衍射元件、安全文件以及用于制造包括衍射元件的安全文件的方法与流程

本发明涉及衍射元件，所述衍射元件主要用在安全文件中，例如用于在安全文件中编码安全信息。

背景技术：

1、使用通过利用衍射元件获得的颜色矩阵的安全文件或防伪文件，使得在给定照明条件下，根据文件的倾斜角度能够观察到文件图案的可变颜色。颜色矩阵例如可以由多个子像素组成，通常三个子像素构成一个像素。然后，通过在某些子像素的位置对金属层进行穿孔，以便调制每个子像素的相对贡献并因此生成期望颜色的像素，可以获得像素的期望颜色。因此，只要仔细选择子像素，就可以在相对较宽的色域内产生多种颜色。可以观察到，从文件的某个倾斜角度开始，一些子像素变得饱和，因为这些衍射元件发出的波长不再处于可见光范围内。一个或多个子像素的这种饱和现象会造成像素的颜色演变的不连续性。如果该衍射矩阵中表现的图案是彩色条形码，则一个或多个子像素的这种饱和现象不再允许对该彩色条形码的各个元素进行三色读取。于是，对于导致所有或一些子像素的饱和的这些倾斜角度，颜色不受控制。另外，由于像素的颜色是通过合并几个子像素的颜色获得的，因此对于不同的倾斜角度，即使子像素颜色不同，像素的颜色也可能是相同的。当确保图案颜色的唯一性至关重要时，这是不可取的。实际上，某些图案例如可表示彩色条形码，这些彩色条形码例如在通过移动电话机扫描时，可以获取安全信息。

2、于是，需要改进用于生成颜色像素(特别是在安全文件中)的衍射元件。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有技术的至少一个缺点，并涉及一种衍射元件，所述衍射元件包括n个衍射结构，所述n个衍射结构被配置为形成由所述n个衍射结构的重复排列组成的子像素矩阵，其中n是大于或等于2的整数，所述衍射元件旨在在角度范围内可见，在所述衍射元件在所述角度范围内倾斜期间，每个衍射结构允许光在以在波长值范围内变化的波长发生衍射，所述衍射元件是这样的使得：

2、- 在所述角度范围内观察所述衍射元件期间，分别与所述n个衍射结构关联的n个波长值范围位于可见光谱内，

3、- 所述n个波长范围是分离的。

4、在所述角度范围内，这有利地使得能够避免在该角度范围内进行观察期间，由衍射元件或者甚至通过穿孔或其他影响颜色的手段所构成的图像中的不连续性。实际上，当子像素中的一个子像素变得颜色饱和时，颜色重新校准计算会遇到不连续性，因为该饱和子像素不再提供信息。这种不连续性难以用数学方法来处理。本发明使避免这种不连续性成为可能，从而在读取图像触发数据访问时，简化图像的校准，并提高图像质量和文件安全性。

5、可见光谱的下端通常被认为是380 nm，可见光谱的上端被认为是780 nm。按照一些实施例，

6、- 第一衍射结构的波长值范围介于380 nm与λa nm之间，

7、- 第二衍射结构的波长值范围介于λb nm与λc nm之间，

8、- 第三衍射结构的波长值范围介于λd nm与780 nm之间。

9、λa、λb、λc、λd的值使得λa<λb<λc<λd。

10、按照一些实施例，对于所述衍射元件的限定观察角度，每个衍射结构在该限定角度下所出射的波长值对应于在所述衍射结构所出射的波长值范围内居中的波长值。

11、例如，所述限定观察角度对应于所述衍射元件旨在在其内可见的角度范围的中心角度，即位于所述角度范围中间的角度。

12、按照一些实施例，为了在所述角度范围内观察所述衍射元件

13、- 第一衍射结构的波长值范围介于440 nm与491 nm之间，

14、- 第二衍射结构的波长值范围介于498 nm与575 nm之间，

15、- 第三衍射结构的波长值范围介于582 nm与630 nm之间。

16、按照一些实施例，对于所述衍射元件的限定观察角度，每个衍射结构在该限定角度下所出射的波长值对应于在所述衍射结构所出射的波长值范围内居中的波长值。

17、因此，不是在优选的观察角度下使用红、绿、蓝衍射元件三元组 (这会很快导致红色或蓝色范围内的饱和)，而是使用在若干范围内出射的衍射元件三元组，使得对于任何颜色，于是更特别地对于在现有技术的配置中，当偏离中间位置时快速饱和的红色和蓝色都不会发生饱和。

18、按照一些实施例，构成衍射元件的衍射结构的数量等于3，对于所述衍射元件的限定观察角度，每个衍射结构所出射的波长值对应于

19、- 第一衍射结构的介于474 nm与478 nm之间的波长值，

20、- 第二衍射结构的介于498 nm与502 nm之间的波长值，

21、- 第三衍射结构的介于595 nm与600 nm之间的波长值。

22、因此有利地，在优选观察角度下不选择红、绿、蓝子像素三元组，而是选择黄-橙色、青-绿色、蓝色三元组。通过调整安全文件围绕该观察位置倾斜的角度范围，衍射结构出射处于可见光范围内的波长。

23、按照一些实施例，

24、- 所述限定角度对应于天顶照明下包括衍射元件的平面的法线，

25、- 所述角度范围相对于所述限定角度介于负6度与正6度之间。

26、按照一些实施例，对于每个衍射结构，可见光波长值的范围可以不同。

27、按照一些实施例，所述限定观察角度对应于捕获设备对所述衍射元件的观察角度，并且该角度不同于包含所述衍射元件的平面的法线或所述衍射元件所在平面的法线。

28、按照一些实施例，所述限定观察角度对应于捕获设备对所述衍射元件的观察角度，并且该角度不同于包含所述衍射元件的平面的法线。

29、事实上，本文中描述的安全文件可以是出入证或允许访问敏感或机密数据的其他文件。这些文件可以由外部读取器读取，所述外部读取器捕获图像并访问由这些图像编码的数据。在读取文件时，文件通常不会垂直于外部读取器放置。

30、按照一些实施例，衍射结构以全息结构的形式配置，所述全息结构的取向角基于所述观察角度来确定。

31、衍射结构的取向角表示所述衍射结构在衍射元件中的特定角度。

32、按照一些实施例，每个衍射结构所出射的波长值范围的长度取决于在扫描角度范围时所出射的波长的特定于每个衍射结构的图案(pattern)。

33、按照一些实施例，所述衍射结构是光学衍射光栅。

34、本发明还涉及一种安全文件，所述安全文件包括至少一个按照本发明的实施例之一的衍射元件。

35、本发明还涉及一种用于制造安全文件的方法，包括：

36、- 在基底层上形成金属层，所述金属层包括多个按照本发明的实施例之一的衍射元件，

37、- 通过将激光辐射聚焦在所述金属层上形成穿孔，所述穿孔包括通过以相应的入射角聚焦所述激光辐射而制成的至少一组穿孔，以便当在所述入射角下观察所述安全文件时显露对应的个性化图像。

38、参考图解说明实施例的非限制性例子的附图，根据下面的描述本发明的其他特征和优点将变得显而易见。