OPTISCH VARIABLES SICHERHEITSELEMENT

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein optisch variables Sicherheitselement und ein Herstellungsverfahren für ein optisch variables Sicherheitselement.

[0002] Optisch variable Sicherheitselemente sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Beispielsweise ist in der DE 10 2013 021 806 A1 ein Sicherheitselement zur Darstellung zumindest einer optisch variablen Information offenbart mit einer Reflexionsschicht, die aus einem Raster optisch wirksamer Elemente gebildet ist, die durch Prägeelemente identischer Grundform gebildet sind. Das Raster optisch wirksamer Elemente enthält zumindest eine bei gerichteter Beleuchtung ohne Hilfsmittel in Reflexion erkennbare optisch variable Information.

[0003] Daneben ist aus der DE 10 2013 001 734 A1 ein Sicherheitselement zur Herstellung von Wertdokumenten bekannt mit einer Oberseite, auf der eine Mikroreliefstruktur ausgebildet ist, die mindestens zwei Teilbereiche hat, welche jeweils eine Vielzahl rillen- oder rippenförmiger, nebeneinanderliegender und sich entlang einer Längsrichtung erstreckender, reflektierender oder rückstreuender Strukturelemente aufweisen.

[0004] Aus der US 2013/003150 A1 ist ein Sicherheitselement bekannt, das dazu bestimmt ist, zu oder auf einem Sicherheitsdokument hinzugefügt zu werden, einschließlich mindestens einer ersten optischen Struktur, wie beispielsweise einem Standard-Regenbogenhologramm und/oder einem Rasterbild, das ein erstes Muster darstellt. Zusätzlich weist das Sicherheitselement mindestens eine zweite optische Struktur, die achromatisch ist und ein zweites Muster darstellt, das mindestens teilweise identisch mit dem ersten Muster ist.

[0005] Aus der EP 1 932 679 A1 ist eine optische Vorrichtungen, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtungen bekannt, sowie ein Verfahren zur Authentifizierung von Gegenständen, Dokumenten. Dabei wird ein Substrat und mehrere Späne innerhalb oder auf dem Substrat angeordnet; wobei das Substrat zweierlei Arten von Markierungen aufweist, die direkt darauf oder auf einer zusätzlichen Schicht, die dadurch getragen wird, abgebildet sind.

[0006] Aus der DE 10 2013 021806 A1 ist ein Sicherheitselement zur Darstellung zumindest einer optisch variablen Information bekannt. Es weist ein Trägersubstrat mit gegenüberliegenden Reflexionsschicht auf, wobei in oder über der Reflexionsschicht ein Raster als ein optisch wirksames Elemente eingelassen ist. Durch Prägeelemente wird eine identische Grundform gebildet, wobei in die Grundform zumindest ein lokaler Defekt eingebracht ist, durch den das optische Erscheinungsbild des defektbehafteten Prägeelements betrachtungswinkelabhängig verändert wird.

[0007] Die genannten Sicherheitselemente weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie lediglich Reflexionsbilder erzeugen.

[0008] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein weiterentwickeltes optisch variables Sicherheitselement zur Verfügung zu stellen, das neben Reflexionsbildern ein weiteres Sicherheitselement enthält. Es ist in einem anderen Aspekt Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für ein erfindungsgemäßes optisch variables Sicherheitselement zur Verfügung zu stellen.

[0009] Die Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes optisch variables Sicherheitselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt.

[0010] Die Erfindung macht von der Idee Gebrauch, zwei über eine optisch wirksame Fläche eines variablen Sicherheitselementes verteilte Sicherheitsmerkmale miteinander zu verkämmen. Dazu ist eine Reliefschicht vorgesehen, die sich entlang der optisch wirksamen Fläche des Sicherheitselementes erstreckt. Die Reliefschicht weist eine Vielzahl an baugleichen optischen Einzelelementen auf. Jedes Einzelelement weist eine Einzelelementoberfläche auf, die in Teiloberflächen aufgeteilt ist, die verschiedene gerichtete Reflexionsgrade aufweisen, und die Teiloberflächen sind derart in Gruppen eingeteilt, dass jede Gruppe eine Teiloberfläche einer Einzelelementoberfläche umfasst und jede Gruppe von Teiloberflächen ein zugehöriges betrachtungswinkelabhängiges, mit bloßem Auge sichtbares Reflexionsbild kodiert. Die Vielzahl an optischen Einzelelementen bildet ein Sicherheitsmerkmal aus, das auf der Ausbildung von Reflexionsbildern beruht.

[0011] Zusätzlich ist in der Reliefschicht wenigstens ein planarer Bereich vorgesehen, der sich zwischen den optischen Einzelelementen erstreckt und mit einer über den wenigstens einen planaren Bereich aufgebrachten Beugungsgitterstruktur versehen ist, die durch die vorgegebene gerichtete Beleuchtung betrachtungswinkelabhängige Beugungsmotive erzeugt, die mit bloßem Auge sichtbar sind.

[0012] Die Erfindung macht also von der Idee Gebrauch, zwischen den reflektierenden Einzelelementen eine Beugungsgitterstruktur vorzusehen. Bei derselben gerichteten Beleuchtung, die auch auf die Einzelelemente wirkt, bildet die Beugungsgitterstruktur betrachtungswinkelabhängige Beugungsmotive aus. Die betrachtungswinkelabhängigen Beugungsmotive und die betrachtungswinkelabhängigen Reflexionsmotive bilden erfindungsgemäß Gesamtbilder aus, die ebenfalls mit bloßem Auge sichtbar sind. Beugungsmotive und Reflexionsmotive sind miteinander verkämmt.

[0013] Der Offenbarungsgehalt der nachveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2015 202 106.8 ist vollumfänglich in diese Patentanmeldung mitaufgenommen.

[0014] Hinsichtlich der Reflexionsmotive wird ein erstes Reflexionsmotiv in erste Teilmotive zerlegt. Den ersten Teilmotiven werden erste gerichtete Reflexionsgrade zugeordnet, die das Reflexionsmotiv kodieren. Vorzugsweise handelt es sich dabei entweder um Teiloberflächen mit einem hohen Reflexionsgrad, vorzugsweise vollständig reflektierend, oder um Bereiche mit einem sehr geringen Reflexionsgrad, vorzugsweise vollständig absorbierend.

[0015] Dabei wird vorzugsweise jedem Teilmotiv über die gesamte Ausdehnung des Teilmotivs jeweils ein gleicher Reflexionsgrad zugeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Reflexionsgrad sich über die Ausdehnung eines oder mehrerer oder aller Teilmotive verändert.

[0016] Erfindungsgemäß wird eine Reliefschicht mit einer Vielzahl an optischen Einzelelementen mit jeweils einer Einzelelementoberfläche gefertigt. Die optischen Einzelelemente können gleichartig oder verschiedenartig oder in zwei, drei oder jeder höheren Anzahl an Gruppen jeweils gleichartiger Elemente in der Reliefschicht angeordnet sein.

[0017] Vorzugsweise wird jede der Einzelelementoberflächen in disjunkte Teiloberflächen unterteilt. Dabei wird vorzugsweise jede der Einzelelementoberflächen in identische und in gleich viele Teiloberflächen unterteilt. Es werden Gruppen von Teiloberflächen gebildet, und die Anzahl der Gruppen an Teiloberflächen entspricht günstigerweise der Anzahl der kodierten Reflexionsmotive. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Anzahl der Reflexionsbereiche größer ist als die Anzahl der kodierten Motive.

[0018] Eine erste Gruppe an Teiloberflächen verschiedener Einzelelementoberflächen wird dem ersten Reflexionsmotiv zugeordnet, und die dem ersten Reflexionsmotiv zugeordnete erste Gruppe an Teiloberflächen wird mit den ersten gerichteten Reflexionsgraden versehen. Das heißt, das in erste Teilmotive zerlegte erste Reflexionsmotiv wird in eine erste Gruppe Teiloberflächen kodiert. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, Reflexionsmotive zu verwenden, die aus schwarzer Farbe auf weißem Grund gebildet sind, und das schwarzweiß Motiv dann in Teilmotive und jedes der Teilmotive entweder vollständig schwarz oder vollständig weiß auszubilden. Wenn eines der Teilmotive ausschließlich aus weißem Hintergrund besteht, wird diesem ein über seine gesamte Ausdehnung sehr geringer Reflexionsgrad zugeordnet. Wenn das Teilmotiv ausschließlich schwarz ausgebildet ist, wird dem Teilmotiv über seine gesamte Ausdehnung ein hoher Reflexionsgrad zugeordnet. Sollte ein Teilmotiv aus Bereichen schwarzer Farbe und weißem Hintergrund bestehen, so werden dem Teilmotiv unterschiedliche erste gerichtete Reflexionsgrade zugeordnet. Wesentlich an der Erfindung ist, dass die Teiloberflächen mit gerichteten Reflexionsgraden versehen werden, die Reflexion also nicht-diffus ist.

[0019] Bei Reflexion von Licht an Grenzflächen unterscheidet man zwischen gerichteter Reflexion und diffuser Reflexion. Meist tritt eine Mischung aus gerichteter und diffuser Reflexion auf. Gerichtete Reflexion tritt insbesondere auf, wenn die Oberfläche im Vergleich zur Wellenlänge des Lichts hinreichend glatt ist, d. h. die Rauhigkeitsstrukturen wesentlich kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind. Gekrümmte Oberflächen und gerichtete Reflexion schließen sich nicht gegenseitig aus, als Beispiel sei hier ein Parabolspiegel eines Teleskops angegeben. Gerichtete Reflexion verhält sich gemäß "Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel", wobei bei gekrümmten Flächen der Winkel zur Flächennormalen (Normale der Tangentialfläche) ausschlaggebend ist.

[0020] Als Reflexionsgrad bezeichnet man das Verhältnis der reflektierten zur einfallenden Lichtintensität. Als gerichteter Reflexionsgrad wird im Folgenden das Verhältnis der gerichtet reflektierten zur einfallenden Lichtintensität bezeichnet. Man kann den gerichteten Reflexionsgrad auch als Spiegelungsgrad bezeichnen. Für Anwendungen als optisch variables Sicherheitselement sind vor allem die gerichteten Reflexionsgrade im sichtbaren Wellenlängenbereich des Lichts (ca. 400 nm - 700 nm) von Interesse. Besonders hohe Reflexionsgrade haben hier Metalle, z. B. Aluminium, Silber, Gold, Kupfer usw. Dies ist besonders interessant, da durch Bedampfen, Galvanisieren oder durch Bedruckung mit einem Metallpigmentlack dünne und glatte hochreflektierende Schichten erzeugt werden können.

[0021] Das erfindungsgemäße optische variable Sicherheitselement beruht auf unterschiedlicher gerichteter Reflexion. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn der maximale gerichtete Reflexionsgrad eines erfindungsgemäßen optisch variablen Sicherheitselements besonders hoch ist, vorzugsweise zumindest in einem sichtbaren Wellenlängenbereich mehr als 5 %, vorzugsweise mehr als 10 %, vorzugsweise mehr als 50 % und in optimaler Weise mehr als 90 % beträgt.

[0022] Die Beleuchtung des optisch variablen Sicherheitselementes erfolgt vorzugsweise nicht-diffus.

[0023] Als diffus wird eine Beleuchtung bezeichnet, die gleichmäßig aus allen Richtungen auf das optisch variable Sicherheitselement trifft, beispielsweise Tageslicht im Freien bei Bewölkung oder eine ausgedehnte Flächenlichtquelle oder indirektes Licht, welches durch eine große beleuchtete Fläche erzeugt wird. Als nicht-diffus wird eine Beleuchtung bezeichnet, die aus einem kleinen und mittleren Raumwinkelbereich auf das optisch variable Sicherheitselement trifft, beispielsweise eine Punktlichtquelle, ein Spotlicht, eine Glühbirne, eine Lampe, eine Neonröhre, ein Fenster oder Sonnenlicht.

[0024] Hierbei ist zu beachten, dass die Unterscheidung zwischen nicht-diffuser und diffuser Lichtquelle durchaus fließend verläuft und durchaus eine nicht-diffuse Beleuchtung durch einen wolkenlosen Himmel bei Sonnenschein und eine diffuse Beleuchtung bei einem bewölkten Himmel realisiert sein kann. Ob sich das erfindungsgemäße optisch variable Verhalten des Wechselns zwischen den Motiven einstellt, hängt auch von der Größe der Reflexionsbereiche ab, die kleiner gewählt werden können, je nicht-diffuser das einfallende Licht ist.

[0025] Die Erfindung beruht auf der gerichteten Reflexion von Licht auf gekrümmten Oberflächen. Wird eine gerichtet reflektierende gekrümmte Oberfläche von einer nicht-diffusen Lichtquelle beleuchtet, so kann ein Betrachter einen Reflex der Lichtquelle auf der gerichtet reflektierenden gekrümmten Oberfläche an einem Ort der Oberfläche erkennen, an dem die Flächennormale der Oberfläche parallel zur Winkelhalbierenden des Winkels zwischen einer Geraden von der Lichtquelle zum Ort auf der Oberfläche und einer Geraden vom Betrachter zum Ort auf der Oberfläche ist. Dies entspricht dem Reflexionsgesetz "Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel" und kann je nach Krümmung an mehreren Orten auf einer gekrümmten Oberfläche erfüllt sein, so dass ein Betrachter mehrere spiegelnde Reflexe an unterschiedlichen Positionen wahrnehmen kann. An Orten, an denen diese Bedingung nicht erfüllt ist oder die nicht gerichtet reflektieren, kann der Betrachter keinen spiegelnden Reflex wahrnehmen. Die Orte, an denen spiegelnde Reflexe wahrgenommen werden, sind bei einer gekrümmten Oberfläche abhängig von der Position der Lichtquelle und von der Position des Betrachters relativ zur gekrümmten Oberfläche. Werden diese Positionen geändert, so ändern sich auch die Orte an der Oberfläche, an denen ein spiegelnder Reflex wahrgenommen wird. So können z. B. von unterschiedlichen Betrachtungspositionen aus unterschiedliche spiegelnde Reflexe wahrgenommen werden.

[0026] Erfindungsgemäß sind die gekrümmte Oberfläche und die unterschiedlich gerichtet reflektierenden Teiloberflächen so aufeinander abgestimmt, dass ein Betrachter aus verschiedenen Betrachtungswinkeln unterschiedliche Reflexionsmotive wahrnimmt. Diese Reflexionsmotive sind aus spiegelnden Reflexen zusammengesetzt. Ein Vorteil der Erfindung ist, dass ein spiegelnder Lichtreflex je nach Reflexionsgrad eine große Helligkeit besitzen kann und somit auch das zusammengesetzte Reflexionsmotiv. Je größer der maximale gerichtete Reflexionsgrad der Oberfläche ist, desto heller erscheint das Reflexionsmotiv.

[0027] Die Erfindung weist gegenüber dem Stand der Technik deutliche Vorteile auf. Herkömmliche optisch variable Sicherheitselemente, bei denen die Informationsschicht direkt an die Reliefstruktur angrenzt, beruhen auf Abschattung. Dadurch muss der Winkelbereich, der benötigt wird, um zwei verschiedene Bilder getrennt voneinander darstellen zu können, sehr groß sein. Um zwei Bilder durch Abschattung vollständig voneinander zu trennen, müssen sie auf Flächen angeordnet sein, die einen Winkel von 90° zueinander haben. Wird der Winkel verkleinert, ist die Abschattung nicht mehr vollständig. Dadurch können in einem optisch variablen Sicherheitselement nicht sehr viele unterschiedliche Motive kodiert werden. Im Falle von vierseitigen Pyramiden sind dies z. B. nur vier, im Falle von Wellblechstrukturen nur zwei.

[0028] Eine Abschattung erweist sich gemäß der Erfindung überraschenderweise als nicht notwendig. Der Betrachter sieht aus einem bestimmten Betrachtungswinkel die spiegelnden Reflexe, aus denen das Reflexionsmotiv für diesen Betrachtungswinkel zusammengesetzt wird. Zusätzlich sind in diesem Betrachtungswinkel prinzipiell auch alle oder einige andere Teiloberflächen zu sehen (nicht abgeschattet), d. h. die Gruppen von Teiloberflächen unterschiedlichen Reflexionsgrades, die für andere Betrachtungswinkel vorgesehen sind. Insofern müsste eigentlich eine Überlagerung mehrerer Reflexionsmotive wahrgenommen werden. Die störenden Reflexionsmotive sind jedoch im Vergleich zu den spiegelnden Reflexen so dunkel, dass sie nur als homogener Hintergrund wahrgenommen werden. Diese Wahrnehmung als homogener Hintergrund wird weiterhin durch kleine laterale Größe der Strukturen verstärkt, die vorzugsweise kleiner ist als das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges.

[0029] Vorzugsweise werden Positionen der ersten Gruppe von Teiloberflächen auf den Einzelelementoberflächen ermittelt, indem aus einem vorgegebenen ersten Betrachtungswinkel eine Position einer sichtbaren gerichteten Reflexion einer Lichtquelle auf jeder der Einzelelementoberflächen ermittelt wird und um die Positionen der Reflexe der gerichteten Reflexionen herum die einem ersten Reflexionsmotiv zugeordnete erste Gruppe an Teiloberflächen angeordnet wird. Die erste Gruppe an Teiloberflächen, die einem ersten Reflexionsmotiv zugeordnet wird, wird also derart auf den einzelnen Elementoberflächen verteilt, dass aus einem vorgegebenen Betrachtungswinkel in einem bestimmten Winkel auf das optisch variable Sicherheitselement erste Reflexe einer vorzugsweise virtuellen Punktlichtquelle oder einer realen nicht-diffusen Lichtquelle gebildet werden und um die ersten Reflexe die erste Gruppe an Teiloberflächen gebildet wird, auf die dann die Teilmotive des ersten Reflexionsmotives verteilt werden.

[0030] Das erfindungsgemäße optisch variable Sicherheitselement entsteht vorzugsweise, wenn wenigstens ein weiteres Motiv in jeweils weitere Teilmotive zerlegt wird, denen jeweils weitere gerichtete Reflexionsgrade zugeordnet werden, die jeweils das weitere Reflexionsmotiv kodieren, und die Einzelelementoberflächen in weitere Gruppen von Teiloberflächen unterteilt werden und weitere Gruppen von Teiloberflächen verschiedener Einzelelementoberflächen jeweils einem weiteren Reflexionsmotiv zugeordnet werden und die dem wenigstens einen weiteren Reflexionsmotiv zugeordneten weiteren Gruppen an Teiloberflächen mit den jeweils weiteren gerichteten Reflexionsgraden versehen werden. Unter einem weiteren Reflexionsmotiv ist hier wie auch im Weiteren mehr als ein einzelnes weiteres Motiv, nämlich auch zwei, drei oder jede noch höhere Anzahl an Motiven zu verstehen.

[0031] Dabei wird nicht nur ein erstes Reflexionsmotiv, sondern auch wenigstens ein weiteres Reflexionsmotiv auf dem optisch variablen Sicherheitselement kodiert, wobei günstigerweise wenigstens ein von dem ersten Betrachtungswinkel abweichender weiterer Betrachtungswinkel gewählt wird und wenigstens eine weitere Position wenigstens einer weiteren gerichteten Reflexion der Lichtquelle auf jede der einzelnen Elementoberflächen ermittelt wird und um die wenigstens eine weitere Position der wenigstens einen weiteren gerichteten Reflexion herum die dem wenigstens einen weiteren Reflexionsmotiv zugeordnete weitere Gruppe an Teiloberflächen angeordnet wird. Mehrere Reflexionsmotive können in einer zweidimensionalen Reliefschicht oder einer eindimensionalen Reliefschicht ausgebildet werden, wie im Folgenden ausgeführt wird.

[0032] Prinzipiell funktioniert die Erfindung mit beliebigen Reliefs, also gekrümmten Oberflächen, die Bereiche unterschiedlicher gerichteter Reflexionsgrade enthalten. Auch komplett zufällig gewählte Freiformflächen sind möglich. In diesem Fall ist die Berechnung, welche Flächenelemente mit welchem Reflexionsgrad belegt werden, sehr komplex und muss mithilfe von 3D Programmen und Simulationen ermittelt werden. Auch die Herstellung solcher Elemente erweist sich als sehr komplex. Aus diesem Grund sind Reliefs zu bevorzugen, die zumindest in Teilbereichen sich wiederholende Einzelstrukturen aufweisen. Grundsätzlich kann man bei den sich wiederholenden Einzelstrukturen zwischen zweidimensionalen und im Wesentlichen eindimensionalen Einzelstrukturen unterscheiden.

[0033] Bei sich wiederholenden zweidimensionalen Einzelelementen wird jedes einzelne der M sich wiederholenden Einzelelemente als ein Mehrfachmotivpunkt aufgefasst. Die wahrgenommene Helligkeit einer Teiloberfläche der Mehrfachmotivpunkte ist abhängig von Position und Lage der Lichtquelle, des Sicherheitselements und des Betrachters sowie des gerichteten Reflexionsgrads an der Stelle, an der der Reflex erscheint. Die M Mehrfachmotivpunkte werden jeweils in N Teiloberflächen unterteilt, wobei jede der N Teiloberflächen der M Mehrfachmotivpunkte mit einem von M Teilmotiven eines von N Motiven korrespondiert. Der gerichtete Reflexionsgrad der N Teiloberflächen der M Mehrfachmotivpunkte wird entsprechend der Helligkeit des korrespondierenden Teilmotivs des Motivs eingestellt. Hat z. B. das korrespondierende Teilmotiv eine geringe Helligkeit, wird ein niedriger gerichteter Reflexionsgrad eingestellt und umgekehrt. Jedes der N Motive kann dann von einem Betrachter aus einem anderen Betrachtungswinkel durch spiegelnde Reflexe wahrgenommen werden.

[0034] Vorteilhafterweise werden die zweidimensionalen Strukturen in einem regelmäßigen zweidimensionalen Raster wiederholt. Ein solches Raster kann orthogonal, hexagonal oder anderweitig regelmäßig sein. Die Einzelelemente können konkav, konvex oder konvex/konkav sein. Beispielsweise bestehen die Einzelelemente aus Halbkugeln, Kugelabschnitten, Halbellipsoiden, Ellipsoidenabschnitten, Parabolabschnitten oder Strukturen mit geringen Abweichungen davon oder anderweitig gewölbten Einzelelementen.

[0035] Als im Wesentlichen eindimensional werden Einzelelemente des optisch variablen Sicherheitselementes bezeichnet, deren Länge deutlich größer als deren Breite ist und deren Schnittbild senkrecht zur langen Achse entlang dieser Achse in Längsrichtung im Wesentlichen gleich ist.

[0036] Bei sich wiederholenden, im Wesentlichen eindimensionalen Einzelelementen wird jedes einzelne der K sich wiederholenden Einzelelemente als eine Motivlinie aufgefasst. Diese Motivlinie ist parallel zur eindimensionalen Struktur in M Mehrfachmotivpunkte aufgeteilt. Die wahrgenommene Helligkeit einer Teiloberfläche des Mehrfachmotivpunktes ist abhängig von Position und Lage der Lichtquelle, des Einzelelements und des Betrachters sowie des gerichteten Reflexionsgrads an der Stelle, an der der Reflex erscheint. Die Lichtquelle sollte in diesem Fall eine Mindestausdehnung haben, die der Größe des optisch variablen Sicherheitselements entspricht. Die M Mehrfachmotivpunkte werden jeweils in N Reflexionsbereiche unterteilt, wobei jeder der N Teiloberflächen der M Mehrfachmotivpunkte zu einem von M Teilmotiven eines von N Motiven korrespondiert. Der gerichtete Reflexionsgrad der N Reflexionsbereiche der M Mehrfachmotivpunkte wird entsprechend der Helligkeit des korrespondierenden Mehrfachmotivpunkts des Motivs eingestellt. Hat z. B. der korrespondierende Mehrfachmotivpunkt eine geringe Helligkeit, wird ein niedriger gerichteter Reflexionsgrad eingestellt und umgekehrt. Jedes der N Motive kann dann von einem Betrachter aus einer anderen Position durch spiegelnde Reflexe wahrgenommen werden.

[0037] Vorteilhafterweise werden die eindimensionalen Einzelelemente in einem regelmäßigen Raster wiederholt. Die Einzelelemente können konkav, konvex oder konvex/konkav sein. Beispielsweise bestehen die Schnittbilder der Einzelelemente aus Halbkreisen, Kreisabschnitten, Ellipsenabschnitten, Parabelabschnitten oder Strukturen mit geringen Abweichungen davon oder anderweitig gewölbten Strukturen.

[0038] Vorteilhafterweise werden Positionen der ersten Gruppe an Teiloberflächen auf den Einzelelementoberflächen ermittelt, indem aus einer vorgegebenen ersten Betrachterposition eine Position eines ersten Reflexes einer sichtbaren gerichteten Reflexion einer Lichtquelle auf jeder der Einzelelementoberflächen ermittelt wird und indem um die Positionen der ersten Reflexe der gerichteten Reflexionen herum die einem ersten Motiv zugeordnete erste Gruppe an Teiloberflächen angeordnet wird.

[0039] Bei mehreren Motiven, die aus unterschiedlichen Betrachterpositionen und vorzugsweise nur aus genau diesen Betrachterpositionen wahrgenommen werden können, wird eine von der ersten Betrachterposition abweichende weitere Betrachterposition gewählt und eine Position eines weiteren Reflexes einer weiteren gerichteten Reflexion der Lichtquelle auf jeder der Einzelelementoberflächen ermittelt, und um die Positionen der weiteren Reflexe der weiteren gerichteten Reflexion herum werden die dem weiteren Motiv zugeordneten weiteren Reflexionsbereiche angeordnet.

[0040] Eine nicht-diffuses Licht aussendende Lichtquelle erzeugt Reflexe auf den Einzelelementoberflächen. Die Reflexe sind hell, wenn der Reflexionsgrad hoch ist und dunkel, wenn der Reflexionsgrad niedrig ist. Die Position der Reflexe auf der Einzelelementoberfläche hängt von dem Betrachterwinkel ab, mit dem der Betrachter auf das optisch variable Sicherheitselement blickt bei einer vorgegebenen Lage des Sicherheitselementes und einer relativ zum Sicherheitselement vorgegebenen Anordnung der Lichtquelle. Je nach Betrachterwinkel wandern die Reflexe auf den Einzelelementoberflächen entlang. Die einem Reflexionsmotiv zugeordnete Gruppe an Teiloberflächen wird grundsätzlich so gewählt, dass weitere Reflexe, die einem weiteren Reflexionsmotiv zugeordnet sind, nicht aus der ersten Betrachterposition wahrgenommen werden können und umgekehrt erste Reflexe, die dem ersten Reflexionsmotiv zugeordnet sind, nicht aus einer weiteren Betrachterposition wahrgenommen werden können.

[0041] Des Weiteren ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Reflexionsbereiche und die weiteren Reflexionsbereiche einfallendes Licht gerichtet reflektieren.

[0042] Günstigerweise ist die Profilschicht derart ausgebildet, dass die ersten und die weiteren Reflexionsbereiche bei nicht-diffusem Lichteinfall aus der weiteren Betrachterposition bzw. der ersten Betrachterposition nicht zu erkennen sind und bei diffusem Lichteinfall sowohl das erste als auch das weitere Reflexionsmotiv sowohl aus der ersten als auch aus der weiteren Betrachterposition zu erkennen sind.

[0043] Die ersten und die weiteren Reflexionsbereiche sind günstigerweise so angeordnet, dass sie sich gegenseitig nicht abschatten, also gemeinsam im Blickbereich des Betrachters in vorzugsweise jeder der Betrachterpositionen liegen. Reflexe sind jedoch bei gerichteter Reflexion für den Betrachter nur dann zur erkennen, wenn er sich in der ersten oder in der weiteren Betrachterposition befindet.

[0044] Gegenüber bekannten Reliefs kann die erfindungsgemäße Reliefschicht sehr geringe Reliefhöhen aufweisen, um den gewünschten Wechseleffekt oder Kippeffekt zu erzielen. Günstigerweise liegen die Ausdehnungen der Einzelelemente in einer Größenordnung unterhalb des Auflösungsvermögens des Auges, das bei 80 µm liegt.

[0045] Gefertigt wurden bereits Einzelelemente mit einem Durchmesser von 40 µm, die sich bei einer kugelabschnittförmigen Gestalt der Einzelelemente in einer Höhe von 2,5 µm bis 3 µm über eine Ebene des Sicherheitselementes erheben. Bei einer derart geringen Höhe eines Kugelabschnitts kann, abgesehen von extremen Blickwinkeln von 0° über der Ebene des Sicherheitselementes, beinahe die gesamte Einzelelementoberfläche gesehen werden.

[0046] Eine Informationsschicht wird günstigerweise auf die Reliefschicht aufgebracht, indem nur die Reflexionsbereiche mit hohem Reflexionsgrad mit einem metallhaltigen Lack bedruckt werden. In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Reliefschicht zunächst vollständig metallisiert und danach die Informationsschicht ausgebildet, indem Reflexionsbereiche mit niedrigem Reflexionsgrad entmetallisiert werden. Die Entmetallisierung kann vorzugsweise mit einem Laserlithographen erfolgen. Verwendete Laserlithographen werden fokussiert auf die metallisierte Schicht gebündelt. In praktischen Ausführungsformen weist ein Durchmesser des fokussierten Laserstrahls etwa 8 µm auf, so dass auf Einzelelemente mit einem Durchmesser von etwa 40 µm fünf verschiedene Teilmotive aufgebracht werden können.

[0047] In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Reliefschicht mit einem Releaselack in Reflexionsbereichen mit geringem Reflexionsgrad beschichtet, die Reliefschicht dann vollständig verspiegelt, und der Releaselack wird anschließend ausgewaschen. Alternativ dazu kann die Reliefschicht mit einem Haftvermittlungslack in den Reflexionsbereichen mit hohem Reflexionsgrad beschichtet werden, die Reliefschicht dann vollständig verspiegelt werden und die Verspiegelung der Reliefschicht in den Reflexionsbereichen ohne Haftvermittlungslack ausgewaschen werden.

[0048] Erfindungsgemäß sind zwischen den Einzelelementen planare Bereiche vorgesehen. Diese planaren Bereiche können zusammenhängend oder nicht zusammenhängend sein. Die planaren Bereiche enthalten eine Beugungsgitterstruktur. Die Beugungsgitterstruktur kann Beugungsgitter einer ersten Gruppe an Beugungsgittern und Beugungsgitter mehrerer Gruppen an Beugungsgittern aufweisen. Eine Gruppe an Beugungsgittern wird durch denselben Beugungsgittertyp definiert, so dass sie die gleichen Beugungseigenschaften aufweisen, also insbesondere die gleiche Gitterkonstante bzw. die gleichen Gitterkonstanten aufweisen. Bei dem Beugungsgitter kann es sich um ein Liniengitter oder um ein Rastergitter handeln.

[0049] Es kann eine Gruppe oder es können mehrere Gruppen von Beugungsgittern vorgesehen sein, wobei sich jede Gruppe von Beugungsgittern dadurch auszeichnet, dass sie Beugungsgitter desselben Beugungsgittertyps aufweist.

[0050] Die Beugungsgitter einer Gruppe können ein zusammenhängendes oder mehrere Teilbeugungsgitter ausbilden. Jede Gruppe der Teilbeugungsgitter kodiert jeweils ein Beugungsmotiv.

[0051] Sowohl die Beugungsmotive als auch die Reflexionsmotive sind mit bloßem Auge sichtbar. Das optisch variable Sicherheitselement wird sowohl hinsichtlich der Beugungsgitterstruktur als auch hinsichtlich der Einzelelemente mit derselben gerichteten Beleuchtungsquelle beleuchtet und aus demselben Betrachtungswinkel mit bloßem Auge betrachtet.

[0052] Erfindungsgemäß sind die Geometrie und die Anordnung der Einzelelemente sowie die Geometrie und Anordnung der Beugungsgitter so aufeinander abgestimmt, dass die betrachtungswinkelabhängigen Reflexionsmotive und die betrachtungswinkelabhängigen Beugungsmotive betrachtungswinkelabhängige Gesamtmotive erzeugen, die mit bloßem Auge sichtbar sind. Durch die Verkämmung der Einzelelemente und des Beugungsgitters oder der Beugungsgitter sind die Reflexionsmotive und die Beugungsmotive entlang der gleichen optisch wirksamen Fläche des optisch variablen Sicherheitselementes erkennbar. Sie können direkt nebeneinander angeordnet sein, sich abwechseln und ergänzen.

[0053] Der Begriff des Gesamtmotivs ist hier breit zu verstehen. Zum einen sind darunter Gesamtmotive zu verstehen, die im selben Betrachtungswinkel wenigstens ein Beugungsmotiv und wenigstens ein Reflexionsmotiv umfassen. Wenn der Betrachter aus einem Betrachtungswinkel auf das optisch variable Sicherheitselement sieht, nimmt er gleichzeitig sowohl ein Beugungs- als auch ein Reflexionsmotiv wahr. Dabei sind unterschiedliche Ausprägungen des gleichzeitigen Zusammenwirkens denkbar. Das Beugungs- und das Reflexionsmotiv können nebeneinander angeordnet sein und dabei jeweils für sich lesbare Motive bilden; beispielsweise kann sowohl das Beugungs- als auch das Reflexionsmotiv jeweils einen Buchstaben oder eine Buchstabenabfolge, eine Zahl oder eine Zahlenfolge oder Mischungen aus beiden o. Ä. ausbilden, und das Gesamtmotiv ist ein Wort, ein Sicherheitscode o. Ä., das bzw. der sich aus den einzelnen Buchstaben, Buchstabenabfolgen, Zahlen oder den Zahlenfolgen beider Motivarten zusammensetzt.

[0054] Eine andere Variante wäre, dass bereits der einzelne Buchstabe, die einzelne Zahl selbst teilweise aus einem Beugungsmotiv und teilweise aus einem Reflexionsmotiv besteht. Dabei bilden die Reflexionsmotive und Beugungsmotive jeweils keine für sich lesbaren Motive aus. Das Gesamtmotiv wird erst bei gleichzeitigem Zusammenwirken der beiden Motivarten lesbar.

[0055] Der Begriff des Gesamtmotivs umfasst aber auch eine Folge oder Sequenz von Beugungs- und Reflexionsmotiven. Die Folge ergibt sich dabei durch Veränderung des Betrachtungswinkels, beispielsweise durch Kippen des optisch variablen Sicherheitselementes. Durch die zeitliche Dauer des Kippens entsteht eine zeitliche Folge aufeinanderfolgender Motive. Je nach Betrachtungswinkel wird ein anderes Motiv, entweder Beugungs- oder Reflexionsmotiv, sichtbar, oder es wird eine der oben beschriebenen Motivkombinationen bei gleichem Betrachtungswinkel sichtbar. Dem Betrachter stellt sich dabei als Gesamtmotiv eine Folge von Motiven dar. In einem ersten Betrachtungswinkel ist ein erstes Motiv, in einem zweiten Betrachtungswinkel ein zweites Motiv usw. für den Betrachter zu sehen. Das erste Motiv kann ein Reflexionsmotiv und das zweite Motiv ein Beugungsmotiv sein. Es sind beinahe beliebige Folgen denkbar. Es ist auch denkbar, dass innerhalb der Folge in einem Betrachtungswinkel sowohl ein Beugungs- als auch ein Reflexionsmotiv angeordnet sind.

[0056] Unter einem Gesamtmotiv ist daher sowohl ein statisches Gesamtmotiv, das zuerst beschrieben wurde, als auch ein dynamisches Gesamtmotiv in Form einer Folge zu verstehen, wie es danach beschrieben wurde.

[0057] Die Beugungsgitterstruktur ist zwischen den einzelnen Elementen in planaren Bereichen vorgesehen. Von besonderem Vorteil ist es, dass die planaren und gekrümmten Bereiche abwechselnd vorgesehen sind und so miteinander verkämmt sind. Vorteilhafterweise enthält die Beugungsgitterstruktur Gruppen von Beugungsgittern mit in den Gruppen gleichen, aber untereinander unterschiedlichen Beugungseigenschaften; das sind hier die Beugungswinkel der Beugungsgitter und die einzelnen Beugungswinkel. Diese sind bestimmt durch die Gitterkonstante der Beugungsgitter.

[0058] Die Beugungseigenschaften hängen von der Mikrostruktur eines Beugungsgitters ab, welche eine Rechteckstruktur, eine Sägezahnstruktur oder eine Sinusstruktur sein kann. Sie hängen davon ab, ob es sich um Phasen- oder Amplitudengitter oder eine Mischform davon handelt. Sie hängen davon ab, ob es sich um Liniengitter oder um Kreuzgitter handelt. Bei den Beugungsgittern kann es sich auch um geblazte Gitter handeln, die im Wesentlichen genau eine Beugungsordnung aufweisen. Wichtig für die Beugungseigenschaften ist vor allem die Gitterkonstante, d. h. die Wiederholrate der beugenden Mikrostrukturen. Die Gitterkonstante bestimmt wesentlich die Winkel, unter denen Beugungsordnungen auftreten.

[0059] In einer bevorzugten Ausgestaltung enthalten die planaren Bereiche Gruppen von Beugungsgittern der gleichen Beugungseigenschaft. In diesem Fall bildet jede der Gruppe an Beugungsgittern der planaren Bereiche ein Beugungsmotiv aus, das in den Beugungswinkeln und somit betrachtungswinkelabhängig sichtbar ist. Die Bereiche mit Beugungsgittern entsprechen dabei dem Motiv, d. h. dort, wo das Motiv helle Bereiche aufweist, befinden sich Beugungsgitter der zugehörigen Gruppe und dort, wo das Bild dunkle Bereiche aufweist, befinden sich keine Beugungsgitter. Dort, wo das Bild mittlere Helligkeit besitzt, kann durch ein Rasterungsverfahren, wie es aus der Drucktechnik bekannt ist, das Bild in helle und dunkle Bereiche unterteilt werden. Ein Bild, das aus Beugungsgittern zusammengesetzt ist, wird im Weiteren Beugungsbild genannt.

[0060] Bekanntermaßen bewirken Beugungsgitter eine Farbaufspaltung von weißem Licht, da der Beugungswinkel abhängig vom Verhältnis der Wellenlänge des Lichts zur Gitterkonstanten ist. Dadurch erscheinen Beugungsbilder bei Beleuchtung mit weißem Licht in Regenbogenfarben, sie schillern. Die wahrgenommene Farbe hängt dabei insbesondere vom Beleuchtungs- bzw. Betrachtungswinkel ab. Wird der Betrachtungswinkel im Vergleich zur Flächennormalen vergrößert, nimmt man das Beugungsbild zunächst in Blau wahr, dann in Grün, dann in Orange/Gelb und zuletzt in Rot.

[0061] An den Stellen, an denen sich die Einzelelemente der Reliefstruktur befinden, sind keine Beugungsgitter vorgesehen, und somit sind an diesen Stellen keine Beugungsmotive vorhanden. Es hat sich herausgestellt, dass die Beugungsmotive dennoch für einen Betrachter sehr gut erkennbar sind, insbesondere wenn die Größe der Einzelelemente der Struktur zumindest in einer Dimension nahe oder vorzugsweise unterhalb der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges ist.

[0062] In einer weiteren Ausgestaltung enthalten die planaren Bereiche N Gruppen mit Beugungsgittern mit N verschiedenen Beugungseigenschaften. In diesem Fall bilden jeweils den Gruppen zugeordnete Unterbereiche der planaren Bereiche mit gleicher Beugungseigenschaft ein Beugungsmotiv aus, das in den jeweiligen Beugungswinkeln und somit betrachtungswinkelabhängig sichtbar ist, wodurch sich die Gesamtheit von N Beugungsbildern ergibt. Diese N Beugungsmotive wiederum sind untereinander verkämmt oder überlagert in den planaren Bereichen enthalten.

[0063] Vorzugsweise weist wenigstens eines der Gesamtmotive in einem Betrachtungswinkel nebeneinander angeordnet ein vollständiges Reflexionsmotiv und ein vollständiges Beugungsmotiv auf. Bei diesem Gesamtmotiv können in dem Betrachtungswinkel gleichzeitig ein vollständiges Reflexionsmotiv, beispielsweise ein Firmenlogo, eine Zahl, ein Buchstabe, ein Wort, und ein vollständiges Beugungsmotiv, ebenfalls ein Firmenlogo, eine Zahl, ein Buchstabe, ein Wort, erkannt werden.

[0064] Die Aufgabe wird in ihrem anderen Aspekt durch ein Herstellungsverfahren eines der oben beschriebenen optisch variablen Sicherheitselemente gelöst.

[0065] Erfindungsgemäß wird zunächst ein Master mit einem Negativ einer Reliefschicht mit einer Vielzahl an baugleichen Einzelelementen und mit wenigstens einem planaren Bereich zwischen den Einzelelementen hergestellt. Dabei wird in den Master die Struktur, das Höhenprofil der Reliefschicht, negativ eingeformt. Dies kann z. B. durch Lithographietechniken oder durch spanende Diamantbearbeitung geschehen. Anschließend wird die Reliefschicht von dem Master in ein Trägersubstrat abgeprägt, z. B. durch ein Heißprägeverfahren oder durch ein UV-Prägeverfahren. Bevorzugt handelt es sich um ein rotatives Prägeverfahren. Danach wird das Trägersubstrat mit der abgeprägten Reliefschicht mit einer Metallschicht überzogen. Die unterschiedlichen Reflexionsgrade von Teiloberflächen von Einzelelementoberflächen und Teilbereichen mit Beugungsgittern werden in einem Laserlithographieverfahren durch Bearbeitung der Metallschicht des Trägersubstrats hergestellt. Teilbereiche mit niedrigem Reflexionsgrad werden entmetallisiert.

[0066] Vorzugsweise werden die Teilbereiche mit Beugungsgittern erzeugt, indem Zwischenflächen zwischen Gittern des Beugungsgitters entmetallisiert werden. Das Beugungsgitter weist eine Gitter- oder Linienstruktur mit in einer Richtung gleicher Gitterkonstanten auf. Das sind Erhebungen oder Absenkungen in der Trägerschicht. Die Gitter selbst verbleiben metallisiert, so dass sie das einfallende Licht beugen können, aber die Zwischenflächen zwischen den Gittern werden entmetallisiert. Der Laserlithographieprozess muss exakt zu den geprägten Strukturen ausgerichtet sein, um die gewünschten Effekte zu erhalten. Die Laserlithographie ist besonders vorteilhaft, wenn eine Serie von Sicherheitselementen hergestellt wird, bei der jedes einzelne Sicherheitselement individualisiert bzw. serialisiert ist, d. h. z. B. eine eigene Seriennummer trägt, die optisch variabel dargestellt ist.

[0067] In einem besonders bevorzugten Herstellungsverfahren enthält schon der Master in den planaren Bereichen zwischen den Einzelelementen Beugungsgitter, die in dem Prägeverfahren in das Material mitübertragen werden. In diesem Fall werden die Unterbereiche mit Beugungsgittern erzeugt durch Überdecken, Zerstören oder Demetallisieren der vorgeprägten Beugungsgitter an den Stellen, an denen kein Beugungsgitter vorgesehen ist.

[0068] In einem besonders bevorzugten Herstellungsverfahren wird ein Prägezylinder durch Diamantdrehen eines Rohzylinders direkt hergestellt. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass die Strukturen im Wesentlichen eindimensional sind. Die Geometrie der Einzelelemente der Reliefstruktur ist in diesem Fall bevorzugt von dem Diamantwerkzeug vorgegeben. Auch die Beugungsgitter in den planaren Bereichen können durch Diamantdrehen eines Rohzylinders direkt hergestellt werden, indem z. B. die Gitterlinien mit einem Diamantwerkzeug direkt eingedreht werden. In diesem Fall sind die Gitterlinien und die Einzelelemente parallel zueinander angeordnet.

[0069] Die Entmetallisierung kann vorzugsweise mit einem Laserlithographen erfolgen. Verwendete Laserlithographen werden fokussiert auf die metallisierte Schicht gebündelt. In praktischen Ausführungsformen weist ein Durchmesser des fokussierten Laserstrahls etwa 1 µm bis 20 µm auf, so dass auf Einzelelemente mit einem Durchmesser von etwa 40 µm bis zu vierzig verschiedene Teilmotive aufgebracht werden können.

[0070] Gegenüber bekannten Reliefs kann die erfindungsgemäße Reliefschicht mit ihren Einzelelementen sehr geringe Reliefhöhen aufweisen, um den gewünschten Wechseleffekt oder Kippeffekt zu erzielen. Günstigerweise liegen die Ausdehnungen der Einzelelemente in einer Größenordnung unterhalb des Auflösungsvermögens des Auges, das bei etwa 80 µm liegt.

[0071] Gefertigt wurden bereits Einzelelemente mit einem Durchmesser von 40 µm, die sich bei einer kugelabschnittförmigen Gestalt der Einzelelemente in einer Höhe von 2,5 µm bis 3 µm über eine Ebene des optisch variablen Sicherheitselementes erheben. Bei einer derart geringen Höhe eines Kugelabschnitts kann, abgesehen von extremen Blickwinkeln von 0° über der Ebene des optisch variablen Sicherheitselementes, beinahe die gesamte Einzelelementoberfläche gesehen werden.

[0072] Die Erfindung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele in 14 Figuren dargestellt. Dabei zeigen:

Fig. 1a

einen schematischen Schnitt eines erfindungsgemäßen optisch variablen Sicherheitselementes,

Fig. 1b

eine schematische Ansicht eines Einzelelementes mit benachbartem planaren Teilbereich,

Fig. 2

neun Abbildungen, die die Verkämmung von zwei Reflexionsmotiven mit einem Beugungsmotiv in einem zweidimensionalen Raster von Einzelelementen darstellen,

Fig. 3

fünf Abbildungen, die die Ausbildung von zwei Beugungsmotiven in zwei Teilbereichen des planaren Bereichs in einem zweidimensionalen Raster von Einzelelementen darstellen,

Fig. 4

zehn Abbildungen, die die Verkämmung von drei Reflexionsmotiven und einem Beugungsmotiv in einem eindimensionalen Raster von Einzelelementen darstellen,

Fig. 5a

ein Beispiel einer Motivabfolge mit zwei außerhalb der Reflexionsmotive angeordneten Beugungsmotiven,

Fig. 5b

ein Beispiel einer Motivabfolge mit zwei innerhalb der Reflexionsmotive angeordneten Beugungsmotiven,

Fig. 5c

ein Beispiel einer Motivabfolge mit einem innerhalb der Reflexionsmotive angeordneten Beugungsmotiv,

Fig. 6

ein Beispiel einer Motivabfolge mit in zwei in gleichen Betrachtungswinkeln sichtbaren Beugungs- und Reflexionsmotiven,

Fig. 7

drei Beispiele einer Verknüpfung von Beugungs- und Reflexionsmotiven,

Fig. 8

ein Beispiel einer Motivabfolge mit in verschiedenen Farben sichtbarem Beugungsmotiv und in gleichen Betrachtungswinkeln sichtbaren Reflexionsmotiven,

Fig. 9

ein weiteres Beispiel einer Motivabfolge mit in verschiedenen Farben sichtbarem Beugungsmotiv und in gleichen Betrachtungswinkeln sichtbaren Reflexionsmotiven,

Fig. 10

Schichtaufbau eines optisch variablen Sicherheitselementes,

Fig. 11

Brechungsverhalten eines Strahlenganges eines Beugungs- und eines Reflexionsmotivs.

[0073] Fig. 1a zeigt schematisch ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen optisch variablen Sicherheitselementes 1. Fig. 1a zeigt eine Reliefstruktur mit vier periodisch sich wiederholenden Einzelelementen 2 mit dazwischen angeordneten planaren Bereichen 3.

[0074] In der Fig. 1b sind eines der Einzelelemente 2 und ein benachbarter planarer Bereich 3 schematisch dargestellt sowie sowohl auf das Einzelelement 2 als auch auf den planaren Bereich 3 auftreffendes gerichtetes Licht 4. An dem Einzelelement 2 wird das Licht 4 in einem großen Winkelbereich durch Spiegelung an einer Einzelelementoberfläche 6 entsprechend dem Reflexionsgesetz "Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel" gemessen an einer Flächennormalen an einem Reflexionspunkt reflektiert.

[0075] An Teiloberflächen der Einzelelementoberflächen 6 mit geringem Reflexionsgrad oder gar keiner Reflexion wird weniger bzw. kein Licht in den entsprechenden Raumwinkel reflektiert. An Teiloberflächen der Einzelelementoberflächen 6 mit hohem Reflexionsgrad wird viel Licht in den entsprechenden Raumwinkel reflektiert. Die Einzelelementoberfläche 6 ist bereichsweise verspiegelt. An den Teiloberflächen, in denen viel Licht reflektiert wird, ist ein hoher Reflexionsgrad, an Teiloberflächen, an denen wenig Licht reflektiert wird, ist ein geringer Reflexionsgrad, also keine Verspiegelung vorgesehen.

[0076] In den planaren Bereichen 3 finden sich Teilbereiche mit Beugungsgittern, die das Licht 4 in eine Beugungsordnung oder mehrere Beugungsordnungen beugen.

[0077] Fig. 2 zeigt die Ausbildung des optisch variablen Sicherheitselementes 1 mit zwei Reflexionsmotiven, den Buchstaben F und T, und einem Beugungsmotiv, dem Buchstaben L. Die beiden Reflexionsmotive und das eine Beugungsmotiv sind in der ersten Zeile der Fig. 2 dargestellt. Die beiden Reflexionsmotive F, T sind in dem unterschiedlichen Reflexionsgrad der Teiloberflächen der sich in X- und Y-Richtung periodisch wiederholenden Einzelelemente 2 kodiert. Bei den Einzelelementen 2 handelt es sich hier um kuppelförmige Ausbuchtungen oder kuppelförmige Einbuchtungen. Die erfindungsgemäßen, sich wiederholenden Einzelelemente 2 sind in der zweiten Reihe der Fig. 2 ganz links dargestellt. Zwischen den Einzelelementen 2 sind die planaren Bereiche 3 vorgesehen. Dabei handelt es sich um die zusammenhängende Fläche zwischen den im Querschnitt parallel zur Ebene des optisch variablen Sicherheitselementes 1 kreisförmigen Einzelelementen 2.

[0078] Das zweite Bild der zweiten Reihe zeigt, wie die Einzeloberflächen 6 in Teiloberflächen 61, 62 mit unterschiedlichen Reflexionsgraden aufgeteilt werden. Die Teiloberflächen sind in eine erste Gruppe von Teiloberflächen 61, die den Buchstaben F kodieren, und eine zweite Gruppe von Teiloberflächen 62, die den Buchstaben T kodieren, aufgeteilt. Jede Einzelelementoberfläche 6 ist disjunkt in die Teiloberflächen 61, 62 der ersten und zweiten Gruppe aufgeteilt. Schwarz kennzeichnet einen hohen Reflexionsgrad und Weiß einen sehr geringen Reflexionsgrad, d.h. die Teiloberflächen 61, 62 der Einzelelementoberflächen 6, die schwarz markiert sind, sind vollverspiegelt, während die Teiloberflächen 61, 62 der Einzelelemente 1, die weiß markiert sind, entspiegelt sind. Dadurch entsteht der Eindruck, dass bei der Betrachtung der in einem Raster angeordneten Vielzahl an Einzelelementen 2 in einem ersten Betrachtungswinkel der Buchtstabe F und in einem zweiten Betrachtungswinkel der Buchstabe T als Reflexionsmotiv erscheint.

[0079] Erfindungsgemäß ist nunmehr zusätzlich in dem Teilbereich 31 des planaren Bereiches 3, der sich gemäß der dritten Darstellung der zweiten Zeile der Fig. 2 L-förmig erstreckt, ein Beugungsgitter vorgesehen, das durch einen bestimmten Beugungsgittertyp definiert ist. Der Buchstabe L ist daher bei der gleichen gerichteten Beleuchtung durch das Licht 4 in einem durch den Beugungsgittertyp bestimmten Beugungswinkel zu erkennen.

[0080] Die dritte Zeile der Fig. 2 zeigt, wie die Buchstaben F und T durch einzelne Reflexe an den zugehörigen Teiloberflächen 61, 62 jeweils zu einem Reflexionsmotiv zusammengesetzt sind sowie den Buchstaben L, der hier durch den zusammenhängenden Teilbereich 31 des planaren Bereiches 3 ausgebildet ist. Wenn die Größe der Einzelelemente 2 unterhalb des Auflösungsvermögens des menschlichen Auges liegt, also etwa unterhalb von 50 µm, entsteht für den Betrachter der Eindruck durchgehender beleuchteter Linien, und er registriert nicht mehr die Einzelreflexe bzw. die Löcher in dem Beugungsmotiv.

[0081] Die schematischen Darstellungen der Fig. 2 stellen das Grundprinzip der Erstellung eines erfindungsgemäßen optisch variablen Sicherheitselementes 1 dar. Für ein reales optisch variables Sicherheitselement 1 würden die Verhältnisse anders gewählt werden. So wäre z. B. eine darzustellende Ziffer 5 mm groß, während sich die einzelnen Elemente z. B. in einem Raster von 50 µm wiederholen würden. In diesem Beispiel ist die Ziffer aus 100 x 100 Einzelelementen 2 zusammengesetzt, deren Größe wiederum unterhalb der Auflösungsgrenze des Auges liegt. Der menschliche Betrachter kann in diesem Fall die einzelnen Bildpunkte nicht getrennt voneinander wahrnehmen, wodurch sich für ihn kontinuierliche einzelne Bilder ergeben - sowohl bei den Reflexionsmotiven F, T als auch bei den Beugungsmotiven L.

[0082] Fig. 3 zeigt eine Erweiterung der Darstellung in Fig. 2. In Fig. 3 ist ein zweites Beugungsmotiv in das optisch variable Sicherheitselement 1 integriert. Dabei handelt es sich um den Buchstaben H, der zusätzlich zum Buchstaben L als zweites Beugungsmotiv integriert ist. Dazu wird der planare Bereich 3 in zwei Gruppen von Teilbereichen 31, 32 unterteilt, wie die zweite Darstellung der Fig. 3 zeigt.

[0083] Die erste Gruppe von Teilbereichen 31 ist im Gegensatz zum Teilbereich der Fig. 2 nicht mehr zusammenhängend ausgebildet, sondern die erste Gruppe von Teilbereichen 31, die den Buchstaben L kodiert, besteht aus fünf einzelnen ersten Beugungsgittertypen, wie die linke Darstellung der zweiten Reihe in Fig. 3 zeigt, die gemeinsam bei gerichtetem Lichteinfall den Buchstaben L in einem Beugungsmotiv erzeugen, während der Buchstabe H in einer zweiten Gruppe von Teilbereichen 32 kodiert ist, die in neun einzelnen zweiten Beugungsgittertypen kodiert wird, wie die zweite Darstellung der zweiten Reihe in Fig. 3 zeigt. Dabei sind die erste Gruppe der Teilbereiche 31 und die zweite Gruppe der Teilbereiche 32 ebenfalls ineinander verkämmt, so dass je nach Betrachtungswinkel der Buchstabe L erscheint, wenn der Betrachtungswinkel in Richtung einer Beugungsordnung des ersten Gittertyps und der Buchstabe H erscheint, wenn der Betrachtungswinkel der Beugungsordnung des zweiten Gittertyps entspricht.

[0084] Fig. 4 zeigt die Ausbildung des optisch variablen Sicherheitselementes 1, wenn die Einzelelemente 2 rillenförmig oder halbzylinderförmig bzw. rippenförmig ausgebildet sind. Dabei kann sich das einzelne Einzelelement 2 über eine gesamte Länge L des optisch variablen Sicherheitselementes 1 erstrecken, während sich das Einzelelement 2 entlang einer Breite B in periodischen Abständen wiederholt. Die linke Darstellung der ersten Zeile der Fig. 4 zeigt die prinzipielle Ausbildung der Einzelelemente 2. Jedes der Einzelelemente 2 ist entlang seiner Längsrichtung in drei Reihen von je fünf Pixeln unterteilt. Die Pixel haben dabei alle eine gleiche Längenausdehnung und eine gleiche, aber schmalere Ausdehnung entlang der Breite B des Einzelelementes 2. Jedes der Einzelelemente 2 ist entlang der Länge L in fünf Pixel unterteilt und entlang der Breite B in drei Pixel.

[0085] Fig. 4 zeigt die Kodierung der drei Reflexionsmotive F, T und N durch entsprechende Wahl der Reflexionsgrade der ersten, zweiten bzw. dritten Reihe von Pixeln sowie des einen Beugungsmotivs L. Das Beugungsmotiv L ist in den planaren Bereich 3 zwischen den länglichen Einzelelementen 2 in einer ersten Gruppe von Teilbereichen 31 mit einem Beugungsgitter kodiert, während die drei Reflexionsmotive jeweils in einer Gruppe von Teiloberflächen kodiert sind, wobei die erste Gruppe von Teiloberflächen die oberste Reihe der Pixel umfasst, die zweite Gruppe an Teiloberflächen die mittleren Pixel und die dritte Gruppe an Teiloberflächen die unteren Pixel der Einzelelementoberflächen 6 umfasst. Die dunkle Markierung zeigt wiederum, inwieweit die Einzelelementoberflächen 6 entlang ihrer Längsrichtung verspiegelt sind.

[0086] In den Fig. 5a, 5b und 5c ist jeweils ein Beispiel für eine mögliche Motivabfolge gegeben. Die Skala gibt hierbei den Betrachtungswinkel an. Der Betrachtungswinkel 0 ist in diesem Beispiel gegeben, wenn sich der Betrachter in der Richtung der nullten Ordnung des Beugungsgitters befindet.

[0087] In Fig. 5a sind die Reflexionsmotive als eine Bildabfolge 1-2-3-4-5 ausgebildet, die in einem gewissen Betrachtungswinkelbereich sichtbar ist, und das Beugungsbild B ist in einem Betrachtungswinkel außerhalb des Betrachtungswinkelbereichs der Reflexionsmotivabfolge sichtbar.

[0088] Da es sich in diesem Beispiel um ein symmetrisches, nicht geblaztes Beugungsgitter handelt, ist das Beugungsmotiv B unter mindestens zwei Betrachtungswinkeln sichtbar, die um den Betrachtungswinkel 0 herum symmetrisch angeordnet sind. Zu beachten ist, dass diese Symmetrie bei der Reflexionsmotivabfolge nicht gegeben ist. Hierbei stehen die Ziffern 1-2-3-4-5 und der Buchstabe B jeweils für beliebige Inhalte der Motive. Bei den Inhalten kann es sich um Logos, Texte, Seriennummern, Symbole, Fotos usw. handeln. Insbesondere kann es sich bei der Bildabfolge 1-2-3-4-5 um eine Animation handeln, z. B. eine Bewegungs- oder Zoomanimation. In dem Betrachtungswinkel außerhalb des Betrachtungswinkelbereichs der Reflexionsmotivabfolge können auch noch weitere Beugungsmotive vorhanden sein.

[0089] In Fig. 5b sind die ersten Bildinformationen eine Bildabfolge 1-2-3-4-5, die in einem gewissen Betrachtungswinkelbereich mit Ausnahme zweier Betrachtungswinkel sichtbar ist, und das Beugungsbild B ist in den beiden ausgenommenen Betrachtungswinkeln sichtbar.

[0090] In Fig. 5c ist die Reflexionsmotivabfolge 1-2-3-4-5-6 dargestellt, die in einem gewissen Betrachtungswinkelbereich mit Ausnahme eines Betrachtungswinkels sichtbar ist, und das Beugungsbild B ist in dem ausgenommenen Betrachtungswinkel sichtbar. Da es sich in diesem Beispiel um ein asymmetrisches, geblaztes Beugungsgitter handelt, ist das Beugungsbild B unter genau einem Betrachtungswinkel sichtbar.

[0091] In der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind die Reflexionsmotive als Bildabfolge 1-2-3-4-5-6-7 in einem gewissen Betrachtungswinkelbereich sichtbar, und das Beugungsbild B ist in zwei symmetrischen Beugungswinkeln sichtbar. In dieser Ausführungsform sind in den Beugungswinkeln das jeweilig sichtbare Bild der Bildabfolge (Bild 3 und Bild 5) und das sichtbare Beugungsbild B aufeinander abgestimmt. Die jeweiligen Motive können in Teilen gleich sein oder in Teilen disjunkt sein oder sich in Teilen ergänzen oder sich ergänzende Inhalte darstellen.

[0092] In Fig. 7 sind in der linken Darstellung zwei Inhalte dargestellt: ein Kundenlogo "BRAND ™" als Reflexionsmotiv und eine Seriennummer "9 8 1 3 0" als Beugungsmotiv. Das Kundenlogo erscheint als silberfarbene Schrift, während die Seriennummer in Regenbogenfarben schimmert. Beide Motive tauchen im Wesentlichen im gleichen Bereich des optisch variablen Sicherheitselementes 1 und zum gleichen Betrachtungswinkel auf. Zur Kenntlichmachung wird in der Darstellung das Reflexionsmotiv als gefüllt dargestellt und das Beugungsmotiv als Umriss. In der mittleren Darstellung wird nur ein Inhalt als Gesamtmotiv dargestellt, wobei der Inhalt auf das Reflexionsmotiv und das Beugungsmotiv aufgeteilt ist. Die ersten drei Ziffern 9 8 1 der Seriennummer sind als Reflexionsmotiv und die letzten zwei Ziffern 3 0 der Seriennummer als Beugungsmotiv dargestellt. In der letzten Darstellung der Fig. 7 wird ein Inhalt als Gesamtmotiv dargestellt, wobei der Inhalt auf das Reflexions- und das Beugungsmotiv aufgeteilt ist. Die obere Hälfte der Seriennummer 9 8 1 3 0 ist das Reflexionsmotiv, während die untere Hälfte das Beugungsmotiv darstellt.

[0093] In Fig. 8 sind die Reflexionsmotive als Motivabfolge 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, die jeweils in einem gewissen Betrachtungswinkelbereich sichtbar ist, dargestellt, und die Beugungsmotive sind hier als Buchstabe B dargestellt. Der Buchstabe B ist in einem Beugungswinkelbereich sichtbar. Da sich bei Lichteinfall von weißem Licht die einzelnen Farben am gleichem Beugungsgittertyp unterschiedlich stark beugen, kann der Beugungswinkel der unterschiedlichen Farben dem Betrachtungswinkel der verschiedenen Reflexionsmotive angepasst sein, so dass beim Erscheinen des Reflexionsmotives "3" der Buchstabe B in Blau, beim Erscheinen des Reflexionsmotives "4" der Buchstabe B in Grün und beim Erscheinen des Reflexionsmotives "5" der Buchstabe B in Rot wahrgenommen werden.

[0094] Fig. 9 zeigt ein ähnliches Beispiel. In einem Betrachtungswinkel, in dem das Beugungsmotiv, hier die Seriennummer 98130, einen blauen Farbeindruck ergibt, ist der darauf abgestimmte Inhalt des Reflexionsbildes, also in Fig. 8 des dritten Bildes, der Bildabfolge sichtbar. Hier erscheint der Text "blue". In einem Betrachtungswinkel, in dem die Beugungsinformationen einen grünen Farbeindruck ergeben, ist der darauf abgestimmte Inhalt des vierten Bildes gemäß Fig. 8 der Bildabfolge sichtbar in einem Text "green". In einem Betrachtungswinkel, in dem die Beugungsinformation einen roten Farbeindruck ergibt, ist der darauf abgestimmte Inhalt des fünften Bildes gemäß Fig. 8 der Bildabfolge sichtbar in einem Text "red".

[0095] Fig. 10 zeigt ein Beispiel für einen Schichtaufbau der Erfindung. Oben befindet sich eine im Wesentlichen transparente Trägerschicht 100 aus Polymer. Darunter befindet sich die Reliefstruktur, die in eine an die Trägerschicht 100 angrenzende, im Wesentlichen transparente Lackschicht 101 eingeprägt ist. Darunter befindet sich eine metallisierte Schicht 102, in der sich die Teiloberflächen mit unterschiedlichem Reflexionsgrad und die Unterbereiche mit Beugungsgittern befinden. Darunter befindet sich eine kontrastgebende Schicht 103, die gleichzeitig als Kleberschicht fungiert. Alle Schichten 100, 101, 102, 103 erstecken sich über die gesamte flächige Ausdehnung des optisch variablen Sicherheitselementes 1.

[0096] Fig. 11 zeigt unterschiedliche Strahlengänge über der metallisierten Schicht 102 über einem planaren Bereich 3 und einem Einzelelement 2, wenn sich ein Medium mit einem Brechungsindex n über der metallisierten Schicht 102 befindet.

[0097] Auf der linken Seite wird ein einfallender Lichtstrahl an einem Beugungsgitter in dem planaren Bereich 3 entsprechend der Formel sin(α) = λ/g gebeugt, wobei α der Beugungswinkel, λ die Wellenlänge im Medium und g die Gitterkonstante des Beugungsgitters ist. Die Wellenlänge λ in der Lackschicht 101 mit Brechungsindex n ist um den Faktor 1/n gegenüber der Wellenlänge in Luft verkürzt. Dadurch ist der Sinus des Beugungswinkels im Medium ebenfalls um den Faktor 1/n kleiner. Bei Austritt aus dem Medium an der Grenzfläche zu Luft erfährt der Lichtstrahl eine Brechung entsprechend dem Brechungsgesetz sin(β) = n ^∗ sin(α). Dabei wird angenommen, dass die Brechungsindices der Trägerschicht 100 und der Lackschicht 101 gleich sind. Der Sinus des Beugungswinkels wird also um den Faktor n vergrößert, wodurch sich außerhalb der Lackschicht 101 ein Beugungswinkel ergibt, wie er bei einem Beugungsgitter ohne Medium auftreten würde. Es ist somit für die Beugungswinkel des optisch variablen Sicherheitselementes 1 unerheblich, ob sich über dem Beugungsgitter noch eine Lackschicht 101 mit einem Brechungsindex n befindet.

[0098] Auf der rechten Seite wird ein einfallender Lichtstrahl entsprechend dem Reflexionsgesetz "Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel" reflektiert, unabhängig vom Brechungsindex n der Lackschicht 101. Bei Austritt aus der Lackschicht 101 an der Grenzfläche zu Luft wird der Sinus des Winkels um den Faktor n vergrößert. Wenn sich also über der reflektierenden Struktur noch eine Schicht mit einem Brechungsindex n befindet, sind die Spiegelwinkel und somit die Winkel, unter denen die erfindungsgemäßen ersten Bildinformationen sichtbar sind, deutlich vergrößert. Auch hier werden zur Erklärung des Reflexionsverhaltens der Einfachheit halber die Lackschicht 101 und die Trägerschicht 100 als eine Schicht, als Lackschicht 101 angesehen. Im Übrigen spielt es keine Rolle, ob die Trägerschicht 100 einen anderen Brechungsindex als die Lackschicht 101 hat, weil sich der Brechungsindex der Trägerschicht 100 sowohl beim Beugungsmotiv als auch beim Reflexionsmotiv aufhebt.

[0099] Erfindungsgemäß wird bei der Erzeugung des optisch variablen Sicherheitselements 1 der Brechungsindex n der über der Reliefstruktur liegenden Schicht 101 berücksichtigt, indem die durch den Brechungsindex n verursachte Winkelvergrößerung der Reflexionsmotive bei der Gestaltung des optisch variablen Sicherheitselements 1 kompensiert wird. Eine Kompensation kann hierbei entweder durch eine angepasste Auswahl der Geometrie der Einzelelemente 1 erfolgen, wobei im Allgemeinen die Krümmungen der Geometrie bei größerem Brechungsindex verkleinert werden oder bei gleicher Geometrie durch Änderung bzw. Verschiebung der Bereiche unterschiedlicher Reflexion.

Bezugszeichenliste

[0100] 

1

optisch variables Sicherheitselement

2

Einzelelement

3

planarer Bereich

4

Licht

6

Einzelelementoberfläche

31

Teilbereich

32

Teilbereich

61

Teiloberfläche

62

Teiloberfläche

B

Breite Einzelelement

L

Länge Einzelelement

100

Trägerfolie

101

Lackschicht

102

Reliefschicht

103

kontrastgebende Schicht

n

Brechungsindex

Ansprüche

1. Optisch variables Sicherheitselement (1) mit einer Reliefschicht (102) mit einer Vielzahl an baugleichen optischen Einzelelementen (2),
die jeweils eine Einzelelementoberfläche (6) aufweisen, die in Teiloberflächen (61, 62) aufgeteilt ist, die verschiedene gerichtete Reflexionsgrade aufweisen, und die Teiloberflächen (61, 62) sind derart in Gruppen eingeteilt, dass jede Gruppe eine Teiloberfläche (61, 62) einer Einzelelementoberfläche (6) umfasst und jede Gruppe ein zugehöriges betrachtungswinkelabhängiges, mit bloßem Auge sichtbares Reflexionsmotiv kodiert,
und mit wenigstens einem planaren Bereich (3), der sich zwischen den optischen Einzelelementen (2) erstreckt und der Teilbereiche (31, 32) mit Beugungsgittern umfasst, die durch die vorgegebene gerichtete Beleuchtung wenigstens ein betrachtungswinkelabhängiges Beugungsmotiv erzeugen, das mit bloßem Auge sichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die betrachtungswinkelabhängigen Reflexionsmotive und das wenigstens eine betrachtungswinkelabhängige Beugungsmotiv betrachtungswinkelabhängige Gesamtmotive erzeugen, die mit bloßem Auge sichtbar sind.

2. Optisch variables Sicherheitselement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Gesamtmotive in einem Betrachtungswinkel nebeneinander angeordnet ein vollständiges Reflexionsmotiv und ein vollständiges Beugungsmotiv aufweist.

3. Optisch variables Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Gesamtmotive in einem Teil aus einem Reflexionsmotiv und in einem anderen Teil aus einem Beugungsmotiv aufgebaut ist.

4. Optisch variables Sicherheitselement nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass in entlang einer Kippachse zunehmenden Betrachtungswinkeln nacheinander Reflexionsmotive und Beugungsmotive dargestellt sind und die Reflexionsmotive zwischen den Beugungsmotiven oder die Beugungsmotive zwischen den Reflexionsmotiven angeordnet sind.

5. Optisch variables Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefschicht (102) sich entlang einer Längsrichtung wiederholende Einzelelemente (2) aufweist.

6. Optisch variables Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reliefschicht (102) sich entlang einer Querrichtung wiederholende Einzelelemente (2) aufweist.

7. Optisch variables Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (2) in einem Raster angeordnet sind.

8. Optisch variables Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche in Gruppen eingeteilt sind und jeder Gruppe ein Beugungsgittertyp zugeordnet ist und jede Gruppe ein zugehöriges Beugungsmotiv kodiert.

9. Optisch variables Sicherheitselement nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Beugungsgittertypen verschiedene Beugungseigenschaften aufweisen.

10. Optisch variables Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (2) einen maximalen Durchmesser von kleiner als 200 µm, vorzugsweise kleiner als100 µm, vorzugsweise kleiner als 75 µm, vorzugsweise kleiner als 50 µm aufweisen.

11. Optisch variables Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der planare Bereich (3) einen Flächenanteil zwischen 20 % und 80 % einer optisch wirksamen Gesamtfläche des optisch variablen Sicherheitselementes (1) einnimmt.

12. Optisch variables Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass sich entlang der der gerichteten Beleuchtung zugewandten Seite der Reliefschicht (102) eine transparente Trägerschicht (100) vollflächig erstreckt.

13. Optisch variables Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass sich entlang der der gerichteten Beleuchtung abgewandten Seite der Reliefschicht (102) eine kontrastgebende Schicht (103) vollflächig erstreckt.

14. Optisch variables Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Kleberschicht vollflächig entlang einer Unterseite des optisch variablen Sicherheitselementes (1) erstreckt.

15. Optisch variables Sicherheitselement nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzschicht (101) direkt auf der Reliefschicht (102) angeordnet ist mit einem Brechungsindex (n), wobei ein Beugungswinkel des Beugungsmotivs gegenüber Umgebungsluft unabhängig von einer Größe des Brechungsindex (n) ist und ein Brechungswinkel des Reflexionsmotivs von der Größe des Brechungsindex (n) abhängt und die Abhängigkeit die Beugungseigenschaften der Beugungsgitter und/oder die Lage der Teiloberflächen (61, 62) mitbestimmt.

16. Herstellungsverfahren für ein optisch variables Sicherheitselement (1) nach Anspruch 1, in dem
ein Master mit einem Negativ einer Reliefschicht (102) mit einer Vielzahl an baugleichen Einzelelementen (2) und mit wenigstens einem planaren Bereich (3) zwischen den Einzelelementen (2) hergestellt wird,
die Reliefschicht (102) von dem Master in ein Trägersubstrat abgeprägt wird, das Trägersubstrat mit der abgeprägten Reliefschicht (102) mit einer Metallschicht überzogen wird,
unterschiedliche Reflexionsgrade von Teiloberflächen (61, 62) von Einzelelementoberflächen (6) und Teilbereiche mit Beugungsgittern in einem Laserlithographieverfahren durch Bearbeitung der Metallschicht des Trägersubstrats hergestellt werden.

17. Herstellungsverfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (31, 32) mit Beugungsgittern erzeugt werden, indem Zwischenflächen zwischen Gitterlinien oder Gitterpunkten des Beugungsgitters entmetallisiert werden.

18. Herstellungsverfahren nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (31, 32) mit Beugungsgittern erzeugt werden, indem Beugungsgitter vollflächig im planaren Bereich des Masters eingebracht sind, durch die Prägung in das Trägersubstrat übertragen werden und Teilbereiche demetallisiert werden, in denen kein Beugungsgitter vorgesehen ist.

Claims

1. Optically variable security element (1) having a relief layer (102) with a multiplicity of structurally identical optical individual elements (2),
which respectively comprise an individual element surface (6) that is divided into subsurfaces (61, 62) which have different directional reflectances, and the subsurfaces (61, 62) are split into groups in such a way that each group comprises one subsurface (61, 62) of an individual element surface (6) and each group encodes an associated observation angle-dependent reflection pattern visible to the naked eye,
and having at least one planar region (3) which extends between the optical individual elements (2) and comprises subregions (31, 32) having diffraction gratings that as a result of the predetermined directional illumination produce at least one observation angle-dependent diffraction pattern which is visible to the naked eye, characterized in that
the observation angle-dependent reflection patterns and the at least one observation angle-dependent diffraction pattern produce observation angle-dependent overall patterns which are visible to the naked eye.

2. Optically variable security element according to Claim 1,
characterized in that at least one of the overall patterns comprises a complete reflection pattern and a complete diffraction pattern arranged next to one another at an observation angle.

3. Optically variable security element according to Claim 1 or 2,
characterized in that at least one of the overall patterns is constructed in one part from a reflection pattern and in another part from a diffraction pattern.

4. Optically variable security element according to Claim 1, 2 or 3,
characterized in that reflection patterns and diffraction patterns are represented successively at observation angles increasing along a tilt axis, and the reflection patterns are arranged between the diffraction patterns or the diffraction patterns are arranged between the reflection patterns.

5. Optically variable security element according to one of Claims 1 to 4,
characterized in that the relief layer (102) comprises individual elements (2) repeating along a longitudinal direction.

6. Optically variable security element according to one of Claims 1 to 5,
characterized in that the relief layer (102) comprises individual elements (2) repeating along a transverse direction.

7. Optically variable security element according to one of Claims 1 to 6,
characterized in that the individual elements (2) are arranged in a grid.

8. Optically variable security element according to one of Claims 1 to 7,
characterized in that the subregions are split into groups, each group is assigned a diffraction grating type, and each group encodes an associated diffraction pattern.

9. Optically variable security element according to Claim 8,
characterized in that different diffraction grating types comprise different diffraction properties.

10. Optically variable security element according to one of Claims 1 to 9,
characterized in that the individual elements (2) have a maximum diameter of less than 200 µm, preferably less than 100 µm, preferably less than 75 µm, preferably less than 50 µm.

11. Optically variable security element according to one of Claims 1 to 10,
characterized in that the planar region (3) occupies an area fraction of between 20% and 80% of an optically effective overall area of the optically variable security element (1).

12. Optically variable security element according to one of Claims 1 to 11,
characterized in that a transparent carrier layer (100) extends surface-wide along the side of the relief layer (102) facing toward the directional illumination.

13. Optically variable security element according to one of Claims 1 to 12,
characterized in that a layer (103) that provides contrast extends surface-wide along the side of the relief layer (102) facing away from the directional illumination.

14. Optically variable security element according to one of Claims 1 to 13,
characterized in that an adhesive layer extends surface-wide along a lower side of the optically variable security element (1).

15. Optically variable security element according to one of Claims 1 to 14,
characterized in that a protective layer (101) is arranged directly on the relief layer (102), having a refractive index (n), a diffraction angle of the diffraction pattern in relation to ambient air being independent of a value of the refractive index (n), and a refraction angle of the reflection pattern depending on the value of the refractive index (n), and the dependency jointly determining the diffraction properties of the diffraction gratings and/or the position of the subsurfaces (61, 62).

16. Production method for an optically variable security element (1) according to Claim 1,
a master having a negative of a relief layer (102) being produced with a multiplicity of structurally identical individual elements (2) and with at least one planar region (3) between the individual elements (2),
the relief layer (102) being impressed from the master into a carrier substrate,
the carrier substrate having the impressed relief layer (102) being coated with a metal layer,
different reflectances of subsurfaces (61, 62) of individual element surfaces (6) and subregions having diffraction gratings being produced in a laser lithography method by processing the metal layer of the carrier substrate.

17. Production method according to Claim 16,
characterized in that the subregions (31, 32) with diffraction gratings are produced by intermediate faces between grating lines or grating points of the diffraction grating being demetallized.

18. Production method according to Claim 16 or 17,
characterized in that the subregions (31, 32) with diffraction gratings are produced by diffraction gratings being introduced surface-wide in the planar region of the master and transferred into the carrier substrate by the impressing, and subregions in which a diffraction grating is not provided being demetallized.

Revendications

1. Élément de sécurité optiquement variable (1) comprenant une couche en relief (102) pourvue d'un grand nombre d'éléments optiques individuels (2) structurellement identiques qui comportent chacun une surface d'élément individuel (6) qui est divisée en parties de surface (61, 62) qui ont des réflectivités dirigées différentes, les parties de surface (61, 62) étant divisées en groupes de telle sorte que chaque groupe comprend une partie de surface (61, 62) d'une surface d'élément individuel (6) et chaque groupe code un motif de réflexion associé qui dépend de l'angle de vision et qui visible à l'œil nu,
et au moins une zone plane (3) qui s'étend entre les éléments optiques individuels (2) et qui comprend des parties de zone (31, 32) pourvues de réseaux de diffraction qui génèrent, grâce à l'éclairage dirigé prédéterminé, au moins un motif de diffraction qui dépend de l'angle de vision et qui est visible à l'œil nu, caractérisé en ce que
les motifs de réflexion qui dépendent de l'angle de vision et l'au moins un motif de diffraction qui dépend de l'angle de vision génèrent des motifs globaux qui dépendent de l'angle de vision qui sont visibles à l'œil nu.

2. Élément de sécurité optiquement variable selon la revendication 1,
caractérisé en ce que l'un au moins des motifs globaux, disposés les uns à côté des autres par référence à un angle d'observation, comporte un motif de réflexion complet et un motif de diffraction complet.

3. Élément de sécurité optiquement variable selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que l'un au moins des motifs globaux est formé dans une partie d'un motif de réflexion et dans une autre partie d'un motif de diffraction.

4. Élément de sécurité optiquement variable selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les motifs de réflexion et les motifs de diffraction sont représentés l'un après l'autre dans des angles d'observation croissants le long d'un axe d'inclinaison et les motifs de réflexion sont disposés entre les motifs de diffraction ou les motifs de diffraction sont disposés entre les motifs de réflexion.

5. Élément de sécurité optiquement variable selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche en relief (102) comporte des éléments individuels (2) qui se répètent le long d'une direction longitudinale.

6. Élément de sécurité optiquement variable selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche en relief (102) comporte des éléments individuels (2) qui se répètent le long d'une direction transversale.

7. Élément de sécurité optiquement variable selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les éléments individuels (2) sont disposés selon une trame.

8. Élément de sécurité optiquement variable selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les parties de zone sont divisées en groupes et chaque groupe est associé à un type de réseau de diffraction et chaque groupe code un motif de diffraction associé.

9. Élément de sécurité optiquement variable selon la revendication 8,
caractérisé en ce que différents types de réseau de diffraction ont des propriétés de diffraction différentes.

10. Élément de sécurité optiquement variable selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les éléments individuels (2) ont un diamètre maximum inférieur à 200 µm, de préférence inférieur à 100 µm, de préférence inférieur à 75 µm, de préférence inférieur à 50 µm.

11. Élément de sécurité optiquement variable selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la zone plane (3) occupe un pourcentage de surface compris entre 20 % et 80 % d'une surface totale optiquement efficace de l'élément de sécurité optiquement variable (1).

12. Élément de sécurité optiquement variable selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'une couche de support transparente (100) s'étend sur toute la surface le long du côté de la couche en relief (102) qui est dirigée vers l'éclairage dirigé.

13. Élément de sécurité optiquement variable selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'une couche de contraste (103) s'étend sur toute la surface le long du côté de la couche en relief (102) qui est opposé à l'éclairage dirigé.

14. Élément de sécurité optiquement variable selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'une couche adhésive s'étend sur toute la surface le long d'un côté inférieur de l'élément de sécurité optiquement variable (1).

15. Élément de sécurité optiquement variable selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'une couche de protection (101) d'indice de réfraction (n) est disposée directement sur la couche en relief (102), l'angle de diffraction du motif de diffraction par rapport à l'air ambiant étant indépendant de la dimension de l'indice de réfraction (n) et l'angle de réfraction du motif de réflexion étant dépendant de la dimension de l'indice de réfraction (n) et la relation de dépendance déterminant conjointement les propriétés de diffraction du réseau de diffraction et/ou la position des parties de surface (61, 62).

16. Procédé de fabrication d'un élément de sécurité optiquement variable (1) selon la revendication 1, procédé dans lequel
une matrice est réalisée avec un négatif d'une couche en relief (102) pourvue d'un grand nombre d'éléments individuels structurellement identiques (2) et d'au moins une zone plane (3) située entre les éléments individuels (2),
la couche en relief (102) est estampée par la matrice dans un substrat porteur,
le substrat porteur pourvu de la couche en relief estampée (102) est revêtu d'une couche métallique, différentes réflexivités des parties de surface (61, 62) de surfaces d'élément individuel (6) et des parties de zone pourvues de réseaux de diffraction peuvent être générées dans un processus de lithographie laser par traitement de la couche métallique du substrat porteur.

17. Procédé de fabrication selon la revendication 16, caractérisé en ce que les parties de zone (31, 32) sont pourvues de réseaux de diffraction par démétallisation de surfaces intermédiaires situées entre des lignes de réseau ou des points de réseau du réseau de diffraction.

18. Procédé de fabrication selon la revendication 16 ou 17,
caractérisé en ce que les parties de zone (31, 32) sont pourvues de réseaux de diffraction par incorporation de réseaux de diffraction sur toute la surface dans la zone plane de la matrice, par transfert par estampage dans le substrat porteur et par démétallisation de parties de zone dans lesquelles aucun réseau de diffraction n'est prévu.

Zeichnung