Защитное устройство

Изобретение относится к защитным устройствам, которые могут быть использованы как свидетельства подлинности, ассоциированные с объектами, обладающими ценностью, такими как защищенные документы, включая банкноты, паспорта, сертификаты, лицензии и т.п. Разработано защитное устройство, содержащее первый паттерн элементов и второй, наложенный на него паттерн элементов, пространственно разделенные прозрачным слоем и совместно препятствующие прохождению света через устройство к рассматривающему его в степени, изменяющейся в зависимости от позиции рассматривания. Первый и второй паттерны элементов сконфигурированы так, что первая область устройства способна обеспечить максимальную скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона в случае наклона устройства относительно рассматривающего вокруг первой оси наклона, а вторая область устройства - в случае наклона устройства относительно рассматривающего вокруг второй оси наклона, непараллельной первой оси наклона. Предложенное решение обеспечивает защиту от подделки. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 26 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к защитным устройствам, которые могут быть использованы как свидетельства подлинности, ассоциированные с объектами, обладающими ценностью, такими как защищенные документы, включая банкноты, паспорта, сертификаты, лицензии и т.п.

Уровень техники

Ценные объекты, особенно ценные документы, такие как банкноты, чеки, паспорта, идентификационные документы, сертификаты и лицензии, часто являются мишенью фальсификаторов и лиц, желающих изготовить поддельные копии таких документов и/или изменить какие-либо из содержащихся в них данных. Как правило, подобные объекты снабжаются рядом визуальных защитных устройств для проверки аутентичности объекта. Некоторые из этих устройств (такие как микротекст, рисунки из тонких линий, латентные изображения, устройства типа "венецианских жалюзи", лентикулярные устройства, устройства на эффекте муара, устройства увеличения муара), создающие защитный визуальный эффект, основаны на использовании одного или более паттернов. Другие известные защитные устройства содержат голограммы, водяные знаки, тиснения, перфорации или используют изменения цвета или люминесцентные/флуоресцентные краски. Общим для всех таких устройств является то, что визуальный эффект, создаваемый устройством, крайне трудно или невозможно скопировать, используя доступные технологии репродуцирования, например фотокопирование. Могут применяться и защитные устройства, реализующие невидимые эффекты, например, с использованием магнитных материалов.

Было установлено, что особенно эффективными являются защитные устройства, имеющие оптически изменяющийся вид (т.е. их вид является различным при различных углах рассматривания), поскольку аутентичность устройства может быть легко проверена наклоном или поворотом устройства и наблюдением ожидаемых изменений его вида. В отличие от этого, фотокопии таких устройств будут иметь статичный вид, не изменяющийся при изменении позиции рассматривания.

Известны многочисленные механизмы для формирования оптически изменяющихся устройств. Одним из примеров является упомянутое устройство, использующее эффект "венецианских жалюзи". Оно содержит два паттерна, например печатные линейные паттерны, находящиеся на каждой стороне прозрачного разделительного слоя. Линейные паттерны ориентированы, по существу, в одинаковом направлении. При рассматривании устройства на пропускание под некоторыми углами (между нормалью к устройству и наблюдателем) линии двух наборов будут казаться расположенными смежно, т.е. препятствующими прохождению света через устройство, так что оно будет представляться темным. При других углах два набора линий будут в большей или меньшей степени накладываться друг на друга, делая возможным прохождение света через устройство, так что оно будет представляться относительно светлым. В результате при изменении угла рассматривания защитное устройство будет казаться изменяющим свой вид между темными и светлыми видами. При фотокопировании этот эффект воспроизводиться не будет, следовательно, устройство обеспечивает определенную защиту. Однако его визуальное воздействие является относительно слабым, так что при быстрой оценке объекта, создающего подобный эффект, его присутствие (или отсутствие) может оказаться незамеченным. Кроме того, похожий эффект перехода от темного вида к светлому может имитироваться, например, использованием металлизированных красок.

Раскрытие изобретения

Существует постоянная потребность в разработке новых защитных устройств и визуальных эффектов, чтобы опережать потенциальных изготовителей подделок.

В соответствии с первым аспектом изобретения создано защитное устройство, содержащее первый паттерн элементов и второй, наложенный на него паттерн элементов, пространственно разделенные прозрачным слоем и совместно препятствующие прохождению света через устройство к рассматривающему его в степени, изменяющейся в зависимости от позиции рассматривания. При этом первый и второй паттерны сконфигурированы так, что первая область устройства способна обеспечить максимальную скорость изменения степени (уровня) перекрывания при изменении угла наклона в случае наклона устройства относительно рассматривающего вокруг первой оси наклона, а вторая область устройства - в случае наклона устройства относительно рассматривающего вокруг второй оси наклона, непараллельной первой оси наклона.

Как будет описано далее, степень перекрывания, демонстрируемая устройством при любом угле рассматривания, может проявляться во многих различных вариантах. Как правило, элементы паттерна будут иметь более высокую оптическую плотность, чем прозрачный слой. Так, элементы паттерна могут быть, по существу, непрозрачными. В этом случае степень перекрывания будет соответствовать наблюдаемому уровню темности (перекрывания) области. Альтернативно, элементы паттерна могут быть полупрозрачными и цветными (окрашенными). В этом случае увеличенная степень перекрывания будет восприниматься как повышение цветовой интенсивности или как изменение цветового тона или оттенка (если присутствуют элементы более чем одного цвета). Хотя, для краткости, в дальнейшем описании часто упоминается "темность" устройства или его области, должно быть понятно, что это только один пример влияния степени перекрывания на вид устройства.

Следует также отметить, что свет, "пропущенный" устройством, необязательно должен распространяться от источника света, находящегося по одну сторону устройства, сквозь устройство к рассматривающему устройство человеку (наблюдателю) на другой стороне устройства. Это имеет место во многих предпочтительных вариантах, однако, в эффективных альтернативных реализациях (рассмотренных далее) одна сторона устройства может быть снабжена отражающей поверхностью, так что свет от источника, находящегося на одной стороне устройства, может проходить через устройство и отражаться через него обратно к наблюдателю, находящемуся по ту же сторону, что и источник света.

Скорость изменения степени перекрывания устройства при изменении угла наклона определяет, насколько сильно вид области будет изменяться при наклоне устройства (т.е. при смещении позиции рассматривания в сторону нормали к устройству или от нее) на определенный угол. На скорость изменения влияют различные факторы, включая (как будет описано далее) расположение паттернов. Формируя две области устройства, сконфигурированные для обеспечения наибольшей скорости изменения их вида при изменении угла наклона в случае наклона устройства вокруг различных осей (т.е. в различных направлениях), можно наблюдать, в процессе движения устройства, хорошо различимые изменения контраста между двумя областями. В частности, при наклоне устройства вокруг первой оси наклона первая область будет демонстрировать значительное изменение вида, например переход от темного уровня к светлому, тогда как при том же изменении угла наклона вид второй области будет оставаться относительно неизменным. При наклоне устройства вокруг второй оси наклона поведение двух областей реверсируется. Таким образом, визуальные эффекты, демонстрируемые устройством, будут различными в зависимости от направления наклона, и эта увеличенная сложность повысит уровень защиты устройства. Кроме того, контраст между двумя областями, который может наблюдаться при многих углах рассматривания, дополнительно позволяет использовать устройство для представления информации, например чисел, текста, графики и т.д.

Области желательно сконфигурировать так, что при наклоне устройства вокруг первой оси наклона, вторая область устройства будет способна, по существу, не демонстрировать изменений перекрывания. Другими словами, одна область остается, по существу, статичной, т.е. не изменяющей свой вид при наклоне устройства так, чтобы другая область демонстрировала свою максимальную скорость изменения вида. Это позволяет максимально легко визуально отличить эти две области одну от другой. Однако это условие некритично, и в других вариантах области могут демонстрировать некоторые изменения при наклоне устройства вокруг первой оси наклона, хотя относительная скорость изменения для второй области предпочтительно намного более низкая. Аналогичные соображения применимы к наклону устройства вокруг второй оси наклона: желательно, чтобы первая область устройства теперь, по существу, не изменяла (или очень мало изменяла) свой вид.

Две оси наклона могут составлять одна с другой любой ненулевой угол, который предпочтительно является достаточно большим, чтобы при наклоне устройства вокруг первой оси любой возникающий при этом компонент наклона вокруг второй оси наклона был малым. Так, угол между осями может составлять около 45° или более. В особенно предпочтительных вариантах первая и вторая оси наклона, по существу, взаимно перпендикулярны (например образуют угол 85°-95°).

Две области устройства могут иметь различные конфигурации паттернов, чтобы при рассматривании устройства по нормали они отличались одна от другой. Однако желательно, чтобы первая и вторая области демонстрировали, по существу, отсутствие контраста между ними при рассматривании устройства из нормальной позиции. Таким образом, любая граница между областями может быть, по существу, скрыта, так что присутствие двух различных областей, которое трудно заметить при рассматривании устройства по нормали, обнаруживается при наклоне устройства.

Один подход, позволяющий обеспечить такой результат, состоит в таком конфигурировании области, при котором поперечное смещение (сдвиг) между первым и вторым паттернами является постоянным и в первой, и во второй областях. В особенно предпочтительных примерах поперечное смещение между первым и вторым паттернами выбрано таким, что элементы первого паттерна взаимодополнительны по отношению к элементам второго паттерна, будучи расположенными между элементами этого паттерна, так что при рассматривании из нормальной позиции и первая, и вторая области способны демонстрировать свою максимальную степень перекрывания. В результате при рассматривании по нормали обе области устройства будут представляться темными.

В других предпочтительных примерах поперечное смещение между первым и вторым паттернами выбрано таким, что элементы первого паттерна, будучи точно согласованными по положению с элементами второго паттерна, являются не взаимодополнительными по отношению к ним, так что при рассматривании из нормальной позиции и первая, и вторая области способны демонстрировать свою минимальную степень перекрывания. В результате при рассматривании по нормали, обе области устройства будут представляться светлыми.

Разумеется, как альтернатива, можно реализовать какое-то промежуточное смещение между двумя паттернами, и в этом случае обе области будут демонстрировать некоторую промежуточную степень перекрывания.

Желательно, чтобы для каждой области ось, при наклоне вокруг которой область способна демонстрировать максимальную скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона, была задана находящимся в плоскости устройства направлением паттерна для области, которое задано совместно первым и вторым паттернами в соответствии с анизотропией первого и/или второго паттернов или поперечным позиционированием элементов первого паттерна относительно элементов второго паттерна. При этом направления паттернов первой и второй областей должны быть не параллельны одно другому. Направление паттерна может быть приписано любой паре наложенных друг на друга паттернов исходя из свойств, присущих одному или обоим паттернам (например, из ориентации продольной оси линейных элементов или из относительного позиционирования точечных элементов, распределенных по сетке), или из положения особенностей в одном паттерне относительно таких же особенностей в другом паттерне. Поэтому, чтобы каждая область демонстрировала максимальную скорость изменения перекрывания при изменении угла наклона вокруг различных осей, в этом варианте направления паттерна в двух областях должны быть различными.

Направление паттерна первой области предпочтительно образует с направлением паттерна второй области угол, составляющий 5°-90°, предпочтительно 45°-90°, более предпочтительно 75°-90°, наиболее предпочтительно около 90°. Чем ближе этот угол к 90°, тем выше контраст между двумя областями при наклоне устройства.

Две области устройства могут иметь любое взаимное положение, однако, в предпочтительных вариантах первая и вторая области прилегают одна к другой или отстоят одна от другой не более чем на 1 см, предпочтительно не более чем на 0,5 см. Это облегчает рассматривающему обнаружение изменения контраста между двумя областями при наклоне устройства.

Две области могут иметь любую желательную форму. Однако в предпочтительных примерах первая или вторая область или обе области совместно образуют один или более информационных компонентов, предпочтительно букву, цифру, символ, изображение, графику или буквенно-цифровой текст. В особенно предпочтительных примерах первая область окружает, по меньшей мере частично, но предпочтительно всю вторую область и предпочтительно воспринимается как фон для второй области.

Каждая область может представлять собой единую, непрерывную зону устройства. Однако в других предпочтительных примерах первая и/или вторая области содержат подобласти, образующие части области, которые демонстрируют одинаковые изменения перекрывания при наклоне устройства. Подобласти, формирующие часть первой области, могут быть отделены одна от другой частями второй области, или наоборот.

Согласно второму аспекту изобретения создано защитное устройство, содержащее первый паттерн элементов и второй, наложенный на него паттерн элементов, пространственно разделенные прозрачным слоем и совместно препятствующие прохождению света через устройство к рассматривающему его в степени, изменяющейся в зависимости от позиции рассматривания. Первый и второй паттерны сконфигурированы так, чтобы задать по меньшей мере три области устройства, составляющие первую группу областей. Каждая из указанных областей способна демонстрировать максимальное перекрывание при рассматривании по меньшей мере из одной пиковой позиции для наблюдения максимального перекрывания (позиции для максимума) и минимальную степень перекрывания при рассматривании по меньшей мере из одной пиковой позиции для наблюдения минимального перекрывания (позиции для минимума). По меньшей мере одна позиция для максимума и по меньшей мере одна позиция для минимума совместно образуют набор пиковых позиций рассматривания для каждой области. При этом наборы пиковых позиций рассматривания, ассоциированные с каждой областью первой группы, отличаются друг от друга.

Наборы пиковых позиций рассматривания являются различными для каждой области - т.е. каждая область демонстрирует свою максимальную степень перекрывания при рассматривании из одного или более положений, не все из которых совпадают с аналогичными положениями для любой другой области группы, и/или демонстрирует свою минимальную степень перекрывания при рассматривании из одного или более положений, не все из которых совпадают с аналогичными положениями для любой другой области группы. В результате при наклоне и/или повороте устройства каждая область изменяет свой вид иначе, чем другие. Следует отметить, что наборы пиковых позиций рассматривания, ассоциированные с двумя или более областями, могут иметь одну или более общих позиций для максимума или одну или более общих позиций для минимума. Однако полные наборы позиций для максимума и для минимума для двух любых областей не совпадают друг с другом (иначе поведение двух областей при наклоне/повороте было бы идентичным). Если одна область имеет максимум при одной позиции рассматривания, а другая область при той же позиции рассматривания имеет минимум, данная позиция рассматривания не является совпадающей, поскольку одна из них имеет максимум, тогда как другая минимум, так что области будут иметь при этой позиции рассматривания противоположные виды.

Должно быть понятно, что термин "перекрывание" здесь имеет то же значение, что и определенное в отношении первого аспекта изобретения, а элементы паттерна типично имеют более высокую оптическую плотность, чем прозрачный слой, например являются цветными и/или непрозрачными. Таким образом, изменение "перекрывания" может восприниматься, например, как изменение темности и/или цвета области.

Термины "минимум/минимумы" и "максимум/максимумы" относятся соответственно к самой низкой и самой высокой степеням перекрывания, демонстрируемым интересующей областью с учетом всех позиций рассматривания. В частности, в зависимости от конструкции устройства одна или более областей может никогда не демонстрировать стопроцентное перекрывание при любом угле поворота или наклона. Поэтому позиции для максимума будут соответствовать положениям, при которых наблюдается максимальная степень перекрывания, достижимая интересующей областью. Аналогично, область может быть неспособной демонстрировать самую низкую степень перекрывания, теоретически возможную для двух паттернов при любых углах рассматривания (например равную 50%, если отношения площадей элементов и площадей зазоров к общей площади в каждом паттерне равно 50%). Поэтому позиции для минимума - это позиции, при которых наблюдается минимальная достижимая степень перекрывания. Реальные значения максимального и/или минимального перекрывания могут быть различными для различных областей (например, в случае, если элементы паттерна различны для разных областей). Однако в предпочтительных вариантах они, по существу, равны для каждой области одной группы.

При наличии по меньшей мере трех областей устройства, демонстрирующих различные варианты поведения при наклоне и/или повороте устройства, создается динамический визуальный эффект. Когда позиция рассматривания смещается из одного положения к другому, по меньшей мере три области поочередно демонстрируют наибольшую степень перекрывания или, аналогично, наибольшую степень пропускания. Таким образом, например, самая темная часть устройства представляется движущейся от одной области к другой. В зависимости от конструкции устройства, чтобы воспринять такое "движение", может требоваться наклон и/или поворот в определенном направлении или вокруг определенной оси. Тем не менее, проверка наличия этого впечатляющего эффекта и его наблюдение довольно просты, что обеспечивает особенно высокий уровень защиты. Следует отметить, что, как это будет описано далее, устройство может содержать дополнительные области, входящие или не входящие в состав первой группы.

Области первой группы могут быть размещены в любом порядке и в любых частях устройства. При этом при наклоне и/или повороте устройства самая темная его часть может казаться перескакивающей от одной области к другой либо в распознаваемой последовательности, либо псевдослучайным образом. Однако в особенно предпочтительных примерах первый и второй паттерны сконфигурированы так, что при изменении позиции рассматривания позиция рассматривания для максимума или для минимума для каждой из по меньшей мере трех областей первой группы будет достигаться в том же порядке, в котором соответствующие области расположены в первом постоянном направлении в пределах устройства. Таким образом, последовательно расположенные области первой группы смогут, например, последовательно демонстрировать свой максимальный или минимальный уровень темности, так что при наклоне или повороте устройства самая темная или самая светлая часть устройства будет казаться перемещающейся в постоянном направлении (например вдоль прямой или изогнутой линии или к центру двумерной фигуры или от него). Это дает устройство с особенно сильным визуальным воздействием, поскольку взгляд будет отслеживать направление движения. При этом нет необходимости в том, чтобы данный эффект имел место для всех изменений угла наклона/поворота. Например, при очень больших углах наклона (например более 60° от нормали) порядок, в котором области демонстрируют максимальное перекрывание, может изменяться. Однако желательный порядок предпочтительно обеспечивается по меньшей мере при меньших углах наклона (например менее 30° от нормали).

В некоторых предпочтительных вариантах области первой группы в составе устройства пространственно расположены прилегающими одна к другой, так что при наклоне и/или повороте устройства смежные области способны поочередно демонстрировать свою максимальную или минимальную степень перекрывания. Это создает плавный и интуитивно воспринимаемый эффект движения. Однако в других желательных примерах области первой группы могут быть разделены другими областями устройства, как это будет описано далее.

Желательно, чтобы, по меньшей мере при рассматривании из позиции, смещенной относительно нормальной, каждая из по меньшей мере трех областей первой группы демонстрировала степень перекрывания, отличную от других. Это придаст устройству мультитональный вид или вид с различными уровнями по серой шкале. Однако при определенных позициях рассматривания две или более областей могут в этом случае демонстрировать одинаковую степень перекрывания.

В особенно предпочтительных вариантах расположенные смежно области первой группы совместно демонстрируют, по меньшей мере при рассматривании из статической позиции, смещенной относительно нормальной, последовательное увеличение перекрывания от одной области к следующей, прилегающей к ней области с обеспечением пространственного дискретного изменения перекрывания в пределах устройства. Другими словами (как пример), уровень темности в пределах устройства дискретно увеличивается или уменьшается от одной области к следующей. Это может быть использовано для создания впечатления объемности устройства и иллюзии плавного движения по устройству темной и светлой зон.

Чтобы рассматривающий мог в полной мере оценить такое изменение вида областей, первый и второй паттерны следует сконфигурировать в каждой области так, чтобы в пределах доступного диапазона позиций рассматривания наблюдались достаточные изменения. Поэтому целесообразно ассоциировать с каждой областью позицию рассматривания для максимума, соответствующую ненулевому углу наклона, меньшему 90°, предпочтительно меньшему 60°, более предпочтительно меньшему 45°, наиболее предпочтительно меньшему 30°. Альтернативно или в дополнение, каждая область может иметь при ненулевом угле наклона в этом диапазоне позицию для минимума (т.е. позицию рассматривания, из которой будет наблюдаться минимальная степень перекрывания). Чем ближе позиция для максимума и/или позиция для минимума к нормальной (т.е. чем больше скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона), тем меньший наклон будет необходим, чтобы наблюдать полный визуальный эффект устройства, и тем более быстрым будет представляться "движение" динамического визуального эффекта при наклоне.

Имеется два базовых механизма, которые можно использовать в предпочтительных вариантах индивидуально или в комбинации, чтобы реализовать описанные эффекты, позволяющие создать устройства, чувствительные к наклону и/или к повороту.

В первой предпочтительной реализации каждая из по меньшей мере трех областей первой группы обеспечивает максимальную скорость изменения степени перекрывания в зависимости от угла наклона при наклоне устройства относительно рассматривающего вокруг различных осей наклона, так что при изменении направления наклона относительно рассматривающего свою максимальную или минимальную степень перекрывания поочередно обеспечат различные области из по меньшей мере трех областей первой группы. Таким образом, при наклоне устройства в любом направлении по меньшей мере три области будут демонстрировать различное поведение, причем в процессе поворота наклоненного устройства (т.е. при продолжающемся изменении направления/оси наклона) различные области будут становиться оптимизированными для демонстрирования максимальной скорости изменений.

В особенно предпочтительных вариантах оси наклона, при наклоне вокруг одной из которых каждая область первой группы обеспечивает свою максимальную скорость изменения степени перекрывания, образуют с референтным направлением углы, последовательно возрастающие при переходе от одной области к следующей области первой группы. В результате при изменении направления наклона относительно рассматривающего области первой группы демонстрируют, одна за другой, свое максимальное или минимальное перекрывание вдоль постоянного направления. Таким образом при поворачивании устройства самая темная или самая светлая зона устройства при рассматривании из внеосевой позиции кажется перемещающейся в идентифицируемом направлении (например вдоль прямой или изогнутой линии или к внутренней или наружной части устройства). Области первой группы предпочтительно прилегают одна к другой, так что движение кажется происходящим плавно от одной области к смежной с ней области. Однако это условие несущественно, и (как это будет описано далее) области группы могут быть разделены, например, другими областями устройства.

Желательно, чтобы при рассматривании устройства из нормальной позиции по меньшей мере три области первой группы демонстрировали, по существу, отсутствие контраста между ними. Другими словами, для рассматривающего, позиционированного на нормали к устройству, каждая область демонстрирует, по существу, ту же самую степень перекрывания, так что при таком рассматривании границы между областями неразличимы невооруженным глазом, т.е. любая информация, содержащаяся в этих областях, будет скрыта, но станет различимой при наклоне устройства.

В особенно предпочтительном примере поперечное смещение между первым и вторым паттернами является одним и тем же в каждой из по меньшей мере трех областей первой группы. Например, в определенных предпочтительных вариантах поперечное смещение между первым и вторым паттернами выбрано таким, что элементы первого паттерна являются взаимодополнительными по отношению к элементам второго паттерна, располагаясь между ними. В результате при рассматривании из нормальной позиции каждая из по меньшей мере трех областей первой группы способна демонстрировать свою максимальную степень перекрывания. Таким образом, все три области при рассматривании по нормали могут казаться темными.

В других предпочтительных случаях поперечное смещение между первым и вторым паттернами выбрано таким, что элементы первого паттерна являются не взаимодополнительными по отношению к элементам второго паттерна, будучи точно согласованными с ними по положению. В результате при рассматривании из нормальной позиции каждая из по меньшей мере трех областей первой группы способна демонстрировать свою минимальную степень перекрывания. В этих случаях все три области при рассматривании по нормали могут казаться светлыми.

Области могут иметь и некоторые промежуточные значения смещения (между значениями для взаимодополнительного и не взаимодополнительного расположений). В этом случае при рассматривании по нормали каждая область будет демонстрировать промежуточную степень перекрывания.

Желательно, чтобы для каждой области первой группы ось наклона, при наклоне вокруг которой область демонстрирует максимальную скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона, была задана направлением паттерна для области, находящимся в плоскости устройства и заданным совместно первым и вторым паттернами в соответствии с анизотропией первого и/или второго паттернов или поперечным позиционированием элементов первого паттерна относительно элементов второго паттерна. При этом направления паттерна в каждой области первой группы являются различными. Как уже было упомянуто, направление паттерна можно приписать любой паре из первого и второго паттернов, основываясь либо на направлении деталей одного или обоих паттернов, либо на относительном положении паттернов. Как описано выше, при выборе различных направлений паттерна для каждой области соответствующие области будут демонстрировать свою максимальную скорость изменения степени перекрывания при наклонах в различных направлениях.

Различия в направлениях паттерна по углу между одной и другой областями в первой группе определяют, как "быстро" зона с максимальной степенью перекрывания будет казаться перемещающейся от одной области к другой при повороте устройства: чем больше указанные различия, тем больший поворот необходим, чтобы изменилась область, демонстрирующая максимальное перекрывание, т.е. тем медленнее будет кажущееся движение (причем большой угловой шаг между областями может создать "скачкообразный" или "неожиданный" динамический эффект). Если угловой шаг небольшой, области могут последовательно демонстрировать сходное поведение, что сделает их менее различимыми. Это может оказаться полезным в определенных реализациях, но, как правило, желательно большее визуальное различие между областями, чтобы сделать динамический эффект более заметным. Особенно эффективным оказалось, чтобы соответствующие направления паттернов для по меньшей мере трех областей первой группы формировали набор направлений паттернов, взаимно развернутых на угол 5°-45°, предпочтительно 15°-40°, более предпочтительно примерно 30°.

Далее, желательно (хотя и некритично), чтобы соответствующие направления для по меньшей мере трех областей первой группы формировали набор направлений паттернов, взаимно развернутых для смежных пар направлений паттерна на, по существу, одинаковый угол. В этом случае наблюдаемый эффект движения будет перемещаться между областями при повороте устройства, по существу, с постоянной скоростью. В других случаях угол между направлениями паттерна для последовательно расположенных областей можно варьировать в различных зонах устройства для создания иллюзии ускорения и/или замедления.

Как было упомянуто, по меньшей мере три области группы могут быть расположены в любом порядке, так что движение может казаться "перескакивающим" от одной части устройства к другой. Однако в особенно предпочтительных вариантах каждое направление паттерна по меньшей мере в трех областях первой группы образует с референтным направлением угол, последовательно увеличивающийся при переходе от одной области первой группы к следующей предпочтительно на, по существу, постоянное приращение, в результате чего при изменении направления наклона относительно рассматривающего (т.е. при повороте наклоненного устройства) области первой группы демонстрируют, одна за другой, свою максимальную или минимальную степень перекрывания вдоль постоянного направления. При этом области первой группы предпочтительно прилегают одна к другой. Таким образом, движение представляется происходящим в постоянном направлении и предпочтительно непрерывно.

Может быть создана любая комбинация областей. Например, по меньшей мере три области могут быть сконфигурированы для демонстрирования своей максимальной скорости перекрывания при наклонах вокруг осей наклона, взаимно развернутых менее чем на 90°, например на 30°-60°. Однако целесообразно, чтобы по меньшей мере три области первой группы включали первую и вторую области, а оси наклона, при наклоне вокруг которых первая и вторая области демонстрируют свою максимальную скорость изменения перекрывания при изменении угла наклона, были расположены примерно под углом 90° одна к другой. В этом случае, независимо от направления наклона устройства, по меньшей мере первая или вторая области (или обе они) будет (будут) демонстрировать изменение степени перекрывания, т.е. устройство не будет казаться статичным. Кроме того, при повороте и/или наклоне устройства в различных областях устройства будут наблюдаться и максимальный, и минимальный уровни перекрывания. Целесообразно, чтобы по меньшей мере одна, предпочтительно более одной из по меньшей мере трех областей первой группы, была расположена (были расположены) между первой и второй областями. Поскольку эти промежуточные (граничные) области будут работать наиболее эффективно (быстро) при осях наклона, отличных от ортогональных осей, для которых оптимизированы первая и вторая области, они будут обеспечивать промежуточные степени перекрывания.

Желательно, чтобы изменение в направлении паттерна для первой и второй областей было равномерно распределено между промежуточными областями. Другими словами, первая группа предпочтительно содержит N областей, из которых (N-2) области расположены между первой и второй областями, а оси наклона, при наклоне вокруг одной из которых каждая из N областей демонстрирует свою максимальную скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона, взаимно развернуты на угол около 90°/(N-1).

Как и раньше, промежуточные области могут располагаться в любом порядке. Однако угол поворота соответствующей оси наклона, при наклоне вокруг которой каждая из N областей первой группы способна обеспечить свою максимальную скорость изменения степени перекрывания, относительно соответствующего направления для первой области предпочтительно увеличивается от каждой области первой группы к следующей в направлении второй области. В результате движение будет казаться происходящим непрерывно с переходом от одной области к следующей, а при рассматривании не по нормали устройство будет казаться имеющим ступенчатые изменения степени перекрывания.

Второй базовый механизм для получения описанного динамического визуального эффекта состоит в варьировании поперечного смещения между двумя паттернами от одной области к другой. Соответственно, в следующих предпочтительных реализациях поперечные смещения первого паттерна относительно второго паттерна в каждой из по меньшей мере трех областей первой группы являются различными. В результате при рассматривании из нормальной позиции наблюдается контраст между всеми областями первой группы. Когда же угол наклона изменяется относительно рассматривающего по меньшей мере вдоль одного направления наклона, происходит изменение контраста между всеми областями первой группы. Как правило, по меньшей мере одно направление наклона, обеспечивающее изменение контраста, может быть параллельно направлению поперечного смещения, но для рассматриваемых паттернов это условие несущественно. По меньшей мере одно направление наклона, обеспечивающее изменение контраста, предпочтительно является направлением, при наклоне вдоль которого паттерны обеспечивают (как было показано выше) наибольшую скорость изменения степени перекрывания, например направлением, перпендикулярным продольному направлению линейного паттерна. Изменение контраста может иметь любую форму, но, как правило, при наклоне устройства по меньшей мере в одном направлении различные области будут поочередно демонстрировать свою максимальную или минимальную степень перекрывания. При этом желательно, чтобы различные области из по меньшей мере трех областей первой группы демонстрировали свою максимальную степень перекрывания при различных углах наклона по меньшей мере вдоль одного направления наклона.

В особенно эффективных вариантах поперечное смещение между первым и вторым паттернами в постоянном направлении смещения последовательно увеличивается от одной области первой группы к следующей, предпочтительно, по существу, с постоянным приращением. В результате при любой позиции рассматривания области первой группы демонстрируют в пределах устройства ступенчато варьируемое перекрывание. При этом при изменении угла наклона вдоль направления, параллельного направлению смещения, области первой группы, расположенные последовательно вдоль постоянного направления, поочередно демонстрируют свою максимальную степень перекрывания. Это создает особенно сильный визуальный эффект, поскольку взгляд будет отслеживать наблюдаемое перемещение в постоянном направлении.

Как и раньше, желательно выполнить области первой группы прилегающими одна к другой, чтобы движение казалось плавным. Однако это условие несущественно, и области могут быть разделены, например, промежутками размером 1 см или менее или, как вариант, другими областями устройства.

Желательно, чтобы поперечное смещение между первым и вторым паттернами последовательно увеличивалось от одной области первой группы к другой, предпочтительно следующей, области первой группы менее чем на Q/4, где Q - шаг паттерна в направлении поперечного смещения, предпочтительно не более чем на Q/6, более предпочтительно не более чем на Q/8. Это приводит к мультитональному виду или к виду с различными степенями перекрывания по серой шкале. Если указанное увеличение происходит последовательно от одной области устройства к следующей, это проявляется как ступенчатое изменение перекрывания в пределах устройства. При этом при наклоне устройства "самая темная" его часть кажется движущейся в постоянном направлении. Следует отметить, что указанные изменения смещения основаны на предположении, что смещение задано в направлении, параллельном направлению наклона, при котором паттерны демонстрируют наибольшую скорость изменения степени перекрывания (например в направлении, перпендикулярном продольному направлению линейного паттерна). Если же смещение происходит в другом направлении, ключевым является компонент смещения в направлении, параллельном направлению наклона, при котором паттерны демонстрируют наибольшую скорость изменения степени перекрывания, и именно этот компонент предпочтительно имеет приведенные выше значения.

Желательно, чтобы по меньшей мере три области первой группы включали первую и вторую области, а поперечное смещение в первой области было примерно нулевым (т.е. первый и второй паттерны являлись не взаимодополнительными), а поперечное смещение во второй области равнялось Q/2, где Q - шаг паттерна в направлении поперечного смещения, и по меньшей мере одна, предпочтительно более одной из по меньшей мере трех областей первой группы была расположена (были расположены) между первой и второй областями. Таким образом, во второй области первый и второй паттерны взаимодополнительны. Поэтому при рассматривании по нормали первая и вторая области будут демонстрировать свой минимальный и максимальный уровни перекрывания соответственно, а промежуточная область (промежуточные области) - промежуточную степень (промежуточные степени) перекрывания. Такое устройство гарантирует возможность наблюдения максимального контраста.

Различия в поперечном смещении между последовательно расположенными областями предпочтительно примерно равны. Следовательно, в предпочтительном примере первая группа содержит N областей, из которых (N-2) области расположены между первой и второй областями, а поперечные смещения для каждой из N областей отличаются одно от другого примерно на Q/2(N-1). В особенно предпочтительном варианте поперечное смещение в каждой из N областей относительно поперечного смещения первой области последовательно увеличивается в направлении второй области от каждой области первой группы к следующей.

Варьирование поперечного смещения может быть реализовано различными способами. В первом предпочтительном варианте для обеспечения изменения поперечного смещения между областями элементы только первого или второго паттерна во второй и третьей областях первой группы поперечно смещены относительно элементов в первой области. Таким образом, элементы одного паттерна имеют постоянные периодичность и интервалы между элементами в первой, второй и третьей областях, а смещение имеет место в другом паттерне, на границах областей.

Во втором предпочтительном варианте для обеспечения изменения поперечного смещения между областями элементы и первого, и второго паттернов во второй и третьей областях первой группы поперечно смещены относительно элементов в первой области, причем поперечное смещение элементов в первом паттерне противоположно по направлению поперечному смещению элементов во втором паттерне. Таким образом, изменения смещения "поделены" между двумя паттернами. Размеры изменений смещения в двух паттернах могут быть равными или различными.

В одном эффективном варианте по меньшей мере две из по меньшей мере трех областей первой группы имеют поперечные смещения (относительно смещения в первой области), по существу, равные по величине, но противоположные по направлению, так что при рассматривании устройства из нормальной позиции эти две области обеспечивают, по существу, равные степени перекрывания. При этом при наклоне устройства относительно рассматривающего вдоль направления наклона, параллельного направлению смещения, одна из этих областей обеспечивает увеличенную степень перекрывания, а другая - уменьшенную степень перекрывания. Это создает особенно впечатляющий визуальный эффект, поскольку при наклоне устройства две области будут вести себя взаимно противоположным образом.

Как было показано выше, динамический эффект при переходе между областями может быть также достигнут варьированием направления паттерна между областями. В случае варьирования поперечного смещения в некоторых предпочтительных вариантах направление паттерна при переходе между областями не изменяется. Тогда целесообразное направление паттерна, находящееся в плоскости устройства, задается в каждой области совместно первым и вторым паттернами в соответствии с анизотропией первого и/или второго паттернов или поперечным позиционированием элементов первого паттерна. При этом направления паттернов в каждой из по меньшей мере трех областей первой группы предпочтительно взаимно параллельны. В особенно эффективном варианте устройство дополнительно содержит четвертую область, в которой направление паттерна образует ненулевой угол (предпочтительно составляющий примерно 90°) с направлением паттерна по меньшей мере для трех областей первой группы. В результате при наклоне устройства вдоль направления наклона, параллельного направлению смещения, четвертая область обеспечит более низкую степень изменения степени перекрывания при изменении угла наклона, чем по меньшей мере три области первой группы, предпочтительно, по существу, отсутствие изменений. Таким образом, поведение четвертой области отличается от поведения первой группы, что создает заметный контраст между ней и первой группой. Если это желательно, четвертая область может быть сконфигурирована как несущая информацию (например, выполнена в форме цифры, буквы, символа или графики), а первая группа областей действует как динамический фон, или наоборот.

Как было упомянуто, устройство может содержать, в дополнение к областям первой группы, одну или более дополнительных областей. Тогда в предпочтительном варианте первый и второй паттерны элементов будут сконфигурированы для задания второй группы областей, содержащей по меньшей мере две дополнительные области устройства. В этом случае каждая область второй группы будет демонстрировать максимальную степень перекрывания при рассматривании по меньшей мере из одной позиции для максимума и минимальную степень перекрывания при рассматривании по меньшей мере из одной позиции для минимума. При этом по меньшей мере одна позиция для максимума и по меньшей мере одна позиция для минимума образуют для каждой области набор пиковых позиций рассматривания. Наборы пиковых позиций рассматривания, ассоциированные с каждой областью второй группы, отличаются друг от друга, а первый и второй паттерны сконфигурированы так, что при изменении позиции рассматривания вторая группа областей демонстрирует изменение степени перекрывания, отличающееся от изменения, которое демонстрирует первая группа областей. Вторая группа областей может быть реализована посредством любой из технологий, описанных для первой группы. Так, вторая группа может содержать области с различными направлениями паттерна или с изменяющимся поперечным смещением. Технологии, выбранные для первой и второй групп, могут быть различными. По желанию вторая группа, как альтернатива, может быть "статичной", без каких-либо динамических вариаций между областями. Может иметься любое количество групп областей.

В особенно предпочтительной модификации первый и второй паттерны сконфигурированы так, что при изменении позиции рассматривания достигается позиция рассматривания для максимума или для минимума для каждой из по меньшей мере двух областей второй группы в порядке, совпадающем с порядком их пространственного расположения в устройстве во втором постоянном направлении, отличающемся от первого постоянного направления. Это создает сильный визуальный эффект, который крайне трудно имитировать другими средствами.

Различные группы областей в устройстве могут быть отделены одна от другой или прилегать одна к другой. Однако желательно, чтобы области первой и второй групп устройства были взаимно переплетены. Это увеличивает сложность и, тем самым, уровень защиты, обеспечиваемый устройством, а также может способствовать улучшению общего визуального эффекта.

В особенно предпочтительном варианте поперечное смещение первого паттерна относительно второго паттерна является различным в каждой из по меньшей мере двух областей второй группы, так что при рассматривании из нормальной позиции наблюдается контраст между всеми областями второй группы. При этом изменение угла наклона относительно рассматривающего вдоль по меньшей мере одного направления наклона обеспечивает изменение контраста, наблюдаемого между всеми областями второй группы, а направление смещения в первой группе областей не параллельно направлению смещения во второй группе. Таким образом, две группы областей оптимизированы для создания динамического визуального эффекта при наклоне устройства в различных направлениях. Это помогает гарантировать, что, независимо от направления наклона устройства, по меньшей мере некоторые области будут демонстрировать желательный динамический эффект.

Независимо от имеющегося количества групп областей, желательно, чтобы направление паттерна, заданное совместно первым и вторым паттернами и/или поперечное смещение между первым и вторым паттернами варьировали от одной области устройства к другой. Тем не менее, две или более областей могут иметь одинаковые значение смещения и направление паттерна, т.е. демонстрировать одинаковый вид при наклоне устройства.

Области устройства могут иметь любое желательное взаимное позиционирование. Однако желательно, чтобы по меньшей мере некоторые из них прилегали одна к другой или были разделены не более чем на 1 см, предпочтительно не более чем на 0,5 см. В этом случае рассматривающему легче заметить изменения контраста между областями при наклоне и/или повороте устройства.

Устройство может иметь любую конфигурацию, но в предпочтительных примерах области могут быть расположены так, чтобы подчеркнуть или выявить динамический эффект, наблюдаемый при наклоне и/или повороте. Так, в предпочтительных примерах области устройства расположены вдоль линии, предпочтительно вдоль прямой линии. В других предпочтительных реализациях области устройства концентричны и имеют любую форму, предпочтительно круглую, квадратную, прямоугольную или треугольную. В некоторых предпочтительных вариантах областям устройства придана форма одного (одной) или более символов, букв, цифр, изображений или спиралей, предпочтительно круглых, треугольных или квадратных спиралей.

Во многих реализациях согласно первому и второму аспектам изобретения, абсолютный или относительный размер (например, ширина линии) элементов паттерна будет постоянной по всему устройству. Однако этот размер можно варьировать, чтобы устройство создавало дополнительный визуальный эффект. Так, в предпочтительном примере абсолютный или относительный размер элементов, образующих первый и/или второй паттерны, варьирует в пределах устройства в соответствии с третьим паттерном, который представляется наложенным на устройство, а также в зависимости от расположения элементов относительно большого размера, способных демонстрировать, при любых позициях рассматривания, относительно высокую степень перекрывания по сравнению с их окружением, и элементов относительно небольшого размера, способных демонстрировать, при любых позициях рассматривания, относительно низкую степень перекрывания по сравнению с их окружением. Например, одному или обоим паттернам можно придать форму экранированного компонента с варьированием абсолютного или относительного размера элементов, обеспечивающим варьирование тона, что можно использовать для получения информационного объекта, такого как буквенно-цифровой текст, буква, цифра, символ или графика. Результирующее изображение при наклоне и/или повороте устройства будет оставаться неизменным, а описанный выше динамический эффект будет появляться как фон для изображения. Изображение может быть увязано или не увязано с формой или положением различных областей, составляющих устройство.

В каждой области устройства и первый, и второй паттерны предпочтительно являются периодичными и имеют равные периоды. Однако периодичность паттернов может варьировать от одной области к другой, и это можно использовать для варьирования наблюдаемой "скорости" динамического эффекта при наклоне или повороте устройства.

Первый и второй паттерны могут иметь много различных форм, но предпочтительно они выполнены способными к приближенному взаимному сопряжению. Другими словами, желательно обеспечить (теоретическую, а не практическую) возможность переместить два паттерна относительно друг друга так, что элементы одного паттерна "войдут", более или менее точно, в зазоры (или вторичные элементы) другого паттерна. Таким образом, данное сопряжение необязательно должно быть точным. В предпочтительных примерах первый и/или второй паттерны могут содержать любые из следующих элементов:

- элементы в форме отрезков линий, предпочтительно прямолинейные, синусоидальные или зигзагообразные элементы;

- точечные элементы, расположенные на регулярной, предпочтительно ортогональной, сетке или в виде паттерна типа шахматной доски;

- кольцевые элементы, расположенные на регулярной сетке.

Так называемые "точечные" элементы необязательно должны быть круглыми, а могут иметь любую форму, включая форму знаков, таких как буквы, цифры или другие символы. Линии или точечные элементы могут также характеризоваться негативными знаками, такими как буквы или цифры, задаваемые зазорами внутри элементов, или могут быть сформированы из множества позитивных знаков (соединенных или нет).

Как уже упоминалось, элементы первого и/или второго паттернов могут быть отделены от других элементов того же паттерна зазорами (пробелами) или контрастирующими элементами ("вторичными элементами паттерна"). Желательно, чтобы в первом и/или втором паттернах отношение зон поверхности, занятых элементами паттерна и разделяющими их зазорами или контрастирующими элементами, составляло 30-70%, предпочтительно 40-60%, более предпочтительно около 50%. Однако, как уже было упомянуто, это отношение может варьировать в пределах устройства, как вариант, в соответствии с третьим паттерном, например, чтобы задать информацию. Кроме того, независимо от наличия или отсутствия третьего паттерна, выбор соотношения элементов и разделительных зазоров или контрастирующих элементов (например, в пределах всего устройства) может приводить к различным эффектам. В частности, было обнаружено, что более высокая доля линий (например 60%) приводит к увеличению контраста между темными/светлыми областями при наклоне и/или повороте устройства по сравнению с более низким значением этой доли. В связи с этим, чтобы получить желательные эффекты, соотношение между элементами и разделительными зазорами или контрастирующими элементами может выбираться для каждого индивидуального устройства.

Отношение соответствующего размерного параметра паттерна к расстоянию между двумя паттернами (заданному прозрачным слоем) также влияет на скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона и, следовательно, на углы, на которые нужно наклонять устройство, чтобы воспринять описанные изменения вида устройства. Как правило, чем меньше отношение шага (периода) первого и/или второго паттернов к толщине прозрачного слоя, тем больше будет скорость изменения и, как следствие, меньше будут требуемые углы наклона и легче будут обеспечиваться наблюдаемые эффекты. При этом обычно предпочтительными будут наименьшие значения отношения шаг:толщина ("Q:d"), которые достижимы в рамках доступных технологий формирования паттерна. Однако авторы изобретения установили, что на практике наиболее эффективно выбрать отношение в интервале от 1,5:1 до 3:1, предпочтительно от 1,67:1 до 2,33:1, более предпочтительно около 2:1.

Минимальный размер элементов паттерна может ограничиваться технологией, применяемой для формирования паттерна. При этом, чтобы улучшить указанное отношение и чтобы индивидуальные элементы были не очень заметными для наблюдателя, желательно выбрать малый размер элементов. Элементы первого и/или второго паттернов предпочтительно имеют минимальный размер (например, ширины L), составляющий 50-150 мкм, предпочтительно около 100 мкм. Целесообразно выбрать шаг Q первого и/или второго паттернов составляющим 100-300 мкм, предпочтительно около 200 мкм.

Каждая область может иметь любой размер и форму, подходящие для выбранной конфигурации устройства. Не существует ограничения на максимальный размер каждой области. Минимальный размер каждой области по меньшей мере равен шагу первого и/или второго паттернов. Это означает, что каждая область будет содержать по меньшей мере одно повторение паттерна с требуемыми направлением паттерна и/или смещением. В случае единственного повторения паттерна в каждой области и последовательного расположения областей (описанного выше) динамический эффект будет казаться, по существу, непрерывным, без четкой границы между одной областью и следующей за ней. При увеличении размеров областей по сравнению с шагом паттерна динамический эффект становится все более "пошаговым", причем каждая область будет иметь из каждой позиции рассматривания однородный вид, который можно отличить от вида следующей области. Для получения хороших эффектов применимы оба этих подхода к формированию устройства.

Как было упомянуто, в определенных предпочтительных вариантах согласно первому и второму аспектам изобретения элементы первого и/или второго паттернов, по существу, непрозрачны, так что при повышении степени перекрывания соответствующая область представляется более темной. Однако это условие некритично, и в других случаях элементы первого и/или второго паттернов являются цветными и/или полупрозрачными. Соответственно, при изменении степени перекрывания соответствующая область представляется изменяющей свой цвет, т.е. свой цветовой тон, насыщенность и/или светлоту. Например, элементы первого паттерна могут иметь первый цвет, а элементы второго паттерна - второй цвет, отличный от первого. В результате при наблюдении в случае наклонов устройства два цвета будут "смешиваться" в различной степени, давая различные оттенки.

Согласно любым аспектам изобретения два паттерна могут формироваться с помощью любых желательных технологий. В предпочтительных случаях первый и/или второй паттерны формируются посредством печати (например, офсетной, литографической или глубокой печати), металлизации, экспонирования через маску (например, на фоточувствительный материал) или лазерной маркировки, предпочтительно на или в прозрачном слое. Например, чтобы достичь очень высокого разрешения, могут быть эффективно использованы технологии фотолитографии, подобные описанным в патентной заявке Великобритании №1117523.9, принадлежащей заявителю настоящего изобретения. Элементы паттерна могут содержать единственный слой материала или быть выполнены из нескольких наложенных друг на друга слоев. Например, если элементы являются металлическими и образованы путем их формирования из металлизированной зоны, каждый элемент паттерна может содержать слой резиста и слой металла. В многослойном элементе паттерна его слои могут отличаться по виду друг от друга (например, иметь различные цвета). Так, в особенно предпочтительных реализациях наружный слой элемента паттерна (обращенный от прозрачного слоя) может иметь один цвет (например, серебристый), тогда как самый внутренний слой (обращенный к прозрачному слою) может иметь другой цвет (например красный), так что цвет элементов одного паттерна будет различным при рассматривании устройства с одной или с другой стороны. "Внутренний" цветной слой может быть скрытым при определенных углах рассматривания и становиться видимым, в большей или меньшей степени, при наклоне устройства. Если "внутренние" цвета различны для первого и второго паттернов, в дополнение к изменению цвета при наклоне, устройство будет также иметь различный цвет в зависимости от того, какая его сторона рассматривается. Цвета могут также варьировать при переходе от одной области устройства к другой.

Как было упомянуто, защитное устройство может предназначаться для рассматривания на пропускание, когда все слои устройства являются по меньшей мере полупрозрачными (за исключением материала, формирующего элементы паттерна, который может быть непрозрачным). Однако применительно к другой реализации желательно, чтобы эффекты наблюдались при рассматривании на отражение. В этом случае устройство предпочтительно содержит также отражающую поверхность, расположенную так, что первый или второй паттерн позиционирован между ней и прозрачным слоем. При рассматривании такого устройства со стороны, снабженной другим (вторым или первым) паттерном, можно будет видеть оба паттерна на фоне отражающей поверхности.

В этой реализации два паттерна могут быть выполнены согласно любому рассмотренному выше варианту. Однако по меньшей мере для некоторых конструкций результирующий оптический эффект может не быть идентичным получаемому в версии устройства, работающего на пропускание при тех же самых паттернах. Это обусловлено присутствием дополнительного паттерна в форме отраженного изображения первого или второго паттерна (того из них, который пространственно удален от отражающей поверхности). Например, если первый и второй паттерны имеют взаимное поперечное смещение, которое изменяется от одной области к следующей (как это было описано), визуальный эффект смещения будет комбинироваться с дополнительным варьированием перекрывания при наклоне устройства вследствие взаимодействия одного или обоих паттернов с их отражениями. Это свойство можно использовать для генерирования особенно сложных визуальных эффектов, которые очень трудно имитировать. Если паттерн (паттерны), отделенный (отделенные) от отражающей поверхности, состоит (состоят) из нескольких слоев различного цвета (как это описано выше), отраженное изображение паттерна (паттернов) может иметь цвет, отличный от цвета самих паттернов, внося в создаваемый эффект дополнительные уровни сложности.

Чтобы еще больше повысить защитные свойства устройства, элементы первого и/или второго паттернов могут содержать защитное вещество, такое как люминесцентный, флуоресцентный, термохромный, двулучепреломляющий или поляризующий материал или материал, чувствительный к УФ излучению. Такой материал может быть включен, например, в любой слой (любые слои) многослойного элемента паттерна. Альтернативно или в дополнение, цветовой оттенок и/или защитное вещество, такое как люминесцентный, флуоресцентный, термохромный, двулучепреломляющий или поляризующий материал или материал, чувствительный к УФ излучению, могут иметься в прозрачном слое.

Устройство может также содержать декоративный, предпочтительно напечатанный, слой, несущий четвертый паттерн. Этот слой можно использовать, например, чтобы задать контур изображения, "заполняемого" описанным динамическим эффектом, или для создания фона такого изображения.

Первый и/или второй паттерны могут также иметь границу (обычно именуемую "контурной линией"), очерчивающую каждую из по меньшей мере трех областей и отграничивающую ее от прилегающей к ней области. Присутствие такой линии обеспечивает более четкий визуальный раздел между всеми областями, тогда как ее отсутствие создает эффект "большей плавности". В зависимости от конструкции устройства предпочтительным может быть любой из этих вариантов.

Согласно третьему аспекту изобретения создано защитное устройство, содержащее первый паттерн элементов и отражающую поверхность, пространственно разделенные прозрачным слоем, причем первый паттерн элементов препятствует прохождению света, отражаемого в сторону рассматривающего устройство, в степени, зависящей от позиции рассматривания, и сконфигурирован с возможностью задания по меньшей мере двух областей устройства. Первая из этих областей демонстрирует максимальную скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона в случае наклона устройства относительно рассматривающего вокруг первой оси наклона, а вторая - в случае наклона устройства относительно рассматривающего вокруг второй оси наклона, непараллельной первой оси наклона.

Изобретение согласно третьему аспекту использует принципы, уже описанные применительно к его первому и второму аспектам, для создания оптически изменяющегося визуального эффекта. Однако, вместо выполнения первого и второго паттернов на любой стороне прозрачного слоя (хотя, как это будет описано далее, второй паттерн может быть исключен), в рамках третьего аспекта изобретения второй паттерн является "виртуальным" паттерном, образованным, как отражение первого паттерна. При рассматривании устройства в отраженном свете наблюдатель воспринимает сочетание первого паттерна и его отражения, образованного отражающей поверхностью. При наклоне и/или повороте устройства первый паттерн и его отражение будут восприниматься перемещающимися один относительно другого подобно тому, как это было описано применительно к паттернам, разделенным прозрачным слоем. Другими словами, первый паттерн и его отраженное изображение взаимодействуют, обеспечивая перекрывание отраженного устройством света в степени, зависящей от угла рассматривания. Таким образом, при определенных углах рассматривания зазоры между элементами первого паттерна будут представляться "заполненными" элементами отраженного, виртуального паттерна, что соответствует максимальной степени перекрывания. В то же время при других углах рассматривания реальные и виртуальные элементы паттерна будут взаимно налагаться, в большей или меньшей степени, что приведет к меньшей степени перекрывания. Должно быть понятно, что термин "перекрывание" имеет в этом контексте то же значение, что и применительно к первому и второму аспектам, а элементы первого паттерна, как правило, имеют более высокую оптическую плотность, чем прозрачный слой, являясь, например цветными и/или непрозрачными. Таким образом, изменение степени перекрывания может проявляться, как изменение темности устройства или как изменение его цвета или цветовой интенсивности.

При выполнении устройства описанным образом, с использованием отражающей поверхности, эффект "переключения" или динамические визуальные эффекты, описанные для первого и второго аспектов изобретения соответственно, могут наблюдаться в отраженном свете. Это представляется полезным, поскольку такое устройство может быть встроено в любой объект или нанесено на него, т.к. снимается требование прозрачности или полупрозрачности части объекта, несущей устройство, чтобы обеспечить прохождение света сквозь устройство. Так, устройство может быть введено в защитную нить, встраиваемую известным образом в банкноту так, что части нити видны через окна, имеющиеся только на одной стороне банкноты. Устройство может быть включено также в изделие типа стикера для прикрепления к любому объекту.

Дополнительное преимущество этого аспекта изобретения состоит в том, что требуемая толщина прозрачного слоя для любого требуемого отношения шага к расстоянию между паттернами (Q:d) меньше, чем в соответствующих реализациях предыдущих аспектов изобретения. Это обусловлено тем, что отраженный, "виртуальный" паттерн представляется рассматривающему, как расположенный на некотором расстоянии позади отражающей поверхности, т.е. эффективная толщина прозрачного слоя удваивается. Соответственно, для получения того же визуального результата можно использовать прозрачный слой с толщиной, равной половине толщины, используемой в предыдущих вариантах. Это позволяет создать более тонкое и более гибкое устройство, что может быть полезным при встраивании его, например, в документ (такой как банкнота). Альтернативно, толщина прозрачного слоя может быть сохранена; поскольку в этом случае эффективное отношение (Q:d) уменьшается, визуальный эффект по сравнению с реализациями предыдущих аспектов будет усилен (в частности, изменения степени перекрывания будут наблюдаться при меньших углах наклона).

Реализации согласно третьему аспекту изобретения могут использоваться для создания защитных устройств, способных демонстрировать многие из эффектов, описанных в рамках первого аспекта изобретения. Так, в предпочтительных вариантах при наклоне устройства вокруг первой оси наклона вторая область устройства обеспечивает, по существу, отсутствие изменений перекрывания. Первая и вторая оси наклона предпочтительно, по существу, взаимно перпендикулярны и способны демонстрировать, по существу, отсутствие контраста между ними при рассматривании устройства из нормальной позиции.

Как и в рамках первого аспекта, для каждой области ось, при наклоне вокруг которой область способна демонстрировать максимальную скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона, предпочтительно задана находящимся в плоскости устройства направлением паттерна для области. При этом направление паттерна задано анизотропией элементов первого паттерна, а направления паттернов первой и второй областей не параллельны одно другому. Направление паттерна первой области предпочтительно образует с направлением паттерна второй области угол, составляющий 5°-90°, предпочтительно 45°-90°, более предпочтительно 75°-90°.

Реализации согласно третьему аспекту изобретения могут использоваться также для создания защитных устройств, способных демонстрировать многие из эффектов, описанных в рамках второго аспекта изобретения. Однако, поскольку виртуальный паттерн является отражением первого паттерна, в отсутствие еще одного паттерна невозможно обеспечить взаимное поперечное смещение двух паттернов. Виртуальные элементы паттерна будут во всех случаях точно перекрыты "реальными" элементами первого паттерна (т.е. элементы полностью не взаимодополнительны). Тем не менее, могут быть реализованы динамические визуальные эффекты, использующие различные направления наклона. Поэтому в предпочтительных вариантах заданы по меньшей мере три области, составляющие первую группу областей, и каждая из указанных областей демонстрирует максимальное перекрывание при изменении угла наклона в случае наклона устройства относительно рассматривающего вокруг различных осей наклона. В результате при изменении направления наклона относительно рассматривающего различные области из по меньшей мере трех областей первой группы поочередно обеспечивают свою максимальную степень перекрывания. Как и в рамках второго аспекта изобретения, можно использовать более одной группы областей, предпочтительно демонстрирующих различное поведение.

В особенно предпочтительных вариантах паттерн сконфигурирован обеспечивающим возможность поочередного достижения, при изменении позиции рассматривания, соответствующей позиции для максимума или минимума для каждой из по меньшей мере трех областей первой группы в том же порядке, в котором соответствующие области расположены в устройстве в первом постоянном направлении. Наиболее целесообразно, чтобы оси наклона, при наклоне вокруг одной из которых каждая область первой группы обеспечивает свою максимальную скорость изменения степени перекрывания, образовывали с референтным направлением углы, последовательно возрастающие при переходе от одной области к следующей области. В результате при изменении направления наклона относительно рассматривающего смежные области будут демонстрировать, одна за другой, свое максимальное или минимальное перекрывание.

Оси наклона, обеспечивающие самые значительные (самые быстрые) изменения для каждой области, обычно задаются направлением паттерна в каждой области. При этом направления паттернов по меньшей мере трех областей первой группы предпочтительно образуют набор направлений паттерна, взаимно развернутых на угол 5°-45°, предпочтительно 7°-25°, более предпочтительно около 15°. Желательно, чтобы направления паттернов по меньшей мере трех областей первой группы образовывали набор взаимно развернутых направлений паттерна, а углы поворота являлись одинаковыми для каждой пары направлений паттерна, смежных в угловом направлении.

В наиболее предпочтительном варианте каждое направление паттерна по меньшей мере в трех областях первой группы образует с референтным направлением угол, последовательно увеличивающийся при переходе от одной области к следующей, смежной с ней области, предпочтительно на, по существу, постоянное приращение. В результате при изменении направления наклона относительно рассматривающего смежные области будут демонстрировать, одна за другой, свою максимальную или минимальную степень перекрывания.

Целесообразно, чтобы по меньшей мере одна, предпочтительно более одной из по меньшей мере трех областей первой группы была расположена (были расположены) между первой и второй областями. Если первая группа содержит N областей, из которых (N-2) области расположены между первой и второй областями, оси наклона, при наклоне вокруг одной из которых каждая из N областей обеспечивает свою максимальную скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона, предпочтительно взаимно развернуты на угол около 90°/(N-1). При этом угол поворота соответствующей оси наклона, при наклоне вокруг которой каждая из N областей первой группы способна обеспечить свою максимальную скорость изменения степени перекрывания, относительно соответствующего направления для первой области предпочтительно увеличивается от каждой области первой группы к следующей в направлении второй области.

Как уже было упомянуто, если используется единственный паттерн элементов, некоторые эффекты, основанные на изменении поперечного смещения, нельзя реализовать. Однако в другом предпочтительном варианте устройство дополнительно содержит второй паттерн элементов, расположенный между отражающей поверхностью и прозрачным слоем и предпочтительно выполненный в или на отражающей поверхности. Второй паттерн может быть использован для обеспечения изменений смещения в дополнение к рассмотренному изменению направления паттерна. Таким образом, в особенно предпочтительном примере поперечные смещения первого паттерна относительно второго паттерна по меньшей мере в некоторых из по меньшей мере двух областей являются различными. В результате обеспечивается возможность наблюдения контраста между указанными областями, причем обеспечивается возможность изменения контраста между областями при изменении угла наклона относительно рассматривающего по меньшей мере вдоль одного направления наклона. Варьирование поперечного смещения может иметь место между всеми областями; альтернативно, группы из нескольких областей могут иметь одинаковый уровень смещения.

Вследствие присутствия отраженного "виртуального" паттерна общий визуальный эффект включает ступенчатое изменение контраста в пределах устройства, которое перемещается при наклонах устройства, но на которое наложено дополнительное варьирование темных и светлых зон в каждой области. Тем самым обеспечиваются особенно сложные визуальные эффекты, которые крайне трудно имитировать.

Как и согласно первому и второму аспектам изобретения, элементы паттерна могут состоять из единственного слоя или быть многослойными. В последнем случае наложенные друг на друга слои могут иметь различные цвета. Такая реализация особенно предпочтительна в рамках третьего аспекта изобретения, поскольку, если наружный и самый внутренний слои элементов паттерна имеют различный вид (например, различный цвет), вид элементов виртуального "второго" паттерна (т.е. отражения первого паттерна) будет отличаться от вида первого паттерна. Это позволяет создать впечатление, что каждая область изменяется из бесцветной при рассматривании устройства по нормали (т.к. отраженное изображение первого паттерна будет полностью скрыто под самим этим паттерном) в приобретающую, при наклоне устройства от нормали, "ранее скрытый" цвет. Поскольку скорости изменений для разных областей будут различными для любого направления наклона, при наклонах устройства одна область будет демонстрировать цвет раньше другой. В результате создается сильный контраст между областями. Если элементы паттерна в различных областях имеют самый внутренний слой, изменяющий свой цвет от одной области к другой, эта особенность также будет выявляться при наклоне, создавая сильный эффект контраста. Первый паттерн может содержать линейные или точечные элементы или любые иные варианты элементов, рассмотренные применительно к первому и второму аспектам изобретения.

Как и в изобретениях согласно первому и второму аспектам, прозрачный слой может иметь цветовой оттенок и/или содержать защитное вещество, такое как люминесцентный, флуоресцентный, термохромный, машиночитаемый, двулучепреломляющий, поляризующий или прозрачный магнитный материал или материал, чувствительный к УФ излучению. Паттерн элементов можно сформировать, используя любую из рассмотренных выше технологий, например печать или металлизацию. Многослойные элементы паттерна можно сформировать, например, нанесением двух или более наложенных друг на друга слоев, например нанесением цветного резиста на слой металла и проведением травления с целью удалить зоны, не покрытые резистом, с получением элементов паттерна, имеющих слои металла и резиста. По желанию, может быть добавлен декоративный слой, несущий четвертый паттерн, предпочтительно печатный декоративный слой.

Чтобы получить резкие изображения элементов паттерна, отражающая поверхность предпочтительно является зеркальной. Для формирования отражающей поверхности применим любой материал, обеспечивающий формирование отражения элементов паттерна. Однако желательно, чтобы отражающая поверхность содержала отражающий слой, прилегающий к прозрачному слою и предпочтительно содержащий металлический материал, тонкопленочную структуру или материал с показателем преломления, отличным от показателя преломления прозрачного слоя. Если желательно, чтобы устройство в целом было прозрачным, можно использовать материал с высоким показателем преломления.

Авторы изобретения установили, что защитные устройства типа описанных выше, т.е. содержащие два паттерна элементов, могут быть, в зависимости от конкретной конструкции, устойчивы в отношении различных вариантов рассогласования между паттернами. Это может быть полезным, поскольку упрощает производство устройства. Однако по той же причине возрастает риск успешного изготовления поддельного устройства.

Изобретение в своем четвертом аспекте решает эту проблему созданием защитного устройства, содержащего первый паттерн элементов и второй, наложенный на первый, паттерн элементов, пространственно разделенные прозрачным слоем и совместно препятствующие прохождению света через устройство к рассматривающему его в степени, изменяющейся в зависимости от позиции рассматривания. При этом внутри первого паттерна образована первая вырезанная зона, в которой отсутствуют элементы паттерна, а внутри второго паттерна образована вторая вырезанная зона, в которой отсутствуют элементы паттерна. По меньшей мере часть первой вырезанной зоны имеет те же форму и размеры, что и по меньшей мере часть второй вырезанной зоны, а первая и вторая вырезанные зоны согласованы одна с другой так, что, по меньшей мере при рассматривании по нормали, свет проходит к рассматривающему по меньшей мере через части двух вырезанных зон.

Следует отметить, что такое использование вырезанных зон не ограничено защитными устройствами согласно первому, второму или третьему аспекту изобретения, а может быть полезным в любом защитном устройстве, в котором высокая точность согласования между двумя линейными паттернами некритична для достижения базового визуального эффекта. Примеры таких устройств включают, помимо устройств согласно первому, второму и третьему аспектам изобретения, устройства на основе интерференционного эффекта муара и другие устройства, описанные в принадлежащей заявителю патентной заявке Великобритании №1117523.9.

Снабжение обоих паттернов вырезанными зонами, одна из которых (или ее часть) имеет одни и те же форму и размеры, что и другая зона (или ее часть), и взаимное согласование их положений увеличивают трудности успешного изготовления устройства и, тем самым, улучшают защитное устройство. Если соответствующие части вырезанных зон совмещены правильно, две согласованные зоны образуют зону, сквозь которую может проходить свет без его перекрывания любыми элементами паттерна, так что зона будет более светлой (яркой), чем остальное устройство. Если же, однако, достаточная точность согласования (например в поддельном устройстве) не достигнута, яркость вырезанных зон будет ослаблена (или, предпочтительно, вырезанные зоны вообще не будут видны), поскольку зона в первом паттерне наложится, по меньшей мере в некоторой степени, на часть второго паттерна, и наоборот. Такое наложение не позволит наблюдать вырезанные зоны, т.е. некоторые элементы не будут иметь ожидаемого вида или могут полностью исчезнуть. Это создаст значительное препятствие для подделывания и, соответственно, очевидное средство проверки подлинности документа.

Согласуемые части вырезанных зон должны иметь форму и размеры, способствующие быстрому обнаружению рассогласования; соответственно, минимальные размеры каждой зоны должны быть того же порядка, что и допуск на согласование для профессиональной системы изготовления, меньше такого допуска для непрофессионального оборудования, но достаточно большими, чтобы контролер (например кассир) мог различить соответствующие детали. В эффективных вариантах каждая из первой и второй вырезанных зон имеет, по меньшей мере в одном направлении, минимальный размер не более 5 мм, предпочтительно не более 3 мм, более предпочтительно не более 1 мм, еще более предпочтительно не более 0,5 мм, наиболее предпочтительно не более 250 мкм. Например, используя профессиональную литографскую печатную машину, можно обеспечить допуск на согласование около 200 мкм, что позволяет надежно воспроизвести вырезанную зону, имеющую ширину 250-500 мкм. Однако струйный принтер, который может быть доступен потенциальному изготовителю подделки, способен обеспечить согласование только в пределах около 500 мкм, так что воспроизведение такой зоны будет крайне затруднительным.

Тем не менее, вырезанная зона необязательно должна иметь минимальные размеры на этом уровне, т.к. даже вырезы несколько больших размеров позволят выявить рассогласование, поскольку их вид в проходящем свете существенно изменится вследствие наложения части одного паттерна на вырез.

Как уже упоминалось, только части каждого выреза должны быть согласованы. Поэтому один или оба выреза могут выходить за пределы согласованных частей, например, если это соответствует дизайну. Тем не менее, желательно, чтобы вырезы полностью соответствовали друг другу.

Первая и вторая вырезанные зоны могут быть окружены соответственно первым и вторым паттернами со всех сторон; в альтернативных предпочтительных вариантах каждая из первой и второй вырезанных зон прилегает к краю первого или второго паттерна соответственно.

В особенно предпочтительных реализациях согласуемая часть каждой вырезанной зоны имеет форму одной или более линий с шириной, имеющей указанные выше значения. Линия (линии) проходит (проходят) в плоскости устройства по меньшей мере в двух различных направлениях. Это позволит идентифицировать рассогласование в любом направлении, поскольку будет изменен вид линии по меньшей мере в одном направлении. Одна или более линий могут быть непрерывными (например, включать угол или пересечение или быть криволинейными) или отделенными одна от другой.

Каждая из первой и второй вырезанных зон предпочтительно образует информационный компонент, такой как буква, цифра, символ, или часть указанного компонента, или графику, или паттерн, такой как гильотировка или паттерн из тонких линий. Это поможет пользователю распознавать и идентифицировать вырезанную зону в подлинных устройствах. В таких случаях информационный компонент предпочтительно выполняется с шириной линии не более 5 мм, предпочтительно не более 3 мм, более предпочтительно не более 1 мм, еще более предпочтительно не более 0,5 мм, наиболее предпочтительно не более 250 мкм. В результате любое рассогласование будет изменять вид информационного компонента или приводить к его исчезновению. Целесообразно, чтобы одна или обе вырезанные зоны имели хорошо различимый контур. Это поможет четко задать соответствующий компонент, особенно если только часть информационного компонента задается вырезанными зонами, поскольку остальная его часть может также задаваться тем же контуром, что облегчит распознавание компонента и привлечет внимание к необходимости присутствия вырезанной зоны.

Визуальный эффект, который могут создавать два паттерна, может быть основан на любом известном механизме. Так, в предпочтительных вариантах первый и второй паттерны могут совместно обеспечивать, за пределами вырезанных зон, эффект венецианских жалюзи, интерференционный эффект муара, эффект анимации, создаваемый посредством барьерной полоски (описанный в WO 2011/007344) или оптически изменяющийся эффект, наблюдаемый в проходящем свете в результате комбинации модифицированных линейных структур (например, как это описано в WO 2011/076361).

В особенно предпочтительных вариантах два паттерна выполнены с возможностью демонстрировать эффекты типа описанных применительно к любому из первого, второго и третьего аспектов изобретения, т.е. защитное устройство может дополнительно содержать любые из рассмотренных выше признаков.

Защитные устройства, описанные в связи с первым, вторым, третьим и четвертым аспектами изобретения, могут использоваться многими различными способами. Соответственно, изобретение предлагает также защитное изделие, содержащее защитное устройство согласно любому из рассмотренных аспектов. Данное изделие предпочтительно является защитной нитью, полоской или фольгой горячего тиснения или защитным патчем (patch) или ярлыком.

Такое защитное изделие может быть нанесено на любой объект или встроено в него. Однако особенно важным является использование таких устройств в защищенных документах, которые желательно сделать проверяемыми на аутентичность. В связи с этим изобретение предлагает также защищенный документ, содержащий описанное защитное изделие, которое предпочтительно расположено в области прозрачного окна документа или введено в него в качестве нити, или прикреплено к поверхности документа.

Однако требование формирования защитного устройства в составе защищенного изделия до встраивания данного устройства в объект или закрепления на нем не является критичным. Поэтому изобретение охватывает также защищенный документ, содержащий защитное устройство согласно любому из описанных аспектов. Такой документ содержит также прозрачную основу, образующую прозрачный слой защитного устройства. При этом защищенный документ может содержать прозрачный слой как свою интегральную часть, на которую, чтобы сформировать защитное устройство, наносятся описанные выше паттерны элементов (или один паттерн и отражающая поверхность). Защищенный документ предпочтительно является одним из группы, включающей: денежные знаки (например банкноты, особенно полимерные банкноты), идентификационные документы и карты, паспорта, лицензии, сертификаты подлинности, чеки, марки или любые другие документы, обладающие ценностью.

Краткое описание чертежей

Далее, со ссылками на прилагаемые чертежи, будут описаны примеры защитных устройств, защищенных изделий и документов.

Фиг. 1 - это схематичная диаграмма, определяющая систему отсчета и определенные направления и углы относительно слоя 1, несущего образец защитного устройства 10.

На фиг. 2(a) иллюстрируется часть защитного устройства в соответствии с первым вариантом изобретения; фиг. 2(b) и 2(c) иллюстрируют альтернативные паттерны для использования в устройстве.

На фиг. 3(a) показана, в сечении, часть устройства в соответствии со вторым вариантом; фиг. 3(b) на видах (i)-(v) иллюстрирует прохождение света через устройство по фиг. 3(a) для пяти выбранных углов рассматривания; на фиг. 3(c) приведен график, иллюстрирующий степень D перекрывания (темности), демонстрируемую устройством по фиг. 3(a) при различных углах рассматривания; фиг. 3(d) на видах (i)-(v) иллюстрирует прохождение света через устройство по фиг. 3(a) для пяти углов рассматривания с учетом показателя преломления устройства; на фиг. 3(e) показаны соответствующие изменения степени перекрывания в зависимости от угла наклона; на фиг. 3(f) и 3(g) приведены графики, иллюстрирующие изменение степени перекрывания при изменении угла наклона для устройства по фиг. 3(a), реализованного с различными отношениями шаг:толщина.

На фиг. 4(a) представлено защитное устройство в соответствии с третьим вариантом изобретения; на фиг. 4(b) часть этого устройства показана в увеличенном масштабе; фиг. 4(c) и 4(d) иллюстрируют вид устройства по фиг. 4(a) при различных углах рассматривания, а фиг. 4(e) и 4(f) - это графики, иллюстрирующие изменения степени D перекрывания, демонстрируемого устройством, при изменении угла рассматривания для направлений TD1 и TD2 наклона соответственно.

На фиг. 5(a) представлено защитное устройство в соответствии с четвертым вариантом изобретения; фиг. 5(b) иллюстрирует, в пространственном изображении, положения двух наблюдателей относительно устройства; на фиг. 5(c) приведены графики, иллюстрирующие изменение степени D перекрывания, демонстрируемого устройством при различных углах наклона вдоль первого направления TD1 наклона, а на фиг. 5(d) - графики, иллюстрирующие изменение степени D перекрывания, демонстрируемого устройством при различных углах наклона вдоль второго направления TD2 наклона.

На фиг. 6(a) представлено защитное устройство в соответствии с пятым вариантом изобретения, рассматриваемое из нормальной позиции; фиг. 6(b) иллюстрирует, в пространственном изображении, положения трех наблюдателей относительно устройства; а фиг. 6(c)-6(f) иллюстрируют виды устройства по фиг. 6(a) из различных позиций рассматривания.

На фиг. 7(a) показано защитное устройство в соответствии с шестым вариантом изобретения; на фиг. 7(b) показана, в увеличенном масштабе, часть этого устройства; на фиг. 7(c) представлено, для облегчения понимания, пересечение четырех направлений паттернов; на фиг. 7(d), на видах (i)-(iv), иллюстрируются соответствующие области устройства по фиг. 7(a) и соответствующий компонент а паттерна b в направлении, перпендикулярном к направлению TD наклона; на фиг. 7(e) приведены графики, иллюстрирующие для каждой области устройства по фиг. 7(a) изменение степени D перекрывания при изменении угла наклона вдоль направления TD наклона, причем устройство выполнено с первым отношением шаг:толщина, а на фиг. 7(f) аналогичные графики представлены для устройства, выполненного со вторым отношением шаг:толщина.

На фиг. 8(a) и 8(b) представлены первый и второй паттерны для использования в седьмом варианте изобретения.

На фиг. 9(a) представлен, на виде по нормали, восьмой вариант изобретения; на фиг. 9(b) устройство по фиг. 9(a) показано наклоненным вдоль направления TD1 наклона; фиг. 9(c) иллюстрирует модификацию восьмого варианта.

На фиг. 10 представлено, на виде по нормали, защитное устройство в соответствии с девятым вариантом изобретения.

На фиг. 11 представлены графики, иллюстрирующие изменения степени D перекрывания, демонстрируемые устройствами по фиг. 9 и 10 при изменении угла наклона вдоль направления TD1 (=TD3).

На фиг. 12(a) представлено защитное устройство в соответствии с десятым вариантом изобретения; на фиг. 12(b) показано то же самое устройство и проиллюстрировано перекрывание проходящего через него света.

На фиг. 13 показана, в сечении, часть варианта по фиг. 12(a).

На фиг. 14(a) и 14(b) представлены первый и второй паттерны соответственно для использования в защитном устройстве согласно одиннадцатому варианту.

На фиг. 15(a) и 15(b) представлены первый и второй паттерны соответственно для использования в защитном устройстве согласно двенадцатому варианту.

На фиг. 16(a) представлено защитное устройство в соответствии с тринадцатым вариантом; на фиг. 16(b) показана, в увеличенном масштабе, часть этого устройства.

На фиг. 17 схематично представлено защитное устройство в соответствии с четырнадцатым вариантом изобретения.

На фиг. 18 показано защитное устройство в соответствии с пятнадцатым вариантом изобретения.

На фиг. 19 и 20 представлены защитные устройства в соответствии с шестнадцатым и семнадцатым вариантами изобретения соответственно.

На фиг. 21(a), 21(b) и 21(c) защитное устройство согласно восемнадцатому варианту изобретения иллюстрируется соответственно на виде в плане, в поперечном сечении и в поперечном сечении со схематичным представлением хода лучей.

На фиг. 22 показано защитное устройство согласно девятнадцатому варианту.

На фиг. 23(а)-23(g) схематично иллюстрируются, на видах по нормали и под определенными углами, альтернативные примеры паттернов для использования в любом из вариантов.

На фиг. 24(а)-24(k) иллюстрируются другие альтернативные паттерны для использования в любом из вариантов.

На фиг. 25(а)-25(с) представлены, на виде в плане (i) и в поперечном сечении (ii), примеры защищенных документов, снабженных защитным устройством в соответствии с любым из вариантов.

На фиг. 26(a), 26(b) и 26(c) представлен, на виде спереди, виде сзади и в поперечном сечении соответственно, еще один пример защищенного документа, снабженного защитным устройством согласно любому из вариантов.

Осуществление изобретения

Для облегчения понимания далее в описании ссылки на определенные направления будут приводиться с использованием обозначений, приведенных на фиг. 1. На фиг. 1 представлен пример защитного устройства 10, выполненного на слое 1, т.е. находящегося на примерно планарной поверхности, заданной ортогональными осями X и Y. Третья ортогональная ось Z нормальна к плоскости устройства; соответственно, наблюдатель, рассматривающий устройство 10 из любого положения вдоль оси Z, занимает нормальную позицию рассматривания. На фиг. 1 условно показан наблюдатель O1 в произвольной позиции рассматривания (viewing position, VP), смещенной относительно нормальной. Позиция VP рассматривания задается углом θ наклона между линией, направленной к позиции VP рассматривания, и нормалью (осью Z) в комбинации с направлением наклона (tilt direction, TD) или осью наклона (tilt axis, TA). Направление TD наклона - это линия пересечения плоскости, в которой происходит наклон, с плоскостью устройства, тогда как ось TA наклона - это ось, вокруг которой происходит наклон. По определению, для любой позиции рассматривания направление TD наклона будет перпендикулярно оси TA наклона, причем обе эти линии лежат в плоскости устройства. Направление TD наклона и ось TA наклона могут быть заданы посредством их картезианских координат в плоскости X, Y, но более удобно это сделать в терминах угла ϕ между соответствующим направлением и осью X, как это показано на фиг. 1. Поворот устройства вокруг оси Z будет изменять значение ϕ, так что наблюдатель O1, отмеченный на фиг. 1, будет видеть устройство из ряда позиций рассматривания, расположенных на поверхности конуса, изображенного штрихпунктирной линией.

"Осуществление наклона" в данном контексте соответствует изменению угла θ наклона, а "осуществление поворота" - изменению угла ϕ. Изменение позиции рассматривания может включать осуществление наклона и/или поворота.

На фиг. 2 показана часть устройства в соответствии с первым вариантом изобретения. Устройство 10 содержит прозрачный слой 1, который может, как вариант, являться многослойной структурой, образованной например, одним или более, по существу, оптически прозрачными полимерами, такими как полипропилен, полиэтилентерефталат, полиэтилен, полиамид, поликарбонат, полиметилметакрилат или полиэтиленнафталат, и снабженной, на противоположных сторонах слоя 1, первым и вторым паттернами P1 и P2. В данном примере паттерны P1 и P2 представлены сформированными на поверхностях слоя 1; однако, на практике они могут находиться на отдельных листах, наложенных на каждую сторону прозрачного слоя. В таких случаях прозрачный слой 1 может быть сформирован, как воздушный зазор, без применения какого-либо материала. Паттерны P1 и P2 могут быть сформированы посредством любых доступных процессов, включая, например, печать, предпочтительно литографскую, глубокую или офсетную, металлизацию или лазерную маркировку. При этом каждый паттерн может быть однослойным или многослойным. Альтернативно, один или оба паттерна могут быть сформированы, например, экспонированием фоточувствительного материала через маску. Каждый из паттернов P1 и P2 состоит из элементов 11, 13 паттерна, которые могут быть разделены зазорами 12, 14 (как это показано на фиг. 2(a)) или вспомогательными (вторичными) элементами паттерна, отличающимися по виду (например, по цвету) от основных (первичных) элементов 11, 13 паттернов. Элементы 11 паттерна могут быть полупрозрачными (например, обладающими цветовым оттенком); однако, в наиболее предпочтительных примерах они имеют высокую оптическую плотность (т.е. более высокую, чем у прозрачного слоя 1) и предпочтительно являются, по существу, непрозрачными. Так, они могут быть напечатаны темной краской, например черной или темно-зеленой. Как это будет описано далее, если элементы паттерна являются многослойными, их слои могут иметь различный вид (например, различные цвета). Описанные особенности формирования элементов паттерна применимы ко всем рассматриваемым вариантам.

Первый и второй паттерны P1 и P2 по меньшей мере частично наложены друг на друга. Следует, однако, отметить, что наложение имеет место для каждого паттерна в целом, но необязательно к их индивидуальным элементам. В частности, хотя на фиг. 2 элементы 11 паттерна P1 согласованы с соответствующими им элементами 13 паттерна P2, это справедливо не для всех рассматриваемых примеров.

В данном варианте первый и второй паттерны P1 и P2 - это паттерны линейных элементов 11, 13 с постоянным шагом Q и шириной L линий, которая в данном случае, по существу, равна зазору (интервалу) G между каждой парой линий. Следует отметить, что постоянство шага Q или ширины L линии в пределах всего устройства не является критичным, но для любого взятого отдельно участка эти параметры паттерна P1 должны быть примерно равны таким же параметрам паттерна P2. Чем больше ширина L линии, выраженная как доля шага Q, тем более темным будет представляться устройство. Это свойство можно варьировать по поверхности устройства, чтобы придать (если это представляется желательным) паттерну или наложенной на него графике описываемые далее эффекты.

В случае линейного паттерна с ним может быть ассоциировано направление PDa паттерна, ориентированное параллельно продольной оси линейных элементов 11, 13. Однако условие согласования направления паттерна с осями удлиненных элементов паттерна не является существенным: направление паттерна может определяться любой или несколькими любыми деталями, относительно которых может быть задано направление. Например, в случае линейного паттерна по фиг. 2(a) направление паттерна может в равной степени определяться направлением PDb, которое перпендикулярно продольному направлению линейных элементов.

Следует отметить, что это же правило применимо к любому анизотропному паттерну, причем паттерн необязательно должен содержать удлиненные (вытянутые в длину) элементы. Так, на фиг. 2(b) показан альтернативный паттерн, состоящий из элементов-точек 15, размещенных по квадратной сетке. На фиг. 2(b) показано, что в данном примере направления PDa и PDb паттерна могут быть определены по выбранным точечным элементам. При этом не имеет значение то, что, в случае поворота на 90°, за заданные направления PDa и PDb для паттерна могут быть приняты направления между другими точечными элементами на той же сетке (например направление , показанное штриховыми линиями), поскольку, вследствие вращательной симметрии паттерна, свойства устройства окажутся идентичными.

Можно также задать направление PD паттерна и в случаях, когда каждый индивидуальный первый и второй паттерны P1 и P2 являются, по существу, анизотропными в плоскости X-Y, если эти паттерны взаимно смещены в поперечном направлении. Например, как показано на фиг. 2(c), если паттерны P1 и P2 состоят из концентрических окружностей, в каждом индивидуальном паттерне может оказаться невозможным задать направление PD для паттерна; поскольку одну ориентацию в плоскости X-Y нельзя отличить от другой. Однако в данном примере второй паттерн P2 поперечно смещен относительно первого паттерна P1 в направлении, отмеченном линией PDa, которая и задает направление паттерна. Разумеется, вместо этого направления можно использовать любое другое направление, например PDb, заданное относительно направления смещения.

Как показывают эти примеры, элементы паттерна можно варьировать в широком диапазоне форм, включая линейные и точечные элементы. В других примерах точечные элементы могут располагаться вдоль линий для создания впечатления наличия линейных элементов.

Точечные элементы не должны быть обязательно круглыми, а могут иметь любую форму, включая форму знаков, таких как буквы, цифры или другие символы. Линии и/или точечные элементы могут также характеризоваться негативными знаками, такими как пробелы внутри них, или могут быть сформированы из множества позитивных знаков (соединенных или нет), например, функционирующих как микротекст в обеих названных реализациях. Подобные выполнения применимы ко всем рассматриваемым вариантам.

На фиг. 3(a) показана, в сечении, часть устройства в соответствии со вторым вариантом изобретения. Устройство имеет почти такую же конструкцию, как и описанная выше со ссылкой на фиг. 2(a), хотя в этом примере элементы 11 первого паттерна P1 не налагаются точно на элементы 13 второго паттерна P2: т.е. первый и второй паттерны P1 и P2 являются взаимодополнительными. Как и раньше, паттерны имеют, по существу, идентичные шаги Q1 и Q2, значения ширин L1 и L2 линий и интервалов G1 и G2 между ними. При рассматривании устройства в проходящем свете из нормальной позиции рассматривания (наблюдателем O1) в каждой точке устройства прохождению сквозь него света к наблюдателю O1 будут препятствовать либо элементы 11 первого паттерна P1, либо элементы 13 второго паттерна P2, т.е. устройство обеспечивает максимальную степень перекрывания. Другими словами, если, например, элементы 11, 13 паттерна, по существу, непрозрачны, устройство в целом будет представляться темным. Если, вместо этого, элементы 11, 13 паттерна будут полупрозрачными и цветными, устройство будет казаться окрашенным в определенный цвет. Этот аспект будет более подробно рассмотрен далее, хотя для упрощения описания оно будет фокусироваться, в основном, на паттернах из, по существу, непрозрачных элементов, так что степень перекрывания соответствует уровню темности. Однако следует учитывать, что далее под "уровнем темности" может пониматься конкретный цвет или изменение его яркости.

При изменении позиции рассматривания, чтобы увеличить угол рассматривания (т.е. при наклоне устройства относительно наблюдателя), степень перекрывания, обеспечиваемая устройством, будет изменяться. Например, если изменение позиции соответствует переходу от наблюдателя O1 к наблюдателю O2 (что эквивалентно наклону устройства вокруг оси TA1 наклона, параллельной направлению длины линейных элементов 11, 13), воспринимаемая темность, обеспечиваемая устройством, будет уменьшаться. Это нагляднее всего иллюстрируется фиг. 3(b). Как показано на фиг. 3(b) (на видах (i)-(v)), вследствие прозрачности слоя 1, имеющего ненулевую толщину d, по мере увеличения угла θ наклона от 0 до θ2, θ3, θ4 объем устройства, сквозь который может проходить свет, увеличивается, пока степень D перекрывания (или темности) не достигнет минимума, а пропускание - максимума (при θ4, см. вид (iii)). Должно быть понятно, что в этой точке степень перекрывания не будет равна нулю, поскольку значительная доля света будет по-прежнему перекрыта элементами паттернов. В этом примере после достижения положения минимального перекрывания дальнейшее увеличение наклона приведет к уменьшению объема, сквозь который может проходить свет, поскольку различные пары элементов первого и второго паттернов P1 и P2 начнут сближаться (как это будет казаться наблюдателю). При достаточно большом угле θ5 наклона прохождение света снова будет заблокировано, и устройство снова достигнет максимальной степени перекрывания.

Наблюдаемые вариации степени перекрывания при наклоне зависят от конкретной конструкции устройства. В качестве первого примера, на фиг. 3(c) представлен график зависимости изменения степени перекрывания (темности) от угла наклона для примера устройства, для которого отношение Q:d (шага к толщине) составляет примерно 1:2. Можно видеть, что наблюдаемая степень перекрывания, обеспечиваемая устройством, изменяется вместе с углом наклона, проходя последовательность максимумов перекрывания/минимумов пропускания (например, при θ1=0, θ5 и -θ5), разделенных минимумами перекрывания/максимумами пропускания (например, при θ4 и -θ4). Пики (например, при θ1=0, θ5 и -θ5) соответствуют для устройства набору позиций рассматривания для максимума, для которых обеспечивается максимальная степень перекрывания. Аналогично, минимумы на графиках (например, при θ4 и -θ4) соответствуют набору позиций рассматривания для минимума. Совместно эти позиции образуют набор пиковых позиций рассматривания. Как показано на фиг. 3(c), изменение уровня пропускания/степени перекрывания не является синусоидой, а соответствует примерно форме треугольной волны с угловыми расстояниями Δθ1, Δθ2, Δθ3, …Δθn между смежными пиками, причем эти расстояния уменьшаются при увеличении угла наклона.

Пример устройства, на котором основана фиг. 3(c), предполагает, что материал, из которого изготовлен прозрачный слой 1, имеет такой же показатель преломления, что и окружающая его среда, т.е. здесь не учитываются никакие эффекты преломления. Такие варианты осуществимы, но в более типичных случаях прозрачный слой 1 будет иметь показатель преломления (обычно близкий к 1,5), отличный от показателя преломления его окружения. Это оказывает значительное влияние на наблюдаемую зависимость степени перекрывания от угла наклона, поскольку, как показано на фиг. 3(d), в соответствии с законом Снелла эффективный угол θ', под которым световые лучи будут проходить между паттернами P1, P2 сквозь прозрачный слой 1, будет меньше (т.е. ближе к нормали), чем фактический угол рассматривания θ. Как показано на видах (ii)-(iv) фиг 3(d), для каждого угла рассматривания θ2, θ3, θ4 эффективный угол светового луча, проходящего сквозь устройство, уменьшится до , , . При увеличении угла θ наклона достигается критический угол, который эффективный угол θ' превысить не может. Для материалов с показателем преломления около 1,5 максимальный эффективный угол θC составляет около 42°: В результате даже при очень больших реальных углах наклона, приближающихся к 90°, эффективный угол света, проходящий сквозь слой 1, не будет превышать этот критический угол.

В результате произойдет замедление изменения степени перекрывания при изменении угла наклона, поскольку для любого фактического изменения угла θ наклона соответствующее изменение эффективного угла θ' наклона будет меньшим. Этот эффект усиливается при больших углах наклона, прерывая наблюдаемое изменение после достижения критического угла θC. Для сравнения с фиг. 3(c) на фиг. 3(e) приведен график зависимости наблюдаемой степени D перекрывания (темности) от фактического угла θ наклона в направлении TD1 для устройства с отношением Q:d, равным 1:2 и с показателем преломления 1,5. Можно видеть, что первые минимумы не достигаются, пока угол наклона не превысит ненамного 20° (на фиг. 3(c) он составлял около 15°). При этом до того, как изменение пропускания прервется вблизи 80° (при приближении к критическому углу) будет завершено только 1,5 цикла темно/светло.

Форма графика сильно зависит также от отношения Q:d шага к толщине устройства (далее обозначаемого, как "R"): R=Q/d, где Q=Q1 или Q2, поскольку эти значения примерно равны. Чем меньше значение R, тем меньше (фактический или эффективный) угол θ наклона, который требуется, чтобы достичь определенного изменения в степени перекрывания, и, следовательно, тем меньше периоды Δθn. Другими словами, скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона будет больше для меньших значений R. Как уже было упомянуто, устройства, которым соответствуют фиг. 3(c) и 3(e), имеют отношение шага к толщине (R), равное 1:2 (т.е. R=0,5). На практике такие низкие значения R трудно получить, если не считать устройств с относительно большой толщиной (которые могут подходить для некоторых приложений, таких как идентификационные (ИД) карты, но не для таких, как денежные знаки). Для сравнения, фиг. 3(f) дополнительно иллюстрирует изменение степени перекрывания в зависимости от угла наклона для устройств с отношением Q:d (R), равным 2:0,7 (сплошная линия) и с Q:d (R), равным 2:1 (штриховая линия). В обоих случаях показатель преломления был принят примерно равным 1,5. Можно видеть, что степень перекрывания при изменении угла θ наклона изменяется значительно медленнее, чем в предыдущем случае, так что до прерывания изменения при достижении критического угла не реализуется даже единственный полуцикл. Это вызвано тем, что в устройстве (типа показанного на фиг. 3(a)) при R=2:1 для того, чтобы ни один из паттернов P1, P2 не перекрывал свет, пропускаемый другим паттерном, свет должен проходить сквозь прозрачный слой 1 под углом 45°. Однако, поскольку критический угол составляет около 42°, эффективный угол θ' наклона не может достичь 45°. Как следствие, минимальная степень перекрывания, обеспечиваемая устройством (примерно у θ=80°) меньше, чем та, которая наблюдалась бы в устройстве с меньшим значением R. Тем не менее, при таких углах наклона устройство будет все же казаться ярким (светлым) по сравнению с его видом, наблюдаемым при рассматривании по нормали. Поэтому для устройства с R=2:1 точка у 80° соответствует позиции для минимума ("позиция/позиции для максимума" и "позиция/позиции для минимума" определяются относительно всех уровней перекрывания, реально обеспечиваемых устройством для всех позиций рассматривания).

Устройства с еще большими значениями R будут демонстрировать еще более слабую зависимость степени перекрывания от значения наклона, и, следовательно, меньшее суммарное изменение степени перекрывания между максимальным и минимальным значениями. Это иллюстрируется на фиг. 3(f) кривой, выполненной сплошной линией и соответствующей устройству с отношением Q:d=2:0,7 (например, с шагом Q паттерна около 200 мкм и с толщиной d слоя около 70 мкм). Как и раньше, при рассматривании устройства по нормали (под нулевым углом наклона) наблюдается максимальное перекрывание. Когда же устройство наклоняют в направлении TD1, степень перекрывания уменьшается до минимума примерно при 80°. Это минимальное значение перекрывания больше, чем полученное в устройстве с R=2:1, но для устройства с R=2:0,7 оно все равно рассматривается как минимум.

В продолжение сравнения, на фиг. 3(g) приведены графики для четырех устройств, имеющих значения R, составляющие 2:1, 1:1, 2:3 и 1:2, причем показатель преломления в каждом случае равен 1,5. Можно видеть, что чем меньше значение R, тем больше степень обеспечиваемого устройством изменения пропускания/перекрывания при изменении угла наклона. Следует отметить, что при сравнении подобных графиков релевантным является начальный градиент графика в области у θ=0, поскольку при больших значениях θ все устройства будут иметь близкие (и малые) степени изменения пропускания/перекрывания вследствие описанного выше эффекта прерывания.

На практике наиболее предпочтительные значения R лежат в интервале 2,00±0,66. Например, в предпочтительном варианте отношение шага первого и/или второго паттернов к толщине прозрачного слоя лежит в интервале между 1,5:1 и 3:1, предпочтительно между 1,67:1 и 2,33:1, более предпочтительно составляет около 2:1. Типичные значения толщины d слоя будут изменяться, в частности, в зависимости от метода, которым устройство будет формироваться в или на продукте или защищенном документе; однако, в качестве основного интервала можно назвать 50-100 мкм. Например, в полимерной банкноте, в которой основа (подложка) может действовать как прозрачный слой устройства, толщина может лежать между 50 и 100 мкм. В защитных нитях толщина прозрачного слоя может быть меньше, например составляющей 20-40 мкм. В документах типа карт (например, в ИД-картах, водительских правах, кредитных картах и т.д.) толщина прозрачного слоя может быть большей, например, вплоть до 1 мм. Чтобы получить подходящие значения R, предпочтительные значения ширины L линий имеют тот же порядок величины. Например, если толщина d прозрачного слоя составляет около 75 мкм, предпочтительная ширина L линии также около 75 мкм (соответственно шаг Q примерно равен 150 мкм). Устройства с размерами такого порядка создают заметные изменения вида для углов рассматривания в интервале 25°-40°±2°, который является приемлемо малым, т.е., чтобы наблюдать желательные эффекты, потребуется лишь небольшой наклон.

Таким образом, при рассматривании устройства в интервале углов наклона вдоль направления TD1 наклона, которое перпендикулярно продольному направлению линейных элементов 11, 13, устройство попеременно представляется относительно темным и относительно светлым, причем характер чередования зависит от его показателя преломления и отношения Q:d. Однако поведение устройства будет различным для различных направлений наклона. Так, если устройство по фиг. 3(a) наклонять в перпендикулярном направлении, т.е. вдоль направления TD2 наклона (параллельного продольному направлению линейных элементов 11, 13), не будет наблюдаться, по существу, никаких изменений степени перекрывания. Это объясняется тем, что относительные положения первого и второго паттернов P1 и P2 заметно не изменятся, поскольку соответствующие элементы 11, 13 паттернов останутся во взаимодополнительных положениях по отношению друг к другу. Поэтому устройство будет демонстрировать, по существу, свою максимальную степень перекрывания.

Для направлений наклона, расположенных между TD1 и TD2, вариации наблюдаемого уровня пропускания/перекрывания будут наблюдаться, причем авторы изобретения установили, что эти вариации будут соответствовать графику, близкому к полученному при наклоне относительно направления TD1 (например, как это показано на фиг. 3(c), 3(e), 3(f) или 3(g) для соответствующих конструкций устройства), но при более слабой зависимости изменения уровня пропускания/перекрывания от угла наклона. Другими словами, удаление направления наклона от TD1 дает тот же результат, что и увеличение значения R. Это обусловлено тем, что эффективный шаг Q паттерна увеличивается с увеличением наклона, тогда как толщина O1 слоя остается неизменной. Таким образом, для определенного угла наклона изменение степени перекрывания будет меньше наблюдаемого при наклоне устройства относительно направления TD1, но больше наблюдаемого при наклоне устройства относительно направления TD2.

На фиг. 4 представлен третий вариант изобретения, который использует рассмотренное явление. На фиг. 4(a) показано защитное устройство 20 при его рассматривании из нормальной позиции. В устройстве 20 имеются две области 21 и 22, причем первая область 21 включает в себя три подобласти 21а, 21b и 21c в форме цифр 2, 0 и 0 соответственно, так что совместно они воспроизводят число "200". Для облегчения интерпретации этой фигуры граница между первой областью 21 и второй областью 22 выделена тонкой светлой линией, которая на фиг. 4(b) (соответствующей увеличенному участку фиг. 4(a)) представлена темной линией 23. Однако на практике такая линия может отсутствовать.

Каждая область снабжена первым и вторым паттернами, находящимися на разных сторонах прозрачного слоя подобно тому, как это показано на фиг. 3(a). В данном примере отношение Q:d для устройства составляет около 1:2, а показатель преломления принимается равным 1,5. Однако направления паттернов в двух областях не параллельны одно другому. В частности, как показано в увеличенном масштабе на фиг. 4(b), в подобласти (например, 21а), входящей в первую область 21, линейные элементы обоих паттернов P1 и P2 ориентированы вдоль оси X и направление PD1 этих паттернов ориентировано в одном и том же направлении. В отличие от этого, во второй области 22 направление PD2 для паттернов (т.е. направление, параллельное их удлиненным элементам) ориентировано параллельно оси Y. Таким образом, направление PD1 паттерна в первой области образует с направлением PD2 паттерна во второй области угол Ф, равный в этом примере 90°. В результате две области 21, 22 при наклонах устройства будут иметь различный вид. В частности, максимальная зависимость степени перекрывания от угла наклона, демонстрируемая каждой из двух областей, будет наблюдаться при наклонах устройства в различных, непараллельных направлениях.

В качестве примера, на фиг. 4(c) устройство 20 показано рассматриваемым не по нормали, а при наклоне вдоль направления TD1 наклона, т.е. развернутым вокруг оси TA1 наклона. Можно видеть, что в первой области 21 произошло изменение степени перекрывания и она стала более светлой, чем при рассматривании по нормали (фиг. 4(a)). Это объясняется тем, что направление TD1 наклона, по существу, перпендикулярно продольному направлению элементов паттерна в первой области (параллельному PD1), так что при изменении угла наклона эта область будет демонстрировать изменения уровня D перекрывания, как это проиллюстрировано кривой 21 на фиг. 4(e). В отличие от этого, вторая область 22, по существу, сохранила неизменный вид, поскольку здесь удлиненные элементы паттерна, по существу, параллельны направлению TD1 наклона. Это проиллюстрировано линией 22 на фиг. 4(e). Следовательно, когда устройство 20 наклонено вдоль направления TD1 наклона, скорость изменения перекрывания для первой области будет быстрой относительно скорости для второй области, где эта скорость предпочтительно является нулевой. Таким образом, при наклоне вдоль направления TD1 амплитуда ΔD1 изменения степени перекрывания для первой области 21 является относительно большой, тогда как амплитуда ΔD2 для второй области 22 является маленькой (предпочтительно, по существу, нулевой). В действительности, если продольное направление элементов паттерна во второй области 22 почти, но не строго перпендикулярно аналогичному направлению в первой области 21, то, когда устройство наклоняют вдоль направления TD1, во второй области 22 при изменении угла наклона также будет иметь место изменение степени перекрывания. Однако скорость такого изменения в типичном случае будет такой медленной, что оно будет не наблюдаемым в доступном интервале углов наклона или по меньшей мере до достижения большого угла наклона.

На фиг. 4(d) представлено то же самое устройство 20, наклоненное в другом направлении TD2 наклона, перпендикулярном TD1. Теперь происходят обратные изменения. Степень перекрывания в первой области 21, по существу, не изменилась по сравнению с нормальной позицией рассматривания, так что эта область осталась темной. В отличие от нее, во второй области 22 происходит изменение степени перекрывания, и при некоторых углах рассматривания она, как показано на фиг. 4(d), становится светлой. Это обусловлено тем, что удлиненные элементы первой области 21, по существу, параллельны новому направлению TD2 наклона, а во второй области 22, по существу, перпендикулярны ему. Соответствующие изменения степени D перекрывания представлены в виде графика на фиг. 4(d). Можно видеть, что скорость изменения степени перекрывания для второй области является высокой, а для первой области - низкой, предпочтительно, по существу, нулевой.

Таким образом, две области способны демонстрировать максимальную скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона в случае наклонов устройства вокруг различных, непараллельных осей. В результате создается устройство, которое способно демонстрировать различные изменения своего вида при наклонах вдоль различных направлений. При этом в данном варианте наблюдаются по меньшей мере три различных вида устройства, причем при рассматривании по нормали первая и вторая области способны демонстрировать, по существу, одинаковую степень перекрывания, так что число "200", по существу, скрыто. Другими словами, если тонкая линия 23 отсутствует, первую область трудно отличить от второй без использования увеличения или рассматривания на очень малом расстоянии. Когда устройство будет наклонено в первом направлении TD1, первая область 21 изменит свой вид с темного на светлый, а вторая область 22 останется темной. Когда же устройство будет наклонено во втором направлении TD2, первая область 21 останется темной, а вторая область 22 изменит свой вид. Таким образом, в этом примере число "200" сначала проявится, как светлое на темном фоне, а затем (когда устройство будет наклонено в других направлениях), как темное на светлом фоне. Это обеспечит уровень сложности, не достижимый в предшествующих защитных устройствах.

Следует отметить, что в варианте по фиг. 4 формирование первого и второго паттернов P1 и P2 так, чтобы их элементы 11 и 13 находились во взаимодополнительных положениях (показанных на фиг. 3(a)), не является критичным. Фактически, паттерны P1 и P2 могут иметь любое взаимное позиционирование, хотя желательно обеспечить достаточную степень их согласованности, чтобы комбинация этих паттернов не приводила к возникновению эффекта муара. Другими словами, в данном случае удлиненные элементы каждого паттерна должны быть, по существу, параллельны друг другу. Например, если первый и второй паттерны P1 и P2 точно не взаимодополнительны (см. фиг. 2(a)), то при рассматривании устройства по нормали обе области 21 и 22 будут казаться имеющими свой максимальный уровень светлости (Dmin). При наклоне устройства по направлению TD1 степень перекрывания в первой области 21 будет изменяться, тогда как фон, образованный областью 22, будет оставаться светлым. Когда же устройство наклоняют по направлению TD2, имеют место противоположные эффекты.

Чтобы добиться максимального визуального эффекта, желательно, чтобы первый и второй паттерны P1 и P2 были полностью взаимодополнительными (см. фиг. 3(a)) или полностью не взаимодополнительными (см. фиг. 2(a)). Однако это условие не является существенным. Если сдвиг между двумя паттернами P1 и P2 является промежуточным между названными крайними вариантами, то при рассматривании устройства по нормали и первая, и вторая области 21 и 22 будут обеспечивать некоторую промежуточную степень перекрывания, а при наклонах устройства по направлению TD1 или TD2 только одна из областей будет демонстрировать изменения вида, тогда как вид другой будет оставаться неизменным.

Следует также отметить, что, хотя желательно, чтобы взаимное смещение паттернов P1 и P2 было одинаковым и в первой, и во второй областях 21, 22 (например, чтобы все они были или не были взаимодополнительными), это условие также несущественно и смещения в каждой области могут быть различными. Например, в первой области первый и второй паттерны P1 и P2 могут быть не взаимодополнительными (подобно показанным на фиг. 2(a)), а во второй области 22 взаимодополнительными (подобно показанным на фиг. 3(a)). В таком варианте при рассматривании устройства по нормали области 21 и 22 будут иметь различный вид. Поэтому число "200" в рассмотренном примере не будет скрыто. Однако, когда устройство наклоняют, будут наблюдаться эффекты, аналогичные описанным со ссылкой на фиг. 4(c) и 4(d), так что число "200" будет скрыто для определенных позиций рассматривания.

Желательно также, чтобы угол Ф между направлениями PD1 и PD2 паттернов в первой и второй областях, по существу, равнялся 90° (например составлял 85°-95°), поскольку, как было показано выше, это минимизирует изменения, имеющие место в одной области, когда устройство наклонено по направлению, которое приводит к максимальной скорости изменений в другой области. Другими словами, одна из областей будет казаться демонстрирующей, по существу, постоянную степень перекрывания, тогда как другая изменяется в пределах между своими максимальным и минимальным уровнями темности. Однако это условие некритично, и схожие эффекты могут быть достигнуты при любых непараллельных направлениях паттернов в двух областях. Тем не менее, для достижения визуально эффективного результата желательно, чтобы угол Ф между двумя направлениями паттернов составлял по меньшей мере 30°, еще предпочтительнее 45° или более. Если угол Ф между двумя направлениями паттернов является слишком малым, в обеих областях будут наблюдаться схожие вариации степени перекрывания независимо от направления, в котором наклоняют устройство, что приведет к ухудшению различимости числа "200".

Должно быть понятно, что конструкция, представленная на фиг. 4, - это только один возможный пример и области могут иметь любые конфигурации, подходящие для конкретного применения. Однако желательно, чтобы устройство отображало один или более элементов информации. В этом примере таким элементом является число "200", альтернативой которому могут служить буква, цифра, символ, изображение, графика или буквенно-цифровой текст. Желательно также, чтобы две области были позиционированы рядом одна к другой, например соприкасаясь одна с другой (как на фиг. 4) или будучи разделенными не более чем 0,5 см или 1 см. Это повышает уверенность, что контрастные различия между областями могут быть восприняты глазом человека.

Области могут быть любых размеров. Предпочтительно они достаточно большие для того, чтобы каждая из них содержала многократные повторения паттернов, т.е. по меньшей мере в одном направлении (предпочтительно во всех направлениях) область имеет размер, превышающий шаг Q паттернов P1 и P2 (который предпочтительно является, по существу, постоянным в любой из этих областей). Однако в других вариантах (как это будет подробно описано далее) в каждой области может содержаться только единственное повторение паттерна.

На фиг. 5(a) представлено защитное устройство 30 согласно четвертому варианту изобретения, рассматриваемое под произвольным углом, но не по нормали. Устройство по фиг. 5(a) имеет треугольную форму и разделено на три области 31, 32 и 33, состыкованные одна с другой, хотя это и некритично по причинам, рассмотренным выше. Устройство имеет описанную выше конструкцию, т.е. содержит первый и второй паттерны P1 и P2 на противоположных сторонах прозрачного слоя 1. Один или оба паттерна P1 и P2 имеют различные свойства в каждой из трех областей устройства, так что при наклонах устройства эти области будут по-разному изменять свой вид (т.е. степень перекрывания/уровень темности). В некоторых вариантах все три области 31, 32 и 33 могут демонстрировать свой максимальный уровень темности при рассматривании устройства из нормальной позиции, хотя это несущественно. Однако во всех случаях при рассматривании устройства из позиции, смещенной с нормали, каждая из трех областей будет демонстрировать свои максимальный и минимальный уровни темности при различных позициях рассматривания. Другими словами, каждая область будет обеспечивать максимальный уровень темности по меньшей мере при одной позиции рассматривания, при которой для одной или предпочтительно для обеих других областей этот уровень не обеспечивается, и/или область будет обеспечивать свой минимальный уровень темности по меньшей мере при одной позиции рассматривания, при которой для одной или предпочтительно для обеих других областей этот уровень не обеспечивается. Это достигается приданием паттернам P1 и P2 различных направлений и/или различного сдвига между первым и вторым паттернами в каждой из трех областей 31, 32 и 33 устройства 30, как это будет более подробно описано со ссылкой на фиг. 6-14.

Чтобы проиллюстрировать общий случай, на фиг. 5(b) представлено устройство 30 в перспективном изображении с указанием позиций двух наблюдателей O1 и O2, смещенных относительно нормали. Наблюдатель O1 видит устройство из позиции рассматривания, которой соответствует угол θ1 наклона вдоль направления TD1 наклона, а наблюдатель O2 видит устройство под углом θ2 наклона вдоль направления TD2 наклона. На фиг. 5(c) и 5(d) приведены графики, иллюстрирующие изменения в наблюдаемых степенях D перекрывания для каждой из областей 31, 32 и 33 при наклонах устройства вдоль направлений TD1 и TD2 наклона соответственно. Графики построены для Q:d=1:1 для всех областей при показателе преломления, равном 1,5.

На фиг. 5(c) сплошная линия 31 соответствует уровню перекрывания для области 31. В этой области элементы паттерна являются взаимодополнительными (подобно показанным на фиг. 3(a)). Поэтому степень перекрывания достигает своего максимума. Элементы паттерна являются удлиненными, а выбранное направление TD1 наклона, по существу, перпендикулярно их длине (которая параллельна направлению паттерна в этой области). Поэтому при наклоне устройства вдоль направления TD1 наклона степень перекрывания в области 31 изменяется (как это показано на фиг. 5(c)) от своего максимального до минимального уровня.

Штриховая линия 32 соответствует на фиг. 5(c) второй области 32, которая, как и область 31, обеспечивает максимальная темность при рассматривании по нормали. Это также обеспечивается использованием взаимодополнительных элементов паттерна (как на фиг. 3(a)). Однако в области 32 направление паттерна другое, чем в области 31: удлиненные элементы вытянуты в направлении, которое не перпендикулярно направлению TD1 наклона. Поэтому при наклоне устройства вдоль направления TD1 темность в области 32 будет изменяться более медленно, чем в области 31. Как следствие, при наклоне устройства относительно нормали на определенный угол область 32 будет представляться испытывающей меньшее изменение вида, чем область 31. В этом примере направление паттерна в области 32 повернуто на достаточный угол по отношению к области 31, так что изменение степени перекрывания в области 32 при наклоне устройства вдоль направления TD1 будет таким медленным, что область не приобретет свой самый светлый вид (т.е. не достигнет минимальной степени перекрывания) прежде, чем дальнейшие изменения будут прерваны критическим углом (как было описано выше).

Третья область 33 снабжена элементами паттерна, параллельными элементам первой области 31, так что максимальная скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона будет иметь место при наклоне вдоль того же направления TD1. Однако в области 33 использован иной сдвиг между первым и вторым паттернами, так что элементы паттерна не являются взаимодополнительными, а частично перекрывают друг друга при рассматривании по нормали. Поэтому при рассматривании по нормали область 33 имеет промежуточную степень перекрывания, которая будет изменяться между Dmax и Dmin при наклоне устройства вдоль направления TD1 наклона. Однако это изменение будет казаться "запаздывающим" по отношению к области 31.

Для сравнения на фиг. 5(d) показаны изменения степени перекрывания для трех областей при наклоне устройства вдоль направления TD2. И в этом случае области 31 и 32 демонстрируют максимумы при рассматривании по нормали, тогда как область 33 его не имеет вследствие другого смещения. Однако в процессе наклона вдоль этого направления области 31 и 33 способны демонстрировать пониженную скорость изменения степени перекрывания, поскольку направление TD2 наклона для направления паттерна в этих областях не оптимизировано, тогда как область 32 способна демонстрировать максимальную скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона.

Другие примеры и детали описанных механизмов будут приведены далее. Пока же, в качестве результата, достаточно отметить, что существуют наборы максимумов перекрывания (т.е. позиций рассматривания, при которых достигается Dmax) и минимумов перекрывания (т.е. позиций рассматривания, при которых достигается Dmin) для каждой области - т.е. набор "пиковых позиций рассматривания", - которые являются различными для каждой области. Например, на фиг. 5(c) и 5(d) позиции рассматривания, соответствующие максимумам/минимумам, обозначены для области 31, как VPmax1/VPmin1, для области 32 - как VPmax2/VPmin2, для области 33 - как VPmax3/VPmin3. Следует отметить, что в этом примере позиции рассматривания вблизи θ=80°, где графики прерываются, не рассматриваются, как максимумы или минимумы. Это объясняется тем, что достигаемые здесь значения перекрывания не являются наивысшими/наинизшими значениями, достигаемыми в соответствующей области при учете всех возможных позиций рассматривания. Для областей 31 и 33 это можно видеть из фиг. 5(c). С другой стороны, фиг. 5(c) создает впечатление, что область 32 имеет минимумы около 80°. Однако это неистинные минимумы, поскольку при наклоне устройства вдоль другого направления (TD2) наклона та же область будет иметь меньшие значения перекрывания. Это видно из фиг. 5(d), где релевантные минимумы для области 32 обозначены, как VPmin2. Аналогично, значения степени перекрывания для области 31, показанные на фиг. 5(d), не являются реальными минимумами, которые для этой области появляются при наклоне вдоль направления TD1.

Можно видеть, что наборы пиковых позиций рассматривания для каждой области отличаются друг от друга: в каждом наборе имеется по меньшей мере одна позиция рассматривания для максимума, которая не является такой же позицией рассматривания для одной или для обеих других областей, и/или по меньшей мере одна позиция рассматривания для минимума, которая не является такой же позицией рассматривания для одной или для обеих других областей (хотя некоторые такие позиции могут совпадать для двух или более областей). Таким образом, при наклонах устройства темными будут последовательно казаться различные области из трех областей. Если наблюдатель O1 находится в позиции, отмеченной на фиг. 5(c), область 32 будет казаться самой темной, область 33 - самой светлой, а область 31 будет иметь промежуточное значение перекрывания. Это соотношение уровней темности будет оставаться таким, пока угол наклона не достигнет значения, отмеченного на фиг. 5(c), как (i), за которым область 32 останется самой темной, но область 33 станет более темной, чем область 31. При значении (ii) самой темной становится область 33 и т.д. В результате самая темная часть устройства будет казаться переходящей от одной области к другой (или, аналогично, переходящей будет казаться самая светлая часть устройства). Области могут быть сконфигурированы так, что скачкообразный переход происходит от выбранной области к другой случайным образом. Однако этот переход предпочтительно происходит в определенном направлении (которое может являться, например, прямой линией или окружностью), так что самая темная (или сама светлая) область устройства будет казаться движущейся по устройству или вокруг него наподобие "волны". При использовании этого эффекта устройство может иметь любую конфигурацию и любое количество областей.

Таким образом, при изменении позиции рассматривания путем перемещения устройства относительно наблюдателя вид устройства будет изменяться по мере того, как различные области будут достигать своего максимального перекрывания, тогда как другие области будут достигать своего минимального перекрывания. Изменение позиции рассматривания может обеспечиваться либо наклоном устройства относительно рассматривающего (т.е. изменением угла θ), либо поворотом устройства относительно рассматривающего (т.е. изменением угла ϕ), либо изменением обоих этих углов. Изменение позиции рассматривания (например, от позиции наблюдателя O1 к позиции наблюдателя O2) будет автоматически означать рассматривание устройства из континуума позиций рассматривания, находящихся между O1 и O2, поскольку невозможно достичь новой позиции рассматривания без прохождения через интервал различных промежуточных значений θ и/или ϕ. Как будет показано далее, во многих вариантах характер изменения вида областей будет определяться характером осуществляемого изменения позиции рассматривания (например направлением наклона). В некоторых вариантах определенные изменения позиции рассматривания могут не вызывать каких-либо изменений вида областей, и для наблюдения таких изменений будут требоваться другие направления наклона.

Различные области устройства могут быть размещены любым желательным образом. В частности, при изменении позиций рассматривания уровни, соответствующие максимальной темности (или максимальной светлости) различных областей могут следовать в любом порядке. Однако, как уже было отмечено, в наиболее предпочтительных вариантах области размещены так, что при изменении позиции рассматривания самая темная (или, аналогично, самая светлая) область устройства кажется перемещающейся только в одном направлении, например, по прямой или изогнутой линии. Это создает эффект динамичного движения по поверхности устройства, что производит сильное визуальное впечатление и, следовательно, весьма индивидуальный защитный эффект.

Размер каждой области предпочтительно является достаточно большим, чтобы поместить в нее многократное повторение паттернов P1 и P2, т.е. минимальный размер области должен превышать шаг Q паттерна в этой области. Однако в других вариантах в каждой области может содержаться только единственное повторение паттерна, например один линейный элемент. Таким образом, ориентация и/или смещение (относительно другого паттерна P1 или P2) каждой индивидуальной линии будет отличаться от ориентации и/или смещения следующей линии, так что направление паттерна и/или смещение будут изменяться по поверхности устройства, по существу, непрерывно. Это, тем не менее, также приведет при наклоне устройства к созданию рассмотренного ранее эффекта "движения". Однако "волна" смены темного и светлого уровней будет казаться движущейся по устройству более плавно чем в случае дискретных перемещений. Пример соответствующего устройства будет описан далее со ссылкой на фиг. 9(c).

На фиг. 6 представлено защитное устройство согласно пятому варианту, в котором реализовано подобное движение. Устройство 40 состоит из 6 областей, включая пять концентричных колец 41-45, окружающих круглую центральную область 46. Для наглядности каждая область отделена белой линией, которую, однако, на практике можно опустить. Как и раньше, устройство содержит два наложенных друг на друга линейных паттерна, элементы которых взаимодополнительны (как на фиг. 3(a)). Поэтому, как показано на фиг. 6(a), при рассматривании устройства по нормали все области 41-46 характеризуются своим максимальной темностью.

На фиг. 6(b) иллюстрируются выбранные в качестве примеров позиции трех наблюдателей O1, O2 и O3 относительно устройства 40. Наблюдателям O1 и O2 соответствует одно и то же направление наклона, но различные углы θ наклона, тогда как наблюдателю O3 соответствуют тот же угол θ наклона, что и наблюдателю O2, но другое направление наклона. Таким образом, движение от нормали (оси Z) к наблюдателю O2 через позицию наблюдателя O1, включает увеличение угла θ наклона при постоянном направлении наклона, тогда как переход к позиции наблюдателя O3 от позиции наблюдателя O2 включает поворот устройства относительно смотрящего на него. Альтернативно, позицию рассматривания можно изменять непосредственно от O1 к O3 путем одновременного изменения угла и направления наклона.

При рассматривании устройства из позиции, смещенной с нормали (например, соответствующей O1), различные области будут демонстрировать набор различных уровней (степеней) перекрывания. Например, как показано на фиг. 6(c), центральная область 46 может иметь максимальную темность, ближайшие к ней концентричные кольца 45, 44 - последовательно уменьшающиеся уровни перекрывания, при минимальном уровне перекрывания, наблюдаемом в области 43. При дальнейшем удалении от центра устройства следующая область 42 будет иметь более высокую степень перекрывания, а наружная область 41 будет казаться еще более темной. Таким образом, устройство в целом имеет непостоянный уровень темности, который представляется изменяющимся шаговым образом от одной области к следующей.

При изменении позиции рассматривания (например, при переходе от O1 к O3) уровни перекрывания областей изменяются, а положение самой темной (или, наоборот, самой светлой) области кажется перемещающимся по поверхности устройства. Например, как показано на фиг. 6(d), при небольшом изменении позиции рассматривания центральная область 46 (как и каждое из колец 45, 44) кажется на одну градацию светлее, чем для позиции O1, так что самой светлой теперь представляется область 44. Каждая из областей 43, 42 и 41 стала на одну градацию более темной. Таким образом, самая светлая часть устройства кажется сместившейся в сторону центра. При продолжении наклона светлое кольцо будет представляться движущимся по направлению к центру, причем за ним будет следовать темное кольцо (область 42 на фиг. 6(e)) до тех пор, пока устройство не примет вид (показанный на фиг. 6(f)), когда (в противоположность виду по фиг. 6(c)) центральная область 46 станет самой светлой. В целом, устройство будет казаться создающим серию "волн" темных/светлых зон, движущихся к его центру (если направление наклона изменить на обратное, направление "волны" также изменится). При этом данный эффект будет наблюдаться только из внеосевых позиций рассматривания, но не при повороте устройства при его рассматривании по нормали (без какого-либо наклона).

Чтобы получить плавное и непрерывное движение, весьма желательно, чтобы области, которые совместно реализуют описанное выше "движение", находились одна рядом с другой, т.е. предпочтительно соприкасались одна с другой или разделялись небольшим зазором, например 0,5 см или менее. Однако это условие несущественно, и определенные дополнительные эффекты могут быть получены и при других расположениях. Так, описанные области 41-46 могут составлять первую группу областей, которые чередуются со второй группой концентричных кольцевых областей (не изображены). Вторая группа областей может быть сконфигурирована так, чтобы иметь другой отклик на наклон. Например, паттерны во второй группе областей могут быть выполнены так, чтобы создавать вид "волны" темных/светлых зон, движущихся в направлении от центра круга и от одной области второй группы к следующей, тогда как первая группа областей формирует "волны", движущиеся к центру. Другие примеры будет рассмотрены далее.

Существуют две базовые технологии, посредством которых могут быть получены такие динамические визуальные эффекты: (i) варьирование направления паттерна (PD) между областями устройства или (ii) варьирование смещения (сдвига) между первым и вторым паттернами P1 и P2 при переходе от одной области устройства к другой. В некоторых случаях в определенных областях устройства могут варьировать и направление паттерна, и смещение. Далее, со ссылками на фиг. 7-17 будут описаны примеры предпочтительных реализаций.

На фиг. 7 представлен шестой вариант изобретения, в котором динамический визуальный эффект достигается варьированием направления PD паттерна между областями устройства. В этом, как и в пятом варианте, устройство 50 содержит последовательность концентричных круглых областей 51-54. Паттерны P1 и P2 на каждой стороне прозрачного слоя - это линейные паттерны, которые взаимодополнительны друг к другу точно так же, как это показано на фиг. 3(a), - см. схематичное изображение на фиг. 7(a). Для наглядности на фиг. 7(a) элементы первого паттерна P1 изображены темными линиями, а второго паттерна P2 - относительно светлыми линиями. Однако следует учитывать, что нет необходимости в том, чтобы такое различие между линиями наблюдалось на практике.

В центральной области 51 устройства направление PD1 для паттернов (заданное, как параллельное продольной оси элементов паттерна) параллельно оси Y. Это хорошо видно на фиг. 7(b), где участки областей показаны в увеличенном масштабе. В следующей области 52 направление PD2 для паттерна развернуто относительно PD1 на угол ΔФ; аналогично, дополнительный поворот придан паттерну в области 53. Наконец, в наружной области 54 направление PD4 для паттерна примерно перпендикулярно направлению PD1 в центральной области 51. Изменение ΔФ направления для паттерна при переходе от одной области к следующей предпочтительно является, по существу, постоянным. Следовательно, направления для паттерна в данном наборе являются пересекающимися (как это показано на фиг. 7(c)) так, что углы между смежными парами примерно равны. Другими словами, если принять PD1 как референтное направление (Ф=0), направление паттерна в каждой области задается выражением Фn=(n-1)ΔФ, где n - номер области, считая от центра. В этом примере ΔФ=30°.

При рассматривании устройства по нормали все области характеризуются своим максимальным уровнем перекрывания и устройство представляется однородно темным. При рассматривании из внеосевой позиции будет наблюдаться эффект увеличивающегося потемнения, как это было описано в отношении фиг. 6(c). Локализация самой темной и самой светлой областей будет зависеть от направления и угла наклона. Например, если устройство наклонено по направлению TD (показанному на фиг. 7(a), т.е. перпендикулярному PD1), то при увеличении угла θ наклона в центральной области 51 будет происходить быстрое изменение темности. Это вызвано тем, что, как показано на фиг. 7(d) (вид i), компонент a удлиненных элементов паттерна (соответствующий единичному вектору b) в направлении, перпендикулярном направлению TD наклона, имеет свое максимальное значение (а=b⋅cos0°=b). Во второй области 52 при том же изменении угла наклона также будет иметь место изменение, но меньшее по величине (т.е. более медленное) в связи с уменьшением компонента а удлиненных элементов паттерна (соответствующего единичному вектору b) (а=b⋅cos30°=0,86b). Аналогично, изменение степени перекрывания в третьей области 53 также будет происходить, но с меньшей скоростью, поскольку компонент а удлиненных элементов паттерна уменьшится еще в большей степени (а=b⋅cos60°=0,5b). Наконец, в четвертой области, по существу, не будет происходить изменения (ΔD4) степени перекрывания, поскольку компонент а удлиненных элементов паттерна (соответствующий единичному вектору b) равен 0 (а=b⋅cos90=0). Это проиллюстрировано в виде графика на фиг. 7(e) для устройства с отношением Q:d, равным 1:1, и с показателем преломления 1,5.

Таким образом, когда устройство 50 наклоняют вдоль направления TD, устройство сначала имеет неравномерная темностью с самой светлой зоной в центре, а самой темной - в наружной области (например, соответствующей углу θ1 наклона - см. фиг. 7(e)). Затем, при увеличении угла наклона относительные уровни темности для трех внутренних областей 51, 52 и 53 испытают переход (вблизи угла θ2 наклона - см. фиг. 7(e)). Это создаст впечатление яркого кольца, движущегося к центру устройства или от него, как было описано ранее применительно к фиг. 6.

В случае внеосевых позиций рассматривания устройство по фиг. 7 также будет иметь различный динамический вид в случае изменения направления наклона (т.е. при повороте устройства относительно наблюдателя на угол Δϕ). Это обусловлено тем, что по мере изменения направления наклона различные области из областей 51-54 будут становиться оптимально ориентированными для максимальной скорости изменения степени перекрывания. Например, как уже было описано, в случае рассматривания под ненулевым углом наклона (например, θ1) в направлении TD, из 4 областей самую большую скорость изменения темности будет демонстрировать центральная область 51. Однако, если произвести наклон в перпендикулярном направлении, удлиненные элементы паттерна центральной области окажутся параллельными направлению наклона, так что изменения уровня темности не произойдет (фиг. 7(d), вид (iv)) и область будет казаться темной при всех углах θ наклона. Поэтому при повороте устройства для изменения направления наклона зона устройства с наиболее быстрым изменением степени перекрывания будет переходить от одной области к следующей. Это будет представляться, как "волна" темного/светлого уровней, движущаяся к центру устройства или от него подобно тому, как это описано выше, хотя в данном случае изменения охватят все области устройства.

В некоторых устройствах этот "поворотный" динамический эффект может наблюдаться легче, чем движение, обусловленное только наклоном, поскольку (если только не будет достигнуто очень малое отношение Q:d, дающее при наклоне очень "быстрые" изменения) в типичных случаях движение будет наблюдаемым при меньшем изменении позиции рассматривания (т.е. угла ϕ) по сравнению с наклоном устройства в постоянном направлении (т.е. с изменением θ). Действительно, в вариантах с более значительными отношениями Q:d (например около 2:1 или более для устройств с показателем преломления 1,5) движение становится видимым, только когда устройство поворачивают, но не в процессе только наклона.

Чтобы проиллюстрировать это, на фиг. 7(f) приведен график, иллюстрирующий изменения степени перекрывания в зависимости от угла θ наклона для каждой из областей 51, 52, 53 и 54 при наклоне устройства по фиг. 7(a) вдоль направления TD, причем принимается, что Q:d=2:1, а показатель преломления равен 1,5. Как и раньше, быстрее всего изменяется вид центральной области 51, области 52 и 53 способны демонстрировать меньшие изменения, а в наружной области 54 изменений не наблюдается. Однако для всех областей изменения степени перекрывания намного меньше, чем в случае, проиллюстрированном на фиг. 7(e), так что даже центральная область 51 при любых углах наклона не достигает такого же уровня светлости, как на фиг. 7(e). Вместо этого, изменение прерывается вследствие эффектов преломления, как это описано выше. Аналогичным образом изменения прерываются и в каждой из областей 52 и 53, причем в них это прерывание происходит при меньшем изменении степени перекрывания. Поэтому при всех ненулевых углах наклона в направлении TD устройство будет иметь градации в степени перекрывания, причем область 51 будет казаться самой светлой, область 54 - самой темной, а области 52 и 53 - имеющими промежуточные уровни. Ранжирование по уровням перекрывания не будет изменяться, поэтому только при наклоне эффекта "движения" не возникнет.

Однако в процессе поворота устройства каждая область, в свою очередь, будет оптимизирована в отношении самой высокой возможной скорости изменения в зависимости от угла наклона (как это показано для области 51 на фиг. 7(e)), так что станет заметен описанный эффект движения.

В этой связи следует отметить, что, тогда как каждая из областей 51, 52 и 53 кажется, судя по фиг. 7(f), достигшей своей наименьшей степени перекрывания вблизи 80°-90°, это, на самом деле, соответствует только позиции рассматривания для области 51. Каждая из остальных областей при наклонах устройства в различных направлениях будет иметь уровни перекрывания, меньшие, чем показанные на фиг. 7(f).

Области можно сконфигурировать так, чтобы получить устройство любой желательной формы, например в виде одной или более полосок, геометрических фигур, символов, букв, цифр или графики. В качестве иллюстрации на фиг. 8 представлен пример устройства, функционирующего на основе тех же принципов, что и устройство по фиг. 7. На фиг. 8(a) показан первый паттерн P1 защитного элемента 60, а на фиг. 8(b) - второй паттерн P2, который будет образован на противоположной стороне прозрачного слоя 1. В данном случае области (некоторые из которых обозначены, как 61, 62, 72, 73) образуют треугольную спираль. Обозначенные области образуют одну из "L-образных" фигур, которая сопряжена с двумя идентичными, но повернутыми группами областей. Начиная с области 61, направление паттерна каждой области (параллельное показанным на фиг. 8а линейным элементам) поворачивается в каждой следующей области относительно предыдущей на постоянный угол 10° (т.е. ΔФ=10°).

Два паттерна P1 и P2 являются строго не взаимодополнительными (т.е. элементы одного паттерна точно согласованы с элементами другого, как показано на фиг. 2(a)). В этом можно убедиться при тщательном сравнении положений линий в каждой области на фиг. 8(a) и 8(b). Как результат, при рассматривании по нормали устройство представляется однородно светлым (т.е. имеющим минимальную степень перекрывания). При наклоне вдоль отмеченного на фиг. 8(a) направления TD области, у которых значительный компонент удлиненных линейных элементов направлен перпендикулярно TD (например, области 72, 73, 61, 62), будут демонстрировать быстрые изменения степени перекрывания, тогда как области, в которых линии примерно параллельны направлению наклона (например области 65, 66, 67), если и будут изменять свой вид, то незначительно. В областях с промежуточными направлениями паттернов будут наблюдаться промежуточные уровни темности. В результате линии областей, образующих фигуру "L", будут иметь различные уровни темности, причем при изменении направления наклона самая темная область будет перемещаться по L-образной траектории к центру треугольника или от него. То же самое будет происходить для двух других фигур "L", образованных другими группами областей, так что будет появляться спиральная "волна" смены темного и светлого уровней, перемещающаяся к наружной или внутренней части треугольника.

Желательно, чтобы в вариантах по фиг. 7 и 8 первый и второй паттерны P1 и P2 были либо взаимодополнительными, либо строго не взаимодополнительными, так чтобы при рассматривании устройства по нормали максимальная или минимальная степень перекрывания наблюдалась по всей поверхности. Это условие не является существенным, т.е. два паттерна могут иметь некоторое взаимное смещение. Однако такое выполнение будет ограничивать достижимые максимальный и/или минимальный уровни перекрывания, т.е. динамический эффект будет менее выраженным. Кроме того, желательно, но не критично, чтобы сдвиг между первым и вторым паттернами был одним и тем же в каждой области устройства, так что при рассматривании по нормали все области будут иметь одинаковый вид.

Следует также отметить, что некоторые области устройства могут иметь одинаковые свойства. Например, область, обозначенная на фиг. 8(a), как 79, имеет такую же ориентацию, как и область 66, так что две эти области будут иметь одинаковый вид при каждой позиции рассматривания. В результате при изменении позиции рассматривания создается впечатление наличия нескольких синхронно движущихся "волн" смены темного и светлого уровней. Это справедливо для всех вариантов: несколько областей устройства могут иметь одинаковый вид при одной (любой) позиции рассматривания. Однако, чтобы обеспечить динамический эффект, по меньшей мере три области должны иметь различные наборы пиковых позиций рассматривания, как это было показано выше.

На фиг. 9(a) и 9(b) схематично представлен пример защитного элемента 80 в соответствии с восьмым вариантом изобретения, в котором различные пиковые позиции рассматривания для каждой области обеспечены путем варьирования сдвига между первым и вторым паттернами P1 и P2, находящимися на обеих сторонах прозрачного слоя 1, а не изменением направления паттерна. Устройство по фиг. 9(a) содержит 5 областей 81-85, прилегающих одна к другой вдоль прямой линии. Оба паттерна опять содержат линейные элементы, разделенные зазорами. Для наглядности элементы первого паттерна P1 изображены темно-серыми, тогда как элементы второго паттерна P2 - светло-серыми. Однако на практике, как правило, такого различия между ними не будет.

В этом примере направление PD паттерна одно и то же в каждой из пяти областей 81-85. Однако сдвиг между первым и вторым паттернами P1 и P2 теперь варьирует от одной области к следующей. В частности, как показано на фиг. 9(a), в области 81 первый и второй паттерны являются строго взаимодополнительными (подобно показанным на фиг. 3(a)). В следующей области 82 имеется сдвиг (смещение) на четверть ширины линии (L/4), так что элементы двух паттернов частично перекрывают друг друга. В следующей области 83 смещение между двумя паттернами P1 и P2 увеличено до L/2, так что половина каждого элемента второго паттерна P2 перекрыта соответствующим элементом первого паттерна P1 (и наоборот). В следующей области 84 смещение увеличено еще больше, так что элементы двух паттернов P1 и P2 почти согласованы (смещение равно 3/4 L). Наконец, в области 85 смещение выбрано таким, что второй паттерн P2 смещен относительно первого паттерна P1 на полную ширину L линии, т.е. паттерны являются строго не взаимодополнительными (подобно показанным на фиг. 2(a)).

Варьирование смещения между областями приводит к различиям в значениях темности для областей, и эти различия, в отличие от вариантов по фиг. 7 и 8, можно наблюдать при рассматривании устройства по нормали (а также под другими углами). При рассматривании из нормальной позиции первая область 81 будет иметь максимальный уровень темности, поскольку взаимодополнительные элементы паттерна блокируют прохождение света через устройство во всех его точках. Следующая область 82 будет казаться несколько более светлой, чем область 81, поскольку какое-то количество света будет способно проходить через узкие промежутки (шириной L/4) между элементами первого и второго паттернов P1, P2. Следующая область 83 будет еще светлее вследствие увеличения неперекрытой зоны, а область 84 - еще более светлой. Наконец, область 85 будет демонстрировать свой максимальный уровень светлости (минимальное перекрывание), поскольку здесь два паттерна точно наложены друг на друга.

При наклоне устройства по направлению TD1 (перпендикулярному продольному направлению элементов паттерна) наблюдаемое смещение между двумя паттернами в каждой области изменяется вследствие изменения расстояния между двумя паттернами, задаваемого прозрачным слоем 1. В частности, на фиг. 9(b) представлено то же самое устройство 80, рассматриваемое при ненулевом угле наклона по направлению TD1. Можно видеть, что направление ступенчатого изменения темности в пяти областях изменилось на обратное. Теперь область 81 представляется самой светлой, а область 85 - самой темной, тогда как областям 82, 83 и 84 соответствуют промежуточные уровни. На практике, когда устройство наклоняют между положениями, представленными на фиг. 9(a) и 9(b), область, имеющая максимальную темность (или, аналогично, максимальную светлость), будет дискретно перемещаться по устройству от одной области к следующей, создавая описанный выше эффект "волны". Это проиллюстрировано на фиг. 11 применительно к устройству с отношением Q:d, равным 1:2, и с показателем преломления 1,5. Сплошная линия 81 соответствует изменениям степени перекрывания области 81, а различные штриховые и штрихпунктирные линии соответствуют информации для областей 82, 83, 84 и 85. Для нормальной позиции рассматривания (θTD1=0) область 81 имеет свою максимальную степень перекрывания, тогда как области 82-85 последовательно кажутся более светлыми, как это описано выше. При увеличении угла θ наклона вдоль направления TD1 области 82-85 поочередно достигают своего максимального уровня темности.

Должно быть понятно, что, если наклонять устройство вдоль перпендикулярного направления TD2, ни одна из областей не будет иметь сколько-нибудь значительного изменения уровня темности. Это объясняется тем, что новое направление наклона будет параллельно продольной оси удлиненных элементов паттерна, поэтому в процессе наклона не будет происходить какого-либо наблюдаемого изменения смещения между двумя паттернами. Таким образом, при отклонении от нормали вдоль направления TD2 устройство будет сохранять, по существу, тот же вид, что и показанный на фиг. 9(a). Если же наклонять устройство вдоль промежуточного направления, лежащего между TD1 и TD2, будут наблюдаться изменения, сходные с описанными со ссылкой на фиг. 9(b). Однако, поскольку элементы паттерна во всех областях будут расположены под острым углом к направлению наклона, изменения будут более слабыми.

Желательно, чтобы различные области устройства, как и в этом примере, имели смещение, увеличивающееся с постоянным шагом (т.е. чтобы изменения смещения при переходе от одной области к следующей были одинаковыми). В этом случае скорость движения "волны" по поверхности устройства при его наклоне будет постоянной. Однако не требуется, чтобы смещение для каждой следующей области изменялось именно на L/4 (как в примере по фиг. 9(a) и 9(b)). Вместо этого, в зависимости от желательного количества областей и от требуемой скорости движения "волны", в качестве значения смещения применима и любая иная доля ширины линии или шага Q. В общем случае применимо любое ненулевое изменение смещения, вплоть до L/2.

В качестве примера, на фиг. 9(c) (см. вид (ii)) представлена модификация устройства по фиг. 9(a), в котором изменение смещения при переходе от одной области к следующей намного меньше. Здесь устройство 86 содержит 41 область, одна из которых (область 87) показана отдельно на виде (i). В этом примере ширина каждой области (в направлении, перпендикулярном направлению PD паттерна) только вдвое превышает шаг Q паттерна, так что в каждой области имеются только два повторения паттерна. Шаг Q равен 400 мкм, а смещение между паттернами изменяется от одной области к следующей на 5 мкм. Таким образом, на расстоянии от одного до другого края устройства 86 положение паттернов постепенно изменяется от не взаимодополнительного до взаимодополнительного. Вследствие малого размера областей 87 и малого изменения смещения от одной области к следующей (равного L/40) наблюдается, как показано на виде (ii), плавный переход от светлого поля к темному. При наклоне устройства вдоль направления TD1 будут наблюдаться светлые/темные зоны, плавно перемещающиеся по устройству подобно тому, как это было описано применительно к фиг. 9(a) и 9(b). Еще более плавного движения можно достичь, если ширина каждой области будет соответствовать только единственному повторению паттерна.

В общем случае, чтобы обеспечить в пределах устройства одно изменение от светлой области к темной (т.е. от минимального до максимального перекрывания), в устройстве, имеющем N областей (N=5 в вариантах по фиг. 9(a) и 9(b) и N=41 для фиг. 9(c)), где каждая область идентифицируется своим номером n (начинающимся с 0, т.е. n=0, 1, 2, 3…), кумулятивное (накопленное) смещение для каждой области (относительно области "0") задается, как Sn=(nQ)/(2(N-1)), где Q - шаг паттернов (в типичном случае Q=2L, где L - ширина линии). Чтобы получить в пределах устройства многократный переход от светлого к темному, Sn нужно умножить на желательное количество переходов. Например, если желательно, чтобы в устройстве имело место перекрывание света с переходом от светлой зоны к темной, а затем от темной зоны к светлой, требуемое накопленное смещение составит Sn=(nQ)/(N-1).

Следует также отметить, что направление смещения необязательно должно совпадать с направлением, в котором будет происходить наблюдаемое движение. Как пример, на фиг. 10 представлен вариант, содержащий 5 областей 91-95, расположенных вдоль прямой линии (подобно вариантам по фиг. 9). Однако в этом случае направление PD паттерна параллельно продольной оси устройства 90. Как и раньше, смещение изменяется при переходе к каждой следующей области в направлении, перпендикулярном продольной оси линейных элементов паттерна, так что при рассматривании по нормали область 91 кажется самой темной, а область 95 - самой светлой. Области 92, 93 и 94 соответствуют различным промежуточным уровням. При наклоне устройства вдоль направления TD3 (перпендикулярного к PD), возникнет описанный выше эффект "волны" смены темного и светлого уровней, движущейся по длине устройства от одной области к следующей. Таким образом, эта конфигурация устройства обеспечивает особенно контринтуитивный защитный эффект, поскольку наблюдаемое движение будет происходить не в том же направлении, что и выполняемый наклон. Изменения уровня темности в каждой области 91-95 также могут быть представлены описанным выше графиком на фиг. 11.

В вариантах по фиг. 9 и 10 смещение между двумя паттернами P1 и P2 обеспечивается в каждой соответствующей области изменением положений линейных элементов только одного из двух паттернов. Другими словами, первые паттерны P1 в каждой из пяти областей идентичны, т.е. имеют нулевой сдвиг и, следовательно, постоянную периодичность, тогда как элементы второго паттерна P2 получают описанные выше изменения смещения при переходе от одной области к следующей. Однако в других вариантах изменения смещения могут быть реализованы в обоих паттернах P1 и P2. Пример соответствующего устройства показан на фиг. 12.

Здесь устройство 100 содержит 5 областей 101-105, расположенных, как и в варианте по фиг. 9, вдоль прямой линии, перпендикулярной продольному направлению линейных элементов паттерна. В первой области 101, идентичной первой области 81 варианта по фиг. 9, элементы двух паттернов P1 и P2 находятся в строго взаимодополнительных положениях. В следующей области 102 паттерны P1 и P2 получают смещения в противоположных направлениях, равные L/4. Конкретно, элементы первого паттерна P1 сдвигаются на L/4 вправо, тогда как элементы второго паттерна P2 сдвигаются влево относительно их соответствующих положений в первой области 101. В результате общий наблюдаемый сдвиг составляет L/2, т.е. элементы паттернов P1 и P2 будут наложены друг на друга в той же степени, как и в области 83 в варианте по фиг. 9(a).

В следующей области 103 паттерны P1 и P2 получают очередной сдвиг на L/4 в каждом направлении, что дает общее накопленное смещение относительно первой области 101, равное L. В результате два набора элементов паттерна становятся строго не взаимодополнительны, т.е. точно согласованы друг с другом, как в области 85 варианта по фиг. 9(a). В областях 104 и 105 описанный сдвиг двух паттернов продолжается таким же образом, так что в области 105 элементы первого и второго паттернов P1 и P2 снова находятся во взаимодополнительных положениях. Результат одновременного сдвига элементов паттернов P1 и P2 состоит в том, что эффективный размер смещения при переходе между областями удваивается. Это ускорит движение, которое будет наблюдаться при наклоне устройства (т.е. для восприятия эффекта потребуется меньшее изменение угла наклона). Например, как проиллюстрировано на фиг. 12(b), при рассматривании устройства по нормали области 101 и 105 будут иметь максимальную темность Max (обозначенную на фиг. 12(b) также, как пропускание T падающего света I, равное 0%), тогда как центральная область 103 будет максимально светлой, а промежуточные области 102 и 104 будут иметь промежуточную степень перекрывания, составляющую около половины максимального. Когда устройство наклоняют в показанном направлении TD наклона, положение самой темной области сместится от одной области к следующей таким же образом, как было описано. Однако, поскольку количество областей между областью, в которой элементы паттерна взаимодополнительны (областью 101), и областью, в которой эти элементы строго не взаимодополнительны (областью 103), уменьшилось, наблюдаемое движение "волны" смены темного и светлого уровней по устройству будет более быстрым (т.е. требующим меньшего наклона), чем в предыдущих вариантах. Было обнаружено, что это является наиболее визуально эффективным.

Разделение смещения между обоими паттернами P1 и P2 обеспечивает также симметрию между теми областями устройства, которые образуют пары с равной интенсивностью (т.е. с равным уровнем перекрывания/темности) при рассматривании устройства по нормали. Например, как показано на фиг 12(a) и 12(b), области 102 и 104 будут иметь одинаковую наблюдаемую степень перекрывания около 50%. Однако при наклоне устройства вдоль направления TD области, образующие такую пару, ведут себя взаимно противоположным образом, т.е. одна будет становиться темнее, а другая светлее. Дело в том, что наклон происходит только в одном направлении, а это означает, что каждая область должна переходить в состояние области, смежной с ней с одной и той же стороны. Так, при рассматривании по нормали область 102 имеет темную соседнюю область (область 101), тогда как область 104 той же пары с левой стороны имеет светлую область 103. Следовательно, при наклоне устройства вдоль направления TD область 102 примет вид находящейся слева от нее области 101, став темной, тогда как область 104 станет светлой.

Для полноты описания на фиг. 13 представлена, в сечении, часть устройства по фиг. 12, чтобы проиллюстрировать элементы паттернов P1 и P2 в областях 103, 104 и 105. Можно видеть, что в центральной области 103 элементы двух паттернов являются точно согласованными друг с другом (т.е. не взаимодополнительными). В следующей области 104 элементы паттерна P1 сдвинуты вправо на L/4, а элементы паттерна P2 сдвинуты на такое же расстояние влево. В области 105 два паттерна также сдвинуты в тех же направлениях на то же расстояние L/4, что дает накопленное смещение для каждого паттерна, равное L/2, и суммарное смещение, учитывающее вклады обоих паттернов, равное L.

Разумеется, можно использовать и любое другое значение сдвига между областями, например равное L/3, L/5, L/8 и т.д.

Было обнаружено, что варианты такого типа, в которых смещение разделяется между двумя паттернами, являются наиболее устойчивыми к рассогласованию между паттернами, что облегчает процесс изготовления. В частности, проведенные тесты показали, что устройство является устойчивым к рассогласованиям вплоть до 400 мкм в обоих направлениях. Таким образом, описанный эффект движения темных/светлых зон будет проявляться даже при рассогласовании 800 мкм.

На фиг. 14 представлен следующий вариант защитного устройства, использующего те же принципы, что и описанное со ссылкой на фиг. 12 и 13. На фиг. 14(a) и 14(b) показаны соответственно первый и второй паттерны P1, P2, которые будут выполнены на противоположных сторонах прозрачного слоя 1, чтобы сформировать защитное устройство 110. Устройство содержит 5 областей: центральную область 111 квадратной или ромбовидной формы и 4 концентричных области 112, 113, 114 и 115 в форме квадратных или ромбических колец. Как и в предыдущих вариантах, области обведены тонкими линиями 116, проведенными на одном из двух паттернов (на паттерне P1), которые, по желанию, могут быть опущены. Относительное смещение между паттернами распределено между P1 и P2. Хотя это распределение не так легко заметить из-за наличия на фиг. 14(a) разделительных линий, его можно обнаружить при сравнении центральной области 111, в которой центральная вертикальная линия является белой (что указывает на отсутствие элемента паттерна), и наружной области 115, где центральная вертикальная линия является черной (что указывает на присутствие элемента паттерна). Таким образом, элементы первого паттерна P1 в пределах от первой области 111 до наружной области 115 смещены на расстояние, равное ширине L линии. Такое же смещение, но в противоположном направлении, имеет место во втором паттерне P2 (фиг. 14(b)). Прирост смещения при переходе между каждыми последующими областями в любом из паттернов P1, P2 равен L/4, чтобы получить за 4 перехода (от области 111 до 115) накопленное смещение, равное L, тогда как суммарное смещение при переходе между каждой парой областей, учитывающее вклады от обоих паттернов, равно L/2.

Из нормальной позиции рассматривания центральная область 111 и наружная область 115 будут казаться максимально светлыми, поскольку здесь паттерны строго не взаимодополнительны. Область 113 будет обеспечивать максимальную темность (поскольку здесь паттерны строго взаимодополнительны), а области 112 и 114 будут обеспечивать промежуточный уровень. При наклоне устройства вдоль отмеченного направления TD, самая темная и самая светлая области будут казаться перемещающимися по устройству, вызывая "волну" движения к центру или от него. Если наклонять устройство в перпендикулярном направлении, подобное движение не наблюдается, поскольку направление наклона будет параллельно продольной оси элементов паттерна, так что смещение между двумя паттернами останется неизменным. Если устройство поворачивать относительно смотрящего (т.е. изменять угол ϕ), движение будет наблюдаться в определенных интервалах углов поворота, но не в других интервалах.

Чтобы гарантировать наблюдаемость движения в устройстве независимо от направления наклона, особо предпочтительные варианты содержат области, в которых изменены направления первого и второго паттернов, а также области, в которых имеется изменение смещения. Пример такого устройства представлен на фиг. 15. На фиг. 15(a) показан первый паттерн P1, образованный на первой стороне прозрачного слоя 1, а на фиг. 15(b) - второй паттерн P2, образованный на второй стороне, чтобы завершить формирование защитного устройства 117. Следует отметить, что эффект появления радиальных полос, видных на обоих паттернах, - это артефакт, вызванный процессом распечатывания данных фигур и не присутствующий в самих паттернах. Устройство содержит две группы 118 и 119 областей, в каждой из которых по 10 областей, обозначенных, как 118a-118j и 119a-119j. Области первой группы 118 имеют общее направление PD1 паттерна (соответствующее продольному направлению линейных элементов). Области второй группы 119 имеют общее направление PD2 паттерна, перпендикулярное к PD1. Таким образом, в ориентации, показанной на фиг. 15, линейные элементы областей первой группы 118 горизонтальны, а элементы областей второй группы 119 вертикальны.

В пределах каждой группы 118, 119 смещение между паттернами P1 и P2 изменяется таким же образом, как было описано выше со ссылкой на фиг. 9-13. Поэтому при наклоне устройства вдоль первого направления TD1 наклона "волна" смены темного и светлого уровней будет казаться перемещающейся вдоль первой группы 118 областей к центру устройства или от него, тогда как во второй группе 119 областей не будет видно никакого движения. Если же устройство наклоняют в перпендикулярном направлении TD2, будут иметь место противоположные эффекты, т.е. в первой группе 118 областей не будет, по существу, никакого движения, тогда как во второй группе 119 областей возникнет эффект волны. Если устройство наклонять вдоль направления, промежуточного между TD1 и TD2, обе группы областей будут одновременно демонстрировать движение, хотя оно может быть менее заметным.

Еще один вариант защитного устройства, имеющий как области с различными смещениями, так и области с различными направлениями паттерна, представлен на фиг 16(a) и 16(b). На фиг. 16(a) показано, на виде в плане, устройство 120, и можно видеть, что оно содержит центральную квадратную область 121 и 11 окружающих ее концентричных квадратных колец 122-132. Следует отметить, что (как будет описано далее) различные оттенки серого на фиг. 16(a), ассоциированные с определенными областями, не характеризуют вид областей, а использованы для идентификации конкретных групп областей.

Области 121-132 относятся к трем группам G1, G2 и G3, причем члены каждой группы идентифицируются определенным оттенком серого. Первая группа G1 содержит области 123, 126, 129 и 132, тогда как вторая группа G2 содержит области 122, 125, 128 и 131, а третья группа G3 - оставшиеся области 121, 124, 127 и 130. Группы чередуются одна с другой с образованием нескольких циклов C1, C2 и др., причем каждый цикл содержит одну область из каждой группы. В этом примере имеются 4 цикла C1-C4, но, разумеется, можно использовать любое количество циклов.

Как лучше всего видно на частичном виде в увеличенном масштабе, представленном на фиг. 16(b), каждая группа содержит области с одинаковым направлением паттерна (представленным схематично показанными линейными элементами). Таким образом, в этом примере продольные оси линейных элементов в каждой из областей 123, 126, 129 и 132, образующих группу G1, параллельны оси X, а линейные элементы областей 125, 128 и 131, принадлежащих группе G2, ориентированы в перпендикулярном направлении, параллельном оси Y. Направление паттерна в областях 124, 127 и 130 группы G3 ориентировано под промежуточным углом. В каждой группе G1, G2 и G3 области различаются сдвигом между первым и вторым паттернами P1 и P2 от одной области к следующей области той же группы. Таким образом, область 124, член группы G3, имеет меньшее смещение, чем область 127, следующий член группы G3, которая, в свою очередь, имеет меньшее смещение, чем область 130, самый наружный член группы G3 в этом примере. Уровень смещения проиллюстрирован на фиг. 16(b) длиной стрелки, ассоциированной с каждой областью.

Можно видеть, что каждый из циклов C1, C2 и т.д. содержит области, по существу, схожие по величине смещения, но различающиеся направлением паттерна. Разумеется, равенство смещений для всех групп в любом одном цикле не является обязательным, хотя это и предпочтительно.

Было установлено, что варианты типа показанного на фиг. 16 особенно эффективны, поскольку по сравнению с вариантами, использующими только изменения смещения при переходе между областями (такими как представленные на фиг. 9-14), желательный эффект движения может наблюдаться при наклоне устройства в любом направлении, т.к. по меньшей мере одна группа областей будет иметь направление паттерна, оптимальное (или близкое к оптимальному) для демонстрации большой скорости изменения степени перекрывания при наклоне устройства. Кроме того, авторы изобретения обнаружили, что в некоторых случаях варианты, основанные только на изменениях направления паттерна при переходах между областями (см. фиг. 7 и 8), могут иметь слишком много различных ориентаций паттернов, что снижает допуск на степень согласования и снижает наблюдаемую "упорядоченность" дизайна, усложняя ее зрительное восприятие. В "комбинированных" вариантах (типа представленного на фиг. 16), использующих изменения и смещения, и направления, количество различных направлений паттернов (например, количество групп) может удерживаться достаточно низким (например, равным четырем или менее), обеспечивая, тем не менее, достаточное количество этих направлений, так что произвольное направление наклона будет соответствовать по меньшей мере в одной группе направлений компоненту паттерна, достаточно большому для создания движения. Тем самым обеспечивается дизайн, создающий движение при любой оси наклона. Повторяющийся характер групп "распространяет" каждое направление паттерна по всей конструкции, помогая глазу отслеживать наблюдаемое движение. Смещение вводит дополнительную упорядоченность, создавая для глаза непосредственно отслеживаемую траекторию.

Поскольку в рассматриваемом варианте индивидуальные области являются узкими, а группы областей взаимно переплетены, наблюдатель не может провести различие между группами в процессе наклона устройства. В результате создается впечатление, что имеется только одна группа, срабатывающая при многих различных ориентациях, предотвращая визуальную неразбериху, которая может возникнуть, если реально присутствует слишком много различных ориентаций паттерна.

На фиг. 17 представлен еще один вариант защитного устройства, использующий как изменения в направлении паттерна, так и различия в смещении между областями. Здесь устройство 135 содержит несколько колец 136, 137, 138 и т.д., каждое из которых разбито на ряд областей. В этом случае каждое концентричное кольцо 136, 137 и 138 и т.д. представляет группу областей, имеющих одинаковое направление паттерна. В каждом кольце различные области (136а, 136b, 136c и т.д.) различаются смещением между паттернами P1 и P2, варьирующим от одной области к следующей. Смещение между паттернами P1 и P2 может быть одинаковым для смежных областей различных групп 136, 137 и 138 и т.д., или оно может дополнительно варьировать между группами.

Дальнейший вариант защитного устройства 140 представлен на фиг. 18. Здесь устройство содержит области 141-145, идентичные описанным со ссылкой на фиг. 14. Они образуют фоновое пространство, на которое наложена еще одна область 149, в данном случае в форме цифры "2". Направление паттерна в области 149 не параллельно соответствующим направлениям в областях 141-145 и предпочтительно, по существу, перпендикулярно им. Таким образом, при наклоне устройства вдоль направления TD1 фоновое пространство, состоящее из областей 141-145, будет создавать эффект движущейся волны темного/светлого уровней, подобный описанному со ссылкой на фиг. 14. В противоположность этому, область 149 будет казаться статичной, тем самым четко обрисовывая контур цифры "2". Когда устройство наклоняют в перпендикулярном направлении TD2, фоновое пространство, образованное областями 141-145, будет казаться статичным (но с различными уровнями темности), тогда как область 149 теперь будет демонстрировать изменения уровня темности, которые снова будут четко видны на статичном фоне. Варианты типа показанного на фиг. 18 обеспечивают особенно эффективный метод комбинирования описанного эффекта движения с возможностью передачи информации, например в виде букв, цифр, символов и графики.

На фиг. 19 и 20 показаны части двух примеров защитных устройств, основанных на тех же принципах, но имеющих конструкции, отличные от рассмотренных выше. На фиг. 19 первый паттерн P1 создан на одной стороне прозрачного слоя 1 с применением тех же технологий, что и описанные выше. Однако второй паттерн P2 отсутствует, а вместо него на противоположной стороне прозрачного слоя 1 образована отражающая поверхность 159. Отражающей поверхности может быть придана любая форма, но предпочтительно обеспечить зеркальное отражение, так чтобы отражающая поверхность 159 создавала изображение первого паттерна P1 как второй, "виртуальный" паттерн. Таким образом, при рассматривании устройства на отражение наблюдатель воспринимает эффекты, создаваемые комбинацией двух наложенных друг на друга паттернов, по существу, такие же, что и описанные выше со ссылками на фиг. 1-18. Однако, поскольку виртуальный второй паттерн полностью зависит от первого паттерна, невозможно ввести какое-либо смещение между первым паттерном P1 и виртуальным паттерном, отраженным поверхностью 159. Поэтому варианты, основанные на принципах вариантов по фиг. 9 и 12, не могут быть реализованы с использованием данного метода. Однако возможно осуществление вариантов, подобных описанным со ссылками на фиг. 4, 7 и 8, т.е. основанных на том же принципе создания по меньшей мере двух областей устройства с непараллельными направлениями паттернов.

На фиг. 19 показана часть устройства, содержащего секции, образованные двумя такими областями 154 и 155. В области 154 продольные оси элементов 151 паттерна и разделяющих их зазоров 152 параллельны оси Y, тогда как в области 155 продольные оси элементов 151 паттерна и разделяющих их зазоров 152 расположены по отношению к оси Y под углом около 45°. Когда наблюдатель O1 рассматривает устройство по нормали, обе области 154 и 155 обеспечат их максимальный уровень светлости (т.е. минимальную степень перекрывания), поскольку отраженный виртуальный паттерн будет представляться имеющим элементы, точно согласованные с наложенным на него паттерном P1. Другими словами, два паттерна будут представляться строго не взаимодополнительными, как это описано выше со ссылкой на фиг. 2(a). При наклоне устройства вдоль направления TD наклона (вокруг оси TA наклона) к положению наблюдателя O2 область 154 будет демонстрировать свою максимальную скорость изменения степени перекрывания, которая будет проходить через максимумы и минимумы так же, как это было описано. Область 155 также будет демонстрировать изменения степени перекрывания, но с меньшей скоростью изменений, поскольку для этой области направление паттерна не оптимизировано.

Таким образом, вариант с отражением типа представленного на фиг. 19 может быть использован для реализации любого устройства, основанного на описанных принципах изменения направления паттерна при переходе от одной области к другой, в том числе (но не исключительно) проиллюстрированных на фиг 4, 7 и 8.

На фиг. 20 представлен еще один вариант 150', использующий отражающую поверхность 159. Однако в этом случае имеются два паттерна P1 и P2, как и в любом из вариантов, рассмотренных со ссылками на фиг. 1-18. Паттерн P1 образован на первой поверхности прозрачного слоя 1, а паттерн P2 образован на расстоянии dReal от него, на прозрачном слое 1 или на отражающей поверхности 159, которая прилегает к прозрачному слою 1. В дополнение к паттернам P1 и P2, наблюдатель O будет видеть отраженную версию паттерна P1, расположенную позади фактического положения отражающей поверхности 159, на виртуальном расстоянии dVirtual от P1. Поскольку паттерн P2 позиционирован на отражающей поверхности 159, параллакс между ним и его отраженным изображением будет отсутствовать, так что паттерн P2 не будет иметь изменяющихся оптических свойств, хотя может казаться имеющим удвоенную оптическую плотность.

Устройство 150' разделено на области 156, 157, 158…, причем здесь направление паттерна остается одним и тем же в каждой области (хотя в других случаях направления паттернов могут быть различными, как это описано в отношении фиг. 19). Однако поперечное смещение S между паттернами P1 и P2 изменяется от одной области к другой. В области 156 элементы паттерна строго не взаимодополнительны (что соответствует нулевому смещению). В области 157 элементы паттерна P2 сдвинуты в направлении X с получением смещения, равного L/4 (L = ширина линии). В области 158 и в следующей за ней области смещение увеличено до L/2 и 3L/4 соответственно.

При рассматривании по нормали устройство будет иметь вид, подобный показанному на фиг. 9(b), причем крайняя левая область 156 будет казаться яркой, а крайняя правая область относительно темной вследствие наличия смещения. При наклоне вдоль направления TD вариации смещения приведут к изменению вида устройства, с приближением его к виду по фиг. 9(a), с яркими/темными областями, перемещающимися по устройству (как это было описано) в виде "волны". Однако этот эффект будет модулироваться наложением на него вариации темного/яркого уровня вследствие взаимодействия между паттерном P1 и его отражением . В этом примере, поскольку здесь в пределах всего устройства отсутствует вариация в направлении паттерна, в результате такой модуляции устройство будет представляться, из одной или более позиций рассматривания, темным, тогда как из других позиций будут видны, в большей или меньшей степени, градации яркости и эффект "волны". Разумеется, влияние наложенной модуляции будет зависеть также (как и раньше) от отношения Q:d и показателя преломления устройства.

В других случаях направление паттерна также может варьировать в пределах устройства, и тогда наложенная модуляция также будет перемещаться по устройству подобно тому, как это было описано со ссылкой на фиг. 19. В результате можно получить особо сложные визуальные эффекты.

Отражающая поверхность 159 может иметь отражающий слой, образованный подходящим материалом, который может быть нанесен на прилегающую поверхность прозрачного слоя 1. Примеры подходящих отражающих материалов включают металлические покрытия, полученные напылением в вакууме (например из алюминия, серебра, никеля, золота или меди), металлизированные краски или краски, создающие впечатление металлизированных, напыляемые в вакууме диэлектрические материалы с высоким показателем преломления (например ZnS), напыляемые в вакууме тонкопленочные интерференционные структуры и другие отражающие оптически изменяющиеся материалы или структуры. Если это представляется желательным, слой может быть сделан полупрозрачным, например путем нанесения материала в виде тонкого слоя или как экрана. Альтернативно, сам отражающий материал может быть визуально прозрачным, но иметь показатель преломления, в достаточной степени отличающийся от показателя преломления прозрачного слоя 1, в результате чего на их границе будет происходить отражение. Для этой цели подходят, в частности, материалы с высоким показателем преломления, например ZnS.

Другой вариант с конструкцией, схожей с представленной на фиг. 19, представлен на фиг. 21. Как уже упоминалось, во всех вариантах элементы паттерна могут состоять из нескольких слоев, и данный вариант использует именно такой подход. На фиг. 21(a) защитное устройство 220 показано на виде в плане, т.е. таким, каким его видит человек, рассматривающий его по нормали (вдоль оси Z), а на фиг. 21(b) и 21(c) показаны частичные виды устройства в сечении плоскостью Q-Q'. Первый паттерн P1 содержит массив линейных элементов 225, разделенных зазорами 226, который образован на прозрачном слое 1, на противоположной поверхности которого имеется отражающий слой 229 (см. фиг. 21(b)). В одном примере ширина линии элементов 225 может быть около 30 мкм при аналогичной ширине зазоров 226. В первой области 221 устройства, которой в этом примере придана форма символа "сердце", линейные элементы ориентированы вдоль оси X устройства. Во второй области 222 устройства, которая окружает первую область 221, образуя фон для указанного символа, линейные элементы ориентированы вдоль оси Y. Таким образом, здесь элементы паттерна двух областей расположены под углом 90° друг к другу, хотя (как и в предыдущих вариантах) направления паттернов могут образовывать любой ненулевой угол.

Каждый элемент 225 паттерна состоит из нескольких слоев. В этом примере используются два слоя, но, если это представляется желательным, их может быть больше. Данные слои могут быть получены различными методами. Например, паттерн P1 может быть распечатан за два или более согласованных прохода, в каждом из которых слой краски наносится поверх предыдущего слоя. Однако в особенно предпочтительной реализации паттерн P1 образован посредством процесса деметаллизации. Более конкретно, прозрачный слой 230 покрывают металлическим слоем 225а, например посредством вакуумного напыления алюминия, никеля, меди, бронзы или любого другого подходящего металла или сплава. После этого на металлическом слое может быть распечатан, с использованием резистивного материала 225b, паттерн P1 линейных элементов 225. Этот материал может быть непрозрачным или полупрозрачным, но в любом случае отличающимся по виду от металлического слоя. Так, резистивный материал может быть полупрозрачным, с цветным, например красным, оттенком. После этого производится деметаллизация конструкции, например, в травильной ванне, с удалением тех зон металлического слоя, которые не покрыты резистивным материалом. В результате образуются линейные элементы 225, каждый из которых имеет слой 225а металла и слой 225b резиста, точно согласованные друг с другом.

Чтобы получить законченное устройство, в этом примере описанную конструкцию ламинируют на второй прозрачный слой 1, используя прозрачный адгезивный слой 231, как это показано на фиг. 21(b). На противоположной поверхности прозрачного слоя 1 имеется отражающий слой 229, нанесенный на поверхность прозрачного слоя 1 или на компонент, прилегающий к этому слою.

При рассматривании устройства 220 через прозрачный слой 230 из положения, соответствующего наблюдателю O1 (см. фиг. 21(с)), т.е. по нормали к устройству, верхний, металлический слой 225а линейных элементов 225 скрывает присутствие окрашенного слоя резиста, так что наблюдатель не замечает никакого контраста между областями 221 и 222. Поскольку свет, отраженный поверхностью 229, проходит через все зазоры 226 между линейными элементами 225, при данном угле рассматривания обе области будут демонстрировать свой минимальный уровень "перекрывания". При наклоне устройства вдоль направления TD (т.е. вокруг оси X), к положению наблюдателя O2, отраженное изображение линейных элементов 225 станет видимым в первой области по причинам, описанным выше, причем при рассматривании с позиции наблюдателя это изображение эффективно заполняет зазоры 226. Однако, поскольку самый внутренний (т.е. обращенный к отражающему слою 229) слой линейных элементов 225 - это цветной резистивный слой 225b, отраженное изображение паттерна P1 будет иметь вид (предпочтительно цвет), отличный от вида (цвета) "реального" паттерна P1. Так, если металлический слой 225а выполнен из алюминия, а резистивный материал 225b - это прозрачный резист с красным оттенком, паттерн P1 будет иметь серебристый цвет, тогда как отраженный паттерн будет казаться красным. Таким образом, при наклоне устройства вдоль направления TD наблюдатель O2 будет видеть, как область 221 в форме сердца изменяет свой цвет с серебристого на красный. При увеличении наклона эта область будет демонстрировать цикличные изменения, подобные описанным применительно к предыдущим вариантам. В то же время при наклоне устройства в этом направлении фоновая область 222 будет казаться неизменяющейся, поскольку для нее направление наклона совпадает с продольным направлением линейных элементов 225. В результате область 221 в форме сердца при определенных углах наклона будет приобретать цвет, контрастирующий с цветом фоновой области 222. Аналогично, при наклоне устройства в другом направлении, вокруг оси Y, область 221 будет казаться неизменяющейся, тогда как фоновая область 222 будет восприниматься, как изменяющая свой цвет.

Схожий эффект может быть достигнут при формировании многослойных линейных элементов 225 на прозрачном слое 230 подобно тому, как описано выше, и обеспечении наличия отражающего слоя на противоположной стороне слоя 230 (вместо описанного ламинирования конструкции к слою 1). В этом случае устройство нужно будет рассматривать со стороны линейных элементов 225b резиста, так что вид вдоль оси будет окрашенным, а цвет отраженного изображения будет иметь цвет металлического слоя 225а. При наклоне устройства цветовая интенсивность (насыщенность) активной области будет уменьшаться, поскольку становится видимым отраженный паттерн, что приведет к возникновению контраста между областями, хотя и менее визуально значимому, чем в конструкции, представленной на фиг. 21.

Цвета резиста в областях 221 и 222 устройства могут быть одинаковыми или различными. Второй вариант имеет то преимущество, что устройство будет приобретать различные цвета в зависимости от направления наклона. Например, если слой 225b резиста является красным в области 221 и синим в фоновой области 222, то, если принять, что металлический слой 225а является серебристым в обеих областях, при наклоне устройства с отходом от нормали в направлении TD, область 221 в форме сердца будет восприниматься изменяющей свой цвет с серебристого на красный, тогда как фоновая область будет оставаться серебристой. Если устройство наклонять с отходом от нормали в перпендикулярном направлении, фоновая область 222 будет изменять цвет с серебристого на синий, тогда как область 221 в форме сердца будет оставаться серебристой.

В модификации этого варианта самый внутренний слой многослойных линейных элементов 225 (например слой 225b резиста на фиг. 21) может содержать светочувствительное вещество, такое как флуоресцентный материал. В этом случае восприятие флуоресцентного отклика будет зависеть и от позиции рассматривания, и от наличия и положения подходящего источника возбуждения, например УФ излучения. Если устройство, как и раньше, рассматривают по нормали к нему, слой, содержащий флуоресцентный материал, будет перекрыт, так что наблюдать контраст между двумя областями будет невозможно. При наклоне вокруг оси X, как и раньше, степень перекрывания области 221 в форме сердца будет изменяться в зависимости от вида слоя 225b резиста. Если этот слой является бесцветным и прозрачным при рассматривании только в видимом свете, то при нормальных условиях освещения наклон устройства будет приводить к тем же изменениям уровня темности области 221 в процессе изменения угла наклона. Однако, если слой резиста содержит также флуоресцирующее вещество, чувствительное к УФ излучению, то при облучении устройства от источника (имеющего внеосевое положение) слой резиста будет флуоресцировать под действием УФ излучения, воспринимаемого им в результате отражения от поверхности 229. Таким образом, отраженное изображение линейных элементов будет казаться флуоресцирующим, так что область 221 в форме сердца будет восприниматься, как флуоресцирующая, т.е. сильно контрастирующая с фоновой областью 222, которая, как и раньше, будет оставаться визуально не изменяющейся. Как и раньше, при наклоне устройства вокруг оси Y имеет место обратный эффект.

Кроме того, этот вариант позволяет изменять воспринимаемый вид, когда угол рассматривания остается неизменным: при условии, что устройство рассматривают из внеосевого положения (т.е. не по нормали к устройству), перемещение источника возбуждения (например УФ лампы) относительно устройства будет приводить к изменению вида одной или другой его области. Например, если устройство 220 рассматривает наблюдатель O2 (см. фиг. 21(с)), изображение паттерна P1 будет видимым в области 221 в форме сердца, но не в фоновой области 222. Если переместить источник УФ излучения в положение, при котором самый внутренний слой 225b линейных элементов может воспринимать УФ излучение, отраженное отражающей поверхностью 229, область в форме сердца будет представляться флуоресцирующей. Если же УФ источник переместить в положение, при котором слой 225b не будет воспринимать отраженное УФ излучение, флуоресцентный отклик будет отсутствовать, т.е. область 221 перестанет быть флуоресцирующей.

Следует учитывать, что во всех модификациях варианта по фиг. 21 направления элементов 225 паттерна в двух областях 221, 222 необязательно должны быть взаимно перпендикулярными. Однако это желательно, поскольку обеспечивается максимальный контраст при наклоне. В дополнение, элементы паттерна необязательно должны быть линейными: можно использовать любой другой паттерн, например, как это будет описано далее, регулярный паттерн из точек.

В отражающих вариантах защитного устройства, таких как показаны на фиг 19, 20 и 21, отражающая поверхность может быть выполнена, как паттерн, образующий дополнительный знак. Например, при использовании для получения отражающей поверхности металлического слоя, напыленного в вакууме, части этого слоя могут быть деметаллизированы, чтобы получить изображения. Эти изображения могут быть позитивными (т.е. образованными из металлического слоя) или негативными (т.е. образованными деметаллизированными областями). Изображения, полученные деметаллизацией, могут рассматриваться в отраженном свете, но более предпочтительно в проходящем свете.

Один из методов получения частично металлизированных/ деметаллизированных пленок, не содержащих металла в контролируемых и четко определенных зонах, состоит в селективной деметаллизации нужных областей с использованием технологии резиста/травления, например описанной в US 4652015 В. Другие технологии, обеспечивающие аналогичные результаты, включают, например, вакуумное распыление металла, такого как алюминий, через маску; альтернативно, металл (например алюминий) может быть селективно удален с композитной полоски из пластикового носителя и металла с помощью эксимерного лазера. Металлические области могут быть альтернативно сформированы посредством печати краской, создающей вид металла, например красками Metallstar® фирмы Eckart. В этом случае изображения формируются созданием паттерна в распечатанном слое.

Дополнительные эффекты могут быть получены при формировании отражающего слоя из двух или более отражающих материалов в областях, взаимно смещенных в поперечном направлении, с получением, например, пространственного паттерна, изображения, текста, цифр и т.д. Например, можно нанести рядом друг с другом два металла, имеющих различный вид (например медь и алюминий), чтобы получить любое желательное изображение. В этом случае цвет в отраженном свете будет варьировать в пределах устройства в соответствии с желательным изображением.

Отражающий слой можно также использовать для комбинирования дополнительных защитных свойств с оптически изменяющимся эффектом, рассмотренным выше. Например, отражающий слой может быть снабжен дифракционной структурой, такой как дифракционная решетка или голограмма. В одной модификации в поверхности прозрачного слоя 1 (противолежащей поверхности, на которой находится паттерн P1) может быть создана, тиснением или отливкой, подходящая рельефная структура, которая затем металлизируется или покрывается подходящим отражающим материалом, чтобы получить эффект дифракции. Этот эффект может наблюдаться, как радуга различных дифрагированных цветов или как голографическое изображение, повторение которого перекрыто, в большей или меньшей степени, паттерном (паттернами) P1 (и P2, если он имеется), как это описано выше.

Присутствие металлического слоя может быть использовано, чтобы скрыть темный магнитный машиночитаемый слой. При использовании в устройстве магнитного материала он может иметь любую конфигурацию; однако, обычно применяются магнитные нити или блоки для формирования кодовых структур. Приемлемые магнитные материалы включают пигменты на основе оксида железа (Fe2O3 или Fe3O4), феррит бария или стронция, железо, никель, кобальт и их сплавы. В этом контексте термин "сплав" охватывает такие материалы, как никель-кобальт, железо-алюминий-никель-кобальт и т.д. Пригодны, в частности, материалы типа лепесткового никеля или железа. Поперечные размеры типичных лепестков никеля составляют 5-50 мкм при толщине менее 2 мкм. Типичные лепестки железа имеют поперечные размеры порядка 10-30 мкм и толщину менее 2 мкм. Магнитные материалы могут, дополнительно или альтернативно, присутствовать и в элементах, образующих любой из описанных паттернов.

Следующий вариант, т.е. защитное устройство 146, будет описан(о) со ссылкой на фиг. 22, на которой, на виде в плане, показан один из паттернов P1 элементов в составе устройства. На практике каждый из паттернов P1 и P2 можно разместить на любой стороне прозрачного слоя, как это было описано выше. В этом случае оба паттерна будут содержать линейные элементы, расположенные параллельно друг другу. Устройство имеет пять областей 147а-147е, а изображенный паттерн P1 имеет поперечное смещение в направлении X при переходе к каждой следующей области. Второй паттерн P2 (не изображен) является однородным по всему устройству, т.е. не имеет смещения между областями. В результате поперечное смещение между паттернами P1 и P2 изменяется в каждой следующей области подобно тому, как это было описано со ссылкой на фиг. 14 (хотя здесь смещение обеспечивается модификацией только одного из паттернов). При наклоне устройства вдоль направления TD будет наблюдаться движение "волны" смены темного и светлого уровней в направлении центра устройства и от него, как было описано ранее.

Как было упомянуто, устройства такого типа относительно устойчивы к рассогласованию между первым и вторым паттернами, в частности в направлении X или Y. Например, при рассогласовании вдоль оси X положения самой темной и самой светлой областей при рассматривании по нормали просто сместятся по поверхности устройства, а при наклоне устройства можно будет наблюдать ожидаемое движение. Это является преимуществом, поскольку упрощает изготовление устройства, но также создает меньшие трудности для потенциального изготовителя поддельного устройства.

В связи с этим данный вариант содержит вырезанные зоны 148, служащие для уменьшения нечувствительности устройства к рассогласованию. Каждый из паттернов P1, P2, имеет вырезанные зоны 148 одинаковых форм и размеров (в данном примере представляющие цифру "2"). При этом вырезанные зоны паттернов находятся в точном взаимном согласовании. Каждая такая зона образует разрыв в соответствующем паттерне P1, P2, в который не заходит ни один элемент паттерна, причем граница зоны задается паттерном.

В подлинном устройстве вырезанные зоны 148 каждого паттерна будут согласованы, т.е. будут полностью пропускать свет (или полностью отражать его, если устройство использует отражающий слой, как это описано со ссылками на фиг. 19-21). Поэтому вырезанные зоны будут представляться наблюдателю яркими (светлыми), по меньшей мере при рассматривании устройства по нормали, оставаясь, как правило, яркими при наклоне устройства в пределах относительно большого угла наклона (достаточного, чтобы наблюдать, по меньшей мере частично, описанный выше эффект движения). Однако, если требуемый уровень согласованности не достигнут (например, в поддельном устройстве), различимость вырезанных зон будет уменьшена или полностью подавлена, поскольку на каждую такую зону будет накладываться другой паттерн P1 или P2 (по меньшей мере в некоторой степени). Тем самым будет значительно увеличена трудность создания хорошей имитации устройства.

Чтобы гарантировать, что устройство не может быть легко имитировано, каждая вырезанная зона должна содержать зону достаточно малого размера, примерно соответствующую размеру допуска на согласованность паттернов, достижимого при использовании профессиональной системы изготовления, и значительно меньшую, чем допуск, достигаемый на непрофессиональном оборудовании. Так, в предпочтительных примерах вырезанная зона имеет минимальный размер не более 5 мм, предпочтительно не более 3 мм, более предпочтительно не более 1 мм, еще более предпочтительно не более 0,5 мм, наиболее предпочтительно не более 250 мкм. Для сравнения, типичные профессиональные литографические процессы способны обеспечить согласование в пределах около 200 мкм, тогда как для струйных принтеров, которые могут быть доступны лицам, желающим изготовить подделку, соответствующее значение может составлять, например, ±1 мм.

Желательно, чтобы вырезанные зоны включали линию или линии, проходящую (проходящие) в плоскости устройства более чем в одном направлении. Это условие можно выполнить, например, посредством единственной линии, имеющей плавный или резкий изгиб, или кривой (например окружности), или по меньшей мере двух пространственно разделенных прямых линий. Ширина каждой такой линии предпочтительно находится в одном из указанных интервалов. Использование в вырезанных зонах различных направлений позволит детектировать рассогласование в любом направлении, поскольку рассогласование будет влиять на вид по меньшей мере одной линии (или ее части).

В представленном примере минимальные размеры зон 148 соответствуют ширине линии, образующей цифру "2" в каждой вырезанной зоне. Вырезанные зоны могут иметь любую форму, например форму рисунков из тонких линий, гильотировок и т.д., но предпочтительно соответствуют, для облегчения распознавания, информационным компонентам, таким как цифры, буквы или символы. Как и в представленном примере, вырезанные зоны могут являться только частью более крупного паттерна или информационного компонента: в этом примере только верхняя половина каждой цифры "2" задана вырезанной зоной 148, тогда как ее нижняя половина задана контурной линией 148а, которая может проходить вокруг всего элемента. Такое выполнение привлекает внимание к данному компоненту, поскольку будет очень заметно, если нижняя половина каждой цифры "2" видна, а ее верхняя половина отсутствует (как следствие рассогласования). Вырезанные зоны могут также прилегать к краю устройства (как показано на фиг. 22) или быть окруженными со всех сторон паттернами P1, P2.

В любом случае, хотя желательно, чтобы каждая вырезанная зона целиком совпадала с другой такой же зоной, на практике это требование несущественно при условии, что часть каждой вырезанной зоны согласована с частью другой зоны. Например, в варианте по фиг. 22 вырезанные зоны в паттерне P1 (но не в паттерне P2) могут заходить за границы цифры "2" (например, они могут включать засечки (серифы) на цифре). Однако согласованные части вырезанных зон (например части цифры "2", находящиеся между засечками) будут выявлять любое рассогласование.

Вырезанные зоны описанного типа могут быть использованы в любом из предыдущих вариантов. Кроме того, они могут применяться и для уменьшения допуска на рассогласование в любом другом защитном устройстве, образованном двумя паттернами, разделенными отдельным прозрачным слоем, например в устройствах с интерференционным эффектом муара. Другие примеры устройств, для которых могут быть полезными вырезанные зоны, описаны в патентной заявке Великобритании №1117523.9, поданной заявителем настоящего изобретения.

Во всех приведенных примерах, чтобы проиллюстрировать принципы, на основе которых построены рассмотренные устройства, паттерны P1 и P2 были представлены как линейные паттерны. Однако, как было упомянуто применительно к фиг. 2(b) и 2(c), это условие несущественно. Фактически, может быть применен любой периодический паттерн элементов при условии, что первый и второй паттерны P1 и P2, по существу, способны сопрягаться друг с другом при приведении их в подходящие относительные положения (или, в случае вариантов с отражением типа описанных со ссылками на фиг. 19-21, паттерн P1 должен быть способен к сопряжению с собственной копией). В случае линейных паттернов такое сопряжение является точным (или почти точным). Это означает, что для позиции (позиций) рассматривания, в которой (в которых) имеет место максимальная степень перекрывания, по существу, вся площадь рассматриваемой области устройства будет перекрывать прохождение света в результате присутствия элемента первого или второго паттернов P1, P2.

Однако такая степень сопряжения паттернов не является обязательной. Так, на фиг. 23 представлен пример точечных паттернов (паттернов из точек), пригодных для любого из вариантов. На фиг. 23(a) показан первый паттерн P1 из точечных элементов 161, распределенных по плотной сетке. Зазоры между элементами 161 образуют континуум, обозначенный, как 162. Второй паттерн P2 идентичен первому, но в нем точечные элементы 163 находятся в положениях, противоположных по отношению к элементам паттерна P1. В результате при рассматривании двух паттернов P1 и P2 по нормали два массива точечных элементов 161 и 163 заполняют, в сочетании, как это показано на фиг. 23(c), почти все устройство, приводя, таким образом, к значительно более высокой степени перекрывания, чем достигаемая при рассматривании только одного из паттернов P1 и P2, т.е. обеспечивая максимальную степень перекрывания. При наклоне устройства вдоль направления X или Y два паттерна P1 и P2 будут казаться движущимися относительно друг друга до достижения определенного угла наклона, при котором точечные элементы будут точно согласованы друг с другом (т.е. окажутся точно не взаимодополнительными): Это соответствует минимальной степени перекрывания области. В положениях между нормальной позицией и позицией по фиг. 23(d) два массива точечных элементов будут наложены друг на друга в большей или меньшей степени (как это показано, например, на фиг. 23(f)), обеспечивая промежуточную степень перекрывания.

При наклоне устройства вдоль направления между осями X и Y будут достигаться различные промежуточные степени перекрывания, как это показано, например, на фиг 23(e) и 23(g), иллюстрирующих результаты наклона вдоль направлений, составляющих примерно +45° и -45° с осью Y соответственно.

На фиг. 24 представлены еще два примера паттернов из точечных элементов, которые применимы в любом из рассмотренных вариантов. Здесь точечные элементы распределены по регулярной квадратной сетке. В примере, представленном на фиг 24(a) и 24(b), паттерны P1 и P2 устройства 170 строго не взаимодополнительны, т.е. точечные элементы 171 паттерна P1 точно согласованы с точечными элементами 173 паттерна P2. Поэтому при рассматривании устройства по нормали (см. фиг. 24(c)) элементы 171 паттерна P1 будут точно перекрывать элементы 173 паттерна P2, так что область будет демонстрировать минимальную степень перекрывания. При наклоне устройства вдоль направления TD1, составляющего 45° с осями X и Y, в зазорах 172 первого паттерна появятся элементы 173 паттерна P2, так что устройство будет способно демонстрировать свою максимальную степень перекрывания.

Пример устройства 180, представленный на фиг 24(e) и 24(f), иллюстрирует противоположный результат, поскольку здесь при рассматривании устройства по нормали (фиг. 24(g)) элементы 183 второго паттерна P2 находятся в зазорах 182 между элементами 181 первого паттерна P1, что дает максимальную степень перекрывания. При наклоне устройства вдоль направления TD1 на достаточно большой угол два паттерна приходят во взаимно согласованное положение, так что устройство демонстрирует минимальную степень перекрывания.

Когда устройства, показанные на фиг 24(a), 24(b), 24(e) и 24(f), наклоняют вдоль оси X и оси Y, имеют место различные промежуточные уровни перекрывания. Так, на фиг. 24(i) показан результат наклона устройства по фиг. 24(a), 24(b) вдоль направления X: степень перекрывания увеличилась по сравнению с рассматриванием по нормали. Аналогично, на фиг. 24(j) проиллюстрирован результат наклона устройства вдоль направления Y, причем имеет место такая же степень перекрывания. Промежуточные степени перекрывания будут также получены при небольшом наклоне устройства вдоль направления TD1, как это показано на фиг. 24(k).

Разумеется, точечные элементы могут иметь любую форму и не должны быть обязательно круглыми, как показанные на чертежах. В частности, каждый точечный элемент может быть треугольным, квадратным или овальным или представлять какой-то знак, такой как цифра, буква или иной символ. Точечные элементы могут быть также удлиненными, например, размещенными с возможностью формирования линий в любом желательном направлении.

Могут использоваться и многие другие паттерны. Например, каждый паттерн может содержать серию изогнутых или зигзагообразных линий или представлять собой паттерн типа шахматной доски, образованный квадратами, треугольниками, шестиугольниками или любыми другими подходящими формами. "Линейные" элементы также могут содержать негативные знаки, образованные зазорами, или им самим может быть придана форма позитивных знаков (связанных или не связанных между собой). Внутри "точечных" элементов также могут быть образованы негативные знаки. Следует также учесть, что паттерны P1 и P2 необязательно должны быть идентичными. Например, первый паттерн P1 может являться паттерном из круглых точек, например, типа показанного на фиг. 24(a), а второй паттерн P2 может содержать массив кольцевых элементов, так что при определенных углах рассматривания точечные элементы первого паттерна будут представляться заполняющими центральные зазоры каждого кольца во втором паттерне.

Как было упомянуто, паттерн должен быть периодическим по меньшей мере в одном направлении, чтобы достигалось упомянутое изменение степени перекрывания. Однако периодичность паттерна необязательно должна быть постоянной в пределах всего устройства. Скорее, в любом конкретном месте устройства периодичность первого паттерна P1 должна быть примерно такой же, как у второго паттерна P2. Таким образом, периодичность в одной области устройства может быть не такой, как в другой области. Подобное варьирование периодичности паттернов в пределах устройства можно использовать, чтобы ускорить или замедлить наблюдаемую скорость описанных выше эффектов движения, поскольку меньший шаг уменьшит значение рассмотренного отношения R=Q/d. Таким образом, паттерны могут быть построены так, что для нескольких смежных областей устройства шаг является постоянным и движение (как функция угла наклона) представляется имеющим первую заданную скорость, тогда как другая серия областей имеет меньший шаг, так что движение будет казаться увеличивающим свою скорость при переходе границы между двумя группами областей.

Размеры и взаимную ориентацию паттернов P1 и P2 предпочтительно выбирают так, чтобы минимизировать или, предпочтительно, устранить любые эффекты муара, которые могли бы быть вызваны рассогласованием между паттернами, поскольку эти эффекты могли бы ухудшить визуальную эффективность устройства. Однако в других вариантах такое рассогласование может быть введено специально, чтобы создать дополнительный эффект муара (например воспринимаемый, как полосы). Способы ослабления или устранения помех вследствие влияния муара на два паттерна хорошо известны специалистам.

Отношение зоны каждого паттерна, покрытой элементами паттерна, к интервалам между ними (или к упомянутым выше вспомогательным элементам) также можно варьировать в пределах устройства. Увеличение доли паттерна, покрытой элементами паттерна, будет приводить к увеличению степени перекрывания в соответствующих местах независимо от угла наклона. Следовательно, один или оба паттерна можно сформировать как экранирующие изображения, образованные экранирующими элементами при варьировании доли этих элементов относительно их окружения, чтобы отобразить информацию, например текст, символы или графику. В частности, долю элементов можно варьировать так, чтобы получить в пределах устройства изображение (например, мультитональное). При наклонах устройства элементы, образующие изображение, будут оставаться неизменными, тогда как описанные визуальные эффекты будут наблюдаться в качестве фона.

Как вариант, устройство может быть снабжено верхним или нижним слоем графики, в частности напечатанной, например, для создания в составе устройства контуров или изображений, которые могут быть согласованы или не согласованы с границами между упоминавшимися областями.

Как уже было упомянуто, в некоторых предпочтительных вариантах элементы паттерна разделены зазорами (в которых отсутствуют какие-либо элементы паттерна) и предпочтительно являются, по существу, непрозрачными, так что изменение степени перекрывания проявляется, как изменение темности при рассматривании устройства в проходящем свете (или в отраженном свете, как в вариантах по фиг. 19-21). Однако элементы паттерна могут быть полупрозрачными, например имеющими цветной оттенок. Тогда изменение степени перекрывания будет проявляться, как изменение цветового тона от светлого оттенка (в случае минимальной степени перекрывания) до более интенсивного оттенка (в случае максимальной степени перекрывания). Это, по существу, приводит к смешению цветов между элементами одного цвета и бесцветными зазорами, которые, когда они видны, ослабляют насыщенность цвета элементов.

В модификации этого варианта первый и второй паттерны могут иметь различные цвета или один из них может быть образован непрозрачными элементами, а другой иметь полупрозрачные цветные элементы. В последнем случае изменение степени перекрывания будет наблюдаться, как переход от светлого бесцветного (например, серого) вида к цветному виду с аналогичной степенью перекрывания, когда непрозрачные и цветные элементы наблюдаются рядом друг с другом.

Как было подробно описано применительно к фиг. 21, элементы паттерна можно выполнить многослойными. В таком случае желательно, чтобы наружный слой (обращенный к наблюдателю) и самый внутренний слой (обращенный внутрь устройства) различались по своему виду, например были различных цветов. Хотя это выполнение было описано применительно к "отражающему" варианту, оно применимо ко всем вариантам. При этом в вариантах, в которых визуальные эффекты могут наблюдаться с любой стороны (см., например, фиг. 1-18), достигается преимущество, состоящее в возможности (если это представляется желательным) сделать цветовые характеристики устройства различными для рассматривания устройства с различных сторон. Цвета элементов паттерна (многослойных или нет) могут быть также сделаны различными в различных областях устройства.

В других вариантах можно сделать цветными также пространства между элементами паттерна и сформировать таким образом описанные выше "вторичные" контрастирующие элементы паттерна. Например, если каждый из паттернов P1 и P2 содержит чередующиеся желтые и синие полупрозрачные полоски (линейные элементы), при наклоне устройства будут наблюдаться различные оттенки желтого, синего и зеленого цветов.

Во всех случаях максимальная степень перекрывания достигается, когда основные (первичные) элементы паттернов P1 и P2 представляются строго взаимодополнительными по отношению друг к другу. Для паттернов, содержащих вторичные элементы описанного типа, такое положение будет иметь место, когда первичные элементы одного паттерна представляются согласованными с вторичными элементами другого паттерна (т.е. перекрытыми ими).

Чтобы еще больше усилить возможности защитных устройств, некоторые или все первичные (и/или вторичные) элементы первого и/или второго паттернов могут содержать защитное вещество, такое как люминесцентный, флуоресцентный, термохромный, магнитный, двулучепреломляющий или поляризующий материал или материал, чувствительный к УФ излучению. Это создает дополнительное свойство, присутствие которого может быть проверено с целью подтверждения аутентичности (подлинности) устройства. Аналогично, прозрачный слой может иметь цветовой оттенок и/или содержать защитное вещество, такое как люминесцентный, флуоресцентный, термохромный, двулучепреломляющий или поляризующий материал или материал, чувствительный к УФ излучению. В одном предпочтительном примере для обеспечения свойства машиночитаемости может быть применена прозрачная магнитная краска, подобная описанной в GB 2387812 A и GB 2387813 А. Альтернативно, это свойство может быть обеспечено введением отдельных машиночитаемых слоев.

Защитные устройства описанных типов могут применяться многими различными способами. Например, отражающие варианты типа описанных со ссылками на фиг. 19-21 могут быть выполнены в форме фольги горячего тиснения или ярлыка и прикреплены в качестве индикатора аутентичности к любому желаемому объекту, такому как документ, обладающий ценностью, или к изделию, такому как компактный диск, компьютерное оборудование, предмет одежды и т.д. Варианты, работающие на пропускание света от одной стороны устройства к другой, предпочтительно помещают в окне, которое может быть, например, частью ярлыка, прикрепляемого к подобному объекту.

В некоторых случаях защитное устройство предпочтительно образует часть защитного изделия (такого как защитный патч, защитная нить, фольга или полоска), предназначенного для прикрепления к защищенному документу или встраивания в него. В других примерах защитное устройство может быть сформировано непосредственно на защищенном документе (т.е. как его часть).

Защитное устройство или изделие может находиться полностью на поверхности основы (подложки) защищенного документа, как это имеет место в случае полоски или патча, или может быть видным на поверхности основы документа только частично, например в виде "ныряющей" защитной нити. Защитные нити в настоящее время присутствуют в банкнотах многих стран, а также в ваучерах, паспортах, дорожных чеках и других документах. Во многих случаях нить частично заглублена в подложку (является "ныряющей"), т.е. она входит внутрь бумаги и выходит на ее поверхность и видна в окнах, выполненных в одной или обеих поверхностях основы. Один из методов производства бумаги с ныряющими нитями можно найти в EP 0059056. EP 0860298 и WO 03/095188 описывают различные подходы для встраивания более широких и частично открытых нитей в бумажную основу. Широкие нити (с типичной шириной 2-6 мм) представляются особенно полезными, поскольку их более крупные открытые области обеспечивают эффективное использование оптически изменяющихся устройств, подобных описанным выше.

Защитное устройство или изделие может быть встроено в бумажную или полимерную основу (подложку) так, что его можно видеть с обеих сторон готовой защищенной основы. Способы встраивания защитных элементов подобным образом описаны в EP 1141480 A и WO 03/054297 A. Согласно способу, описанному в EP 1141480 A, одна сторона защитного устройства является полностью открытой на одной поверхности основы, в которую оно частично заглублено, а другая сторона частично открыта в окнах, выполненных в другой поверхности основы.

Подложки, подходящие для изготовления основ для защищенных документов, могут быть сформированы из любого обычного материала, включая бумагу и полимеры. Из уровня техники известны технологии формирования прозрачных зон в подложках каждого такого типа. Например, в WO 83/00659 описана полимерная банкнота, изготовленная на основе прозрачной подложки, содержащей на обеих своих сторонах непрозрачное покрытие, которое отсутствует в локальных областях на обеих сторонах подложки, чтобы сформировать прозрачную зону. В этом случае прозрачная подложка может быть интегральной частью защитного устройства; альтернативно, на прозрачную основу документа может быть наложено отдельное защитное устройство. В WO 00/39391 описан способ получения прозрачной области в бумажной основе. Другие способы того же назначения описаны в EP 723501 A, EP 724519 A, WO 03/054297 A и EP 1398174 А.

Защитное устройство может быть также наложено на одну сторону бумажной основы так, что его части будут находиться в отверстии, выполненном в этой основе. Пример способа формирования такого окна может быть найден в WO 03/054297 А. Альтернативный способ встраивания защитного элемента, который будет виден в отверстиях, сформированных в одной стороне бумажной основы, и полностью открыт на другой ее стороне, может быть найден в WO 2000/39391 А.

На фиг. 25 и 26 представлены некоторые примеры защищенных документов 200 (таких как банкноты), снабженных защитными устройствами типа описанных выше. На фиг. 25а, на виде (i), показан в плане защищенный документ 200 с защитным устройством 190. На виде (ii) тот же защищенный документ показан в поперечном сечении. Защищенный документ является полимерной банкнотой, имеющей полимерную основу 201, которая визуально прозрачна по меньшей мере в зоне, в которой находится защитное устройство 190. На каждую поверхность прозрачной основы 201 нанесено покрытие 202, на котором могут быть сформированы, методом печати или иным способом, защитные элементы, например голографические ярлыки. Первый и второй паттерны P1 и P2 сформированы на каждой стороне прозрачного слоя 201 в области окна, которое образовано путем локальных пропусков в нанесении непрозрачных слоев. Паттерны P1 и P2 могут быть сформированы посредством любого описанного выше желательного процесса, такого как печать или металлизация. Паттерны P1 и P2 могут быть нанесены на основу 201 до или после формирования непрозрачного покрытия 202. Желательно формировать паттерны P1 и P2 одновременно, например посредством литографии или офсетной печати, в частности, с помощью пресса Simultan™ фирмы KBA Giori. Тот же процесс может быть использован применительно к любому защищенному документу, имеющему интегральную визуально прозрачную часть, например к ИД-карте или водительским правам, или ламинированной странице паспорта.

На фиг. 25(b) (на виде (i)) показан защищенный документ 200, такой как банкнота, имеющий "ныряющую" защитную нить 192, у которой видны части 191. В этом примере защитная нить 192 содержит защитное устройство, подобное описанным со ссылками на фиг. 19-21 и имеющее отражающий слой 9. Нить 192 может быть встроена в волокнистую (например бумажную) основу документа посредством описанного в EP 0059056 A способа, обеспечивающего введение "ныряющей" нити внутрь единственного слоя основы. Различные части данного слоя обозначены применительно к этому варианту на фиг. 25(b), как 203 и 204. Эффекты, которые способна демонстрировать нить 192, будут видны при рассматривании устройства в отраженном свете.

В модификации этого варианта нить 192 альтернативно введена в документ между двумя его слоями 203 и 204, например бумажными, которые затем соединяют друг с другом. Слой 203 документа содержит отверстия, которые могут быть сформированы до или после соединения двух слоев. В предпочтительных примерах отверстия формируют посредством сошлифовывания слоя 203 после получения многослойной конструкции. Эффекты, демонстрируемые нитью 192, видны при рассматривании устройства в отраженном свете. Еще в одной модификации нить 192 может быть выполнена (например, с использованием любого из вариантов по фиг. 1-8) работающей на пропускание в сочетании с отверстиями, выполненными в обоих слоях 203, 204 документов и по меньшей мере частично совмещенными одно с другим.

Аналогичный вариант показан на фиг. 25(c). Здесь вид (i) - это вид в плане защищенного документа 200, такого как банкнота с защитным устройством 194, сформированным на введенной в документ полоске 193. Полоска 193 зафиксирована между слоями 205 и 206, каждый из которых снабжен отверстием, образующим окно в области, в которой можно видеть устройство 194.

Еще один вариант проиллюстрирован фиг. 26(a) и 26(b), на которых показаны передняя и задняя стороны документа 200 соответственно, и фиг. 26(c), соответствующей сечению документа плоскостью Z-Z'. Защитное изделие 195 - это полоска или лента, содержащая защитное устройство согласно любому из описанных вариантов. Защитное изделие 195 образовано в составе защищенного документа 200, имеющего волокнистую основу 211, посредством способа, описанного в EP 1141480 A. Полоска встроена в защищенный документ так, что она полностью открыта на одной стороне документа (фиг. 26(a)) и частично - в одном или более окнах 210 на противоположной стороне документа (фиг. 26(b)).

1. Защитное устройство для свидетельства подлинности объекта, содержащее первый паттерн элементов и второй, наложенный на него паттерн элементов, пространственно разделенные прозрачным слоем и совместно препятствующие прохождению света через устройство к рассматривающему его в степени, изменяющейся в зависимости от позиции рассматривания, при этом указанные первый и второй паттерны сконфигурированы так, чтобы задать по меньшей мере три области устройства, составляющие первую группу областей, и каждая из указанных областей способна демонстрировать максимальное перекрывание при рассматривании по меньшей мере из одной позиции для наблюдения максимального перекрывания (позиции для максимума) и минимальную степень перекрывания при рассматривании по меньшей мере из одной позиции для наблюдения минимального перекрывания (позиции для минимума), при этом по меньшей мере одна позиция для максимума и по меньшей мере одна позиция для минимума совместно образуют набор пиковых позиций рассматривания для каждой области, причем наборы пиковых позиций рассматривания, ассоциированные с каждой областью первой группы, отличаются друг от друга, а каждая из по меньшей мере трех областей первой группы способна демонстрировать степень перекрывания, отличную от других, по меньшей мере при рассматривании из позиции, смещенной относительно нормальной.

2. Устройство по п. 1, в котором первый и второй паттерны сконфигурированы обеспечивающими возможность поочередного достижения, при изменении позиции рассматривания, соответствующей пиковой позиции для максимума или минимума для каждой из по меньшей мере трех областей первой группы в том же порядке, в котором соответствующие области расположены в устройстве в первом постоянном направлении.

3. Устройство по п. 2, в котором области первой группы расположены в устройстве прилегающими одна к другой, так что при наклоне и/или повороте устройства смежные области способны поочередно демонстрировать свою максимальную или минимальную степень перекрывания.

4. Устройство по п. 2, в котором области первой группы расположены прилегающими одна к другой, по меньшей мере при рассматривании из позиции, смещенной относительно нормальной, а степени перекрывания, демонстрируемые областями первой группы, по меньшей мере при рассматривании из постоянной позиции, смещенной относительно нормали, увеличиваются при переходе от одной области к следующей, смежной с ней области, так что области совместно обеспечивают степень перекрывания, дискретно изменяющуюся в пределах устройства.

5. Устройство по п. 1, в котором каждая из по меньшей мере трех областей первой группы способна обеспечить максимальную скорость изменения степени перекрывания в зависимости от угла наклона при наклоне устройства относительно рассматривающего вокруг различных осей наклона, так что при изменении направления наклона относительно рассматривающего свою максимальную или минимальную степень перекрывания поочередно способны обеспечить различные области из по меньшей мере трех областей первой группы.

6. Устройство по п. 5, в котором оси наклона, при наклоне вокруг одной из которых каждая область первой группы способна обеспечить свою максимальную скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона, образуют с референтным направлением углы, последовательно возрастающие при переходе от одной области к следующей области первой группы, так что при изменении направления наклона относительно рассматривающего области первой группы способны демонстрировать, одна за другой, свое максимальное или минимальное перекрывание вдоль постоянного направления, при этом области первой группы предпочтительно выполнены прилегающими одна к другой.

7. Устройство по п. 5, в котором по меньшей мере три области первой группы способны демонстрировать, по существу, отсутствие контраста между ними при рассматривании устройства из нормальной позиции.

8. Устройство по п. 5, в котором для каждой области первой группы ось наклона, при наклоне вокруг которой область способна демонстрировать максимальную скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона, задана направлением паттерна для области, находящимся в плоскости устройства и заданным совместно первым и вторым паттернами в соответствии с анизотропией первого и/или второго паттернов или поперечным позиционированием элементов первого паттерна относительно элементов второго паттерна, при этом направления паттерна в каждой области первой группы являются различными.

9. Устройство по п. 8, в котором направления паттернов по меньшей мере для трех областей первой группы образуют набор направлений паттерна, взаимно развернутых на угол 5°-45°, предпочтительно 15°-40°, более предпочтительно около 30°.

10. Устройство по п. 1, в котором поперечные смещения первого паттерна относительно второго паттерна в каждой из по меньшей мере трех областей первой группы являются различными, в результате чего обеспечивается возможность наблюдения контраста между всеми областями первой группы при рассматривании из нормальной позиции, причем обеспечивается возможность изменения контраста между всеми областями первой группы при изменении угла наклона относительно рассматривающего по меньшей мере вдоль одного направления наклона.

11. Устройство по п. 10, в котором различные области из по меньшей мере трех областей первой группы способны демонстрировать свою максимальную степень перекрывания при различных углах наклона вдоль одного направления наклона.

12. Устройство по п. 10, в котором поперечное смещение между первым и вторым паттернами в постоянном направлении смещения последовательно увеличивается от одной области первой группы к следующей, предпочтительно, по существу, с постоянным приращением, так что области первой группы способны при любой позиции рассматривания демонстрировать в пределах устройства ступенчато варьируемое перекрывание, причем при изменении угла наклона вдоль направления, параллельного направлению смещения, области первой группы, расположенные последовательно вдоль постоянного направления, способны поочередно демонстрировать свою максимальную степень перекрывания.

13. Устройство по п. 12, в котором области первой группы прилегают одна к другой.

14. Устройство по п. 10, в котором для обеспечения изменения поперечного смещения между областями элементы только первого или второго паттерна во второй и третьей областях первой группы поперечно смещены относительно элементов паттернов в первой области.

15. Устройство по п. 10, в котором для обеспечения изменения поперечного смещения между областями элементы и первого, и второго паттернов во второй и третьей областях первой группы поперечно смещены относительно элементов паттернов в первой области, причем поперечное смещение элементов в первом паттерне противоположно по направлению поперечному смещению элементов во втором паттерне.

16. Устройство по п. 15, в котором по меньшей мере две из по меньшей мере трех областей первой группы имеют поперечные смещения, по существу, равные по величине, но противоположные по направлению, так что при рассматривании устройства из нормальной позиции указанные две области способны обеспечить, по существу, равные степени перекрывания, тогда как при наклоне устройства относительно рассматривающего вдоль направления наклона, параллельного направлению смещения, одна из указанных двух областей способна обеспечить увеличенную степень перекрывания, а другая - уменьшенную степень перекрывания.

17. Устройство по п. 1, в котором первый и второй паттерны элементов дополнительно сконфигурированы для задания второй группы областей, содержащей по меньшей мере две дополнительные области устройства, причем каждая область второй группы способна демонстрировать максимальную степень перекрывания при рассматривании по меньшей мере из одной позиции для максимума и минимальную степень перекрывания при рассматривании по меньшей мере из одной позиции для минимума, при этом по меньшей мере одна позиция для максимума и по меньшей мере одна позиция для минимума образуют для каждой области набор пиковых позиций рассматривания, причем наборы пиковых позиций рассматривания, ассоциированные с каждой областью второй группы, отличаются друг от друга, а первый и второй паттерны сконфигурированы так, что при изменении позиции рассматривания вторая группа областей способна демонстрировать изменение степени перекрывания, отличающееся от изменения, которое способна демонстрировать первая группа областей.

18. Устройство по п. 17, в котором поперечное смещение первого паттерна относительно второго паттерна является различным в каждой из по меньшей мере двух областей второй группы, так что при рассматривании из нормальной позиции наблюдается контраст между всеми областями второй группы, причем изменение угла наклона относительно рассматривающего вдоль по меньшей мере одного направления наклона обеспечивает изменение контраста, наблюдаемого между всеми областями второй группы, а направление смещения в первой группе областей непараллельно направлению смещения во второй группе.

19. Устройство по п. 1, в котором направление паттерна, заданное совместно первым и вторым паттернами, и/или поперечное смещение между ними изменяются от одной области устройства к другой.

20. Устройство по п. 1, в котором области устройства прилегают одна к другой или отстоят одна от другой не более чем на 1 см, предпочтительно не более чем на 0,5 см.

21. Устройство по п. 1, в котором абсолютный или относительный размер элементов, образующих первый и/или второй паттерны, варьирует в пределах устройства в соответствии с третьим паттерном, который представляется наложенным на устройство, а также в зависимости от расположения элементов относительно большого размера, способных демонстрировать, при любых позициях рассматривания, относительно высокую степень перекрывания по сравнению с их окружением, и элементов относительно небольшого размера, способных демонстрировать, при любых позициях рассматривания, относительно низкую степень перекрывания по сравнению с их окружением.

22. Устройство по п. 1, в котором элементы первого и/или второго паттернов, по существу, непрозрачны, так что при повышении степени перекрывания соответствующая область представляется более темной.

23. Устройство по п. 1, в котором элементы первого и/или второго паттернов являются цветными и/или полупрозрачными, так что при изменении степени перекрывания соответствующая область представляется изменяющей свой цвет, т.е. свой цветовой тон, насыщенность и/или светлоту.

24. Устройство по п. 23, в котором элементы первого паттерна имеют первый цвет, а элементы второго паттерна - второй цвет, отличный от первого.

25. Устройство по п. 1, в котором элементы первого и/или второго паттернов выполнены из нескольких слоев, причем вид наружного слоя предпочтительно отличается, предпочтительно по цветовым характеристикам, от самого внутреннего слоя, обращенного к прозрачному слою.

26. Устройство по п. 25, в котором самый внутренний слой элементов первого и/или второго паттернов имеет различный вид в первой и второй областях устройства.

27. Устройство по п. 1, в котором первый и/или второй паттерны имеют границу, очерчивающую каждую из по меньшей мере трех областей и отграничивающую ее от прилегающей к ней области.

28. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее отражающую поверхность, расположенную так, что первый или второй паттерн позиционирован между ней и прозрачным слоем с обеспечением возможности, при рассматривании устройства со стороны, на которой находится другой, второй или первый, паттерн, наблюдать оба паттерна на фоне отражающей поверхности.

29. Защитное изделие, содержащее защитное устройство для свидетельства подлинности объекта, выполненное в соответствии с любым из предыдущих пунктов, при этом защитное изделие предпочтительно является защитной нитью, полоской или фольгой горячего тиснения или защитным патчем или ярлыком.

30. Защищенный документ, содержащий защитное изделие, выполненное в соответствии с п. 29 и предпочтительно расположенное в прозрачном окне документа или введенное в него в качестве нити, видной в окне документа, или прикрепленное к поверхности документа.

31. Документ по п. 30, представляющий собой банкноту, идентификационный документ, идентификационную карту, паспорт, лицензию, сертификат подлинности, чек, гербовую марку или любой другой документ, обладающий ценностью.

32. Документ, содержащий защитное устройство для свидетельства подлинности объекта, выполненное в соответствии с любым из пп. 1-28, и прозрачную основу, образующую прозрачный слой защитного устройства.

33. Документ по п. 32, представляющий собой банкноту, идентификационный документ, идентификационную карту, паспорт, лицензию, сертификат подлинности, чек, гербовую марку или любой другой документ, обладающий ценностью.



 

Похожие патенты:
Изобретение может быть использовано для защиты от подделки ценных многослойных изделий, таких как монеты, металлические жетоны, медали. Изделие с помощью штанг-держателей погружают в ванну для нанесения гальванического металлического покрытия, снабженную анодами из химически чистого металла, такого как никель, или медь, или латунь, или серебро.

Предложен парный оптикопеременный защитный элемент, который включает первое и второе оптикопеременные тонкопленочные многослойные интерференционные устройства, причем первое и второе оптикопеременные интерференционные устройства расположены таким образом, что они могут быть рассмотрены совместно.

Изобретение относится к полиграфии и может быть использовано для изготовления параллакс-панорамограммы или вариоизображения. .

Изобретение относится к декорированному изделию, в частности Handy-оболочке или Handy-окну, содержащему основу и расположенный на основе декоративный элемент. .

Изобретение относится к декоративной пленке. .

Изобретение относится к области полиграфии и может быть использовано при изготовлении вариоизображений. .

Изобретение относится к устройствам для производства эффекта поворота демонстрируемого образа и его деталей на неподвижной конструкции и относится к области создания динамических изображений, создания движения и трансформации образа.

Изобретение относится к защитным устройствам, которые могут быть использованы как свидетельства подлинности, ассоциированные с объектами, обладающими ценностью, такими как защищенные документы, включая банкноты, паспорта, сертификаты, лицензии и т.п. Разработано защитное устройство, содержащее первый паттерн элементов и второй, наложенный на него паттерн элементов, пространственно разделенные прозрачным слоем и совместно препятствующие прохождению света через устройство к рассматривающему его в степени, изменяющейся в зависимости от позиции рассматривания. Первый и второй паттерны элементов сконфигурированы так, что первая область устройства способна обеспечить максимальную скорость изменения степени перекрывания при изменении угла наклона в случае наклона устройства относительно рассматривающего вокруг первой оси наклона, а вторая область устройства - в случае наклона устройства относительно рассматривающего вокруг второй оси наклона, непараллельной первой оси наклона. Предложенное решение обеспечивает защиту от подделки. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 26 ил.

Наверх