemniony.

W innym przykładzie wykonania element powierzchniowy 12 stanowi powierzchnia lustrzana 10, zaś powierzchnie elementarne 16 i powierzchnie częściowe 17 mają strukturę matową. Na kolorowej kopii element powierzchniowy i obszary znaków 33 mają barwę czarną. Obszar tła 32 jest rozjaśniony kreskowaniem w barwie białej do jasnoszarej.

Cztery ostatnie przykłady wykonania mają tę zaletę, że ukryta informacja, niewidoczna gołym okiem w oryginale, na barwnej kopii staje się widoczna gołym okiem niezależnie od kierunku odczytu.

Claims (13)

1. Element zabezpieczają cy z osadzonym w kompozycie warstwowym z tworzywa sztucznego, rozpoznawalnym wizualnie z zadanych na wstępie kierunków patrzenia, odbijającym, zmiennym optycznie wzorem powierzchniowym, utworzonym z mozaiki elementów powierzchniowych z czynnymi optycznie strukturami, znamienny tym, że część wzoru powierzchniowego (11) jest podzielona odpowiednio do regularnej siatki (18) na jednakowej wielkości komórki (15), że każda komórka (15) jest pokryta jedną powierzchnią elementarną (16) lub grupą identycznych powierzchni częściowych (17), że powierzchnie elementarne (16) i powierzchnie częściowe (17) zawierają niezależną od mozaiki wzoru powierzchniowego (11), czynną optycznie strukturę (4), że w siatce (18) znajduje się co najmniej pięć komórek (15) na jeden mm, że średnica powierzchni elementarnych (16) wynosi mniej niż 0,2 mm, zaś największy wymiar powierzchni częściowych (17) wynosi mniej niż 0,04 mm, przy czym powierzchnia elementarna (16) względnie grupa powierzchni częściowych (17) zajmuje taki sam obszar powierzchni komórki (15), wynoszący od 40% do 70% jej powierzchni, oraz że układ powierzchni elementarnych (16) i powierzchni częściowych (17) w siatce (18) tworzy niewidoczną gołym okiem, ukrytą informację w postaci znaków graficznych względnie alfanumerycznych, które jednak na barwnej kopii są odtworzone za pomocą widocznego gołym okiem, wytwarzanego przy kopiowaniu jako artefakt, kontrastu barw lub odcieni szarości.

2. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że komórka elementarna (15) siatki (18) ma kształt prostokątny lub sześciokątny.

3. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że czynne optycznie struktury (4) w powierzchniach elementarnych (16) i w powierzchniach częściowych (17) stanowią powierzchnie lustrzane (10), zaś w elementach powierzchniowych (12; 13; 14) mikroskopijnie drobne struktury reliefowe, rozpraszające lub uginające światło.

4. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że czynne optycznie struktury (4) w powierzchniach elementarnych (16) i w powierzchniach częściowych (17) stanowią mikroskopijnie drobne struktury reliefowe, rozpraszające lub uginające światło, zaś w elementach powierzchniowych (12; 13; 14) powierzchnie lustrzane (10).

5. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że czynne optycznie struktury (4) zarówno w powierzchniach elementarnych (16) i w powierzchniach częściowych (17), jak też w elementach powierzchniowych (12; 13; 14) stanowią mikroskopijnie drobne, uginające światło struktury reliefowe, przy czym uginająca światło, reliefowa struktura powierzchni elementarnych (16) i powierzchni częściowych (17) różni się od uginających światło, reliefowych struktur elementów powierzchniowych (12; 13; 14) co najmniej azymutem i/lub częstością przestrzenną (f; f_E; fK).

6. Element zabezpieczający według zastrz. 3 albo 4, albo 5, znamienny tym, że mikroskopijnie drobne, uginające światło struktury reliefowe stanowią liniowe siatki dyfrakcyjne o zadanych częstościach przestrzennych (f).

7. Element zabezpieczający według zastrz. 6, znamienny tym, że częstości przestrzenne (f; f_E; fK) siatek dyfrakcyjnych są wybrane z zakresów 350 do 550 linii na milimetr i/lub 725 do 1025 linii na mm.

8. Element zabezpieczający według zastrz. 7, znamienny tym, że częstość przestrzenna (f; f_E; fK) wykazuje modulację o przesuwie 5 linii na milimetr w okresie od 0,2 do 0,6 mm.

9. Element zabezpieczający według zastrz. 3 albo 4, albo 5, znamienny tym, że mikroskopijnie drobne, uginające światło struktury reliefowe stanowią kołowe siatki dyfrakcyjne (19) o zadanych częstościach przestrzennych (f).

10. Element zabezpieczający według zastrz. 9, znamienny tym, że częstości przestrzenne (f; f_E; fK) siatek dyfrakcyjnych są wybrane z zakresów 350 do 550 linii na milimetr i/lub 725 do 1025 linii na mm.

11. Element zabezpieczający według zastrz. 10, znamienny tym, że częstość przestrzenna (f; f_E; fK) wykazuje modulację o przesuwie 5 linii na milimetr w okresie od 0,2 do 0,6 mm.

12. Element zabezpieczający według zastrz. 5, znamienny tym, że powierzchnie elementarne (16) i powierzchnie częściowe (17) siatki (18) są przyporządkowane obszarom barw złożonego z nich obrazu mozaikowego, niezależnego od ukrytej informacji i mozaiki wzoru powierzchniowego (11), oraz że w każdym z obszarów barw powierzchnie elementarne (16) i powierzchnie częściowe (17) mają zadaną, charakteryzującą się ugięciem zerowego rzędu, strukturę siatkową o częstościach przestrzennych (f; f_E; fK) wyższych niż 2500 linii na milimetr.

13. Element zabezpieczający według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że mikroskopijnie drobną, rozpraszającą światło strukturę reliefową stanowi struktura matowa.