Рельефная дифракционная структура
Полезная модель может быть использована в оптике и в полиграфии, например, при изготовлении документов особой важности с целью защиты их от подделки. Предложение направлено на решение задачи создания рельефной дифракционной структуры, усложнение которой, с одной стороны, затрудняло бы ев воспроизведение, а с другой - позволяло бы просто и эффективно контролировать ее подлинность. Рельефная дифракционная структура содержит подложку (1) с нанесенным на нее слоем (2) алюминия, в котором сформирован рельеф (3) низкочастотной дифракционной решетки. На поверхности рельефа (3) сформирован рельеф (4) высокочастотной дифракционной решетки. При этом рельеф (3) низкочастотной дифракционной решетки сохранен. Размещенная на каком-либо документе, предлагаемая рельефная дифракционная структура служит надежной защитой данного документа от подделки. Поскольку в указанной структуре комбинируются между собой низкочастотный и высокочастотный рельефы, каждый из которых представляет собой отдельное изображение, видимое невооруженным взглядом, подлинность такой структуры легко и эффективно контролируется. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Предполагаемая полезная модель относится к дифракционным оптическим элементам, в том числе, голографическим, и может быть использована как в оптике, так и в полиграфии, например, при изготовлении документов особой важности, банкнот, чеков и т.д., а также упаковки или для маркировки товаров с целью защиты их от подделки и несанкционированного копирования.
Известно, что качество защиты документов от подделки значительно повышается, если эти документы дополнительно снабжаются этикетками (наклейками) или ламинируются полимерными пленками, в которых имеется рельефная дифракционная структура, например, голограмма, дифракционная решетка или другие элементы, позволяющие воспроизводить оптический эффект, изменяющийся в зависимости от угла наблюдения. Такие элементы не могут быть скопированы каким - либо из стандартных полиграфических методов, изготовление их копий требует высокой квалификации персонала и специального оборудования. В большинстве случаев для целей защиты используются рельефно-фазовые голограммы, тиражируемые путем тиснения термопластичного рельефопередающего слоя с помощью металлической матрицы. Для повышения степени защищенности такой голограммной этикетки или ламината применяют два подхода: усложнение топографического изображения, включая введение скрытых меток, комбинированных изображений и т.п., либо использование такой структуры голографического изображения, которую невозможно отделить от защищаемого изделия с тем, чтобы скопировать еe рельеф и снова наклеить.
Известны различные технические решения, направленные на усложнение голографического изображения, основанные на использовании для формирования последнего дифракционных решеток различной частоты.
Так, в патенте США №4094575 на различные участки поверхности носителя-подложки нанесены решетки разной частоты. Для увеличения угла поворота подложки, при котором можно наблюдать дифракцию, решетки одной частоты могут быть наложены друг на друга.
В техническом решении по патенту США №4304809 описаны псевдоцветные дифракционные изображения, характеризующиеся тем, что при определенном угле наблюдения разные части изображения окрашиваются в разный цвет. Такие псевдоцветные изображения могут создаваться с помощью масок, используемых для экспонирования отдельных решеток, имитирующих определенный цвет (патент США №4788116). Дальнейшее усовершенствование такого рода голограммных изображений предложено в патенте США №5291317. Согласно этому патенту на подложке создается множество голограммных дифракционных решеток в виде растра точек (пикселей). Каждый пиксель содержит дифракционную решетку заданной частоты и ориентации штрихов. Совокупность пикселей образует рисунок (изображение).
В патенте США №5428479 предложено голографическое изображение в виде регулярного множества пикселей, каждый из которых представляет собой индивидуальную дифракционную решетку. При этом пиксели устроены таким образом, чтобы при попытке их отражательного копирования полученная копия изображения в нулевом порядке дифракции была сильно загрязнена муаром или проявлением эффекта Талбота (эффекта саморепродукции). Вместе с тем пиксели позволяют получать оптически переменное изображение.
В патенте РФ №2193232 предложена рельефная поверхностная структура с N различимыми формами (обычно от 6 до 30), каждая из которых отличается параметром решетки. При определенном положении структуры наблюдатель видит только одну структуру, при повороте - другую. Выполненная в определенной конфигурации структура чрезвычайно трудна для подделки.
В патенте РФ №2155380 описана дифракционная структура, состоящая из нескольких поверхностных участков. Оптическая глубина решетчатой структуры является постоянной по всей протяженности одного поверхностного участка, однако, отличается от оптической глубины решетчатой структуры другого поверхностного участка и, кроме того, у отдельных поверхностных участков, выполненных с идентичными (за исключением параметра «оптическая глубина») решетчатыми структурами, последние взаимно смещены на долю периода решетки. Из-за того, что участки с различной оптической глубиной имеют максимальную дифракционную эффективность в разных областях спектра, интерференционное копирование такой структуры с помощью когерентного источника света очень сложно.
Прототипом заявляемого технического решения выбрана рельефная дифракционная структура, содержащая, по меньшей мере, два независимых оптических элемента, различных по частоте: более высокочастотного (далее по тексту - высокочастотного) и более низкочастотного (далее по тексту - низкочастотного) - см. патент РФ №2162240.
Согласно прототипу структура состоит из подложки - носителя с нанесенными на неe гранями, например, квадратной пирамиды. Такая структура представляет собой сочетание независимых оптических элементов и соответствующих им рельефов: низкочастотного - в виде граней пирамиды и высокочастотного - в виде образованной на каждой грани дифракционной решетки с периодом, меньшим длины волны, соответствующей воспринимаемому цвету. Противоположные грани улавливают и перенаправляют свет с меньшей длиной волны, чем для дифрагированного света. Эта структура позволяет наблюдать дифракцию решетки в широком диапазоне углов зрения и освещения. При этом цвет наблюдаемого дифракционного изображения практически не зависит от угла наблюдения, что отличает данную структуру от типичной радужной голограммы. Однако, как и во всех представленных выше аналогах, прототип представляет собой
чисто дифракционную структуру, создаваемое ею изображение подчиняется свойствам дифракционных изображений и не видимо невооруженным глазом.
Недостатками прототипа заявляемой рельефной дифракционной структуры, равно как и вышеописанных ее аналогов, являются недостаточная степень защиты ее от подделки и невозможность простого и эффективного контроля ее подлинности. Последнее объясняется тем, что проверка подлинности голограмм и других дифракционных защитных элементов возможна только человеком, обладающим специальными знаниями, и сопряжена с применением специального оборудования.
Настоящая полезная модель направлена на решение задачи создания рельефной дифракционной структуры, усложнение которой, с одной стороны, затрудняло бы ее воспроизведение во избежание несанкционированного копирования, а с другой - позволяло бы просто и эффективно контролировать ее подлинность.
Для достижения указанного технического результата в известной рельефной дифракционной структуре, содержащей, по меньшей мере, два независимых оптических элемента, различных по частоте, рельеф оптического элемента одной частоты, размещен на рельефе оптического элемента другой частоты, при этом нижерасположенный рельеф сохранен.
Кроме того, заявленное техническое решение имеет ряд признаков, характеризующих предлагаемую рельефную дифракционную структуру в частных случаях ее выполнения, конкретных формах еe материального воплощения, а именно:
- рельеф высокочастотного оптического элемента может быть размещен на рельефе низкочастотного оптического элемента;
- рельеф низкочастотного оптического элемента может быть размещен на рельефе высокочастотного оптического элемента;
- в качестве оптического элемента может быть выбрана дифракционная решетка.
Заявителю не известны какие-либо технические решения, обладающие такой же совокупностью признаков, что и заявляемое. Это позволяет сделать вывод о том, что предлагаемая рельефная дифракционная структура удовлетворяет условию «новизна».
Благодаря реализации отличительных признаков заявляемого устройства (рельефной дифракционной структуры) в совокупности с признаками, общими с его прототипом, у заявляемого объекта появляются новые свойства: предлагаемая рельефная дифракционная структура представляет собой комбинацию, по меньшей мере, двух оптических элементов с различной пространственной частотой или с различным проявлением дифракции. При этом рельеф высокочастотного оптического элемента нанесен непосредственно на рельеф низкочастотного оптического элемента (или наоборот) таким образом, что образованный рельеф является суммой двух рельефов, каждый из которых представляет собой отдельное изображение, видимое невооруженным глазом.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлена рельефная дифракционная структура (первый вариант исполнения), представляющая собой комбинацию из двух дифракционных решеток, низкочастотной и высокочастотной.
Структура содержит подложку 1 из полиметиметакрилата с нанесенным на неб слоем 2 алюминия, в котором сформирован рельеф 3 низкочастотной дифракционной решетки размером 70×70 мм с треугольной формой штриха частотой 50 линий/мм. На поверхности рельефа 3 сформирован рельеф 4 высокочастотной дифракционной решетки, который, не искажая рельефа 3, полностью повторяет его контур.
Предлагаемая рельефная дифракционная структура работает следующим образом. Структура размещается на каком-либо важном документе, например, кредитной карте. В процессе эксплуатации документа рельефная дифракционная структура проявляет одновременно свойства высокочастотной и низкочастотной решеток. В силу сложности
воспроизведения такой структуры она служит надежной защитой данного документа от подделки. Поскольку в предлагаемой структуре комбинируются между собой низкочастотный и высокочастотный рельефы, каждый из которых представляет собой отдельное изображение, видимое невооруженным глазом, подлинность такой структуры легко и эффективно контролируется.
Достоинством предлагаемой рельефной дифракционной структуры является то, что она может быть получена только в результате применения сравнительно редко используемого неорганического фоторезиста. Только вакуумный способ нанесения фоторезиста, термическое испарение или распыление, ведут к получению слоя, рельеф которого абсолютно точно воспроизводит рельеф подложки, роль которой в заявляемой полезной модели играет нижерасположенный рельеф. Сложность технологии изготовления предлагаемой рельефной дифракционной структуры обусловливают трудоемкость ее воспроизведения и соответственно высокую степень защиты ее от подделки.
Заявляемая полезная модель может найти широкое применение как в оптике для создания комбинированных оптических элементов, обладающих уникальными свойствами, так и для изготовления дифракционных элементов защиты от подделки, подлинность которых может быть легко и эффективно проверена без применения специальных знаний и оборудования.
Предлагаемое техническое решение может быть реализовано с помощью известных материалов и технологий, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие его условию «промышленная применимость».
1. Рельефная дифракционная структура, содержащая, по меньшей мере, два независимых оптических элемента, различных по частоте, отличающаяся тем, что рельеф оптического элемента одной частоты размещен на рельефе оптического элемента другой частоты, при этом нижерасположенный рельеф сохранен.
2. Структура по п.1, отличающаяся тем, что рельеф высокочастотного оптического элемента размещен на рельефе низкочастотного оптического элемента.
3. Структура по п.1, отличающаяся тем, что рельеф низкочастотного оптического элемента размещен на рельефе высокочастотного оптического элемента.
4. Структура по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что в качестве оптического элемента выбрана дифракционная решетка.
