Защищенный документ с оптическим волноводом

Защищенный документ с оптическим волноводом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области защищенных документов, таких как банкноты, паспорта и кредитные карты.

Уровень техники

Защищенные документы содержат подложку, которая может быть гибкой и на которой или в которой расположен, по меньшей мере, один элемент защиты для проверки подлинности защищенного документа.

В качестве элементов защиты, в частности для банкнот, кредитных карт или паспортов, среди прочего предлагаются объемные или поверхностные голограммы или рефракционные решетки. Несмотря на то что такие элементы трудно подделать, они могут быть сымитированы, если нарушитель приложит достаточные усилия.

Раскрытие изобретения

В связи с этим задача заключается в том, чтобы предложить защищенный документ вышеупомянутого типа с усовершенствованной защитой от подделок.

Эта задача достигается включением в состав защищенного документа подложки и оптического волновода, расположенного в упомянутой подложке или на ней. Волновод содержит, по меньшей мере, один ответвитель, сконструированный и приспособленный для введения света в волновод и/или выведения света из волновода.

Так как волноводы, как правило, сложны в изготовлении, эта мера увеличивает защищенность. Ответвитель позволяет вводить свет в волновод или наблюдать свет, который проводится по волноводу.

Волновод может быть отдельным от подложки элементом, например, если подложка образована из одного или более листов бумаги. Однако он может быть также частью подложки, например, если подложка изготовлена из прозрачного материала, такого как полимерная пленка.

Предпочтительно, чтобы документ содержал первый и второй ответвители. Два ответвителя расположены и выполнены так, что свет, подаваемый в волновод с помощью первого ответвителя, по меньшей мере, частично передается ко второму ответвителю и выводится им. Это дает возможность работать волноводу и проверять его с помощью источника света и средств наблюдения (таких, как глаз человека или детектор) за пределами волновода.

Предпочтительно, чтобы подложка была непрозрачной (т.е. поглощала свет, проводимый упомянутым волноводом), и в ней было расположено окно или полуокно. По меньшей мере, один ответвитель расположен в окне. Это позволяет легко наблюдать свет, выводимый из ответвителя, и/или легко вводить свет в волновод через ответвитель, несмотря на то, что большая часть ответвителя может быть защищена подложкой.

Подложка может также содержать два окна или полуокна, при этом первый ответвитель расположен в первом окне или полуокне, а второй ответвитель - во втором окне или полуокне. Волновод расположен между первым и вторым окнами. Эта конструкция позволяет вводить свет в волновод через одно из окон и наблюдать свет, выведенный из волновода через второе окно.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения документ содержит люминесцентное красящее вещество, расположенное в волноводе или расположенное на волноводе, причем это красящее вещество светится при облучении светом, например светом, который проводится волноводом, так что красящее вещество можно использовать для визуализации наличия света в волноводе. В качестве альтернативы, люминесцентное красящее вещество может излучать свет под действием облучения от свечения в волноводе, при этом, по меньшей мере, часть испущенного света затем распространяется вдоль волновода и выводится в другом месте.

Волновод может быть, по меньшей мере, частично встроен в подложку, благодаря чему затрудняется его замена или извлечение.

Если волновод содержит первый и второй слои, причем показатель преломления первого слоя больше показателя преломления второго слоя, первый слой может использоваться для пропуска оптических волн, тогда как второй слой служит для изоляции пропускаемой волны от окружающей среды. В частности, второй слой может быть расположен между первым слоем и подложкой, благодаря чему предотвращают поглощение или рассеяние упомянутой волны подложкой. Предпочтительно, чтобы волновод также содержал третий слой и чтобы показатель преломления первого слоя тоже был больше показателя преломления третьего слоя. Первый слой расположен между вторым и третьим слоями, благодаря чему волна, проводимая первым слоем, изолирована с обеих сторон. Это особенно полезно, если, по меньшей мере, часть длины волновода встроена в подложку.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение станет более понятным и другие задачи помимо упомянутых выше станут ясны из дальнейшего подробного описания. Настоящее описание ссылается на приложенные чертежи, на которых:

фиг.1 - вид, показывающий первый вариант осуществления защищенного документа;

фиг.2 - вид, показывающий сечение II-II фиг.1;

фиг.3 - вид, показывающий сечение второго варианта осуществления изобретения;

фиг.4 - вид, показывающий сечение третьего варианта осуществления изобретения;

фиг.5 - вид, показывающий сечение четвертого варианта осуществления изобретения;

фиг.6 - вид, показывающий вариант осуществления изобретения с защитной нитью;

фиг.7 - вид, показывающий увеличенное сечение волновода;

фиг.8 - вид, показывающий первый способ изготовления волновода; и

фиг.9 - вид, показывающий второй способ изготовления волновода.

Замечание. Фигуры выполнены не в масштабе.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Определения.

Термин «защищенный документ» охватывает документы любого вида, которые содержат элементы защиты, затрудняющие дублирование документа. Примерами защищенных документов этого типа являются банкноты, паспорта, чеки, сертификаты акций, билеты, кредитные карты или удостоверения личности.

Термин «свет» следует понимать как свет с длиной волны из инфракрасного, видимого или ультрафиолетового диапазонов. В предпочтительном варианте осуществления изобретения термин «свет» относится только к видимому свету.

«Оптический волновод» означает элемент, выполненный по существу из прозрачного материала и способный проводить свет благодаря повышенному показателю преломления по сравнению с показателем преломления окружающей среды.

«Окно» в подложке означает прозрачную область подложки, которая в остальном по существу непрозрачна. Окно может быть полностью окружено непрозрачной подложкой или расположено на кромке подложки.

«Полуокно» в подложке означает, что подложка содержит два непрозрачных слоя со встроенным между ними волноводом. Полуокно представляет собой область, где в одном слое выполнено отверстие, а другой слой оставлен неизменным.

Термин «непрозрачная» подложка или слой следует понимать в том смысле, что когда эта подложка или слой освещается с одной своей стороны, она пропускает менее чем 50% света до второй своей стороны. Остальной свет либо поглощается, либо рассеивается.

Первый вариант осуществления изобретения

Первый вариант осуществления изобретения показан на фиг.1 и 2, на которых изображен защищенный документ в виде банкноты.

Изображенный защищенный документ содержит гибкую или жесткую бумажную или пластмассовую подложку 1, на которой известным способом напечатаны графические элементы, например защитные узоры 2, иллюстрации 3 и указания 4 номинала. Кроме того, документ содержит защитный элемент 5, конструкция которого описана ниже.

В варианте осуществления изобретения с фиг.1 и 2 подложка 1 представляет собой многослойную структуру из первого бумажного слоя 6а, второго бумажного слоя 6b и волновода 7, выполненного в виде расположенного между ними прозрачного пластикового слоя. Бумажные слои 6а, 6b непрозрачны. В подложке 1 предусмотрены два окна 8а, 8b. Они образованы отверстиями в двух бумажных слоях 6а, 6b. Волновод 7 проложен между ними.

В местах расположения окон 8а, 8b волновод 7 снабжен первым и вторым ответвителями 10а, 10b соответственно. Эти ответвители предназначены для введения света в волновод 7 и/или выведения света из волновода 7.

В варианте осуществления изобретения с фиг.2 каждый ответвитель 10а, 10b образован решеткой 11, в частности поверхностной решеткой, которая должна быть, например, вытиснена в волноводе 7 в процессе глубокой печати. Каждая решетка состоит из множества штрихов решетки, расположенных параллельно друг другу и предпочтительно разделенных равными промежутками.

Защитное устройство, изображенное на фиг.1 и 2, действует следующим образом. Когда свет падает на один из ответвителей 10а, 10b, например на первый ответвитель 10а, он рассеивается ответвителем. Часть рассеянного света покидает ответвитель в волноводе 7 под таким углом, что, распространяясь вдоль волновода, этот свет испытывает полное отражение. Лишь когда свет достигает местоположения второго ответвителя 11, он снова рассеивается, так что часть его покидает волновод 7 и в зависимости от длины световой волны может регистрироваться подходящим детектором либо наблюдаться человеческим глазом.

Таким образом, при освещении источником света одного из окон, например первого окна 8а, второй ответвитель, расположенный во втором окне 8b, начинает излучать свет.

С целью повышения эффективности элемента штрихи решеток ответвителей 10а, 10b перпендикулярны прямой, соединяющей ответвители.

Промежутки между штрихами решеток либо могут быть гораздо больше длины волны света - в этом случае решетка формирует множество классических рассеивающих объектов, вызывающих рассеяние в широком диапазоне длин волн. В качестве альтернативы, если промежутки между штрихами решеток близки к длине световой волны или немного больше нее, то образуется дифракционная решетка, которая рассеивает свет лишь при выполнении определенных условий Брэгга, тем самым обусловливая цветовые эффекты. В частности, если вторая решетка 10b, т.е. решетка, выводящая свет из волновода 7, является дифракционной решеткой, то при наблюдении решетки с различных углов могут наблюдаться эффекты радуги.

Второй вариант осуществления изобретения

На фиг.3 показан второй вариант осуществления защитного устройства на основе волновода. Показаны различные типы ответвителей, которые можно использовать, также показаны различные типы подложек.

Во-первых, подложка 1 с фиг.3 сформирована по существу только волноводом 7, а листы бумаги 6а, 6b заменены слоями краски 12а, 12b, которые нанесены на обе стороны волновода 7, например, с помощью технологий печати, таких как офсетная печать. Снова два окна 8а, 8b образованы на документе с помощью пропуска любой печати в соответствующих областях или с помощью нанесения краски или покрытия с пониженным светопоглощением.

В области первого окна 8а первый ответвитель формируется рассеивающими объектами, встроенными в волновод 7 (или расположенными на нем). Рассеивающие объекты могут быть образованы, например, путем встраивания в волновод 7 рассеивающих частиц или путем локальной модификации волновода 7, например, с помощью облучения лазером.

В области второго окна 8b второй ответвитель 10b также встроен в волновод 7 и может быть образован, например, одним из следующих способов.

А. Объемная голограмма. Такая объемная голограмма может быть, например, образована в слое пластика посредством облучения когерентным светом с использованием технологий, описанных в WO 2005/124456 (компания Xetos AG). Будучи расположенной под надлежащим углом и с надлежащими решеточными промежутками, такая голограмма эффективно отклоняет свет определенного диапазона длин волн из волновода 7, обусловливая тем самым устойчивый цветовой эффект.

Б. Люминесцентное красящее вещество, которое светится под действием облучения светом, который проводится по волноводу 7. Такое красящее вещество может быть встроено в волновод 7 или, как показано ссылочной позицией 10b', нанесено на поверхность волновода 7, например, с использованием технологий печати. Если свет введен в волновод 7 через первый ответвитель 10а, это вызовет излучение света красящим веществом, практически во всех пространственных направлениях, вследствие чего красящее вещество начнет ярко светить в глаза наблюдателю.

Необходимо отметить, что в большинстве описанных здесь вариантов осуществления изобретения ответвители 10а, 10b могут меняться ролями, т.е. второй ответвитель 10b можно использовать для введения света в волновод 7, тогда как первый ответвитель 10а можно использовать для выведения света из волновода 7. Например, объемная голограмма тоже может быть применена для введения света в волновод 7. Также при освещении люминесцентного красящего вещества, расположенного на волноводе 7 или расположенного в волноводе 7, часть света, излучаемого красящим веществом, будет распространяться вдоль волновода 7 и выводиться в месте расположения первого ответвителя 10а.

Примерами подходящих красящих веществ являются Макролекс красный (Macrolex red) компании «Байер АГ» (Bayer AG), излучающий красный свет, или Флюорол (Fluorol) фирмы «Сигма-Алдрич» (Sigma-Aldrich), излучающий желто-зеленый свет.

Документ может быть также снабжен красящими веществами, люминесцирующими, по меньшей мере, в двух различных цветах, благодаря чему цветовой эффект становится необычнее. Различные цвета могут быть, например, расположены в разных местах. Таким образом, они позволяют создать многоцветное изображение. Или их можно расположить так, что в зависимости от того, где и как вводится свет, задействуется только одно из красящих веществ.

Третий вариант осуществления изобретения

Еще один вариант осуществления изобретения показан на фиг.4. Здесь один из ответвителей, например второй ответвитель 10b, заменен, по меньшей мере, одним отверстием, предпочтительно некоторым количеством отверстий 14. Каждое отверстие проходит сквозь волновод 7 и образует кромку, что приводит к рассеянию света внутри волновода 7. В результате, когда свет распространяется вдоль волновода 7, часть его рассеивается на отверстиях 14 и отверстия 14 начинают излучать свет. Предпочтительно, чтобы отверстия 14 проходили сквозь всю непрозрачную подложку 1, так что свет может излучаться в обе стороны документа.

Отверстия могут быть сделаны при помощи, например, лазерной прошивки, как это описано в WO 2004/011274.

Четвертый вариант осуществления изобретения

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.5, второй ответвитель 10b обладает периодической структурой, например, образован периодически расположенными рассеивающими объектами или люминесцентными красящими веществами. Кроме того, поверх ответвителя 10b расположен периодический массив 15 микролинз, например, отдельно изготовленный и приклеенный ко второму окну 8b массив микролинз. Период решетки микролинз, по существу, равен периоду структур ответвителя 10b, где термин «по существу, равен» означает отклонение 10% или меньше. Таким образом, при осмотре документа через массив 15 микролинз, когда свет распространяется по волноводу 7, взаимодействие между ответвителем 10b и микролинзами обусловливает характерную картину. Эта картина становится еще более выраженной, когда периоды линз и ответвителя 10b немного различаются.

Кроме того, фиг.5 демонстрирует, что любое из окон 8а, 8b может быть также полуокном, подобным окну 8b на фиг.5. Использование полуокна особенно предпочтительно в месте выведения света, поскольку это позволяет обеспечить определенный фон для ответвителя 10b. Этот фон можно выбрать, например, темным, что повышает видимость выведенного света. Несмотря на то, что полуокно на фиг.5 изображено в сочетании с определенным типом ответвителя, оно может сочетаться также с любым другим типом ответвителя.

Пятый вариант осуществления изобретения

Вариант осуществления, показанный на фиг.6, по существу соответствует варианту с фиг.1. Однако, если в варианте осуществления с фиг.1 волновод 7 является листом пластика по существу такого же размера, что и бумажные листы 6а, 6b, то в варианте осуществления с фиг.6 волновод 7 представляет собой тонкую полоску, встроенную, по меньшей мере, частично в подложку 1, т.е. представляет собой защитную нить. Защитная нить видна через окна 8а, 8b.

Волновод

На фиг.7 показана предпочтительная структура волновода 7. Он содержит первый слой 7а, второй слой 7b и третий слой 7с, при этом показатель преломления первого слоя 7а больше, чем показатель преломления второго и третьего слоев 7b, 7с. Разница между показателями преломления достаточна для того, чтобы «запереть» пропускаемый свет внутри первого слоя 7а, при этом лишь небольшая доля интенсивности света выходит в слои 7b, 7с и свет практически не выходит за пределы слоев 7b, 7с. Как отмечено выше, эта конструкция снижает потери и затухание.

Предпочтительно, чтобы, как показано на фиг.7, слои 7b, 7с были расположены между первым слоем 7а и поглощающими частями подложки 1, такими как бумажные листы 6а, 6b или слои 12а, 12b краски.

Волновод может быть либо одномодовым, либо многомодовым. Однако многомодовый волновод предпочтителен, потому что он проще в изготовлении, более надежен и в этом смысле более эффективен как световод.

Изготовление волновода

На фиг.8 изображен первый процесс изготовления волновода. Разжиженный термопластичный прозрачный полимерный материал 20 посредством наконечника 21 вводят между двумя полосами бумаги 22. Валики 23 прижимают полосы бумаги 22 друг к другу, благодаря чему между двумя бумажными слоями образуется слой полимера. Может быть использовано оборудование, описанное в ЕР 2 000 321 (компания Lanquart AG).

Для изготовления системы, изображенной на фиг.7, где волновод 7 состоит из трех слоев, каждый лист бумаги 22 может быть покрыт прозрачным полимерным слоем с малым показателем преломления. Они вводятся в конструкцию, показанную на фиг.8, при этом полимерные слои обращены друг к другу. Таким образом, образуются полимерные слои 7b, 7с с фиг.7 с малым показателем преломления, при этом термопластичный прозрачный полимерный материал 20, который выбирается с более высоким показателем преломления, образует слой 7а.

Другой способ изготовления показан на фиг.9. Здесь твердую, гибкую полимерную пленку 24 вводят между двумя полосами бумаги 22 и формируют многослойную конструкцию. Снова три слоя сжимают с помощью валиков 23. Сцепление между пленкой 24 и полосами бумаги 22 может обеспечиваться, например, с помощью клейкого вещества или путем нагрева пленки 24 для ее прилипания к бумаге. Если используется клейкое вещество, то его можно применять также для формирования светоотражающих слоев 7b, 7с согласно варианту осуществления с фиг.7.

Замечания.

Как было отмечено, флюоресцентное или люминесцентное красящее вещество может применяться для введения света в волновод 7. Такое люминесцентное красящее вещество действует как источник света, подведенный к волноводу. Помимо люминесцентного красящего вещества могут применяться другие типы источников света, такие как полупроводниковые источники света или органические светодиодные источники света, встроенные в документ и примыкающие к волноводу 7 или находящиеся внутри него, как описано в WO 2006/056089.

Документ может также содержать сочетание двух или более флюоресцентных или люминесцентных красящих веществ для создания изменения цвета, зависящего от длины волны освещения (метамерные краски).

Также вместо красящего вещества или в дополнение к нему могут использоваться преобразователи с повышением частоты, такие как нелинейные оптические материалы.

В большинстве примеров, описанных выше, два окна 8а, 8b используются как места расположения ответвителей 10а, 10b. Однако если волновод 7 доходит до кромки подложки 1, то кромку тоже можно использовать в качестве ответвителя. Например, в варианте осуществления изобретения с фиг.6, волновод 7 доходит до кромки 26 подложки 1, так что свет, который вводится через ответвители 10а, 10b, становится видимым на кромке 26.

В приведенном выше описании рассмотрены различные типы подложек и ответвителей. Следует отметить, что любая из этих подложек может сочетаться с любым из ответвителей. Также можно составить любой набор различных ответвителей, и настоящее изобретение не ограничено конкретными сочетаниями, показанными на фиг.

Несмотря на то, что показаны и описаны предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения, следует четко понимать, что настоящее изобретение не ограничивается ими, а наоборот, может быть реализовано различным образом и применяться в рамках приведенной ниже формулы изобретения.

1. Защищенный документ, содержащий:непрозрачную подложку (1),оптический волновод (7), расположенный на подложке (1) и/или в ней, и по меньшей мере один ответвитель (10а, 10b) для введения света в волновод (7) или выведения света из волновода (7), отличающийся тем, что ответвитель (10b) содержит по меньшей мере одно отверстие (14), проходящее сквозь волновод (7) и сквозь всю непрозрачную подложку.

2. Защищенный документ по п.1, в котором первый и второй ответвители (10а, 10b) выполнены таким образом, что свет, введенный в волновод (7) посредством ответвителя (10а), по меньшей мере, частично распространяется ко второму ответвителю (10b) и выводится через него.

3. Защищенный документ по п.1, в котором подложка (1) дополнительно содержит по меньшей мере одно прозрачное окно или полуокно (8а, 8b), при этом по меньшей мере один ответвитель (10а, 10b) расположен в упомянутом окне или полуокне (8а, 8b).

4. Защищенный документ по п.3, в котором подложка (1) содержит, по меньшей мере, первое и второе прозрачные окна или полуокна (8а, 8b), причем первый ответвитель (10а) расположен в первом окне или полуокне (8а), а второй ответвитель (10b) расположен во втором окне или полуокне (8b), при этом волновод (7) проходит между упомянутыми первым и вторым окнами или полуокнами (8а, 8b).

5. Защищенный документ по п.1, в котором ответвитель (10а, 10b) содержит решетку (11).

6. Защищенный документ по п.1, в котором ответвитель (10а, 10b) содержит светорассеивающие объекты, встроенные в волновод (7) или расположенные на волноводе (7).

7. Защищенный документ по п.1, содержащий флюоресцентное или люминесцентное красящее вещество, расположенное в волноводе (7) или на волноводе (7), для введения света в упомянутый волновод (7) или выведения света из него.

8. Защищенный документ по п.7, содержащий люминесцентные красящие вещества по меньшей мере двух цветов люминесценции.

9. Защищенный документ по п.1, содержащий периодический массив (15) микролинз, при этом ответвитель (10а, 10b) обладает периодической структурой, причем массив микролинз имеет период, по существу, равный периоду упомянутой периодической структуры.

10. Защищенный документ по п.1, в котором волновод (7), по меньшей мере, частично встроен в подложку (1).

11. Защищенный документ по п.1, в котором волновод (7) содержит, по меньшей мере, первый слой (7а) и второй слой (7b), при этом показатель преломления первого слоя (7а) больше показателя преломления второго слоя (7b), причем второй слой (7b) расположен между первым слоем (7а) и поглощающей частью подложки (1).

12. Защищенный документ по п.11, в котором волновод (7) дополнительно содержит третий слой (7с), при этом показатель преломления первого слоя (7а) больше показателя преломления третьего слоя (7с), и первый слой (7а) расположен между упомянутыми вторым и третьим слоями (7b, 7с).

13. Защищенный документ по п.1, дополнительно содержащий источник света, связанный с волноводом (7).

14. Защищенный документ по п.1, в котором волновод (7) представляет собой защитную нить, по меньшей мере, частично встроенную в подложку (1).

15. Защищенный документ по п.1, в котором волновод (7) представляет собой пластиковую пленку по существу такого же размера, как подложка (1).