CN110582412B - 机器可读光学安全器件 - Google Patents

Abstract

提供了一种IR和/或UV机器可读光学安全器件（例如，微光学安全螺纹），其由下述各项组成：至少一个IR‑吸收部件，其具有可在两个或更多个IR‑波长处检测到的特有IR签名；至少一个UV‑吸收部件，其具有可在两个或多个UV‑波长处检测到的特有UV签名；至少一个IR‑吸收部件，其吸收IR光并且以不同的不可见波长来发射光；至少一个UV‑吸收部件，其吸收UV光并且以不同的不可见波长来发射光；或者其它们的组合。IR和UV机器可读特征不干扰由光学材料投影的光学效果。

Description

机器可读光学安全器件

相关申请

本申请要求2017年2月10日提交的美国临时专利申请序列号62/457,226的优先权，该专利申请通过引用整体地结合于本文。

技术领域

本发明一般涉及机器可读光学安全器件（MrOSD），其适合用于在保护（即，鉴定（authenticating）和/或美化（aestheticizing））高安全性产品时使用，该高安全性产品诸如高价值制造物品或高价值文件。MrOSD包括耦合到Mr-部件的光学安全器件（OSD），该Mr-部件具有诸如红外（IR）和/或紫外（UV）签名之类的特有机器可读签名（signature）（Mr-签名），其也可以在反射或透射中是可见的。Mr-部件向OSD赋予特有Mr-签名，使得OSD当连同Mr-部件耦合到高安全性产品时，可被签名检测器识别。照此，当MrOSD耦合到诸如钞票之类的高安全性产品时，签名检测器由此可以识别OSD的存在/不存在，并且由此鉴定高安全性产品。OSD是透明/半透明的微光学安全器件，通过该器件，签名检测器可以读取Mr-部件的签名。

背景技术

通常采用光学材料来鉴定钞票和其他高安全性产品，以及提供制造物品和包装的视觉提升。这样的材料主要从下述驱动发展而来，该驱动为抵制某些高价值文件或高价值物品的伪造和/或致使这样的伪造企图是明显的。在防伪应用中使用的光学材料的示例包括：依赖于透镜状或圆柱形结构的阵列或微透镜的阵列的图像系统，用以在从不同的视点查看光学材料的时候投影展现了一个或多个移动效果的图像。由于这些移动效果，使用传统或现代打印和/或复印过程不能有效地再现所投影的图像。

基于莫尔放大（moiré magnification）概念的光学材料已经并且目前被用在防伪应用中。这样的材料通常是多层材料，其包括包含透镜阵列的透镜层、中间间隔层和图像层，该图像层包含图像元件（即，图像图标）的阵列。透镜层可以位于图像层的上方或下方（即，分别是折射的或反射的光学材料）。当通过透镜查看时，图像图标被放大或被以其他方式光学地变更。替换的光学材料不包括光学间隔物。

对于折射的光学材料，上透镜层和图像层被配置成使得当通过上透镜层查看图标时，投影一个或多个图像。当从不同的视点查看光学材料时（即，在光学材料倾斜时），这些所投影的图像可以示出许多不同的移动效果。

在下述各项中描述了能够呈现这样的效果的、符合以上描述的光学材料的多层构造：Steenblik等人的美国专利No.7,333,268；Steenblik等人的美国专利No.7,468,842；Steenblik等人的美国专利No.7,738,175；Commander等人的美国专利No.7,830,627；Kaule等人的美国专利No.8,149,511；Kaule等人的美国专利No.8,878,844；Kaule等人的美国专利No.8,786,521；Kaule等人的欧洲专利No.2162294；Kaule等人的欧洲专利No.EP2164713；Steenblik等人的美国专利No.8,867,134；以及Jordan等人的美国专利申请公开No.2014-0376091 A1。

基于莫尔放大概念的光学材料也可以构成单层系统，诸如都在2016年7月21日提交的Gregory R. Jordan的美国专利申请序列号15/215,952和15/216,286中、以及在2015年12月18日提交的Cape等人的美国专利申请序列号14/975,048中描述的那些。

这些单层系统可以包括图像浮雕微结构的表面和周期性阵列，该图像浮雕微结构具有设置在表面上或表面内的周期性表面曲率。该图像浮雕微结构可以具有沿阵列内的第一图像参考轴的第一图像重复周期，并且周期性表面曲率可以具有沿阵列内的第一曲率参考轴的第一曲率重复周期。光通过阵列的透射、光从阵列的反射或其组合形成了放大的莫尔图像。

图像浮雕微结构可以是（+）-浮雕或（-）-浮雕图像浮雕微结构。在一些情况中，图像浮雕微结构可以是（+）-浮雕图像浮雕微结构，该浮雕微结构从在弓形图像生成表面中终止的表面向上突出。在其他情况中，图像浮雕微结构可以是（-）-浮雕图像浮雕微结构，该浮雕微结构是在弓形图像生成表面中终止的表面内形成的空隙。取决于放大的莫尔图像的期望外观，图像浮雕微结构可以是正图像表示或负图像表示。

上述光学材料可以用各种各样不同的形式（例如，条带、贴片、安全螺纹、绘图板）与任何产品并且特别是与任何安全性产品（例如，高安全性产品或高价值产品）一起使用，该安全性产品诸如钞票、支票、邮票、政府信笺、股票、彩票、其他安全文件以及其他高价值或安全的商业产品、服装、身份证明、护照以及其他政府颁发的文件、产品包装等等，以用于鉴定或美化目的。对于钞票和安全文件，这些材料通常以条带、贴片或螺纹的形式使用，并且可以完全或部分地嵌入在钞票或文件中，或者被应用于它们的表面。对于护照或其他身份证明（ID）文件，这些材料可以被用作完整的层压材料或者被镶嵌入在其表面中。对于产品包装，这些材料通常以标签、密封或胶带的形式使用并且被应用于其表面。

长期以来已经意识到，将机器可测试的安全性特征与在安全性文件或物品之上或之内使用的安全器件一起使用提供了经提高的安全水平。实际上，诸如安全文件之类的许多安全性产品包括设置在纸张之上或之内的安全器件（例如，安全螺纹），该安全器件包括一个或多个机器可检测/可读（Mr-）安全特征（诸如磁性特征），该安全特征用于鉴定安全纸张（security paper）并且防止或制止伪造。例如，在GB 2,227,451 B中，以安全螺纹形式的安全器件包括塑料条带。沿着塑料条带的表面是金属涂层和机器可读的、不连续的磁性材料轨道，其被划分成机器可读词语和终止区段。

然而，上述光学材料与常规的磁学不相容。磁性材料具有一定程度的固有颜色，这致使它们在反射和透射的光中可在视觉上检测，并且因此干扰所投影的光学图像及其对应的移动效果。在磁性颜色不同于某些微光学材料中作为对比材料所使用的颜料时，尤其如此。此外，其他常规的安全螺纹、贴片或条带包括妨碍其机器可读性的材料。例如，许多这些安全器件是不透明的或包括某些材料，诸如金属或脱金属区域，它们干扰机器可读部件的机器可读性。出于这些原因，迄今为止，将某些机器可读特征合结合到用于高价值文件或高价值物品的安全器件中是不切实际的。

因此，存在对于一种光学材料的需要，该光学材料诸如微光学安全器件，其采用机器可检测和/或可读特征，该特征不干扰光学材料投影的光学效果，并且其中该光学安全器件不干扰机器可读签名。

发明内容

本发明通过避免将机器可读部件结合到光学安全器件中的至少一个上述障碍来提供这样的机器可读光学安全器件（MrOSD）。在特定方面中，本发明提供了MrOSD。在该方面的一个实施例中，MrOSD包括：OSD部件；以及Mr-部件，其耦合到OSD并且向OSD赋予特有机器可读Mr-签名；其中Mr-签名在不可见光谱范围内显示至少一个机器可读Mr-信号；其中OSD是透明或半透明的；并且其中Mr-签名可通过OSD由签名检测器读取。在另一实施例中，MrOSD是IR和/或UV机器可读光学安全器件（例如，微光学安全螺纹），其包括下述各项中的至少一个：（i）第一IR-部件，其具有在两个或更多个波长（即，IR-波长）处可检测的特有签名（例如，IR签名），（ii）第一UV-部件，其具有在两个或更多个波长（例如，UV-波长）处可检测的特有签名（例如，UV签名），（iii）第二IR-部件，其吸收IR光并且以不同的不可见波长来发射光，以及（iv）第二UV-部件，其吸收UV光并且以不同的不可见波长来发射光。

在另一方面中，本发明提供了一种制成MrOSD的方法。在该方面的一个特定实施例中，该方法包括：（i）形成OSD，其中OSD至少包括（a）聚焦元件的聚焦层，（b）图像元件的图像层，其相对于聚焦层设置而使得当通过聚焦元件查看图像元件时，OSD投影合成图像，和可选的（c）至少一个附加层，其耦合到聚焦层或图像层中的至少一个；以及（ii）将Mr-部件耦合到OSD，使得Mr-部件向OSD赋予特有机器可读Mr-签名；其中Mr-签名在不可见的光谱范围内显示至少一个机器可读Mr-信号；其中OSD是透明或半透明的；并且其中Mr-签名可通过OSD由签名检测器读取。在方面的另一特定实施例中，该方法包括：（i）形成OSD，其中OSD至少包括（a）聚焦元件的聚焦层，（b）图像元件的图像层，其相对于聚焦层设置，使得当通过聚焦元件查看图像元件时，OSD投影合成图像；和可选的（c）至少一个附加层，其耦合到聚焦层或图像层中的至少一个，以及（ii）将至少一个Mr-部件引入（例如，耦合）到OSD。对于该方法，Mr-部件如上所述。

在另一方面中，本发明提供了一种安全产品。在一个特定实施例中，安全产品包括如本文中所述的MrOSD，其中MrOSD耦合到高安全性产品的基板。在另一方面中，本发明提供了一种针对MrOSD的用途。在一个特定实施例中，该用途包括使用MrOSD来保护高安全性产品，其中MrOSD如自始至终在本文中描述的那样。

在另一方面中，本发明提供了由本发明的MrOSD制成或采用本发明的MrOSD的片材和基础平台，以及由这些材料制成的文件。

在上面呈现的本发明方面的特定实施例中，本发明的光学安全器件是诸如安全螺纹之类的微光学安全器件（MOSD），其包括IR-部件，该IR-部件具有可在两个IR-波长处检测到的IR签名，其中两个IR-波长之间的吸收比率当在透射中被测量时，是可靠且可测量地相同的。

在另一示例性实施例中，MrOSD的OSD是微光学安全器件（例如，安全螺纹），其包括吸收IR光并且以不同的不可见波长来发射光的IR-吸收部件和/或吸收UV光并且以不同的不可见波长来发射光的UV-吸收部件（例如，IR和/或UV荧光体）。可以从与入射光相同的侧或从器件的相反侧查看发射的光。

鉴于本公开，本发明的各种其他方面、实施例、特征和优势事后将对具有本领域普通技术的人员（PHOSITA）是显而易见的。

附图说明

通过参照附图来说明所公开的发明的特定特征，在附图中：

图1a-f是采用根据本发明的不同光学可变安全螺纹的纸质文件的示例性实施例的顶侧图像，如在IR透射中查看到的，其中本发明的光学可变安全螺纹的IR-吸收部件用以下形式呈现：间歇图案，即，类似或不同大小的水平条（图1a、1d、1e）、V形或锯齿形（图1c）、有角度的条（图1b）以及标记（indicia）（图1f）。

图2是在图像层内具有Mr-部件的机器可读光学安全器件的横截面视图。

图3是具有作为离散层的Mr-部件的机器可读光学安全器件的横截面视图。

图4是具有被整合为图案或标记的Mr-部件的机器可读光学安全器件的横截面视图。

图5是具有遍及OSD层随机分布的Mr-部件的机器可读光学安全器件的横截面视图。

图6是具有与ODS整合的、作为图像层与聚焦层之间的单独层的Mr-部件的机器可读光学安全器件的等距视图。

图7是作为钞票呈现的安全产品的平面视图，该安全产品具有显示MrOSD的合成图像的窗口螺纹，该MrOSD被用来鉴定钞票。

图8是具有适合在检测安全产品的真实性时使用的具有Mr-信号的预定Mr-签名的图形视图。

具体实施方式

定义

如本文中使用的，术语“特有签名”意图意指独特的吸收或透射（吸收/透射）图案，诸如在被暴露于比如IR或UV的电磁辐射的材料的光谱图上描绘的图案。这种独特的图案可以包括独特的斜率、沿着与特定光谱吸收/透射曲线相互关联的波长/频率刻度的峰值、或者其他预定的识别光谱特性，诸如两个或更多个吸收/透射峰值的宽度、两个或更多个峰值的高宽与宽度关系、在两个吸收/透射峰值之间的吸收/透射（高度）的比率、或光谱曲率中的变化。这些可以包括在基本相同的波长处的吸收/透射极大值（峰值）和/或吸收/透射极小值和/或吸收/透射边缘。

如本文中使用的，术语“耦合（coupling）”或“耦合（couple）”意图意指该部件直接或者间接地固定至另一部件。

如本文中使用的，术语“可检测的”意图意指当本发明的光学安全器件存在于纸张或聚合物片材上或者部分地存在于纸张或聚合物片材内时，使用对IR和/或UV辐射做出反应的检测器、在两个或更多个波长处可以可靠测量的IR和/或UV吸光度（或透射比）。

如本文中使用的，术语“赋予”要被理解为通过添加到OSD或使得OSD能够被鉴定/识别，或者通过存在或不存在Mr-签名来确定OSD存在或不存在。

如本文中使用的，术语“整合”指代例如通过将Mr-部件分布在被用来制备OSD层的配方中，将Mr-部件结合到OSD的层或阵列中。

如本文中使用的，术语“间歇图案”意图意指当在IR或UV照明中查看（通过机器或利用在适当的波长处成像的观察器）时，可以在微光学安全器件上看到可选的重复图案（例如，编码的图案）。

如本文中使用的，术语“整合（integration）”或“整合（integrating）”意图意指主题部件被添加到本发明的另一部件的至少大部分。

如本文中使用的，术语“引入”意图意指通过整合或分层将主题部件添加到本发明的另一部件。

如本文中使用的，术语“分层”意图意指主题部件在本发明的另一参考部件/层之下或之上的连续或不连续层中耦合至另一部件，使得每个部件的至少一个表面基本上平行于其他部件/层的表面。

如本文中使用的，术语“光谱范围”指代电磁范围当中的波长的相对范围，其包括例如UV-光谱范围、IR-光谱范围、可见光谱范围、x-射线光谱范围等。

除非另行定义，本文中使用的全部技术和科学术语具有与PHOSITA通常理解的含义相同的含义。本文中提及的全部出版物、专利申请、专利和其他参考文献通过引用整体地结合。以防发生冲突，将控制本说明书（包括定义）。另外，材料、方法和示例仅是说明性的，而不意图是限制性的。

书面描述

如上面提到的，可以在若干方面中描述本发明，该方面包括：MrOSD、制造MrOSD的方法、包括MrOSD的安全产品、在保护某些安全性产品和由MrOSD制成的某些片材、基础平台或文件中使用MrOSD。特别地，MrOSD形成具有本发明的这些方面的元件，该MrOSD包括OSD和耦合到OSD的Mr-部件。

本发明的光学安全器件（OSD）是（a）多层材料或者是（b）单层材料。示例性多层材料包括：具有耦合到一个或多个图像层的一个或多个聚焦元件层的那些多层材料。聚焦元件层中的至少一个包括聚焦元件阵列，而图像层中的至少一个包括图像元件阵列。具有聚焦元件阵列的聚焦元件层与具有图像元件阵列的图像层分层放置，使得当从至少一个视点通过聚焦元件查看图像元件时，OSD投影合成图像。在本发明的范围内预期的是，在某些实施例中，多层材料包括附加的层或阵列。例如，在一个这样的实施例中，OSD进一步包括：设置在图像层与聚焦元件层之间的光学间隔层。替换地，在OSD是单层材料的情况下，单层构造由具有表面的基板组成，该表面具有图像浮雕微结构的周期性阵列和设置在表面上或表面内的周期性表面曲率，其形成放大的莫尔图像。

在根据本发明的后见之明中，各种合适的OSD将对PHOSITA变得显而易见。例如，如在下述各项中描述了某些合适的OSD：Steenblik等人的美国专利No.7,333,268、Steenblik等人的美国专利No.7,468,842和Steenblik等人的美国专利No.7,738,175，并且这些OSD包括由诸如基本上透明或清澈、有色或无色的聚合物之类的各种各样的配方材料形成的聚焦元件层，该聚合物诸如丙烯酸树脂、丙烯酸酯化聚酯、丙烯酸酯化聚氨酯、环氧树脂、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯等等，其使用在微光学和微结构复制领域中已知的多重性方法，包括挤压（例如，挤压压花、软压花）、辐射固化浇铸和注射成型、反应注射成型和反应浇铸。具有大于1.5、1.6、1.7或更高的折射指数（在589 nm处，20℃）的高折射率的有色或无色材料（诸如在Hoffmuller等人的美国专利申请公开No. US 2010/0109317 A1中描述的那些）也可以被用在本发明的实践中。用于提供图像层、间隔层和附加层的材料和方法同样在上面所结合的专利文件中适合地公开。

尽管鉴于本公开，制造OSD的各种方法将是显而易见的，但是制造多层构造的示例性方法包括：通过在辐射固化的液体聚合物（例如，丙烯酸酯化聚氨酯）中形成图像元件阵列来形成图像层，该辐射固化的液体聚合物针对基膜（即，光学间隔物）浇铸，该基膜诸如75规格的粘合促进的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜；通过在设置在基膜的相对面上的辐射固化聚合物中形成聚焦元件阵列来形成聚焦元件层。在下述各项中描述了合适的图像元件和提供它们的方法：国际专利申请公开WO2005/052650、WO2006/125224、WO2008/008635、WO2011/019912、WO2011/163298、WO/2013/028534、WO2014/143980、WO2009/017824、WO2016/044372、WO2016/011249、WO2013/163287、WO2007/133613、WO2012/103441和WO2015/148878、WO2005/106601、WO2006/087138，它们都整体地结合于本文。在优选的实施例中，图像元件是以空隙、实心区、突起或其任何组合的形式的。在下述各项中描述合适的聚焦元件和提供它们的方法：国际专利申请公开WO2005/052650、WO2006/125224、WO2008/008635、WO2011/019912、WO2011/163298、WO/2013/028534、WO2014/143980、WO2009/017824、WO2016/044372、WO2016/011249、WO2013/163287、WO2007/133613、WO2012/103441、WO2015/148878、WO2017/105504、WO2005/106601、WO2006/087138，它们都整体地结合于本文。在优选实施例中，聚焦元件是微透镜。聚焦元件阵列和图像元件阵列设置在基膜的相反侧上并且相对于彼此定向（阵列对准或偏斜），使得当通过聚焦元件查看图像元件时，就投影期望的合成图像。优选地，图像元件与对比材料耦合，由此增强合成图像的光学效果。例如，对比材料可以通过下述各项来耦合到图像元件：通过涂覆（例如，完全、部分或图案化）空隙和/或固体区的前面或后面，通过填充空隙，或者通过涂覆（例如，完全、部分或图案化）突起。在优选实施例中，图像元件是利用对比材料填充或基本上利用对比材料填充的空隙，由此在从空隙区域投影的图像与周围的实心区之间提供经改进的对比。鉴于本公开，各种合适的对比材料将是显而易见的，然而申请人已发现了使用具有亚微米颗粒/颜料大小的油墨、染料或颜料是最合适的。将对比材料应用于图像元件可以是通过凹版式刮刀针对膜表面进行刮划，继之以通过合适的手段（例如，溶剂去除、辐射固化或化学反应）来使对比材料的填充凝固。

诸如都在2016年7月21日提交的美国专利申请序列号15/215,952和15/216,286中、以及在2015年12月18日提交的美国专利申请序列号14/975,048中描述了制造上述OSD的单层构造的材料、配方和方法。

本发明的光学安全器件可以进一步包括附加的特征和层，诸如在Steenblik等人的美国专利No.7,333,268、Steenblik等人的美国专利No.7,468,842和Steenblik等人的美国专利No.7,738,175中描述的那些。例如，本发明的器件可以进一步包括附加层（例如，嵌入、密封或遮蔽层）、用于更好地粘合到另外的层的纹理化表面、粘合促进剂等。

在一个这样的实施例中，本发明的光学安全器件有利地包含遮蔽层，该遮蔽层在OSD的侧面上靠近多层材料的图像层，或者在单层材料的背面上，该遮蔽层用于当从主片材（例如钞票）的下侧查看时隐藏该器件。

本发明的OSD优选地是透明或半透明的，使得签名检测器可以通过OSD容易地和/或可靠地读取Mr-部件，而不会使Mr-部件干扰（即，降低图像分辨率、扭曲、或者阻挡）合成图像。照此，无论是在多层结构还是单层构造中，OSD的层必须允许这样的透明度或半透明度。

如提到的，MrOSD包括Mr-部件。在本公开的后见之明中，各种合适的Mr-部件对于PHOSITA将变得显而易见。通过将一个或多个这样的Mr-部件整合到本发明的MrOSD的一个或多个层中来将Mr-部件与OSD耦合；或者通过应用（一个或多个）离散层（例如，Mr-层）来将（一个或多个）Mr-部件与OSD耦合，该应用通过例如将Mr-部件涂覆到OSD的层上或OSD的层之间、或者通过单独地形成Mr-部件层（例如，Mr-层）并且随后将该Mr-层耦合至OSD。Mr-部件可以作为混合物、分散体、溶液、乳剂等等而被整合到OSD的层中。鉴于本公开，将Mr-部件与（一个或多个）OSD层整合的其他替换手段将是显而易见的。如本文中使用的离散层应该被理解为由使OSD层与Mr-部件分离/使OSD层连接至Mr-部件的限定界面所界定的层。优选地，Mr-部件是被应用或添加到OSD的（一个或多个）单独的层。无论是整合的还是离散的，Mr-部件可以用连续的方式（即，固体块）存在，或者可以是以间歇图案或随机分布的形式的。被结合于本文中的图案可以提供美学，或者可以提供独特的可读签名。在一个实施例中，图案是以水平条、V形或锯齿形、有角度的条、形状、标记等等中的至少一个或它们的组合的形式的，并且可以在反射中可见，或者更有可能在规定的波长处在透射中可见。优选地，图案被布置成在被机器读取时提供清楚且可识别的信号。在特定实施例中，图案是一组大小相等的块、一组可变大小的块或一组文本。

本文中通常预期Mr-部件是油墨载具并且可以结合到本文中描述的各种实施例中。这样的油墨载具可以是透明的或着色的。在一个特定实施例中，MrOSD包括：耦合到Mr-部件的OSD，并且其中Mr-部件是（一个或多个）IR-吸收的IR-部件和UV-吸收的UV-部件中的至少一个。在另外的特定实施例中，该Mr-部件是以油墨载具的形式的，并且通过与被用来制成OSD的乳浊层的配方进行混合而耦合到OSD。虽然并非总是这种情况，但是在本文中预期的是，可以变化Mr-部件的量，在该特定实施例中，（一个或多个）吸收-IR或UV-吸收的Mr-部件以范围从按重量计算的约30％至约70％的量存在于油墨载具中。范围从按重量计算的约30至约70％的一定量的油墨载具被添加到被用来制成乳浊层的配方中。在该示例性实施例中，乳浊层的厚度范围为从约0.5至约5微米。

在另一个示例性实施例中，将（一个或多个）Mr-部件应用于本发明的光学安全器件的图像层与乳浊层之间。

在又另一示例性实施例中，（一个或多个）Mr-部件是以涂覆合成物的形式的，该Mr-部件被用来在图像层上直接或间接地形成层，其用于代替乳浊层，或者其构成（一个或多个）附加层。可以通过借由使用掩模的涂覆过程来形成图案，从而允许涂覆所选择的间歇区域。如果作为单独的层来应用，则可以在两个乳浊层之间应用涂覆合成物。所得的层可以至少与每个乳浊层一样厚。

各种Mr-部件可通过对于PHOSITA而言已知或显而易见的各种手段来检测，该手段包括各种已知的IR-机器、UV-机器等等。如提到的，可以从下述各项中选择Mr-部件：（i）向OSD赋予Mr-签名的第一IR-部件，该Mr-签名包括可在IR光谱范围内的2个或更多个波长处检测的至少两个Mr-信号，（ii）向OSD赋予Mr-签名的第一UV-部件，该Mr-签名包括可在UV光谱范围内的2个或更多个波长处检测的至少两个Mr-信号，（iii）第二IR-部件，其吸收具有第一波长的IR-光并且以第二不同的波长来发射光，以及（iv）第二UV-部件，其吸收UV-光并且以第二不同的波长来发射光。Mr-签名是预定的特有组的Mr-信号。这些特有组的Mr-信号可以通过例如提供Mr-信号的图形显示的光谱仪来检测。这些Mr-信号可以被标绘在图表上，该图表具有在一定波长范围和％透射比/吸收范围之上的x-轴和y-轴，其中x-轴是波长并且y-轴是％透射比或%吸收。照此，Mr-签名可以包括各种Mr-信号（峰值、谷值、曲线下区域、峰值或谷值之间的距离、特定的峰值或谷值之间的斜率等）。如提到的，第二IR-部件吸收IR-光谱范围内的光，并且以第二且不同的波长来发射光。在优选实施例中，第二且不同的波长在单独的不可见光谱范围内。然而，本文中还预期的是，第二且不同的波长处于可见光谱范围内，或者处于与吸收相同的光谱范围内。这同样适用于第二UV-部件。

在一个实施例中，MrOSD包括：耦合到Mr-部件的OSD部件，如本文中描述的，其中Mr-部件是IR-吸收的IR-部件。该IR-部件被呈现为具有分布在其中的IR-示踪剂的油墨载具，该IR-示踪剂可在IR-光谱范围内的预定波长（或一组波长）处检测到。替换地，Mr-部件是UV-吸收的UV-部件，其中所述UV-部件被呈现为具有分布在其中的UV-示踪剂的油墨载具，该UV-示踪剂可在UV-光谱范围内的预定波长（或一组波长）处检测到。

基于在其处期望Mr-信号的期望预定波长来选择各种合适的Mr-部件。因此，预期各种预定的波长。例如，在MrOSD包括第一IR-部件和/或第一UV-部件的某些实施例中，可在2个或更多个波长处独立地检测第一IR-部件和/或第一UV-部件中的每一个，并且在特定实施例中，IR-部件可在下述光谱范围内检测到，该范围为从约750 nm至约850 nm（优选地约800 nm）（在约70-80％吸收的情况下；优选地为75％）以及约850 nm至约950 nm（优选地为870 nm-890 nm）（在约75-80％吸收的情况下；优选地为约77-78％吸收），而UV-部件（如果存在的话）可在下述范围内检测到，该范围为约10 nm至约400 nm（优选地为约200-300 nm；优选地为275 nm）（在约70-80％吸收的情况下；优选地为75％吸收）以及约300-400 nm（优选地为350 nm）（在约75-85％吸收的情况下；优选地为80％吸收）。在一个示例性实施例中，Mr-部件包括：IR-吸收部件，其中该部件可通过IR-机器仅在电磁频谱的红外区中检测到，或者其可以是可在红外区中检测到并且可在光谱的可见区中观察到（并且可能也是可机器检测的）。在优选的实施例中，IR-吸收部件可在电磁频谱的近红外（NIR）区中检测到。

在一个实施例中的Mr-部件选自合适的IR-示踪剂的组和IR-可检测颜料的组，从而形成油墨载具的部分。在US 6,926,764中描述了合适的颜料和示踪剂，该US 6,926,764整体地结合于本文。因此，油墨载具可以是包括第一组油墨和第二组油墨的油墨组，该第一组油墨包括具有第一Mr-信号的IR-示踪剂以及黑色、黄色或品红色染料；以及第二组油墨包括具有第二Mr-信号的颜料；其中第一Mr-信号和第二Mr-信号基本相同；以及其中油墨组包括至少两种不同颜色的油墨。优选地，第二油墨组包括具有颜料的青色，该颜料提供具有至少一个Mr-信号的Mr-签名，该Mr-信号与由IR-示踪剂提供的至少一个Mr-信号基本相同。照此，基本相同的Mr-信号处于彼此的10 nm内。特别地，在优选实施例中，IR-示踪剂是酞菁，并且优选的颜料是结晶X-形式的酞菁。在更优选的实施例中，IR-示踪剂是下述各项中的至少一个：取代的酞菁、萘酞菁、含金属的酞菁或多取代的酞菁或其组合。苯硫酚取代的铜-酞菁是优选的IR-标记物；更优选地是分子式的对甲苯硫醇-间位取代的铜-酞菁：

。

在一个这样的实施例中，IR-吸收部件是由SICPA SA（Av de Florissant 41,1008 Prilly，瑞士）在商品名称SICPATalk下作为油墨或油墨载具的部分出售的IR-活性颜料。该颜料可以是有机金属颜料，诸如含金属的酞菁颜料，该酞菁颜料当在透射中被查看时，吸收或反射超过75％的任何近IR光（从750-950 nm的％T<25％），并且其可在以下波长处查看：750 nm；以及900 nm。两个IR-波长之间的吸收比率等于约35个百分点。该颜料在电磁频谱的可见区中具有灰白色体色。

在GB 2,168,372中描述了合适的IR-吸收部件，其中公开了在可见区中不可见或透明的某些IR-或UV-吸收材料，并且在WO 90/1604中描述了某些IR-示踪剂，其表现出窄的吸收特性；那些包括稀土化合物。在EP 553614中描述了其它合适的IR-吸收部件，其中某些酞菁被用作印刷油墨，并且在700至约1200 nm波长范围中提供了光谱吸收。EP 484018描述了合适的酞菁，其具有在约680与900 nm之间的吸收波长最大值。EP 408191描述了在700至1500 nm范围中具有特有波长吸收的取代酞菁，其在本发明中也是合适的。萘酞菁化合物也是合适的，并且在EP134518中进一步被描述为在750至900 nm的光谱范围中吸收近IR（NIR）辐射的IR-吸收体，其可以被用作染料或颜料。

在另一个这样的实施例中，IR-吸收部件是由BASF公司（100 Park Ave.，FlorhamPark，NJ 07932）在商品名称LUMOGEN-S下作为油墨或油墨载具的部分出售的IR-活性颜料。该颜料在电磁频谱的可见区中是不可见的。

可以将油墨或油墨载具添加到光学安全器件的一个或多个层中，或者其可以被用来制备被应用或添加到器件的一个或多个涂覆或单独的层。在以上实施例中，油墨载具与被用来在印刷或对象层上形成着色或遮蔽层的合成物混合，或者被用来制成被应用或添加到着色或遮蔽层的涂覆或单独的层。

当油墨载具与被用来形成着色或遮蔽层的合成物混合时，着色的密封或遮蔽层可以通过使用各种各样的乳浊涂料或油墨中的一种或多种来形成，该乳浊涂料或油墨包括溶剂和无溶剂两者的涂料或油墨（固化和非固化两者）。在示例性实施例中，使用着色涂料来形成密封或遮蔽层，该着色涂料包括分散在可固化聚合物材料的粘结剂或载体内的颜料，诸如二氧化钛。优选地，密封或遮蔽层通过使用可辐射固化的聚合物来形成，并且具有范围从约0.5至约5微米的厚度。

当被用来制成被应用或添加到着色或遮蔽层的涂覆或单独的层时，油墨或油墨载具可以被单独使用或被添加到现有配方中。

在一个实施例中，Mr-签名包括：在不可见光谱范围中的至少两个Mr-信号。此处，Mr-信号中的至少一个处于可见和/或uv-光谱范围中，并且至少一个Mr-信号处于IR-光谱范围中。替换地，Mr-信号处于可见和/或IR-光谱范围中，并且至少一个Mr-信号处于UV-光谱范围中。在另外的实施例中，Mr-签名包括近IR-光谱范围（NIR）中的至少一个Mr-信号。

在一个实施例中，IR-吸收体赋予Mr-签名，该Mr-签名包括在第一波长处的第一吸收和在第二波长处的第二吸收，其中第一吸收低于第二吸收，并且第一波长低于低于第二波长。照此，Mr-签名在该波长范围内的斜率是负斜率，由此给予OSD可由签名检测器容易地识别和检测的特有签名。在优选实施例中，如果MrOSD缺失、被篡改或者以其他方式不是真实的，则该M-r签名被显示为正斜率。

本发明还提供一种包括MrOSD的安全产品，其中MrOSD耦合到高安全性产品的基板。如提到的，高安全性产品包括高价值物品和高价值文件。MrOSD可以嵌入导基板中或在基板的表面上分层放置，并且由此通过合适的粘合元件而粘上。合适的粘合剂元件的示例包括压力、热或水活化的粘合剂。自然地，鉴于本公开，其他粘合剂元件将是显而易见的。

在安全产品的优选实施例中，OSD至少部分地嵌入在纸质钞票内，并且IR-部件以范围从约0.5 gsm至约5 gsm的量存在；更优选地从约2 gsm至约3.5 gsm。申请人已惊奇地发现：当在这些范围内时，可最可靠地检测来自IR-吸收部件的发射。替换地，在OSD被嵌入诸如聚合物钞票之类的聚合物安全文件中的情况下，耦合到OSD的IR-吸收部件以范围从约0.5 gsm至约5 gsm的量存在，优选地从约2 gsm至约3.5gsm，以便使得能够检测到。用于检测近红外、中红外和远红外波长范围中的红外线的合适的红外检测器包括：与线扫描器、CCD相机、光电二极管或其他类似的检测器件相组合的LED或白炽IR发射器。

本发明还为MrOSD提供了一种保护高安全性产品的用途。照此，当MrOSD被耦合至高安全性产品时，其能够通过能够鉴定高安全性产品或美化高安全性产品来阻挠伪造企图。例如，MrOSD向高安全性产品提供预定的特有Mr-签名，使得缺失或被篡改的OSD将由Mr-签名中可识别的差异指示，该差异可与预定的特有Mr-签名区分开。

本发明还提供了一种制成MrOSD的方法。在一个实施例中，该方法包括：（i）形成OSD，该OSD至少包括（a）聚焦元件的聚焦层，以及（b）相对于聚焦层设置的图像元件的图像层，使得当通过聚焦元件查看图像元件时，OSD投影合成图像；以及可选的（c）至少一个附加层；以及（ii）将至少一个Mr-部件引入到OSD。Mr-部件如本文中描述的。同样地，Mr-部件耦合至OSD，如本文中描述的那样。

当本发明的光学安全器件被用于纸张（例如，纸质钞票或文件）中，或者被应用于纸张的表面时，为了是可检测的（即，可靠地可测量的），由IR-活性颜料生成的吸收/透射峰值的信号强度或高度优选地大于周围纸张的噪声水平或信号强度的约百分之10（％）（更优选地，大于约25％）。

当本发明的光学安全器件被用于聚合物片材（例如，聚合物钞票或文件）中，或者被应用于聚合物片材的表面时，为了是可检测的（即，可靠地可测量），由IR-活性颜料生成的吸收/透射峰的信号强度或高度优选地大于周围聚合物片材的噪声水平或信号强度的约50％（更优选地，大于约75％）。

注意的是，虽然从隔离的光学安全器件可检测这些Mr-部件的IR或UV吸光度（或透射比），但是一旦将该器件放置在例如纸质片材上或部分地放置在纸质片材内，则效果变得分散或微弱，这可能致使不可检测或无法可靠地测量该效果。在本发明的示例性实施例中，被用来制成本发明的光学安全器件的（一个或多个）聚合物是100％透射的，并且该光学安全器件存在于基础重量范围从约70至约110克每平方米（g/m²或gsm）的纸质片材上或部分地存在于其内。在该示例性实施例中，本发明的MrOSD的特有IR-签名是可靠地可测量的，因为当在透射中查看时，该器件吸收或反射超过百分之75（％）的任何近IR光（从750-950纳米（nm）的％T<25％）。

在一个示例性实施例中，IR-吸收部件可在电磁频谱的仅红外区中检测到，并且以二进制代码的形式存在。借助于本发明的光学安全器件的该实施例提供了两种用于鉴定的手段，即，特有IR签名和IR二进制代码。

在另一个示例性实施例中，IR-吸收部件可在电磁频谱的红外和可见区二者中检测到，并且以二进制代码的形式存在。本实施例提供了四种用于鉴定的手段，即，特有IR签名、IR二进制代码、可见外观和可见二进制代码。

在本发明中使用的UV-吸收部件可以可在电磁频谱的仅紫外区中观察到，或者其可以可在电磁频谱的紫外和可见区二者中观察到。类似于IR-吸收部件，UV-吸收部件可以用连续方式或用间歇图案的形式存在。

在一个示例性实施例中，UV-吸收部件可在电磁频谱的仅紫外区中观察到，并且以二进制代码的形式存在。该实施例的本发明的光学安全器件提供了两种用于鉴定的手段，即，特有UV签名和UV二进制代码。

在另一个示例性实施例中，UV-吸收部件可在电磁频谱的紫外和可见区二者中观察到，并且以二进制代码的形式存在。该实施例提供了四种用于鉴定的手段，即，特有UV签名、UV二进制代码、可见外观和可见二进制代码。

在又另一示例性实施例中，IR-吸收和UV-吸收部件的组合存在于MrOSD中。这些部件中的一个或二者也可以在可见区中可观察到，并且可以按照连续或间歇的图案存在。

可以用例如安全条带、螺纹、贴片或覆盖物（overlay）的形式使用MrOSD，并且将其安装到纤维或非纤维（例如，聚合物）片材（例如，钞票、护照、ID卡、信用卡、标签）或者商业产品（例如，光盘、CD、DVD、医疗药品包装）等的表面或部分地嵌入其内，以用于鉴定目的。也可以用独立产品的形式（例如，用于后续印刷或个性化的基板），或者用非纤维片材的形式使用本发明的器件，以用于制成例如钞票、护照等等，或者它可以采用更厚、更鲁棒的形式，以用作例如用于ID卡、高价值或其他安全文件的基础平台。

当以安全条带、螺纹、贴片或覆盖物的形式使用本发明的器件时，其总厚度优选地小于约50微米（更优选地，小于约45微米，并且最优选地，从约10至约40微米）。

安全条带、螺纹、贴片或覆盖物可以部分地嵌入文件的表面内或安装在其上。对于部分嵌入的条带和螺纹，其部分在文件中的窗口或孔处、沿着条带或螺纹的长度、以隔开的间隔、在文件的表面处暴露。

本发明的光学安全器件可以在制造期间通过造纸工业中通常采用的技术至少部分地结合在安全纸张中。例如，可以将以条带或螺纹形式的本发明的安全器件馈送到圆筒模具造纸机、圆筒缸机或类似的已知类型的机器中，从而导致条带或螺纹部分嵌入到成品纸张的主体中。

安全条带、螺纹、贴片和覆盖物也可以在使用或不使用粘合剂的情况下粘合或接合到文件的表面。在不使用粘合剂的情况下进行接合可以通过使用例如热焊接技术（诸如超声波焊接、振动焊接和激光熔合）来实现。用于将本发明的器件粘合到文件表面的粘合剂可以是热熔粘合剂、可热活化粘合剂、水活化粘合剂、压敏粘合剂和聚合物层压膜之一。这些粘合剂优选地是本质上可交联的，诸如UV固化的丙烯酸或环氧树脂，其中在粘合剂处于熔融阶段时实现交联。

MrOSD可以整合或以其他方式嵌入其中的合适的文件包括具有金融价值的任何种类的文件或者身份文件或诸如标签之类的非安全文件，该具有金融价值的任何种类的文件诸如钞票或货币、债券、支票、旅行支票、彩票、邮票、股票证书、产权契约等等，该身份文件诸如护照、ID卡、驾驶执照等等。MrOSD还被预期供消费品以及与消费品一起使用的袋子或包装一起使用。

在另一预期的实施例中，本发明的器件形成标签构造的部分。本发明的器件可以放置在包装的内部，使得（一个或多个）合成图像保持可见。

当以用于ID卡、高价值或其他安全文件的基础平台的形式使用时，本发明器件的总厚度优选地小于或等于约1毫米（mm），包括（但不限于）厚度：范围从约200至约500微米；范围从约50到约199微米；以及小于约50微米。

虽然上面已经描述了本发明的各种实施例，但是应该理解，它们仅作为示例而非限制来呈现。因此，本发明的宽度和范围不应该受任何示例性实施例限制。

通过参考反映本发明的某些具体实施例的某些具体附图，将进一步阐明本发明。

Mr-部件可以用连续的方式或用间歇图案的形式存在。如图1最佳示出的，间歇图案可以是以下述形式的，该形式为相似或不同大小的水平条（参见图1a、1d、1e）、V形或锯齿形（参见图1c）、有角度的条（参见图1b）、形状、标记（参见图1f）等等，或它们的组合。

在一个实施例中，如图2中图示的，MrOSD（200）的Mr-部件（210）是整合到图像层（205）中的图案化层，其中MrOSD包括设置在图像元件（202）的图像层（205）和周围的实心区（203）上方的聚焦元件（201）的聚焦层。间隔层（204）设置在聚焦元件（201）与图像元件（202）之间。此处，图像元件是部分地填充有对比元件的空隙。

在另一示例性实施例中，如图3中描绘的，MrOSD（300）的Mr-部件（310）是设置在具有图像元件（302）的图像层（305）与乳浊层（306）之间的离散层。MrOSD（300）包括：设置在具有聚焦元件（301）的聚焦层与具有图像元件（302）（填充的空隙）的图像层（305）和周围的实心区（303）之间的间隔层（304）。

在另一示例性实施例中，如图4中描绘的，MrOSD（400）的Mr-部件（410）与MrOSD整合为设置在MrOSD的间隔层（404）与图像层之间的图案化层。此处，图像元件（402）是突起（402），其可以被印刷到间隔层（404）上。此处，MrOSD包括：间隔体（404），其设置在具有聚焦元件（401）的聚焦层与图像元件（402）的阵列之间。MrOSD（400）还包括起到粘合剂层的作用的附加层（406）。

在另一示例性实施例中，如图5中描绘的，MrOSD（500）如图4所述。MrOSD（500）包括：间隔层（504），其设置在具有聚焦元件（501）的聚焦层与图像元件（502）的阵列之间。此处，Mr-部件（510）通过被分布在附加层（506）中而被整合到OSD中。

在一个实施例中，通过图6图示MrOSD，其中MrOSD（600）的图像元件（602）是在间隔层（604）下方的图像层中以阵列布置的美元符号。间隔层（604）设置在图像元件（602）与具有聚焦元件（601）的聚焦层之间。此处，Mr-部件（610）是IR-吸收体的离散层，该IR-吸收体在可见光谱范围中具有非常小的吸收，但是可在IR光谱范围中检测，使得可在不可见光谱范围中检测到至少两个Mr-信号。

在图7中例示了使用图6的MrOSD（标记有附图标记（712））制备的安全产品。此处，当通过图6的聚焦元件（601）查看时，由图像元件投影的MrOSD（600）的合成图像（720）是美元符号。MrOSD（600）耦合至高安全性产品（700）的基板（711）。该高安全性产品（700）是具有作为部分嵌入（例如，加窗）的螺纹而被耦合到钞票基板的MrOSD（712）的钞票，其中螺纹编织进出纸张。

可以通过签名检测器来确认真实MrOSD的存在。真实MrOSD将指示预定的特有Mr-签名。通过图8描绘了示例性预定的特有Mr-签名（800），其中顶部曲线指示螺纹，诸如没有Mr-部件的OSD，而底部曲线指示螺纹，诸如具有通过存在特有Mr-签名所示的Mr-部件的OSD。如图8的光谱仪（spectrograph）中提到的，当Mr-部件缺失时，波长范围从800至900 nm的Mr-信号的斜率增加，并且当存在Mr-部件时，随着波长增加，波长范围从800至900 nm的Mr-信号的斜率降低。

应该理解的是，Mr-部件可以替换地整合到OSD的多个层中。此外，本文中还预期聚焦元件是反射的或者是折射和反射的组合。还预期了替换的预定Mr-签名，包括特定波长处的特定吸收或发射。

要求保护的内容如所附权利要求书。

Claims (15)

1.一种机器可读光学安全器件，其包括：

包括第一侧和第二侧的间隔层；

设置在所述间隔层的第一侧上的聚焦元件层；

设置在所述间隔层的第二侧上的图像元件阵列；以及

机器可读部件，即Mr-部件，与所述间隔层集成作为设置在所述间隔层与所述图像元件阵列之间的图案化层，

其中Mr-部件向所述机器可读光学安全器件赋予特有机器可读签名，即Mr-签名，

其中所述Mr-签名在红外光谱范围内显示至少一个机器可读信号，即Mr-信号，

其中所述Mr-签名可通过所述机器可读光学安全器件由签名检测器读取，并且

其中所述Mr-签名具有在所述红外光谱范围中的第一波长与所述红外光谱范围中的第二波长之间的特有斜率，所述特有斜率指示真正的机器可读光学安全器件的存在。

2.根据权利要求1所述的机器可读光学安全器件，其中所述Mr-部件还包括UV-部件。

3.根据权利要求1所述的机器可读光学安全器件，其中所述Mr-部件还包括下述各项中的至少一个：

（i）第一UV-部件，其赋予包括了在UV光谱范围内的至少两个Mr-信号的Mr-签名；

（ii）第二IR-部件，其吸收第一波长的IR-光，并且以第二不同的波长来发射光；以及

（iii）第二UV-部件，其吸收处于第一波长的UV-光，并且以第二且不同的波长来发射光。

4.根据权利要求1所述的机器可读光学安全器件，其中所述Mr-签名包括在不可见光谱范围内的至少两个Mr-信号。

5.根据权利要求4所述的机器可读光学安全器件，其中所述至少两个Mr-信号在红外光谱范围或紫外光谱范围内。

6.根据权利要求1所述的机器可读光学安全器件，其中所述Mr-签名还包括在可见和/或紫外光谱范围中的至少一个Mr-信号。

7.根据权利要求1所述的机器可读光学安全器件，其中所述Mr-签名还包括近红外光谱范围中的至少一个Mr-信号。

8.根据权利要求1所述的机器可读光学安全器件，其中所述Mr-部件是IR-吸收体，并且其中所述IR-吸收体赋予Mr-签名，所述Mr-签名包括在所述第一波长处的第一吸收和在所述第二波长处的第二吸收，其中所述第一吸收低于所述第二吸收，并且所述第一波长低于所述第二波长。

9.根据权利要求1所述的机器可读光学安全器件，其中所述图像元件阵列中的图像元件包括填充或涂覆有对比材料的空隙或涂覆有对比材料的突起。

10.根据权利要求1所述的机器可读光学安全器件，其中所述Mr-部件包括机器可读示踪剂或颜料中的至少一个。

11.根据权利要求10所述的机器可读光学安全器件，其中所述颜料是结晶X-形式的酞菁。

12.根据权利要求10所述的机器可读光学安全器件，其中所述机器可读示踪剂选自：取代的酞菁、萘酞菁、含金属的酞菁或多取代的酞菁或者它们的组合。

13.根据权利要求10所述的机器可读光学安全器件，其中所述机器可读示踪剂是苯硫酚取代的铜-酞菁。

14.根据权利要求1所述的机器可读光学安全器件，其中所述Mr-部件被提供为包括下述各项的油墨组：

第一组油墨，其包括具有第一Mr-信号的IR-示踪剂以及黑色、黄色或品红色染料；以及

第二组油墨，其包括具有第二Mr-信号的颜料；

其中所述第一Mr-信号和所述第二Mr-信号基本相同；以及

其中所述油墨组包括至少两种不同颜色的油墨。

15.一种制成机器可读光学安全器件的方法，其包括：

在间隔层的第一侧上形成聚焦元件的聚焦层；

在所述间隔层的第二侧上集成机器可读部件，即Mr-部件；以及

形成相对于所述聚焦层设置的图像元件的图像层，使得当通过所述聚焦元件查看所述图像元件时，所述机器可读光学安全器件投影合成图像；并且Mr-部件设置在所述间隔层与所述图像层之间；

其中Mr-部件向所述机器可读光学安全器件赋予特有机器可读签名，即Mr-签名，

其中所述Mr-签名在红外光谱范围内显示至少一个机器可读信号，即Mr-信号，

其中所述Mr-签名可通过所述机器可读光学安全器件由签名检测器读取，并且

其中所述Mr-签名具有在所述红外光谱范围中的第一波长与所述红外光谱范围中的第二波长之间的特有斜率，所述特有斜率指示真正的机器可读光学安全器件的存在。

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