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CN109318618A - 光学防伪元件与防伪产品 - Google Patents

光学防伪元件与防伪产品 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种光学防伪元件以及使用该光学防伪元件的光学防伪产品，属于防伪领域。该光学防伪元件包括：基材，该基材包括相互对立的第一表面和第二表面；形成在所述第一表面或第二表面至少部分区域的采样层；形成在所述第一表面或第二表面至少部分区域的图像层，所述图像层包含多个微图文单元以及微图文单元之间的背景区域，所述微图文单元和/或所述微图文单元之间的背景区域至少部分由衍射微结构组成；所述采样层与图像层有一定的关联性，使得所述采样层对图像层进行采样合成从而形成一个或多个宏观合成图像。该光学防伪元件具有易识别且难伪造的特点。

Description

光学防伪元件与防伪产品
技术领域
本发明涉及光学防伪领域，尤其涉及一种光学防伪元件及使用该光学防伪元件的光学防伪产品。
背景技术
为了防止利用扫描和复印等手段产生的伪造，钞票、证卡和产品包装等各类高安全或高附加值印刷品中广泛采用了光学防伪技术，并且取得了非常好的效果。
CN101563640、CN101443692、CN101120139、CN101346244、US5712731、US0034082、US4765656、US4892336、CN1271106、CN1552589等专利文献中公开了同一类在基材的两个表面上分别带有微透镜阵列和微图文阵列的防伪元件，其中，微图文阵列位于微透镜阵列的焦平面附近，通过微透镜阵列对微图文阵列的莫尔放大作用来再现具有一定景深或呈现动态效果的图案。
为保证莫尔放大的图案在不同的环境光源条件下都易于识别，微图文阵列和其背景需要有足够的颜色或亮度的对比度，即需对微图文阵列进行着色。目前文献中有以下几类着色的方法。一类方法如CN1906547A等专利文献中所公开：在微图文区域形成一定深度的凹陷，利用刮涂工艺将着色材料填充至凹陷中，而微图文区域之外的多余材料被基本刮除。为实现较好的着色，这种方法对微图文的线条宽度和凹陷深度，以及二者匹配关系有较大的限制。另一类办法是利用微纳结构，如专利文献US20030179364公开了利用大深宽比的光学吸收结构实现黑色的微图文着色，只是单一的微图文着色方法，不能实现彩色化的着色。CN201180040580多通道光学可变装置公开了利用凹版印刷等方式实现微图文着色，但是基于印刷工艺分辨率极限，只能实现30微米线条的印刷，最终实现效果很单一。
发明内容
本发明实施例的目的是提供了一种新型的具有易识别且难伪造特点的光学防伪元件以及使用该光学防伪元件的光学防伪产品。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种光学防伪元件，该光学防伪元件包括：
基材，该基材包括相互对立的第一表面和第二表面；
形成在所述第一表面或所述第二表面至少部分区域的采样层，所述采样层包括微采样单元；以及
形成在所述第一表面或所述第二表面至少部分区域的图像层，所述图像层包括微图文单元以及所述微图文单元之间的背景区域，所述微图文单元和/或所述微图文单元之间的背景区域至少部分由衍射微结构组成；
其中，所述采样层与所述图像层有一定的关联性，使得所述采样层对所述图像层进行采样合成从而形成宏观合成图像。
同时，单独观察所述图像层时，具有区别于采样合成图像的衍射光变图像特征，使得光学元件具有两种不同的图像效果。
优选地，所述采样层和所述图像层分别在所述基材的不同区域的同一或不同表面。
优选地，所述采样层和所述图像层分别在基材的同一区域的不同表面。
优选地，所述采样层形成在所述第一表面，所述图像层形成在所述第二表面，所述采样层和所述图像层分别在基材的同一区域，使得在所述第一表面上方可以观察到所述经采样形成的合成图像，同时在所述第二表面上方独立观察图像层，可观察到区别于采样合成图像的衍射光变图像特征，使得所述光学防伪元件正反面观察具有不同的图像效果。
优选地，所述采样层和所述图像层形成在所述第一表面的不同区域，当折叠所述光学防伪元件，使得所述图像层位于所述采样层的焦平面附近，大约为基材的两倍厚度，在所述采样层上方可观察到所述经采样形成的合成图像，同时在所述图像层上方，可观察到区别于采样合成图像的衍射光变图像特征，使得所述光学元件具有两种不同的图像效果。
优选地，所述采样层形成在所述第一表面，所述图像层形成在所述第二表面，所述采样层和所述图像层分别在基材的不同区域，当折叠所述光学防伪元件，使得所述图像层位于所述采样层的焦平面附近，大约为基材的厚度，在所述采样层上可观察到所述经采样形成的合成图像，同时在所述图像层上方，可观察到区别于采样合成图像的衍射光变图像特征，使得所述光学元件具有两种不同的图像效果。
优选地，所述基材具有透明或半透明视窗，使得所述采样层可以透过所述基材对所述图像层进行采样合成。
优选地，所述采样层由二维微透镜阵列聚焦元件或一维微透镜阵列聚焦元件组成。
优选地，所述图像层在微观排列上至少在某一维度具有周期性或局部周期性。
优选地，所述图像层在微观排列上是非周期和/或无对称轴的。
优选地，所述微采样单元的排列周期为20微米至500微米。
优选地，所述微采样单元的排列周期为20微米至100微米。
优选地，所述采样层的微采样单元的焦距为10微米至2毫米。
优选地，所述采样层的微采样单元的焦距为10微米至300微米。
另一方面，本发明提供一种光学防伪产品，该光学防伪产品包括上述光学防伪元件。
通过上述技术方案，当图像层通过采样层进行采样，形成一个或多个合成图像特征；当独立观察图像层，可观察到区别于采样合成的图像特征，从而使光学防伪元件同时具有两种完全不同的光学视觉效果，具有易识别且难伪造的特点。
尤其是，图像层图文单元和/或图文单元之间的背景区域至少部分由衍射微结构组成。当图像层通过采样层进行采样，形成一个或多个带有衍射全息效果的合成图像特征；当独立观察图像层，可观察到区别于采样合成的可视衍射光变图像特征。其优势在于用户能够通过采样层观察到两色甚至多色的衍射动感光学特征；从图像层面可以直接观察到不同的衍射光学特征，既提升了光学视觉效果也提高了仿制难度。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是根据本发明一个实施方式的光学防伪元件的剖面图；
图2a-b是根据本发明另一个实施方式的光学防伪元件的剖面图和折叠查验剖面图；
图3a-b是根据本发明再一个实施方式的光学防伪元件的剖面图和折叠查验剖面图；
图4a-b分别为本发明一个实施方式的光学防伪元件的采样层和图像层的俯视图；
图5a-e分别为对应图4b图像层中部分区域由衍射结构组成的几种方式；
图6a-b分别为本发明另一个实施方式的光学防伪元件的采样层和图像层的俯视图；
图7a-c分别为对应图6b图像层中部分区域由衍射结构组成的几种方式；
图8为本发明再一个实施方式的光学防伪元件的图像层的俯视图；
图9a-d分别为对应图8图像层中部分区域由衍射结构组成的几种方式；
图10为本发明又一个实施方式的光学防伪元件的图像层的俯视图；
图11a-c分别为对应图10图像层中部分区域由衍射结构组成的几种方式；以及
图12为本发明又一个实施方式的光学防伪元件的图像层的俯视图。
附图标记说明
1 光学防伪元件 2 基材
21 采样层 22 图像层
31 第一表面 32 第二表面
具体实施方式
下面将结合附图来详细描述根据本发明的光学防伪元件以及使用该光学防伪元件的产品，以便更好地理解本发明的思想。应当理解，所述附图和详细描述只是对本发明优选实施方式的描述，并非以任何方式来限制本发明的范围。
如图1所示，根据本发明的一种实施方式的光学防伪元件1包括：基材2，该基材2包括相互对立的第一表面31和第二表面32，以及形成在第一表面31的采样层21和形成于第二表面的图像层22，所述图像层22与采样层21相关联，并分别在基材的同一区域的不同表面。采样层由微透镜阵列组成，其焦距与基材厚度匹配，图像层由至少部分区域由衍射微结构组成。当图像层通过采样层进行采样，形成一个或多个合成图像特征；当独立观察图像层，可观察到区别于采样合成的图像特征，从而使光学防伪元件同时具有两种完全不同的光学视觉效果，具有易识别且难伪造的特点。
如图2所示，是根据本发明另一个实施方式的光学防伪元件的剖面图2a和折叠查验剖面图2b，所述图像层22与采样层21相关联，并分别在基材的同一表面的不同区域，当折叠光学元件，使得图像层22位于采样层21的焦平面附近，在采样层上方可观察到经采样形成的合成图像。
如图3所示，所述图像层22与采样层21分别在基材的不同表面的不同区域，当折叠光学元件，使得图像层22位于采样层21的焦平面附近，在采样层上方可观察到经采样形成的合成图像。
优选地，所述基材2为透明或半透明(例如，聚酯类塑料薄膜)，使得采样层21可以透过基材对图像层22进行采样合成。
优选地，所述基材2具有一个或多个透明或半透明视窗，使得采样层21可以透过基材对图像层22进行采样合成。
优选地，所述采样层21由二维微透镜阵列聚焦元件组成。其中，微透镜阵列聚焦元件呈现二维正方形排列、矩形排列、六边形排列排列方式中的至少一种排列方式。例如，所述采样层21由球面微透镜阵列组成，可以通过光学或电子束灰度曝光、掩模曝光、光刻胶热熔等加工方式获得原版，通过紫外浇铸、模压等加工方式进行批量复制。
优选地，所述采样层21由一维微透镜阵列聚焦元件组成。其中，微透镜阵列聚焦元件呈现一维柱形排列方式。例如，所述采样层21由柱面微透镜阵列组成，可以通过光学或电子束灰度曝光、掩模曝光、光刻胶热熔等加工方式获得原版，通过紫外浇铸、模压等加工方式进行批量复制。
优选地，所述图像层22在微观排列上至少在某一维度具有周期性或局部周期性。其优势在于更易于光学设计与制作，通过采样层21采样可以实现动感、平移、旋转等光学特征。
优选地，所述图像层22在微观排列上是非周期和/或无对称轴的。其优势在于通过复杂的光学设计与制作方式，实现双/多通道、形变、旋转以及特定动作等复杂及更难以仿造的光学特征。
所述采样层21的微采样单元的排列周期为20微米至500微米，优选为20微米至100微米。微采样单元21的排列周期一定程度决定了微采样单元的大小，进而决定其焦距。例如，微采样单元为球面微透镜阵列(如图4a)排列周期为100微米，间隔为5微米，则球面微透镜大小为95微米，其焦距为90微米，则要求在如图1所示光学元件实施方式中匹配的基材厚度约为90微米。
所述采样层21的微采样单元的焦距为10微米至2毫米，优选为10微米至300微米。微采样单元的焦距与光学元件基材相匹配，例如图1和图3所示光学元件，焦距应与基材厚度基本相同，使得图像层能够被清晰采样；图2所示光学元件，焦距应与基材厚度的两倍基本相同，使得光学元件折叠时，两层基材相互贴紧，图像层22正好位于采样层的焦平面附近，从而被清晰采样。
所述图像层22包括衍射微结构，形成衍射光变特征，用以不通过采样层，而直接形成宏观观察图像，同时用以通过采样层而形成的具有衍射光变的宏观观察图像。其优势在于用户能够通过采样层观察到两色甚至多色的衍射动感光学特征；从图像层面可以直接观察到不同的衍射光学特征，既提升了光学视觉效果也提高了仿制难度。其中，图像层22可以通过光学或电子束曝光、掩模曝光等方式获得原版，通过紫外浇铸、模压等加工方式进行批量复制。以下通过附图的几种实际应用作以详细说明。
在实际应用中，所述光学防伪元件的图像层22可以选择包括但不限于以下所列出的方案。例如，图4、图6、图8各自列出了三个光学防伪元件的采样层和图像层的俯视图，图5列出了二维微透镜阵列对应的图像层添加不同衍射微结构，图7列出了一维柱透镜阵列对应的图像层添加不同衍射微结构，图9和图11列出了图像层包含两个微图像区域添加不同的衍射微结构，图12列出了除上述情况外，宏观图案(五角星区域)添加衍射微结构。
其中，不同周期衍射微结构形成不同颜色的图案效果。不同方位角衍射微结构形成不同观察角度的图案效果。例如，图5e的微图像与背景添加互为90度衍射微结构，通过采样层观察，当微图像闪亮时，背景为暗色，旋转光学元件90度，此时背景闪亮，而微图像为暗色；直接观察微图像区也能够观察到一个宏观的衍射光学特征。又例如图9b，微图像A和B添加了不同周期的衍射微结构，则通过微采样层采样，A显示红色的同时，B则显示绿色；直接观察微图像区能够观察到一个红色和绿色拟合的衍射光学特征。又例如11b，示出了在柱透镜微采样单元对应的图像层，则集成了上诉两个例子，通过采样观察，可同时观察到不同颜色的A和B以及暗色背景，当旋转光学元件90度，A和B变暗，背景变为明亮；直接观察微图像区，在A和B两个宏观区域能够观察到不同颜色的衍射光学特征，当旋转光学元件90度，A和B变暗，同时背景变为明亮的单一衍射光学特征。又例如图12，除微观图像A和B添加衍射微结构外，宏观的五角星区域添加衍射微结构，直接观察微图像区就可观察到宏观的五角星图像，而不影响微图像的采样观察。根据本发明的光学防伪元件可用于但不限于塑料钞票、纸质钞票安全线、宽条、标签、标识等高安全产品和高附加值产品上，以及各类包装纸、包装盒等。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种光学防伪元件，其特征在于，该光学防伪元件包括：
基材，该基材包括相互对立的第一表面和第二表面；
形成在所述第一表面或所述第二表面至少部分区域的采样层，所述采样层包括微采样单元；以及
形成在所述第一表面或所述第二表面至少部分区域的图像层，所述图像层包括微图文单元以及所述微图文单元之间的背景区域，所述微图文单元和/或所述微图文单元之间的背景区域至少部分由衍射微结构组成；
其中，所述采样层与所述图像层有一定的关联性，使得所述采样层对所述图像层进行采样合成从而形成宏观合成图像。
2.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述采样层和所述图像层分别在所述基材的不同区域的同一或不同表面。
3.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述采样层和所述图像层分别在基材的同一区域的不同表面。
4.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述采样层形成在所述第一表面，所述图像层形成在所述第二表面，所述采样层和所述图像层分别在基材的同一区域，使得在所述第一表面上方可以观察到所述经采样形成的合成图像，同时在所述第二表面上方独立观察图像层，可观察到区别于采样合成图像的衍射光变图像特征，使得所述光学防伪元件正反面观察具有不同的图像效果。
5.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述采样层和所述图像层形成在所述第一表面的不同区域，当折叠所述光学防伪元件，使得所述图像层位于所述采样层的焦平面附近，大约为基材的两倍厚度，在所述采样层上方可观察到所述经采样形成的合成图像，同时在所述图像层上方，可观察到区别于采样合成图像的衍射光变图像特征，使得所述光学元件具有两种不同的图像效果。
6.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述采样层形成在所述第一表面，所述图像层形成在所述第二表面，所述采样层和所述图像层分别在基材的不同区域，当折叠所述光学防伪元件，使得所述图像层位于所述采样层的焦平面附近，大约为基材的厚度，在所述采样层上可观察到所述经采样形成的合成图像，同时在所述图像层上方，可观察到区别于采样合成图像的衍射光变图像特征，使得所述光学元件具有两种不同的图像效果。
7.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述基材具有透明或半透明视窗，使得所述采样层可以透过所述基材对所述图像层进行采样合成。
8.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述采样层由二维微透镜阵列聚焦元件或一维微透镜阵列聚焦元件组成。
9.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述图像层在微观排列上至少在某一维度具有周期性或局部周期性。
10.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述图像层在微观排列上是非周期和/或无对称轴的。
11.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述微采样单元的排列周期为20微米至500微米。
12.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述微采样单元的排列周期为20微米至100微米。
13.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述采样层的微采样单元的焦距为10微米至2毫米。
14.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述采样层的微采样单元的焦距为10微米至300微米。
15.一种防伪产品，其特征在于，该防伪产品包括根据权利要求1-14中任一项所述的光学防伪元件。
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