[发明专利]薄的光学安全元件及其设计方法

说明书

本发明涉及一种薄的光学安全元件，其包括反射性或折射性光重定向表面，光重定向表面具有浮雕图案，浮雕图案可用于重定向来自光源的入射光并在投影表面上形成投射的图像，投射的图像包括再现参考图案的容易被使用者视觉地识别的焦散图案。本发明还涉及一种设计薄的光学安全元件的光重定向表面的浮雕图案的方法。

技术领域

本发明涉及反射性或折射性光学安全元件的技术领域以及用于设计这种光学安全元件的方法，该光学安全元件可用于在适当的照明下投射焦散图案(caustic pattern)。

背景技术

物品上需要可以由所谓的“路人”使用通常可获得的手段来认证的安全特征。这些手段包括使用五种感觉-主要是视觉和触觉-以及使用普遍的工具，例如移动电话。

安全特征的一些常见示例是可在纸币、信用卡、ID、票证、证件、文件、护照等上找到的司法纤维(forensic fibers)、线或箔(例如嵌入纸张等基板中)、水印、凹版印刷或微缩印刷(可能使用光变墨印刷在基板上)。这些安全特征可以包括光变墨、不可见墨或发光墨(利用特定的激发光在适当的照明下发荧光或发磷光)、全息图和/或触觉特征。安全特征的主要方面在于具有一些很难伪造的物理性质(光学效应、磁效应、材料结构或化学成分)，使得如果可以(视觉地或借助于特定设备)观察或显示该性质，则标有这种安全特征的物品可以被可靠地认为是真品。

然而，当物品透明或部分透明时，这些特征可能不合适。实际上，出于美观或出于功能原因，透明物品通常要求具有所需安全特征的安全元件不改变物品的透明度或物品的外观。值得注意的示例可以包括药品用的泡罩和药水瓶。近来，例如，聚合物纸币和混合纸币在其设计中包含了透明窗，因此产生对与其兼容的安全特征的需求。

用于文件、纸币、有防伪的票证、护照等的安全元件的大多数现有安全特征尚未专门地为透明物品/区域研发，因此，并不十分适合这种应用。例如利用不可见墨和荧光墨获得的其它特征需要专门的激发工具和/或检测工具，而这些工具对于“路人”可能不容易获得。

半透明的光变特征(例如液晶涂层或来自表面结构的潜像)是已知的并且可以提供这种功能。不幸的是，通常必须在黑背景/均质背景下观察包含这种安全特征的标记，以使效果良好可见。

其它已知的特征是衍射光学元件，诸如非金属化的表面的全息图。这些特征的缺点在于，当直接看时它们表现出非常低的对比视觉效果。此外，当与单色光源结合使用以投射图案时，它们通常需要激光来给出令人满意的结果。此外，为了提供清晰可见的光学效果，需要光源、衍射光学元件和使用者的眼睛的相当精确的相对空间配置。

激光雕刻的微文本和/或微代码已用于例如玻璃药瓶。然而，它们需要昂贵的工具来实现，并且需要特定的放大工具来进行检测。

因此，本发明的目的是提供一种用于透明或部分透明的物品(或基板)的光学安全元件，该光学安全元件具有可以容易地由人在不使用其它手段(即，用肉眼)或仅使用通常且容易获得的手段(例如，仅使用放大镜)的情况下进行视觉认证的安全特征。本发明的另一目的是提供一种易于大量制造或与大批量生产制造过程兼容的光学安全元件。此外，光学安全元件也应该可以利用容易获得的手段(例如，移动电话的LED之类的光源或太阳)进行照明，并且使用者进行良好视觉观察的条件不应需要光源、光学安全元件和使用者的眼睛的太严格的相对空间配置。

此外，以上列出的大多数物品至少在一个维度上具有减小的尺寸(例如，纸币可能仅为小于100μm厚)。因此，本发明的另一个目的是提供一种光学安全元件，其与尺寸减小的物品(例如厚度小于300μm)兼容。

本发明的另一目的是提供一种有效的方法来设计一种非常薄的光学安全元件，该光学安全元件可用于在照明下提供根据选出的目标视觉效果的视觉效果。此外，该方法应当与这种薄的光学安全元件的大批量生产兼容。

发明内容