Способ получения решетчатого изображения, решетчатое изображение и защитный документ
Для получения решетчатого изображения для защищенного от подделки документа в программе рисования в ограниченном контурной линией (9) поле располагают штриховые линии (11), по точкам пересечения штриховых линий (11) с контурной линией (9) вычисляют координаты элементов решетчатого рисунка, и полученные таким путем наборы данных вводят в систему управления литографической установкой. Достигается надежный и удобный способ получения решетчатых изображений с высокой светосилой и оптически переменными свойствами. 10 н. и 21 з.п. ф-лы, 14 ил.
Настоящее изобретение относится к способу получения решетчатого, т.е. образованного рисунком из линий по типу дифракционной решетки, изображения путем выполнения этого решетчатого рисунка с помощью записывающего устройства на поверхности подложки.
Изобретение относится далее к решетчатому изображению и к снабженному им защищенному от подделки документу, такому как банкноты, удостоверения личности или иные аналогичные документы.
Голограммы, голографические решетчатые изображения и иные обладающие оптически переменными свойствами дифракционные структуры применяются в качестве защитных элементов для защиты от подделки кредитных карт, банкнот, упаковок различной продукции и иных аналогичных предметов. Изготовление таких дифракционных структур обычно начинается с экспонирования светочувствительного слоя накладывающимися друг на друга когерентными световыми лучами.
Настоящие голограммы получают, освещая объект когерентным лазерным излучением видимого диапазона и записывая в светочувствительном слое интерференционную картину, возникающую в результате наложения отраженного от объекта возмущенного лазерного излучения (объектная волна) и невозмущенного опорного пучка (опорная волна).
Голографические дифракционные решетки получают, когда накладывающиеся друг на друга в светочувствительном слое световые лучи состоят из пространственно протяженных, единообразных когерентных волновых полей. При их воздействии на светочувствительный слой, например на фотопленку или фоторезистивный слой, образуется голографическая дифракционная решетка, которая запечатлевается, например, на фотопленке в виде светлых и темных полосок или в фоторезистивном слое - в виде рельефных углублений и выступов. Поскольку, однако, в этом случае световые лучи не падают на объект и не отражаются от него и тем самым не претерпевают никаких возмущений, голографическая дифракционная решетка способна создавать лишь оптически переменный цветовой эффект, но никак не воссоздавать изображение.
Голографические решетчатые изображения можно компоновать или составлять из отдельных голографических дифракционных решеток, для чего вместо записи единообразной голографической дифракционной решетки по всей площади светочувствительного материала на отдельных участках его регистрирующей поверхности с применением трафаретов (масок) можно записывать дифракционные решетки с одинаковым рисунком образующих их штрихов, а на других участках его регистрирующей поверхности записывать с использованием других трафаретов дифракционные решетки с другими рисунками образующих их штрихов. Получаемое в результате решетчатое голографическое изображение состоит из нескольких полей, занятых дифракционными решетками с различающимися между собой рисунками образующих их штрихов (решетчатыми рисунками). Подобные решетчатые изображения, составленные из нескольких полей, занятых дифракционными решетками с различающимися между собой решетчатыми рисунками, позволяют воспроизводить изображения с различным сюжетным содержанием.
Обычно дифракционные решетки голографического решетчатого изображения представляют собой штриховые решетки, образованные множеством расположенных близко друг к другу линий (штрихов). Каждая из дифракционных решеток каждого занимаемого ими поля, соответственно поля решетчатого изображения характеризуется собственной постоянной, азимутальным углом и контуром или очертаниями. Постоянная решетки соответствует при этом шагу образующих ее линий (штрихов), а азимутальный угол характеризует наклон этих линий относительно некоторого опорного направления. Постоянную решетки и азимутальный угол изменяют варьированием длины волны и направления падения экспонирующих волновых полей. Требуемые контуры отдельным полям изображения придают с помощью трафаретов.
Постоянными решеток, занимающих отдельные поля изображения, определяются цвета отдельных полей решетчатого изображения, а азимутальный угол штрихов, образующих решетчатые рисунки, расположенные в отдельных полях изображения, влияет на их различимость с определенных направлений зрения. В соответствии с этим подобная техника позволяет создавать изображения с оптически переменными свойствами, например, движущиеся изображения или же создающие эффект пластичности изображения.
В общем следует отметить, что в отличие от настоящей голограммы, которая состоит из наложенных друг на друга голографических дифракционных решеток, решетчатое голографическое изображение состоит из нескольких расположенных рядом друг с другом голографических дифракционных решеток. В целом изображения, воспроизводимые настоящими голограммами, выглядят в отличие от решетчатых изображений фотографически реалистичными. Преимущество же решетчатых изображений состоит в возможности их художественного оформления. Помимо этого решетчатые изображения обладают большей светосилой в сравнении настоящими голограммами, поскольку расположенные рядом друг с другом неискаженные дифракционные решетчатые структуры светятся ярче наложенных друг на друга искаженных дифракционных решеток.
В настоящее время существует несколько различных голографических методов получения расположенных рядом друг с другом дифракционных решеток. Один из таких методов заключается в разбиении решетчатого изображения на крупные, занимающие сравнительно большую площадь поля и в создании для них закрывающих трафаретов (масок), каждый из которых допускает возможность выполнения единообразной голографической дифракционной решетки путем экспонирования соответствующего светочувствительного слоя только в пределах одного поля изображения. Другой возможный метод предусматривает разбиение всего решетчатого изображения на множество мелких, практически точечных участков диаметром от 10 до 200 мкм. На таких точечных участках затем с помощью точечно-матричной машины можно выполнить голографические дифракционные решетки.
Метод, основанный на использовании масок, сложен в осуществлении и связан с высокими затратами времени прежде всего при необходимости выполнения решеток с различными параметрами на микроструктурированных полях, на которые разбивается решетчатое изображение. Подобные сложности обусловлены тем, что маски при экспонировании необходимо накладывать на светочувствительный слой с обеспечением очень плотного прилегания к нему и исключительно точно позиционировать относительно него, что требует от персонала профессионального навыка и определенной сноровки.
С определенными проблемами приходится сталкиваться и при получении разбитых на точечные участки решетчатых изображений. Несмотря на возможность машинного автоматизированного изготовления таких разбитых на точечные участки решетчатых изображений, не требующего от персонала соответствующего профессионального навыка, наличие промежутков между отдельными точечными участками приводит к снижению интенсивности отражаемого такими решетчатыми изображениями света. Помимо этого искажаются и цвета отраженного излучения, поскольку каждая решетка состоит из отдельных мелких частей, а не представляет собой единую решетку большой площади. К числу других недостатков метода, основанного на разбиении решетчатых изображений на точечные участки, относятся их различимость под лупой, а также невысокая степень их защищенности от подделки из-за общедоступности точечно-матричных машин.
Известен также метод выполнения точечных участков, на которые как бы растрировано решетчатое изображение, с помощью электронного луча. Однако и этому методу получения решетчатых изображений присущи аналогичные недостатки, связанные с разбиением решетчатых изображений на точечные участки.
Исходя из описанного выше уровня техники в основу настоящего изобретения была положена задача предложить надежный и удобный для производителя способ получения решетчатых изображений, который обеспечивал бы возможность получения обладающих высокой светосилой решетчатых изображений с оптически переменными свойствами и значительно усложнял бы подделку таких решетчатых изображений и при этом не требовал бы их разбиения на точечные участки.
Еще одна задача изобретения состояла в разработке простого в изготовлении решетчатого изображения с оптически переменными свойствами, а также снабженного им защитного документа.
Указанные задачи решаются с помощью предлагаемых в изобретении способа, решетчатого изображения и защитного элемента, отличительные признаки которых представлены в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в соответствующих зависимых пунктах формулы.
Предлагаемое в изобретении решение позволяет простым, неголографическим методом, например, с помощью сфокусированного излучения, прежде всего с помощью электронного луча, выполнять единообразные решетки даже на больших, различимых невооруженным глазом участках решетчатого изображения. Иными словами, воспроизводимое изображение с определенным сюжетным содержанием разбивается на отдельные поля, которые имеют большие размеры и поэтому различимы невооруженным глазом и на каждом из которых выполняется единообразная в пределах каждого из них решетка. Подобный подход позволяет увеличить светосилу решетчатого изображения благодаря отсутствию у него неэкспонируемых промежутков. Одновременно с этим отсутствуют и искажения цветов, поскольку решетка сплошь занимает всю площадь каждого из соответствующих полей, а не состоит из мелких точечных участков с искажающими цвет промежутками между ними.
В соответствии с предлагаемым в изобретении способом сначала задают контурные линии, ограничивающие занимаемые решетками поля, из которых состоит решетчатое изображение, и затем в ограниченных такими контурными линиями пределах, соответственно в пределах ограниченных этими контурными линиями полей располагают требуемые решетчатые рисунки, т.е. решетки с требуемым рисунком образующих их штрихов. В простейшем случае решетчатое изображение состоит из одного единственного занятого решетчатым рисунком поля, контур которого соответствует сюжетному содержанию воспроизводимого изображения. Элементы решетчатого рисунка, расположенные в ограниченных контурной линией пределах, описывают соответствующими координатами, которые затем передают в записывающее устройство. Записывающее устройство представляет собой устройство, которое на основе координат элементов решетчатого рисунка, предпочтительно с помощью пригодного для этой цели излучения, прежде всего сфокусированного луча, вызывает изменение состояния чувствительного к излучению материала подложки, формируя в ней таким путем решетчатые рисунки в пределах соответствующих полей решетчатого изображения.
Предлагаемый в изобретении способ пригоден прежде всего для машинного автоматизированного создания занимающих сравнительно большую площадь отдельных полей решетчатого изображения, поскольку ограничивающие их контурные линии и располагаемые в их пределах решетчатые рисунки создают с помощью компьютерных программ. Подобные компьютерные программы позволяют также передавать описывающие элементы решетчатых рисунков координаты в устройство для обработки чувствительного к излучению материала. После внедрения предлагаемой в изобретении технологии производителю предоставляется возможность многократного надежного осуществления предлагаемого в изобретении способа. При этом одновременно усложняется подделка предлагаемых в изобретении решетчатых изображений, поскольку устройства, реализующие предлагаемый в изобретении способ, не имеются в продаже в стандартной, необходимой для этих целей компоновке и имеют очень высокую стоимость.
Следует далее отметить, что предлагаемый в изобретении способ позволяет получать обладающие высокой светосилой решетчатые изображения, поскольку позволяет получать занятые решетчатыми рисунками поля практически любых размеров.
В предпочтительном варианте решетчатый рисунок представляет собой штриховую решетку, точки пересечения каждого из штрихов которой с контурной линией определяют его начальную и конечную точки, координаты которых передаются в записывающее устройство для обработки чувствительного к излучению материала.
Предлагаемый в изобретении подход предоставляет возможность структурированного сохранения полученных координат элементов решетчатых рисунков и их передачу по мере необходимости в записывающее устройство.
Помимо этого координаты элементов решетчатых рисунков предпочтительно размещать в файле таким образом, чтобы координаты начальной точки каждой образующей решетчатый рисунок линии располагались рядом с координатами начальной точки соседней с ней образующей решетчатый рисунок линии, а координаты конечной точки образующей решетчатый рисунок линии располагались рядом с координатами конечной точки соседней с ней образующей решетчатый рисунок линии. Преимущество, связанное с подобным размещением координат элементов решетчатого рисунка, состоит в том, что в процессе выполнения в подложке образующих решетчатый рисунок линий с рассортированными подобным путем координатами обрабатывающий луч перемещается по меандрообразной траектории, не имеющей длинных отрезков "холостого хода", при перемещении вдоль которых луч не должен воздействовать на подложку.
Начальные и конечные точки двух соседних образующих решетчатый рисунок линий предпочтительно далее соединять возвратными отрезками, которые тем самым исключают наличие отрезков "холостого хода" и при перемещении обрабатывающего луча от одной образующей решетчатый рисунок линии к другой, соседней с ней. В этом случае обрабатывающий луч не требуется отключать на время его перемещения от одной образующей решетчатый рисунок линии к следующей.
Для дальнейшего увеличения скорости записи лучом решетчатых рисунков в подложке указанные выше возвратные отрезки можно также скруглить.
Настоящее изобретение, однако, не ограничено выполнением решетчатых рисунков только в виде штриховых решеток. Помимо решетчатых рисунков, состоящих из прямых образующих их линий, предлагаемым в изобретении способом можно также выполнять решетчатые рисунки, образованные линиями изогнутой, волнистой или любой иной не прямолинейной формы. В этом случае уже оказывается недостаточным сохранять только координаты начальных и конечных точек образующих подобный решетчатый рисунок линий, являющихся точками их пересечения с соответствующими контурными линиями. Более того, помимо указанных координат необходима также информация о форме образующих решетчатый рисунок линий, которую они имеют в ограниченных контурной линией пределах. С этой целью можно использовать координаты любого количества промежуточных точек, которыми в виде ломаной линии описывается форма образующей решетчатый рисунок линии. В другом варианте для описания формы образующей решетчатый рисунок линии можно использовать кривую Безье, для чего достаточно сохранить координаты меньшего количества промежуточных точек и дополнительно сохранить информацию о касательном направлении, определяющем дальнейшую форму кривой.
Применение электронного луча в качестве литографического инструмента позволяет получать решетчатые рисунки с исключительно высоким разрешением образующих их линий вплоть до нанометрового диапазона. Поэтому использование электронного луча предпочтительно согласно изобретению. При необходимости же записи решетчатых рисунков, которые не требуют наличия высокого разрешения образующих их линий, для формирования в подложке предлагаемых в изобретении образующих решетчатый рисунок линий можно использовать и иные литографические инструменты. В качестве примера возможного метода при этом можно назвать механическое гравирование с использованием приспособления для прецизионного фрезерования или метод удаления материала сфокусированным лучом ультрафиолетового лазера. В принципе согласно изобретению можно использовать любые инструменты, которые позволяют на основе описанных выше наборов данных формировать в пригодной для этих целей подложке достаточно тонкие штрихи, соответственно линии протяженностью от заданной для каждой из них начальной точки до заданной для каждой из них же конечной точки.
Исходя из предлагаемых в изобретении решетчатых изображений можно изготавливать имеющие любую форму штампы для тиснения, которые в последующем можно использовать для тиснения любого пригодного для этих целей слоя, например термопластичного или лакового слоя, прежде всего слоя УФ-отверждаемого лака. Такой поддающийся тиснению слой предпочтительно располагать на подложке, например на полимерной пленке. Полимерная пленка в зависимости от ее назначения может иметь и другие слои или защитные признаки. Так, в частности, подобная пленка может использоваться в качестве защитной нити или защитной этикетки. В другом варианте пленка может быть выполнена в виде переводного материала, например, в виде пленки для горячего тиснения, предназначенной для переноса отдельных защитных элементов на защищаемые от подделки предметы.
Предлагаемые в изобретении решетчатые изображения предпочтительно использовать для защиты от подделки ценных документов, таких как банкноты, удостоверения личности, паспорта и иные аналогичные документы. С равным успехом предлагаемые в изобретении решетчатые изображения могут использоваться и для защиты от подделки иных товаров и изделий, например компакт-дисков, книг и т.д.
Согласно изобретению составление всего решетчатого изображения из предлагаемых в изобретении занятых решетчатыми рисунками полей не является строго обязательным условием. Более того, в виде предлагаемых в изобретении занятых решетчатыми рисунками полей можно выполнять лишь отдельные части некоторого цельного изображения, а другие его части можно выполнять иными методами, например, в виде голографических решеток либо настоящих голограмм или же простых оттисков.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи. Следует отметить, что представленные на этих чертежах изображения выполнены без соблюдения масштаба, а служат лишь для пояснения лежащих в основе изобретения принципов. На прилагаемых к описанию чертежах, в частности, показано:
на фиг.1 - простое решетчатое изображение с ромбовидным контуром,
на фиг.2 - решетчатое изображение, состоящее из крупных занятых решетчатыми рисунками полей,
на фиг.3 - фрагмент В показанного на фиг.2 решетчатого изображения, выполненного известным из уровня техники точечно-матричным методом,
на фиг.4 - контур предлагаемого в изобретении занятого решетчатым рисунком поля,
на фиг.5 - решетчатый рисунок, накладываемый на ограниченное показанным на фиг.4 контуром поле,
на фиг.6 - результат наложения показанного на фиг.5 решетчатого рисунка на показанную на фиг.4 контурную линию,
на фиг.7 - занятое решетчатым рисунком поле, расположенные в пределах которого образующие решетчатый рисунок линии описываются их начальными и конечными точками,
на фиг.8 - траектория перемещения обрабатывающего инструмента для выполнения решетчатого рисунка в пределах показанного на фиг.7 поля,
на фиг.9 - готовое решетчатое изображение,
на фиг.10 - другая, видоизмененная траектория перемещения обрабатывающего инструмента для выполнения решетчатого рисунка в пределах показанного на фиг.7 поля,
на фиг.11 - та же, что и показанная на фиг.8, траектория перемещения обрабатывающего инструмента без отрезков "холостого хода" между соседними линиями, образующими решетчатый рисунок,
на фиг.12 - еще одна, видоизмененная траектория перемещения обрабатывающего инструмента без отрезков "холостого хода" между соседними линиями, образующими решетчатый рисунок,
на фиг.13 - результат наложения решетчатого рисунка, состоящего из волнистых линий, на показанную на фиг.4 контурную линию и
на фиг.14 - занятое решетчатым рисунком поле, расположенные в пределах которого образующие решетчатый рисунок линии описываются их начальными и конечными точками, а также промежуточными точками.
На фиг.1 показано решетчатое изображение 1, состоящее из одного единственного ромбовидного занятого решетчатым рисунком поля 2. Расположенный в пределах этого поля 2 решетчатый рисунок состоит из множества расположенных параллельно друг другу с шагом а линий (штрихов) 3. Шаг а называют также постоянной решетки. Помимо этого образующие решетчатый рисунок линии 3 расположены под азимутальным углом α к опорному направлению 4. Постоянной решетки определяется цвет занятого решетчатым рисунком поля, тогда как величиной азимутального угла α определяется различимость занятого решетчатым рисунком поля 2 под определенными углами зрения.
На фиг.2 показано другое решетчатое изображение 5, состоящее из нескольких занятых решетчатыми рисунками полей 6, 61, 62, 63, 64, 65, 66. Примыкающие непосредственно друг к другу поля различаются между собой по меньшей мере одним параметром занимаемых ими решетчатых рисунков, например, постоянной а решетки или азимутальным углом α наклона образующих решетчатый рисунок линий, что показано на чертеже штриховкой с различным наклоном. На не примыкающих непосредственно друг к другу полях в принципе могут располагаться одинаковые решетчатые рисунки. Такие занятые решетчатыми рисунками поля будут иметь одинаковую окраску при их рассматривании под одним и тем же углом зрения. В показанном на чертеже примере такими полями являются занятые решетчатыми рисунками поля 62, воспроизводящие глаза в изображении лица человека. Поэтому на чертеже эти занятые решетчатыми рисунками поля обозначены одинаковой штриховкой.
Согласно уровню техники решетчатые (дифракционные) изображения типа показанного на фиг.2 решетчатого изображения 5 получают с помощью трафаретов (масок) и голографических методов экспонирования, предусматривающих запись в светочувствительном слое наложенных друг на друга пространственно протяженных, единообразных, когерентных волновых полей. При этом за один цикл экспонирования засвечиваются только те поля, располагаемые на которых решетчатые рисунки имеют одинаковую постоянную а и одинаковый азимутальный угол α наклона образующих их линий.
При использовании для получения решетчатого изображения 5 известного точечно-матричного метода каждое занятое решетчатым рисунком поле 6, 61, 62, 63, 64, 65, 66 компонуется из множества точечных участков 8, показанных на фиг.3. На фиг.3 в увеличенном масштабе воспроизведен фрагмент В показанного на фиг.2 изображения в том виде, который он имел бы при выполнении решетчатого изображения 5 точечно-матричным методом. На чертеже показана, в частности, граница между двумя полями 64, 65, на которых расположены различающиеся между собой решетчатые рисунки 7, 7', создающие соответственно различное зрительное впечатление. Однако в данном случае решетчатые рисунки 7, 7' предусмотрены не по всей площади соответствующего поля 64, 65, а только на точечных участках 8. Расположенные на точечных участках 8 решетчатые рисунки 7, 7' либо выполнены голографическим методом за счет взаимного наложения когерентных волновых полей, либо записаны электронным лучом. Точечные участки 8 разделены не обладающими дифракционными свойствами промежуточными участками. Наличие таких промежуточных участков приводит, как уже указывалось выше, к снижению интенсивности света, т.е. занятое решетчатым рисунком поле, соответственно решетчатое изображение выглядит менее сочным. При размещении точечных участков вплотную друг у другу их из-за производственных допусков необходимо располагать со взаимным наложением. Подобное взаимное наложение точечных участков также приводит к появлению нежелательных, различимых глазом эффектов, например, к искажению цвета.
Согласно изобретению по всей площади каждого из полей 6, 61, 62, 63, 64, 65, 66 решетчатого изображения 5 сплошь предусматривают решетчатый рисунок, выполняемый с помощью управляемого светового или корпускулярного луча, прежде всего электронного луча.
Ниже более подробно рассмотрен способ получения предлагаемых в изобретении полей 6, 61, 62, 63, 64, 65, 66 с располагаемыми на них решетчатыми рисунками.
На первой стадии согласно на фиг.4 на компьютере рисуют контурную линию 9, которая соответствует контуру выполняемого в последующем поля 6, 61, 62, 63, 64, 65, 66, занимаемого решетчатым рисунком. Для этой цели можно использовать имеющиеся в продаже компьютерные программы рисования, такие, например, как Adope Illustrator, Macromedia Freehand, Corel Draw или аналогичная программа. Отдельные контурные линии 9, соответственно отдельные поля 6, 61, 62, 63, 64, 65, 66, в пределах которых должны располагаться различные решетчатые рисунки, предпочтительно создавать раздельно, например, в различных так называемых "слоях" программы рисования или в различных файлах. Для повышения наглядности прорисованного контурными линиями 9 рисунка ограниченные ими поверхности в программе рисования можно окрашивать в различные цвета.
На следующей стадии в программе рисования создают решетчатый рисунок 10, например, показанный на фиг.5. Показанный на фиг.5 решетчатый рисунок 10 состоит из множества штриховых линий 11, которые соответствуют выполняемым в последующем в подложке линиям, образующим решетчатый рисунок. Поскольку в распространенных программах рисования не предусмотрена возможность рисования элементов в микрометровом или в еще более мелком масштабе, а расстояние между линиями реального решетчатого рисунка обычно составляет от 0,5 до 2 мкм, решетчатый рисунок 10 выполняют в увеличенном масштабе. При этом решетчатый рисунок можно выполнять, например, с 10-кратным, 100-кратным или 1000-кратным увеличением. Созданный таким путем решетчатый рисунок 10 в компьютерном изображении выглядит как штриховка, занимающая всю площадь 12 рисунка.
Однако решетчатый рисунок может состоять и из волнообразных или имеющих любую иную форму линий или штрихов. В программе рисования такие линии, образующие решетчатый рисунок, можно, как уже указывалось выше, представить ломаными линиями или кривыми Безье.
Затем согласно на фиг.6 задействуют соответствующие инструментальные средства программы рисования, которые позволяют совместить нарисованную на первой стадии контурную линию 9, которая увеличена до масштаба, в котором выполнен и решетчатый рисунок, с решетчатым рисунком 10 таким образом, чтобы от него оставалась лишь расположенная в ограниченных контурной линией 9 пределах часть.
В результате этой операции получают показанные на фиг.7 образующие решетчатый рисунок линии 13, каждая из которых ограничена начальной точкой 14 и конечной точкой 15, т.е. точками ее пересечения с контурной линией 9, и которые в совокупности образуют поле 16, которое соответствует занимаемому решетчатым рисунком полю в окончательном изображении. Следует отметить, что в компьютерном изображении по возможности следует оставлять только образующие решетчатый рисунок линии 13 и полностью удалять все контурные линии 9.
После этого файл, созданный в программе рисования, преобразуют в один из обычных объектно-ориентированных форматов, в котором отрезки прямых описываются их начальными и конечными точками. При этом каждая из образующих решетчатый рисунок линий 13 описывается ее начальной точкой 14 и конечной точкой 15. В качестве примера объектно-ориентированного формата, в который можно преобразовывать файл, созданный в программе рисования, можно назвать растровый формат EPS (инкапсулированный PostScript).
При выполнении решетчатого рисунка состоящим из линий не прямолинейной формы поступают аналогичным образом. Однако в этом случае для однозначного описания расположенных в ограниченных контурной линией 9 пределах криволинейных отрезков, которые соответствуют линиям, образующим решетчатый рисунок, не достаточно одних только точек пересечения этих отрезков с контурной линией. При этом для описания подобных криволинейных отрезков, которые соответствуют линиям, образующим решетчатый рисунок, необходимо использовать математические функции.
При отсутствии в программе рисования инструментальных средств для совмещения и объединения решетчатого рисунка 10 с контурной линией 9 можно воспользоваться следующим подходом.
В самостоятельно написанной программе, например, на языке программирования Visual C++, рисуют штриховые линии 11, располагая их с требуемым шагом и под требуемым углом наклона. Затем из файла в формате EPS в эту самостоятельно написанную программу вставляют в виде ломаной линии контурную линию 9. Точки пересечения штриховых линий 11 с контурной линией 9 и являются начальными точками 14 и конечными точками 15 образующих решетчатый рисунок линий 13, которые необходимы на последующих стадиях процесса.
После этого файл в формате EPS с объектными данными о начальных точках 14 и конечных точках 15 необходимо подвергнуть соответствующей обработке. При этом, в частности, объектные данные о начальных точках 14 и конечных точках 15 необходимо перевести в правильный масштаб и разместить в требуемом порядке. Объектные данные о начальных точках 14 и конечных точках 15 можно отыскать в сохраненном в формате EPS файле с помощью пригодной для этой цели программы поиска. При этом обычно выясняется, что эти объектные данные сохранены довольно беспорядочно. Поэтому возникает необходимость в написании программы, которая позволяла бы отыскивать для каждой начальной точки 14 или конечной точки 15 образующей решетчатый рисунок линии 13 ближайшую начальную точку 14, соответственно конечную точку 15 следующей образующей решетчатый рисунок линии 13 и упорядочивать образующие решетчатый рисунок линии в этой последовательности. После этого, поменяв местами у каждой второй образующей решетчатый рисунок линии 13 начальную точку 14 с конечной точкой 15, получают показанную на фиг.8 меандрообразную траекторию 17 последующего перемещения обрабатывающего инструмента. Образующие решетчатый рисунок линии 13 соединены между собой в меандрообразную фигуру показанными на фиг.8 прерывистыми линиями отрезками 18 "холостого хода", на которых обработка не выполняется.
Далее объектные данные о начальных точках 14 и конечных точках 15 переводят в требуемый масштаб. Для этого, например, указанные в миллиметрах размеры в наборе данных рисунка, выполненного со 1000-кратным увеличением, принимают за размеры в микрометрах.
После выполнения вышеописанной операции получают наборы данных, содержащие информацию только о начальных точках 14 и конечных точках 15 образующих решетчатый рисунок линий 13. Для формирования образующих решетчатый рисунок линий 13 на подложке необходимо использовать установку электронно-лучевой литографии, работающую в так называемом режиме контурного управления. Этот режим позволяет записывать в подложке характеризуемые начальными точками 14 и конечными точками 15 образующие решетчатый рисунок линии 13 в виде сплошных линий в отличие от более распространенного "стежкового" режима, при работе в котором все элементы изображения, т.е. в том числе и линии, раскладываются на мелкие элементы.
В качестве подложки может использоваться, например, кварцевая пластина, покрытая тонким слоем хрома и на которую нанесен фоторезистивный слой. Толщину фоторезистивного слоя подбирают в зависимости от требуемой глубины рельефа изображения. В предпочтительном варианте толщина фоторезистивного слоя должна составлять несколько сотен нанометров. После помещения основы в установку электронно-лучевой литографии и загрузки в ее систему управления полученных наборов данных запускают литографический процесс. По завершении формирования на подложке в соответствии с полученными на предыдущих стадиях наборами данных всего топологического рисунка, который соответствует решетчатому изображению, ее извлекают из установки и проявляют слой фоторезиста. В конечном итоге на кварцевой пластине получают требуемый, соответствующий решетчатому изображению рисунок в виде рельефных выступов и углублений.
Затем этот фоторезистивный оригинал подвергают обычной обработке методами, которые аналогичны методам, используемым в оптической голографии. При этом на фоторезистивный слой сначала путем напыления или химического осаждения наносят тонкий слой серебра. После этого в гальванической ванне с фоторезистивного оригинала получают никелевую копию (гальваностереотип), которую размножают, и копии используют в качестве штампов для выполнения тиснения в соответствующем слое. Полученное таким путем тисненое решетчатое изображение 19 показано на фиг.9. При этом углубления 20 тисненого слоя показаны темными линиями. Однако в зависимости от технологического метода темные линии могут соответствовать и выступам. В завершение готовый тисненый (рельефный) слой переносят на окончательную основу, например на банкноту, кредитную карту или упаковочный материал. При этом тисненый слой либо располагается на окончательной основе, либо образует ее. Последнее может относиться, например, к пленкам, разрезаемым в последующем на отдельные удостоверения личности, банкноты или защитные элементы, такие как защитные нити или этикетки. В другом варианте тисненый слой можно также располагать на промежуточной подложке, например на подложке переводного материала. В предпочтительном варианте такой переводной материал представляет собой пленку для горячего тиснения. В простейшем случае она состоит из пленочной подложки с нанесенным на нее термопластичным или лаковым слоем, предпочтительно слоем УФ-отверждаемого лака. В этом лаковом, соответственно термопластичном слое с помощью предлагаемого в изобретении штампа для тиснения выполняют решетчатое изображение. Затем тисненый слой покрывают металлическим или диэлектрическим слоем, который позволяет увидеть решетчатое изображение в отраженном свете. В завершение всю эту многослойную структуру покрывают клеевым слоем, который при переносе изображения приводят в контакт с окончательной основой, соответственно с защищаемым от подделки предметом. После переноса изображения на окончательную основу, соответственно на защищаемый от подделки предмет пленочную подложку предпочтительно удалять.
Защитный элемент, защитный документ, защищенную от подделки бумагу или иные защищаемые от подделки предметы можно во всех вариантах их выполнения снабжать помимо предлагаемого в изобретении решетчатого изображения другими защитными признаками, например, слоями, допускающими автоматическое считывание содержащейся в них информации, или иными признаками, которые можно проконтролировать визуально.
При литографической обработке подложки электронный луч в общем случае предпочтительно перемещать по показанной на фиг.8 меандрообразной траектории 17 нежели по показанной на фиг.10 естественной траектории 21 зигзагообразной формы. Перемещение электронного луча при литографической обработке подложки по меандрообразной траектории 17 прежде всего позволяет оптимально сократить длину ее отрезков "холостого хода", при перемещении вдоль которых электронный луч не должен воздействовать на подложку. Однако в некоторых случаях может оказаться более предпочтительным перемещать электронный луч при литографической обработке подложки по показанной на фиг.10 естественной траектории, когда, например, записывающее устройство для его охлаждения необходимо отключать между двумя циклами записи. Поскольку на естественной траектории 21 перемещения электронного луча по линии зигзагообразной формы имеются длинные отрезки 22 "холостого хода", записывающее устройство можно отключать на время перемещения его рабочего инструмента вдоль этих отрезков 22 "холостого хода".
Еще одно преимущество, связанное с перемещением электронного луча по меандрообразной траектории 17, состоит в отсутствии необходимости выключать электронный луч при перемещении рабочего инструмента вдоль коротких отрезков 18 "холостого хода", расположенных по краю занимаемого решетчатым рисунком поля 16, поскольку расположенные по краю этого поля 16 короткие соединительные участки 23 не ухудшают его оптические свойства. Поэтому электронный луч можно также, не выключая, перемещать и по показанной на фиг.11 траектории 17, имеющей форму по существу непрерывной ломаной линии.
Для дальнейшего увеличения скорости записи можно также срезать или скруглить углы на соединительных участках 23. Соответствующим образом видоизмененная траектория 17 перемещения электронного луча при литографической обработке подложки показана на фиг.12.
На фиг.13 и 14 показаны изображения, аналогичные показанным на фиг.6 и 7, с тем лишь отличием, что наложенный на контурную линию 9 решетчатый рисунок 30 состоит не из прямых штриховых линий 11, а из волнистых образующих его линий 31. Помимо этого образующие решетчатый рисунок 30 линии 31 расположены таким образом, что шаг решетки постепенно увеличивается слева направо вдоль каждой образующей решетчатый рисунок линии 31, как это показано на фиг.13. Решетчатый рисунок 30, соответственно отдельные, образующие его линии 31 описываются при этом, как указано выше, ломаными линиями или кривыми Безье.
Аналогично описанному выше со ссылкой на фиг.6 и 7 способу в данном варианте также определяют точки 32, 33 пересечения отдельных образующих решетчатый рисунок линий 31 с контурной линией 9. Однако этих точек 32 и 33 пересечения в отличие от прямых образующих решетчатый рисунок линий недостаточно для полного описания образующих решетчатый рисунок линий 31. Поэтому относящийся к такому занимаемому решетчатым рисунком полю набор данных наряду с координатами точек 32 и 33 пересечения содержит также координаты нескольких или многих промежуточных точек, лежащих в ограниченных контурной линией 9 пределах.
Следует отметить, что приведенные на чертежах изображения являются схематичными и служат для наглядного пояснения лежащих в основе изобретения принципов. На практике размеры контурных линий, соответственно размеры занятых решетчатыми рисунками полей, лежат в миллиметровом и сантиметровом диапазонах. Шаг между образующие решетчатый рисунок линиями лежит в микрометровом диапазоне и менее. Иными словами, нескольким изображенным на чертежах образующим решетчатый рисунок линиям на практике соответствует до нескольких тысяч линий. Применение электронного луча в качестве литографического инструмента позволяет формировать образующие решетчатый рисунок линии с исключительно высоким разрешением вплоть до нанометрового диапазона. Поэтому использование электронного луча является предпочтительным. При необходимости записи решетчатых рисунков, которые не требуют наличия высокого разрешения образующих их линий, для формирования в подложке образующих решетчатый рисунок линий 13 можно использовать и иные литографические инструменты. В качестве примера возможного метода при этом можно назвать механическое гравирование с использованием приспособления для прецизионного фрезерования или иной метод удаления материала, например, сфокусированным лучом ультрафиолетового лазера. В принципе можно использовать любые инструменты, которые позволяют на основе указанных выше наборов данных формировать в пригодной для этих целей подложке линии с достаточно малой толщиной штриха протяженностью от заданной для каждой из них начальной точки до заданной для каждой из них же конечной точки. При использовании подобных методов материалообработки на подложке остаются характерные следы, исследовав которые по меньшей мере с помощью электронного микроскопа, можно установить тип инструмента, который использовался для выполнения образующих решетчатый рисунок линий в подложке.
1. Способ получения решетчатого изображения (16, 19), имеющего по меньшей мере одно занятое решетчатым рисунком поле (6, 61, 62, 63, 64, 65, 66), заключающийся в том, что задают контурную линию (9), ограничивающую занимаемое решетчатым рисунком поле (6, 61, 62, 63, 64, 65, 66), в пределах ограниченного контурной линией (9) поля располагают решетчатый рисунок (10), описывая его ограниченную контурной линией (9) часть координатами образующих его элементов, координаты элементов решетчатого рисунка передают в записывающее устройство и с помощью записывающего устройства на основе переданных в него координат элементов решетчатого рисунка в подложке формируют решетчатый рисунок (10).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что решетчатый рисунок (10) выполняют из располагаемых рядом друг с другом и образующих его линий (13).
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве координат элементов решетчатого рисунка выбирают точки пересечения образующих его линий (13) с контурной линией (9), а также при необходимости расположенные в ограниченных контурной линией пределах точки занимаемого решетчатым рисунком поля (6, 61, 62, 63, 64, 65, 66).
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания контурной линии, ограничивающей занимаемое решетчатым рисунком поле (6, 61, 62, 63, 64, 65, 66), и расположения в пределах ограниченного контурной линией поля решетчатого рисунка (10) используют компьютер.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что образующие решетчатый рисунок линии имеют прямую или изогнутую форму.
6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что координаты образующих решетчатый рисунок линий (13) последовательно сортируют соответственно их пространственному расположению.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что при сортировке координаты начальной точки (14) каждой образующей решетчатый рисунок линии (13) помещают рядом с координатами начальной точки (14) соседней с ней образующей решетчатый рисунок линии (13), а координаты конечной точки (15) образующей решетчатый рисунок линии (13) помещают рядом с координатами конечной точки (15) соседней с ней образующей решетчатый рисунок линии (13).
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что начальные и конечные точки соседних образующих решетчатый рисунок линий (13) соединяют между собой, получая тем самым меандрообразную траекторию (17) перемещения обрабатывающего инструмента.
9. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что записывающее устройство под действием испускаемого им излучения вызывает в чувствительном к излучению материале изменение его состояния.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что записывающее устройство перемещают над чувствительным к излучению материалом в соответствии с координатами элементов решетчатого рисунками.
11. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве чувствительного к излучению материала используют нанесенный на подложку-пластину фоторезистивный слой.
12. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве записывающего устройства используют электронно-лучевое записывающее устройство.
13. Способ по п.9, отличающийся тем, что на чувствительный к излучению материал после изменения его состояния, вызванного воздействием на него излучения, наносят металлическое покрытие и методами гальванотехники выполняют его металлическую копию.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что копию используют в качестве штампа для тиснения решетчатого изображения на основе.
15. Решетчатое изображение, имеющее по меньшей мере одно отдельно различимое невооруженным глазом поле, на котором расположен решетчатый рисунок из образующих его сплошных линий, выполненный с помощью литографического инструмента.
16. Решетчатое изображение по п.15, отличающееся тем, что в качестве литографического инструмента используется сфокусированный световой луч или сфокусированный корпускулярный луч, прежде всего электронный луч.
17. Решетчатое изображение по п.15, отличающееся тем, что оно имеет несколько полей.
18. Решетчатое изображение по одному из пп.15-17, отличающееся тем, что оно имеет дополнительные элементы, выполненные иной техникой.
19. Решетчатое изображение по одному из пп.15-17, отличающееся тем, что решетчатый рисунок состоит из линий, образующих дифракционную решетку.
20. Решетчатое изображение по одному из пп.15-17, отличающееся тем, что образующие решетчатый рисунок линии (13) соединены расположенными на их концах (14, 15) возвратными отрезками (23) по меньшей мере в одну линию меандрообразной формы.
21. Решетчатое изображение по п.20, отличающееся тем, что возвратные отрезки (23) имеют скругленную форму.
22. Защитный элемент с решетчатым изображением по одному из пп.15-21.
23. Защитный элемент по п.22, отличающийся тем, что он представляет собой защитную нить, этикетку или переводной элемент.
24. Защищенная от подделки бумага с решетчатым изображением по одному из пп.15-21.
25. Защищенная от подделки бумага с защитным элементом по п.22 или 23.
26. Защищенный от подделки документ с решетчатым изображением по одному из пп.15-21.
27. Защищенный от подделки документ с защитным элементом по п.22 или 23.
28. Защищенный от подделки документ с защищенной от подделки бумагой по п.24 или 25.
29. Переводной материал, прежде всего пленка для горячего тиснения, с решетчатым изображением по одному из пп.15-21.
30. Устройство для получения решетчатого изображения по меньшей мере с одним различимым невооруженным взглядом занятым решетчатым рисунком полем, содержащее устройство для задания контурной линии, ограничивающей занимаемое решетчатым рисунком поле, устройство для расположения в пределах ограниченного контурной линией поля решетчатого рисунка, ограниченная контурной линией часть которого описывается координатами его элементов, устройство для ввода координат элементов решетчатого рисунка в записывающее устройство и записывающее устройство для формирования в подложке решетчатого рисунка на основе координат его элементов.
31. Устройство по п.30, отличающееся тем, что записывающее устройство представляет собой электронно-лучевое записывающее устройство.
