ES2285541T3 - Elemento de seguridad difractivo con una imagen de medio tono. - Google Patents

Abstract

Un elemento de seguridad difractivo (1) con una imagen de medio tono (2) de partes de la superficie cubiertas con estructuras de superficie microscópicamente finas (18; 19; 37) incluidas en una combinación de capas (10), que comprende la al menos una capa de gofrado transparente (11), una capa de barniz protector (12) y una capa de reflexión (13) alojada entre la capa de gofrado (11) y la capa de barniz protector (12) con las estructuras de superficie (18:19; 37), donde las partes de la superficie con las primeras estructuras de superficie (18) forman campos del fondo (5) y las partes de la superficie con la estructura de superficie (19) que se diferencia de las primeras estructuras de superficie (18) en al menos un parámetro estructural forman patrones del elemento de imagen (6) y la superficie de la imagen de medio tono (2) se divide en un pluralidad de elementos de imagen (4) formadas de las partes de la superficie del patrón del elemento de imagen (6) y del campo del fondo (5), que son,al menos en una dimensión, menores de 1 mm, caracterizado porque los patrones del elemento de imagen (6) en los elementos de imagen (4) son igual de grandes, porque se extienden franjas de patrón (36) con un patrón de líneas en una anchura (B) de entre 15 pm y 300 pm al menos por una parte de la superficie de la imagen de medio tono (2) y cubren parcialmente los campos del fondo (5) y los patrones del elemento de imagen (6), porque el patrón de líneas está formado a partir de franjas de superficie (40) con estructuras de patrón (37) y con anchuras de línea en el intervalo de entre 5 pm y 50 pm, donde los patrones de líneas comprenden letras, textos, elementos lineales y pictogramas y las estructuras de patrón (37) se diferencian de las primeras y segundas estructuras de superficie (18; 19) en al menos un parámetro estructural [13], porque la anchura de línea de las franjas de superficie (40) en los campos del fondo (5) es constante y porque la luminosidad por unidad de superficie de los elementos de imagen (4) se controla mediante la anchura de línea de las franjas de superficie (40) sobre el patrón del elemento de imagen (6) de tal manera, que la parte de superficie del patrón del elemento de imagen (6) no cubierto por el patrón de líneas se determina de manera correspondiente a la luminosidad por unidad de superficie del modelo de la imagen de medio tono (2) en el sitio del elemento de imagen (4) y teniendo en cuenta la luminosidad por unidad de superficie de los elementos de imagen (4) contiguos.

Description

Elemento de seguridad difractivo con una imagen de medio tono.

La invención se refiere a un elemento de seguridad difractivo con una imagen de medio tono de acuerdo con los términos generales de la reivindicación 1.

Tales elementos de seguridad se usan para la autentificación de documentos, billetes de banco, pasaportes, objetos valiosos de todo tipo, etc., ya que, aunque son fáciles de comprobar, son difíciles de imitar. El elemento de seguridad, la mayoría de las veces, se pega sobre el objeto que se tiene que autentificar.

A partir del documento EP-A 0 105 099 se conoce cómo agrupar a modo de mosaico un patrón de seguridad configurado gráficamente a partir de elementos de imagen difractivos. El patrón de seguridad modifica su apariencia si el observador inclina el patrón de seguridad y/o gira el patrón de seguridad en su plano.

El documento EP-A 0.330 738 describe un patrón de seguridad, en el que las partes de superficie difractiva, que son menores de 0,3 mm, se disponen individualmente o en una hilera en la estructura del patrón de seguridad. Particularmente, las partes de superficie forman trazos con una altura de menos de 0,3 mm de altura. La forma de las partes de superficie o de las letras solamente se puede detectar mediante una buena lupa.

A partir del documento EP-A 0 375 833 también se conoce cómo alojar, en un elemento de seguridad, una pluralidad de patrones de seguridad difractivos compuestos de píxeles, donde cada uno de los patrones de seguridad es visible a simple vista con una orientación predeterminada a la distancia normal de lectura. Cada patrón de seguridad se divide en píxeles por la cuadrícula predeterminada por el elemento de seguridad. La cuadrícula del elemento de seguridad se divide, de forma correspondiente al número de patrones de seguridad, en partes de campo difractivas. En cada cuadrícula, los píxeles de los patrones de seguridad pertenecientes a la cuadrícula se aplican sobre su parte de campo predeterminada. A partir de los documentos DE-OS 1 957 475 y CH 653 782 se conoce otra familia de estructuras en relieve con actividad óptica de difracción, microscópicamente finas, con el nombre de kinoform. La estructura en relieve del kinoform desvía la luz en un ángulo sólido predeterminado. Solamente con una iluminación del kinoform con luz esencialmente coherente se puede hacer visible sobre una pantalla la información almacenada en el kinoform. El kinoform dispersa la luz blanca o la luz diurna en el ángulo sólido predeterminado por el kinoform, sin embargo, fuera del ángulo sólido la superficie del kinoform es gris oscura.

Los patrones de seguridad difractivos se incluyen en una combinación de capas de plásticos, que se dispone para la aplicación en un objeto. En el documento US-PS 4.856.857 se describen diferentes realizaciones de la combinación de capas y se enumeran los materiales adecuados.

Por otro lado, a partir del documento US-PS 6.198.545 se conoce cómo formar imágenes de medio tono producidas mediante técnicas de impresión de píxeles con elementos de imagen o caracteres, donde la proporción de negro en el fondo de píxeles, por lo demás blanco, se selecciona de manera que el observador, a la distancia de observación de entre 30 cm y 1 m, visualiza la imagen de medio tono, y solamente con una observación más precisa, a menor distancia o con la lupa, puede detectar los elementos de imagen o los caracteres. Esta técnica de síntesis de imágenes se conoce con la denominación "creación artística de imágenes". Se pueden fabricar buenas copias de imágenes de medio tono sin creación artística de imágenes de manera sencilla como consecuencia de la resolución continuamente mejorada de la técnica de copiado.

La invención tiene el objetivo de producir un elemento de seguridad difractivo que muestre una imagen de medio tono y que sea difícil de imitar o de copiar.

El objetivo mencionado se resuelve de acuerdo con la invención por las características indicadas en los términos generales de la reivindicación 1. Se obtienen configuraciones ventajosas de la invención a partir de las reivindicaciones dependientes.

La idea de la invención es producir un elemento de seguridad difractivo que comprenda al menos dos patrones detectables diferentes, donde uno de los patrones es una imagen de medio tono detectable visualmente a una distancia de observación de entre 30 cm y 1 m, que se compone de una pluralidad de patrones de elemento de imagen. Los patrones del elemento de imagen se disponen sobre un fondo y tapan localmente, por ejemplo, en un píxel, una parte del fondo predeterminada por la luminosidad por unidad de superficie local en la imagen de medio tono. Tanto las superficies del fondo como las superficies del patrón del elemento de imagen son elementos ópticamente activos, como hologramas, redes de difracción, estructuras mate, superficies reflectantes, etc., donde los elementos ópticamente activos se diferencian para las superficies de los patrones del elemento de imagen y para el fondo en el comportamiento de difracción o de reflexión. Los patrones del elemento de imagen en la imagen de medio tono solamente se pueden detectar mediante una observación a una distancia de lectura menor de 30 cm con o sin medios auxiliares, por ejemplo, una lupa. En otra realización del elemento de seguridad se extienden, sobre la superficie de la imagen de medio tono, como patrones adicionales, franjas de patrón de hasta 25 \mum de anchura. Las franjas de patrón rectas y/o curvadas forman un patrón de fondo, como por ejemplo, figuras de Guilloche, pictogramas etc. En las áreas de las franjas de patrón se disponen elementos de líneas sobre el fondo. La parte de superficie de los elementos de líneas por unidad de longitud de la franja de patrón está determinada por la luminosidad por unidad de superficie local en el patrón del elemento de imagen, por donde se extiende la franja de patrón. Las superficies de los elementos de líneas se diferencian por sus elementos ópticamente activos de las superficies del fondo y/o de los patrones del elemento de imagen. Los patrones del elemento de imagen y los patrones de líneas se componen de caracteres, líneas, patrones de tejido o de friso, letras, etc. El elemento de seguridad se puede combinar con los patrones de seguridad difractivos que se han mencionado al principio de los documentos EP-A 0 105 099 y EP-A 0 330 738.

A continuación se representan ejemplos de realización de la invención en el dibujo y se describen con más detalle.

Se muestra:

En la Figura 1, un elemento de seguridad con una sección aumentada,

En la Figura 2, letras como patrones del elemento de imagen en elementos de imagen,

En la Figura 3, un corte transversal por el elemento de seguridad,

En la Figura 4, una estructura mate,

En la Figura 5, la sección aumentada en un ángulo de giro \delta,

En la Figura 6, la sección aumentada en el ángulo de giro \delta_{1},

En la Figura 7, la sección aumentada en el ángulo de giro \delta_{2},

En la Figura 8, imágenes pequeñas en el elemento de seguridad,

En la Figura 9, la construcción detallada en el elemento de imagen y

En la Figura 10, control de la luminosidad con franjas de patrón.

En la Figura 1, 1 significa un elemento de seguridad difractivo, 2, una imagen de medio tono de elementos de patrón, 3, una sección muy aumentada del elemento de seguridad 1, 4, elementos de imagen, 5, campos del fondo y 6, patrones del elemento de imagen. Los elementos de patrón de la imagen de medio tono 2 son los elementos de imagen 4 similares a píxeles que se componen a modo de mosaico de partes de superficie. Las estructuras de superficie microscópicamente finas en las partes de superficie de los elementos de imagen 4 modifican la luz que incide sobre el elemento de seguridad 1 dependiendo de la dirección de iluminación y de observación. Las partes de área con las estructuras de superficie modificadoras de la luz comprenden al menos los campos del fondo 5 y los patrones del elemento de imagen 6. Las estructuras de superficie, para reforzar el efecto modificador de la luz, pueden estar provistas de una capa de reflexión.

En la representación de la Figura 1, para una descripción más sencilla, se orienta la superficie del elemento de seguridad 1 sobre un sistema de coordenadas con los ejes de coordenadas x e y. Además, por motivos de representación, en los dibujos se mantienen las superficies de los campos del fondo 5 o de los patrones del elemento de imagen 6 cuadriculadas o sin cuadricular en blanco, donde los campos del fondo 5 y los patrones del elemento de imagen 6, a diferencia de las imágenes de medio tono producidas mediante técnicas de impresión, sin indicación de la dirección de iluminación y de observación, no permiten indicios respecto a su luminosidad por unidad de superficie.

Como se muestra en la sección aumentada 3 de la Figura 1, en una realización, la superficie del elemento de seguridad 1 se divide en una pluralidad de elementos de imagen 4, que, al menos en una dimensión, son menores de 1 mm, por ejemplo, los elementos de imagen 4 presentan la forma de un cuadrado, de un rectángulo, de un polígono o son una representación conforme de una de estas superficies. Los límites entre los elementos de imagen 4 se incluyen en los dibujos solamente por motivos de representación. La superficie de cada elemento de imagen 4 comprende al menos el campo del fondo 5 y el patrón del elemento de imagen 6 dispuesto sobre el campo del fondo 5, donde el patrón del elemento de imagen 6 forma parte de la superficie o también se compone de un grupo de partes de superficie.

La luminosidad por unidad de superficie de la imagen de medio tono 2 en el sitio P, que se corresponde al elemento de imagen 4 con las coordenadas (x_{P}; y_{P}), determina, preferiblemente teniendo en cuenta la luminosidad por unidad de superficie de los sitios en la imagen de medio tono 2, que se corresponden a los elementos de imagen 4 contiguos, y/o el gradiente de la luminosidad por unidad de superficie en el sitio P, la parte de superficie del patrón del elemento de imagen 6 en la superficie del elemento de imagen 4 con las coordenadas (x_{P}; y_{P}). A modo de ejemplo, la parte de superficie del patrón del elemento de imagen 6 en el elemento de imagen 4 con las coordenadas (x_{P}; y_{P}) es mayor cuando la luminosidad por unidad de superficie en el sitio P de un modelo de la imagen de medio tono 2 es mayor. Para que se genere una imagen de medio tono, todos los patrones del elemento de imagen 6 tienen que presentar el mismo efecto modificador de la luz en una dirección de iluminación y observación predeterminada, mientras que los campos del fondo 5 desvían la menor cantidad posible de luz a esta dirección de observación.

La parte de superficie de los patrones del elemento de imagen 6 en el elemento de imagen 4 puede estar en el intervalo de entre un 0% y un 100% si la forma del patrón del elemento de imagen 6 es similar a la forma del elemento de imagen 4. Con la expresión "forma similar" se quieren decir formas que son iguales en los correspondientes ángulos, pero que presentan diferentes dimensiones. Si la forma del borde del patrón del elemento de imagen 6, que presenta, por ejemplo, la forma de una estrella, se aparta de la forma del elemento de imagen 4, la zona de las partes de superficie del patrón del elemento de imagen 6 en los elementos de imagen está limitado en el extremo superior, es decir, en el elemento de imagen 4 todavía hay una parte del campo del fondo 5. Sin embargo, se prefiere que en cada elemento de imagen 4 se detecte el patrón del elemento de imagen 6, aunque con diferentes tamaños o en una banda estrecha correspondiente a la parte de superficie en la forma del borde del patrón del elemento de imagen 6, para obtener en el elemento de imagen 4 la necesaria parte de superficie del patrón del elemento de imagen 6. La representación de la imagen de medio tono 2 se basa en una escala con graduaciones predeterminadas de las partes de la superficie del patrón del elemento de imagen 6 en el elemento de imagen 4, donde la luminosidad por unidad de superficie del modelo de la imagen se transforma con ayuda de esta escala en la imagen de medio tono.

A modo de ejemplo, el modelo de la imagen de medio tono 2 comprende, sobre una base 7, una banda plegada 8 y una flecha 9, que se dispone en el centro de la banda 8. La superficie de la imagen de medio tono 2 se divide en los elementos de imagen 4. De manera correspondiente a los elementos de patrón, por ejemplo, base 7, banda 8, flecha 9, etc., se asignan las luminosidades por unidad de superficie del modelo de la imagen a los elementos de imagen 4. En la representación de la Figura 1 se diferencian la base 7, la flecha 9 y las superficies visibles de la banda 8 divididas en diferentes cuadrículas, como en el modelo de la imagen, por sus luminosidades por unidad de superficie. El observador reconoce en el elemento de seguridad 1 al menos la imagen de medio tono 2 del modelo de la imagen en diferentes matices de luminosidad por unidad de superficie. Debido a los elementos de imagen 4 relativamente grandes, el elemento de seguridad 1 se tiene que observar desde una distancia de observación mínima de aproximadamente 0,3 m o más, para detectar bien la imagen de medio tono 2. Desde una distancia de lectura de menos de 30 cm, los patrones predeterminados del elemento de imagen 6 todavía se pueden detectar por el observador a simple vista o con una lupa sencilla. A modo de ejemplo, en el dibujo de la Figura 1, el patrón del elemento de imagen 6 es una estrella. En otras realizaciones del elemento de seguridad 1 se diferencian los patrones del elemento de imagen 6 contiguos. Desde la distancia de lectura de < 30 cm, la cuadrícula tosca del patrón del elemento de imagen 6 interfiere en la detección de la imagen de medio tono 2.

En una realización de la imagen de medio tono 2, los patrones del elemento de imagen 6 son similares en todos los elementos de imagen 4. En el ejemplo mostrado de la Figura 1 se representan, en la sección 3, los patrones con forma de estrella del elemento de imagen 6 en los elementos de imagen 4 en partes con baja luminosidad por unidad de superficie, en este ejemplo, para la base 7, pequeños. Las partes de superficie de los patrones del elemento de imagen 6 son correspondientemente mayores en los elementos de imagen 4, cuando por ejemplo las partes de la banda 8 se tienen que representar con las luminosidades por unidad de superficie matizadas mayores que se diferencian de la base 7. Las superficies de los campos del fondo 5 y de los patrones del elemento de imagen 6 comprenden, por ejemplo, estructuras de superficiedifractivas generales con una capa de reflexión. Los campos del fondo 5 se diferencian de los patrones del elemento de imagen 6 en al menos un parámetro estructural de la estructura de superficie, como por ejemplo, acimut, frecuencia espacial, forma del perfil, profundidad del perfil, curvatura de los surcos, etc., o porque las superficies de los campos del fondo 5 o de los patrones del elemento de imagen 6 son transparentes, por ejemplo, como consecuencia de una retirada localizada de la capa de reflexión, o están recubiertas con una capa de color (por ejemplo, blanca o negra). Las superficies de los campos del fondo 5 se diferencian de este modo de las superficies de los patrones del elemento de imagen 6 por el efecto modificador de la luz de sus estructuras de superficie. En una realización de la imagen de medio tono 2, las estructuras de superficie comprenden, en las superficies de los campos del fondo 5 y/o de los patrones del elemento de imagen 6, parámetros estructurales adicionales dependientes de las coordenadas (x; y).

Además de este sencillo ejemplo de la imagen de medio tono 2, para las imágenes de medio tono 2 son particularmente adecuadas representaciones (por ejemplo, retratos) de personajes conocidos, donde los patrones del elemento de imagen 6 presentan ventajosamente una referencia al personaje representado, por ejemplo, letras de un texto continuo redactado por el personaje y/o una melodía compuesta en notación musical.

En la Figura 2, los elementos de imagen 4 contienen respectivamente un patrón del elemento de imagen 6 con forma de una letra individual sobre el fondo del campo del fondo 5. Los elementos de imagen 4 se colocan en hileras de tal modo entre sí que las letras presentan, en los patrones del elemento de imagen 6, la secuencia correspondiente al texto. Las partes de superficie predeterminadas por la imagen de medio tono 2 de las letras en el campo del elemento de imagen 4 se logran por modificación del grueso y/o del tamaño de la fuente. El grueso cambia de forma continua o de forma escalonada en el interior de una letra, cuando esto produce una mejor resolución de la imagen de medio tono 2. En el dibujo de la Figura 2 se muestra esto por las letras S y E, U. Las dimensiones de los elementos de imagen 4 con letras se mantienen correspondientemente pequeñas, para que las letras se puedan leer cuando se observan desde cerca, es decir, a la distancia normal de lectura, sin embargo, no desde la distancia de observación que se ha mencionado anteriormente. En otra realización, los elementos de imagen 4 son microscópicamente pequeños, donde las letras o la notación musical solamente se pueden detectar a través de un microscopio. Un texto que solamente se puede detectar con un aumento de al menos 20 veces se denomina en lo sucesivo "nanotexto". La representación en la 2 es una simplificación y no muestra la medida, adaptada a las letras, de los elementos de imagen 4, por ejemplo, en letras de una escritura proporcional o el nanotexto en el elemento de imagen 4 con una forma rectangular alargada con textos continuos, por ejemplo, escritos a mano.

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La Figura 3 muestra un corte transversal típico por el elemento de seguridad 1. El elemento de seguridad 1 es una sección que contiene la imagen de medio tono 2 (Fig. 1) de una combinación de capas 10. La combinación de capas 10 comprende al menos una capa de gofrado 11 y una capa de barniz protector 12. Ambas capas 11 y 12 se componen de plástico y alojan entre sí una capa de reflexión 13. En otra realización, una capa protectora 14 resistente al rayado, dura y transparente de policarbonato, polietilentereftalato, etc., además recubre toda la superficie del lado de la capa de gofrado 11 alejada de la capa de reflexión 13. Al menos la capa de gofrado 11 y la capa protectora 14, presente en todos los casos, son al menos parcialmente transparentes para la luz incidente 15. La propia capa de barniz protector 12 o una capa adhesiva 16 opcional dispuesta sobre el lado de la capa de barniz protector 12 alejado de la capa de reflexión 13, se configura para la unión del elemento de seguridad 1 con un sustrato 17. El sustrato 17 es un objeto valioso, un documento, un billete de banco, etc., que se tiene que autentificar con el elemento de seguridad 1. Se describen otras realizaciones de la combinación de capas 10, por ejemplo, en el documento que se ha mencionado al principio US 4.856.857. En este documento se recopilan los materiales adecuados para la construcción de la combinación de capas 10 y para la capa de reflexión 13. La capa de reflexión 13 se realiza como una capa delgada de un metal del grupo aluminio, plata, oro, cromo, cobre, níquel, teluro, etc., o se forma por una capa delgada de un dieléctrico inorgánico, como por ejemplo, MgF_{2}, ZnS, ZnSe, TiO_{2}, SiO_{2,} etc. La capa de reflexión 13 también puede comprender varias capas de diferentes dieléctricos inorgánicos o una combinación de capas metálicas y dieléctricas. El grosor de la capa de reflexión 13 y la selección del material de la capa de reflexión 13 se eligen según sea el elemento de seguridad 1 puramente reflectante, como se ha mencionado anteriormente transparente solamente en partes de la superficie, es decir, parcialmente transparente, o transparente con un grado de transparencia predeterminado. Particularmente las capas de reflexión 13 de teluro se adecuan para la individualización de los elemento de seguridad 1 individuales, ya que la capa de teluro reflectante, bajo influencia de un rayo láser fino a través de las capas de plástico de la combinación de capas 10, se vuelve transparente en el sitio de la irradiación y se produce una ventana 46 sin que se dañe la combinación de capas 10. Las ventanas transparentes 46 introducidas de esta manera forman, por ejemplo, un código individual. Del mismo modo, la capa de reflexión 13 se retira de las superficies de los campos del fondo 5 o de los patrones del elemento de imagen 6 si se tiene que producir una imagen de medio tono 2 individual.

La capa de reflexión 13 en la zona de la imagen de medio tono 2 comprende las estructuras de superficie microscópicamente finas que difractan la luz incidente 15. Las superficies de los campos del fondo 5 están cubiertas de una primera estructura 18 y en las superficies de los patrones del elemento de imagen 6 se forma una segunda estructura 19. Para estas estructuras 18, 19 se usan las estructuras de superficie difractivas que se seleccionan del grupo compuesto por redes de difracción, hologramas, estructuras mate, kinoform, estructuras de ojo de polilla y superficies reflectantes. Las superficies reflectantes comprenden superficies planas reflectantes de forma acromática y redes de difracción que actúan como un espejo coloreado. Estas redes de difracción de reflexión coloreada presentan la forma de una red lineal o red cruzada y tienen frecuencias espaciales f de más de 2300 líneas/mm y reflejan, dependiendo de su profundidad estructural T ópticamente activa, selectivamente partes de color de la luz incidente de acuerdo con la ley de la reflexión. Si la profundidad estructural T ópticamente activa pasa por debajo de un valor de aproximadamente 50 nm, la luz incidente se refleja prácticamente de forma acromática. La superficie reflectante plana paralela a la superficie de la combinación de capas 10 se tiene que asignar como estructura en relieve singular también a este grupo de las estructuras de superficie microscópicamente finas, donde la superficie plana reflectante de forma acromática se caracteriza por la frecuencia espacial f = \infty o 0 y la profundidad estructural T = 0. Los kinoform se describen en los documentos que se han mencionado al principio DE-OS 1957 475 y CH 653 782.

A modo de ejemplo, una de las estructuras de superficie que se han mencionado anteriormente se extiende como campo del fondo 5 sobre toda la superficie prevista para la imagen de medio tono 2. Las superficies de los patrones del elemento de imagen 6 se cubren posteriormente con el color predeterminado. La aplicación del color 45 se realiza sobre las superficies de los patrones del elemento de imagen 6 mediante técnica de impresión por chorro de tinta o huecograbado, por ejemplo, sobre la superficie libre de la combinación de capas 10. Incluso esta realización más sencilla del elemento de seguridad 1 presenta la ventaja de que una copia generada con un aparato de copia del elemento de seguridad 1 se diferencia claramente del original. En otra realización, el color aplicado 45 se encuentra en las superficies de los campos del fondo 5 o de los patrones del elemento de imagen 6 directamente entre la capa de gofrado 11 y la capa de reflexión 13. Al contrario que en el dibujo de la Figura 3, el color aplicado 45 se extiende sobre toda la superficie del campo del fondo 5 o del patrón del elemento de imagen 6. Asimismo, las ventanas 46 generadas por la retirada de la capa de reflexión 13 que se ha mencionado anteriormente, comprenden toda la superficie del campo del fondo 5 o del patrón del elemento de imagen 6.

A modo de ejemplo, la capa de reflexión 13 tiene, en los campos del fondo 5, como primera estructura 18 una superficie reflectante, que se configura como superficie reflectante plana o como una red de difracción que actúa como un espejo coloreado. Con una iluminación con luz diurna o con luz artificial policromática, la luz incidente 15 incide con un ángulo de incidencia \alpha sobre la combinación de capas 10, donde el ángulo de incidencia \alpha se mide entre la dirección de la luz incidente 15 y una normal 20 a la superficie de la combinación de capas 10. La luz reflejada 21 en la primera estructura 18 abandona la combinación de capas 10 con un ángulo de reflexión \beta medido respecto a una normal 20, que de acuerdo con la ley de la reflexión, es igual al ángulo de incidencia \alpha. Solamente cuando el observador mira en un ángulo sólido cerrado directamente a la luz reflejada 21, los campos del fondo 5 juntos producen una impresión clara, donde los espejos planos reflejan la luz diurna sin modificar (es decir, de forma acromática), mientras que las redes de difracción con una frecuencia espacial f de más de 2300 líneas/mm reflejan un color mixto típico para la mismas. En las otras direcciones del semiespacio sobre la combinación de capas 10, los campos del fondo 5 son prácticamente negros.

Para la primera estructura 18 se adecua por tanto particularmente también un relieve que absorbe la luz incidente 15, que se conoce bajo la expresión "estructura de ojo de polilla" y cuyos elementos estructurales en relieve dispuestos de manera uniforme, con forma de barra, sobresalen entre 200 nm y 500 nm de una base del relieve. Los elementos estructurales en relieve están separados 400 nm o menos entre sí. Las superficies con tales estructuras de ojo de polilla reflejan menos del 2% de la luz incidente 15 desde cualquier dirección y son negras para el observador.

En los patrones del elemento de imagen 6 se forma la segunda estructura 19, que desvía la luz incidente 15 considerablemente de la dirección de la luz reflejada 21. Los relieves microscópicamente finos de las redes de difracción lineal con una frecuencia espacial f del intervalo de entre 100 líneas/mm y 2300 líneas/mm cumplen esta condición. Para las redes de difracción acromáticas, la frecuencia espacial f se selecciona del intervalo de valores de f = 100 líneas/mm a f = 250 líneas/mm. La red de difracción que descompone la luz incidente 15 en colores presenta valores de frecuencia espacial f preferidos del intervalo de entre f = 500 líneas/mm y f = 2000 líneas/mm. La orientación del vector de red k (Fig. 1) se fija respecto al eje de coordenadas x (Fig. 1) por el acimut \theta (Fig. 1). Son un caso especial de las redes de difracción lineal aquellas cuyos surcos forman meandros, sin embargo, de tal modo que los surcos que forman meandros siguen como media una recta. Estas redes de difracción presentan un mayor intervalo en el acimut en el que son visibles para el observador.

En la segunda estructura 19, la luz incidente 15 se difracta y se desvían como ondas de luz 22, 23 al primer orden de difracción negativo y como ondas de luz 24, 25 al primer orden de difracción positivo correspondientemente a su longitud de onda de la dirección de la luz reflejada 21, donde las ondas de luz azul violeta 23, 24 se difractan el mínimo ángulo de difracción \pm \varepsilon de la dirección de la luz reflejada 21. Las ondas de luz 22, 25 con mayores longitudes de onda se desvían ángulos de difracción correspondientemente mayores.

La luz incidente 15 y la normal 20 determinan un plano de observación, que en la representación de la Figura 3 coincide con el plano del dibujo y que es paralelo al eje de coordenadas y. La dirección visual del observador está en el plano de observación y el ojo del observador capta la luz reflejada 21 de los campos del fondo 5 reflectantes, cuando la dirección visual y la normal 20 abarcan el ángulo de reflexión \beta.

Las redes de difracción actúan de manera óptima cuando su vector de red k se orienta paralelo al plano de observación, que en este caso es idéntico al plano de difracción. En este caso, los rayos de luz difractados 21 a 24 están en el plano de observación y generan, de forma correspondiente a la dirección visual, una impresión de color predeterminada en el ojo del observador. Si el vector de red k no se sitúa en el plano de observación, es decir, no en el interior de un ángulo de observación de aproximadamente \pm 10º al plano de observación, o los rayos de luz 21 a 24 no están en la dirección visual, el observador percibe la superficie de la red de difracción o del patrón del elemento de imagen 6, debido a la poca luz dispersada en la segunda estructura 19, como superficie gris oscura. Con una buena selección de los parámetros estructurales en relación al contenido de la imagen de medio tono 2, por tanto, también se puede usar una de las redes de difracción como primeras estructuras 18 de los campos del fondo 5. Por otro lado, una superposición de la red de difracción con una de las estructuras mate que se describen a continuación provoca un aumento del ángulo de observación del patrón del elemento de imagen 6.

En el dibujo de la Figura 3, se representa el perfil de la segunda estructura 19 a modo de ejemplo con un perfil dentado simétrico de una red periódica. Para las estructuras 18, 19 se adecuan particularmente también uno de los demás perfiles conocidos, como por ejemplo, perfiles dentados asimétricos, perfiles rectangulares, perfiles sinusoidales y senoidales, etc., que forman una red periódica con surcos rectos, que forman meandros o curvados de otra manera o circulares. Ya que el material de la capa de gofrado 11 con un índice de refracción n de aproximadamente 1,5 llena las estructuras 18, 19, la profundidad estructural T ópticamente activa comprende n-veces la profundidad estructural geométrica formada. La profundidad estructural T ópticamente activa de las redes periódicas usadas para las estructuras 18, 19 está en el intervalo de 80 nm a 10 \mum, donde por motivos técnicos la estructura en relieve con una gran profundidad estructural T presenta un menor valor de frecuencia espacial f.

Si la segunda estructura 19 de los patrones del elemento de imagen 6 tiene que desviar la luz incidente 15 en un mayor intervalo de ángulo sólido del semiespacio por encima de la combinación de capas 10, se adecuan ventajosamente una estructura mate, por ejemplo, un kinoform, una estructura mate isotrópica o una anisotrópica, etc. Los patrones del elemento de imagen 6 son visibles desde todas las direcciones visuales en el interior del ángulo sólido determinado por la estructura mate como superficie clara. Los elementos estructurales en relieve de este relieve microscópicamente fino no se disponen uniformemente como en la red de difracción. La descripción de la estructuras mate se realiza con parámetros estadísticos, como por ejemplo, rugosidad media aritmética R_{a}, longitud de correlación l_{c,} etc. Los elementos estructurales en relieve microscópicamente finos de las estructuras mate adecuados para el elemento de seguridad 1 presentan valores para la rugosidad media aritmética R_{a}, que están en el intervalo de entre 20 nm a 2.500 nm. Son valores preferidos entre 50 nm y 1.000 nm. Al menos en una dirección, la longitud de correlación l_{c} tiene valores en el intervalo de entre 200 nm y 50.000 nm, preferiblemente entre 1.000 nm y 10.000 nm. La estructura mate es isotrópica, cuando los elementos estructurales en relieve microscópicamente finos no presentan una dirección preferida acimutal, por lo que la luz dispersada se distribuye con una intensidad que es mayor que, por ejemplo, un valor limite predeterminado por la capacidad de detección visual, en un ángulo sólido predeterminado por la capacidad de dispersión de la estructura mate en todas las direcciones acimutales uniformemente. El ángulo sólido es un cono cuya punta está en la parte iluminada con la luz incidente 15 de la combinación de capas 10 y cuyo eje coincide con la dirección de la luz reflejada 21. Las estructuras mate de gran dispersión distribuyen la luz dispersada en un ángulo sólido mayor que una estructura mate de poca dispersión. Si por el contrario los elementos estructurales en relieve microscópicamente finos presentan en el acimut una dirección preferida, hay una estructura mate anisotrópica, que dispersa la luz incidente 15 anisotrópicamente, donde el ángulo sólido predeterminado por la capacidad de dispersión de la estructura mate anisotrópica tiene como corte transversal una forma de elipse, cuyo eje principal grande se orienta vertical a la dirección preferida de los elementos estructurales en relieve. Al contrario que las redes de difracción no acromáticas, las estructuras mate dispersan la luz incidente 15 de forma acromática, es decir, de manera independiente de su longitud de onda, de manera que el color de la luz dispersada se corresponde esencialmente al de la luz incidente 15 sobre las estructuras mate. Para el observador, la superficie de la estructura mate con luz diurna presenta una gran luminosidad por unidad de superficie y es visible, como una hoja de papel blanca, prácticamente independientemente de la orientación acimutal de la estructura mate.

La Figura 4 muestra un corte transversal a modo de ejemplo por una de las estructuras mate, que se incluye como segunda estructura 19 entre la capa de gofrado 11 y la capa de barniz protector 12. De forma correspondiente a la profundidad estructural T (Fig. 3) de las redes de difracción, el perfil de la estructura mate presenta la rugosidad media aritmética R_{a}, sin embargo, entre los elementos estructurales en relieve microscópicamente finos de la estructura mate, se presentan grandes diferencias de altura H de hasta aproximadamente 10 veces la rugosidad media aritmética R_{a}. Las diferencias de altura H importantes para la formación de las estructuras mate se corresponden de este modo a la profundidad estructural T en las redes de difracción periódicas. Los valores de las diferencias de altura H de las estructuras mate se sitúan en el intervalo que se ha mencionado anteriormente de la profundidad estructural T.

Una realización especial de la estructura mate está superpuesta con una "red de difracción de actividad débil". La red de difracción de actividad débil presenta debido a la reducida profundidad estructural T de entre 60 nm y 70 nm una menor eficacia de difracción. Una frecuencia espacial en el intervalo de entre f = 800 líneas/mm y 1000 nm líneas/mm se prefiere para este uso.

Para el patrón del elemento de imagen 6 también se pueden usar redes de difracción circulares con un periodo de entre 0,5 \mum y 3 \mum y con surcos con forma de espiral o circulares. Las estructuras difractivas que aumentan el ángulo de observación se agrupan en lo sucesivo bajo la expresión "dispersor difractivo". Con la expresión "dispersor difractivo" se tiene que entender por tanto una estructura del grupo de las estructuras mate isotrópicas y anisotrópicas, de los kinoform, de las redes de difracción con surcos circulares en una separación entre surcos de 0,5 \mum a 3 \mum y de las estructuras mate superpuestas con una red de difracción de actividad débil.

De vuelta a la Figura 3: En una primera realización, la imagen de medio tono 2 (Fig. 1) es estática, es decir, en una amplia zona de la orientación espacial en una condición de observación habitual en la distancia de observación mencionada y con iluminación con luz incidente 15 blanca, la imagen de medio tono 2 no se modifica. Solamente con una inspección más exacta el observador se da cuenta de que la imagen de medio tono se divide en los elementos de imagen 4 (Fig. 1) y los patrones del elemento de imagen 6 presentan formas determinadas. La primera estructura 18 en el campo del fondo 5 refleja o absorbe la luz incidente 15. La segunda estructura 19 del patrón del elemento de imagen 6 es uno de los dispersores difractivos. La segunda estructura 19 dispersa o difracta la luz incidente 15 de tal modo que el patrón del elemento de imagen 6 es visible en un gran ángulo sólido predeterminado por el dispersor difractivo. Con una iluminación del elemento de seguridad 1 con luz 15 blanca, el observador ve la imagen de medio tono 2 dispuesta a la distancia de observación mencionada con una graduación de grises, ya que el observador percibe los elementos de imagen 4 con una mayor parte de superficie del patrón del elemento de imagen 6 con una mayor luminosidad por unidad de superficie y los elementos de imagen 4 con una menor parte de superficie del patrón del elemento de imagen 6 con una menor luminosidad por unidad de superficie. La visibilidad de la imagen de medio tono 2 se comporta considerablemente como una imagen de medio tono impresa en blanco y negro sobre un papel. Sin embargo, la imagen de medio tono 2 se detecta mal o no se detecta o también se puede presentar una inversión del contraste de la imagen de medio tono cuando la dirección visual está fuera del ángulo sólido de la luz dispersada o difractada. Si las primeras estructuras 18 presentan una característica reflectante, el contraste también se invierte cuando el elemento de seguridad 1 se orienta exactamente de manera que la imagen de medio tono 2 se observa directamente en contra de la dirección de la luz reflejada 21. Los elementos de imagen 4 claros antes de la inclinación del elemento de seguridad 1 son ahora más oscuros que los elementos de imagen 4 que antes eran oscuros, que ahora son mucho más claros en la luz reflejada 21, y viceversa. La inclinación del elemento de seguridad 1 se realiza alrededor de un eje vertical al plano de observación y paralelo al plano del elemento de seguridad 1.

Para la representación de la imagen de medio tono 2 se prefieren las combinaciones de la primera y segunda estructura 18, 19 agrupadas en la Tabla 1.

En una segunda realización se seleccionan las estructuras 18, 19 de tal manera que el contraste en la imagen de medio tono 2 se invierte, cuando el elemento de seguridad 1 se gira en su plano o se inclina alrededor de un eje paralelo a la normal 20 en un ángulo de giro. La inversión de contraste por tanto se puede observar de manera más sencilla en comparación a la primera realización del elemento de seguridad 1. La primera estructura 18 en los campos del fondo 5 es, por ejemplo, una red de difracción lineal, cuyo vector de red k tiene el acimut \theta = 0º (Fig. 1), es decir, en dirección del eje de coordenadas x. Los patrones del elemento de imagen 6 están cubiertos con un dispersor difractivo. El observador gira el elemento de seguridad 1 alrededor de la normal 20 y ve la imagen de medio tono 2 dispuesta en la distancia de observación de 50 cm o más en la graduación de grises, a menos que el vector de red k de la primera estructura 18 se oriente prácticamente paralelo al plano de observación y la dirección visual del observador se oriente en dirección de uno de los rayos de luz 21 a 25. Al inclinar el elemento de seguridad 1 orientado de este modo alrededor de un eje paralelo al eje de coordenadas x, la imagen de medio tono 2 cambia en inversión de contraste su color de forma correspondiente al rayo de luz 22 a 25 difractado desviado al ojo del observador. En las zonas de ángulo que no se abarcan por los rayos de luz 22 a 25 difractados de un orden de difracción, la imagen de medio tono 2 se detecta de nuevo en una graduación de grises.

En una tercera realización del elemento de seguridad 1, ambos campos, los campos del fondo 5 y los patrones del elemento de imagen 6, comprenden las estructuras 18, 19 de las redes de difracción que descomponen la luz incidente 15 en colores, que solamente se diferencian en el acimut \theta de los vectores de red k. El vector de red k se orienta para las redes de difracción de los patrones del elemento de imagen 6 paralelo al eje de coordenadas y, es decir, con el acimut \theta = 90º o 270º. El vector de red k para las redes de difracción de los campos del fondo 5 se diferencia en el acimut de los vectores de red k en los patrones del elemento de imagen 6 y comprende, por ejemplo, el acimut \theta = 0º o 180º. El observador con la dirección visual paralela al plano de difracción, que contiene el eje de coordenadas y y el vector de red k de las primeras estructuras 18, ve la imagen de medio tono 2 a la distancia de observación que se ha mencionado anteriormente en uno de los colores de difracción en contraste con el modelo de la imagen, es decir, ve las superficies luminosas del patrón del elemento de imagen 6 con las segundas estructuras 19 más claras que la luz dispersada de los campos del fondo 5. Durante que el giro de la combinación de capas 10 en su plano, desaparece el contraste en la imagen de medio tono 2, para volver a formarse con el ángulo de giro \alpha de 90º ó 270º, ya que los vectores de red k de la primera estructura 18 en los campos del fondo 5 se orientan paralelos al plano de observación, y por tanto, los campos del fondo 5 ahora se iluminan. La imagen de medio tono 2 es visible para el observador en el contraste invertido y en el mismo color. Si además se diferencian las frecuencias espaciales de la primera y la segunda estructura 18, 19, por ejemplo, entre un 15 y un 25%, al girar no solamente cambia el contraste sino también el color en la imagen de medio tono 2. En ángulos de observación fuera de los rayos de luz 22, 23 y 24, 25 difractados de los órdenes de difracción la imagen de medio tono 2 no se detecta debido a falta de contraste.

Si se seleccionan las frecuencias espaciales f de la primera y/o segunda estructura 18, 19 dependiendo del sitio, la imagen de medio tono 2 muestra una imagen en color que con un ángulo de inclinación predeterminado se corresponde, por ejemplo, a los colores del modelo de la imagen.

En una segunda y tercera realización modificada de la Figura 1, las primeras estructuras 18 (Fig. 3) de los campos del fondo 5 presentan diferentes direcciones de los vectores de red k, es decir, presentan acimuts \theta en el intervalo de - 80º\leq \theta \leq 80º, de manera que durante el giro de la combinación de capas 10 en este intervalo acimutal, en la imagen oscura sin contraste del elemento de seguridad 1, se iluminan coloreadas las superficies de aquellas estructuras 18, cuyo vector de red k es recto al plano de observación.

En otra realización preferida de la Figura 1, las redes de difracción lineal se forman en los campos del fondo 5 de manera que las redes de difracción con vectores de red k orientados paralelos se disponen en hileras de los elementos de imagen 4. Los acimuts \theta de los vectores de red k de una hilera se diferencian sin embargo de los acimuts \theta de los vectores de red k de los campos del fondo 5 en las dos hileras adyacentes de los elementos de imagen 4. A modo de ejemplo se disponen tres hileras A, B, C con valores acimutales predeterminados. Ningún vector de red k de los campos del fondo 5 se orienta como en los vectores de red k de los patrones del elemento de imagen 6 paralelo al eje de coordenadas y. El observador ve por tanto la imagen de medio tono 2 en el contraste correcto cuando el eje de coordenadas y de la imagen de medio tono 2 está en el plano de observación. Los patrones del elemento de imagen 6 son claros y los campos del fondo 5 oscuros. Durante el giro alrededor de la normal 20 (Fig. 3), el elemento de seguridad 1 modifica su apariencia, cuando la combinación de capas 10 (Fig. 3) se observa con las mismas condiciones de iluminación y observación que en la Figura 1. La imagen de medio tono 2 se convierte en una imagen oscura sin contraste, donde en las hileras A, B, C, las superficies del fondo 5, cuyo vector de red k es recto paralelo al plano de observación, se iluminan coloreadas.

La Figura 5 muestra la sección 3 de la Figura 1 después de un giro alrededor del ángulo de giro \delta. En la distancia de observación mencionada, la imagen de medio tono 2 (Fig. 1) aparece como superficie oscura sin contraste sobre la que se disponen franjas luminosas claras que se forman por las hileras A 26 de los elementos de imagen 4 (Fig. 1) con los campos del fondo 5, cuyos vectores de red k (Fig. 1) se orientan, con el ángulo de giro \delta, paralelos a la huella 27 del plano de observación sobre el plano de la combinación de capas 10.

La Figura 6 muestra que con el ángulo de giro \delta_{1}, por el contrario se iluminan los campos del fondo 5 de hileras B 28, en cuanto los vectores de red k (Fig. 1) de los campos del fondo 5 se orientan en las hileras B 28 paralelos a la huella 27. Los campos del fondo 5 de las hileras A 26 forman solamente una parte de la superficie oscura sin contraste del elemento de seguridad1 (Fig. 1), ya que los vectores de red k de las hileras A 26 se giran hacia el exterior del plano de observación. Por el mismo motivo, en la Figura 7, con el ángulo de giro \delta_{2}, los campos del fondo 5 de las hileras C 29 son claros y los de las otras hileras 26, 28 oscuros. En otras palabras, si las hileras 26, 28, 29 se disponen en la secuencia ABC ..., ABC ... etc. con repetición cíclica sobre el elemento de seguridad 1 (Fig. 1), al girar el elemento de seguridad 1, se desplazan franjas claras, coloreadas, que dependen de la frecuencia espacial f de las primeras estructuras 18 (Fig. 3) usadas en los campos del fondo 5, por la superficie del elemento de seguridad 1 (Fig. 1), hasta que con el ángulo de giro \delta = 180º o 0º, la imagen de medio tono 2 sin franjas coloreadas es visible de nuevo, ya que el eje de coordenadas y y los vectores de red k (Fig. 1) de las segundas estructuras 19 (Fig. 3) se orientan en los patrones del elemento de imagen 6 paralelos a la huella 27.

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Si la segunda estructura 19 es uno de los dispersores difractivos, la imagen de medio tono 2 es esencialmente independiente del ángulo de giro \delta, donde al girar el elemento de seguridad 1, las franjas coloreadas de las hileras 26, 28, 29 parece que se desplazan sobre la imagen de medio tono 2.

Observadas por debajo de la distancia de lectura, las hileras 26, 28, 29 de los elementos de imagen 4 se descomponen y los campos del fondo 5 o los patrones del elemento de imagen 6 (Fig. 1) solamente se pueden detectar en las mismas condiciones que las anteriores.

En la Figura 8, la imagen de medio tono 2 presenta una división con forma de bandera, en la que sobre la base 7 se dispone una banda 8 limitada por líneas limitantes 30. Los elementos de imagen 4 visibles en la sección aumentada 3 presentan una mayor parte de superficie de los patrones del elemento de imagen 6 para la banda 8 que para la base 7. Las superficies de los patrones del elemento de imagen 6 están cubiertas con uno de los dispersores difractivos y las superficies de los campos del fondo 5 con una de las estructuras difractivas. Los campos del fondo 5, cuyas primeras estructuras 18 (Fig. 3) presentan la misma frecuencia espacial f y los vectores de red k orientados paralelos entre sí (Fig. 1), es decir, el mismo acimut \theta \neq 90º o 270º (Fig. 1), no se disponen en franjas sencillas rectas 26 (Fig. 7), 28 (Fig. 7), 29 (Fig. 7) de los elementos de imagen 4, sino de tal manera que los elementos de imagen 4 forman con estos campos del fondo 5 al menos una imagen pequeña 31 visible con un ángulo de observación predeterminado. En el dibujo de la Figura 8, por ejemplo, las imágenes pequeñas 31 a 35 representan segmentos de anillo circular. Las imágenes pequeñas 31 a 35 se caracterizan por los valores de la frecuencia espacial f y del acimut \theta (Fig. 1) de los vectores de red k (Fig. 1) usados para las primeras estructuras 18 de los campos del fondo 5. Los campos del fondo 5, que no se usan para las imágenes pequeñas 31 a 35, presentan por ejemplo una superficie reflectante o una estructura de ojo de polilla. A la distancia de observación mencionada, el observador ve la imagen de medio tono 2 en tonos grises independientemente del ángulo de giro \delta (Fig. 5). Sobre la superficie del elemento de seguridad 1 (Fig. 1), el observador reconoce aquellas imágenes pequeñas 31, 32, 33, 34, 35, cuyos vectores de red se encuentran, al girar el elemento de seguridad 1, casualmente en el plano de observación, donde el color de las imágenes pequeñas visibles 31 a 35 se determina por la frecuencia espacial f y por el ángulo de inclinación del elemento de seguridad 1. A modo de ejemplo, al girar el elemento de seguridad 1 alrededor de la normal 20 (Fig. 3) se iluminan en una secuencia predeterminada una o varias de las imágenes pequeñas 31 a 35 y generan una impresión cinemática, es decir, durante el giro alrededor de la normal 20 (Fig. 3), los sitios de las imágenes pequeñas recientemente visibles 31 a 35 se desplazan sobre la superficie del elemento de seguridad 1. Durante la inclinación respecto al eje de coordenadas x se modifican los colores de las imágenes pequeñas visibles 31 a 35. En una realización se dispone una pluralidad de estas imágenes pequeñas 31 a 35 de manera que algunas de ellas, en este documento indicadas con las referencias 31 y 32, con una orientación del elemento de seguridad 1 determinada por el ángulo de giro \delta y el ángulo de inclinación, forman un carácter predeterminado, es decir, las imágenes pequeñas 31 a 35 sirven ventajosamente para fijar una orientación del elemento de seguridad 1 predeterminada en el espacio.

Las imágenes pequeñas 31 a 35 no solamente se limitan a caracteres sencillos, sino que en una realización son imágenes construidas a partir de píxeles, como por ejemplo, una figura muy disminuida de la imagen de medio tono 2 o una representación gráfica de elementos de líneas y/o superficies.

En otra realización de la imagen de medio tono 2, los campos del fondo 5, por ejemplo, de la imagen pequeña 31, presentan la red cruzada reflectante con la frecuencia espacial f \geq 2300 líneas/mm como primera estructura 18. La imagen pequeña 31 solamente es visible para el observador cuando mira directamente a la luz reflejada 21 (Fig. 3) y detecta la imagen pequeña 31 en el color mixto característico para esta red de difracción de alta frecuencia, o cuando teniendo en cuenta los grandes ángulos de difracción \varepsilon (Fig. 3) observa la imagen pequeña 31 bajo el respectivo ángulo de inclinación y ve la imagen pequeña 31 con color claro verdiazul sobre el campo oscuro del elemento de
seguridad 1.

En otra realización, los campos del fondo 5 comprenden una red de difracción que descompone la luz incidente 15 (Fig. 3) en colores con el acimut \theta = 0º. En el patrón del elemento de imagen 6 se forma un dispersor difractivo. La imagen de medio tono 2 es visible con el ángulo de giro \delta = 90º y 270º en graduaciones de luminosidad de un color con contraste invertido y fuera de ese ángulo de giro en matices de grises en el contraste del modelo de la imagen.

En otra realización, los campos del fondo 5 comprenden como primera estructura 18 la red de difracción asimétrica con el acimut \theta = 0º, cuyos surcos se orientan paralelos al eje de coordenadas y. Los patrones del elemento de imagen 6 están cubiertos con la misma red de difracción asimétrica, sin embargo, el vector de red k de la segunda estructura 19 (Fig. 3) se orienta opuesto al vector de red k de la primera estructura 18, es decir, el valor del acimut \theta = 180º. La imagen de medio tono 2 solamente es visible con el ángulo de giro \delta = 0º y 180º en un color dependiente de la frecuencia espacial f y de la condición de observación o en redes de difracción acromáticas asimétricas con el color de la luz incidente 15 (Fig. 3), donde, después del giro de 180º, el contraste de la imagen de medio tono 2 se invierte. Fuera de estos dos ángulos de giro desaparece el contraste en la imagen de medio tono 2.

En la Tabla 2 se realizan las combinaciones de estructuras difractivas para los campos del fondo 5 y los patrones del elemento de imagen 6 en los que se presenta una inversión de contraste o pérdida de contraste con efectos cromáticos con valores de ángulo de giro \delta predeterminados.

La Figura 9 muestra otra realización de los elementos de imagen 4. El patrón del elemento de imagen 6 tiene forma de banda y presenta el contorno de un patrón, en este documento con forma de una estrella. El campo del fondo 5 se divide en al menos dos partes de la superficie cuando el patrón del elemento de imagen 6 con forma de banda se cierra en sí mismo. La anchura del patrón del elemento de imagen 6 determina la parte de superficie del patrón del elemento de imagen 6 en el elemento de imagen 4. Para que la imagen de medio tono 2 (Fig. 8), por una disposición demasiado uniforme de los elementos de imagen 4 o de los campos del fondo 5, no presente una modulación no deseada de la luminosidad, se diferencian los patrones del elemento de imagen 6 de los elementos de imagen 4 contiguos, por ejemplo, por su orientación en relación al sistema de coordenadas x, y. A la distancia de observación, el observador ve la imagen de medio tono 2, que solamente a la distancia de lectura se descompone en los patrones del elemento de imagen 6 dispuestos en los elementos de imagen 4.

En otra realización del elemento de seguridad 1 se disponen, como se muestra en la sección aumentada 3 de la Figura 9, en la superficie de la imagen de medio tono 2, franjas de patrón 36, que se extienden al menos por una parte de la superficie de la imagen de medio tono 2. Las franjas de patrón 36 presentan una anchura B en el intervalo de 15 \mum a 300 \mum. Por simplicidad se dibujan en la Figura 9 las franjas de patrón 36 paralelas entre sí y contienen un patrón de líneas que se compone de una franja de superficie 40 (Fig. 10), por ejemplo, un friso griego, como se puede observar en la sección 3. En otra realización, el patrón de líneas se configura en las franjas de patrón 36 como un nanotexto, cuyas letras tienen una altura de letras que es menor que la anchura B de las franjas de patrón 36. Otras realizaciones del patrón de líneas comprenden líneas sencillas rectas o que forman meandros, series de pictogramas, etc. También una disposición de elementos lineales sencillos rectos o curvados forman el patrón de líneas solo o en combinación con el friso y/o el nanotexto y/o los pictogramas. Las superficies de los patrones de líneas están cubiertas con una estructura de patrón difractiva 37 y presentan una anchura de líneas de entre 5 \mum y 50 \mum. El patrón de líneas cubre, en el interior de la superficie de la franja de patrón 36, los campos del fondo 5 y/o los patrones del elemento de imagen 6 solamente parcialmente, para que la imagen de medio tono 2 (Fig. 1) generada por las primeras y segundas estructuras 18 (Fig. 3), 19 (Fig. 3) no se perturbe de manera notable. La estructura de patrón37 se diferencia de las primeras y de las segundas estructuras 18, 19 en al menos un parámetro estructural. Preferiblemente, para las estructuras de patrón 37 se adecuan las redes de difracción que descomponen la luz incidente 15 (Fig. 3) en colores con las frecuencias espaciales f de entre 800 líneas/mm y 2000 líneas/mm. Si las primeras y/o las segundas estructuras 18, 19 no están cubiertas con un dispersor difractivo, el dispersor difractivo también es adecuado para la estructura de patrón 37. En una realización de las franjas de patrón 36 se seleccionan al menos los parámetros estructurales frecuencia espacial f y/o la orientación acimutal del vector de red de las estructuras de patrón 37 con dependencia del sitio, es decir, los parámetros estructurales mencionados son funciones de las coordenadas (x, y).

La Figura 10 muestra el elemento de imagen 4 con las franjas de patrón 36 con detalle. Las franjas de patrón 36 se extienden por el campo del fondo 5 y el patrón del elemento de imagen 6. A modo de ejemplo, el patrón del elemento de imagen 6 comprende por simplicidad la forma de U representada con los lados 38, 39 unidos con una pieza de unión. Con ayuda de la parte de superficie del patrón de líneas en la franja de patrón 36 se controla la luminosidad por unidad de superficie en el interior del patrón del elemento de imagen 6. La luminosidad por unidad de superficie cambia en el interior del patrón del elemento de imagen 6, como se muestra en el dibujo de la Figura 10, mediante un ensanchamiento de las franjas de superficie 40 del patrón de líneas en la franja de patrón 36. La luminosidad por unidad de superficie del patrón del elemento de imagen 6 en el lado izquierdo 38 se reduce en comparación a la de la pieza de unión por un ensanchamiento de las franjas de unión 40. Para un aumento de la luminosidad del patrón del elemento de imagen 6 frente a la de la pieza de unión, por ejemplo, en el lado derecho 39, se reduce la anchura de la franja de superficie 40. Ya que la red de difracción, para ser eficaz, en las franjas de superficie 40 tiene que comprender al menos entre 3 y 5 surcos, la anchura de línea de las franjas de superficie 40 no puede pasar por debajo de un valor mínimo dependiente de la frecuencia espacial f y de la dirección del vector de red k (Fig. 1). Un aumento adicional de la luminosidad del patrón del elemento de imagen 6 condiciona una resolución de las franjas de superficie 40 en pequeñas manchas 41, de manera que la mayor superficie contribuye a la luminosidad aumentada del patrón del elemento de imagen 6. Lo mismo vale para la modulación de los campos del fondo 5, por ejemplo, en una zona de líneas 42.

En la realización de los elementos de imagen 4 de acuerdo con la Figura 9, por ejemplo, la anchura de línea de las franjas de superficie 40 en los campos del fondo 5 es igual sobre toda la superficie de la imagen de medio tono 2, mientras que la luminosidad por unidad de superficie de los patrones del elemento de imagen 6 correspondientemente al modelo de la imagen de medio tono 2 se controla mediante la anchura de línea de las franjas de superficie 40 en las franjas de patrón 36. Ya que las dimensiones pequeñas de las franjas de superficie 40 (Fig. 10) y la mancha 41 (Fig. 10) no se pueden descomponer por el ojo del observador sin medios auxiliares, por ejemplo, lupa, microscopio, etc., la luminosidad por unidad de superficie del patrón del elemento de imagen 6 es proporcional al resto de la superficie con la segunda estructura 19 (Fig. 3).

Si las franjas de patrón 36 contienen las letras de un nanotexto, el control de la luminosidad por unidad de superficie, como se describe mediante la Figura 2, se puede conseguir, por ejemplo, aumentando y disminuyendo el grueso de las letras o por aumento de la distancia entre letras.

Independientemente de la realización en la Figura 10, el ojo del observador detecta incluso a una distancia normal de lectura de menos de 30 cm y con condiciones de observación adecuadas las franjas de patrón 36 como líneas sencillas claras, ya que el patrón en las franjas de patrón 36 solamente se puede descomponer con ayuda de la lupa o del microscopio. Durante la inclinación y/o giro, las franjas de patrón 36 modifican para el observador su color y/o se iluminan o desaparecen de nuevo. Con una selección adecuada de los parámetros estructurales para las estructuras de patrón 37 (Fig. 9), la imagen de medio tono 2 (Fig. 1) iluminada con luz diurna y dispuesta a la distancia de observación mencionada durante la inclinación o giro una pluralidad de las franjas de patrón 36 bandas coloreadas generadas 43 (Fig. 1) en los colores del arco iris, que se modifican en el color y/o parece que se mueven sobre la superficie del elemento de seguridad 1.

La imagen de medio tono 2 es, en una realización, parte de un mosaico de elementos de superficie 44 cubiertos con redes de difracción independientes de la imagen de medio tono 2 que desarrollan un efecto óptico de acuerdo con el documento que se ha mencionado al principio EP-A 0 105 099. Particularmente en una realización, las franjas de patrón 36 son parte del mosaico de los elementos de superficie 44, que se extienden sobre la imagen de medio tono 2.

En la Tabla 3 se agrupan las combinaciones preferidas de las estructuras 18 (Fig. 3), 19 (Fig. 3), 37 para los campos del fondo 5, los patrones del elemento de imagen 6 y las franjas de patrón 36.

Las características de las diferentes realizaciones descritas en este documento se pueden combinar entre sí. Particularmente, en la descripción se pueden intercambiar las expresiones "campos del fondo 5" y "patrones del elemento de imagen 6" o "primera estructura 18" y "segunda estructura 19".

Tablas TABLA 1

1

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TABLA 2

2

TABLA 3

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Claims (17)

1. Un elemento de seguridad difractivo (1) con una imagen de medio tono (2) de partes de la superficie cubiertas con estructuras de superficie microscópicamente finas (18; 19; 37) incluidas en una combinación de capas (10), que comprende la al menos una capa de gofrado transparente (11), una capa de barniz protector (12) y una capa de reflexión (13) alojada entre la capa de gofrado (11) y la capa de barniz protector (12) con las estructuras de superficie (18:19; 37), donde las partes de la superficie con las primeras estructuras de superficie (18) forman campos del fondo (5) y las partes de la superficie con la estructura de superficie (19) que se diferencia de las primeras estructuras de superficie (18) en al menos un parámetro estructural forman patrones del elemento de imagen (6) y la superficie de la imagen de medio tono (2) se divide en un pluralidad de elementos de imagen (4) formadas de las partes de la superficie del patrón del elemento de imagen (6) y del campo del fondo (5), que son, al menos en una dimensión, menores de 1 mm,

caracterizado porque

los patrones del elemento de imagen (6) en los elementos de imagen (4) son igual de grandes, porque se extienden franjas de patrón (36) con un patrón de líneas en una anchura (B) de entre 15 \mum y 300 \mum al menos por una parte de la superficie de la imagen de medio tono (2) y cubren parcialmente los campos del fondo (5) y los patrones del elemento de imagen (6), porque el patrón de líneas está formado a partir de franjas de superficie (40) con estructuras de patrón (37) y con anchuras de línea en el intervalo de entre 5 \mum y 50 \mum, donde los patrones de líneas comprenden letras, textos, elementos lineales y pictogramas y las estructuras de patrón (37) se diferencian de las primeras y segundas estructuras de superficie (18; 19) en al menos un parámetro estructural [13], porque la anchura de línea de las franjas de superficie (40) en los campos del fondo (5) es constante y porque la luminosidad por unidad de superficie de los elementos de imagen (4) se controla mediante la anchura de línea de las franjas de superficie (40) sobre el patrón del elemento de imagen (6) de tal manera, que la parte de superficie del patrón del elemento de imagen (6) no cubierto por el patrón de líneas se determina de manera correspondiente a la luminosidad por unidad de superficie del modelo de la imagen de medio tono (2) en el sitio del elemento de imagen (4) y teniendo en cuenta la luminosidad por unidad de superficie de los elementos de imagen (4) contiguos.

2. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las primeras y las segundas estructuras de superficie (18; 19) son redes de difracción lineal con frecuencias espaciales del intervalo de entre 150 líneas/mm y 2000 líneas/mm.

3. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las estructuras de superficie (18; 19) son redes de difracción lineal con vectores de red (k), porque en los patrones del elemento de imagen (6) los vectores de red (k) de las segundas estructuras de superficie (19) son paralelos y porque el vector de red (k) de los patrones del elemento de imagen (6) se diferencia en el acimut (\theta) de los vectores de red (k) de la primera estructura de superficie (18) en los campos del fondo (5).

4. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque los elementos de imagen (4), cuyas primeras estructuras de superficie (18) en los campos del fondo (5) presentan el mismo acimut (\theta) de los vectores de red (k), correspondiente a su acimut (6) del vector de red (k) se disponen en hileras (26, 28; 29) sobre la imagen de medio tono (2).

5. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque sobre su superficie, las hileras contiguas (26; 28; 29), que se diferencian en el acimut (\theta) de los vectores de red (k), se disponen en la secuencia ABC, ABC con repetición cíclica.

6. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las primeras estructuras de superficie (18) y las segundas estructuras de superficie (19) son redes de difracción que forman meandros, cuyas frecuencias espaciales se seleccionan del intervalo de entre 150 líneas/mm y 2000 líneas/mm, y porque las redes de difracción que forman meandros de los campos del fondo (5) y de los patrones del elemento de imagen (6) se diferencian al menos en la zona acimutal (\theta) de los vectores de red (k).

7. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las primeras estructuras de superficie (18) y las segundas estructuras de superficie (19) son redes de difracción asimétricas, donde los vectores de red (k) de la red de difracción asimétrica de las primeras estructuras de superficie (18) se orientan opuestos a los vectores de red (k) de las segundas estructuras de superficie (19).

8. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque como la segunda estructura de superficie (19) en las superficies del patrón del elemento de imagen (6) se selecciona un dispersor difractivo del grupo de las estructuras mate isotrópicas y anisotrópicas, de los kinoform, de la red de difracción con surcos circulares con una separación entre surcos de entre 1 y 3 \mum y las estructuras mate superpuestas con una red de difracción.

9. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los campos del fondo (5) presentan, como primera estructura de superficie (18), una estructura del grupo que comprende espejos planos, redes cruzadas con frecuencias espaciales mayores de 2300 líneas/mm y estructuras de ojo de polilla.

10. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los campos del fondo (5), como primera estructura de superficie (18), comprenden una red de difracción lineal con una frecuencia espacial en el intervalo de entre 150 líneas/mm y 2000 líneas/mm y con vectores de red (k) orientados paralelos entre sí.

11. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las primeras estructuras de superficie (18) y la segunda estructura de superficie (19) son redes de difracción lineal o que forman meandros, que se diferencian en la frecuencia espacial (f).

12. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la frecuencia espacial (f) de las redes de difracción lineal en las estructuras de patrón (37) se selecciona del intervalo de entre 800 líneas/mm y 2000 líneas/mm.

13. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la frecuencia espacial (f) de las redes de difracción lineal en las estructuras de patrón (37) depende del sitio de la imagen de medio tono (2).

14. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque la orientación acimutal del vector de red de las redes de difracción lineal en las estructuras de patrón (37) depende del sitio sobre la imagen de medio tono (2).

15. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la estructura de patrón (37) es uno de los dispersores difractivos.

16. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la imagen de medio tono (2) es parte de un mosaico de partes de la superficie (44) de estructuras de superficie independientes de la imagen de medio tono (2).

17. El elemento de seguridad difractivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la combinación de capas (10) se dispone para la adhesión sobre un sustrato (17).