МНОГОСЛОЙНОЕ ТЕЛО
MULTILAYER BODY

Описание
Изобретение относится к многослойному телу с элементами оптического эффекта.
В DE 4334847 А1 описан ценный документ с вырезом в виде окошка, закрытым светопроницаемой пленкой. Упомянутый вырез с защитным признаком имеют дифракционную структуру и/или тонкослойное устройство преломляющего и/или дифракционно-оптического эффекта.
Из WO 98/15418 известен самоверифицирующийся защищенный документ, содержащий закрытое прозрачным полимерным материалом окошко и защитный элемент. Прозрачный полимерный материал содержит в зоне окошка верифицирующее средство, например оптическую линзу, поляризующую структуру или элемент для создания муарового эффекта. Для верификации защищенного документа его складывают так, чтобы окошко совместилось с защитным элементом и защитный элемент можно было рассмотреть через окошко. За счет взаимодействия верифицирующих средств возникает особый оптический эффект.
В ЕР 0435029 В2 описан носитель данных, например ценная бумага или удостоверение, с жидкокристаллическим защитным элементом, под которым нанесен невидимый код. Защитный элемент обеспечивает разные цветовые впечатления под разными углами зрения. Такой жидкий кристалл используется также в продукте под названием Varifeye. Этот продукт представляет собой банкноту из бумаги, в которую подобно водяному знаку помещается окошко. Прозрачная полимерная пленка, в которую помещены жидкий кристалл и дифракционное OVD (Optically Variable Device - оптически изменяющееся устройство), закрывает окошко. В зависимости от яркости фона окошко показывает различные цветовые эффекты. В качестве опции в окошке позади жидкого кристалла может быть расположена, например, черная надпечатка, так что наблюдатель воспринимает изменение цвета, даже если окошко не рассматривается на темном фоне.
В основе изобретения лежит задача создания многослойного тела с усовершенствованным элементом оптического эффекта.
Эта задача решается посредством многослойного тела, в частности защищенного документа, содержащего несущую подложку и прозрачный слой, который по меньшей мере частично расположен в окошке или в прозрачной области несущей подложки, причем прозрачный слой имеет по меньшей мере один первый и второй участки с изменяющимся показателем преломления, расположенные рядом друг с другом в образованной прозрачным слоем плоскости, причем по меньшей мере первый и второй участки по меньшей мере частично расположены в окошке или в прозрачной области несущей подложки, причем каждый из участков имеет множество периодически расположенных, образующих элемент оптического эффекта, образованных изменением показателя преломления узлов, которые расположены, в основном, в параллельных друг другу плоскостях, причем плоскости по меньшей мере на первом участке не параллельны плоскостям по меньшей мере на втором участке, и по меньшей мере на одном из участков плоскости проходят не параллельно и не перпендикулярно плоскости слоя, так что падающий на лицевую и обратную стороны многослойного тела свет дифрагируется элементами оптического эффекта, которые в отраженном свете создают разный при виде спереди и сзади оптический эффект.
Многослойное тело отличается особыми оптическими эффектами. За счет расположения элементов оптического эффекта в окошке или в прозрачной области несущей подложки освещение элементов оптического эффекта может осуществляться с обеих сторон защищенного документа. Под термином «окошко» ниже следует понимать прозрачную область защищенного документа, через которую свет может проникать с обеих сторон. «Прозрачный» означает светопроницаемый. Эта прозрачность может быть обеспечена также только для ограниченной области спектра, например для красного света. Если свет падает на обращенную к наблюдателю сторону окошка, то говорят об отраженном свете (рассмотрение в отраженном свете). Если же свет падает на обращенную от наблюдателя сторону окошка, то говорят о проходящем свете (рассмотрение на просвет).
За счет расположения по меньшей мере двух выполненных по-разному участков в окошке можно достичь образования непрозрачных отражающих изображений в прозрачном окошке, оказывающих особое впечатление на наблюдателя. В зависимости от ориентации плоскостей по меньшей мере на двух участках, угла падения света на многослойное тело и угла его рассмотрения возникают разные оптические эффекты. При рассмотрении лицевой стороны многослойного тела в отраженном свете наблюдатель воспринимает в окошке первую изобразительную информацию. Если защищенный документ повернуть на 180° вокруг лежащей в плоскости многослойного тела оси и рассмотреть его с обратной стороны, то наблюдатель будет воспринимать в отраженном свете в окошке вместо первой изобразительной информации отличающуюся от нее вторую изобразительную информацию. Лежащая в плоскости многослойного тела ось представляет собой, например, ось параллельно продольной или вертикальной кромке многослойного тела. При повороте многослойного тела на 180° вокруг перпендикулярной плоскости многослойного тела оси возникают другие эффекты, например контраст темного/светлого/темного к темному/светлому.
Кроме того, многослойное тело отличается тем, что описанные элементы оптического эффекта выполнены таким образом, что они отклоняют или дифрагируют падающий свет в узкие угловые диапазоны. Эти угловые диапазоны намного уже, чем у обычных дифракционных структур, например дифракционных рельефных структур. За счет этого достигается очень избирательный оптический эффект, т.е. наблюдатель воспринимает оптический эффект только в очень ограниченном, точно определенном угловом диапазоне.
В частности, благодаря многослойному телу можно достичь того, что изобразительная информация, содержащаяся в элементе оптического эффекта, будет видна только в очень особых ситуациях освещения. За счет этого при поворачивании многослойного тела для наблюдателя возникнет четкая и резкая смена между наличием и отсутствием изобразительной информации.
Предпочтительно многослойное тело представляет собой защищенный документ. Однако многослойное тело может найти применение также в декоративных целях.
Другие преимущественные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах формулы.
Может быть предусмотрено, что элементы оптического эффекта проявляют на просвет оптически изменяющийся эффект. Элемент оптического эффекта может быть расположен в окошке или в прозрачной области несущей подложки, например, так, что его можно рассматривать на просвет. Предпочтительно прозрачный слой многослойного тела показывает в отраженном свете иную изобразительную информацию, чем при рассмотрении на просвет.
За счет расположения по меньшей мере двух выполненных по-разному участков в окошке можно достичь образования непрозрачных отражающих изображений в прозрачном окошке, оказывающих особое впечатление на наблюдателя. В зависимости от ориентации плоскостей по меньшей мере на двух участках, угла падения света на многослойное тело и угла его рассмотрения возникают разные оптические эффекты. Так, например, возможно, что при рассмотрении лицевой стороны защищенного документа на просвет наблюдатель будет воспринимать в окошке первую изобразительную информацию. Если при неизменных в остальном падении света и угле рассмотрения повернуть защищенный документ на 180°, то наблюдатель будет воспринимать на просвет в окошке вместо первой изобразительной информации вторую изобразительную информацию.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения плоскости на первом участке повернуты относительно плоскостей на втором участке, предпочтительно на угол по меньшей мере 1°. Таким образом, плоскости группы плоскостей на первом участке не параллельны плоскостям группы плоскостей на втором участке, а угол пересечения обеих групп плоскостей составляет по меньшей мере 1°. Может быть предусмотрено, что, в основном, параллельные друг другу плоскости на первом участке содержат первую изобразительную информацию, которая видна наблюдателю за счет отклонения или дифракции света на плоскостях. Далее может быть предусмотрено, что, в основном, параллельные друг другу плоскости на втором участке содержат вторую изобразительную информацию, которая видна наблюдателю за счет отклонения или дифракции света на плоскостях.
Если плоскости на первом участке по своей ориентации достаточно отличаются от ориентации плоскостей на втором участке, то наблюдатель в первой ситуации освещения воспринимает первую изобразительную информацию, а во второй ситуации освещения - вторую изобразительную информацию. Под термином «достаточно» следует понимать угол, предпочтительно угол, который больше или равен 1° и при котором первая и вторая изобразительные информации не накладываются друг на друга, и наблюдатель воспринимает четко отделенные друг от друга изобразительные информации.
Например, состоящее из двух цифр число, например число «50», образовано двумя различными участками с разной ориентацией плоскостей, причем первая цифра «5» выполнена в виде участка с первой ориентацией плоскостей, а вторая цифра «0» - в виде участка со второй ориентацией плоскостей. Таким образом, например, возможно, чтобы первая цифра представлялась красной, а вторая цифра - зеленой.
Предпочтительно каждый участок имеет в плоскости слоя протяженность по площади, которая в каждом направлении в пределах плоскости слоя составляет по меньшей мере 20 мкм. Предпочтительно эта минимальная протяженность по площади составляет 300 мкм. За счет этой протяженности по площади участок воспринимается невооруженным глазом всегда в виде цельного образования.
Далее может быть предусмотрено, что каждый участок содержит элемент оптического эффекта, выполненный в виде объемной голограммы, созданной с помощью специальной техники отображения. Каждая объемная голограмма содержит узлы, образованные за счет изменения показателя преломления. В идеальном случае узлы выполнены так, что они образуют так называемые плоскости Брэгга, т.е. плоскости, образованные за счет изменения показателя преломления. Следовательно, изменения показателя преломления локализованы в плоскостях Брэгга, которые впервые были описаны в связи с рентгеноструктурным анализом кристаллов. При падении света плоскости Брэгга действуют в качестве дифракционных решеток и за счет дифракции и интерференции создают оптический эффект.
В этом варианте узлы, образованные на участках за счет изменения показателя преломления и расположенные, в основном, в параллельных друг другу плоскостях, представляют собой плоскости Брэгга объемных голограмм. В свою очередь, в основном, параллельные друг другу плоскости образуют плоскости Брэгга объемных голограмм. Ориентация плоскостей реализуется, например, посредством описанной ниже специальной техники отображения, как это описано ниже, так что элементы оптического эффекта реализованы в виде специальной объемной голограммы.
Предпочтительно прозрачный или полупрозрачный слой, расположенный в или на защищенном документе, отличается оптимально выполненными объемными голограммами, толщина которых ограничена вниз оптическими законами образования объемных голограмм. Поэтому прозрачный слой может использоваться также в защищенном документе, который при использовании нагружается на изгиб, как это происходит, например, в случае банкнот. Поскольку объемная голограмма выполнена в прозрачном слое, неожиданный оптический эффект образования непрозрачных отражающих изображений в прозрачном окошке производит особое впечатление.
По сравнению с традиционными дифракционными структурами (радужные голограммы) в выполненных в защищенном документе объемных голограммах контраст выше, и в них можно также хранить фазовые информации. За счет этого могут быть созданы в значительной степени одноцветные светлые изображения, воспринимаемые только под относительно узким углом зрения.
Может быть предусмотрено, что объемные голограммы в прозрачном слое создаются за счет оптической контактной копии оригинала, в котором отформованы перемежающиеся области с разными поверхностными или киноформными структурами, содержащими разные изобразительные информации. За счет целенаправленного выбора этих структур элементы оптического эффекта выполнены так, что по меньшей мере на двух участках плоскости Брэгга ориентированы, как это описано выше, и создают в отраженном свете две разные изобразительные информации, воспринимаемые под разными углами зрения. Также может быть предусмотрено выполнение элементов оптического эффекта за счет целенаправленного выбора этих структур так, что по меньшей мере два участка создают на просвет две разные изобразительные информации, воспринимаемые под разными углами зрения.
Предпочтительно структуры выбираются так, что выполненные на первом и втором участках плоскости не параллельны и не перпендикулярны плоскости слоя и что плоскости на первом участке ориентированы не параллельно плоскостям на втором участке.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения участки перемежаются. Перемежающееся расположение выполнено так, что первый участок состоит из множества расположенных рядом друг с другом в плоскости слоя первых отдельных зон, второй участок состоит из множества расположенных рядом друг с другом в плоскости слоя вторых отдельных зон, а первые и вторые отдельные зоны расположены рядом друг с другом в плоскости произвольно.
Возможно, чтобы первый участок, состоящий из множества отдельных зон, содержал первую объемную голограмму с первой изобразительной информацией, а второй участок, состоящий из множества отдельных зон, содержал вторую объемную голограмму со второй изобразительной информацией. За счет перемещающегося расположения отдельных зон первого и второго участков в первой ситуации освещения первый участок создает первое объемно-голографическое изображение, а во второй ситуации освещения второй участок создает второе объемно-голографическое изображение. Например, при рассмотрении защищенного документа наблюдатель различает в отраженном свете созданное первым участком первое объемно-голографическое изображение, а при поворачивании защищенного документа - созданное вторым участком второе объемно-голографическое изображение.
Области могут перемежаться различным образом. Например, речь может идти о перемежающихся растрах, например линейных растрах. При этом одна область может воспроизводить, например, текстовую информацию, а другая - изобразительную. Однако может быть также предусмотрено, что одна область воспроизводит информацию, а другая образует окружающее поле, на котором выделяется информация. Информация может представлять собой, например, логотип, который в одном положении рассмотрения представляется светлым на темном фоне, а в другом положении рассмотрения - темным на светлом фоне. Может быть также предусмотрено, чтобы при поворачивании или смещении объемной голограммы происходила смена с позитивного изображения на негативное и наоборот. Кроме того, области могут быть выполнены так, что одна из них образует край другой. Так, одна область может воспроизводить, например, обрамление буквенно-цифрового знака, а другая - сам буквенно-цифровой знак.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения участки по меньшей мере с двумя изобразительными информациями расположены в виде растра шириной менее 300 мкм, предпочтительно 20-50 мкм. При особенно благоприятных условиях, т.е. при рассмотрении контрастных мотивов при хорошем освещении предел разрешающей способности человеческого глаза составляет 300 мкм. При малом контрасте и неблагоприятном освещении разрешающая способность может снизиться на коэффициент 3-5. Следовательно, ширина растра 20-50 мкм больше не может различаться невооруженным человеческим глазом, так что растрирование изобразительной информации не воспринимается, а каждая видимая область представляется в виде однородной области.
Далее может быть предусмотрено, что растр представляет собой полосовой растр. Полосовой растр реализуется особенно просто. Однако могут быть предусмотрены и другие растры, в частности, если должны перемежаться более двух разных изобразительных информаций. Речь может идти, например, о пиксельном растре, причем оригинал изготавливается с помощью электронно-лучевой технологии. Растрирование обеспечивает то, что изобразительные информации отделены друг от друга также в объемной голограмме, благодаря чему не возникает потерь яркости и/или резкости за счет наложения изобразительных информаций в объемной голограмме.
Возможно также выполнение элементов оптического эффекта не за счет строго отграниченных друг от друга, перемежающихся областей, например с использованием растровых изображений, а посредством взаимосвязанных областей, например, с использованием гильошей. Под термином «гильош» понимается орнамент из нескольких переплетающихся между собой и накладывающихся друг на друга линий, причем отдельные линии часто образуют асимметричные замкнутые эллипсы или круги. Возможна, например, реализация объемной голограммы, в которой гильош представляется наблюдателю вращающимся, если прозрачный слой поворачивать вперед и назад. Это может быть достигнуто за счет того, что каждая линия гильоша имеет иной азимут. Оригинал для получения гильошной голограммы выполнен при этом в виде профилированной дифракционной решетки, причем каждая фаза гильоша имеет иной азимут от -45° до +45°.
Далее может быть предусмотрено, что плоскости первого участка образуют с плоскостью слоя угол более 45° и менее 90°. Предпочтительно плоскости первого участка расположены приблизительно перпендикулярно плоскости слоя, в частности образуют с плоскостью слоя угол по меньшей мере 80°, однако менее 90°. Таким образом, свет, падающий приблизительно перпендикулярно на обратную сторону защищенного документа, дифрагируется на плоскостях первого участка через окошко или прозрачную область. Таким образом, хранящаяся в плоскостях первого участка изобразительная информация воспринимается наблюдателем на просвет. Дополнительно может быть также предусмотрено, что плоскости первого участка образуют с плоскостью слоя угол максимум 30°. В этом случае оба участка взаимодействуют так, что плоскости первого участка создают оптический эффект в проходящем свете (на просвет), а плоскости второго участка создают оптический эффект в отражении (отраженный свет).
В частности, может быть предусмотрено, что на первом участке выполнена восстанавливаемая в проходящем свете голограмма, плоскости Брэгга которой приблизительно перпендикулярны плоскости слоя. За счет этого свет, падающий на обратную сторону защищенного документа приблизительно перпендикулярно плоскости слоя и проходящий через восстанавливаемую в проходящем свете голограмму, дифрагируется от нормали к плоскости слоя. Дополнительно может быть предусмотрено, что на втором участке выполнена отражательная голограмма, у которой падающий на лицевую сторону защитного элемента свет отражается.
Например, восстанавливаемая в проходящем свете голограмма содержит первую изобразительную информацию, например квадрат, а отражательная голограмма - вторую изобразительную информацию, например звезду. При падении света на лицевую сторону защищенного документа и ее рассмотрении становится видна изобразительная информация отражательной голограммы, например звезда. С другой стороны, при падении света на обратную сторону защищенного документа и ее рассмотрении свет освещает через окошко восстанавливаемую в проходящем свете голограмму, и становится видна изобразительная информация этой голограммы, например квадрат.
Предпочтительно прозрачный слой выполнен в виде фоточувствительного слоя толщиной предпочтительно 5-30 мкм. Оптимальная толщина прозрачного слоя зависит в том числе от применяемого материала и может быть определена опытным путем. По сравнению с дифракционными рельефными структурами со стандартной глубиной профиля в диапазоне нескольких сот нм прозрачный слой имеет относительно большую толщину. Причина этого в том, что у объемной голограммы изобразительная информация хранится в одном объеме, а не как у дифракционной рельефной структуры в единственной граничной поверхности (дифракционный поверхностный рельеф).
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения прозрачный слой расположен частично в непрозрачной области несущей подложки, предпочтительно в окрашенной темным цветом области несущей подложки. Может быть предусмотрено, что по меньшей мере первый и по меньшей мере второй участки расположены по меньшей мере частично в непрозрачной области несущей подложки. Может быть также предусмотрено, что в непрозрачной и прозрачной областях защищенного документа расположено по одному по меньшей мере первому и одному по меньшей мере второму участкам, причем изобразительная информация на первых участках одинакова, как одинакова изобразительная информация на вторых участках. Предпочтительно на первых и вторых участках расположены объемные голограммы.
Объемная голограмма на темном фоне видна очень хорошо. Благодаря воспринимаемому цветовому эффекту и яркости объемной голограммы последняя может выполнять такую же функцию, что и известное пленочное окошко, которое в зависимости от фона показывает темную или светлую поверхность, т.е. у которого видимая область пленки изменяется в зависимости от яркости. Рассматривая лицевую сторону защищенного документа, наблюдатель может располагать за его прозрачной областью попеременно темный и светлый объекты. В зависимости от яркости фона изменяются воспринимаемый цветовой эффект и яркость объемной голограммы. Объемная голограмма в непрозрачной области служит при этом в качестве эталона. Если фон объемной голограммы в непрозрачной области темный, например запечатан темной краской, то наблюдатель воспринимает объемную голограмму в непрозрачной области как более цветную и более яркую, чем объемную голограмму, расположенную в прозрачной области.
Возможно запечатывание нижней стороны прозрачного слоя темной краской, например нижней стороны прозрачного слоя, на которой расположены объемные голограммы. Предпочтительно эта печать выполнена в виде частичной надпечатки с небольшими запечатанными областями в зоне окошка и, например, надпечаткой на всей поверхности в непрозрачных областях несущей подложки. Возможно также нанесение прозрачного слоя с темным адгезивом на непрозрачные области несущей подложки.
В качестве несущей подложки прозрачного слоя, который расположен в или на защищенном документе, может служить, например, бумажная банкнота с окошком, пластиковая банкнота с окошком или пластиковая карта с окошком. Оптический элемент, расположенный в многослойном теле и образованный прозрачным слоем, может быть расположен на или в несущей подложке одним из следующих способов. Оптический элемент может быть помещен в ланимирующую пленку, расположенную в виде полосы или слоя на бумажной банкноте, причем по меньшей мере часть оптического элемента расположена в зоне окошка банкноты. Такая ланимирующая пленка содержит, например, помимо оптических элементов пленку-основу (например, ПЭТ-пленку толщиной 12-60 мкм) и слой клея, посредством которого ланимирующая пленка фиксирована на банкноте (ПЭТ=полиэтилентерефталат).
Оптический элемент может быть помещен также в переносимый слой переводной пленки, в частности пленки горячего тиснения, которая наносится в виде полосок или накладок на бумажную банкноту, причем по меньшей мере часть оптического элемента расположена в зоне окошка банкноты. Оптический элемент может быть также размещен на поверхности пластиковой банкноты, например посредством горячего прессования. Кроме того, оптический элемент может быть также нанесен, например, посредством горячего прессования на поверхность одного из полимерных слоев, из которых состоит пластиковая банкнота, так что оптический элемент после соединения этих полимерных слоев заделан в несущую подложку. Оптический элемент может быть также размещен на поверхности пластиковой карты, например идентификационной карты. В случае идентификационной карты с PCI (Polycarbonate Inlay) оптический элемент может быть размещен в или на слое, выполненном в виде одного из нижних слоев готовой подложки карты; другими словами, в случае идентификационных карт оптический элемент может быть заделан в поликарбонат.
Далее может быть предусмотрено, что прозрачный слой выполнен в виде части пленочной конструкции. Последняя содержит один или несколько элементов следующей группы: дифракционное OVD, предпочтительно дифракционная рельефная структура, изменяющийся по цвету оптический элемент, поляризующий оптический элемент, дифракционная или рефракционная линза, устройство из дифракционных или рефракционных микролинз, цветная пленка, антенна для передачи и/или приема электромагнитных сигналов, солнечный элемент, индикатор/дисплей, электронная схема. В последнем случае речь идет предпочтительно об электронной схеме, содержащей один или несколько электрических функциональных слоев, нанесенных из раствора, например посредством печати, ракеля, литья или распыления. В случае этих электрических функциональных слоев речь идет предпочтительно об электрически полупроводящих слоях, электроизолирующих слоях и/или электропроводящих слоях. При этом в качестве полупроводников для электрически полупроводящих слоев используются предпочтительно органические полупроводники. Электронная схема включает в себя также предпочтительно один или несколько органических полевых транзисторов и вместе, например, с предусмотренной в пленочной конструкции антенной образует RFID-метку. Слои электронной схемы нанесены при этом на остальные слои пленочной конструкции предпочтительно посредством печати, напыления, горячего тиснения и ламинирования.
Возможно, чтобы расположенные в пленочной конструкции элементы не закрывали по меньшей мере первые и вторые участки, т.е. элементы в плоскости слоя расположены рядом по меньшей мере с первыми и вторыми участками. Также возможно, чтобы расположенные в пленочной конструкции элементы по меньшей мере частично закрывали по меньшей мере первые и вторые участки, например взаимодействие линзы и объемной голограммы вызывает дополнительный оптический эффект.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения прозрачный слой выполнен в виде части ламинирующей пленки и/или переносимого слоя, которая/который нанесен на несущую подложку в виде полоски или накладкой. Под «накладкой» понимается плоский пленочный элемент или элемент слоя правильного или неправильного контура, у которого в противоположность к «полоске» протяженность в поперечном направлении существенно не отличается от протяженности в продольном направлении.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения прозрачный слой выполнен в виде фотополимерного слоя. Фотополимеры представляют собой смолы, которые сшиваются, т.е. полимеризуются, под действием высокоэнергетического света, в частности ультрафиолетового, и за счет этого изменяют свой показатель преломления. Прозрачный слой образует тогда фоточувствительный слой, что важно для получения первых и вторых участков с содержащейся в них изобразительной информацией. Для получения объемных голограмм предусмотрены специальные фотополимеры, показатель преломления которых изменяется за счет интенсивного экспонирования, например OmniDex фирмы ”DuPont”.
Изобретение поясняется ниже на нескольких примерах его осуществления с помощью сопровождающих чертежей, на которых изображено:
Фиг.1а, b - первый пример применения защищенного документа;
Фиг.2a, b - второй пример применения защищенного документа;
Фиг.3 - принцип объемной голограммы;
Фиг.4a-d - схематично четыре возможных устройства участков при виде сверху;
Фиг.5а - конструкция для получения первого прозрачного слоя в схематичном разрезе;
Фиг.5b - функционирование первого прозрачного слоя в схематичном разрезе;
Фиг.5с - пример расположения перемежающихся участков первого прозрачного слоя;
Фиг.6а - конструкция для получения второго прозрачного слоя в схематичном разрезе;
Фиг.6b - функционирование второго прозрачного слоя в схематичном разрезе;
Фиг.6с - пример расположения соседних участков второго прозрачного слоя;
Фиг.7а - схематичный разрез третьего защищенного документа;
Фиг.7b - принцип функционирования защищенного документа из фиг.7а при рассмотрении лицевой стороны;
Фиг.7с - принцип функционирования защищенного документа из фиг.7а при рассмотрении обратной стороны;
Фиг.8 - третий пример применения защищенного документа;
Фиг.9a, b - принцип функционирования защищенного документа в отраженном свете и на просвет.
На фиг.1а и 1b при виде спереди и сзади изображен защищенный документ 1 с прозрачным слоем 12. Документ 1 представляет собой в данном примере ценный документ, например банкноту или чек. Также возможно выполнение документа 1 в виде идентификационного документа, например удостоверения. Также возможно выполнение документа 1, например, в виде этикетки для защиты продукта или наклейки на прозрачном футляре для компакт-диска в целях подтверждения оригинальности/подлинности.
Документ 1 состоит из гибкой несущей подложки 11, на которой в окошке 15 расположен прозрачный слой 12. Несущая подложка 11 представляет собой предпочтительно несущую подложку из бумажного материала, которая снабжена надпечаткой и в которую помещены другие защитные признаки, например водяные знаки или защитные нити. Также может быть предусмотрена негибкая несущая подложка 11, как, например, в случае идентификационных или кредитных карт.
Однако возможно также, чтобы несущая подложка 11 представляла собой полимерную пленку или ламинат, состоящий из одного или нескольких бумажных и полимерных слоев.
В случае если речь идет, например, о банкноте, толщина несущей подложки может лежать в диапазоне 0,06-0,15 мм. В несущей подложке 11, например, посредством высекания или вырезания выполнено окошко 15, которое затем снова закрывается за счет нанесения, например полного наклеивания, прозрачного слоя 12. Таким образом, документ 1 содержит прозрачный слой 12, расположенный по меньшей мере частично в окошке 15 несущей подложки 11.
Однако возможно также применение в качестве материала несущей подложки 11 уже прозрачного или частично прозрачного материала, а несущая подложка 11 может оставаться тем самым в зоне окошка 15. Это, например, тот случай, когда несущая подложка 11 содержит прозрачную полимерную пленку, которая в зоне окошка 15 не снабжена ни замутняющим слоем, ни печатью. Далее можно также образовать окошко 15 уже при изготовлении бумаги, а прозрачный слой 12 поместить в несущую подложку 11 по типу широкой защитной нити.
Далее возможно сначала нанесение прозрачного слоя или пленочного элемента на несущую подложку, а затем запечатывание. Предпочтительно прозрачный слой запечатывается при этом с обратной стороны.
При этом могут применяться как «нормальные» печатные материалы, так и печатные материалы, снабженные оптически изменяющимися пигментами.
В процессе изготовления документа 1 возможно нанесение прозрачного слоя 12 на чистую, незапечатанную несущую подложку, например после вырезания окошка 15 во время изготовлении несущей подложки. Возможно также нанесение прозрачного слоя 12 на уже готовую запечатанную несущую подложку, например, методом офсетной печати, однако еще перед следующей за ней глубокой печатью.
Как показано на фиг.1а, 1b, при рассмотрении лицевой стороны документа 1 на прозрачном слое 12 виден кленовый лист 13. При рассмотрении обратной стороны документа 1 на прозрачном слое 12 виден крест 14.
На фиг.2а, 2b изображен второй пример применения описанного выше документа.
На фиг.2а изображен защищенный документ 10, состоящий из гибкой несущей подложки 101, имеющей после первого этапа изготовления вырез 104 в виде окошка. В данном примере документ 10 представляет собой банкноту. На втором этапе изготовления на документ 10 была нанесена защитная полоска 103, которая закрывает вырез 104. Защитная полоска 103 имеет на верхнем отрезке два участка 102 с изменяющимся показателем преломления, расположенных в вырезе 104. Защитная полоска 103 состоит из многослойного тела с прозрачным слоем 30 и прозрачным слоем-основой, например из полиэтилена, полиэтилентерефталата, полиэтиленнафталата или поликарбоната, и имеет толщину в диапазоне от 5 до 20 мкм. Защитная полоска 103 может быть частично запечатана методом офсетной, глубокой или трафаретной печати или может быть расположена на подложке, запечатанной одним из этих способов.
На фиг.2b изображен подробный вид выреза 104 в виде окошка. Он имеет контур в виде бабочки. Вырез 104 закрыт защитной полоской 103, образованной ламинирующей пленкой, содержащей прозрачный слой 30. Последний имеет в зоне выреза 104 обозначение стоимости (число 100), выполненное в виде расположенной в прозрачном слое 30 объемной голограммы. Оставшиеся области 105 выреза 104 выполнены в виде прозрачных областей пленки. На фиг.2b показан вид через оставшиеся области 105 посредством расположенного позади документа 10 текста.
На фиг.3 изображен схематичный вертикальный разрез прозрачного слоя 30, который представляет собой предпочтительно фотополимерный слой с приблизительно плоскопараллельными поверхностями 30а, 30b и толщиной 32. Эта толщина 32 лежит обычно в диапазоне 5-30 мкм. Наискось к образованной слоем 30, приблизительно параллельной ее обеим поверхностям 30а, 30b плоскости 33 темными и светлыми линиями обозначена периодическая модуляция показателя преломления. За счет изменения показателя преломления в прозрачном слое 30 выполнено множество периодически расположенных узлов. Эти узлы, которые в своей совокупности вызывают дифракцию падающего света и тем самым образуют элемент оптического эффекта, расположены, в основном, в параллельных друг другу плоскостях 31. Узлы имеют показатель преломления n', который отличается от показателя преломления n оставшихся областей прозрачного слоя на значение δ: n'=n+δ. Прозрачный слой 30 имеет, следовательно, зависимый от места показатель преломления n'=n+δ, благодаря чему в прозрачном слое 30 хранится трехмерный узор показателя преломления.
Этот трехмерный узор показателя преломления может быть создан за счет голографического интерференционного устройства, например конструкции, в которой когерентный световой луч (лазерный источник) отклоняется дифракционной рельефной структурой реплицирующего слоя: лазерный луч, падающий для записи объемной голограммы на фотополимерный слой 30, сначала преломляется на нем, а затем отклоняется фотополимерным слоем 30 за счет дифракции на решетчатой структуре реплицирующего слоя. Отклоненные лучи образуют объектную волну, которая интерферирует с образованной падающим лучом эталонной волной и вызывает при этом в фотополимерном слое 30 локальную полимеризацию. Вследствие полимеризации показатель преломления фотополимерного слоя 30 локально изменен. Изменения показателя преломления локализованы в так называемых плоскостях Брэгга 31, которые были описаны выше в связи с рентгеноструктурным анализом кристаллов.
Различные выполнения такого устройства описаны ниже.
Для изготовления объемной голограммы, которая может быть выполнена в защищенном документе, фоточувствительный слой непосредственно или через прозрачную оптическую среду приводится в контакт с лицевой стороной оригинала, в котором отформованы перемежающиеся области по меньшей мере с двумя разными поверхностными структурами, содержащими по меньшей мере две разные изобразительные информации. Поверхностные структуры выполнены, например, в виде двух асимметричных рельефных структур, которые за счет особого выполнения подходят для создания описанных выше оптических элементов в фоточувствительном слое (прозрачный слой).
Асимметричные рельефные структуры выполнены так, что они отражают или дифрагируют падающий свет в заданном угловом положении, которое определено так, что отраженный/дифрагированный световой луч занимает угловое положение относительно образованной прозрачным слоем плоскости, которая перпендикулярна нужной ориентации плоскостей 31. Следовательно, угловые положения, в которых обе асимметричные рельефные структуры отражают/дифрагируют падающий световой луч, отличаются друг от друга и зависят также от углового положения, в котором когерентный световой луч падает на асимметричные рельефные структуры. На основе нужной ориентации плоскостей 31 и конструкции заданного голографического экспонирующего устройства можно таким образом, путем простого расчета определить выбираемый угол отклонения асимметричных рельефных структур. Под углом отклонения здесь следует понимать угол, на который асимметричная рельефная структура отклоняет от нормали к поверхности вертикально падающий световой луч за счет рефракционного отражения или дифракции. В качестве асимметричных рельефных структур предпочтительно используются поясняемые ниже профилированные дифракционные решетки. Кроме того, можно также предусмотреть на соответствующих участках поверхности два разных киноформа, обладающих соответствующим характером отклонения.
Угол отклонения этих асимметричных рельефных структур лежит предпочтительно в диапазоне 10-30°. Фоточувствительный слой и оригинал экспонируются когерентным световым лучом, и помещенная таким образом в фоточувствительный слой, возникающая за счет интерференции объемная голограмма фиксируется за счет отверждения фоточувствительного слоя.
Может быть предусмотрено экспонирование фоточувствительного слоя и оригинала когерентными, т.е. вырабатываемыми лазером, световыми лучами определенной длины волны и/или разных направлений. Таким образом можно достичь того, что хранящиеся в объемной голограмме изобразительные информации проявляются в разных цветах и/или видны под разными углами зрения.
Может быть предусмотрено, что поверхностные структуры оригинала частично не содержат никакой изобразительной информации. Участки оригинала, не содержащие никакой изобразительной информации, могут использоваться, например, в качестве фоновой структуры. Такие фоновые структуры могут быть выполнены, например, так, что предотвращается рассеянный свет и/или мешающие отражения. Этого можно достичь за счет того, что участки оригинала, не содержащие никакой изобразительной информации, выполнены в виде структуры «глаз мотылька» и/или в виде зеркала и/или в виде матовой структуры и/или в виде рассеивающей решетки. Для этой цели могут использоваться также противоотражающие структуры или в значительной степени специально оптимизированные структуры.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что по меньшей мере две поверхностные структуры выполнены в виде повернутых по отношению друг к другу асимметричных поверхностных структур. Например, первая асимметричная поверхностная структура имеет приблизительно вертикальную и примыкающую к ней, возрастающую вправо боковую сторону. Вторая асимметричная поверхностная структура выполнена аналогично, за тем исключением, что возрастающая боковая сторона возрастает влево, т.е. повернута на 180° относительно первой асимметричной поверхностной структуры.
Узловидные однородности показателя преломления, помещенные за счет этих асимметричных поверхностных структур после экспонирования в фоточувствительный слой, имеют на различных, соответствующих поверхностным структурам оригинала участках соответствующую разную ориентацию. Например, на первом участке плоскости ориентированы в первом направлении, а на примыкающем к нему втором участке - во втором направлении, возникающем из первого направления за счет поворота на 180°.
Такая ориентация поверхностных структур особенно предпочтительна, поскольку разные изобразительные информации становятся видны за счет простого поворота защищенного документа. Упомянутые поверхностные структуры могут иметь также азимутальную ориентацию, так что созданные за счет этого в фоточувствительном слое структуры оптического эффекта вызывают изменяющиеся изображения, если фоточувствительный слой повернуть слева направо или наоборот.
Предпочтительным образом может быть предусмотрено, что в случае асимметричных поверхностных структур речь идет о снабженных отражающей поверхностью профилированных дифракционных решетках с пилообразными поверхностями, например с пространственной частотой 100-150 линий/мм.
Далее может быть предусмотрено, что профилированная дифракционная решетка имеет глубину 1-2 мкм. Профилированные дифракционные решетки названных размеров могут быть получены за счет термопластической деформации, например, с помощью нагретого валика для тиснения, или фотомеханическим путем за счет экспонирования отверждаемого в ультрафиолетовом свете лака. В целом, в случае решеток оригинала речь может идти о мозаичном расположении большого числа разных решеток, например о профилированных дифракционных решетках с периодом около 1000 нм и глубиной 100-500 нм с различными азимутальными ориентациями, киноформах, асимметричных ахроматических решетках, матовых структурах, поверхностных рельефных структурах для образования линз свободной формы и т.д.
Далее может быть предусмотрено, что в случае растра речь идет о полосовом растре. Полосовой растр реализуется особенно просто. Также могут быть предусмотрены иные растры, в частности, если должны перемежаться более двух разных изобразительных информаций. Речь может идти, например, о пиксельном растре, причем оригинал изготавливается с помощью электронно-лучевой технологии. Растрирование обеспечивает то, что изобразительные информации отделены друг от друга также в объемной голограмме, благодаря чему не возникает потерь яркости и/или резкости за счет наложения изобразительных информаций в объемной голограмме.
Для восстановления записанной в фотополимерном слое 30 объемной голограммы он облучается белым светом 300, как это показано на фиг.3. За счет этого в направлении 310 возникает приблизительное отображение объемной голограммы при длине волны восстановления, которая использовалась для записи объемной голограммы. Длина волны восстановления может быть выбрана различными способами, в том числе путем выбора длины волны лазерного излучения, выбора профиля решетки и выбора красителей в фотополимере.
Далее возможно, чтобы также угол падения лазерного излучения по отношению к решетке оригинала оказывал влияние на определяемое решеткой для тиснения отображение цвета.
Для сдвига длины волны голограммы возможна усадка или рост голограммы, прежде чем будет нанесен барьерный слой. Это изменение величины голограммы может быть достигнуто, например, за счет воздействия тепла или холода на голограмму перед фиксацией или химическими средствами. Будучи обусловлены процессом изготовления, возможны лишь относительно небольшие отклонения δ показателя преломления. Чтобы, тем не менее, получить оптические элементы высокой эффективности, в прозрачном слое 30 требуются большое число плоскостей 31 с модулированным показателем преломления и, следовательно, относительно большая толщина 32 слоя. Для такого расположения плоскостей 31 с модулированным показателем преломления ниже используется также термин «решетка Брэгга».

Как уже сказано, в случае фотополимерного слоя речь может идти о фотополимере OmniDex 706 фирмы ”DuPont”, который обладает названным свойством локального изменения показателя преломления за счет экспонирования. Известны также фотополимеры, которые имеют вид жидкой субстанции, полимеризуются, например, под действием ультрафиолетового света и в результате этого отверждаются. Может быть также предусмотрена заливка фотополимера в виде слоя и предварительное отверждение за счет слабого воздействия ультрафиолетового света и/или после выполнения объемной голограммы окончательное отверждение за счет воздействия ультрафиолетового света или термообработки.
На фиг.4а-4d схематично при виде сверху показаны четыре возможных устройства описанных выше участков в имеющих форму окошка вырезах защищенного документа. Эти устройства включают в себя по две различные решетки Брэгга.
На фиг.4а показано устройство с горизонтальной 40а и вертикальной 40b протяженностями. Обычно горизонтальная протяженность 40а составляет 20 мм, а вертикальная протяженность 40b -15 мм. Это устройство включает в себя участки с первой 41 и второй 42 решетками Брэгга и участки 43 без них. В стандартном положении, т.е. при обычном рассмотрении спереди в отраженном свете наблюдатель видит светло-красное обозначение стоимости (число 806), вызванное участками с первой решеткой Брэгга 41. Если повернуть устройство на 180° и рассмотреть сзади, то наблюдатель увидит контур обозначения стоимости в зеленом цвете и несколько маленьких зеленых кленовых листьев на четырех углах, что вызвано участками со второй решеткой Брэгга 42. При рассмотрении устройства спереди и его поворачивании из стандартного положения появляются светло-зеленый контур обозначения стоимости и кленовые листья.
На фиг.4b показано второе устройство, включающее в себя участки с первой 44 и второй 45 решетками Брэгга и участки 43 без них. В стандартном положении, т.е. при обычном рассмотрении спереди в отраженном свете наблюдатель видит светло-зеленый кленовый лист и два маленьких зеленых кленовых листа - один в левом верхнем углу и один - по диагонали в правом нижнем углу. Если повернуть устройство на 180° и рассмотреть сзади, то наблюдатель увидит светло-зеленый крест и по одному маленькому зеленому кресту в верхнем правом углу и в левом нижнем углу. Центральные оптические элементы, а именно кленовый лист и крест выполнены в виде перемежающихся полосовых растров. Расположенные рядом друг с другом полоски соответствуют, чередуясь, одному из обоих оптических мотивов. Отдельные полоски имеют ширину 100 мкм. Период повторения полосок, т.е. расстояние между двумя соответствующими одному и тому же мотиву (кленовый лист или крест) полосками составляет поэтому 200 мкм. Идеальные периоды повторения, т.е. идеальные растровые расстояния зависят от многих факторов, в частности толщины фотополимера и комплексности изображения. Особенно предпочтительно при этом поддерживать растровые расстояния минимально возможными, т.е. выбирать настолько маленькими, чтобы сохранить максимальную дифракционную эффективность.
При рассмотрении устройства спереди и его поворачивании из стандартного положения появляются светло-зеленый крест и два маленьких зеленых креста в верхнем правом углу и в левом нижнем углу.
Обычно полоски перемещающихся растровых изображений имеют ширину 25-150 мкм. Соответственно обычный период повторения полосок, т.е. расстояние между двумя соответствующими одному и тому же мотиву полосками составляет 50-300 мкм.
На фиг.4с изображено третье устройство, включающее в себя участки с первой 46 и второй 47 решетками Брэгга и участки 43 без них. В стандартном положении, т.е. при обычном рассмотрении спереди в отраженном свете наблюдатель видит светло-красный кленовый лист, причем левая половина листа представляется в виде поверхности, а правая - в виде контура. Если повернуть устройство на 180° вокруг оси, лежащей в плоскости листа вдоль оси его симметрии, и рассмотреть сзади, то наблюдатель увидит светло-зеленый крест, причем левая половина креста представляется в виде поверхности, а правая - в виде контура. При рассмотрении устройства спереди и его поворачивании из стандартного положения появляется светло-зеленый крест, причем правая половина креста представляется в виде поверхности, а левая - в виде контура.

На фиг.4d показано четвертое устройство, включающее в себя участки с первой 48 и второй 49 решетками Брэгга. В стандартном положении, т.е. при обычном рассмотрении спереди наблюдатель видит светло-зеленый крест. Если повернуть устройство на 180° и рассмотреть сзади, то наблюдатель увидит красный фоновый крест. Этот эффект может быть получен аналогично дифракционному водяному знаку KINEGRAM.
На фиг.5а-с изображено изготовление оптических элементов и их функционирование при расположении перед непрозрачной поверхностью. Если расположить описанный выше прозрачный слой перед непрозрачной подложкой, то при ее движении от себя и к себе обычно происходит смена двух различных изображений.

На фиг.5а показано получение оптических элементов. Прозрачная пленка-основа 50 имеет на своей нижней стороне прозрачный фотополимерный слой 52. Прозрачная пленка-основа 50 состоит, например, из ПЭТ и имеет толщину 12-60 мкм. Прозрачный фотополимерный слой 52 состоит, например, из OmniDex 706 и имеет толщину 15-30 мкм. Фотополимерный слой 52 наносится на пленку-основу 50 предпочтительно печатью или раклей.
Под фотополимерным слоем 52 расположена дифракционная решетка 53 в виде поверхностного рельефа. Дифракционная решетка 53 имеет участки с разными рельефными структурами, а именно участки 53а с первой рельефной структурой, которая отклоняет падающий свет под первым углом отклонения, и участки 53b со второй рельефной структурой, которая отклоняет падающий свет под другим вторым углом отклонения. Под углом отклонения, как уже сказано, понимается угол, на который падающий перпендикулярно плоскости фотополимерного слоя 52 световой луч отклоняется соответствующей рельефной структурой за счет дифракции и/или отражения. Этот угол отклонения выбирается в зависимости от голографического экспонирующего устройства так: при экспонировании на участках 53а, 53b образуются плоскости 31 с обозначенными на фиг.5а разными угловыми положениями по отношению друг к другу и к образованным фотополимерным слоем 52 плоскостям (см. также приведенные выше пояснения). Участки 53а, 53b предусмотрены при этом чередующимися в виде полосового растра. Кроме того, участки 53а, 53b предусмотрены не всей поверхностью в соответствующей полосовому растру области, а лишь в отдельных местах в соответствии с заданной изобразительной информацией. Участки 53а образуют по своей протяженности изобразительную информацию в виде числа 810, как это показано также на фиг.5с. Участки 53b образуют по своей протяженности изобразительную информацию в виде листа, как это также показано на фиг.5с.
Структуры рельефной структуры имеют в плоскости дифракционной решетки 53, т.е. в горизонтальном направлении, обычно размеры 0,5-10 мкм (ширина решетки), а в вертикальном направлении - обычно размеры 50 нм -10 мкм (глубина решетки, глубина структуры).
Чтобы достичь в фотополимерном слое 52 по-разному ориентированных плоскостей оптического эффекта, может быть предусмотрено, что размеры рельефной структуры равномерно изменяются и/или что глубина профиля и/или пространственная частота возрастают непрерывно, например линейно.
Падающий приблизительно вертикально на пленку-основу 50 когерентный световой луч 500, например, с длиной волны 632,8 нм проникает через пленку-основу 50 и фотополимерный слой 52 и испытывает на дифракционной решетке 53 обусловленное дифракцией отклонение. Отклоненная на участках 53а с первой рельефной структурой часть 501 светового луча интерферирует в фотополимерном слое 52 с падающим световым лучом 500. Отклоненная на участках 53b со второй рельефной структурой часть 502 светового луча также интерферирует в фотополимерном слое 52 с падающим световым лучом 500. Помещенные таким образом в фотополимерный слой 52 плоскости Брэгга двух различных объемных голограмм, чьи плоскости Брэгга, как показано на фиг.5а, ориентированы в разных угловых положениях по отношению друг к другу, фиксируются за счет отверждения фотополимерного слоя 52, например, под действием ультрафиолетового излучения. В изображенном примере фотополимерный слой 52 содержит два различных перемежающихся оптических элемента, один из которых в описанном выше процессе отображения создан рельефными структурами, предусмотренными на участках 53а, а другой - рельефными структурами, предусмотренными на участках 53b. Каждый оптический элемент состоит из плоскостей Брэгга объемной голограммы, предусмотренных, в основном, параллельно друг другу в обозначенном на фиг.5а угловом положении.
На фиг.5b показано функционирование описанных с помощью фиг.5а оптических элементов. Прозрачный фотополимерный слой 52 размещен посредством адгезионного слоя 57 на несущей подложке 58, например банкноте. После отверждения фотополимерного слоя 52 принято наносить на его нижнюю поверхность барьерный слой, причем под «нижней поверхностью» подразумевается направленная к адгезионному слою 57 поверхность фотополимерного слоя 52. Этот барьерный слой препятствует диффузии химических веществ, которые могли бы привести к усадке или разбуханию решетки Брэгга фотополимерного слоя 52. Обычно барьерный слой образован на основе ультрафиолетового лака. После нанесения барьерного слоя на фотополимерный слой 52 могут быть нанесены печатные слои, адгезионные слои для склеивания с несущей подложкой, металлические слои и т.д.
Фотополимерный слой 52 содержит два перемежающихся оптических элемента, из которых первый оптический элемент, расположенный на первых участках 52а, содержит в своей протяженности по поверхности число «810» в качестве изобразительной информации, а второй оптический элемент, расположенный на вторых участках 52b, содержит в своей протяженности по поверхности лист в качестве изобразительной информации. Идущий от источника света 54 (лампа накаливания, люминесцентная лампа, солнце и т.д.) световой луч 540 падает на фотополимерный слой 52, отклоняется дифракционными структурами фотополимерного слоя 52 и приводит к восстановлению записанной изобразительной информации. Первая отклоненная часть 511 светового луча 540 попадает в первом положении рассмотрения 55а в глаз наблюдателя, который воспринимает объемно-голографическое изображение числа «810». Вторая отклоненная часть 512 светового луча 540 попадает во втором положении рассмотрения 55b в глаз наблюдателя, который воспринимает объемно-голографическое изображение листа. Обычно предпочтительно использовать в качестве адгезионного слоя 57 прозрачный клей, прежде всего, в зоне окошка. Также в качестве адгезионного слоя 57 может быть нанесен окрашенный клей.
На фиг.5с показано расположение прозрачного фотополимерного слоя с объемно-голографической изобразительной информацией на непрозрачном фоне 59. Фотополимерный слой имеет полосовой растр, состоящий из двух перемежающихся изобразительных информаций. Растровые линии имеют расстояние между собой около 50 мкм и длину от 5 до 20 мм. В зависимости от положения рассмотрения, т.е. в зависимости от падения света и угла зрения относительно плоскости фотополимерного слоя видна та или иная изобразительная информация. Длина волны света, идущего от соответствующего оптического элемента, т.е. от плоскостей Брэгга, зависит от строения оптических элементов, т.е. от размеров, в частности расстояния между плоскостями. При падении белого света, например солнечного, наблюдатель воспринимает обе объемные голограммы, т.е. число и лист, в определенном цвете, например зеленом. Смена между обеими изобразительными информациями происходит в стандартной ситуации, т.е. в отраженном свете при рассмотрении спереди, при поворачивании фотополимерного слоя вперед и назад независимо от того, расположены ли объемные голограммы в зоне прозрачного окошка или над непрозрачной подложкой.
На фиг.6а-с показаны изготовление оптических элементов и их функционирование при расположении перед непрозрачной поверхностью. Принципиальное отличие от описанных с помощью фиг.5а-с элементов состоит в том, что в случае описанных с помощью фиг.6а-с элементов речь идет о не перемежающихся полосовых растрах, а о поверхностных изобразительных информациях.
На фиг.6а изображено изготовление оптического элемента. Прозрачная пленка-основа 60 имеет на своей нижней стороне прозрачный фотополимерный слой 62. Под фотополимерным слоем 62 расположена дифракционная решетка 63 в виде поверхностного рельефа. Дифракционная решетка 63 имеет участки с разными рельефными структурами, а именно участки 63а с первой рельефной структурой, содержащей лист в качестве изобразительной информации, и участки 63b со второй рельефной структурой, содержащей крест в качестве изобразительной информации. Помимо них имеются еще участки 63с, на которых дифракционная решетка 63 не имеет решетчатых структур, например выполнена в виде зеркала. Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения, на участках 63 предусмотрены структуры «глаз мотылька», которые препятствуют отражению лазерного света на этих участках и тем самым образованию плоскостей Брэгга. Устройство освещается световыми лучами 600 из когерентных источников света.
Красный лазерный луч освещает участок 63а. Он падает под углом 10° на пленку-основу 60, проникает через нее и фотополимерный слой 62 и испытывает на участке 63а дифракционной решетки 63 обусловленное дифракцией отклонение. Отклоненная часть 601 красного лазерного луча интерферирует в фотополимерном слое 62 с падающим красным лазерным лучом. Зеленый лазерный луч освещает участок 63b. Он падает под углом -15° на пленку-основу 60, проникает через нее и фотополимерный слой 62 и испытывает на участке 63b дифракционной решетки 63 обусловленное дифракцией отклонение. Отклоненная часть 602 зеленого лазерного луча интерферирует в фотополимерном слое 62 с падающим зеленым лазерным лучом.
Помещенные таким образом в фотополимерный слой 62 плоскости Брэгга двух различных объемных голограмм фиксируются за счет отверждения фотополимерного слоя 62. В данном примере фотополимерный слой 62 содержит два разных поверхностных оптических элемента. Каждый оптический элемент состоит из плоскостей Брэгга одной объемной голограммы. На участке 63с плоскости Брэгга не образуются ни при каком лазерном освещении.
На фиг.6b показано функционирование описанных с помощью фиг.6а оптических элементов. Прозрачный фотополимерный слой 62 размещен посредством адгезионного слоя 67 на несущей подложке 68, например банкноте. Угол падения лазерных лучей 600, дифракционная решетка 63 с ее обоими разными участками 63а, 63b, лазеры и фотополимерный слой 62 выбраны так, что в первом положении рассмотрения (например, в зависимости от угла поворота несущей подложки 68) на первом участке 62а фотополимерного слоя 62 появляется красная цифра «5», а во втором положении рассмотрения (например, в зависимости от угла поворота несущей подложки 68) на втором участке 62b фотополимерного слоя 62 появляется зеленая цифра «0». Идущий от источника света 54 (лампа накаливания, люминесцентная лампа, солнце и т.д.) световой луч 540 падает на фотополимерный слой 62, отклоняется дифракционными структурами фотополимерного слоя 62 и приводит к восстановлению записанной изобразительной информации. Первая отклоненная часть 611 светового луча 540 попадает в первом положении рассмотрения 55а в глаз наблюдателя, который воспринимает объемно-голографическое изображение цифры «5». Вторая отклоненная часть 612 светового луча 540 попадает во втором положении рассмотрения 55b в глаз наблюдателя, который воспринимает объемно-голографическое изображение цифры «0».
На фиг.6с показано расположение прозрачного фотополимерного слоя с объемно-голографической изобразительной информацией на непрозрачном фоне 69. Фотополимерный слой содержит расположенные рядом друг с другом поверхностные оптические элементы, каждый из которых содержит изобразительную информацию. В зависимости от положения рассмотрения, т.е. в зависимости от падения света и угла зрения относительно плоскости фотополимерного слоя видна та или иная изобразительная информация. Например, при разном поворачивании несущей подложки наблюдатель различает «5» или «0». Длина волны света, идущего от соответствующего оптического элемента, т.е. от плоскостей Брэгга, зависит от строения оптических элементов, т.е. от размеров плоскостей и т.д. Фон 69 остается всегда темным, поскольку в этой зоне плоскости Брэгга не образовались.
На фиг.7а изображен разрез защищенного документа 7. Он выполнен многослойным и, если смотреть с его лицевой стороны, содержит друг за другом ламинат 710, фотополимерный слой 720, адгезионный слой 730 и банкнотную бумагу 750. На первом участке документа 7 в банкнотной бумаге 750 выполнено окошко 70, а на другом участке между адгезионным слоем 730 и банкнотной бумагой 750 расположен темный печатный слой 740. За счет нанесения темной, например черной, печатной краски достигается индивидуализированный оптический эффект. Например, перед нанесением фотополимерного слоя 720 банкнота может быть запечатана черным серийным номером на светлом фоне.
В фотополимерном слое 720 в его плоскости рядом друг с другом расположены два идентичных оптических элемента 71, 72, причем один элемент 71 расположен в зоне окошка 70, а другой элемент 72 - в зоне печатного слоя 740. Каждый оптический элемент 71, 72 образован решеткой Брэгга, помещенной в фотополимерный слой 720 объемной голограммы. Каждый оптический элемент 71, 72 имеет два участка 71а, 71b, 72a, 72b. Участки 71а, 72а содержат решетку Брэгга с первой ориентацией плоскостей Брэгга, а участки 71b, 72b - решетку Брэгга со второй ориентацией плоскостей Брэгга.
Фиг.7b показывает изображенный на фиг.7а документ 7 при падении света в отраженном свете 540а на его лицевую сторону. Световой луч в отраженном свете 540а отклоняется решетками Брэгга на участках 71b, 72b в направлении 76. Наблюдатель 55 воспринимает в этом направлении 76 объемные голограммы, образованные решетками Брэгга на этих участках 71b, 72b, например объемно-голографическое изображение листа. Световой луч в отраженном свете 540а отклоняется решетками Брэгга на участках 71а, 72а в направлении 77. Следовательно, наблюдатель 55 не воспринимает объемные голограммы, образованные решетками Брэгга на этих участках 71а, 72а.
На фиг.7с документ 7 изображен после поворота на 180°, т.е. при падении света в отраженном свете 540а на его обратную сторону. Световой луч в отраженном свете 540а отклоняется решетками Брэгга на участке 71а в направлении 76. Наблюдатель 55 воспринимает в этом направлении 76 объемную голограмму, образованную решетками Брэгга на этом участке 71а, например объемно-голографическое изображение креста. Световой луч в отраженном свете 540а отклоняется решетками Брэгга на участке 71b в направлении 77. Следовательно, наблюдатель 55 не воспринимает объемную голограмму, образованную решетками Брэгга на этом участке 71b. Второй оптический элемент 72 закрыт несущей подложкой и при освещении обратной стороны документа 7 не обладает оптическим эффектом.

На фиг.8 изображен защищенный документ 8, содержащий несущую подложку 80 и защитный элемент 81. Последний имеет прозрачный слой, расположенный частично в зоне выреза 82 несущей подложки 80, и дополнительное OVD 83. OVD 83 может представлять собой дифракционное OVD, например Kinegram, цветоизменяющийся признак, например OVI (Optically Variable Ink - оптически изменяющаяся краска), или жидкий кристалл, поляризующий элемент, дифракционные или рефракционные линзы или микролинзовые матрицы, антенну, солнечный элемент, индикатор или иной электронный элемент. Может быть также предусмотрено нанесение на прозрачный слой в зоне окошка металлического слоя, например, из алюминия, меди, серебра или золота. Такой металлический слой имеет обычно толщину в диапазоне 200-600 нм и может служить для создания отражений. Толщина металлического слоя может быть выбрана так, чтобы он отражал в отраженном свете, а на просвет казался прозрачным.

Это дополнительное OVD 83 может служить в качестве эталона для эффектов прозрачного слоя. Например, OVD 83 на фиг.8 может представлять собой Kinegram. Созданная прозрачным слоем первая объемная голограмма может быть выполнена так, чтобы она представлялась светлой именно тогда, когда представляется светлым содержащийся в OVD 83 крест 830. Созданная прозрачным слоем вторая объемная голограмма может быть выполнена так, чтобы она представлялась светлой именно тогда, когда представляется светлым содержащееся в OVD 83 второе изображение.
На фиг.9а, 9b изображен разрез защищенного документа 9 в отраженном свете и на просвет. Документ 9 имеет прозрачный слой, причем на первом участке 91а слоя расположена решетка Брэгга объемной голограммы, восстанавливаемой в проходящем свете, например, с изображением квадрата, а на втором участке 91b слоя - решетка Брэгга отражательной объемной голограммы, например, с изображением звезды. Оба участка 91а, 91b расположены по меньшей мере частично в зоне окошка 90 документа 9, так что решетки Брэгга могут освещаться источником света 54 как в отраженном свете, так и на просвет. Решетки Брэгга отражательной объемной голограммы ориентированы так, что плоскости Брэгга объемной голограммы, восстанавливаемой в проходящем свете, занимают угол от -30° до +30° относительно плоскости слоя. Решетка Брэгга объемной голограммы, восстанавливаемой в проходящем свете, ориентирована так, что плоскости Брэгга ориентированы приблизительно перпендикулярно плоскости прозрачного слоя, предпочтительно занимают угол от -30° до +30° относительно нормали к плоскости слоя.
На фиг.9а документ 9 изображен при освещении в отраженном свете. Идущий от источника света 54 световой луч в отраженном свете 540а падает под острым углом на лицевую сторону документа 9. Расположенная на участке 91b решетка Брэгга отражательной объемной голограммы отклоняет часть падающего света в направлении 900 к наблюдателю 55, который воспринимает изображение отражательной объемной голограммы, т.е. звезду.
На фиг.9b документ 9 изображен при освещении на просвет. Идущий от источника света 54 световой луч падает на просвет 540d под острым углом на обратную сторону документа 9. Расположенная на участке 91а решетка Брэгга объемной голограммы, восстанавливаемой в проходящем свете, отклоняет часть падающего света в направлении 900 к наблюдателю 55, который воспринимает изображение объемной голограммы, восстанавливаемой в проходящем свете, т.е. квадрат.