PL206879B1 - Element zabezpieczający - Google Patents

Abstract

Trudny do kopiowania element zabezpieczający (2) obejmuje kompozyt warstwowy (1), który zawiera osadzone pomiędzy dwiema warstwami (5, 6) kompozytu warstwowego (1), mikroskopijnie drobne, czynne optycznie struktury (9) wzoru powierzchniowego. W wyznaczonej przez osie współrzędnych x i y płaszczyźnie wzoru powierzchniowego, w powierzchni granicznej (8) pomiędzy warstwami (5; 6), w częściach powierzchni nie dającej się kopiować holograficznie cechy zabezpieczającej uformowane są czynne optycznie struktury (9). W co najmniej jednej części powierzchni czynną optycznie strukturę (9) stanowi struktura dyfrakcyjna (S, S^*, S^**), utworzona wskutek addytywnej superpozycji makroskopowej funkcji superpozycyjnej (M) o mikroskopijnie drobnym profilu (R) reliefu. Zarówno profil (R) reliefu, funkcja superpozycyjna (M), jak też struktura dyfrakcyjna (S, S^*, S^**) stanowią funkcje współrzędnych x i y. Profil (R) reliefu jest uginająca światło lub rozpraszającą światło, czynna optycznie strukturę (9) i zachowuje, odpowiednio do funkcji superpozycyjnej (M), zadaną wysokość profilu. Funkcja superpozycyjna (M) jest co najmniej we fragmentach ciągła i nie ma postaci okresowej funkcji trójkątnej lub prostokątnej. W porównaniu do profilu reliefowego (R) funkcja superpozycyjna (M) zmienia się powoli. Przy przechylaniu lub obrocie kompozytu warstwowego (1) obserwator widzi na oświetlonych częściach powierzchni jasne, zależne od kierunku patrzenia, wędrujące w sposób ciągły paski.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest element zabezpieczający.

Znane są elementy zabezpieczające, składające się z cienkiego kompozytu warstwowego z tworzywa sztucznego, przy czym w kompozycie warstwowym osadzone są co najmniej struktury reliefowe z grupy obejmującej struktury dyfrakcyjne, struktury rozpraszające światło i płaskie powierzchnie lustrzane. Wycięte z cienkiego kompozytu warstwowego elementy zabezpieczające nakleja się na przedmioty celem uwierzytelnienia ich oryginalności.

Budowa cienkiego kompozytu warstwowego i stosowane nań materiały są opisane przykładowo w US 4,856,857. Z GB 2 129 739 A znane jest ponadto nakł adanie cienkiego kompozytu warstwowego na przedmiot za pomocą folii nośnej.

Układ opisanego na wstępie rodzaju jest znany z EP 0 429 782 B1. Naklejony na dokument element zabezpieczający ma przy tym, znany na przykład z EP 0 105 099 A1, zmienny optycznie wzór powierzchniowy z rozmieszczonych mozaikowo elementów powierzchniowych ze znanymi strukturami dyfrakcyjnymi. Aby nie można było celem podrobienia oryginalności zaopatrzyć bez widocznych śladów fałszowanego dokumentu w stanowiący imitację, wycięty z oryginalnego dokumentu lub oderwany od niego element zabezpieczający, w elemencie zabezpieczającym i w graniczących z nim częściach dokumentu wytłacza się profile zabezpieczające. Oryginalny dokument odróżnia się profilami zabezpieczającymi, które przechodzą bez śladu łączenia od elementu zabezpieczającego do graniczących z nim części dokumentu. Wytłaczanie profili zabezpieczających zakłóca rozpoznawanie zmiennego optycznie wzoru powierzchniowego. W szczególności pomiędzy jednym a drugim egzemplarzem dokumentu zmienia się pozycja stempla tłoczącego na elemencie zabezpieczającym.

Znane jest również zaopatrywanie elementów zabezpieczających w cechy, które utrudniają, a nawet całkowicie uniemoż liwiają naś ladowanie wzgl ę dnie kopiowanie przy uż yciu typowych ś rodków holograficznych. Przykładowo w EP 0 360 969 A1 i WO 99/38038 opisane są układy asymetrycznych siatek optycznych. Elementy powierzchniowe zawierają tam siatki, które, stosowane pod różnymi kątami azymutalnymi, tworzą we wzorze powierzchniowym elementu zabezpieczającego wzór o modulowanej jasności. Na holograficznej kopii wzór o modulowanej jasności nie jest odtworzony. Jeżeli, jak opisano w WO 98/26373, struktury siatki są mniejsze niż długość fali światła użytego do kopiowania, wówczas takie submikroskopowe struktury nie są odczytywane, a co za tym idzie, nie są odtwarzane w tym samym rodzaju na kopii.

Urządzenie zabezpieczające przed holograficznym kopiowaniem, opisane w wymienionych przykładowo dokumentach EP 0 360 969 A1, WO 98/26373 i WO 99/38038, jest okupione trudnościami technologicznymi.

Element zabezpieczający z kompozytu warstwowego z osadzonymi pomiędzy przezroczystymi warstwami kompozytu warstwowego, mikroskopijnie drobnymi, czynnymi optycznie strukturami wzoru powierzchniowego, przy czym mikroskopijnie drobne, czynnie optycznie struktury w częściach powierzchni cechy zabezpieczającej, w wyznaczonej przez osie współrzędnych płaszczyźnie wzoru powierzchniowego, są uformowane w odbijającej powierzchni granicznej pomiędzy warstwami, przy czym co najmniej jedna część powierzchni ma wymiary większe niż 0,4 mm, według wynalazku charakteryzuje się tym, że co najmniej w jednej części powierzchni mikroskopijnie drobną, czynną optycznie strukturę stanowi struktura dyfrakcyjna, utworzona w wyniku addytywnej względnie subtraktywnej superpozycji opisującej strukturę makroskopową funkcji superpozycyjnej z mikroskopijnie drobnym profilem reliefowym, przy czym funkcja superpozycyjna, profil reliefowy i struktura dyfrakcyjna stanowią funkcje współrzędnych (x; y), zaś mikroskopijnie drobny profil reliefowy opisuje jedną z uginających lub rozpraszających światło, mikroskopijnie drobnych, czynnych optycznie struktur, przy czym mikroskopijnie drobny profil reliefowy, odpowiednio do funkcji superpozycyjnej, jest niezmieniony, zaś zdefiniowana przez funkcję superpozycyjną, środkowa powierzchnia jest co najmniej we fragmentach ciągła i w części swego obszaru zakrzywiona, ma w każdym punkcie (x; y) zadany przez gradient funkcji superpozycyjnej, lokalny kąt nachylenia i nie jest okresową funkcją trójkątną lub prostokątną, przy czym makroskopowa funkcja superpozycyjna w ciągłym obszarze zmienia się powoli w porównaniu do mikroskopijnie drobnego profilu reliefowego.

Korzystnie funkcja superpozycyjna stanowi we fragmentach ciągłą, okresową funkcję o częstości przestrzennej co najwyżej 20 linii/mm.

Korzystnie funkcja superpozycyjna stanowi asymetryczną, we fragmentach ciągłą, okresową funkcję o częstości przestrzennej z przedziału od 2,5 do 10 linii/mm.

PL 206 879 B1

Korzystnie w części powierzchni sąsiednie ekstremalne wartości funkcji superpozycyjnej są oddalone od siebie o co najmniej 0,025 mm.

Korzystnie profil reliefowy stanowi siatka dyfrakcyjna o stałej wysokości profilu, mająca wektor o współrzędnej kątowej i częstość przestrzenną większą niż 300 linii/mm.

Korzystnie profil reliefowy stanowi anizotropowa struktura matowa, mająca uprzywilejowany kierunek o współrzędnej kątowej.

Korzystnie cecha zabezpieczająca ma co najmniej dwie sąsiednie części powierzchni, w pierwszej z których uformowana jest pierwsza struktura dyfrakcyjna, zaś w drugiej uformowana jest, różniąca się od pierwszej struktury dyfrakcyjnej, druga struktura dyfrakcyjna, przy czym wektor względnie uprzywilejowany kierunek pierwszego profilu reliefowego w pierwszej części powierzchni i wektor względnie uprzywilejowany kierunek drugiego profilu reliefowego w drugiej części powierzchni są w zasadzie równoległ e.

Korzystnie w strukturze dyfrakcyjnej wektor siatki względnie uprzywilejowany kierunek profilu reliefowego leży w zasadzie równolegle do płaszczyzny gradientu, wyznaczonej przez gradient funkcji superpozycyjnej i ustawioną prostopadle na powierzchni kompozytu warstwowego normalną do powierzchni.

Korzystnie w pierwszej części powierzchni uformowana jest pierwsza struktura dyfrakcyjna, utworzona jako suma profilu reliefowego i funkcji superpozycyjnej, zaś w drugiej części powierzchni uformowana jest struktura dyfrakcyjna, utworzona jako różnica tego samego profilu reliefowego i tej samej funkcji superpozycyjnej.

Korzystnie w strukturze dyfrakcyjnej wektor siatki względnie uprzywilejowany kierunek profilu reliefowego leży w zasadzie prostopadle do płaszczyzny gradientu, wyznaczonej przez gradient funkcji superpozycyjnej i ustawioną prostopadle na powierzchni kompozytu warstwowego normalną do powierzchni.

Korzystnie profil reliefowy stanowi siatkę dyfrakcyjną, mająca wektor o współrzędnej kątowej i czę stość przestrzenną wię kszą niż 300 linii/mm, część powierzchni w każ dym okresie funkcji superpozycyjnej jest podzielona na liczbę t powierzchni częściowych o szerokości, przyporządkowana jednej powierzchni częściowej siatka dyfrakcyjna struktury dyfrakcyjnej różni się co najmniej jednym parametrem od siatek dyfrakcyjnych sąsiednich powierzchni częściowych, podział i pokrycie powierzchni częściowych strukturą dyfrakcyjną powtarza się w każdym okresie, siatka dyfrakcyjna ma współrzędną kątową i/lub częstość przestrzenną odpowiednio do lokalnego nachylenia w powierzchni częściowej, zaś w obrębie każdego okresu parametry siatki dyfrakcyjnej są zmieniane krokowo lub w sposób ciągły w zadanym przedziale współrzędnych kątowych względnie w zadanym przedziale częstości przestrzennych.

Korzystnie w pierwszej części powierzchni pierwsza struktura dyfrakcyjna jest utworzona z sumy profilu reliefowego i funkcji superpozycyjnej, zaś w drugiej części powierzchni struktura dyfrakcyjna stanowi lustrzane odbicie pierwszej struktury dyfrakcyjnej na płaszczyźnie wzoru powierzchniowego.

Korzystnie w co najmniej jednej części powierzchni uformowana jest struktura dyfrakcyjna, utworzona jako suma funkcji superpozycyjnej i profilu reliefowego, częstość przestrzenna profilu reliefowego jest mniejsza niż 2400 linii/mm, zaś funkcja superpozycyjna w płaszczyźnie ugięcia profilu reliefowego ma lokalne nachylenie, ponadto część powierzchni graniczy z polem tła cechy zabezpieczającej, pole tła ma równolegle do warstwy wierzchniej środkową powierzchnię o nachyleniu γ = 0°, w której uformowana jest sinusoidalna siatka dyfrakcyjna o drugiej czę stoś ci przestrzennej i ustawionym równolegle w płaszczyźnie ugięcia profilu reliefowego wektorem, zaś druga częstość przestrzenna jest tak dobrana, że przy prostopadłym oświetleniu białym światłem w jednym kierunku patrzenia pod zadanym dodatnim kątem patrzenia część powierzchni i pole tła nie różnią się barwą ugiętego światła, oraz że po obrocie kompozytu warstwowego o 180° wokół normalnej do powierzchni pod ujemnym kątem patrzenia część powierzchni i pole tła różnią się barwą ugiętego światła.

Korzystnie profil reliefowy stanowi izotropowa struktura matowa, przy czym funkcja superpozycyjna M(x,y) opisuje korzystnie obraz reliefowy lub czaszę kulistą.

Korzystnie struktura dyfrakcyjna jest ograniczona do wysokości mniejszej niż 40 μm, zaś funkcja superpozycyjna jest ograniczona do wzniesienia mniejszego niż 30 μm, przy czym zastosowana w strukturze dyfrakcyjnej wartość funkcji superpozycyjnej (M) jest równa {(M) + C(x,y))} modulo wzniesienie (H) - C(x,y), przy czym funkcja C(x,y) jest co do wartości ograniczona do połowy wysokości struktury.

PL 206 879 B1

Korzystnie następne elementy powierzchniowe z czynnymi optycznie strukturami stanowią części wzoru powierzchniowego, zaś co najmniej jeden z elementów powierzchniowych graniczy z cechą zabezpieczającą.

Korzystnie na co najmniej jednej z części powierzchni umieszczony jest co najmniej jeden znacznik z różniącą się od struktury dyfrakcyjnej, czynną optycznie strukturą, który to znacznik, stosowany jako znak odniesienia dla ustawiania kompozytu warstwowego, zawiera jedną z czynnych optycznie struktur z grupy obejmującej dyfrakcyjne lub rozpraszające światło struktury reliefowe lub powierzchnię lustrzaną.

W ramach wynalazku opracowano zatem tani element zabezpieczający nowego rodzaju, który wykazuje wysoką odporność na próby fałszowania, na przykład w drodze kopiowania holograficznego.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia element zabezpieczający w przekroju, fig. 2 - element zabezpieczający w widoku z góry, fig. 3 - odbicie i ugięcie na siatce, fig. 4 - oświetlenie i obserwacja elementu zabezpieczającego, fig. 5 - odbicie i ugięcie na strukturze dyfrakcyjnej, fig. 6 - cechę zabezpieczającą pod różnymi kątami przechyłu, fig. 7 - funkcję superpozycyjną i strukturę dyfrakcyjną w przekroju, fig. 8 - ustawiane elementu zabezpieczającego za pomocą znaczników, fig. 9 - lokalny kąt nachylenia funkcji superpozycyjnej, fig. 10 - ustawianie elementu zabezpieczającego za pomocą kontrastu barwnego w cesze zabezpieczającej, fig. 11 - strukturę dyfrakcyjną z symetryczną funkcją superpozycyjną, fig. 12 - cechę zabezpieczającą ze zmianą barwy, oraz fig. 13 - asymetryczną funkcję superpozycyjną.

Na fig. 1 odnośnik 1 oznacza kompozyt warstwowy, 2 - element zabezpieczający, 3 - podłoże, 4 - warstwę wierzchnią, 5 - warstwę formowaną, 6 - warstwę ochronną, 7 - warstwę klejową, 8 - odbijającą powierzchnię graniczną, 9 - czynną optycznie strukturę, oraz 10 - przezroczyste miejsce w odbijającej powierzchni granicznej 8. Kompozyt warstwowy 1 składa się z kilku warstw różnych, naniesionych kolejno na nie pokazaną tutaj folię nośną warstw tworzywa sztucznego i obejmuje zazwyczaj w podanej kolejności warstwę wierzchnią 4, warstwę formowaną 5, warstwę ochronną 6 i warstwę klejową 7. Warstwa wierzchnia 4 i warstwa formowana 5 są przezroczyste dla padającego światła 11. Jeżeli także warstwa ochronna 6 i warstwa klejowa 7 są przezroczyste, wówczas nie pokazane tutaj, umieszczone na powierzchni podłoża 3 wskaźniki są rozpoznawalne przez przezroczyste miejsca 10. Folię nośną w jednym przykładzie wykonania stanowi sama warstwa wierzchnia 4, w innym przykładzie wykonania folia nośna służy do nakładania cienkiego kompozytu warstwowego 1 na podłoże 3, po czym jest usuwana z kompozytu warstwowego 1, jak to opisano na przykład we wspomnianym na wstępie GB 2 129 739 A.

Wspólną powierzchnię styku pomiędzy warstwą formowaną 5 i warstwą ochronną 6 stanowi powierzchnia graniczna 8. W warstwie formowanej 5 uformowane są czynne optycznie struktury 9 zmiennego optycznie wzoru, mające wysokość H_ST. Ponieważ warstwa ochronna 6 wypełnia doliny czynnych optycznie struktur 9, powierzchnia graniczna 8 ma kształt czynnych optycznie struktur 9. Aby uzyskać wysoką skuteczność działania czynnych optycznie struktur 9, powierzchnia graniczna 11 jest pokryta metaliczną powłoką, korzystnie z pierwiastków zawartych w tabeli 5 wspomnianego na wstępie US 4,856,857, zwłaszcza aluminium, srebra, złota, miedzi, chromu, tantalu i innych, która jako warstwa odbijająca oddziela warstwę formowaną 5 i warstwę ochronną 6. Przewodność elektryczna metalicznej powłoki powoduje wysoką zdolność odbicia padającego światła widzialnego 11 na powierzchni granicznej 8. Jednak zamiast metalicznej powłoki można stosować również jedną lub więcej warstw jednego ze znanych, przezroczystych, nieorganicznych dielektryków, jakie są wymienione na przykład w tabelach 1 i 4 wspomnianego na wstępie US 4,856,857, względnie warstwa odbijająca zawiera wielowarstwową warstwę interferencyjną, jak na przykład dwuwarstwową kombinację metaldielektryk, metal-dielektryk-metal i inne. W jednym z przykładów wykonania warstwa odbijająca jest strukturyzowana, to znaczy pokrywa ona powierzchnię graniczną 8 jedynie częściowo i w zadanych strefach.

Kompozyt warstwowy 1 jest wytwarzany jako laminat z tworzywa sztucznego w postaci długiej wstęgi foliowej z dużą liczbą rozmieszczonych obok siebie kopii zmiennego optycznie wzoru. Elementy zabezpieczające 2 wycina się przykładowo ze wstęgi foliowej i za pomocą warstwy klejowej 7 łączy z podłożem 3. Podłoże 3, najczęściej w postaci dokumentu, banknotu, karty bankowej, dowodu osobistego lub innego ważnego względnie cennego przedmiotu, zaopatruje się w element zabezpieczający 2, aby uwierzytelnić jego oryginalność.

Na fig. 2 ukazany jest fragment podłoża 3 z elementem zabezpieczającym 2. Przez warstwę wierzchnią 4 (fig. 1) i warstwę formowaną 5 (fig. 1) widoczny jest wzór powierzchniowy 12. Wzór poPL 206 879 B1 wierzchniowy 12 leży w płaszczyźnie wyznaczonej przez osie współrzędnych x, y i zawiera cechę zabezpieczającą 16 w postaci co najmniej jednej części 13, 14, 15 o zarysie dobrze rozpoznawalnym gołym okiem, to znaczy wymiary części powierzchni są co najmniej w jednym kierunku większe niż 0,4 mm. Cecha zabezpieczająca 16 jest ze względu na przejrzystość rysunku przedstawiona na fig. 2 w podwójnym obramowaniu. W innym przykładzie wykonania cecha zabezpieczająca 16 jest otoczona mozaiką z elementów powierzchniowych 17 do 19, znanych ze wspomnianego na wstępie EP 0 105 099 A1. W częściach 13 do 15 powierzchni i ewentualnie w elementach powierzchniowych 17 do 19, w powierzchni granicznej 8 uformowane są czynne optycznie struktury 9 (fig. 1), jak mikroskopijnie drobne siatki dyfrakcyjne, mikroskopijnie drobne, rozpraszające światło struktury reliefowe lub płaskie powierzchnie lustrzane (fig. 1).

Na podstawie fig. 3 opisano, w jaki sposób padające na powierzchnię graniczną 8 (fig. 1) światło 11 jest odbijane i w zadany sposób odchylane przez czynną optycznie strukturę 9. Padające światło 11 pada w płaszczyźnie ugięcia 20, która jest prostopadła do powierzchni kompozytu warstwowego 1 z elementem zabezpieczającym 2 (fig. 1) i zawiera normalną 21, na czynną optycznie strukturę 9 w kompozycie warstwowym 1. Padające światło 11 stanowi równoległą wiązkę promieni świetlnych i tworzy z normalną 21 do powierzchni kąt padania α. Jeżeli czynna optycznie struktura 9 jest płaską powierzchnią lustrzaną równoległą do powierzchni kompozytu warstwowego 1, wówczas normalna 21 do powierzchni i kierunek odbitego światła 22 tworzą ramiona kąta odbicia β, przy czym β = -α. Jeżeli czynna optycznie struktura 9 stanowi jedną ze znanych siatek, wówczas siatka odchyla padające światło w różnych, określonych przez częstość przestrzenną f siatki rzędach ugięcia 23 do 25, przy czym zakłada się, że opisujący siatkę wektor leży w płaszczyźnie ugięcia 20. Zawarte w padającym świetle 11 długości λ fali są odchylane pod zadanymi kątami w różnych rzędach ugięcia 23 do 25. Przykładowo siatka odchyla światło fioletowe λ = 380 nm) równocześnie jako promień 26 w plus 1-szym rzędzie ugięcia 23, jako promień 27 w minus 1-szym rzędzie ugięcia 24 i jako promień 28 w minus 2-gim rzędzie ugięcia 25. Zawarte w padającym świetle 11 fale o większych długościach λ wychodzą w kierunkach o większych kątach ugięcia względem normalnej 21 do powierzchni, jak na przykład światło czerwone (λ = 700 nm), w kierunkach oznaczonych strzałkami 29, 30, 31. Polichromatyczne padające światło 11 jest w następstwie ugięcia na siatce dzielone na promienie świetlne o różnych długościach λ fali, to znaczy widoczna część spektrum rozciąga się w obszarze pomiędzy fioletowym promieniem świetlnym (strzałka 26 względnie 27 względnie 28) i czerwonym promieniem świetlnym (strzałka 29 względnie 30 względnie 31) w każdym rzędzie ugięcia 23 względnie 24 względnie 25. Światło ugięte w zerowym rzędzie ugięcia stanowi światło 22 odbite pod kątem wyjścia β.

Na fig. 4 ukazana jest uformowana w elementach powierzchniowych 17 (fig. 2) do 19 (fig. 2) siatka dyfrakcyjna 32, której mikroskopijnie drobny profil reliefowy R(x,y), na przykład o sinusoidalnym, okresowym przekroju ze stałą wysokością h i częstością przestrzenną f. Wypośrodkowany relief siatki dyfrakcyjnej 32 wyznacza usytuowaną równolegle do warstwy wierzchniej 4 powierzchnię środkową 33. Padające równolegle światło 11 przenika przez warstwę wierzchnią i warstwę formowaną i jest odchylane na czynnej optycznie strukturze 9 (fig. 1) siatki dyfrakcyjnej 32. Ugięte równolegle promienie świetlne 34 o długości fali λ opuszczają element zabezpieczający 2 w kierunku patrzenia obserwatora 35, który przy oświetleniu wzoru powierzchniowego 12 (fig. 2) padającym równolegle światłem 11. widzi barwne, jasne elementy powierzchniowe 17, 18, 19.

Na fig. 5 płaszczyzna ugięcia 20 leży w płaszczyźnie rysunku. W co najmniej jednej z części 13 (fig. 2) do 15 (fig. 2) powierzchni cechy zabezpieczającej 16 (fig. 2) uformowana jest struktura dyfrakcyjna S(x,y), której środkowa powierzchnia 33 jest wypukła lub lokalnie nachylona do powierzchni kompozytu warstwowego 1. Struktura dyfrakcyjna S(x, y) stanowi funkcję współrzędnych x i y w równoległej do powierzchni kompozytu warstwowego 1 płaszczyźnie wzoru powierzchniowego 12 (fig. 2), w której leżą części 13, 14 (fig. 2), 15 powierzchni. W każdym punkcie P(x,y) struktura dyfrakcyjna S(x,y) określa równoległy względem normalnej 21 do powierzchni odstęp z względem płaszczyzny wzoru powierzchniowego 12. Ogólnie mówiąc, struktura dyfrakcyjna S(x, y) stanowi sumę profilu reliefowego R(x,y) (fig. 4) siatki dyfrakcyjnej 32 (fig. 4) i zdefiniowanej jednoznacznie funkcji superpozycyjnej M(x,y) środkowej powierzchni 33, przy czym S(x,y) = R(x,y) + M(x,y). Przykładowo profil reliefowy R(x,y) wytwarza okresową siatkę dyfrakcyjną 32 o profilu, mającym jeden ze znanych kształtów, mianowicie sinusoidalny, asymetryczny względnie symetryczny, kształt zębów piły lub prostokątny.

W innym przykładzie wykonania mikroskopijnie drobny profil reliefowy R(x,y) struktury dyfrakcyjnej S(x,y) stanowi strukturę matową zamiast okresowej siatki dyfrakcyjnej 32. Struktura matowa jest mikroskopijnie drobną, stochastyczną strukturą o zadanej charakterystyce rozpraszania padającego

PL 206 879 B1 światła 11, przy czym w przypadku anizotropowej struktury matowej zamiast wektora siatki występuje kierunek uprzywilejowany. Struktury matowe rozpraszają padające prostopadle światło w postaci stożka rozpraszania o kącie wierzchołkowym określonym przez zdolność rozpraszania struktury matowej i osi wyznaczonej przez kierunek odbitego światła 22. Natężenie światła rozproszonego jest przykładowo największe na osi stożka i maleje wraz ze wzrostem odstępu względem tej osi, przy czym światło odchylane w kierunku tworzących stożka rozpraszania jest właśnie dla obserwatora jeszcze widoczne. Przekrój stożka rozpraszania prostopadle do osi stożka jest kołowo- symetryczny w przypadku struktury matowej, zwanej tutaj „izotropową. Jeżeli natomiast przekrój stożka rozpraszania jest ściśnięty w kierunku uprzywilejowanym, to znaczy odkształcony eliptycznie, przy czym krótsza główna oś elipsy jest równoległa do kierunku uprzywilejowanego, wówczas strukturę matową określa się tutaj jako „anizotropową.

Z uwagi na addytywną względnie subtraktywną superpozycję wysokość h (fig. 4) profilu reliefowego R(x,y) w obszarze funkcji superpozycyjnej M(x,y) nie ulega zmianie, to znaczy profil reliefowy R(x,y) podąża za funkcją superpozycyjną M(x,y). Zdefiniowana jednoznacznie funkcja superpozycyjna M(x,y) jest co najmniej we fragmentach różniczkowalna i co najmniej w części swego obszaru zakrzywiona, to znaczy ΔM(x,y) # 0, okresowa lub nieokresowa i nie ma postaci okresowej funkcji trójkątnej lub prostokątnej. Okresowe funkcje superpozycyjne M(x,y) mają częstość przestrzenną F równą co najwyżej 20 linii/mm. Dla dobrej widoczności odcinki łączące pomiędzy dwiema ekstremalnymi wartościami funkcji superpozycyjnych M(x,y) mają długość co najmniej 0,025 mm. Korzystne wartości częstości przestrzennej F są ograniczone do co najwyżej 10 linii/mm, zaś korzystne wartości odstępu pomiędzy dwiema ekstremalnymi wartościami wynoszą co najmniej 0,05 mm. Funkcja superpozycyjna M(x,y) zmienia się zatem jako funkcja makroskopowa w ciągłym przedziale powoli w porównaniu do profilu reliefowego R(x,y).

Zrzutowana na płaszczyznę wzoru powierzchniowego 12 (fig. 2) linia przecięcia płaszczyzny ugięcia 20 z płaszczyzną symetrii 33 wyznacza ślad 36 (fig. 2). Funkcja superpozycyjna M(x,y) ma w każdym punkcie P(x,y) na równoległych do śladu 36 odcinkach połączenia z odcinkami ciągłymi gradient 38, mianowicie grad (M(x,y)). Ogólnie rzecz biorąc, pod pojęciem gradientu 38 rozumie się składową grad (M(x,y)) w płaszczyźnie ugięcia 20, ponieważ obserwator 35 wyznacza czynną optycznie płaszczyznę dyfrakcyjną 20. Siatka dyfrakcyjna 32 ma w każdym punkcie części 13, 14, 15 powierzchni nachylenie γ, zadane przez gradient 38 funkcji superpozycyjnej M(x,y).

Odkształcenie środkowej powierzchni 33 pociąga za sobą nowe, korzystne działanie optyczne. Działanie to jest objaśnione na podstawie własności dyfrakcyjnych w punktach przebicia A, B, C normalnej 21 i normalnych 21', 21'' ze środkową powierzchnią 33, na przykład wzdłuż śladu 36. Załamanie padającego światła 11, odbitego światła 22 i ugiętych promieni świetlnych 34 na powierzchniach granicznych kompozytu warstwowego 1 nie zostało dla uproszczenia przedstawione na fig. 5, jak też nie zostało uwzględnione w poniższych obliczeniach. W każdym punkcie przebicia A, B, C nachylenie γ jest określone przez gradient 38. Normalne 21' i 21'', wektor siatki dyfrakcyjnej 32 (fig. 4) i kierunek patrzenia 39 obserwatora 35 leżą w płaszczyźnie ugięcia 20. Odpowiednio do kąta nachylenia γ zmienia się kąt padania α (fig. 3), jaki tworzą zaznaczone linią przerywaną normalne 21, 21', 21 i białe, padające równolegle światło 11. Tym samym zmienia się także długość λ fali ugiętych promieni świetlnych 34, odchylanych w zadanym kierunku patrzenia 39 względem obserwatora 35. Jeżeli normalna 21' jest odchylona od obserwatora 35, wówczas długość λ fali ugiętych promieni świetlnych 34 jest większa niż gdy normalna 21'' jest nachylona do obserwatora 35. W ukazanym celem ilustracji przykładzie ugięte w obszarze punktu przebicia A promienie świetlne 34 mają dla obserwatora czerwoną barwę (λ, = 700 nm). Promienie świetlne 34, ugięte w obszarze punktu przebicia B, są barwy żółtozielonej (λ, = 550 nm), zaś promienie świetlne 34, ugięte w obszarze punktu przebicia C, mają barwę niebieską (λ, = 400 nm). Ponieważ w ukazanym przykładzie nachylenie γ zmienia się w sposób ciągły na wypukłości środkowej powierzchni 33, dla obserwatora 35 wzdłuż śladu 36 widoczne jest całe widzialne spektrum ma części 13, 14, 15 powierzchni, przy czym barwne pasma spektrum na części 13, 14, 15 powierzchni rozciągają się prostopadle do śladu 36. Aby barwne pasma spektrum były widoczne dla obserwatora 35 z odległości 30 cm, odstęp pomiędzy punktami przebicia A i C powinien wynosić co najmniej 2 mm lub więcej. Poza spektrum widzialnym, powierzchnia części 13, 14, 15 ma odcień jasnej szarości. Przy przechylaniu kompozytu warstwowego 1 wokół osi obrotu 41 prostopadłej do płaszczyzny fig. 5 zmienia się kąt padania α. Widzialne barwne pasma spektrów przesuwają się w obszarze funkcji superpozycyjnej M(x,y) w sposób ciągły wzdłuż śladu 36. Przy przechylaniu kompozytu warstwowego 1, na przykład zgodnie z ruchem wskazówek zegara, wokół osi obrotu 41 zmiePL 206 879 B1 nia się barwa ugiętego promienia świetlnego 34 w punkcie przebicia A na żółtozieloną, barwa ugiętego promienia świetlnego 34 w punkcie przebicia B na niebieską, zaś barwa ugiętego promienia świetlnego 34 w punkcie przebicia C na fiolet. Zmianę barw ugiętego światła 34 obserwator 35 widzi jako ciągłe wędrowanie barwnych pasm na części 13, 14, 15 powierzchni.

To stwierdzenie jest słuszne dla każdego rzędu ugięcia. Jak wiele barwnych pasm jak wielu rzędów ugięcia jest równocześnie widzianych przez obserwatora 35 na części 13, 14, 15 powierzchni, zależy od częstości przestrzennej siatki dyfrakcyjnej 32 i liczby okresów oraz amplitudy funkcji superpozycyjnej M(x,y) w obrębie części 13, 14, 15 powierzchni.

W innym przykładzie wykonania, w którym jedna ze struktur matowych jest zastosowana zamiast siatki dyfrakcyjnej 32, obserwator 35 widzi w kierunku odbitego światła 22 jedynie jasne, białoszare pasmo zamiast barwnych pasm. Jasne, białoszare pasmo wędruje przy przechylaniu, podobnie jak barwne pasma, w sposób ciągły przez powierzchnię części 13, 14, 15. W przeciwieństwie do barwnych pasm jasne, białoszare pasmo jest dla obserwatora 35 widoczne w zależności od zdolności rozpraszania struktury matowej również wtedy, gdy jego kierunek patrzenia 39 jest ukośny względem płaszczyzny ugięcia 20. Dlatego też poniżej określenie „pasek 40 (fig. 6a) obejmuje zarówno barwne pasma rzędu ugięcia 23, 24, 25, jak też wytwarzane przez strukturę matową, jasne, białoszare pasmo.

Na fig. 6a przesunięcie paska względem obserwatora 35 (fig. 5) jest bardziej widoczne, jeżeli na cesze zabezpieczającej 16 znajduje się znak odniesienia. Jako znak odniesienia na części 13, 14, 15 powierzchni służą, umieszczone przykładowo na środkowej części 14 powierzchni, znaczniki 37 (fig. 2) i/lub zadany kształt obrysu części 13, 14, 15 powierzchni. Korzystnie znak odniesienia wyznacza zadany parametr obserwacji, który można tak ustawić, przechylając kompozyt warstwowy 1 (fig. 1), że pasek 40 jest w zadany sposób usytuowany względem znaku odniesienia. W obszarze znaczników 37 czynna optycznie struktura 9 (fig. 1) powierzchni granicznej 8 (fig. 1) ma korzystnie postać czynnej optycznie struktury 9, struktury dyfrakcyjnej, powierzchni lustrzanej lub rozpraszającej światło struktury reliefowej, która przy odtwarzaniu wzoru powierzchniowego 12 jest formowana w rejestrze względem części 13, 14, 15 powierzchni. Jako znak odniesienia dla ruchu paska 40 można jednak również zastosować absorbujący światło nadruk na cesze zabezpieczającej 16, względnie znacznik 37 uzyskany za pomocą strukturyzowanej warstwy odbijającej.

W innym przykładzie wykonania cechy zabezpieczającej 16 na fig. 6 jako wzajemny znak odniesienia służą łączące się z obu stron ze środkową częścią 14 powierzchni, sąsiednie części 13 i 15 powierzchni. Każda z sąsiednich części 13 i 15 powierzchni ma strukturę dyfrakcyjną S*(x,y). Struktura dyfrakcyjna S*(x,y), w przeciwieństwie do struktury dyfrakcyjnej S(x,y), stanowi różnicę R-M funkcji reliefowej R(x,y) i funkcji superpozycyjnej M(x,y), czyli S*(x,y) = R(x,y) - M(x,y). Barwne pasma, wytwarzane przez strukturę dyfrakcyjną S*(x,y), mają odwrotny przebieg barw w porównaniu do barwnych pasm wytwarzanych przez strukturę dyfrakcyjną S(x,y), jak to zaznaczono na fig. 6a w postaci wytłuszczonego obrzeża paska 40. Aby osiągnąć dobrą widzialność, czyli skuteczne działanie optyczne, bez użycia środków pomocniczych, cecha zabezpieczająca 16 ma wzdłuż osi współrzędnych y względnie śladu 36 wymiar co najmniej 5 mm, korzystnie więcej niż 10 mm. Wymiary wzdłuż osi współrzędnych x wynoszą więcej niż 0,25 mm, korzystnie jednak co najmniej 1 mm.

W przykładzie wykonania cechy zabezpieczającej 16 według fig. 6a do 6c owalna część 14 powierzchni zawiera zależną jedynie od współrzędnej y strukturę dyfrakcyjną S(y), natomiast części 13 i 15 powierzchni z zależną jedynie od współrzędnej y strukturą dyfrakcyjną S*(y) rozciągają się z obu stron owalnej części 14 powierzchni wzdłuż współrzędnej y. Funkcja superpozycyjna M(y) = 0,5-y²-K, przy czym K oznacza krzywiznę środkowej powierzchni 33. Gradient 38 (fig. 5) i wektor siatki dyfrakcyjnej 32 (fig. 4) względnie uprzywilejowany kierunek „anizotropowej struktury matowej są ustawione w zasadzie równolegle względnie przeciwrównolegle do kierunku współrzędnej y.

Ogólnie rzecz biorąc, współrzędna kątowa φ wektora siatki względnie uprzywilejowanego kierunku struktury matowej jest odniesiona do płaszczyzny gradientu, wyznaczonej przez gradient 38 i normalną 21 do powierzchni. Korzystne wartości współrzędnej kątowej φ wynoszą 0° i 90°. Dopuszczalne są przy tym odchylenia współrzędnej kątowej wektora siatki względnie kierunku uprzywilejowanego δφ = ± 20° względem wartości korzystnej, aby w tym obszarze wektor siatki względnie kierunek uprzywilejowany był w zasadzie równoległy względnie prostopadły do płaszczyzny gradientu. Sam azymut φ nie jest ograniczony do wymienionych wartości korzystnych.

Im mniejsza jest krzywizna K, tym większa jest prędkość ruchu pasków 40 w kierunku nie zaznaczonych na fig. 6a i 6c strzałek na jednostkę kątową obrotu wokół osi obrotu 41. Pasek 40 jest na fig. 6a do 6c ukazany jako wąski, aby wyraźnie przedstawić efekt ruchu. Szerokość pasków 40 w kie8

PL 206 879 B1 runku nie zaznaczonych strzałek zależy od struktury dyfrakcyjnej S(y). W szczególności w przypadku barwnych pasm spektralny przebieg barw rozciąga się na większym obszarze części 13, 14, 15 powierzchni, w związku z czym ruch pasków 40 można obserwować na podstawie wędrówki fragmentu w widzialnym spektrum, na przykład pasma czerwieni.

Na fig. 6b ukazana jest cecha zabezpieczająca 16 po obrocie wokół osi obrotu 41 o zadany kąt przechyłu, przy którym paski 40 obu zewnętrznych części 13, 15 powierzchni i środkowej części 14 powierzchni leżą na linii równoległej o osi obrotu 41. Ten zadany kąt przechyłu jest określony na podstawie doboru struktury superpozycyjnej M(x,y). W przykładzie wykonania elementu zabezpieczającego 2 (fig. 2) zadany wzór jest widoczny na wzorze powierzchniowym 12 (fig. 2) jedynie wówczas, gdy jeden lub więcej pasków 40 w cesze zabezpieczającej 16 zajmuje zadane położenie, to znaczy gdy obserwator 35 ogląda element zabezpieczający 2 w warunkach określonych przez zadany kąt przechyłu.

Na fig. 6c po dalszym obrocie wokół osi obrotu 41 paski 40 na cesze zabezpieczającej 16 ponownie się rozchodzą, jak to zaznaczono nie opisanymi strzałkami na fig. 6c.

Oczywiście dla cechy zabezpieczającej 16 w innym przykładzie wykonania wystarcza sąsiednie rozmieszczenie środkowej części 14 powierzchni i jednej z obu pozostałych części 13, 15 powierzchni.

Na fig. 7 ukazany jest kompozyt warstwowy 1 w przekroju wzdłuż śladu 36 (fig. 2), na przykład w obszarze części 14 powierzchni (fig. 2). Aby kompozyt warstwowy 1 nie był zbyt gruby, a co za tym idzie, trudny do wykonania i stosowania, wysokość (H_ST) struktury dyfrakcyjnej S(x,y) jest ograniczona. Na nie odzwierciedlającej rzeczywistej skali fig. 7 funkcja superpozycyjna M(y) = 0,5-y²-K z lewej strony osi współrzędnych z, na której oznaczona jest wysokość kompozytu warstwowego 1, jest przedstawiona jedynie w przekroju. W każdym punkcie P(x,y) części 14 powierzchni wartość z = M(x,y) jest ograniczona do zadanego wzniesienia H = z₁ -z₀. Gdy funkcja superpozycyjna M(y) w jednym z punktów P₁, P₂, P_n osiągnie wartość z₁ = M(P_J) dla j =1,2,..., wówczas w funkcji superpozycyjnej M(y) wystąpi nieciągłość, w której po stronie odwrotnej względem punktu P0 wartość funkcji superpozycyjnej M(y) jest zredukowana o wartość H do wysokości z0, to znaczy zastosowana w strukturze dyfrakcyjnej S(x,y) wartość funkcji superpozycyjnej M(y) stanowi wartość funkcji z = {M(x,y) + C(x,y)} modulo wzniesienie H - C(x,y).

Funkcja C(x,y) jest przy tym co do wartości ograniczona do pewnego przedziału, na przykład do połowy wartości wysokości H_ST struktury. Powstałe ze względów technicznych nieciągłości funkcji {M(x,y) + C(x,y)} modulo wzniesienie H - C(x,y) nie zaliczają się do wartości ekstremalnych funkcji superpozycyjnej M(x,y). Podobnie w określonych przykładach wykonania wartości wzniesienia H mogą być lokalnie mniejsze. W przykładzie wykonania struktury dyfrakcyjnej S(x,y) lokalnie zmienne wzniesienie H jest określone w ten sposób, że odstęp pomiędzy dwiema kolejnymi nieciągłościami P_n nie przekracza zadanej wartości z przedziału od 40 do 300 um.

W częściach 13 (fig. 2), 14, 15 (fig. 2) powierzchni struktura dyfrakcyjna S(x,y) rozciąga się z obu stron osi współrzędnych z, a nie tylko, jak ukazano na fig. 7 rysunku, z prawej strony osi współrzędnych z. Z uwagi na superpozycję wysokość Hst struktury stanowi sumę wzniesienia H i wysokości h profilu (fig. 4) i jest równa wartości struktury dyfrakcyjnej S(x,y) w punkcie P(x,y). Wysokość H_ST struktury jest korzystnie mniejsza niż 40 um, przy czym korzystne wartości wysokości struktury H_ST < 5 um. Wzniesienie H funkcji superpozycyjnej M(x,y) ogranicza się do wartości mniejszej niż 30 um i leży korzystnie w przedziale od 0,5 do 4 um. Struktury matowe mają w skali mikroskopowej drobne, strukturalne elementy reliefowe, które określają zdolność rozpraszania i które można opisać jedynie za pomocą parametrów statystycznych, jak na przykład średnia wartość chropowatości R_a, długość korelacyjna 1_c i inne, przy czym wartości Ra leżą w przedziale od 200 nm do 5 um, korzystnie od 150 nm do 1,5 um, natomiast długości korelacyjne 1_c co najmniej w jednym kierunku leżą w przedziale od 300 nm do 300 um, korzystnie od 500 nm do 100 um. W przypadku „izotropowych struktur matowych parametry statystyczne są niezależne od kierunku uprzywilejowanego, natomiast w „anizotropowych strukturach matowych reliefowe elementy strukturalne o długości korelacyjnej 1c są prostopadłe do kierunku uprzywilejowanego. Wysokość h profilu siatki dyfrakcyjnej 32 (fig. 4) ma wartość z przedziału od 0,05 do 5 um, przy czym korzystne wartości leżą w węższym przedziale h = 0,6 ± 0,5 um. Częstość przestrzenna f siatki dyfrakcyjnej 32 jest z przedziału od 300 do 3300 linii/mm. Począwszy od około F = 2400 linii/mm, ugięte światło 34 (fig. 5) jest widzialne jedynie w zerowym rzędzie ugięcia, to znaczy w kierunku odbitego światła 22 (fig. 5).

PL 206 879 B1

Inne przykłady funkcji superpozycyjnej są następujące:

M(x,y) = 0,5-(x²+y²) · K,M (x,y) = a-{ 1+sin (2nF_x-x)-sin (2nF_y-y)},

M(x,y) = a-x^1,5 + b^x,M(x,y) = a^1+sin (2nF_y ^-y)}, przy czym F_x względnie F_y stanowi częstość przestrzenną F funkcji superpozycyjnej M(x,y) w kierunku osi współrzędnych x względnie y. W innym przykładzie wykonania cechy zabezpieczającej 16 funkcja superpozycyjna M(x,y) jest złożona okresowo z zadanego fragmentu innej funkcji i ma jeden lub więcej okresów wzdłuż śladu 36.

Na fig. 8 funkcja superpozycyjna M(x,y) = 0,5 (x²+y²)^K, to znaczy czasza kulista, i struktura reliefowa R(x,y), to znaczy „izotropowa struktura matowa, tworzą strukturę dyfrakcyjną S(x,y) (fig. 7) w, przykładowo obrzeżonej kołowo, części 14 powierzchni. Obserwator 35 (fig. 5) widzi w świetle dziennym odpowiednio do kierunku patrzenia 39 (fig. 5) jasną, białoszarą plamkę 42 na ciemnoszarym tle 43, przy czym pozycja plamki w części 14 powierzchni w odniesieniu do znacznika 37 oraz kontrast pomiędzy plamką 42 i tłem 43 są zależne od kierunku patrzenia 39. Wymiar plamki 42 jest określony przez zdolność rozpraszania struktury matowej i krzywiznę funkcji superpozycyjnej M(x,y). Element zabezpieczający 2 (fig. 2) należy, na przykład poprzez przechylanie wokół osi obrotu 41 (fig. 5) i/lub obrót wokół normalnej 21 do powierzchni (fig. 5) kompozytu warstwowego 1 (fig. 5) tak ustawić na zadany kierunek patrzenia 39, jak pokazano na fig. 8b, aby plamka 42 znajdowała się wewnątrz znacznika 37, usytuowanego przykładowo w środku obrzeżonej kołowo części 14 powierzchni.

Na fig. 9 ukazane jest uginanie światła na strukturze dyfrakcyjnej S(x,y) (fig. 7) w płaszczyźnie ugięcia 20. Strukturę reliefową R(x,y) (fig. 4) stanowi siatka dyfrakcyjna 32 (fig. 4), mająca przykładowo sinusoidalny profil i częstość przestrzenną f mniejszą niż 2400 linii/mm. Wektor struktury reliefowej R(x,y) leży w płaszczyźnie ugięcia 20. Funkcja superpozycyjna M(x,y) w części 13 (fig. 2), 14 (fig. 2), 15 (fig. 2) powierzchni cechy zabezpieczającej 16 jest określona przez działanie struktury dyfrakcyjnej S(x,y), przy czym padające prostopadle na kompozyt warstwowy 1. światło 11 jest odchylane pod zadanym kątem patrzenia +3 względnie -3 w dodatnim rzędzie ugięcia 23 (fig. 3) względnie w ujemnym rzędzie ugięcia 24 (fig. 3). W płaszczyźnie ugięcia 20 pierwsze promienie 44 o długości λ₁ tworzą z padającym światłem 11 kąt patrzenia 3, zaś drugie promienie 45 o długości λ₂ kąt patrzenia -3. Obserwator 35 (fig. 5) widzi część 13, 14, 15 powierzchni pod kątem patrzenia -3 w barwie o długości fali λ₁. Po obrocie kompozytu warstwowego 1 w jego płaszczyźnie o 180° część 13, 14, 15 powierzchni pojawia się obserwatorowi 35 pod kątem patrzenia -3 w barwie o długości fali λ₂. Jeżeli środkowa powierzchnia 33 ma lokalne nachylenie γ = 0°, wówczas długości ^λ1 ^{i λ}2 nie ró ż ni ą si ę . Dla innych wartości lokalnego nachylenia γ wartości ^λ1 ^{i λ}2 różnią się między sobą. Zaznaczona punktowo normalna 21' na nachylonej środkowej powierzchni 33 tworzy z padającym promieniem 11 kąt α, przy czym α = -β = γ. Pierwsze promienie 44 i normalna 21' tworzą kąt ugięcia ξ₁, drugie promienie 45 i normalna 21' tworzą kąt ugięcia ξ₂.

Z powodu ξι< = asin(sina + m_k^7_k^f) i α = γ dla obu pierwszych rzędów ugięcia 23, 23, to znaczy dla m_k = ±1, słuszna jest zależność ί·(λι + λ₂) = 2sin (3)<os (γ) (1) skąd wynika, że dla zadanych wartości kąta patrzenia 3 i częstości przestrzennej f suma obu długości λ₁, λ₂ promieni 44, 45 jest proporcjonalna do cosinusa lokalnego kąta nachylenia γ. Równanie 1 można łatwo wyprowadzić dla innych rzędów. Numery rzędów i kąt patrzenia 3 dla zadanej, obserwowalnej barwy są określone przez częstość przestrzenną f.

Na fig. 10a i 10b przedstawiono jako przykład wariant cechy zabezpieczającej 16, przy czym na fig. 10a element zabezpieczający 2 jest w porównaniu do elementu zabezpieczającego 2 z fig. 10b obrócony w swej płaszczyźnie o 180°. Płaszczyzna ugięcia 20 (fig. 9) jest przedstawiona w postaci swego śladu 36. Na fig. 10a i 10b cecha zabezpieczająca 16 zawiera trzy części 13, 14, 15 powierzchni ze strukturą dyfrakcyjną S(x,y) = R(x,y) + (x,y), przy czym w trzech częściach 13, 14, 15 powierzchni struktury dyfrakcyjne S(x,y) różnią się wyznaczonymi za pomocą równania (1) wartościami lokalnego nachylenia γ funkcji superpozycyjnej M(x,y) i częstości przestrzennej f profili reliefowych R(x,y). Pole tła 46 graniczy z co najmniej jedną częścią 13, 14, 15 powierzchni i ma siatkę dyfrakcyjną 32 (fig. 4) o takim samym profilu reliefowym R(x,y) i przypisanej polu tła 46 częstości przestrzennej f. Wektor profilu reliefowego R(x,y) jest w częściach 13, 14, 15 i w polu tła 46 ustawiony równolegle do śladu 36. Przy prostopadłym oświetleniu elementu zabezpieczającego 2 białym światłem 11 (fig. 9) w cesze zabezpieczającej 16 w ustawieniu z fig. 10a pod kątem patrzenia +3 części 13, 14, 15 powierzchni i pole tła pojawiają się w tej samej barwie, zaś dla obserwatora 35 (fig. 5) cecha zabezpie10

PL 206 879 B1 czająca 16 wydaje się świecić bez kontrastu w jednolitej barwie, na przykład odchylone pierwsze promienie 44 (fig. 9) mają długość fali λ₁, na przykład 680 nm (czerwień). W ustawieniu ukazanym na fig. 10b cała cecha zabezpieczająca 16 jest obserwowana pod kątem patrzenia -θ. Przykładowo pierwsza część 13 powierzchni świeci w drugich promieniach 45 (fig. 9) o długości fali λ₂, na przykład λ₂ = 570 nm (żółć), druga część 14 powierzchni w drugich promieniach o długości fali na przykład λ₃= 510 nm (zieleń), zaś trzecia część 15 powierzchni w drugich promieniach 45 o długości fali λ₄, na przykład λ₄= 400 nm (niebieski). W polu tła 46, w którym środkowa powierzchnia 33 (fig. 9) siatki dyfrakcyjnej 32 (fig. 4) ma nachylenie Y_(fig. 9) o wartości γ = 0, są ze względu na symetrię także drugie promienie 45 o długości fali λ₁, to znaczy powierzchnia tła 46 jest widoczna znowu w czerwonej barwie. Zaletą tego przykładu wykonania jest wyraźne optyczne zachowanie cechy zabezpieczającej 16, mianowicie widoczny przy jednej zadanej orientacji elementu zabezpieczającego 2 kontrast barw zmienia się względnie zanika po obrocie elementu zabezpieczającego 2 o 180° wokół normalnej 21 do powierzchni (fig. 3). Cecha zabezpieczająca 16 służy zatem do ustalenia zadanej orientacji elementu zabezpieczającego 2, zaopatrzonego w cechę zabezpieczającą 16, nie dającą się kopiować holograficznie.

Jedynie dla uproszczenia w każdej części 13, 14, 15 powierzchni przyjęto dla przykładu jednolitą barwę, to znaczy stałe nachylenie γ. Ogólnie rzecz biorąc, część 13, 14, 15 powierzchni zawiera fragment funkcji superpozycyjnej M(x,y), w związku z czym nachylenie γ w części 13, 14, 15 powierzchni zmienia się w sposób ciągły w zadanym kierunku, zaś długości λι< drugich promieni 45 pochodzą z obszaru z obu stron długości λ_k fali. Zamiast jednakowo ograniczonych części 13, 14, 15 powierzchni duża ich liczba tworzy umieszczony na polu tła 46 logo, napis i temu podobne.

Na fig. 11 struktura dyfrakcyjna S(x,y) ma bardziej skomplikowaną budowę. Funkcja superpozycyjna M(x,y) stanowi symetryczną, fragmentami ciągłą funkcję okresową, której wartość zmienia się wzdłuż osi współrzędnych x według z = M(x,y), natomiast M(x,y) ma wzdłuż osi współrzędnych y stałą wartość. Przykładowo prostokątna część 13, 14 (fig. 10), 15 (fig. 10) powierzchni jest swym dłuższym bokiem ustawiona równolegle do współrzędnej x i podzielona na wąskie powierzchnie częściowe 47 o szerokości b, których dłuższe boki są równoległe do współrzędnej y. Każdy okres 1/F_x struktury superpozycyjnej M(x,y) rozciąga się na liczbie t powierzchni częściowych 47, przy czym liczba t mieści się na przykład w przedziale od 5 do 10. Szerokość b nie powinna przekraczać 10 nm, ponieważ w przeciwnym, razie struktura dyfrakcyjna S(x,y) nie będzie dostatecznie określona na powierzchni częściowej 47.

Struktury dyfrakcyjne S(x,y) sąsiednich powierzchni częściowych 47 różnią się składnikami sumy, profilem reliefowym R(x,y) i przyporządkowanym powierzchni częściowej 47 fragmentem funkcji superpozycyjnej M(x,y). Profil reliefowy R_i(x,y) i-tej powierzchni częściowej 47 różni się od obu profili reliefowych R_i+₁(x,y) i R_i-1(x,y) sąsiednich powierzchni częściowych 47 co najmniej jednym parametrem siatki, na przykład współrzędną kątową, częstością przestrzenną, wysokością h profilu (fig. 4) i innymi. Jeżeli częstość przestrzenna Fx względnie Fy wynosi co najwyżej 10 linii/mm, jednak nie mniej niż 2,5 linii/mm, wówczas obserwator 35 (fig. 5) nie może na części 13, 14, 15 powierzchni rozpoznać gołym okiem podziału na okresy funkcji superpozycyjnej M(x,y). Podział i pokrycie powierzchni częściowych 47 strukturą dyfrakcyjną S(x,y) powtarza się w każdym okresie funkcji superpozycyjnej M(x,y). W innym przykładzie wykonania cechy zabezpieczającej 16 profil reliefowy R(x,y) zmienia się w sposób ciągły jako funkcja kąta fazowego okresowej funkcji superpozycyjnej M(x,y).

Przedstawione na fig. 11 struktury dyfrakcyjne S(x,y) są zastosowane w przykładzie wykonania cechy zabezpieczającej 16, przedstawionym na fig. 12. Cecha ta wykazuje nowe działanie optyczne przy oświetleniu białym światłem 11, jeżeli zostanie przechylona wokół osi obrotu 41, równoległej do osi współrzędnych y. Cecha zabezpieczająca 16 zawiera trójkątną pierwszą część 14 powierzchni, umieszczoną w prostokątnej drugiej części 13 powierzchni. W pierwszej części 14 powierzchni struktura dyfrakcyjna S(x,y) wyróżnia się tym, że częstość przestrzenna f profilu reliefowego R(x,y) zmienia się w kierunku osi współrzędnych x w obrębie każdego okresu funkcji superpozycyjnej M(x,y) krokowo lub w sposób ciągły w zadanym przedziale częstości przestrzennych δί, przy czym częstość przestrzenna i w i-tej powierzchni częściowej 47 (fig. 7) jest większa niż częstość przestrzenna f_i-1 w poprzedniej (i-1)-tej powierzchni częściowej 47. W każdym okresie pierwsza powierzchnia częściowa 47 ma zatem częstość przestrzenną f o wartości f_A. Dla powierzchni częściowej 47 w minimum okresu częstość przestrzenna f = f_M, zaś dla położonej na końcu okresu powierzchni częściowej 47 wartość częstości przestrzennej f = f_E, przy czym f_A < f_M < f_E, przy czym δf = f_E - f_A. W drugiej części 13 powierzchni struktura dyfrakcyjna S(x,y) charakteryzuje się tym, że częstość przestrzenna f profilu reliePL 206 879 B1 fowego R(x,y) zmniejsza się krokowo lub w sposób ciągły w kierunku osi współrzędnych x w obrębie jednego okresu funkcji superpozycyjnej M(x,y) od jednej powierzchni częściowej 47 do następnej. W przykładzie wykonania struktura dyfrakcyjna S**(x,y) = R(-x,y) + M(-x,y) drugiej części 13 powierzchni stanowi przykładowo lustrzane odbicie struktury dyfrakcyjnej S(x,y) pierwszej części 14 powierzchni względem płaszczyzny wyznaczonej przez osie współrzędnych y, z. Wektory siatki i ślad 36 (fig. 11) płaszczyzny ugięcia 20 (fig. 9) są w obu częściach 13, 14 powierzchni w zasadzie równoległe do osi obrotu 41. Gradient 38 leży w zasadzie równolegle do płaszczyzny wyznaczonej przez osie współrzędnych x i z.

Na fig. 12a cecha zabezpieczająca 16 leży w płaszczyźnie x-y wyznaczonej przez osie współrzędnych x i y, przy czym kierunek patrzenia 39 (fig. 5) tworzy z osią współrzędnych x kąt prosty. Przy padającym prostopadle białym świetle 11 (fig. 1) powierzchnie częściowe 47 są oświetlane w obszarze minimów funkcji superpozycyjnej M(x,y). Ponieważ te powierzchnie częściowe 47 przy obu strukturach dyfrakcyjnych S(x, y), S**(x,y) mają ten sam profil reliefowy R(x,y) i to samo nachylenie γ, ugięte na obu częściach 13, 14 powierzchni w kierunku patrzenia 39 promienie świetlne 34 (fig. 5) pochodzą z tego samego obszaru widzialnego spektrum, na przykład zieleni, w związku z czym zanika kontrast barw na cesze zabezpieczającej 16 pomiędzy pierwszą częścią 14 i drugą częścią 13 powierzchni. Przy przechylaniu cechy zabezpieczającej 16 wokół osi obrotu 41 kontrast barw staje się coraz bardziej wyraźny wraz ze wzrostem kąta przechyłu, jak to ukazano na fig. 12b. Przy przechylaniu w lewo barwa pierwszej części 14 powierzchni przesuwa się w kierunku czerwieni, ponieważ zaczynają działać te powierzchnie częściowe 47 (fig. 11) o profilach reliefowych R(x,y), w których częstość przestrzenna f jest mniejsza niż f_M. Barwa drugiej części 13 powierzchni przesuwa się w kierunku barwy niebieskiej, ponieważ zaczynają działać te powierzchnie częściowe, w których częstość przestrzenna f profilu reliefowego R(x,y) jest większa niż f_M. Na fig. 12c cecha zabezpieczająca 16 jest przechylona w prawo wokół osi obrotu 41 w porównaniu do położenia ukazanego na fig. 12a. Także przy przechylaniu w prawo kontrast barw staje się bardziej wyraźny, jednak barwy są zamienione miejscami. Barwa pierwszej części 14 powierzchni przesuwa się w kierunku barwy niebieskiej, ponieważ zaczynają działać te powierzchnie częściowe 47, w których częstość przestrzenna f profilu reliefowego R(x,y) jest większa niż wartość f_M, natomiast barwa drugiej części 13 powierzchni przesuwa się w kierunku czerwieni, ponieważ zaczynają działać te powierzchnie częściowe 47 (fig. 11), w których częstość przestrzenna f profilu reliefowego R(x,y) struktury dyfrakcyjnej S**(x,y) zmniejsza się w porównaniu do wartości f_M.

W innym przykładzie wykonania struktury dyfrakcyjnej S(x,y) z fig. 11 profil reliefowy R(x,y) ma w powierzchniach częściowych 47 każdego okresu 1/F_x tę samą częstość przestrzenną f, jednak profil reliefowy R(x,y) różni się pomiędzy poszczególnymi powierzchniami częściowymi 47 swoją współrzędną kątową $ wektora siatki względem osi współrzędnych y. W obrębie okresu 1/F_x współrzędna kątowa $ zmienia się krokowo lub w sposób ciągły przykładowo w zakresie δφ = ± 40° z φ « 0° w minimum każdego okresu. Współrzędna kątowa φ jest tak dobrana w zależności od lokalnego nachylenia γ (fig. 5) środkowej powierzchni 33 (fig. 5) z przedziału δφ, że z jednej strony struktura dyfrakcyjna S(x,y) pierwszej części 14 powierzchni (fig. 12a) przy wszystkich kątach przechyłu wokół osi obrotu 41 (fig. 12b, c) wysyła ugięte promienie świetlne 34 (fig. 5) zadanego przez częstość przestrzenną f zakresu barw, na przykład zieleni, w kierunku patrzenia 39 (fig. 5), z drugiej zaś druga część 13 powierzchni (fig. 12a), w której uformowana jest lustrzana struktura dyfrakcyjna S**(x,y), pojawia się tylko pod jednym zadanym kątem przechyłu w zadanej barwie, na przykład barwie mieszanej z zakresu zieleni. Przy innych kątach przechyłu druga część 13 powierzchni jest ciemnoszara. Dla podanego tutaj przykładowo zakresu współrzędnych kątowych δ$ = ± 20° zakres zieleni rozciąga się od długości fali λ = 530 nm ($ « 0°) do długości fali λ = 564 nm.

Na fig. 13 zastosowana w strukturze dyfrakcyjnej M(x,y) funkcja superpozycyjna M(x,y) stanowi funkcję asymetryczną w kierunku osi współrzędnych x. Funkcja superpozycyjna M(x,y) rośnie w obrębie okresu 1/F_x nieokresowo od wartości minimalnej do wartości maksymalnej, na przykład jak funkcja y = constx^1,5. Częstość przestrzenna F_x względnie F_y leży w przedziale od 2,5 linii/mm do 10 linii/mm. Nie są pokazane nieciągłości, które powstają w wyniku operacji modulo wzniesienie H (fig. 7). Opisana powyżej „anizotropowa struktura matowa z kierunkiem uprzywilejowanym w zasadzie równoległym do osi współrzędnych x jest zastosowana jako profil reliefowy R(x,y). Padające światło 11 (fig. 5) jest zatem rozpraszane głównie w kierunku równoległym do osi współrzędnych y. W pierwszej części 14 powierzchni (fig. 12a) uformowana jest struktura dyfrakcyjna S(x,y) = R(x,y) + M(x,y), w drugiej zaś części 13 powierzchni (fig. 12a) uformowana jest struktura dyfrakcyjna S**(x,y) = R(-x,y) + M(-x,y). Na

PL 206 879 B1 podstawie fig. 12a objaśnione jest optyczne działanie cechy zabezpieczającej 16 przy świetle 11, padającym prostopadle na płaszczyznę x-y (fig. 9). Jeżeli cecha zabezpieczająca 16 leży w płaszczyźnie x-y, wówczas padające światło 11 o dużym natężeniu jest rozpraszane przez strukturę matową w obszarze minimów funkcji superpozycyjnej M(x,y), przy czym należy pominąć rozpraszające działanie pozostałych powierzchni częściowych 47 struktur dyfrakcyjnych S(x,y), S**(x,y). Światło, rozpraszane wstecznie przez części 13, 14 powierzchni, ma barwę padającego światła 11 (fig. 5) i w obu częściach 13, 14 powierzchni wykazuje taką samą jasność, w związku z czym pomiędzy obiema częściami 13, 14 powierzchni nie jest rozpoznawalny kontrast barw. Na fig. 12b padające światło 11 (fig. 5) pada pod kątem padania a na cechę zabezpieczającą 16, przechyloną w lewo wokół osi obrotu 41. Jedynie w drugiej części 13 powierzchni padające światło 11 (fig. 5) ulega jeszcze rozpraszaniu. W tych warunkach oświetleniowych jasność powierzchni pierwszej części 14 powierzchni jest o kilka rzędów wielkości mniejsza niż w drugiej części 13 powierzchni, w związku z czym pierwsza część 14 powierzchni wyróżnia się jako ciemna powierzchnia z jasnej drugiej części 13 powierzchni. Na fig. 12c cecha zabezpieczająca 16 jest odchylona w lewo, przy czym jasności powierzchni obu części 13, 14 są zamienione miejscami.

Na fig. 12a do 12c można by zamiast pojedynczej pierwszej części 14 powierzchni umieścić na drugiej części 13 dużą liczbę pierwszych części 14 powierzchni, tworzących logo, napis i temu podobne.

W innym przykładzie wykonania zamiast prostych funkcji matematycznych jako co najmniej we fragmentach ciągła funkcja superpozycyjna M(x,y) w strukturze dyfrakcyjnej S(x,y) znajdują zastosowanie także obrazy reliefowe, jakie stosuje się na monetach i medalach, przy czym korzystnie profil reliefowy R(x,y) stanowi „izotropowa struktura matowa. Obserwator elementu zabezpieczającego 2 w tym przykładzie wykonania ma wrażenie trójwymiarowego obrazu o charakterystycznej strukturze powierzchni. Przy obracaniu i przechylaniu elementu zabezpieczającego 2 zmienia się rozkład jasności na obrazie odpowiednio do oczekiwań dla prawdziwego obrazu reliefowego, jednak wystające elementy nie rzucają cienia.

Nie odchodząc od idei wynalazku, wszystkie struktury dyfrakcyjne ogranicza się w zakresie ich wysokości do wartości Hst (fig. 1), jak to objaśniono w odniesieniu do fig. 7. Profile reliefowe R(x,y) i funkcje superpozycyjne M(x,y), zastosowane w opisanych powyżej, specjalnych przykładach wykonania, można łączyć ze sobą dowolnie, tworząc inne struktury dyfrakcyjne S(x,y).

Zastosowanie opisanych powyżej cech zabezpieczających 16 w elemencie zabezpieczającym 2 ma tę zaletę, że cecha zabezpieczająca 16 stanowi skuteczną barierę przed próbami holograficznego kopiowania elementu zabezpieczającego 2. Na kopii holograficznej przesunięcia położenia względnie przesunięcia barw na powierzchni cechy zabezpieczającej 16 są widoczne jedynie w zmienionej formie.

Claims (19)

1. Element zabezpieczający z kompozytu warstwowego z osadzonymi pomiędzy przezroczystymi warstwami kompozytu warstwowego, mikroskopijnie drobnymi, czynnymi optycznie strukturami wzoru powierzchniowego, przy czym mikroskopijnie drobne, czynnie optycznie struktury w częściach powierzchni cechy zabezpieczającej, w wyznaczonej przez osie współrzędnych płaszczyźnie wzoru powierzchniowego, są uformowane w odbijającej powierzchni granicznej pomiędzy warstwami, przy czym co najmniej jedna część powierzchni ma wymiary większe niż 0,4 mm, znamienny tym, że co najmniej w jednej części (13; 14; 15) powierzchni mikroskopijnie drobną, czynną optycznie strukturę stanowi struktura dyfrakcyjna (S; S*; S**), utworzona w wyniku addytywnej względnie subtraktywnej superpozycji opisującej strukturę makroskopową funkcji superpozycyjnej (M) z mikroskopijnie drobnym profilem reliefowym (R), przy czym funkcja superpozycyjna (M), profil reliefowy (R) i struktura dyfrakcyjna (S; S*; S**) stanowią funkcje współrzędnych (x; y), zaś mikroskopijnie drobny profil reliefowy (R) opisuje jedną z uginających lub rozpraszających światło, mikroskopijnie drobnych, czynnych optycznie struktur (9), przy czym mikroskopijnie drobny profil reliefowy (R), odpowiednio do funkcji superpozycyjnej (M), jest niezmieniony, zaś zdefiniowana przez funkcję superpozycyjną (M), środkowa powierzchnia (33) jest co najmniej we fragmentach ciągła i w części swego obszaru zakrzywiona, ma w każdym punkcie (x; y) zadany przez gradient funkcji superpozycyjnej (M), lokalny kąt nachylenia (γ) i nie jest okresową funkcją trójkątną lub prostokątną, przy czym makroskopowa funkcja superpozycyjPL 206 879 B1 na (M) w ciągłym obszarze zmienia się powoli w porównaniu do mikroskopijnie drobnego profilu reliefowego (R).

2. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że funkcja superpozycyjna (M) stanowi we fragmentach ciągłą, okresową funkcję o częstości przestrzennej (F) co najwyżej 20 linii/mm.

3. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że funkcja superpozycyjna (M) stanowi asymetryczną, we fragmentach ciągłą, okresową funkcję o częstości przestrzennej (F) z przedziału od 2,5 do 10 linii/mm.

4. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że w części (13, 14, 15) powierzchni sąsiednie ekstremalne wartości funkcji superpozycyjnej (M) są oddalone od siebie o co najmniej 0,025 mm.

5. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że profil reliefowy (R) stanowi siatka dyfrakcyjna (32) o stałej wysokości (h) profilu, mająca wektor o współrzędnej kątowej (φ) i częstość przestrzenną (f) większą niż 300 linii/mm.

6. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że profil reliefowy (R) stanowi anizotropowa struktura matowa, mająca uprzywilejowany kierunek o współrzędnej kątowej (φ).

7. Element zabezpieczający według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że cecha zabezpieczająca (16; 16') ma co najmniej dwie sąsiednie części (13; 14; 15) powierzchni, oraz że w pierwszej części (14) powierzchni uformowana jest pierwsza struktura dyfrakcyjna (S), zaś w drugiej części (13; 15) powierzchni uformowana jest, różniąca się od pierwszej struktury dyfrakcyjnej (S), druga struktura dyfrakcyjna (S*; S**), przy czym wektor względnie uprzywilejowany kierunek pierwszego profilu reliefowego (R) w pierwszej części (14) powierzchni i wektor względnie uprzywilejowany kierunek drugiego profilu reliefowego (R) w drugiej części (13; 15) powierzchni są w zasadzie równoległe.

8. Element zabezpieczający według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że w strukturze dyfrakcyjnej (S; S*; S**) wektor siatki względnie uprzywilejowany kierunek profilu reliefowego (R) leży w zasadzie równolegle do płaszczyzny gradientu, wyznaczonej przez gradient (38) funkcji superpozycyjnej (M) i ustawioną prostopadle na powierzchni kompozytu warstwowego (1) normalną (21) do powierzchni.

9. Element zabezpieczający według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że w pierwszej części (14) powierzchni uformowana jest pierwsza struktura dyfrakcyjna (S), utworzona jako suma profilu reliefowego (R) i funkcji superpozycyjnej (M), oraz że w drugiej części (13; 15) powierzchni uformowana jest struktura dyfrakcyjna (S*), utworzona jako różnica (R - M) tego samego profilu reliefowego (R) i tej samej funkcji superpozycyjnej (M).

10. Element zabezpieczający według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że w strukturze dyfrakcyjnej (S; S*; S**) wektor siatki względnie uprzywilejowany kierunek profilu reliefowego (R) leży w zasadzie prostopadle do płaszczyzny gradientu, wyznaczonej przez gradient (38) funkcji superpozycyjnej (M) i ustawioną prostopadle na powierzchni kompozytu warstwowego (1) normalną (21) do powierzchni.

11. Element zabezpieczający według zastrz. 3, znamienny tym, że profil reliefowy (R) stanowi siatkę dyfrakcyjną (32), mająca wektor o współrzędnej kątowej (φ)) i częstość przestrzenną (f) większą niż 300 linii/mm, że część (13; 14; 15) powierzchni w każdym okresie (1/F) funkcji superpozycyjnej (M) jest podzielona na liczbę t powierzchni częściowych (47) o szerokości (1/(F-t), że przyporządkowana jednej powierzchni częściowej (47) siatka dyfrakcyjna (32) struktury dyfrakcyjnej (S; S*; S**) różni się co najmniej jednym parametrem od siatek dyfrakcyjnych (32) sąsiednich powierzchni częściowych (47), że podział i pokrycie powierzchni częściowych (47) strukturą dyfrakcyjną (S; S*; S**) powtarza się w każdym okresie (1/F), oraz że siatka dyfrakcyjna (32) ma współrzędną kątową (φ) i/lub częstość przestrzenną (f) odpowiednio do lokalnego nachylenia (γ) w powierzchni częściowej (47), oraz że w obrębie każdego okresu (1/F) parametry siatki dyfrakcyjnej (32) są zmieniane krokowo lub w sposób ciągły w zadanym przedziale współrzędnych kątowych (δφ) względnie w zadanym przedziale częstości przestrzennych ^t).

12. Element zabezpieczający według zastrz. 5 albo 6, albo 11, znamienny tym, że w pierwszej części (14) powierzchni pierwsza struktura dyfrakcyjna (S) jest utworzona z sumy profilu reliefowego (R) i funkcji superpozycyjnej (M), oraz że w drugiej części (13; 15) powierzchni struktura dyfrakcyjna (S**) stanowi lustrzane odbicie pierwszej struktury dyfrakcyjnej (S) na płaszczyźnie wzoru powierzchniowego (12).

13. Element zabezpieczający według zastrz. 5, znamienny tym, że w co najmniej jednej części (13; 14; 15 powierzchni uformowana jest struktura dyfrakcyjna (S), utworzona jako suma funkcji su14

PL 206 879 B1 perpozycyjnej (M) i profilu reliefowego (R), że częstość przestrzenna (f₁) profilu reliefowego (R) jest mniejsza niż 2400 linii/mm, zaś funkcja superpozycyjna (M) w płaszczyźnie ugięcia (20)) profilu reliefowego (R) ma lokalne nachylenie (γ), że część (13; 14; 15) powierzchni graniczy z polem tła (46) cechy zabezpieczającej (16), że pole tła (46) ma równolegle do warstwy wierzchniej (4) środkową powierzchnię (33) o nachyleniu γ = 0°, w której uformowana jest sinusoidalna siatka dyfrakcyjna (32) o drugiej częstości przestrzennej (f2) i ustawionym równolegle w płaszczyźnie ugięcia (20) profilu reliefowego (R) wektorem, że druga częstość przestrzenna (f₂) jest tak dobrana, że przy prostopadłym oświetleniu białym światłem (11) w jednym kierunku patrzenia pod zadanym dodatnim kątem patrzenia (+3) część (13; 14; 15) powierzchni i pole tła (46) nie różnią się barwą ugiętego światła, oraz że po obrocie kompozytu warstwowego (1) o 180° wokół normalnej (21) do powierzchni pod ujemnym kątem patrzenia (-3) część (13; 14; 15) powierzchni i pole tła (46) różnią się barwą ugiętego światła.

14. Element zabezpieczający według zastrz. 1, znamienny tym, że profil reliefowy (R) stanowi izotropowa struktura matowa.

15. Element zabezpieczający według zastrz. 14, znamienny tym, że funkcja superpozycyjna M(x,y) opisuje obraz reliefowy.

16. Element zabezpieczający według zastrz. 14, znamienny tym, że funkcja superpozycyjna M(x,y) opisuje czaszę kulistą.

17. Element zabezpieczający według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, znamienny tym, że struktura dyfrakcyjna (S; S*; S**) jest ograniczona do wysokości (H_ST) mniejszej niż 40 um, zaś funkcja superpozycyjna (M) jest ograniczona do wzniesienia (H) mniejszego niż 30 um, przy czym zastosowana w strukturze dyfrakcyjnej (S; S*; S**) wartość (z) funkcji superpozycyjnej (M) jest równa {(M) + C(x;y))} modulo wzniesienie (H) - C(x;y), przy czym funkcja C(x,y) jest co do wartości ograniczona do połowy wysokości (H_ST) struktury.

18. Element zabezpieczający według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, znamienny tym, że następne elementy powierzchniowe (17; 18; 19) z czynnymi optycznie strukturami (9) stanowią części wzoru powierzchniowego (12), oraz że co najmniej jeden z elementów powierzchniowych (17; 18; 19) graniczy z cechą zabezpieczającą (16).

19. Element zabezpieczający według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, znamienny tym, że na co najmniej jednej z części (13; 14; 15) powierzchni umieszczony jest co najmniej jeden znacznik (37) z różniącą się od struktury dyfrakcyjnej (S; S*; S**), czynną optycznie strukturą (9), oraz że znacznik (37), stosowany jako znak odniesienia dla ustawiania kompozytu warstwowego (1), zawiera jedną z czynnych optycznie struktur (9) z grupy obejmującej dyfrakcyjne lub rozpraszające światło struktury reliefowe lub powierzchnię lustrzaną.