Элемент наборного орнамента

Изобретение относится к элементам маркировки, идентификации и защиты от подделки различных предметов, в том числе документов. Его применение позволяет получить технический результат в виде создания защищенной от подделки и предохраненной от копирования дифракционной структуры. Этот результат достигается благодаря тому, что элемент наборного орнамента с визуально видимой мозаикой из некоторого количества частей поверхности, введенных в слоистый материал, состоящий, по меньшей мере, из прозрачного покровного слоя и защитного слоя, причем одни части поверхности выполнены в виде прозрачных окон, а другие части поверхности, по меньшей мере, частично покрытые отражающим слоем, выполнены в виде зеркальных поверхностей, в виде дифракционно-оптических поверхностей с микроскопическими рельефными структурами, при этом части поверхности рассеивают падающие лучи света. 2 и 20 з.п. ф-лы, 21 ил.

 

Изобретение относится к элементу наборного орнамента в соответствии с видом, указанным в ограничительной части пунктов 1, 11 формулы изобретения.

Такие элементы наборного орнамента имеют микроскопическую тонкую рельефную структуру и пригодны в качестве элемента защиты для повышения защиты от подделки ценных бумаг, удостоверений, средств платежа и других ценных предметов.

Элемент наборного орнамента в соответствии с указанным в ограничительной части пункта 1 видом известен из WO 87/07034. Элемент наборного орнамента имеет три частичные поверхности с оптически активной дифракционной структурой. Эти структуры с пространственной частотой f дифрагируют видимый свет в соответствии с его длиной волны λ под разными углами α дифракции. Высота h профиля канавок трех структур в каждой частичной поверхности постоянная, однако в каждой частичной поверхности она установлена по-разному так, что для определенного наблюдателя первая структура дифрагирует синий цвет, вторая структура зеленый цвет и третья структура красный цвет с соответственно исчезающей или по возможности меньшей дифракционной эффективностью. При наклоне элемента наборного орнамента вокруг параллельной канавкам структур оси при первом угле наблюдения первая частичная поверхность, при втором угле наблюдения вторая частичная поверхность и при третьем угле наблюдения третья частичная поверхность кажутся темными, то есть для наблюдателя темная частичная поверхность при непрерывном наклоне изменяет свое положение скачкообразно. Пространственная частота ограничена вверх, так как описанный здесь эффект может наблюдаться в первом порядке дифракции.

WO 98/26373 описывает элемент наборного орнамента из дифракционных решеток со светло-темным элементом наборного орнамента, расширение которого изменяется с углом наблюдения. Высоты h профиля решеток изменяются в соответствии с модуляционной функцией. Пространственные частоты f выбраны таким образом, что возникает, по меньшей мере, первый порядок дифракции.

ЕР-0712012 А1 описывает элемент наборного орнамента, содержащий элемент с покрытой лаком дифракционной структурой с пространственной частотой f более 2000 линий/мм. Указывается на то, что для таких пространственных частот вследствие полного отражения от граничного слоя лак-воздух отклоненный от дифракционной структуры видимый свет остается также и в первом порядке дифракции в слое лака. Дифракционная структура образуется с помощью способа анизотропного травления через маску. Высоты h профиля зависят от величины отверстий в маске и коэффициента заполнения прозрачных и непрозрачных поверхностей и из-за способа травления устанавливаются только статистическим путем. Вследствие невозможности взвешивания процесса травления заданный орнамент не может быть точно переведен в дифракционную структуру. Голографическая копия дифракционной структуры имеет подобные дифракционные свойства, как и оригинал, который, даже если дано неточное определение, для дилетанта не отличается от копии.

С другой стороны, из ЕР-0105099 В1, ЕР-0330738 В1 и ЕР-0375833 В1 известны элементы наборного орнамента из составленных мозаично частичных поверхностей с разными дифракционными структурами, которые видимы в зависимости от угла наклона и/или поворота и которые показывают последовательность орнамента или изображений. Действующие оптические дифракционные элементы наборного орнамента размещены между слоями из прозрачных пластических материалов (CH-PS 678835).

В основу изобретения положена задача создания защищенной от подделки и предохраненной от копирования дифракционной структуры, которая вследствие высокой пространственной частоты показывает однозначно узнаваемый узор.

Решение данной задачи удается с помощью отличительных признаков пунктов 1, 11 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения вытекают из вспомогательных пунктов формулы изобретения. Ниже предпочтительные примеры выполнения изобретения поясняются подробнее с помощью чертежей, которые показывают:

Фиг.1 - слоистый материал, поперечное сечение,

Фиг.2 - схематически разделенный элемент наборного орнамента,

Фиг.3 - простой элемент наборного орнамента,

Фиг.4 - профиль рельефной структуры,

Фиг.5 - профиль с другой огибающей кривой,

Фиг.6 - профиль с огибающей кривой с постоянным термом К,

Фиг.7 - профиль на участке малых высот профиля,

Фиг.8а - ареал на участке малых высот профиля,

Фиг.8b - ареал под другим направлением зрения,

Фиг.9 - огибающие кривые,

Фиг.10 - поверхность огибающей кривой для орнамента в виде шахматной доски,

Фиг.11 - симметричные и асимметричные профили и

Фиг.12 - изменяющаяся вдоль одного направления форма профиля.

На фиг.1 цифра 1 обозначает слоистый материал, цифра 2 - прозрачный покровный слой из полимера, цифра 3 - отражающий слой, цифра 4 - микроскопическую рельефную структуру, цифра 5 - защитный слой из полимера и цифра 6 - подложку. Обратная отражающему слою 3 поверхность защитного слоя 5 покрыта или слоем клея 7, или защитный слой 5 сам выполняет функцию клейкого вещества. В качестве клейкого вещества пригодны холодный клей или термоклей, выбор зависит от применения. Микроскопическая рельефная структура 4 вмонтирована в покровный слой 2 и покрыта отражающим слоем 3, а не структурированные части 8 и 9 поверхности в качестве отражающих поверхностей 8 покрыты отражающим слоем 3 или в качестве прозрачных окон 9 остаются свободными от отражающего слоя 3. Через окна 9 видны или защитный слой 5, или, если защитный слой 5 также прозрачный, то под слоистым материалом 1 видна Indicia подложки 6.

Микроскопическая рельефная структура 4 представляет собой оптически активную решетку с параллельными прямыми или изогнутыми канавками и имеет, по меньшей мере, локально периодическую структуру, описанную ее параметрами. Важнейшими параметрами являются азимутальный угол относительно отмеченного направления, пространственная частота f и/или количество канавок на миллиметр, форма рельефного профиля, высота h профиля. Геометрическую высоту h_G внутри микроскопической рельефной структуры 4 не следует смешивать с оптически активной высотой h профиля. Если материал покровного слоя 2 с показателем n преломления заполняет канавки рельефной структуры, то в качестве высоты h профиля оптически активной становится геометрическая высота h_G профиля, умноженная на показатель n преломления. Ниже высота h профиля означает всегда оптически активную высоту h профиля.

Воспринимаемые человеческим глазом длины волн перекрывают диапазон 380 нм (фиолетовый) - 780 нм (красный).

Падающий на микроскопическую рельефную структуру 4 луч 10 света под углом α к слоистому материалу 1 частично отражается от отражающего слоя 3 и отклоняется. Так как покровный слой 2 имеет типичный показатель n=1.5 преломления, падающий луч 10 света преломляется в вертикаль 11 к поверхности покровного слоя 2, пока он не дойдет до микроскопической структуры 4 рельефа и не дифрагируется. Дифрагированный свет 12 уходит в соответствии с порядком дифракции от микроскопической структуры 4 рельефа, причем отраженный луч 14 света покидает слоистый материал 1 в нулевом порядке дифракции в направлении 13 отраженного света. Остальные порядки дифракции заключают дополнительные углы β к отраженному лучу 14 света, причем эти дополнительные углы β задаются функцией sinβ=m·λ·f+sin(β_IN) с условием, что m означает число порядка дифракции, λ - длину волны падающего луча 10 света и f - пространственную частоту рельефной структуры 4. Когда дифрагированный свет 12 попадает на граничную поверхность покровного слоя 2 к воздуху под углом γ более arcsin(1/n), дифрагированный свет 12 полностью отражается и только после нескольких отражений выходит из слоистого материала 1 уже в неопределяемых направлениях. Но как только произведение длины λ_G граничной волны и пространственная частота f становится больше или равно 1, дифракция не возникает. Длина λ_G граничной волны зависит от предусмотренного для наблюдения источника света. Если наблюдение предусмотрено при дневном свете, то с преимуществом выбирается длина λ_G граничной волны в фиолетовой части видимого спектра, например, λ_G=380 nm. Это определяет минимальную пространственную частоту f в 2630 на мм.

А если свет отражается от отражающего слоя 3, причем различия по высоте в пределах микроскопической структуры 4 рельефа вызывают различия в длинах пути и тем самым различия фаз между лучами 14 света, отраженными между соседними точками. Интерференция между отраженными лучами 14 света с различными фазами влияет на интенсивность света в зависимости от длины λ волны. Тем самым из белого света усиливается, уменьшается или совсем исчезает свет с определенными длинами λ волн. Микроскопическая рельефная структура 4, в которой уже не происходит дифракция, а наблюдается только действие интерференции в нулевом порядке дифракции, обозначается как "zero order microstructure" или ZOM (структура порядка нуль - СПН). Ниже микроскопические рельефные структуры 4, удовлетворяющие условию λ·f≥1, называются ZOM-структурами 4'. Поверхность, окруженная ZOM-структурой 4' и имеющая по поверхности постоянную высоту h профиля, появляется при освещении слоистого материала 1 белым светом в луче 10 света, падающем из направления, в краске, определяемой высотой h профиля и материалом отражающего слоя 3, или в сером цвете. При наклоне поверхности вокруг оси в плоскости поверхности изменяется оптически эффективная высота h профиля и тем самым цвет, цветовой тон или серый тон. При нормальном, рассеянном освещении падающий свет 10 падает из всего полупространства через слоистый материал 1 на микроскопическую рельефную структуру 4 и покидает слоистый материал в таком же распределении в полупространство. При выбранных ZOM-структурах 4' наблюдатель видит поверхность в цвете, зависимом от угла наклона, но не от азимута. ZOM-структуры 4' с прямоугольным профилем выделяются насыщенными цветами и известны в природе, примером чему могут служить цветные крылья бабочек семейства морфус.

ZOM-структура 4' имеет расстояние между линиями 1/f, которое меньше длины λ волны видимого света. Скалярная теория может качественно описать даже не характеристику дифракции ZOM-структуры 4', а только применение точной электромагнитной теории и точные расчеты, как они описаны в книге "Electromagnetic Theorie of Gratings", R. Petit, Herausgeber, Springerverlag, Heidelberg, 1980. Следовательно, скалярная теория не действует, так как характеристика света согласно ТЕ- и ТМ-поляризации полностью отличается.

При ТЕ-поляризации, при которой электрическое поле направлено параллельно канавкам ZOM-структуры 4', поверхностные токи проходят в отражающем слое 3 таким образом, что ZOM-структура 4' может действовать как зеркало и отбрасывать свет в направлении отраженного луча 14. Эвристически говоря, ТЕ-поле не проникает в ZOM-структуру 4' и не испытывает воздействие ZOM-структуры. ZOM-структура 4' в металле с высотой профиля h=0-350 nm или более обладает довольно постоянной отражательной способностью, несмотря на высоту h профиля.

При ТМ-поляризации, когда электрическое поле направлено перпендикулярно канавкам ZOM-структуры 4', поверхностные токи в отражающем слое 3 не так легко могут генерироваться. ТМ-поле может проникнуть в глубину ZOM-структуры 4' и только там отражаться. Результатом является то, что в диапазоне высоты h профиля от 0 до примерно 350 nm отражательная способность ZOM-структуры 4' в металле по существу уменьшается с возрастанием высоты h профиля.

В противоположность общепринятым дифракционным структурам с условием λ·f<1 воспринимаемый при определенном условии наблюдения цвет ZOM-структур 4' не выведен из уравнений дифракции. Цвет ZOM-структур 4' зависит от материалов, формы профиля, высоты h профиля, ориентации и т.д. и в общем не является спектральным цветом. При использовании металлических отражающих слоев 3 при освещении ZOM-структур 4' белым светом появляются серые или металлические цветовые тона. Перекрещенными решетками образование поверхностных токов может быть подавлено, причем ZOM-структуры 4' отражают лишь еще немного света. Такая ZOM-структура 4' с металлическим отражающим слоем 3 кажется черной под всеми углами зрения. Диэлектрические отражающие слои 3 имеют разные характеристики. При повороте вокруг вертикали 11 ZOM-структура 4' с диэлектрическим отражающим слоем 3 обнаруживает зависящие от азимута изменения цвета или оттенки цвета.

Преимущество данных ZOM-структур 4' с λ·f≥1 заключается в том, что независимо от условий наблюдения наблюдатель все время видит цветную поверхность или поверхность с серым оттенком, что совершенно противоположно мозаике из частичных поверхностей с известными дифракционными решетками, как они описаны в указанных выше документах ЕР-0 105099 В1, ЕР-0330738 В1 и ЕР-0375833 B1.

Если микроскопическая рельефная структура 4 не имеет периодической структуры, но имеет размеры более длины λ волны падающего света, дифракции не наступает; однако свет рассеивается. С помощью соответствующей формы профиля свет рассеивается в предпочтительном направлении. Рассеивающая часть поверхности без предпочтительного направления представляется наблюдателю независимо от азимута как серая поверхность; рассеивающая часть поверхности с предпочтительным направлением в зависимости от направления наблюдения воспринимается как светлая или темная поверхность.

Фиг.2 показывает разделенный на несколько частей 8, 9, 15, 16, 17 поверхности элемент 18 наборного орнамента. Дифракционные оптические поверхности 15 имеют решетчатые структуры с условием λ·f<1 и отличаются, по меньшей мере, по азимуту и пространственной частоте f. В противоположность этому в обозначенном координатами х и у ареале 16 микроскопическая рельефная структура 4 выполняет условие λ·f≥1. Для наблюдателя вследствие расположенных рядом друг с другом частей 8, 9, 15, 16, 17 поверхности создается бросающееся в глаза взаимодействие, обусловленное полностью другой оптической характеристикой при наклоне и повороте зеркальных поверхностей 8, окон 9, дифракционных оптических поверхностей 15, ареала 16 с ZOM-структурой 4' (фиг.1) и рассеивающими частями 17 поверхности. В элементе 18 наборного орнамента ареалы 16 служат, например, в качестве базовых поверхностей для дифракционных оптических поверхностей 15 или наоборот, а рассеивающие части 17 поверхности пригодны для маркировок с точной приводкой.

На фиг.3а самый простой вариант выполнения элемента 18 наборного орнамента охватывает, по меньшей мере, рассеивающую часть 17 поверхности и ареал 16, размещенные преимущественно рядом друг с другом с общим обрамлением 19. ZOM-структура 4' (фиг.1) в ареале 16 является синусоидальной функцией с металлическим отражающим слоем 3 (фиг.1) и высотой h профиля (фиг.1), которая изменяется от h=0 приблизительно до h=300 nm на расстоянии нескольких миллиметров монотонно вдоль обрамления 19. Рассеивающая часть 17 поверхности имеет при диффузном освещении предпочтительное направление 20 так, что рассевающая часть 17 поверхности посредством поворота и наклона элемента 18 наборного орнамента вокруг своих трех осей получает определенный серый цвет с тем, чтобы на месте 19' обрамления 19 ZOM-структура 4' и рассевающая часть 17 поверхности имели такой же серый цвет, а контраст в месте 19' исчезает. После поворота элемента 18 наборного орнамента по азимуту, показанного, например, на фиг.3b, серые цвета или металлические цветовые тона на обеих частях 16 и 17 поверхности изменились для наблюдателя так, что контраст в другом месте 19" обрамления исчезает. Если локально медленно изменяющаяся высота h профиля имеется в ареале 16, то появляются признаки, которые затруднительно копировать и все-таки легко могут быть проверены наблюдателем.

На фиг.4 показан профиль 21 S(z) ZOM-структуры 4' (фиг.1). Профиль 21 базируется на синусоидальной решетчатой структуре G(z)=0.5·А·[1+sin(2πfz)] с амплитудой А. Высота h профиля структуры решетки модулирована функцией H(z). Высота h профиля изменяется в пределах ареала 16 (фиг.3) вдоль отмеченного направления z, например, линейной функцией H(z). Отмеченное направление z показано, например, параллельно вектору решетки решетчатой структуры G(z). Огибающая кривая 22, то есть функция H(z), имеет, например, периодическую зубчатую форму и составлена из нескольких линейных частей, где функция Н принимает значения высоты h профиля от h=0 нм до максимального значения. ZOM-структура 4' имеет тем самым профиль 21 функции S(z)=G(z)·H(z). Особый случай этой функции задан тогда, когда функция в ареале 16 принимает значения только одного единственного периода на пути z между частью края ареала 16 к противолежащей части края ареала 16.

Фиг.5 показывает другой профиль 21 ZOM-структуры 4' (фиг.1), в которой синусоидальная решетчатая структура G(z)=0.5·А·[1+sin²(2πfz)] модулирована огибающей кривой 22 функции H(z=)sin²(2πFz), причем буквой F обозначена частота огибающей кривой 22. Профиль 21 принимает значения функции S(z)=0.5·А·[1+sin²(2πfz)]·sin²(2πFz).

На фиг.6 показана функция H(z) высоты h профиля, имеющая постоянный аддитивный терм К. Изображена огибающая кривая 22 функции H(z)=sin²(2πFz)+200 нм. Профиль 21 ZOM-структуры 4' (фиг.1) достигает в ареале 16 (фиг.3) только минимальной высоты профиля К=200 nm. Данная минимальная высота К профиля выбрана из участка 0<К<300 нм. Каждая возможная подходящая для модуляции решетчатой структуры G(z) функция может иметь такой аддитивный терм К. Минимальная высота К профиля на участке, по меньшей мере, 50 нм, а лучше от 100 до 200 нм, предотвращает появление мест без достаточного профиля. Места без достаточного профиля отражают весь спектр падающего света. Ареал 16 с такой ZOM-структурой 4' имеет области с различными цветами, которые соответствуют разным условиям интерференции. На участках с высотой h=K профиля отсутствуют, например, доли синего цвета, а с увеличением высоты h профиля всегда отфильтровывается свет с длинными волнами, например зеленый при h≈250 нм до 300 нм, так что наблюдатель видит пурпурный цвет.

Как правило, для хорошей наблюдаемости элемента 18 наборного орнамента (фиг.2) необходимо медленное изменение высоты h профиля в отмеченном направлении z, то есть частота F выбирается намного меньше пространственной частоты f, причем целесообразно выбирать пространственную частоту f более f=2400 периодов/мм и частоту F из диапазона F<5 периодов/мм. На чертежах фиг.5-7 с профилями 21 и огибающими кривыми 22 период огибающей кривой 22 по изобразительным причинам охватывает только некоторые периоды профиля 21 ZOM-структуры 4'. В данных примерах указаны высота h профиля в микрометрах и расстояния в направлении z в миллиметрах. Поэтому в действительности пространственная частота f профиля 21 в несколько раз больше частоты F огибающей кривой 22, то есть высота h профиля изменяется очень медленно в зависимости от места (х, у) до отдельных разрывов. В освещенном дневным светом ареале 16 (фиг.2) с ZOM-структурой 4' наблюдатель воспринимает цветной или серый свет, устанавливающийся в соответствии с пространственной величиной огибающей кривой 22. Периодичность огибающей кривой 22 тем самым производит периодический орнамент с частотой F. Для того, чтобы орнамент хорошо распознавался без вспомогательных средств, период огибающей кривой 22 проходит, по меньшей мере, выше 0.2 мм. Один единственный период огибающей кривой 22 содержит на каждый миллиметр вдоль пути в отмеченном направлении z указанное пространственной частотой f число периодов профиля 21.

Как указано выше, ZOM-структуры 4' имеют сильное поляризирующее действие. При наблюдении ZOM-структуры 4' в поляризованном свете или при наблюдении через поляризационный фильтр 31 (фиг.1) и освещении в неполяризованном свете является видимым получаемый посредством изменения высот профиля и/или форм профиля орнамент в ареале 16 с увеличенным контрастом или выраженными цветами, если вследствие поворота поляризационного фильтра 31 отраженный ТЕ-компонент света устранен. Например, части 32 ареала (фиг.2) имеют внутри ареала 16 такие ZOM-структуры (4'), которые отличаются от ZOM-структуры (4') остального, служащего фоновой поверхностью, ареала 16 только разной способностью поляризации. Если части 32 ареала образуют несущий информацию код, например, в форме штрих-кода, то код в неполяризованном падающем свете 10 (фиг.1) не видим, так как отсутствует контраст между частями 32 ареала и фоновой поверхностью ареала 16. Только при освещении поляризованным светом 10 возникает достаточный контраст для того, чтобы распознать части 32 ареала с кодами. Эти коды подходят для машинного распознавания. Вместо кода созданная с помощью множества частей 32 ареала информация представляет собой рисунок шрифта, графическую эмблему или изображение. Информация в одном из вариантов вводится с мелким растром из частей 32 ареала в ареал 16, причем воспроизводятся даже градации серого тона изображения с помощью соответствующих ступеней плотности растра.

Если в одной части ареала 16 высота h профиля достигает только значения порядка 0-80 nm, то профиль 21 в данной части ареала 16 слишком мало выражен, чтобы быть эффективным для дифракции. Поэтому данная часть ареала 16 отражает падающий свет 10 в зависимости от условий наблюдения. На фиг.7, 8а и 8b на простом примере пояснено применение низкочастотной модуляции высоты h профиля для создания элемента 18 наборного орнамента. Фиг.7 показывает схематически профиль 21 на переходном участке от зеркала к эффективной интерференционной структуре в поперечном сечении ZOM-структуры 4' (фиг.1). Она проходит перпендикулярно отмеченному направлению z, как это изображено на виде сверху на ареал 16 на фиг.8а и 8b. Ареал 16 граничит одной частью своего обрамления 19 с другой частью поверхности, например оптически дифракционной поверхностью 15. Если наблюдатель смотрит на фиг.8а по существу перпендикулярно плоскости знака в направлении 23 наблюдения на ZOM-структуру 4' (фиг.1), то на пути от z=0 до z=z₁ заданная огибающей кривой 22 (фиг.7) высота h профиля слишком мала, чтобы заметно ослабить ТМ-поляризованный свет. Поэтому на фиг.8b действуют часть 24 ареала и промежуточная часть 24' ареала 16 как зеркало, а область 25 ареала 16 имеет достаточно большие высоты h профиля для интерференционных цветов, и область 25, как пояснено выше, появляется в цвете или в сером тоне или в смешанном цвете. На чертежах фиг.8а и 8b это хорошо отображено графически точечным растром. Высота h профиля в области 25 достигает границы 26 с промежуточным ареалом 24', по меньшей мере, на 80-100 nm, то есть, из белого цвета там гасятся доли голубого цвета. Если наблюдатель поворачивает элемент 18 наборного орнамента (фиг.2) с ZOM-структурой 4' (фиг.1) вокруг оси параллельно канавкам профиля 21 (фиг.7) в наклонное положение, то он замечает, что область 25 расширяется за счет промежуточного ареала 24', переходная часть между зеркалом и интерференционными цветами смещается от границы 26 с z=z₁ на z=z₂ к пунктирной линии 26' и достигает, например, части 24 ареала. Теперь наблюдатель смотрит из направления 27 взгляда наклонно на профиль 21. На фиг.7 это вызывает увеличение высоты h профиля в эффективную высоту h_w профиля таким образом, что эти интерференционные эффекты возникают также в промежуточном ареале 24' (фиг.8b) уже при z=z₂. Показанная в данном случае модель высоты h профиля является лишь эвристической; истинное положение дела в субмикроструктурах модель может передать неправильно.

Вышеописанный пример показан на фиг.8а и 8b. В промежуточном ареале 24' высота h профиля ZOM-структуры 4' максимально с 50 nm на линии 26', по меньшей мере, до 80 nm - 100 nm на границе 26 к области 25. В отражающей части 24 ареала высота h=50 nm или менее. В области 25 высота h профиля составляет, по меньшей мере, 80 nm - 100 nm или более. Если на фиг.8а наблюдатель смотрит в направлении стрелки, в направлении 23 наблюдения, то отражается не только часть 24 ареала, но также и промежуточный ареал 24', так как высота h профиля в промежуточном ареале 24' слишком малая. При наклоне элемента 18 наборного орнамента (фиг.2) с учетом условия отражения в направлении 27 наблюдения свет 10 (фиг.1) падает более наклонно на элемент 18 наборного орнамента (фиг.2) и увеличивает высоту h профиля, например в месте Z_з, в эффективную высоту h_w профиля (фиг.7). В промежуточном ареале 24' это увеличение высоты h профиля сказывается на том, что во время наклона переход от зеркального отражения к цветному отражению в промежуточном ареале 24' смещается от границы 26 к линии 26'. Воспринимаемые наблюдателем размеры элементов 24, 24', 25 орнамента, по всей видимости, зависят от направления 23, 27 наблюдения, эти орнаменты с отражающими зеркально частями 24, 24' поверхности и перемещающимися переходами от зеркального к цветному отражению относятся к группе муаровых орнаментов. При повороте ареала 16 вокруг вертикали 11 (фиг.1) муаровый орнамент постоянно виден, в противоположность частям 15 поверхности с отклоняющимися светом структурами 4 рельефа (фиг.1).

Муаровый орнамент в признаке надежности образует дополнительное препятствие от попыток изготовления голографических копий этого признака надежности с муаровым орнаментом. В элементы 18 наборного орнамента (фиг.2) вышеуказанного типа можно без проблем интегрировать муаровый орнамент.

Ареал 16 преимущественно имеет, например, маркировочную поверхность 26" в месте, например, максимального расширения частей 24, 24' поверхности для того, чтобы легко распознать смещение границы 26 в направлении пунктирной линии 26'. Маркировочная поверхность 26" покрыта дифракционирующими, абсорбирующими или рассеивающими структурами, которые, например, светятся или хорошо видимы, когда в промежуточном ареале 24' находится переход от зеркального отражения к цветному отражению на границе 26 и/или в месте пунктирной линии 26'.

Для решетчатой структуры G(z) пригодны не только использованные выше в качестве примера синусоидальные функции, но и другие тригонометрические функции, например, sin^b(2πfz), где b=2, 3, 4, 5,..., или другие периодические функции, например циклоиды, прямоугольные функции, треугольные функции. Следует особо упомянуть образованные из этих функций крестообразные решетки. Прежде всего, для глубоких структур пригодны функции sin^b(z)(2πfz), где b(z) представляет собой кусочно-непрерывную функцию.

Модулирующая огибающая кривая 22 профиля 21 определяет наблюдаемые орнаменты в ареале 16. Наряду с вышеописанными функциями применимы также прямые тригонометрические функции sin^b(2πFz), где b=2, 4... и показанные на фигурах 9a-9d функции. На фиг.9а показана функция H(z)=|sin(2πFz)|, на фиг.9b и 9с - линейные периодические функции H(z) и на фиг.9d - непериодическая, параболическая функция H(z). Значения высоты h профиля выбраны произвольно, поэтому ордината на фиг.9 не градуирована.

Профили 21 и огибающие кривые 22 проходят перпендикулярно плоскости чертежа на фиг.4-7 и 9 между обрамлениями 19 ареала 16.

В общих чертах профиль 21 ZOM-структур 4', S(x, у), произведен модуляцией высокочастотной решетчатой структуры G(x, у) с модулирующей функцией Н(х, у) высоты h профиля, изменяющейся через несколько 1000 периодов решетчатой структуры G(x, у) между минимальным и максимальным значениями: S(x, у)=G(x, у)·Н(х, у), причем координатами х и у обозначается место в ареале 16.

В качестве примера на фиг.10 показана поверхность огибающей кривой 28, которая по форме напоминает картон для яиц. Поверхность огибающей кривой 28 содержит все огибающие кривые 22 в ареале 16 и определяет высоту h профиля в любом месте, в котором установлены координаты х, у. Обозначенная огибающая кривая 22 имеет функцию Н(х, у=0). Поверхность 28 огибающей кривой описана функцией

Н(х, у)=sin(2πFx)·sin(2πFy)+K (фиг.6)

и модулирует, например, решетчатую структуру

G(x, у)=0.5·А·[1+sin(2πfx)]·[1+sin(2πfy)],

поэтому ZOM-структура 4' имеет функцию

S(x, y)=0.5·А·[1+sin(2πfx)]·[1+sin(2πfу)]·sin(2πFx)·sin(2πFy)+K.

Данная ZOM-структура 4' состоит из тонких расположенных равномерно игл, длина которых определяется поверхностью огибающей кривой 28. При диффузном освещении виден муаровый орнамент в виде шахматной доски, причем выделяются выступы 29 в цвете и/или в серых значениях выемок 30. И в данном случае цвета и серые цвета изменяются при наклоне ареала 16, но не при повороте ареала 16 вокруг вертикали 11. Если терм К<50 nm, то отражаются днища впадин 30. Смещение перехода от зеркального к цветному отражению при повороте ареала 16 наблюдается в области покатостей поверхности огибающей кривой 28 также в муаровом орнаменте в виде шахматной доски.

В другом варианте выполнения ZOM-структура 4' имеет рельеф с профилем 21 (фиг.4) в соответствии с функцией S(x, у), причем S(х, у) является аддитивным наложением двух периодических функций G1(x, у) и G2(x, у). Функция G1(x, у) синусоидальная, имеет амплитуду А и определяет пространственную частоту f ZOM-структуры 4'. Вторая функция G2(x, у, θ) является первой гармоникой G1(x, у) и имеет амплитуду А/2. Функция G2(x, у, θ) смещена относительно функции G1(x, у) на фазу 9. В общей форме

S(x, y)=G1(x, y)+G2(x, у).

В отмеченном направлении z функция S ZOM-структуры 4' выглядит

S(z)=A·{[1+sin(2πfz)]+0.5·[1+sin(4πfz+θ)]}.

На фиг.11а-11d и 12 изображен профиль 21 (фиг.7) в виде функции вдоль направления z, причем ордината h градуирована в функции вдоль направления z, причем ордината h градуирована в произвольных единицах. Значение сдвига фазы θ определяет, симметричная ли ZOM-структура 4', изображенная на фиг.11b и 11d (для θ=90° и соответственно 270°), или асимметричная, изображенная на фиг.11а и 11с (для θ=0° и соответственно 180°). Векторы решетки функций G1(x, y) и G2(x, y) параллельные или заключают угол с абсолютной величиной менее 10°.

Сдвиг θ фаз в другом варианте выполнения ZOM-структуры 4' является периодической или, по меньшей мере, кусочно-непрерывной функцией θ(х, у) места в ареале 16 (фиг.10). Функция θ(х, у) изменяется очень медленно по сравнению с пространственной частотой f, например, в пределах 90°/мм - 720°/мм. Функция θ(х, у) модулирует форму профиля ZOM-структуры 4' и имеет сравнимое с функцией огибающей кривой 22 (фиг.5) действие. Фиг.12 показывает локальное изменение формы кривой ZOM-структуры 4' как функции отмеченного направления z. В периодической функции θ(х, у) изменяется сдвиг 9 фаз на 360° по числу N периодов (х, у) ZOM-структуры 4' с пространственной частотой f. Появляющийся при освещении ZOM-структуры 4' орнамент тем самым повторяется с промежутками N/f мм.

Диапазон достижимых высот h профиля для ZOM-структур 4' зависит от пространственной частоты f, так как не дорогостоящее размножение, то есть повторение ZOM-структуры 4' в покровный слой 2 (фиг.1), тем сложнее, чем выше пространственная частота f. Создаваемые в настоящее время высоты h профиля изменяются в диапазоне h=0,5/f-4/f. При пространственной частоте f=3000 периодов/мм значения высоты h профиля находятся в пределах 150 нм-1200 нм. Типичные значения для высоты h профиля составляют 200 нм-400 нм при пространственной частоте f, равной 3000 периодов/мм.

Условие наблюдения для наблюдателя изменяется, если элемент 18 наборного орнамента (фиг.2) наклоняется вокруг оси в плоскости элемента 18 наборного орнамента или поворачивается вокруг вертикальной оси 11 (фиг.1). Также на условие наблюдения оказывают влияние качество падающего света, цвета, поляризации и т.д. или наблюдение элемента 18 наборного орнамента через поляризационный фильтр 31 (фиг.1) и поворот поляризационного фильтра 31.

1. Элемент (18) наборного орнамента с визуально видимой мозаикой из некоторого количества частей (8; 9; 15; 16; 17) поверхности, введенных в слоистый материал (1), состоящий, по меньшей мере, из прозрачного покровного слоя (2) и защитного слоя (5), причем одни части поверхности выполнены в виде прозрачных окон (9), а другие части (8; 15; 16; 17) поверхности, по меньшей мере, частично покрытые отражающим слоем (3), выполнены в виде зеркальных поверхностей (8), в виде дифракционно-оптических поверхностей (15, 16) с микроскопическими рельефными структурами (4; 4'), при этом части (17) поверхности рассеивают падающие лучи (10) света, отличающийся тем, что для предварительно заданной длины (λ _G) граничной волны видимого спектра, по меньшей мере, в одной из дифракционно-оптических поверхностей (15, 16) в ограниченной координатами х и у области (16) выполнена микроскопическая рельефная структура в виде ZOM-структуры (4') и имеет такую пространственную частоту (f), что произведение (Р) длины (λ _G) граничной волны и пространственной частоты (f) больше или равно 1, при этом в других дифракционно-оптических поверхностях (15) пространственные частоты (f) других микроскопических рельефных структур (4) удовлетворяют условию, что произведение (Р) менее единицы, что в каждом определенном координатами (х, у) местоположении в области (16) высота (h) профиля ZOM-структуры (4') является оптически действующей, причем решетчатая структура (G{x, у}) ZOM-структуры (4') модулирована посредством низкочастотной поверхности (28; Н{х, у}) огибающей кривой, причем частота (F) имеет менее пяти периодов на миллиметр.

2. Элемент (18) наборного орнамента по п.1, отличающийся тем, что поверхность (28; Н{х, у}) огибающей кривой определяет значения высоты (h) профиля из диапазона от 0 нм до максимального значения, находящегося между 150 и 1200 нм, и что область (16) с ZOM-структурой (4') имеет отражающие части (24; 24') области.

3. Элемент (18) наборного орнамента по п.1, отличающийся тем, что поверхность (28; Н{х, у}) огибающей кривой имеет значения для высоты (h) профиля дополнительную постоянную составляющую, величиной К в диапазоне 50 - 200 нм, при этом поверхность (28; Н{х, у}) огибающей кривой принимает значения для высоты (h) профиля из диапазона между К и максимальным значением, которое больше 150 нм, но меньше 1200 нм, и что область (16) с ZOM-структурой (4') не имеет отражающей части (24; 24') поверхности.

4. Элемент (18) наборного орнамента по п.2 или 3, отличающийся тем, что поверхность (28; Н{х, у}) огибающей кривой представляет собой периодическую тригонометрическую функцию.

5. Элемент (18) наборного орнамента по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что поверхность (28; Н{х, у}) огибающей кривой представляет собой периодическую составленную из линейных частичных участков функцию.

6. Элемент (18) наборного орнамента по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что двухмерная поверхность (28; Н{х, у}) огибающей кривой вдоль заданного направления (z) представляет собой одномерную функцию (H{z}) таким образом, что в отраженном свете (14) область (16) имеет полосовой цветной и/или серый орнамент.

7. Элемент (18) наборного орнамента по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что двухмерная поверхность (28; Н{х, у}) огибающей кривой представляет собой произведение частичной функции (H1), изменяющейся только в направлении одной координаты (х), и частичной функции (Н2), изменяющейся только в направлении другой координаты (у), так что в отраженном свете (14) область (16) имеет в виде шахматной доски регулярный цветной и/или серый орнамент.

8. Элемент (18) наборного орнамента по п.6 или 7, отличающийся тем, что размеры цветного или серого орнамента зависят от условий наблюдения и могут изменяться посредством наклона вокруг оси в плоскости области (16).

9. Элемент (18) наборного орнамента по одному из пп.6-8, отличающийся тем, что период поверхности (28; Н{х, у}) огибающей кривой охватывает количество М периодов ZOM-структуры (4') с пространственной частотой (f) и что орнамент повторяется с промежутком М/f мм.

10. Элемент (18) наборного орнамента по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что решетчатая структура (G{x, у}) пропорциональна функции sin^b(z) (2π fz), причем b(z) представляет собой, по меньшей мере, частично-непрерывную функцию в заданном направлении (z) в ограниченной координатами (х, у) области (16).

11. Элемент (18) наборного орнамента по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что заданная длина (λ _G) граничной волны является самой короткой, но видимой длиной λ волны.

12. Элемент (18) наборного орнамента по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что область (16) с ZOM-структурой (4') имеет вдоль пути общую границу (19) с одной из других дифракционно-оптических поверхностей (15).

13. Элемент (18) наборного орнамента по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что части (32) области в области (16) образуют информацию, при этом ZOM-структуры (4') частей (32) области отличаются от ZOM-структуры (4') остальной области (16) только разной способностью к поляризации для падающих лучей (10) света.

14. Элемент (18) наборного орнамента по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что рядом с областью (16) установлена маркировочная поверхность (26"), дифрагирующая или рассеивающая падающие лучи (10) света так, что в предварительно определенном направлении (23) наблюдения маркировочная поверхность (26") идентифицирует местоположение границы, на которой в цветном и/или сером цвете орнамент ZOM-структуры (4') меняет зеркальное отражение на цветное отражение, и что при других условиях наблюдения переход от зеркального к цветному отражению смещен относительно маркировочной поверхности (26").

15. Элемент (18) наборного орнамента с визуально видимой мозаикой из некоторого количества частей (8; 9; 15; 16; 17) поверхности, введенных в слоистый материал (1), состоящий, по меньшей мере, из прозрачного покровного слоя (2) и защитного слоя (5), причем другие части поверхности выполнены в виде прозрачных окон (9), а другие части (8; 15; 16; 17) поверхности, по меньшей мере, частично покрытые отражающим слоем (3), выполнены в виде зеркальных поверхностей (8), в виде дифракционно-оптических поверхностей (15, 16) с микроскопическими рельефными структурами (4; 4') и в виде частей (17) поверхности, рассеивающих падающие лучи (10) света, отличающийся тем, что для предварительно определенной длины (λ _G) граничной волны видимого спектра, по меньшей мере, в одной из дифракционно-оптических поверхностей (15; 16), в ограниченной координатами х и у области (16) выполнена микроскопическая рельефная структура в виде ZOM-структуры (4') и имеет такую пространственную частоту (f), что произведение (Р) длины (λ _G) граничной волны и пространственной частоты (f) больше или равно 1, при этом в других дифракционно-оптических поверхностях (15) пространственные частоты (f) других микроскопических рельефных структур (4) удовлетворяют условию Р=λ _G·f менее 1, причем в каждом определенном координатами (х; у) местоположении в области (16) высота (h) профиля ZOM-структуры (4') является оптически действующей, что ZOM-структура (4') является аддитивным наложением первой периодической функции (G1) и второй периодической функции (G2), причем первая функция (G1) с амплитудой (А) определяет пространственную частоту (f) ZOM-структуры (4'), а вторая функция (G2) представляет собой первую гармонику к первой функции (G1) с половинной амплитудой (А) и причем вторая функция (G2) смещена на одну фазу (9) относительно первой функции (G1), при этом как обе функции (G1; G2), так и фаза () являются зависимыми от координат (х, у) функциями.

16. Элемент (18) наборного орнамента по п.15, отличающийся тем, что фаза (9) представляет собой периодическую функцию, что период фазы () охватывает количество N периодов ZOM-структуры (4') с пространственной частотой (f) и что рельеф ZOM-структуры (4') повторяется с промежутком N/f мм.

17. Элемент (18) наборного орнамента по п.15, отличающийся тем, что фаза () вдоль заданного направления (z) в ограниченной координатами (х, у) области (16) изменяется со скоростью от 90 до 720° на миллиметр.

18. Элемент (18) наборного орнамента по п.15, отличающийся тем, что векторы решетки обеих функций (G1; G2) заключают угол с абсолютным значением менее 10° .

19. Элемент (18) наборного орнамента по одному из пп.15-18, отличающийся тем, что предварительно заданная длина (λ _G) граничной волны является самой короткой, но видимой длиной λ волны.

20. Элемент (18) наборного орнамента по одному из пп.15-19, отличающийся тем, что область (16) с ZOM-структурой (4') имеет вдоль пути общую границу (19) с одной из других дифракционно-оптических поверхностей (15).

21. Элемент (18) наборного орнамента по одному из пп.15-20, отличающийся тем, что части (32) области в области (16) образуют информацию, при этом ZOM-структуры (4') частей (32) области отличаются от ZOM-структуры (4') остальной области (16) только разной способностью к поляризации для падающих лучей (10) света.

22. Элемент (18) наборного орнамента по одному из пп.15-21, отличающийся тем, что рядом с областью (16) установлена маркировочная поверхность (26"), дифрагирующая или рассеивающая падающие лучи (10) света так, что в предварительно определенном направлении (23) наблюдения маркировочная поверхность (26") идентифицирует местоположение границы, на которой в цветном и/или сером цвете орнамент ZOM-структуры (4') меняет зеркальное отражение на цветное отражение, и что при других условиях наблюдения переход от зеркального к цветному отражению смещен относительно маркировочной поверхности (26").