CN101711203B - 具有放大的三维摩尔图像的安全元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于证券纸、有价文件等的安全元件，所述安全元件包括：用于示出三维摩尔图像的微光学摩尔放大装置(30)，所述三维摩尔图像(40)在空间隔开的至少两个摩尔图像面上包括要示出的图像部分(42，44)，所述至少两个摩尔图像面与所述摩尔放大装置垂直；图形图像，所述图形图像包括两个或两个以上周期或至少局部周期地设置的栅元，所述栅元具有不同的格栅周期和/或不同的格栅方位，其中，每个所述栅元都被分配到一个摩尔图像平面，并且包括用于示出分配到摩尔图像平面的图像部分(42，44)的微图形图像部分；为所述图形图像的摩尔放大视图设置的聚焦元件格栅，所述聚焦元件格栅被设置为与所述图形图像隔开，并包括周期或至少局部周期地设置的多个栅元，其中，每个所述栅元具有一个微聚焦元件；对于几乎所有的倾斜方向(公式I)，当安全元件倾斜时，放大的三维摩尔图像(40)向摩尔运动方向(公式II)移动。

Description

具有放大的三维摩尔图像的安全元件

技术领域

本发明涉及一种用于证券纸、有价文件等的安全元件，所述安全元件具有用于示出三维摩尔图像的微光学摩尔放大装置。 

背景技术

出于保护的目的，数据载体例如有价或证明文件，或其它贵重物品如名牌物品，经常具有允许数据载体的真实性得到验证的安全元件，并同时防止未经许可而对其进行仿制。例如，所述安全元件可以拓展为嵌入到钞票中的安全线、用于钞票(具有通孔)的封面铝箔、应用安全条、或者是在生产后可用于有价文件的自支持式传递元件(transfer element)。 

所述安全元件设置有在视觉上有可变化的元件，从不同的视角给予观察者不同的图像印象，从而发挥着特殊的作用，因为这些视觉可变元件不可能被任何高质量彩色复印机所复制。为此，安全元件能够设置有衍射光学有效的微型或纳米结构形式的安全元件，例如，设置有传统的浮雕全息图或其他全息图案的衍射模式，如公开号为EP0 330 733 A1和EP0 064 067 A1的专利文献记载的那样。 

另外，使用透镜系统作为安全元件，例如，在公开号为EP0 238 043 A2的专利文献中公开了这样一种安全元件，该安全元件是由透明材料组成的安全线，在透明材料的表面压有由多个平行圆柱形透镜组成的浮雕光栅。其中，所述安全线的粗度被选择为与柱形透镜的焦距大致相对应。在相对的面上以完全对准印刷的方式设置印刷图像，印刷图像的设计考虑了柱形透镜的光学特性。由于柱形透镜聚焦效应和印刷图像在焦平面上的定位，不同的子印刷图像区域依赖于视角是可见的。这样，通过印刷图像的适当设计，还可以引 入只能从特定的视角可见的信息块。通过对印刷图像适当的发展，也能够产生“移动”照片。然而，当该文件围绕一个平行于柱形透镜的中心轴旋转时，图形只能近似连续不断地从安全线的一个位置位移到另一个位置。 

在公开号为US5712731A的美国专利文献中公开了使用摩尔放大装置作为安全元件。该文中描述的安全装置包括具有实质上相同的可达250μm的印刷显微图像的常规部件，以及与球面微透镜实质相同的常规二维部件。所述的显微透镜部件与缩微图像部件具有实质相同的分界线(division)。如果通过显微透镜的部件来看缩微图象部件，那么在这两个部件对准的区域，观察者可以看到显微图像的一个或多个放大版本。 

这种摩尔放大装置的基本工作原理在论文“The moirémagnifier(摩尔放大镜)”作者为M.C.Hutley，R.Hunt，R.F.Stevens and P.Savander，Pure Appl.Opt.3(1994)，pp.133-142中做了介绍。总之，根据该文章，摩尔放大是指当由相同图像对象组成的网格是通过一个有着大致相同网格尺寸的透镜来看时发生的一种现象。由于具有各对相似的格栅，摩尔图案在这种情况下显示为：图像格栅的重复元件的放大的(如果适用的话)旋转的图像。 

发明内容

基于此，本发明的目的在于避免背景技术的缺点，特别是提供一个具有微光学摩尔放大装置的安全元件，该装置用于示出具有令人印象深刻的视觉效果的三维摩尔图像。应该最大可能地、没有任何视野限制地观察到三维摩尔图像，并借助计算机用所有的设计变量来设计它们。 

通过具有主要权利要求特征的安全元件可以实现本发明的目的。生产这样的安全元件的方法、安全文件和具有这样的安全元件的数据载体都在并列的独立权利要求中有明确的规定。本发明的拓展是从属权利要求的主题。 

根据本发明，一种普通的安全元件包括用于示出三维摩尔图像的微光学摩尔放大装置，所述三维摩尔图像在空间隔开的至少两个摩尔图像面上包括 要示出的图像部分，所述至少两个摩尔图像面与所述摩尔放大装置垂直部分，所述安全元件包括： 

-图形图像，所述图形图像包括两个或两个以上周期或至少局部周期地设置的栅元，所述栅元具有不同的格栅周期和/或不同的格栅方向，其中，每个所述栅元都被分配到一个摩尔图像平面，并且包括用于示出分配到摩尔图像平面的图像部件的微图形图像部分； 

-为所述图形图像的摩尔放大视图设置的聚焦元件格栅，所述聚焦元件格栅被设置为与所述图形图像隔开，并包括周期或至少局部周期地设置的多个栅元，其中，每个所述栅元具有一个微聚焦元件； 

其中，对于几乎所有的倾斜方向，当安全元件倾斜时，放大的三维摩尔图像向摩尔运动方向移动，所述摩尔运动方向不同于安全元件的倾斜方向。 

如下文中详述的，在这样的设计中，空间视觉感和来自倾斜运动的空间感之间相互不一致，甚至互相矛盾，从而在一些情况下为观察着呈现引人注目的、具有高度关注的几乎令人眼花缭乱的效果。 

在这里，将要示出的三维摩尔图像的图像部分可由单个图像点、一组图像点、线或者部分面积形成。如下文中详述的，特别是在更复杂的摩尔图像中，从三维摩尔图像的单个图像点开始作为要示出图像部分，并且对于摩尔图像点中的每一个而言，确定相关微图形图像点和栅元排列(用于在图形面中重复设置微图形图像点)也是有利的。然而，在较简单的摩尔图像中(其中容易描述的线或同样大小的部分面积位于摩尔图像面)，如下文示例性实施方法1到4中所述，也可以选择这些线或部分面积作为要示出的图像部分，并且，将所述线或部分面积作为一个整体来确定相关微图形图像部分及其在图形面中的重复设置。 

在这里，当安全元件倾斜时，对几乎所有倾斜方向而言，摩尔图像向与倾斜方向不同的摩尔运动方向移动，这说明这样一个事实：可能存在某些特殊的倾斜和摩尔运动相一致的方向。由于对称性的缘故，通常正好有两个这 样的方向：也就是，如果摩尔运动方向 

与倾斜方向 

通过对称转换矩阵 在摩尔放大装置的平面上互相连接， $\stackrel{\→}{v}=\stackrel{\↔}{M}\·\stackrel{\→}{k},$ 那么可得关系式 ${\stackrel{\→}{v}}_1=m_1\·{\stackrel{\→}{k}}_1$ 和  ${\stackrel{\→}{v}}_2=m_2\·{\stackrel{\→}{k}}_2,$ 已知转换矩阵m₁和m₂的特征值和转换矩阵 两个特征值，存在这样的情况：对于两个特征值中的一个倾斜方向而言，运动方向和倾斜方向结果是平行的，同时它们与所有其它的倾斜方向不同。 

由于所述安全元件倾斜时对观察者来说有视差，三维摩尔图像特别有利地显示以高于或低于安全元件平面的第一高度或深度在浮动，也由于在双目视觉中眼睛的分离，所述三维图像显示以高于或低于安全元件平面的第二高度或者度在浮动，第一和第二高度或深度对于几乎所有的视觉方向都会不同。 

在这里，观察方向除了包括观察方向外，还包括观察者眼睛分离的方向。在这里，第一和第二高度或深度与几乎所有的观察方向都不同，表达了这样一个事实，即，可能存在某些特殊的观察方向与第一和第二高度或深度相匹配。特别是，这些特殊的观察方向可能正好是安全元件倾斜和摩尔运动相一致的方向。 

在本发明的有利变体中，摩尔图形的栅元和聚焦元件格栅的栅元都被周期性地设置。在这里，周期长度特别在3μm-50μm之间，优选地在5μm-30μm之间，特别优选地约在10μm-20μm之间。 

根据本发明的另一变体，所述图形图像的栅元与所述聚焦元件的栅元被局部周期地设置，所述局部周期参数相对于周期长度仅缓慢改变。例如，所述局部周期参数可以被周期性地调整到安全元件的大小，调整期特别不少于20倍，优选地至少50倍，特别优选地至少100倍，比局部周期长度要大。在这种变体中，局部周期长度特别地也在3μm-50μm之间，优选地在5μm-30μm之间，特别优选地约在10μm-20μm之间。 

所述图形图像的栅元与所述聚焦元件的栅元每一个都有利地至少局部 形成二维布拉菲(Bravais)格栅，优选地具有低对称性的布拉菲格栅，例如平行四边形格栅。使用具有低对称性的布拉菲格栅的优点在于，具有这样的布拉菲格栅的摩尔式放大装置很难模仿。因为，对于精确创建的图像，观察时所述装置的非常难以分析的低对称性必须被准确地复制。此外，低对称性给选择不同格栅参数创造了很大的自由，因而所选择的格栅参数能够被用作隐藏标识。根据本发明，隐藏标识用来保护产品。没有所述隐藏标识的存在，观察者很容易在摩尔放大图像中觉察到。另一方面，所有通过高对称性的摩尔放大装置可以实现的有吸引力的效应，通过具有首选的低对称性摩尔式放大装置也能够实现。 

微聚焦元件优选地由非柱形微透镜组成，特别是具有以圆形或多边形为限定的基底面的微透镜。在其它的实施方式中，微聚焦元件也能由延伸的圆柱形透镜组成，所述柱形的纵向尺寸超过250μm，优选地超过300μm，特别优选地超过500μm，尤其是超过1mm。在更优选的设计中，所述微聚焦元件由设置有放射镜、孔径镜片、菲涅尔镜片、梯度折射率镜片、区域平板、全息图镜片、凹反射镜、菲涅尔反射镜、区域反射镜或具有聚焦或掩蔽效果的其它元件的圆形孔径、狭缝孔径、圆形孔径或者狭缝孔径构成。 

所述安全元件的总厚度有利地为50μm以下，优选为30μm以下。将要示出的摩尔图像优选地包括具有文字数字的字符串或者标识的三维图像。根据本发明，微图形图像部分可以特别地存在于印刷层。 

本发明的第二个方面包括一种常用安全元件，所述安全元件具有微光学摩尔图像放大装置以示出三维摩尔图像，所述三维摩尔图像在空间隔开的至少两个摩尔图像面上包括要示出的图像部分，所述至少两个摩尔图像面与所述摩尔放大装置垂直，所述安全元件包括： 

-图形图像，所述图形图像包括在不同高度、两个或两个以上周期或至少局部周期地设置的多个栅元装置，所述每一个栅元部件都被分配到一个摩尔图像平面，并包括用于示出分配到摩尔图像平面的图像部分的微图形图 像部分； 

-为所述图形图像的摩尔放大视图设置的聚焦元件格栅，所述聚焦元件格栅被设置为与所述图形图像隔开，并包括周期或至少局部周期地设置的多个栅元，其中，每个所述栅元具有一个微聚焦元件； 

其中，当安全元件倾斜时，对几乎所有倾斜方向而言，放大的三维摩尔图像向与倾斜方向不同的摩尔运动方向移动。 

在本发明的这一方面，所述图形图像的栅元部件优选地呈现相同的格栅周期和相同的格栅方向，以便于通过不同高度的微图形图像部分创建不同的摩尔放大，从而形成微图形图像部分和聚焦元件格栅的不同间隔。为此，微图形图像部分特别有利出现在不同浮雕高度的浮雕层。 

根据本发明，安全元件在上述两个方面都有利地呈现不透明的覆盖层以在某些区域覆盖摩尔式放大装置。这样，在所覆盖的区域内，没有产生摩尔放大效应，使得视觉变化效应可与传统信息段或其它效应结合起来。所述覆盖层以图案、字符或者代码的形式有利地出现，和/或以图案、字符或者代码的形式呈现间隔。 

在所有引用的本发明的变体中，图形图像和所述聚焦元件格栅优选地被设置在光学分割层的相对的面。所述分割层可以包括例如塑料箔和/或涂层。 

此外，微聚焦元件装置可以设有防护层，如果折射透镜用作微聚焦元件的话，防护层的折射率优选地与微聚焦元件的折射率不同，相差不少于0.3。在这种情况下，由于有防护层，透镜的焦距改变，在测量透镜的弯曲部分的半径和/或间隔层的厚度时，这一点必须考虑进去。除了保护其免受环境影响外，这样的防护层还防止微聚焦元件装置轻易地被伪造。 

在本发明的两个方面，安全元件本身优选地构成安全线、开口条、安全带、应用于安全文件的补丁或者标签、有价证券等等。在有利的实施方式中，安全元件可以跨数据载体的透明或未封盖的区域。在这里，不同的外貌特征可以在数据载体的不同侧实现。 

本发明也包括制造安全元件的方法，所制造的安全元件具有微光学摩尔放大装置以示出三维摩尔图像，所述三维摩尔图像包括在空间隔开的至少两个摩尔图像面上包括要示出的图像部分，所述至少两个摩尔图像面与所述摩尔放大装置垂直，在其中： 

-在图形平面上产生图形图像，所述图形图像包括两个或两个以上周期或至少局部周期地设置的栅元部件，所述栅元部件具有不同的格栅周期和/或不同的格栅方向，其中，每个所述栅元都被分配到一个摩尔图像平面，并且设有用于示出分配到摩尔图像平面的图像部分的微图形图像部分； 

-为所述图形图像的摩尔放大视图而设置聚焦元件格栅，所述聚焦元件格栅被生产并设置为与所述图形图像隔开，而且包括周期或至少局部周期地设置的多个栅元，其中，每个所述栅元具有一个微聚焦元件； 

所述图形平面的栅元装置、微图形图像部分和聚焦元件格栅协调一致，从而使得，对于几乎所有倾斜方向，当安全元件倾斜时，放大的三维摩尔图像向与倾斜方向不同的摩尔运动方向上移动。 

在这里，要示出的三维摩尔图像的图像部分可以由单个图像点、一组图像点、线或者部分面积形成，其中，特别是在更复杂的摩尔图像中，利用单个图像点作为要示出的图像部分是适当的。 

根据另一个创造性的用于制造具有微光学摩尔放大装置的安全元件的方法，所述微光学摩尔放大装置用于示出三维摩尔图像，所述三维摩尔图像在空间隔开的至少两个摩尔图像面上包括要示出的图像部分，所述至少两个摩尔图像面与所述摩尔放大装置垂直，所述方法包括： 

-在图形平面上产生图形图像，所述图形图像具有两个或两个以上设有不同高度的图形平面，并且每一图形平面都包括周期或至少局部周期地设置的栅元部件。每个所述栅元部件都被分配到一个摩尔图像平面，并且设有用于示出分配到摩尔图像平面的图像部分的微图形图像部分； 

-聚焦元件格栅为所述图形图像的摩尔放大视图被生产并被设置为与 所述图形图像隔开，所述聚焦元件具有周期或至少局部周期地设置的多个栅元，所述每个所述栅元具有一个微聚焦元件； 

所述图形平面的栅元部件、微图形图像部分和聚焦元件格栅协调一致，从而使得对于几乎所有倾斜方向，当安全元件倾斜时，放大的三维摩尔图像向与倾斜方向不同的摩尔运动方向移动。 

更具体地，在用于制造具有微光学摩尔放大装置的安全元件的方法中，所述微光学摩尔放大装置用于示出三维摩尔图像所述三维摩尔图像包括在空间隔开的至少两个摩尔图像面上包括要示出的图像部分，所述至少两个摩尔图像面与所述摩尔放大装置垂直，所述方法包括： 

a)将观看时可看见的期望的三维摩尔图像限定为所述目标图形； 

b)将周期或至少局部周期地设置的微聚焦元件限定为聚焦元件格栅； 

c)在摩尔放大装置横向倾斜和前后倾斜时，为所述可视的三维摩尔图像限定为期望的放大等级和期望运动； 

d)对于每一个要示出的图像部分，为示出三维摩尔图像的图像部分的相关微图形图像部分与为在图形平面上设置微图形图像部分而设有的相关栅元部件，都可以由摩尔放大装置与相关摩尔图像平面的间距计算出，限定为放大等级、运动行为和聚焦元件格栅，以及 

e)为示出每一个图像部分而计算的微图形图像部分组合而形成图形图像，所述图形图像根据相关栅元部件而设置在图形平面上； 

在许多特别是更复杂的摩尔图像中，当要示出图像部分时，从三维摩尔图像的单个图像点开始是有利的，在步骤d)中，就这些摩尔图像点中的每一个而言，确定相关微图形图像点和栅元是有利的，所述栅元为在图形平面上微图形图像点的重复装置而设置。对于单个摩尔图像点，相关摩尔图像平面与所述摩尔放大装置之间的间距，可由摩尔放大装置上方摩尔图像点的高度简单地给出。即使有多个或更多摩尔图像点，所述摩尔图像点位于同一高度和同一摩尔平面，对于所述图形图像的计算，通常比较简单和有利的的是： 根据步骤d)，对每一个摩尔图像点分别进行确定；然后，在步骤e)由重复设置的微图形图像点构成所述图形图像；接着，先组合位于摩尔图像平面上的摩尔图像点，再根据步骤d)实现对被组合图像点集的确定。 

优选地，在步骤c)，对于三维摩尔图像的基准点，进而限定倾斜方向γ(将以此方向来看视差)，也限定了对于此基准点和指定倾斜方向的期望的放大等级和运动行为。对于三维摩尔图像的其它点，步骤d)中的摩尔放大系数基于相对于基准点和指定倾斜方向的指定放大系数。 

相对于基准点，优选地以转换A的矩阵元件的形式限定期望的放大等级和运动行为，其中， $A=\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right).$ 由转换矩阵 $A=\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right)$ 和倾斜方向γ，运用关系式 $v=\sqrt{{v_x}^2+{v_y}^2}=\sqrt{{(a_{11}\cos \mathrm{\γ}+a_{12}\sin \mathrm{\γ})}^2+{(a_{21}\cos \mathrm{\γ}+a_{22}\sin \mathrm{\γ})}^2}$ 可计算出相对于基准点的放大系数。 

在步骤d)中，运用关系式 $\left(\begin{array}{c}{X}_i\\ Y_i\\ Z_i\end{array}\right)=\frac{v_i}{v}\·\left(\begin{array}{ccc}{a}_{11}& a_{12}& 0\\ a_{21}& a_{22}& 0\\ 0& 0& v\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{x}_i\\ y_i\\ e\end{array}\right)$ 及其反转关系式  $\frac{v_i}{v}\left(\begin{array}{c}{x}_i\\ y_i\\ e\end{array}\right)=\frac{1}{(a_{11}{a}_{22}-a_{12}{a}_{21})}\·\left(\begin{array}{ccc}{a}_{22}& -a_{12}& 0\\ {-a}_{21}& a_{11}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{X}_i\\ Y_i\\ Z_i\end{array}\right),$ 可有利地计算出对于三维摩尔图像的更远的点(X_i，Y_i，Z_i)、放大系数v_i和在图像平面(x_i，y_i)上分配的点的坐标。在这里，e代表图形平面上的聚焦元件格栅的有效距离。 

在步骤b)中，以格栅矩阵W来得当地限定聚焦元件格栅。那么，在步骤d)中，属于放大系数v_i的图形平面上的点被有利地合并在一起，以形成微图形图像部分，对于这个微图形图像部分，周期或至少局部周期地设置的图形格栅U_i可运用关系式 ${\stackrel{\↔}{U}}_i=(\stackrel{\↔}{I}-{\stackrel{\↔}{A}}_i^{-1})\·\stackrel{\↔}{W}$ 来计算，转换矩阵A_i由  $A_i=\frac{v_i}{v}\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right)$ 给出，并且 代表其逆矩阵。 

在一个方法变体中，在步骤b)中以二维布拉菲格栅的形式来限定聚焦元 件格栅，所述二维布拉菲格栅具有格栅矩阵 $\stackrel{\↔}{W}=\left(\begin{array}{cc}{w}_{11}& w_{12}\\ w_{21}& w_{22}\end{array}\right),$ w_1i，w_2i代表栅元向量 

的部分，其中i＝1，2。 

根据另一方法变体，为制造柱形透镜3D摩尔放大器，用矩阵W来限定柱形透镜格栅， $W=\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\φ}& -\sin \\ \sin \mathrm{\φ}& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{cc}D& 0\\ 0& \∞\end{array}\right)$ 或 $W^{-1}=\left(\begin{array}{cc}1/D& 0\\ 0& 0\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\φ}& \sin \mathrm{\φ}\\ -\sin \mathrm{\φ}& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right)$

在这里，D代表透镜间距，φ代表柱形透镜的方向。 

在本发明的所有方面，布拉菲格栅的格栅参数可以独立定位。然而，根据本发明，还有可能位置相关地调整图形格栅栅元的格栅向量 和 

(或者 

和 

在多个图形格栅U_i的情况下)和聚焦元件格栅的栅元向量 

和 

局部周期参数 $\left|{\stackrel{\→}{u}}_1\right|,\left|{\stackrel{\→}{u}}_2\right|,\∠({\stackrel{\→}{u}}_1,{\stackrel{\→}{u}}_2)$ 和 $\left|{\stackrel{\→}{w}}_1\right|,\left|{\stackrel{\→}{w}}_2\right|,\∠({\stackrel{\→}{w}}_1,{\stackrel{\→}{w}}_2)$ 的变化相对于周期长度仅缓慢变化。这样，可以确信的是，装置可以通过布拉菲格栅总是被合理地描述。 

用于制造安全或者有价证券例如钞票、支票、身份证卡等的安全文件优选地安装有上述的类型的安全元件。所述安全文件尤其包含由纸或者塑料组成的基底载体。 

本发明还包含数据载体，特别是名牌物品、有价证券、装饰性物品，如包装材料、邮票等具有上述类型的安全元件。在这里，安全元件可以被设置在窗口区域，也就是，数据载体的透明的或者未包装的区域。 

附图说明

本发明进一步示例性的实施方式和本发明的有益效果将参照附图在下文中详述。为了提高清晰性，在图纸中未示出刻度和比例。 

在附图中： 

图1是一种具有嵌入式安全线和附着式传递元件的钞票的示意图。 

图2是示意地示出了本发明的安全元件的层结构的截面图。 

图3示意地示出了当观察摩尔式放大装置时用于限定出现的变量的关系。 

图4是对用于示出简单的三维摩尔图像的摩尔放大装置中出现的变量的进一步限定。 

图5是示意地示出了，当观看摩尔放大装置时，在图形平面上不同图像格栅的情况下，说明不同的放大效果实现的关系。 

图6(a)中示出了简单的三维图形，即字母″P″；(b)中示出了仅由两个平行图像平面形成的图形；(c)中示出了由五个平行图像平面形成的图形。 

图7(a)中示出了根据本发明构建的图形图像；(b)中示意地示出了当用适当的六边形透镜格栅来观看来自(a)的图形图像时产生的部分三维摩尔图像。 

图8(a)中示出了根据本发明构建的图形图像，所述图形图像具有正交视差运动行为；(b)中示意地示出了当用适当的矩形透镜格栅来观看来自(a)的图形图像时产生的部分三维摩尔图像。 

图9(a)中示出了根据本发明构建的图形图像，所述图形图像具有对角线运动行为；(b)中示意地示出了当用适当的矩形透镜格栅来观察来自(a)的图形图像时产生的部分三维摩尔图像。 

图10示意地示出了，当观看摩尔放大装置时，在图形平面不同高度d1，d2的情况下，说明不同的放大效果实现的关系。 

具体实施方式

现使用用于钞票的安全元件作为示例对本发明进行说明。图1示出了钞票10的示意图，钞票10设置有两个按照本发明示例性实施方式的安全元件，即安全元件12和安全元件16。第一个安全元件构成安全线12，该安全线出现在钞票10表面特定的窗口区域14，并且嵌入钞票10的内部。第二个安 全元件是由一个任意形状的附着的传递元件16形成。安全元件16也可以被拓展成一个封面铝箔的形式，所述封面铝箔被设置在一个窗口区域上或钞票的通孔上。该安全元件能被设计为用于俯视或通视、或二者的结合。此外，还可以使用其中透镜格栅设置在图形图像两侧的双侧设计。 

所述安全线12和传递元件16都可包含根据本发明示例性的实施方式的摩尔放大装置。用于上述装置的操作原理和创造性的制造方法将基于传递元件16在下面进行详细描述。 

图2概要地示出了传递元件16的层结构横截面，其中仅描述了必需解释其运行原则的部分层结构。传递元件16包含透明塑料箔形式的基板20，在示例性的实施方式中是20μm厚的聚酯箔。 

在所述基底箔的上面装配确格栅型的微透镜装置22，从而在基底箔的表面形成具有预对称的、二维布拉菲格栅。布拉菲格栅例如可为对称的六边形的格栅。然而，其它更通用的对称形状，例如平行四边形格栅也是允许的。 

相邻微透镜22的间距优选尽可能小，以便于确保覆盖范围尽可能高，从而获得高对比度的显示。所述微透镜22设计成直径在5μm和50μm之间的球面或者非球面，特别地一个直径仅仅在10μm和35μm之间的球面或者非球面，这是肉眼不能察觉到的。应该理解，在其它设计中，还可以使用更大或更小的尺寸。例如，就摩尔放大器模式而言，出于装饰的目的，微透镜的直径可以在50μm和5mm之间；然而，在仅具有放大器和显微镜的可解码的摩尔放大器模式中，微透镜的直径大小在5μm以下也能够被使用。 

在基板箔20的底部设置有图形层26，该图形层26包含两个或两个以上同样的网格状设计的栅元部件，这些栅元部件具有不同格栅周期和/或不同的格栅方向。所述每个栅元部件都由多个栅元24形成，为了清晰地描述，在图2中仅示出这些栅元部件中的一个。具有多个栅元部件的设计例如在图5、7(a)、8(a)和9(a)中示出。 

如下文中更详尽的说明中所述，图2中的摩尔放大装置给观察者呈现三维摩尔图像，换言之，包括在两个以上空间相隔、且方向垂直于摩尔图像装置的摩尔图像平面上的图像部分的摩尔图像。为此，在每种情况下，图形层26的每一栅元部件都被分配到一个摩尔图像平面上，该栅元部件的栅元24包括微图形图像部分28，其中微图形图像部分28用于示出正好分配到该摩尔图像平面的图像部分。 

除了透镜格栅以外，图形格栅也形成具有预选的或者计算出的对称性的二维布拉菲格栅，再次以一个平行四边形来作说明。如图2所示，通过栅元24相对于透镜22的偏移，栅元24的布拉菲格栅与微透镜22的布拉菲格栅在对称性和/或其格栅参数的大小上稍微有所不同，以产生期望的摩尔放大效果。在这里，栅元24的格栅周期和格栅直径与微透镜22的格栅周期和格栅直径有同样的重要性，优选范围在5μm到50μm之间，特别优选范围在10μm到35μm之间，使得微图形图像部分28用肉眼也是不能观察到的。在具有上述更大或更小点的微透镜设计中，栅元24当然也相应地拓展得更大或更小一些。 

基底箔20的视觉厚度和微透镜22的焦距长度相互协调，使得图形层26大约位于透镜的焦距之外。基底箔20因此形成了光学分割层，从而确保微透镜22和具有图形图像部分28的图形层的期望的、恒定的分隔。 

由于格栅参数略有不同，当从上面透过微透镜22观察的时候，观察者每次看到的微图形图像部分28的子区域稍显不同，这样总体来说，多个微透镜22产生一个微图形的放大图像。其中，生成的摩尔放大取决于所用布拉菲格栅参数的相对差异。例如，如果两个六边形格栅的光栅周期相差1％，摩尔放大结果就会是100倍。为了对操作原则的更详细说明和为了有利地设置图形格栅和微透镜格栅，请参考德国专利申请10 2005 062 132.5和国际申请PCT/EP2006/012374，它们所披露的内容在这里通过引用并入本文。 

本申请的摩尔图像装置不仅为观察者呈现在所述装置平面之前或后浮 动的平面物体，而且呈现具有扩展到空间立体感的图形的三维摩尔图像。因而，这些摩尔放大装置以下也被称作3D摩尔放大器。 

特别地，根据本发明，当摩尔放大装置倾斜时，三维摩尔图像示出以与倾斜方向不同的方向移动。如下文中详述的，在这样的设计中，三维视觉印象和来自倾斜运动的空间感之间相互不一致，甚至互相矛盾，从而在一些情况下为观察着呈现引人注目的、具有高度关注的几乎令人眼花缭乱的效果。 

此外，介绍数学方法来描述所有的3D摩尔放大器的变体，并且借助计算机进行磨制用以制造生产。此外，3D摩尔放大器生成的三维摩尔图像也应该能够没有视野限制地看到。 

这样，为了解释根据本发明所述的方法，参照图3和图4首先限定并简要地描述必需的变量。为了更精确地说明，参见德国专利申请10 2005 062132.5和国际申请PCT/EP2006/012374，它们所公开的内容通过引用并入本文。 

图3和图4示意地示出了摩尔式放大装置30，其中未示出所述装置的刻度(scale)。该装置具有图形平面32和透镜平面34，在图形平面32中设置具有微图形图像部分的图形图像，在透镜平面34中设置微透镜格栅。摩尔放大装置30产生两个或两个以上摩尔图像平面36和36′(如图3所示)，其中描述了观察者38观察到的放大的摩尔图像40(图4)。 

图形平面32中的微图形图像部分的装置可用一个二维布拉菲格栅或者三维布拉菲格栅来描述，所述二维或三维布拉菲格栅的单位单元可以用向量 和 来代表(具有分量u₁₁，u₂₁和u₁₂，u₂₂)。为了清晰地表述，在图3中选出这些单位单元中的一个来描述。 

用简洁的符号来描述，图形格栅的单位单元也可以图形格栅矩阵 来表示(以下也常简称图形格栅)： 

$\stackrel{\↔}{U}=({\stackrel{\→}{U}}_1.{\stackrel{\→}{U}}_2)=\left(\begin{array}{cc}{u}_{11}& u_{12}\\ u_{21}& u_{22}\end{array}\right)$

对于图形平面上的两个或两个以上图形格栅，相关图像格栅矩阵在下文中用不同的系数U₁，U₂，....来表示。 

透镜平面34中的微透镜装置也可用一个二维布拉菲格栅来描述，所述二维布拉菲格栅的基本单元可以用向量 

和 

来代表(具有分量w₁₁，w₂₁ and w₁₂，w₂₂)。 

摩尔图像平面36和36′中的单位单元可以用向量 

和 

来表示(具有分量t₁₁，t₂₁ and t₁₂，t₂₂)。对三维摩尔图像而言，除了图形面中的二维点位以外，摩尔图像点所处的摩尔图形面也需要进行说明，以完整描述摩尔图像点。在这一描述的上下文中，这通过规定摩尔图像点的Z部分(换言之，观察到图像点在摩尔放大装置的平面上方或者下方浮动的高度，如图3和图4所示)来实现。 

在下文中， $\stackrel{\→}{r}=\left(\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right)$ 表示图形平面32中的常规点， ${\stackrel{\→}{R}}^{3D}=\left(\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right)$ 表示摩尔图像平面36、36′中的常规点。在每一个(二维)摩尔图像平面36内，图像点都可用二维坐标 $\stackrel{\→}{R}=\left(\begin{array}{c}X\\ Y\end{array}\right)$ 来描述。 

为了能够描述，除了垂直观察(观察方向35)之外，摩尔放大装置的非垂直观察方向(例如一般的方向35′)也是允许的，即，在透镜平面34和图形平面32之间的存在由图形平面32中的位移向量 ${\stackrel{\→}{r}}_0=\left(\begin{array}{c}{x}_0\\ y_0\end{array}\right)$ 表示的位移。与图形格栅矩阵类似，矩阵 $\stackrel{\↔}{W}=\left(\begin{array}{cc}{w}_{11}& w_{12}\\ w_{21}& w_{22}\end{array}\right)$ (是指透镜格栅矩阵或者简单地说透镜格栅)和 $\stackrel{\↔}{T}=\left(\begin{array}{cc}{t}_{11}& t_{12}\\ t_{21}& t_{22}\end{array}\right)$ 被用来简洁描述透镜格栅和图像格栅。 

例如，在透镜平面34中透镜22的位置上，根据针孔摄像机的原则，也能利用圆形孔径。所有的其它类型的透镜和成像系统，例如非球面透镜、圆柱形透镜、狭缝孔径、带有反射镜的圆形或者狭缝孔径，菲涅尔透镜、折射 率透镜、区域平板(衍射透镜)、全息透镜、凹反射镜、菲涅尔反射镜、区域反射镜和具有聚焦或者掩蔽效应的其它元件，都能被用作所述聚焦元件格栅中的微聚焦元件。 

原则上，除了具有聚集效应的元件外，具有掩蔽效应(圆形或狭缝形的孔径、以及位于圆形或者狭缝形孔径之后的反射表面)的元件也可被用作聚焦元件格栅中的微聚焦元件。 

当利用凹反射镜阵列、以及根据本发明带有其它反射聚焦元件格栅时，观察者的视线穿过位于部分透明摩尔图像后面的反射镜阵列的部分透明图形图像，把由光或者黑点构成的亮点或黑点看作单个的小反射镜。在这里，所述图形图像成型一般是如此精细，以致于它只能是看不清楚的。在没有具体提及时，描述所要示的图像和摩尔图像之间关系的公式，不仅适用于透镜格栅，也适用于反射镜格栅。可以理解的是，根据本发明利用凹反射镜时，反射镜焦距长度代替透镜焦距长度。 

根据本发明，如果使用反射镜阵列来代替透镜阵列，则在图2中的观察方向是从下往上看，在图3中平面32和34反射镜阵列设置被互换。本发明的进一步描述基于透镜格栅，根据本发明，所述透镜格栅典型地代表所有其它聚焦元件格栅。 

摩尔图像平面36和36′中的一个被精确地分配到每一个图形格栅，从而分配到图形平面32上每一个不同的栅元部件中。分配摩尔图像平面到摩尔图像格栅 

由图形平面32和透镜平面34的栅元向量来决定，如以下公式所示 $\stackrel{\↔}{T}=\stackrel{\↔}{W}\·{(\stackrel{\↔}{W}-\stackrel{\↔}{U})}^{-1}\·\stackrel{\↔}{U}$

摩尔图像平面36内的图像点可借助关系式 $\stackrel{\→}{R}=\stackrel{\↔}{W}\·{(\stackrel{\↔}{W}-\stackrel{\↔}{U})}^{-1}\·(\stackrel{\→}{r}-{\stackrel{\→}{r}}_0)$ 来确定，该关系式来自图像平面32的图像点。相反，图形平面32的格栅向量通过两公式，即 $\stackrel{\↔}{U}=\stackrel{\↔}{W}\·{(\stackrel{\↔}{T}+\stackrel{\↔}{W})}^{-1}\·\stackrel{\↔}{T}$ 和 $\stackrel{\→}{r}=\stackrel{\↔}{W}\·{(\stackrel{\↔}{T}+\stackrel{\↔}{W})}^{-1}\·\stackrel{\→}{R}+{\stackrel{\→}{r}}_0,$ 由透镜格栅和图形平面36的理想的摩尔图像格栅来确定。 

如果转换矩阵 $\stackrel{\↔}{A}=\stackrel{\↔}{W}\·{(\stackrel{\↔}{W}-\stackrel{\↔}{U})}^{-1}$ 被限定为图形平面32上的点和摩尔图像平面36上的点的坐标衔接， $\stackrel{\→}{R}=\stackrel{\↔}{A}\·(\stackrel{\→}{r}-{\stackrel{\→}{r}}_0)$ 和 $\stackrel{\→}{r}={\stackrel{\↔}{A}}^{-1}\·\stackrel{\→}{R}+{\stackrel{\→}{r}}_0,$

那么，已知四个矩阵 

中的两个，在每种情况下，其它两个都可以计算出来。特别地， 

$\stackrel{\↔}{T}=\stackrel{\↔}{A}\·\stackrel{\↔}{U}=\stackrel{\↔}{W}\·{(\stackrel{\↔}{W}-\stackrel{\↔}{U})}^{-1}\·\stackrel{\↔}{U}=(\stackrel{\↔}{A}-\stackrel{\↔}{I})\·\stackrel{\↔}{W}---\left(M1\right)$

$\stackrel{\↔}{U}=\stackrel{\↔}{W}\·{(\stackrel{\↔}{T}+\stackrel{\↔}{W})}^{-1}\·\stackrel{\↔}{T}={\stackrel{\↔}{A}}^{-1}\·\stackrel{\↔}{T}=(\stackrel{\↔}{I}-{\stackrel{\↔}{A}}^{-1})\·\stackrel{\↔}{W}---\left(M2\right)$

$\stackrel{\↔}{W}=\stackrel{\↔}{U}\·{(\stackrel{\↔}{T}-\stackrel{\↔}{U})}^{-1}\·\stackrel{\↔}{T}={(\stackrel{\↔}{A}-\stackrel{\↔}{I})}^{-1}\·\stackrel{\↔}{T}={(\stackrel{\↔}{A}-\stackrel{\↔}{I})}^{-1}\·\stackrel{\↔}{A}\·\stackrel{\↔}{U}---\left(M3\right)$

$\stackrel{\↔}{A}=\stackrel{\↔}{W}\·{(\stackrel{\↔}{W}-\stackrel{\↔}{U})}^{-1}=(\stackrel{\↔}{T}+\stackrel{\↔}{W})\·{\stackrel{\↔}{W}}^{-1}=\stackrel{\↔}{T}\·{\stackrel{\↔}{U}}^{-1}---\left(M4\right)$

其中， 表示单位矩阵。 

如被引用的德国专利申请102005062135和国际申请PCT/EP2006/012374中详述的，转换矩阵 既描述摩尔放大，又描述当摩尔形成装置30移动时所形成的放大的摩尔图像的运动，所述运动来自图形平面32相对于透镜平面34的位移。 

如果从提及矩阵的上下文中可以清楚地理解的话，所述格栅矩阵T，U，W，单位矩阵I和转换矩阵A在下文中也经常不带双箭头。 

如上文提及的，除了这些二维关系式之外，通过另一坐标的限定解释了示出的摩尔图像40的三维关系式的拓展，该另一坐标表明摩尔图像点显现出在摩尔放大装置平面的上方或下方浮动的空间。如果v代表摩尔放大，e代表透镜平面34与图形平面32之间的有效距离，其中，除了物理空间d之外，透镜载体和透镜格栅与图形格栅之间的折中折射率通常被启发式地考虑进去，那么摩尔图像点的Z部件由公式(1)给出。 

Z＝v*e    (1) 

这样，根据等式(1)，三维摩尔图像40(换言之，具有不同Z值的图像)可以用两种方式生成。一方面，摩尔放大v可以是左边的常量，在摩尔放大器中实现的e的不同值(或具有一致的有效距离e)，即，不同的摩尔放大 可以通过不同图形格栅产生。首先提到的方法将在下文中参照图10更详细地描述，最后提及的方法基于下面图3到图9的描述。 

图4示出了简单的三维摩尔图像40，及其仅在两个空间间隔的摩尔图像平面36、36′上被分解成图像部分42、44的分解图，该图充分能解释本发明的基本设计特点。特别地，对于图像平面36(字母″P″中的顶层42)上的图像部分，摩尔放大v₁通过选择适当的图形格栅U₁来实现；对于图像平面36′(字母″P″的底层44)上的图像部分，摩尔放大v₂通过选择适当的图形格栅U₂来实现，使得如果有效距离是常量的话，两个图像平面36、36′有不同的Z值产生。 

Z₁＝v₁*e，Z₂＝v₂*e， 

为了解释原理的效果，首先考虑矩阵A的一个特例来描述纯理论的放大，换言之，没有旋转或扭曲， $A_i=v_i\·I=v_i\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right),$ 其中i＝1，2。 

如果透镜格栅W被限定，那么，借助关系式(M2)，图形格栅U₁和U₂随之得出： $U_1=\left(\begin{array}{cc}{u^{\left(1\right)}}_{11}& {u^{\left(1\right)}}_{12}\\ {u^{\left(1\right)}}_{21}& {u^{\left(1\right)}}_{22}\end{array}\right)=(1-\frac{1}{v_1})\·\left(\begin{array}{cc}{w}_{11}& w_{12}\\ w_{21}& w_{22}\end{array}\right)$ 和  $U_2=\left(\begin{array}{cc}{u^{\left(2\right)}}_{11}& {u^{\left(2\right)}}_{12}\\ {u^{\left(2\right)}}_{21}& {u^{\left(2\right)}}_{22}\end{array}\right)=(1-\frac{1}{v_2})\·\left(\begin{array}{cc}{w}_{11}& w_{12}\\ w_{21}& w_{22}\end{array}\right)$

在图5中示出了不同放大的实现，在图形平面上，作为第一微图形元件的虚线箭头50被设置在具有格栅周期p₁的第一图形格栅U₁中；同时也示出，作为第二微图形元件的实线箭头52被设置在与透镜平面34的相同有效距离为d的具有稍大些的格栅周期p₂的第二图形格栅U₂中。 

由于不同的格栅周期和不同的放大系数v₁和v₂，根据等式(1)，由此得出的放大的摩尔图像54、56，对于观察者38在摩尔放大装置平面上方的不同高度Z₁、Z₂浮动。当然，在微图形元件50、52的设计中，也必须考虑不同的放大系数。例如，如果放大的箭头图像54和56看起来一样长，那么，图形平面32上的虚线箭头与实线箭头52相比较，必须适当缩短以弥补 摩尔图像中较高的放大系数。 

对于负的放大系数，图5的描述是有效的，其中，摩尔图像在放大装置上方浮动；对于正的放大系数，相应地给观察者呈现出摩尔图像在摩尔放大装置的下方浮动。 

一般来说，对于3D摩尔放大器，转换矩阵A_i在每种情况下包括描述旋转和扭曲的相匹配部分A′，以及图像平面的不同放大系数v_i： 

$A_i=v_i\·A^{\′}=v_i\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}^{\′}& a_{12}^{\′}\\ a_{21}^{\′}& a_{22}^{\′}\end{array}\right)$

现在，通过公式 ${\stackrel{\→}{R}}_i^{3D}=\left(\begin{array}{c}{X}_i\\ Y_i\\ Z_i\end{array}\right)=v_i\·\left(\begin{array}{ccc}{a}_{11}^{\′}& a_{12}^{\′}& 0\\ a_{21}^{\′}& a_{22}^{\′}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{x}_i\\ y_i\\ e\end{array}\right)---\left(2a\right)$

把3D摩尔放大器的原理等式结合进摩尔图像平面36、36′的点 

中，所述摩尔图像平面36、36′具有图形平面32上点的坐标 

或相反地 

$v_i\·\left(\begin{array}{c}{x}_i\\ y_i\\ e\end{array}\right)=\frac{1}{(a_{11}^{\′}{a}_{22}^{\′}-a_{12}^{\′}{a}_{21}^{\′})}\·\left(\begin{array}{ccc}{a}_{22}^{\′}& -a_{12}^{\′}& 0\\ -a_{21}^{\′}& a_{11}^{\′}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{X}_i\\ Y_i\\ Z_i\end{array}\right)---\left(2b\right)$

上文所述没有旋转或扭曲的纯理论放大的特殊情况，作为一个特例，由等式(2a)得出： ${\stackrel{\→}{R}}_i^{3D}=\left(\begin{array}{c}{X}_i\\ Y_i\\ Z_i\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{v}_i& 0& 0\\ 0& v_i& 0\\ 0& 0& v_i\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{x}_i\\ y_i\\ e\end{array}\right).---\left(2c\right)$

基于要示出的三维摩尔图像图形和摩尔图像的期望的运动行为，图形平面上的相关图像点(x，y)和相关放大系数v能借助关系式(2b)计算出来，其中，三维摩尔图像图形由点集(X，Y，Z)给出，摩尔图像的期望的运动行为由下文中详述的矩阵A′的形式表示。根据关系式(7)，相关图形格栅U被确定，如下文所示。 

在这里，要示出的三维摩尔图像图形的点可以被合并，这些点位于放大装置上方或下方的同一高度Z，由于Z＝v*e，这些点也需要相同的放大系 数v和相同的图形格栅矩阵。换言之，与摩尔图像图形上的平行交叉点Z_i相对应的图形图像点可以被设置在相应的图形格栅U_i中，所述图形格栅U_i被一致地创建。 

对于观察者，现在特别是被称作“双目视觉”和“运动行为”的两个作用有助于三维图像效果的产生。 

根据双目视觉作用，应用摩尔放大器到这样的程度，即，使得所述装置的横向倾斜会导致图像点的横向位移，当两只眼睛一起看的时候，放大的摩尔图像看起来有立体效果。在正常观察距离约25cm的情况下，由于在两只眼睛之间横向“倾斜角度”大约为15°，眼睛看到的横向位移的图像点被大脑解释为：依赖于其横向位移的方向，好像图像点位于实际基底平面的前面或者后面；依赖于其或多、或少、或高、或低的位移幅度。 

“运动行为”作用意味着：当放大器倾斜时，所述图形的事先覆盖的尾部区域可以看得见，这样图形可被立体地观察到。其中，所述放大器被构建，从而使得所述装置横向倾斜导致图像点的位移。 

如果所述两个作用有类似的影响，那么就产生持续不断的像在通常的立体视觉中一样的三维图像效果。 

在根据等式(2c)特例设计的特殊3D摩尔放大器中，两个作用事实上都有相似的影响，如下所述。这样的3D摩尔放大器以此方式向观察者传递通常的、持续的三维图像效果。 

然而，在不是根据特例(2c)而是依照一般等式(2a)和(2b)构建的3D摩尔放大器中，“双目视觉”和“运动行为”两个作用可以导致不同的或甚至矛盾的视觉效果。对观察者来说，用这种3D摩尔放大器可能产生不同甚至矛盾的印象，从而为观察着产生引人注目的、具有高度关注的几乎令人眼花缭乱的效果。 

为了实现这样的视觉效果，当倾斜摩尔放大装置时，知道和系统地控制摩尔放大的运动行为是重要的。 

转换矩阵A的列可用如下向量来解释： $A=\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right),$ ${\stackrel{\→}{a}}_1=\left(\begin{array}{c}{a}_{11}\\ a_{21}\end{array}\right),$ ${\stackrel{\→}{a}}_2=\left(\begin{array}{c}{a}_{12}\\ a_{22}\end{array}\right).$

向量 ${\stackrel{\→}{a}}_1=\left(\begin{array}{c}{a}_{11}\\ a_{21}\end{array}\right)$ 表示：如果图形格栅和透镜格栅组成的装置被横向倾斜时，发生的摩尔图像的移动方向。向量 ${\stackrel{\→}{a}}_2=\left(\begin{array}{c}{a}_{12}\\ a_{22}\end{array}\right)$ 表示：如果图形格栅和透镜格栅组成的装置被向前/向后倾斜时，发生的摩尔图像的移动方向。在这里，移动方向作如下限定：如果所述装置横向倾斜时，摩尔图像的移动方向与水平线之间的角度β₁由公式 ${\tan \mathrm{\β}}_1=\frac{a_{21}}{a_{11}}$ 给出。如果所述装置向前/向后倾斜时，摩尔图像的移动方向与水平线之间的角度β₂由公式 ${\tan \mathrm{\β}}_2=\frac{a_{22}}{a_{12}}$ 给出。 

回到图4的说明，位移向量 $\stackrel{\→}{v}=\left(\begin{array}{c}{v}_x\\ v_y\end{array}\right)$ 由公式(3a)给出。三维摩尔图像40向与参考方向相比较的方向移动，例如，如果所述装置不以首选的水平方向(0°)或者向前/向后(90°)的方向中任何一个方向移动，而是以一般的方向 

来倾斜(也就是说，方向 

与参考方向W构成一个角度γ)，则水平W由下式给出。 

$\stackrel{\→}{v}=\left(\begin{array}{c}{v}_x\\ v_y\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}\cos \mathrm{\γ}\\ \sin \mathrm{\γ}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{a}_{11}\cos \mathrm{\γ}+a_{12}\sin \mathrm{\γ}\\ a_{21}\cos \mathrm{\γ}+a_{22}\sin \mathrm{\γ}\end{array}\right)---\left(3a\right)$

因而，如果所述摩尔放大装置以一般的γ角度倾斜，摩尔图像40向的移动方向与参考方向W形成的角度β₃由公式(3b)给出。 

$\tan {\mathrm{\β}}_3=\frac{a_{21}\cos \mathrm{\γ}+a_{22}\sin \mathrm{\γ}}{a_{11}\cos \mathrm{\γ}+a_{12}\sin \mathrm{\γ}}---\left(3b\right)$

以γ方向位于图形平面32的一对点的间距在摩尔图像平面36上以角度方向延伸，其以系数v放大。 

$v=\sqrt{{v_x}^2+{v_y}^2}=\sqrt{{(a_{11}\cos \mathrm{\γ}+a_{12}\sin \mathrm{\γ})}^2+{(a_{21}\cos \mathrm{\γ}+a_{22}\sin \mathrm{\γ})}^2}---\left(3c\right)$

根据等式(1)，由于当所述装置以γ方向倾斜时形成的视差，所示的摩尔图像40在3D摩尔放大器中显示出在基底平面上方或下方以公式(4)所示的Z高度或深度浮动(“运动作用”)；其中，所述3D摩尔放大器用转换矩阵A来构建，所述转换矩阵A具有在图形平面32和透镜平面34之间的有效距离为e。 

$Z_{\mathrm{movement}}=v\·e=e\·\sqrt{{(a_{11}\cos \mathrm{\γ}+a_{12}\sin \mathrm{\γ})}^2+{(a_{21}\cos \mathrm{\γ}+a_{22}\sin \mathrm{\γ})}^2}---\left(4\right)$

Z_binocular＝v_x·e＝e·(a₁₁cosγ+a₁₂sinγ).    (5) 

另一方面，两只眼睛都以眼睛分离的方向，即不在方向γ上看的时候，只有眼睛分离方向上的部件显现以摩尔放大。如果，两只眼睛都在x方向彼此相邻，那么深度效果为： 

Z_binocular＝v_x·e＝e·(a₁₁cosγ+a₁₂sinγ).    (5) 

由运动作用Z_movement产生的立体感与由双目视觉作用Z_binocular产生的立体感，对于几乎所有的眼睛分离方向都是不同的。这样，当所述装置以γ方向倾斜时，对于眼睛，摩尔图像40看起来展现另一立体感，即立体深度Z_binocular，而不是当倾斜时形成视差的立体深度Z_movement。 

在上文提到的特例 $A=v\·I=v\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right)$ 情况下，换言之，a₁₁＝a₂₂＝v以及a₂₁＝a₁₂＝0，Z_binocular和Z_movement的值相等，使得其中双目视觉作用和倾斜时的视差作用导致相同的立体效果和连续的三维图像效果。 

前面的解释首先把图形点、图形点集或具有简单立体部分Z的图形部分的关系联系起来。根据本发明，为了把图形点或者在不同高度Z₁，Z₂....图形部分表现出来，在图形平面上设有不同深度的图形点或图形部分，随着变化的转换矩阵A₁，A₂....被设置进变化了的网线空间。在这里，每种情况下，不同图形部分的放大系数v_i可基于根据等式(3c)的倾斜方向中的放大系数v 与原始转换矩阵 

$A=\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right):$ $A_1=\frac{v_1}{v}\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right),$ $A_2=\frac{v_2}{v}\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right)$ 等. 

其中，Z₁＝v₁·e，Z₂＝v₂·e，等。 

在上文中已经用到的术语中，A_i＝v_i A′，其中A′是匹配的部分，那么A′＝A/v。与等式(4a)、(4b)类似，摩尔图像平面36、36′上的点和图形平面32通过以下等式联系起来， 

$\left(\begin{array}{c}{X}_1\\ Y_1\\ Z_1\end{array}\right)=\frac{v_1}{v}\·\left(\begin{array}{ccc}{a}_{11}& a_{12}& 0\\ a_{21}& a_{22}& 0\\ 0& 0& v\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\\ e\end{array}\right)---\left(6a\right)$

$\left(\begin{array}{c}{X}_2\\ Y_2\\ Z_2\end{array}\right)=\frac{v_2}{v}\·\left(\begin{array}{ccc}{a}_{11}& a_{12}& 0\\ a_{21}& a_{22}& 0\\ 0& 0& v\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{x}_2\\ y_2\\ e\end{array}\right)$ 等。 

或者通过以下等式联系起来： 

$\frac{v_1}{v}\left(\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\\ e\end{array}\right)=\frac{1}{(a_{11}{a}_{22}-a_{12}{a}_{21})}\·\left(\begin{array}{ccc}{a}_{22}& {-a}_{12}& 0\\ -a_{21}& a_{11}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{X}_1\\ Y_1\\ Z_1\end{array}\right)---\left(6b\right)$

$\frac{v_2}{v}\left(\begin{array}{c}{x}_2\\ y_2\\ e\end{array}\right)=\frac{1}{(a_{11}{a}_{22}-a_{12}{a}_{21})}\·\left(\begin{array}{ccc}{a}_{22}& {-a}_{12}& 0\\ -a_{21}& a_{11}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{X}_2\\ Y_2\\ Z_2\end{array}\right)$ 等。 

借助关系式(M2)，各个图形格栅U₁，U₂，...由透镜格栅W和转换矩阵A₁，A₂...决定，其中： 

$U_1=\left(\begin{array}{cc}{u^{\left(1\right)}}_{11}& {u^{\left(1\right)}}_{12}\\ {u^{\left(1\right)}}_{21}& {u^{\left(1\right)}}_{22}\end{array}\right)=(\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right)-\frac{v}{v_1}{A}^{-1})\·\left(\begin{array}{cc}{w}_{11}& w_{12}\\ w_{21}& w_{22}\end{array}\right)---\left(7\right)$

$U_2=\left(\begin{array}{cc}{u^{\left(2\right)}}_{11}& {u^{\left(2\right)}}_{12}\\ {u^{\left(2\right)}}_{21}& {u^{\left(2\right)}}_{22}\end{array}\right)=(\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right)-\frac{v}{v_2}{A}^{-1})\·\left(\begin{array}{cc}{w}_{11}& w_{12}\\ w_{21}& w_{22}\end{array}\right)$ 等。 

这样，根据本发明，下述方法可用来构建图形图像到指定的三维摩尔图像中。 

对于期望的三维摩尔图像的参照点X，Y，Z，除了透镜格栅W以外，转换矩阵A和倾斜方向γ都被限定，以该方向观看到视差。 

对于这些规格参数，借助等式(3c)可计算出放大系数v。对于摩尔图像的更远的点，例如常规点X_i、Y_i、Z_i，Z部件Z_i的放大系数根据公式(6b)来确定，根据公式(7)确定图像平面x_i，y_i的点坐标，由指定的透镜格栅W、转换矩阵A和放大系数v_i来确定相关格栅装置U_i。 

在这里，由于依赖于X_i，Y_i，Z_i的位置会产生不同的放大系数v_i，因此图形部分在图形格栅U_i的栅元中不适合的情况也有可能发生。在这种情况下，本申请同时提交的、名为″Security Element(安全元件)″的德国专利申请DE 102007029203.3给出了相应的教导，该申请涉及将指定的图形元件分配到多个栅元。 

在这里，特别地，为了生产出用于示出具有一个或多个摩尔图像元件的摩尔图像的微光学摩尔放大装置，在图形面上生产出具有周期或至少局部周期地设置有多个栅元的图形图像，所述栅元具有微图形图像部件；而且，聚焦元件格栅被生产出并被设置为与图形图像相隔开，所述聚焦元件格栅用于具有周期或至少局部周期地设置有多个栅元的图形图像的摩尔放大视图，所述每个栅元具有一个微聚焦元件。在这里，微图形图像部件被一起拓展，使得图形图像的多个空间相隔的栅元的每个微图形图像部件形成一个微图形元件，该微图形元件与放大的摩尔图像的一个摩尔图像元件相对应，其尺寸比图形图像的一个栅元较大。为了更详尽地说明该方法，参见被引用的德国专利申请，它们所公开的内容通过引用并入本文。 

具有柱形透镜格栅和/或具有在任意一个方向拉伸的图形的摩尔放大器在国际申请PCT/EP2006/012374中说明，它所公开的内容也通过引用并入本文。这样的摩尔放大器还可实现为3D摩尔放大器。 

依照PCT/EP2006/012374中的解释，在柱形透镜3D摩尔放大器的情况下，为得出公式(6a)中的子矩阵(a_ij)，可以应用关系式： 

$\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right)=\frac{1}{D-u_{11}\cos \mathrm{\φ}-u_{21}\sin \mathrm{\φ}}\left(\begin{array}{cc}D-u_{21}\sin \mathrm{\φ}& u_{11}\sin \mathrm{\φ}\\ u_{21}\cos \mathrm{\φ}& D-u_{11}\cos \mathrm{\φ}\end{array}\right)$

其中，D代表柱形透镜的间距；φ代表柱形透镜的倾斜角度；u_ij代表图形格栅矩阵的矩阵元件。 

在具有扩展图形的3D摩尔放大器的情况下，公式(6a)中的子矩阵(a_ij)需要满足： $\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right)=\frac{1}{\mathrm{Det}(W-U)}\left(\begin{array}{cc}\mathrm{DetW}+u_{21}{w}_{12}& -u_{11}{w}_{12}\\ u_{21}{w}_{22}& \mathrm{DetW}-u_{11}{w}_{22}\end{array}\right)$ 其中， $U=\left(\begin{array}{cc}{u}_{11}& 0\\ u_{21}& 0\end{array}\right)$ (u₁₁，u₂₁)是被扩展的图形的转换向量。 

实施例

为了说明所述创造性的方法，现将示出一些具体的典型设计。为此，图6(a)示出了简单的三维图形60，即在平板上刻出的字母″P″。图6(b)示出了仅由两个平行图像平面形成的图形，包括三维字母图形的顶层62和底层64；图6(c)示出了由五个平行图像平面形成的图形和具有五个字母图形的截面图像66的图形。 

根据本发明，由于所有的基本方法步骤已经基于三维图形很清楚地说明了，因此三维图形仅在两个图像平面示出，并且根据图6(b)来设计这些图形的实施例。然而，对于本领域技术人员来说，实施许多图像平面的方法也没有困难，例如根据图6(c)，或者依据图6(a)所示的准连续的图像面。特别在更复杂的摩尔图像情况下，有利地通常不是从面积部分开始，而是从三维摩尔图像的单个图像点作为要示出的图形部分开始，如上文中等式(6a)、(6b)和(7)的大概解释的一样，对于这些摩尔图像点的每一个，确定相关微图形图像点和为在图形平面上重复设置微图形图像点的栅元装置。在实践中，利用的图像面的数量或者用来示出图像点的数量也将特别地基于期望的三维图形的复杂性。 

实施例1： 

图7示出一个示例性实施方式，在该实施方式中限定了六边形透镜格栅 W。选择O型圈作为要示出的三维图形，如图6(b)所示，该图形以字母顶层和底层形成的两个图像平面来描述。 

作为转换矩阵A_i，限定矩阵 $A_i=v_i\·\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right)$ 以描述纯理论的放大，其中顶层区域的放大系数是v₁＝16，底层的放大系数是v₂＝19。 

这样，在期望的图形大小为50mm的情况下，六边形透镜格栅中，透镜图像的有效距离为e＝4mm，透镜间距为5mm，用上述的图形格栅中图形大小的关系式(6b)和(7)，可得出顶层区域的值为50mm/16＝3.1mm，底层区域的值为50mm/19＝2.63mm。 

所述顶层区域图形格栅的格栅间距尺寸为(1-1/16)*5mm＝4.69mm，底层区域图形格栅的格栅间距尺寸为(1-1/19)*5mm＝4.74mm。三维摩尔图像的可感知的厚度尺寸为(19-16)*4mm＝12mm。 

图7(a)示出了用这种方法构建的图形图像70，其中两个微图形元件“顶圈”和“底圈”的不同网线板间距可清楚地看到。如果图7(a)中的图形图像70通过所引用的六边形透镜格栅来观察的话，就会产生在摩尔放大装置下方浮动的三维摩尔图像72，其中部分图像在图7(b)中被示意性地示出。 

在摩尔图像72中，可以看见多个相互紧邻的圈74、76。如果正好从前面观察所述装置，那么从前面看到中间的圈74，从相应的侧面对角地看到周围的圈76。如果倾斜所述装置，那么可以从侧面对角地看到中间的圈74，周围的相邻的圈76相应地改变它们的视图。 

实施例2： 

图8示出了具有正交视差运动的示例性实施方式，在该实施方式中选择矩形透镜格栅W。从面(panel)刻出的字母“P”作为要示出的三维图形，如图6所示。 

作为转换矩阵A_i，限定矩阵 $A_i=v_i\·\left(\begin{array}{cc}0& 1\\ 1& 0\end{array}\right)$ 用于描述除了以系数v_i表示的 放大，以及当摩尔放大装置倾斜时的正交视差运动行为。 

因而，公式(6a)以 $\left(\begin{array}{c}{X}_i\\ Y_i\\ Z_i\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}0& v_i& 0\\ v_i& 0& 0\\ 0& 0& v_i\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{x}_i\\ y_i\\ e\end{array}\right)$ 表示，公式(7)以  $U_i=\left(\begin{array}{cc}{u^{\left(i\right)}}_{11}& {u^{\left(i\right)}}_{12}\\ {u^{\left(i\right)}}_{21}& {u^{\left(i\right)}}_{22}\end{array}\right)=(I-{A_i}^{-1})\·\left(\begin{array}{cc}{w}_{11}& w_{12}\\ w_{21}& w_{22}\end{array}\right)$ 表示，其中 ${A_i}^{-1}=\frac{1}{v_i}\·\left(\begin{array}{cc}0& 1\\ 1& 0\end{array}\right).$

在本示例性实施方式中，顶层区域的放大系数为v₁＝8，底层区域的放大系数为v₂＝10。假设期望的图形大小(字母的高度)为35mm，透镜与图像的有效距离再次为e＝4mm，矩形透镜格栅中的透镜间距为5mm。 

那么，利用关系式(6b)和(7)，可以得出用于顶层区域的图形格栅中图形大小的值为35mm/8＝4.375mm；而底层的值为35mm/10＝3.5mm。 

顶层的图形格栅U₁结果是 $U_1=\left(\begin{array}{cc}5& -0.625\\ -0.625& 5\end{array}\right),$ 底层的图形格栅U₂结果是 $U_2=\left(\begin{array}{cc}5& -0.5\\ -0.5& 5\end{array}\right).$

像往常一样，通过转换矩阵A^-1，在这些格栅中运用的图形元件相对于期望的目标图形被旋转和镜射。三维摩尔图像的可视厚度为(10-8)*4mm＝8mm。 

图88(a)示出了用这种方式构建的图形图像80，在该图形图像中清楚地看到所述的两个微图形元件“顶圈”和“底圈”的两个不同图形格栅U₁、U₂。如果用所引用的矩形透镜格栅来观察图8(a)中的图形图像80的话，就会产生在摩尔放大装置上方浮动的三维摩尔图像82，其中部分图像在图8(b)中被示意性地示出。 

如果摩尔放大装置被横向倾斜(倾斜方向84)，那么从上方或从下方观看图形；如果该装置被纵向倾斜(倾斜方向86)，那么横向地观看图形，这样使得形成图形空间拉伸和立体感。 

然而，通过双目视觉，不会证实这种立体感，因为没有用于横向运动的 x-部分的出现，上述图形仍然在基底面上。这种矛盾的感觉极其显著，这样对观看者来说，具有高关注度和认知感。 

实施例3： 

像图8中的示例性实施方式一样，图9中的示例性实施方式从由面板刻出的字母“P”开始作为要示出的三维图形。在该示例性实施方式中，当所述摩尔图像装置倾斜时，该图形对角地移动。 

作为转换矩阵A_i，限定矩阵 $A_i=v_i\·\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 1& 1\end{array}\right)$ 描述除了以系数为v_i表示的放大，以及当摩尔放大装置倾斜时的斜线运动行为。 

因而，等式(6a)表示为 $\left(\begin{array}{c}{X}_i\\ Y_i\\ Z_i\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{v}_i& 0& 0\\ v_i& v_i& 0\\ 0& 0& v_i\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{x}_i\\ y_i\\ e\end{array}\right),$ 等式(7)表示为  $U_i=\left(\begin{array}{cc}{u^{\left(i\right)}}_{11}& {u^{\left(i\right)}}_{12}\\ {u^{\left(i\right)}}_{21}& {u^{\left(i\right)}}_{22}\end{array}\right)=(I-{A_i}^{-1})\·\left(\begin{array}{cc}{w}_{11}& w_{12}\\ w_{21}& w_{22}\end{array}\right),$ 其中 ${A_i}^{-1}=\frac{1}{v_i}\·\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ -1& 1\end{array}\right).$

在本示例性实施方式中，顶层区域的放大系数为v₁＝8，底层区域的放大系数为v₂＝10。假设期望的图形大小(字母的高度)为35mm，透镜与图像的有效距离为e＝4mm，矩形透镜格栅中的透镜间距为5mm。 

那么，利用关系式(6b)和(7)，可以得出用于顶层区域的图形格栅中图形大小的值为35mm/8＝4.375mm；以及底层的值为35mm/10＝3.5mm。 

顶层的图形格栅U₁结果是 $U_1=\left(\begin{array}{cc}4.375& 0\\ 0.625& 4.375\end{array}\right),$ 底层的图形格栅U₂结果是 $U_2=\left(\begin{array}{cc}4.5& 0\\ 0.5& 4.5\end{array}\right).$

像往常一样，在这些格栅中运用的图形元件通过转换矩阵  ${A_i}^{-1}=\frac{1}{v_i}\·\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ -1& 1\end{array}\right),$ 相对于期望的目标图形而被扭曲。三维摩尔图像的可视厚度为(10-8)*4mm＝8mm。 

图9(a)示出了用这种方式构建的图形图像90，在该图形图像中清楚地 看到所述的两个微图形元件“顶圈”和“底圈”的两个不同图形格栅U₁、U₂与图形元件的扭曲。 

如果通过所引用的矩形透镜格栅来观察图9(a)中的图形图像90的话，就会产生在摩尔放大装置上方浮动的三维摩尔图像92，其中部分图像在图9(b)中被示意性地示出。 

如果横向倾斜摩尔放大装置，那么从45°角斜观图形。如果该装置被纵向倾斜，那么就从上方或者下方来观看图形，从而使得形成图形空间拉伸和立体存在的感觉。然而，通过双目视觉作用这种立体感没有被充分证实。根据这种立体感，所述图形不如倾斜时立体效果那么明显，因为对于双目视觉作用情况下的立体感来说，只有对角运动的x部分发挥作用。 

实施例4： 

实施例4是实施例3的修改版，在尺寸上被设计为使得其特别适用于钞票中的安全线。 

实施例4中使用的摩尔图像(字母“P”)和转换矩阵A_i对应于实施例3中摩尔图像和转换矩阵。然而，在本示例性实施方式中，顶层区域的放大系数为v₁＝80，底层区域的放大系数为v₂＝100；图形大小(字母的高度)为3mm。透镜与图像的有效距离为e＝0.04mm，矩形透镜格栅中的透镜间距为0.04mm。 

这样，再次利用关系式(6b)和(7)，可以得出用于顶层区域的图形格栅中图形大小的值为3mm/80＝0.0375mm；以及底层的值为3mm/100＝0.03mm。 

顶层的图形格栅U₁结果是 $U_1=\left(\begin{array}{cc}0.0395& 0\\ 0.0005& 0.0395\end{array}\right),$ 底层的图形格栅U₂结果是 $U_2=\left(\begin{array}{cc}0.0396& 0\\ 0.0004& 0.0396\end{array}\right).$

在这些格栅中运用的图形元件同样地通过转换矩阵 ${A_i}^{-1}=\frac{1}{v_i}\·\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ -1& 1\end{array}\right)$ 相对于目标图形而被扭曲。三维摩尔图像的可视厚度为(100-80)*0.04mm＝0.8mm。 

如果使用者把适当地设置有安全线的钞票横向倾斜，那么其从45°角斜观图形， 

如果其纵向倾斜该钞票，那么就从上方或者下方来观看图形，从而使得形成图形空间拉伸和立体感。然而，通过双目视觉作用这种立体感没有被充分证实。根据这种立体感，所述图形不如倾斜效应模拟时立体效果那么明显，因为对于双目视觉作用情况下的立体感来说，仅对角运动的x部分发挥作用。 

这种立体感上的矛盾极其显著，这样对观看者来说，有高关注度和认知感。 

正如图4的描述中已经提及的一样，还可以在三维摩尔图像中实现不同的Z值，其中，在摩尔放大为常量v的情况下，对于透镜平面和图形平面之间的有效距离e可以实现不同的值。 

在这里，图10说明了不同放大的实现。在该图中示出了设有不同深度d₁、d₂的摩尔放大装置的两个图形平面32、32′。作为第一个微图形元件，虚线箭头50在图形平面32上；作为第二个微图形元件，实线箭头52在位置较低的图形平面32′上。两个微图形元件50、52都被设置在格栅周期为u的同一图形格栅U中。 

由于匹配的格栅周期，产生的放大摩尔图像54和56从而给观察者38显示出有相同的放大系数v，从而使得对于被放大的箭头图像54和56，箭头50、52形成为一样长。 

在本实施方式中，摩尔放大装置的平面上方不同的浮动高度Z₁或Z₂由不同的深度d₁、d₂和不同的有效距离e₁、e₂所决定，有效距离是指透镜平 面34与图形平面32或32′之间的有效距离： 

Z₁＝v*e₁，Z₂＝v*e₂。 

这样的设计可以由不同深度的图形元件50、52来实现，例如通过在涂层中以相应的模式压花。在这里，在每种情况下，对于浮动高度Z的有效距离e₁、e₂可由物理间距d₁，d₂、光学分割层和透镜材料的衍射指数与透镜焦距长度来识别出。 

与图5相类似，图10的描述对于负的放大系数是有效的，其中摩尔图像在所述摩尔放大装置上方浮动；在正放大系数的情况下，对于观看者来说，摩尔图像呈现为在所述摩尔放大装置平面的下方浮动。 

Claims (43)

1.一种用于证券纸、有价文件的安全元件，所述安全元件具有用于示出三维摩尔图像的微光学摩尔放大装置，所述三维摩尔图像具有在空间深度延伸的图案，并且在空间隔开的至少两个摩尔图像面上包括要示出的图像部分，所述至少两个摩尔图像面与所述摩尔放大装置垂直，所述安全元件包括：

-图形图像，所述图形图像包括两个以上周期或至少局部周期地设置的栅元，所述栅元具有不同的格栅周期和/或不同的格栅方位，其中，每个所述栅元都被分配到一个摩尔图像平面，并且包括用于示出分配到摩尔图像平面的图像部分的微图形图像部分；

-为所述图形图像的摩尔放大视图设置的聚焦元件格栅，所述聚焦元件格栅被设置为与所述图形图像隔开，并包括周期或至少局部周期地设置的多个栅元，其中，每个所述栅元具有一个微聚焦元件；

其中，对于几乎所有的倾斜方向，当安全元件倾斜时，放大的三维摩尔图像向摩尔运动方向移动，所述摩尔运动方向不同于安全元件的倾斜方向。

2.如权利要求1所述的安全元件，其特征在于，对观察者来说，由于所述安全元件倾斜时形成的视差，三维摩尔图像显示为以高于或者低于所述安全元件平面的第一高度或者深度浮动，并且，由于在双目视觉中眼睛的分离，所述三维摩尔图像显示为以高于或者低于安全元件平面的第二高度或深度浮动，以及所述第一和第二高度或深度对于几乎所有的视觉方向都不同。

3.如权利要求1所述的安全元件，其特征在于，所述图形图像的栅元与所述聚焦元件的栅元被周期地设置。

4.如权利要求1所述的安全元件，其特征在于，所述图形图像的栅元与所述聚焦元件的栅元被局部周期地设置，所述局部周期参数相对于周期长度仅缓慢改变。

5.如权利要求3所述的安全元件，其特征在于，所述周期长度在3μm-50μm之间。

6.如权利要求4所述的安全元件，其特征在于，所述局部周期长度在3μm-50μm之间。

7.如权利要求1所述的安全元件，其特征在于，所述图形图像的栅元部件与所述聚焦元件格栅的栅元中的每一个至少局部地形成一个二维布拉菲格栅。

8.如权利要求1所述的安全元件，其特征在于，所述微聚焦元件由非柱形透镜或凹微反射部件形成。

9.如权利要求1所述的安全元件，其特征在于，所述微聚焦元件由这样的长柱形透镜或凹微反射部件形成，其纵长方向的尺寸大于250μm。

10.如权利要求1所述的安全元件，其特征在于，所述安全元件的总厚度小于50μm。

11.如权利要求1所述的安全元件，其特征在于，所述图形图像包括文字、数字字符串或标识的三维描述。

12.如权利要求1所述的安全元件，其特征在于，所述微图形图像部分以印刷层的形式提供。

13.一种用于证券纸、有价文件的安全元件，所述安全元件具有用于示出三维摩尔图像的微光学摩尔放大装置，所述三维摩尔图像具有在空间深度延伸的图案，并且在空间隔开的至少两个摩尔图像面上包括要示出的图像部分，所述至少两个摩尔图像面与所述摩尔放大装置垂直，所述安全元件包括：

-图形图像，所述图形图像包括以不同高度设置的、两个以上周期或至少局部周期设置的栅元，每个所述栅元都被分配到一个摩尔图像平面，并且包括用于示出被分配到摩尔图像平面的图像部分的微图形图像部分；

-为所述图形图像的摩尔放大视图设置的聚焦元件格栅，所述聚焦元件格栅被设置为与所述图形图像隔开，并包括周期或至少局部周期地设置的多个栅元，其中，每个所述栅元具有一个微聚焦元件；

其中，对于几乎所有的倾斜方向，当安全元件倾斜时，放大的三维摩尔图像向摩尔运动方向移动，所述摩尔运动方向不同于安全元件的倾斜方向。

14.如权利要求13所述的安全元件，其特征在于，图形图像的栅元装置呈现相同的格栅周期和相同的格栅方向。

15.如权利要求13所述的安全元件，其特征在于，所述微图形图像部分以不同浮雕高度的浮雕层形式提供。

16.如权利要求1或13所述的安全元件，其特征在于，所述安全元件为不透明覆盖层以在某些区域覆盖摩尔放大装置。

17.如权利要求1或13所述的安全元件，其特征在于，图形图像和聚焦元件格栅被设置在光学分割层相对的面。

18.如权利要求1或13所述的安全元件，其特征在于，所述聚焦元件格栅具有防护层，该防护层的折射率与微聚焦元件的折射率不同。

19.如权利要求1或13所述的安全元件，其特征在于，安全元件是用于安全文件、有价证券等的安全丝、开口条、安全带、安全条、补丁或者标签等。

20.一种用于制造具有微光学摩尔放大装置的安全元件的方法，所述放大装置用于示出三维摩尔图像，所述三维摩尔图像具有在空间深度延伸的图案，并且在空间隔开的至少两个摩尔图像面上包括要示出的图像部分，所述至少两个摩尔图像面与所述摩尔放大装置垂直，所述方法包括：

-在图形平面上产生图形图像，所述图形图像包括两个以上周期或至少局部周期地设置的栅元，所述栅元具有不同的格栅周期和/或不同的格栅方位，其中，每个所述栅元都被分配到一个摩尔图像平面，并且设有用于示出被分配到摩尔图像平面的图像部分的微图形图像部分；

-为所述图形图像的摩尔放大视图形成聚焦元件格栅，并将其设置为与所述图形图像隔开，所述聚焦元件格栅具有周期或至少局部周期地设置的多个栅元，其中，每个所述栅元具有一个微聚焦元件；

图形平面的栅元装置、微图形图像部分和聚焦元件格栅互相配合，使得对于几乎所有的倾斜方向，当安全元件倾斜时，放大的三维摩尔图像向摩尔运动方向移动，所述摩尔运动方向不同于安全元件的倾斜方向。

21.一种用于制造具有微光学摩尔放大装置的安全元件的方法，所述放大装置用于示出三维摩尔图像，所述三维摩尔图像具有在空间深度延伸的图案，并且在空间隔开的至少两个摩尔图像面上包括要示出的图像部分，所述至少两个摩尔图像面与所述摩尔放大装置垂直，所述方法包括：

-在具有不同高度设置的两个以上图形平面上产生图形图像，每个所述图形平面都包括周期或至少局部周期地设置的栅元装置，每个所述栅元都被分配到一个摩尔图像平面，并且设有用于示出分配到摩尔图像平面的图像部分的微图形图像部分；

-为所述图形图像的摩尔放大视图形成聚焦元件格栅、并将其设置为与所述图形图像隔开，所述聚焦元件格栅具有周期或至少局部周期地设置的多个栅元，其中，每个所述栅元具有一个微聚焦元件；

图形平面的栅元装置、微图形图像部分和聚焦元件格栅相互配合，使得对于几乎所有的倾斜方向，当安全元件倾斜时，放大的三维摩尔图像向摩尔运动方向移动，所述摩尔运动方向不同于安全元件的倾斜方向。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，图形平面的栅元装置被形成为具有相同的格栅周期和格栅方向。

23.如权利要求21或22所述的方法，其特征在于，浮雕所述图形图像以产生不同高度的浮雕图像部分。

24.一种用于制造具有微光学摩尔放大装置的安全元件的方法，所述放大装置用于示出三维摩尔图像，所述三维摩尔图像具有在空间深度延伸的图案，并且在空间隔开的至少两个摩尔图像面上包括要示出的图像部分，所述至少两个摩尔图像面与所述摩尔放大装置垂直，所述方法包括：

a)将观看时可看见的期望的三维摩尔图像限定为所述目标图形；

b)将周期或至少局部周期地设置的微聚焦元件限定为聚焦元件格栅；

c)在摩尔放大装置横向倾斜和前后倾斜时，为所述可视的三维摩尔图像限定为期望的放大等级和期望运动；

d)对于每一个要示出的图像部分，从相关摩尔图像平面与摩尔放大装置相隔的间距、限定的放大等级和运动行为以及聚焦元件格栅计算用于示出三维摩尔图像的图像部分的相关微图形图像部分、以及在图形平面为微图形图像设置的相关栅元部件，以及

e)将用于示出每一个图像部分而计算的微图形图像部分组合而形成图形图像，所述图形图像根据相关栅元部件而设置在图形平面上。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，在步骤c)，相对于对于三维摩尔图像的基准点，确定能够看到视差的倾斜方向y，相对于所述基准点和指定倾斜方向的期望的放大等级和运动行为；以及其中，对于三维摩尔图像的其它点，步骤d)中的摩尔放大系数基于相对于基准点和指定倾斜方向的指定放大系数。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，相对于基准点的期望放大等级和运动行为以转换矩阵 $A=\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right)$ 的形式限定；以及相对于基准点的放大系数由转换矩阵A和倾斜方向y运用以下关系式计算出： $v=\sqrt{{v_x}^2+{v_y}^2}=\sqrt{{(a_{11}\cos y+a_{12}\sin y)}^2+{(a_{21}\cos y+a_{22}\sin y)}^2}.$

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，对于三维摩尔图像的更远的点(X_i，Y_i，Z_i)，放大系数v_i和在图像平面(x_i，y_i)上被分配的点的坐标可运用以下关系式计算出，

$\left(\begin{array}{c}{X}_i\\ Y_i\\ Z_i\end{array}\right)=\frac{v_i}{v}\·\left(\begin{array}{ccc}{a}_{11}& a_{12}& 0\\ a_{21}& a_{22}& 0\\ 0& 0& v\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{x}_i\\ y_i\\ e\end{array}\right)$

或运用以下反转关系式计算出：

$\frac{v_i}{v}\left(\begin{array}{c}{x}_i\\ y_i\\ e\end{array}\right)=\frac{1}{(a_{11}{a}_{22}-a_{12}{a}_{21})}\·\left(\begin{array}{ccc}{a}_{22}& {-a}_{12}& 0\\ {-a}_{21}& a_{11}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{c}{X}_i\\ Y_i\\ Z_i\end{array}\right)$

其中，e代表图形平面上的聚焦元件格栅的有效距离。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，聚焦元件格栅在步骤b)中以聚焦格栅矩阵来限定，并且在步骤d)中，属于放大系数v_i的图形平面上的点被合并在一起，以形成微图形图像部分，对于所形成的微图形图像部分，周期或至少局部周期地设置的图形格栅U_i运用关系式

来计算，其中W为聚焦格栅矩阵，转换矩阵A_i由 $A_i=\frac{v_i}{v}\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right)$ 给出，其中代表A_i的逆矩阵。

29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，聚焦元件格栅在步骤b)中以二维布拉菲格栅的形式来限定，所述二维布拉菲格栅具有格栅矩阵 $\stackrel{\↔}{W}=\left(\begin{array}{cc}{w}_{11}& w_{12}\\ w_{21}& w_{22}\end{array}\right),$ w_1i，w_2i代表栅元向量

的部分，其中i＝1，2。

30.如权利要求28所述的方法，其特征在于，为制造柱形透镜3D摩尔放大器，在步骤b)中，通过矩阵W来限定柱形透镜格栅， $W=\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\φ}& -\sin \mathrm{\φ}\\ \sin \mathrm{\φ}& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{cc}D& 0\\ 0& \∞\end{array}\right)$ 或 $W^{-1}=\left(\begin{array}{cc}1/D& 0\\ 0& 0\end{array}\right)\·\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\φ}& \sin \mathrm{\φ}\\ -\sin \mathrm{\φ}& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right)$

其中，D代表透镜间距，φ代表柱形透镜的方向。

31.如权利要求20，21或24所述的方法，其特征在于，所述图形平面的单个栅元和聚焦元件格栅栅元用向量

和

及

和

来描述，并且可位置相关地调整这些向量，以及局部周期参数

和的变化相对于周期长度仅缓慢变化。

32.如权利要求20，21或24所述的方法，其特征在于，所述图形平面的多个栅元和聚焦元件格栅栅元用向量

和

及

和

来描述，并且可位置相关地调整这些向量，以及局部周期参数

和的变化相对于周期长度仅缓慢变化。

33.如权利要求20，21或24所述的方法，其特征在于，所述图形图像和聚焦元件格栅被设置在光学分割层相对的面。

34.如权利要求20，21或24所述的方法，其特征在于，所述聚焦元件格栅设有防护层，所述防护层的折射率与微聚焦元件的折射率不同。

35.如权利要求20，21或24所述的方法，其特征在于，所述聚焦元件格栅设有防护层，所述防护层的折射率与微聚焦元件的折射率相差不少于0.3。

36.如权利要求20，21或24所述的方法，其特征在于，图形图像被印刷在基底上，由微图形图像部分形成的微图形元件构成微字符或者微型图案。

37.如权利要求20，21或24所述的方法，其特征在于，所述安全元件被进一步设有不透明的覆盖层以在某些区域覆盖所述摩尔放大装置。

38.如权利要求20，21或24所述的方法，其特征在于，要示出的三维摩尔图像的图像部分由单个图像点、一组图像点、线和部分面积形成。

39.用于制造安全单证或者有价证券的安全纸张，其设有如权利要求1-38中至少一项所述的安全元件。

40.如权利要求39所述的安全文件，其特征在于，所述安全文件包括由纸或者塑料组成的载体基底。

41.数据载体，其具有如权利要求1-19中的一项所述的安全元件。

42.如权利要求41所述的数据载体，其特征在于，所述安全元件被设置在数据载体的窗口区域。

43.如权利要求1-19中至少一项所述的安全元件、如权利要求39或40所述的安全文件或者如权利要求41或42所述的数据载体在任何种类安全物品的防伪用途。

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