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DE102014016009A1 - Method for producing a security element with a lenticular image - Google Patents

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DE102014016009A1
DE102014016009A1 DE102014016009.2A DE102014016009A DE102014016009A1 DE 102014016009 A1 DE102014016009 A1 DE 102014016009A1 DE 102014016009 A DE102014016009 A DE 102014016009A DE 102014016009 A1 DE102014016009 A1 DE 102014016009A1
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DE
Germany
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laser
motif
lenticular
microlenses
section
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102014016009.2A
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German (de)
Inventor
André Gregarek
Michael Rahm
Josef Schinabeck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke and Devrient GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Giesecke and Devrient GmbH filed Critical Giesecke and Devrient GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements mit einem Linsenrasterbild (70) zur Darstellung eines oder mehrerer, nur aus vorbestimmten Betrachtungsrichtungen sichtbarer Sollbilder (18A, 18B), deren Motive (22A, 22B) durch visuell erkennbare, kontrastierende metallische Teilbereiche und demetallisierte Teilbereiche (42A, 42B) einer Motivschicht (40) gebildet sind, wobei bei dem Verfahren – ein Linsenrasterbild (70) mit einem Linsenraster aus einer Mehrzahl von Mikrolinsen (34) und einer von dem Linsenraster beabstandet angeordneten metallischen Motivschicht (40) bereitgestellt wird, – eine Markierungs-Laserquelle (52) zur Erzeugung von gepulster Laserstrahlung bereitgestellt wird, – die gepulste Laserstrahlung im Strahlengang zwischen der Laserquelle (52) und dem Linsenrasterbild (70) durch einen Strahlformer (60) oder eine schaltbare Maske (82) mit einem motivförmigen Strahlquerschnitt versehen wird, und – eine Mehrzahl von Mikrolinsen (34) des Linsenrasters gleichzeitig mit dem Laserstrahl mit dem motivförmigen Strahlquerschnitt (62) beaufschlagt wird, um gleichzeitig eine Mehrzahl teilmotivförmig demetallisierter Teilbereiche (42, 42B) in der darunterliegenden metallischen Motivschicht (40) zu erzeugen.The invention relates to a method for producing a security element having a lenticular image (70) for displaying one or more target images (18A, 18B) visible only from predetermined viewing directions, their motifs (22A, 22B) by visually recognizable, contrasting metallic subregions and demetallized subregions (42A, 42B) of a motif layer (40) are formed, wherein in the method - a lenticular image (70) is provided with a lenticular of a plurality of microlenses (34) and spaced from the lenticular metallic Motive layer (40), a pulsed laser radiation in the beam path between the laser source (52) and the lenticular image (70) by a beam former (60) or a switchable mask (82) having a motif-shaped beam cross-section is provided, and - a plurality of microlenses (34) de s lenticular grid is acted upon simultaneously with the laser beam with the motif-shaped beam cross-section (62) to simultaneously produce a plurality of partially motive demetallisierter portions (42, 42 B) in the underlying metallic motif layer (40).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements mit einem Linsenrasterbild zur Darstellung eines oder mehrerer, nur aus vorbestimmten Betrachtungsrichtungen sichtbarer Sollbilder, wobei die Motive der Sollbilder insbesondere durch visuell erkennbare, kontrastierende metallische und demetallisierte Teilbereiche einer Motivschicht gebildet sind.The invention relates to a method for producing a security element with a lenticular image for displaying one or more target images visible only from predetermined viewing directions, wherein the motifs of the target images are formed, in particular, by visually discernible, contrasting metallic and demetallized portions of a motif layer.

Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.Data carriers, such as valuables or identity documents, but also other valuables, such as branded goods, are often provided with security elements for the purpose of security, which permit verification of the authenticity of the data carrier and at the same time serve as protection against unauthorized reproduction.

Eine besondere Rolle bei der Echtheitsabsicherung spielen Sicherheitselemente mit betrachtungswinkelabhängigen Effekten, da diese selbst mit modernsten Kopiergeräten nicht reproduziert werden können. Die Sicherheitselemente werden dabei mit optisch variablen Elementen ausgestattet, die dem Betrachter unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrachtungswinkel einen anderen Farb- oder Helligkeitseindruck und/oder ein anderes graphisches Motiv zeigen.Security elements with viewing-angle-dependent effects play a special role in the authentication of authenticity since they can not be reproduced even with the most modern copiers. The security elements are thereby equipped with optically variable elements that give the viewer a different image impression under different viewing angles and, for example, show a different color or brightness impression and / or another graphic motif depending on the viewing angle.

Beispielsweise werden Ausweiskarten, wie etwa Kreditkarten oder Personalausweise seit langem mittels Lasergravur personalisiert. Bei der Personalisierung durch Lasergravur werden die optischen Eigenschaften des Substratmaterials durch geeignete Führung eines Laserstrahls in Gestalt einer gewünschten Kennzeichnung irreversibel verändert.For example, ID cards such as credit cards or identity cards have long been personalized by laser engraving. In personalization by laser engraving, the optical properties of the substrate material are irreversibly changed by suitable guidance of a laser beam in the form of a desired marking.

Die Druckschrift EP 0 219 012 A1 beschreibt eine Ausweiskarte mit einer partiellen Linsenrasterstruktur. Durch diese Linsenstruktur werden mit einem Laser unter verschiedenen Winkeln Informationen in die Karte eingeschrieben. Diese Informationen können anschließend auch nur unter diesem Winkel erkannt werden, so dass beim Kippen der Karte die unterschiedlichen Informationen erscheinen.The publication EP 0 219 012 A1 describes a badge with a partial lenticular structure. This lens structure inscribes information into the card at different angles with a laser. This information can then be detected only at this angle, so that when tilting the map, the different information appear.

Enthält ein Linsenrasterbild eine metallische Motivschicht, so können die dargestellten Motive durch lokale Demetallisierungen der metallischen Motivschicht gebildet sein. Dabei sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, mit einem Laser durch Demetallisierung ein Design in eine Metallisierung einzubringen. Zum einen kann die Demetallisierung durch direkte Beschriftung erfolgen, indem ein Laserstrahl mittels einer geeigneten Scaneinrichtung über die metallische Motivschicht geführt wird. Derartige Scaneinrichtungen sind allerdings teuer und erreichen in der Regel nicht die in einer industriellen Fertigungslinie benötigten Geschwindigkeiten.If a lenticular image contains a metallic motif layer, the motifs shown can be formed by local demetallization of the metallic motif layer. Various ways are known to bring a design into a metallization with a laser by demetallization. On the one hand, demetallization can be effected by direct inscription by guiding a laser beam over the metallic motif layer by means of a suitable scanning device. However, such scanning devices are expensive and usually do not reach the speeds required in an industrial production line.

Eine andere Möglichkeit der Demetallisierung besteht in der Laserbeaufschlagung über eine Maske. Die Maske sollte sich in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess bevorzugt mit der Geschwindigkeit der Papier- oder Folienbahn bewegen. Zudem ist für jedes Design eine eigene Maske nötig, so dass die Maske in der Praxis nicht einfach auf die laufende Bahn gedruckt werden kann. Alternativ muss für jedes Design ein eigener Belichtungsschritt durchgeführt werden, wobei nach der Laserbelichtung aus der entsprechenden Richtung die Belichtungsmaske entfernt werden muss. Durch eine Maske wird außerdem ein Teil der Laserstrahlung ausgeblendet oder absorbiert, so dass nur ein Teil der Laserintensität für die Laserbeschriftung selbst zur Verfügung steht.Another possibility of demetallization is the laser application via a mask. The mask should move in a roll-to-roll process, preferably at the speed of the paper or film web. In addition, each design requires its own mask so that in practice the mask can not simply be printed on the moving web. Alternatively, a separate exposure step must be carried out for each design, with the exposure mask having to be removed from the corresponding direction after laser exposure. In addition, a part of the laser radiation is masked or absorbed by a mask so that only part of the laser intensity is available for the laser inscription itself.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, und das insbesondere eine hohe Produktionsgeschwindigkeit bzw. eine hohe Effektivität der Laserdemetallisierung ermöglicht.Based on this, the present invention seeks to provide a method of the type mentioned above, which avoids the disadvantages of the prior art, and in particular allows a high production speed and a high efficiency of the Laserdemetallisierung.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the features of the independent claim. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art

  • – ein Linsenrasterbild mit einem Linsenraster aus einer Mehrzahl von Mikrolinsen und einer von dem Linsenraster beabstandet angeordneten metallischen Motivschicht bereitgestellt,
  • – wird eine Markierungs-Laserquelle zur Erzeugung von gepulster Laserstrahlung bereitgestellt,
  • – wird die gepulste Laserstrahlung im Strahlengang zwischen der Laserquelle und dem Linsenrasterbild durch einen Strahlformer oder eine schaltbare Maske mit einem motivförmigen Strahlquerschnitt versehen, und
  • – wird eine Mehrzahl von Mikrolinsen des Linsenrasters gleichzeitig mit dem Laserstrahl mit dem motivförmigen Strahlquerschnitt beaufschlagt, um gleichzeitig eine Mehrzahl teilmotivförmig demetallisierter Teilbereiche in der darunterliegenden metallischen Motivschicht zu erzeugen.
According to the invention, in a method of the type mentioned
  • A lenticular image is provided with a lenticular array of a plurality of microlenses and a metallic motif layer arranged at a distance from the lenticular grid,
  • A marking laser source is provided for generating pulsed laser radiation,
  • The pulsed laser radiation in the beam path between the laser source and the lenticular image is provided with a motif-shaped beam cross section by a beam former or a switchable mask, and
  • - Is a plurality of microlenses of the lenticular image simultaneously applied to the laser beam with the motif-shaped beam cross-section to simultaneously produce a plurality of partially motive demetallisierter portions in the underlying metallic motif layer.

In einer vorteilhaften Verfahrensvariante wird als Strahlformer ein Diffraktives Optisches Element (DOE) oder ein Refraktives Optisches Element (ROE) bereitgestellt. Nach einer ebenfalls vorteilhaften Verfahrensvariante wird als schaltbare Maske ein Mikrospiegelaktor (Digital Micromirror Device, DMD) oder ein Flächenlichtmodulator (Spatial Light Modulator, SLM) bereitgestellt.In an advantageous variant of the method, a diffractive optical element (DOE) or a refractive optical element (ROE) is provided as the beam former. According to a likewise advantageous variant of the method, a micro-mirror actuator (Digital Micromirror Device, DMD) or a surface light modulator (SLM) is provided as a switchable mask.

Sowohl der Strahlformer als auch die schaltbare Maske können in Transmission oder Reflexion arbeiten. Dabei hat es sich als besonders günstig herausgestellt, wenn der Strahlformer in Transmission bzw. die schaltbare Maske in Reflexion arbeitet. Both the beamformer and the switchable mask can work in transmission or reflection. It has been found to be particularly advantageous when the beam shaper in transmission or the switchable mask works in reflection.

Als Mikrolinsen werden im Rahmen dieser Beschreibung Linsen bezeichnet, deren Größe in zumindest einer lateralen Richtung unterhalb der Auflösungsgrenze des bloßen Auges liegt. Die Mikrolinsen können dabei beispielsweise sphärisch oder asphärisch ausgebildet sein. Bevorzugt ist gegenwärtig allerdings der Einsatz von Zylinderlinsen, so dass bei dem Verfahren mit Vorteil ein Linsenrasterbild mit einem Linsenraster aus einer Mehrzahl von Mikro-Zylinderlinsen bereitgestellt wird.In the context of this description, microlenses are lenses whose size lies below the resolution limit of the naked eye in at least one lateral direction. The microlenses may be formed, for example, spherical or aspherical. However, the use of cylindrical lenses is currently preferred, so that the method advantageously provides a lenticular image with a lenticular grid of a plurality of micro-cylindrical lenses.

Die sphärischen oder asphärischen Mikrolinsen haben vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 5 μm und 100 μm, insbesondere zwischen 10 μm und 50 μm, besonders bevorzugt zwischen 15 μm und 20 μm. Die Mikro-Zylinderlinsen haben vorzugsweise eine Breite zwischen 5 μm und 100 μm, insbesondere zwischen 10 μm und 50 μm, besonders bevorzugt zwischen 15 μm und 20 μm. Die Länge der Mikro-Zylinderlinsen ist beliebig, sie kann beispielsweise beim Einsatz in Sicherheitsfäden der Gesamtbreite des Fadens entsprechen und mehrere Millimeter betragen.The spherical or aspherical microlenses preferably have a diameter between 5 μm and 100 μm, in particular between 10 μm and 50 μm, particularly preferably between 15 μm and 20 μm. The micro-cylindrical lenses preferably have a width between 5 μm and 100 μm, in particular between 10 μm and 50 μm, particularly preferably between 15 μm and 20 μm. The length of the micro-cylindrical lenses is arbitrary, it may for example correspond to the use of security threads of the total width of the thread and be several millimeters.

Mit Vorteil werden bei dem Verfahren zumindest 20, vorzugsweise zumindest 50, insbesondere zumindest 500 Mikrolinsen gleichzeitig mit dem Laserstrahl mit dem motivförmigen Strahlquerschnitt beaufschlagt.Advantageously, in the method, at least 20, preferably at least 50, in particular at least 500 microlenses are acted on simultaneously with the laser beam with the motif-shaped beam cross section.

Die Mikrolinsen werden vorteilhaft mit einem Laserstrahl beaufschlagt, dessen Strahlquerschnitt flächig ausgedehnt ist und der nicht auf einen linienförmigen Oberflächenbereich beschränkt ist. Der Strahlquerschnitt weist dabei insbesondere die Form von Mustern, Zeichen, insbesondere alphanumerischen Zeichen, oder einer Codierung auf.The microlenses are advantageously acted upon by a laser beam whose beam cross-section is extended over a wide area and which is not limited to a linear surface area. In this case, the beam cross-section in particular has the form of patterns, characters, in particular alphanumeric characters, or a coding.

Weiter werden die Mikrolinsen des Linsenrasters mit Vorteil für jedes Sollbild unter einem Winkel mit der Laserstrahlung beaufschlagt, der der vorbestimmten Betrachtungsrichtung dieses Sollbilds entspricht. Die Mikrolinsen des Linsenrasters können auch mit zwei oder mehr Laserstrahlen mit motivförmigem Strahlquerschnitt aus unterschiedlichen Winkeln beaufschlagt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Mikrolinsen des Linsenrasters mit zwei oder mehr Laserstrahlen mit unterschiedlichen motivförmigen Strahlquerschnitten beaufschlagt werden. Die die zwei oder mehr Laserstrahlen können von unterschiedlichen Markierungslasern oder von demselben Markierungslaser stammen.Furthermore, the microlenses of the lenticular grid are advantageously applied to the laser radiation at an angle for each target image at an angle which corresponds to the predetermined viewing direction of this target image. The microlenses of the lenticular grid can also be exposed to two or more laser beams with a motive beam cross-section from different angles. Alternatively or additionally, the microlenses of the lenticular grid can be exposed to two or more laser beams with different motif-shaped beam cross sections. The two or more laser beams may originate from different marker lasers or from the same marker laser.

Vorteilhaft werden die Mikrolinsen des Linsenrasters mit gepulster Laserstrahlung einer Pulslänge zwischen 5 ns und 130 ns beaufschlagt. Als Laserquelle hat sich ein Infrarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,8 μm bis 3 μm, insbesondere ein Nd:YAG-Laser oder Nd:YVO4-Laser bewährt. Um bestimmte Metalle, wie etwa Gold oder Kupfer, durch Laserbeaufschlagung lokal zu demetallisieren, eignen sich kürzere Wellenlängen, insbesondere im Bereich von 480 nm bis 580 nm, deutlich besser. Diese lassen sich beispielsweise mithilfe frequenzverdoppelter Festkörperlaser erzeugen.Advantageously, the microlenses of the lenticular grid are exposed to pulsed laser radiation having a pulse length between 5 ns and 130 ns. As laser source, an infrared laser in the wavelength range of 0.8 .mu.m to 3 .mu.m, in particular a Nd: YAG laser or Nd: YVO 4 laser has been proven. In order to locally demetallise certain metals, such as gold or copper, by laser application, shorter wavelengths, in particular in the range from 480 nm to 580 nm, are much better suited. These can be generated, for example, by means of frequency-doubled solid-state lasers.

Die Laserparameter werden mit Vorteil so gewählt, dass die metallische Motivschicht bei der Laserbeaufschlagung durch Abtragung oder Transparentisierung lokal demetallisiert wird. Die Transparentisierung kann beispielsweise durch eine Umwandlung des Metalls der Motivschicht in Metalloxid erfolgen, oder durch ein laserinduziertes Aufschmelzen der Metallschicht, bei dem sich mit dem bloßen Auge nicht mehr erkennbare, mikroskopisch kleine Metall-Tröpfchen bilden.The laser parameters are advantageously chosen so that the metallic motif layer is locally demetallized by laser ablation by ablation or transparency. The transparency can be effected, for example, by a transformation of the metal of the motif layer into metal oxide, or by a laser-induced melting of the metal layer, in which microscopic metal droplets that are no longer recognizable to the naked eye form.

Als Material für die metallische Motivschicht hat sich Aluminium besonders bewährt, es kommen jedoch auch anderes Metalle, wie etwa Kupfer, Gold, Eisen, Chrom, Nickel, Silber, Platin, Palladium, Titan, oder eine Legierung dieser Metalle in Betracht. Neben Metallen und Metall-Legierungen kommen für die metallische Motivschicht außerdem Metallschichten enthaltende Dünnschichtelemente mit Farbkippeffekt in Betracht. Derartige Dünnschichtelemente bestehen typischerweise aus einer Absorberschicht, einer dielektrischen Abstandsschicht und einer metallischen Reflektorschicht. Die Reflektorschicht wird dabei dünn genug ausgeführt, so dass sie durch die Laserstrahlung mit den gewünschten teilmotivförmig demetallisierten Teilbereichen versehen werden kann.As a material for the metallic motif layer, aluminum has proven particularly useful, but there are also other metals, such as copper, gold, iron, chromium, nickel, silver, platinum, palladium, titanium, or an alloy of these metals into consideration. In addition to metals and metal alloys, metallic layer-containing thin-film elements with a color shift effect are also suitable for the metallic motif layer. Such thin-film elements typically consist of an absorber layer, a dielectric spacer layer and a metallic reflector layer. The reflector layer is made thin enough so that it can be provided by the laser radiation with the desired partial motive demetallisierten portions.

Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.Further exemplary embodiments and advantages of the invention are explained below with reference to the figures, in the representation of which a representation true to scale and proportion has been dispensed with in order to increase the clarity.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement in Form eines Fenstersicherheitsfadens, der ein Kippbild mit zwei unterschiedlichen Sollbildern enthält, 1 a schematic representation of a banknote with a security element according to the invention in the form of a window security thread, which contains a tilting image with two different target images,

2 schematisch den Aufbau des Fenstersicherheitsfadens der 1 im Querschnitt, 2 schematically the structure of the window security thread of 1 in cross section,

3 schematisch eine Bearbeitungsvorrichtung zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens, 3 schematically a processing device for illustrating the method according to the invention,

4 in (a) bis (e) jeweils schematische Aufsichten auf einen Ausschnitt der Linsenrasterfolie der 3 bzw. der metallischen Motivschicht in verschiedenen Stadien der Laserbeschriftung, und 4 in (a) to (e) are schematic plan views of a section of the lenticular screen of the 3 or the metallic motif layer in various stages of laser marking, and

5 schematisch eine weitere Bearbeitungsvorrichtung zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens. 5 schematically another processing device for illustrating the method according to the invention.

Die Erfindung wird nun am Beispiel von Sicherheitselementen für Banknoten und andere Wertdokumente erläutert. 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10, die mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement in Form eines Fenstersicherheitsfadens 12 versehen ist. Der Fenstersicherheitsfaden 12 tritt in Fensterbereichen 14 an der Oberfläche der Banknote 10 hervor, während er in den dazwischen liegenden Stegbereichen 16 im Inneren der Banknote 10 eingebettet ist.The invention will now be explained using the example of security elements for banknotes and other value documents. 1 shows a schematic representation of a banknote 10 that with a security element according to the invention in the form of a window security thread 12 is provided. The window security thread 12 occurs in window areas 14 on the surface of the banknote 10 while standing in the intervening land areas 16 inside the banknote 10 is embedded.

In den Fensterbereichen 14 zeigt der Sicherheitsfaden 12 ein Kippbild, das dem Betrachter aus zwei verschiedenen Betrachtungsrichtungen 30A, 30B jeweils ein anderes Sollbild 18A bzw. 18B präsentiert. Die Sollbilder 18A, 18B zeigen dabei jeweils ein Motiv, das aus visuell erkennbaren und kontrastierenden metallischen Motivteilen 20 und demetallisierten Motivteilen 22A, 22B gebildet ist. Konkret zeigt der Fenstersicherheitsfadens 12 im Ausführungsbeispiel bei senkrechter Betrachtung 30A eine Abfolge von Wappenmotiven 22A vor einem metallisch glänzenden Hintergrund 20, während bei schräger Betrachtung 30B eine Abfolge von Ziffernmotiven 22B in Form der Denomination ”10” vor dem metallisch glänzenden Hintergrund 20 zu sehen ist („negative” Motivdarstellung). Beim Kippen der Banknote wechselt das Erscheinungsbild des Fenstersicherheitsfadens 12 in den Fensterbereichen 14 zwischen den beiden Sollbildern 18A, 18B hin und her. In einer hier nicht gezeigten Ausgestaltung können alternativ auch die Motivteile 20 demetallisiert und die Motivteile 22A, 22B metallisch ausgebildet sein („positive” Motivdarstellung). Im Ausführungsbeispiel würde der Fenstersicherheitsfaden 12 dann bei senkrechter Betrachtung 30A eine Abfolge von metallisch glänzenden Wappenmotiven 22A, bei schräger Betrachtung 30B eine Abfolge von metallisch glänzenden Ziffernmotiven 22B jeweils vor einem kontrastierenden Hintergrund 20 zeigen.In the window areas 14 shows the security thread 12 a tilting image, which the viewer from two different viewing directions 30A . 30B each a different target image 18A respectively. 18B presents. The target images 18A . 18B each show a motif that consists of visually recognizable and contrasting metallic motifs 20 and demetallised motifs 22A . 22B is formed. Specifically, the window security thread shows 12 in the embodiment, when viewed vertically 30A a sequence of coat of arms motifs 22A in front of a shiny metallic background 20 while oblique viewing 30B a sequence of number motifs 22B in the form of the denomination "10" in front of the shiny metallic background 20 can be seen ("negative" motif representation). When the banknote is tilted, the appearance of the window security thread changes 12 in the window areas 14 between the two target images 18A . 18B back and forth. In an embodiment not shown here, alternatively, the subject parts 20 demetallized and the motivational parts 22A . 22B be formed metallic ("positive" motif representation). In the embodiment, the window security thread 12 then when viewed vertically 30A a succession of shiny metallic coat of arms motifs 22A , by oblique observation 30B a sequence of shiny metallic numbers 22B each against a contrasting background 20 demonstrate.

2 zeigt schematisch den Aufbau des Fenstersicherheitsfadens 12 der 1 im Querschnitt. Der Fenstersicherheitsfaden 12 weist einen Träger 32 in Form einer transparenten Kunststofffolie, beispielsweise einer PET-Folie auf. Die Oberseite des Trägers 32 ist mit einem Linsenraster in Form einer Mehrzahl paralleler Zylinderlinsen 34 versehen, deren Breite b im Ausführungsbeispiel b = 20 μm beträgt. Auf der Unterseite des Trägers 32 ist eine UV-Lackschicht 36 angeordnet, auf der eine Motivschicht 40 aus Aluminium ausgebildet ist, die im Raster der Zylinderlinsen 34 beabstandete, demetallisierte Teilbereiche 42A, 42B aufweist. 2 shows schematically the structure of the window security thread 12 of the 1 in cross section. The window security thread 12 has a carrier 32 in the form of a transparent plastic film, for example a PET film. The top of the vehicle 32 is with a lenticular grid in the form of a plurality of parallel cylindrical lenses 34 provided, the width b in the embodiment b = 20 microns. On the underside of the carrier 32 is a UV varnish layer 36 arranged on a motif layer 40 made of aluminum, which is in the grid of the cylindrical lenses 34 spaced, demetallized portions 42A . 42B having.

Der Träger 32, die UV-Lackschicht 36 und die Zylinderlinsen 34 sind im Ausführungsbeispiel so aufeinander abgestimmt, dass sich die Motivschicht 40 in der Fokusebene der Zylinderlinsen 34 befindet.The carrier 32 , the UV varnish layer 36 and the cylindrical lenses 34 are coordinated in the embodiment so that the motif layer 40 in the focal plane of the cylindrical lenses 34 located.

Bei Betrachtung des Fenstersicherheitsfadens 12 aus der senkrechten Betrachtungsrichtung 30A sind wegen der fokussierenden Wirkung der Zylinderlinsen 34 jeweils nur die demetallisierten Teilbereiche 42A und der umgebende metallische Hintergrund der metallischen Motivschicht 40 sichtbar, während bei Betrachtung aus der schrägen Betrachtungsrichtung 30B jeweils nur die demetallisierte Teilbereiche 42B und der diese Teilbereiche umgebende metallische Hintergrund sichtbar sind. Da die demetallisierten Teilbereiche 42A, 42B, wie nachfolgend genauer beschrieben, mittels Laserstrahlung mit motivförmigem Strahlquerschnitt aus den Richtungen 30A, 30B in die Motivschicht 40 eingebracht wurden, setzen sich diese Teilbereiche mit ihrem metallischen Hintergrund bei der Betrachtung aus den Betrachtungsrichtungen 30A, 30B wieder zu der gewünschten Abfolge von Motiven 18A, 18B zusammen.Looking at the window security thread 12 from the vertical viewing direction 30A are because of the focusing effect of the cylindrical lenses 34 only the demetallized subareas 42A and the metallic motif layer surrounding metallic background 40 visible while viewing from the oblique viewing direction 30B only the demetallized subareas 42B and the metallic background surrounding these subregions are visible. Because the demetallized subareas 42A . 42B , as described in more detail below, by means of laser radiation with motive beam cross-section from the directions 30A . 30B into the motif layer 40 were introduced, these sub-areas are set with their metallic background when viewed from the viewing directions 30A . 30B back to the desired sequence of motifs 18A . 18B together.

Wegen der geringen Abmessungen der Zylinderlinsen 34 wirkt bei der Rekonstruktion der Motive 18A, 18B eine große Zahl von demetallisierten Teilbereichen 42A, 42B zusammen. Beispielsweise sind bei einer Höhe der demetallisierten Motivteile 22A, 22B von etwa 2 mm und eine Breite der Zylinderlinsen von b = 20 μm die demetallisierten Teilbereiche 42A, 42B, die an der Rekonstruktion der Motive 22A/20 (Wappen) bzw. 22B/20 (Ziffernfolge ”10”) teilnehmen, über eine Fläche der Motivschicht 40 verteilt, die von 2 mm/20 μm = 100 Zylinderlinsen überdeckt wird.Because of the small dimensions of the cylindrical lenses 34 works in the reconstruction of the motifs 18A . 18B a large number of demetallised subareas 42A . 42B together. For example, at a height of the demetallized subject parts 22A . 22B of about 2 mm and a width of the cylindrical lenses of b = 20 microns the demetallisierten portions 42A . 42B involved in the reconstruction of the motifs 22A / 20 (Coat of arms) resp. 22B / 20 (Number sequence "10"), over an area of the motif layer 40 which is covered by 2 mm / 20 μm = 100 cylindrical lenses.

Wie in 2 ebenfalls dargestellt, enthält der Fenstersicherheitsfaden 12 typischerweise weitere Schichten, wie etwa eine vollflächige Farbschicht 44, die eine Farbgebung der demetallisierten Motivteile 22A, 22B erlaubt, eine Deckweißschicht 46 und eine Heißsiegellackschicht 48. Diese oder andere Funktionsschichten sind für die vorliegende Erfindung jedoch nicht wesentlich und werden daher nicht näher beschrieben.As in 2 Also shown is the window security thread 12 typically further layers, such as a full-color layer 44 showing a coloring of the demetallised motif parts 22A . 22B allowed, a cover white layer 46 and a heat sealing lacquer layer 48 , However, these or other functional layers are not essential to the present invention and are therefore not described in detail.

Die Laserdemetallisierung metallischer Schichten ist an sich zwar bekannt, direkte Laserbeschriftungsverfahren sind jedoch sehr zeitaufwendig und für eine Produktion in größerem Maßstab daher in der Regel nicht geeignet. Um eine hohe Produktionsgeschwindigkeit zu erreichen, wird im Rahmen der Erfindung die Laserstrahlung einer gepulsten Laserquelle durch einen Strahlformer oder eine schaltbare Maske mit einem motivförmigen Strahlquerschnitt versehen und eine Mehrzahl von Zylinderlinsen 34 des Linsenrasters wird gleichzeitig mit dem motivförmigen Laserstrahl beaufschlagt, so dass mit einem einzigen Laserpuls eine Mehrzahl teilmotivförmiger demetallisierter Teilbereiche 42A, 42B in der metallischen Motivschicht 40 erzeugt wird.Although laser demetallization of metallic layers is known per se, direct laser marking processes are very time-consuming and therefore generally unsuitable for larger-scale production. To a high To achieve production speed, the laser radiation of a pulsed laser source is provided by a beam former or a switchable mask with a motif-shaped beam cross-section and a plurality of cylindrical lenses within the scope of the invention 34 of the lens grid is acted on simultaneously with the motif-shaped laser beam, so that with a single laser pulse, a plurality teilmotivförmet demetallisierter portions 42A . 42B in the metallic motif layer 40 is produced.

3 zeigt zur Illustration des Verfahrens eine Bearbeitungsvorrichtung 50 mit einem Markierungslaser 52, beispielsweise einem gepulsten Nd:YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1,064 μm und einer Pulsdauer zwischen 5 ns und 130 ns. Die zu bearbeitende Linsenrasterfolie 70 ist in einer Bearbeitungsebene 72 angeordnet und bewegt sich mit hoher Bahngeschwindigkeit von beispielsweise 80 m/min in Laufrichtung 74. 3 shows a processing device to illustrate the process 50 with a marker laser 52 For example, a pulsed Nd: YAG laser with a wavelength of 1.064 microns and a pulse duration between 5 ns and 130 ns. The lenticular screen to be processed 70 is in a working plane 72 arranged and moves at high line speed, for example, 80 m / min in the direction of travel 74 ,

Die Linsenrasterfolie 70 stellt eine noch ungeschnittene und zunächst noch nicht demetallisierte Vorform der in 1 und 2 gezeigten Sicherheitsfäden dar. Die Linsenrasterfolie 70 weist ein Linsenraster aus einer Mehrzahl von Zylinderlinsen 34 und eine beabstandet angeordnete metallische Motivschicht 40 auf. Die Linsenrasterfolie enthält eine Mehrzahl von Einzelnutzen, die nach der Demetallisierung in geeigneter Weise zu Endlosmaterial geschnitten oder zu Einzelnutzen vereinzelt werden.The lenticular screen foil 70 represents a still uncut and not yet demetallised preform of 1 and 2 shown security threads. The lenticular screen 70 has a lenticular grid of a plurality of cylindrical lenses 34 and a spaced-apart metallic motif layer 40 on. The lenticular screen contains a plurality of single-use, which are cut after demetallization in a suitable manner to endless material or singulated to individual use.

Der Strahlquerschnitt des Laserstrahls 54 weist zunächst eine in der Regel gaußförmige oder Top-Hat-förmige Ausgangs-Intensitätsverteilung 56 auf, wie in 3 schematisch gezeigt. Der Laserstrahl 54 kann gegebenenfalls durch mindestens zwei Linsen 58 auf den für die spätere Bearbeitung erforderlichen Strahlquerschnitt aufgeweitet werden. Der aufgeweitete Laserstrahl durchläuft dann einen speziell auf den zu erzeugenden Demetallisationsbereich 22A bzw. 22B ausgelegten Strahlformer 60, der im Ausführungsbeispiel durch ein Diffraktives Optisches Element (DOE) gebildet ist. Das Diffraktive Optische Element verteilt die Laserenergie im Strahlquerschnitt des Laserstrahls so um, dass die Ziel-Intensitätsverteilung 62 des Strahlquerschnitts in der Bearbeitungsebene 72 gerade die Form und Größe des einzuschreibenden Wappenmotivs 22A bzw. der einzuschreibenden Ziffernfolge ”10” (Bezugszeichen 22B) aufweist.The beam cross section of the laser beam 54 initially has a Gaussian or top hat-shaped output intensity distribution, as a rule 56 on, like in 3 shown schematically. The laser beam 54 may optionally be through at least two lenses 58 be widened to the required beam cross section for later processing. The expanded laser beam then passes through a special Demetallisationsbereich to be generated 22A respectively. 22B designed beam former 60 , which is formed in the embodiment by a diffractive optical element (DOE). The diffractive optical element distributes the laser energy in the beam cross section of the laser beam in such a way that the target intensity distribution 62 of the beam cross section in the working plane 72 just the shape and size of the inscribed coat of arms motif 22A or the number of digits to be written "10" (reference numeral 22B ) having.

Der in seiner Querschnittsintensität umverteilte Laserstrahl 54 wird, gegebenenfalls durch weitere optische Elemente wie beispielsweise einen oder mehrere Umlenkspiegel 64, Scannerspiegel (nicht gezeigt) und Linsen 66, auf einen gewünschten Bereich der Linsenrasterfolie 70 derart gelenkt, dass sich in der Ebene der Motivschicht 40, die insbesondere in der Fokusebene der Zylinderlinsen 34 liegen kann, die korrekte Abbildung des einzuschreibenden Motivs ergibt.The redistributed in its cross-sectional intensity laser beam 54 is, optionally by other optical elements such as one or more deflection mirror 64 , Scanner level (not shown) and lenses 66 , on a desired area of the lenticular screen 70 directed in such a way that in the plane of the motif layer 40 , in particular in the focal plane of the cylindrical lenses 34 which gives the correct image of the motif to be written.

Der Laserstrahl mit seinem motivförmigen Strahlquerschnitt beaufschlagt dabei gleichzeitig eine Vielzahl von Zylinderlinsen 34, so dass das gewünschte Motiv (Wappen bzw. Ziffernfolge ”10” bei negativer Motivdarstellung bzw. Hintergrund bei positiver Motivdarstellung) jeweils mit nur einem einzigen Laserpuls in die metallische Motivschicht 40 eingeschrieben werden kann. Wegen der kurzen Pulsdauer, innerhalb der sich die Linsenrasterfolie 70 nur um wenige zehn Nanometer weiterbewegt, muss bei der Belichtung kein Ausgleich für die Bahngeschwindigkeit der Linsenrasterfolie 70 vorgenommen werden.The laser beam with its motif-shaped beam cross-section simultaneously acts on a large number of cylindrical lenses 34 , so that the desired motif (crest or number sequence "10" in negative motif representation or background in positive motif representation) each with only a single laser pulse in the metallic motif layer 40 can be enrolled. Because of the short pulse duration within which the lenticular screen foil 70 only moved by a few tens of nanometers, does not have to compensate for the web speed of the lenticular screen during the exposure 70 be made.

Die verschiedenen Motive 22A, 22B werden auf der Linsenrasterfolie 70 rasterförmig in mehreren parallelen Reihen eingebracht, wobei die Positionen der einzelnen Motive 22A, 22B auf der Linsenrasterfolie 70 und die Winkel, unter dem die Motive 22A, 22B eingebracht werden, in an sich bekannter Weise mittels der nicht dargestellten Scaneinrichtung gewählt werden können.The different motives 22A . 22B be on the lenticular screen 70 grid-shaped in several parallel rows, with the positions of the individual motifs 22A . 22B on the lenticular screen 70 and the angles under which the motifs 22A . 22B can be introduced, can be selected in a conventional manner by means of the scanning device, not shown.

Die Form des Strahlquerschnitts des Laserstrahls zwischen dem Strahlformer 60 und der Bearbeitungsebene 72 ist für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung. Der Strahlformer 60 muss lediglich so ausgebildet sein, dass sich in der Bearbeitungsebene 72 unter Berücksichtigung des Strahlwegs zwischen Strahlformer 60 und Bearbeitungsebene 72 dort die gewünschte Ziel-Intensitätsverteilung 62 ergibt.The shape of the beam cross section of the laser beam between the beam former 60 and the working level 72 is not important to the present invention. The beamformer 60 only has to be designed so that in the working plane 72 taking into account the beam path between the beam shaper 60 and processing level 72 there the desired target intensity distribution 62 results.

Um das in den 1 und 2 gezeigte Kippbild zu erzeugen, muss das Wappenmotiv 22A unter senkrechtem Laserstrahleinfall mit einem ersten Strahlformer 60 eingeschrieben werden, welcher in der Bearbeitungsebene 72 eine Ziel-Intensitätsverteilung 62 in Form und Größe des einzuschreibenden Wappenmotivs 22A erzeugt, und muss die Ziffernfolge 22B unter schrägem Laserstrahleinfall mit einem zweiten Strahlformer 60 erzeugt werden, welcher in der Bearbeitungsebene 72 eine Ziel-Intensitätsverteilung 62 in Form und Größe der Ziffernfolge ”10” erzeugt (3). Dies kann beispielsweise in zwei Maschinendurchgängen geschehen oder mit einer Bearbeitungsvorrichtung, die zwei Lasermodule bzw. Optikmodule enthält. Es ist auch möglich, die Strahlung einer Laserquelle geeignet aufzuteilen und für die beiden Beschriftungsvorgänge zu verwenden. Es versteht sich, dass es auch möglich ist, den ersten bzw. zweiten Strahlformer 60 beispielsweise derart auszubilden, dass dieser anstelle des Wappenmotivs 22A bzw. der Zifferfolge „10” in der Bearbeitungsebene 72 eine Ziel-Intensitätsverteilung 62 in Form und Größe des jeweils einzuschreibenden, den Umriss des Wappenmotivs 22A bzw. der Ziffernfolge „10” bildenden Hintergrunds 20 erzeugt, um dadurch eine „positive” Motivdarstellung zu verwirklichen.To that in the 1 and 2 To produce the tilted image shown, the crest motif must 22A under vertical laser beam incidence with a first beam former 60 which are in the processing level 72 a target intensity distribution 62 in the form and size of the coat of arms motif to be inscribed 22A generated, and must be the digit string 22B under oblique laser beam incidence with a second beam shaper 60 be generated, which in the working plane 72 a target intensity distribution 62 generated in the form and size of the number sequence "10" ( 3 ). This can be done for example in two machine passes or with a processing device that contains two laser modules or optical modules. It is also possible to divide the radiation of a laser source appropriately and to use it for the two inscription processes. It is understood that it is also possible, the first and second beam shaper 60 For example, in such a way that this instead of the coat of arms motif 22A or the number "10" in the working plane 72 a target intensity distribution 62 in the form and size of each inscribed, the outline of the coat of arms motif 22A or the number sequence forming "10" background 20 generated to thereby realize a "positive" motif representation.

Zur weiteren Erläuterung zeigt 4 in (a) bis (e) jeweils schematische Aufsichten auf einen Ausschnitt der Linsenrasterfolie 70 bzw. der metallischen Motivschicht 40 in verschiedenen Stadien der Laserbeschriftung. Mit Bezug zunächst auf die 4(a) und (b) ist jeweils ein Ausschnitt der Linsenrasterfolie 70 mit einer Mehrzahl von Zylinderlinsen 34 in Aufsicht gezeigt, wobei zusätzlich der Querschnitt 62 des Laserstrahls 54 in der Bearbeitungsebene 72 eingezeichnet ist, und zwar in 4(a) in Form des Wappens (Bezugszeichen 22A in 1) und in 4(b) in Form der Ziffernfolge ”10” (Bezugszeichen 22B in 1). Wie in den Figuren dargestellt, überdeckt die Fläche des Strahlquerschnitts 62 jeweils eine große Anzahl an Zylinderlinsen 34. Beispielsweise erfasst der Strahlquerschnitt 62 bei einer Höhe der Motive 22A, 22B von 2 mm und einer Breite der Zylinderlinsen von b = 20 μm gleichzeitig jeweils 100 Zylinderlinsen.For further explanation shows 4 in (a) to (e) are schematic plan views of a section of the lenticular screen 70 or the metallic motif layer 40 in different stages of laser marking. Referring first to the 4 (a) and (b) is a section of the lenticular screen film, respectively 70 with a plurality of cylindrical lenses 34 shown in plan, in addition, the cross section 62 of the laser beam 54 in the working plane 72 located in, in 4 (a) in the form of the coat of arms (reference numeral 22A in 1 ) and in 4 (b) in the form of the number sequence "10" (reference numeral 22B in 1 ). As shown in the figures, the area of the beam cross section covers 62 each a large number of cylindrical lenses 34 , For example, the beam cross-section is detected 62 at a height of the motives 22A . 22B of 2 mm and a width of the cylindrical lenses of b = 20 microns simultaneously 100 cylindrical lenses.

Durch die fokussierende Wirkung der Zylinderlinsen 34 wird die Laserstrahlung auf die unter dem Linsenraster liegende Aluminium-Motivschicht 40 fokussiert und führt dort zu einer lokalen Demetallisation. Der Begriff ”Demetallisation” umfasst dabei sowohl eine lokale Abtragung als auch eine Transparentisierung der Aluminiumschicht. Eine Transparentisierung kann beispielsweise durch eine laserinduzierte Umwandlung von Aluminium in Aluminiumoxid erfolgen, oder durch ein laserinduziertes Aufschmelzen der Aluminiumschicht, bei dem sich mit dem bloßen Auge nicht mehr erkennbare, mikroskopisch kleine Tröpfchen bilden.Due to the focusing effect of the cylindrical lenses 34 The laser radiation is applied to the underlying under the lenticular aluminum motif layer 40 focuses and leads there to a local Demetallisation. The term "demetallization" encompasses both a local ablation and a transparency of the aluminum layer. Transparency can be achieved, for example, by a laser-induced conversion of aluminum into aluminum oxide, or by a laser-induced melting of the aluminum layer in which microscopic droplets that are no longer discernable to the naked eye form.

Im Ergebnis wird durch die Laserbeaufschlagung mit einem einzigen Laserpuls gleichzeitig eine große Zahl von demetallisierten Teilbereichen 42A, 42B in der Aluminium-Motivschicht 40 erzeugt. 4(c) und (d) zeigen zur Illustration jeweils eine Aufsicht nur auf die Motivschicht 40 nach einer Laserbeaufschlagung mit einem Laserstrahl mit wappenförmigem Strahlquerschnitt (4(c)) bzw. nach einer Laserbeaufschlagung mit einem Laserstrahl mit ziffernförmigem Strahlquerschnitt (4(d)). Wie aus den Figuren unmittelbar ersichtlich, können durch die Strahlformung in Motivform gleichzeitig viele, auch unregelmäßig geformte Teilbereiche 42A, 42B demetallisiert, und so eine erhebliche Beschleunigung des Herstellungsverfahrens erreicht werden. Die Teilbereiche 42A, 42B weisen jeweils die Form eines Teils der Motive 22A, 22B auf und werden daher im Rahmen dieser Beschreibung als teilmotivförmige Teilbereiche bezeichnet.As a result, laser irradiation with a single laser pulse simultaneously causes a large number of demetallized portions 42A . 42B in the aluminum motif layer 40 generated. 4 (c) and (d) show, for illustration, a plan view only of the motif layer 40 after a laser application with a laser beam with a crest-shaped beam cross-section ( 4 (c) ) or after a laser application with a laser beam with a numerical beam cross section ( 4 (d) ). As can be seen directly from the figures, the beam shaping in the form of motifs can simultaneously produce many, even irregularly shaped partial areas 42A . 42B demetallisiert, and thus a significant acceleration of the manufacturing process can be achieved. The subareas 42A . 42B each have the shape of a part of the motifs 22A . 22B and are therefore referred to in the context of this description as part-motif-shaped sub-areas.

Der Vollständigkeit sei darauf hingewiesen, dass eine der 4(c), 4(d) der besseren Erkennbarkeit halber einen fiktiven Zwischenschritt bei der Herstellung des Fenstersicherheitsfadens 12 zeigt. Wird nämlich die Linsenrasterfolie 70 zunächst mit dem wappenförmigen Strahlquerschnitt 62 beaufschlagt, so weist die Motivschicht 40 bei der Beaufschlagung mit dem ziffernförmigem Strahlquerschnitt 62 bereits die demetallisierten Teilbereiche 42A auf. Umgekehrt weist die Motivschicht 40 bereits demetallisierte Teilbereiche 42B auf, falls die Linsenrasterfolie 70 zuerst mit dem ziffernförmigem Strahlquerschnitt 62 beaufschlagt wird. Da die Teilbereiche 42A und 42B unter unterschiedlichen Beaufschlagungsrichtungen eingebracht werden, sind sie in der Ebene der Motivschicht 40 gegeneinander versetzt, wie insbesondere in 2 gezeigt. Die Teilbereiche 42A und 42B können auch überlappend ausgelegt werden. Im Ausführungsbeispiel entspricht die Breite der demetalliserten Teilbereiche 42A, 42B daher idealerweise der halben Breite der Zylinderlinsen 34 oder ist geringfügig größer als diese. So lässt sich erreichen, dass beim Kippen des Fenster ein direkter Übergang von einem Motiv ins das andere erfolgen kann.The completeness should be noted that one of the 4 (c) . 4 (d) For better visibility, a fictitious intermediate step in the production of window security thread 12 shows. Will namely the lenticular screen 70 first with the crest-shaped beam cross section 62 applied, as the motif layer indicates 40 when exposed to the numerical beam cross-section 62 already the demetallised parts 42A on. Conversely, the motif layer indicates 40 already demetallised subareas 42B on, if the lenticular screen 70 first with the numerical beam cross section 62 is charged. Because the subareas 42A and 42B are introduced under different directions of action, they are in the plane of the motif layer 40 offset from each other, in particular in 2 shown. The subareas 42A and 42B can also be designed overlapping. In the exemplary embodiment, the width corresponds to the demetalliserten partial areas 42A . 42B therefore ideally half the width of the cylindrical lenses 34 or is slightly larger than this. This makes it possible to achieve a direct transition from one motif to the other when tilting the window.

Insgesamt werden in die Motivschicht 40 durch die zweifache Laserbeaufschlagung die demetallisierten Teilbereiche 42A und 42B eingebracht, so dass das in 4(e) schematisch dargestellte Erscheinungsbild entsteht. In Zusammenwirkung mit dem in der Figur nicht gezeigten, über der Motivschicht 40 angeordneten Raster der Zylinderlinsen 34 rekonstruieren die Teilbereiche 42A bei senkrechter Betrachtung das demetallisierte Wappenmotiv 22A vor metallischem Hintergrund. Bei schräger Betrachtung rekonstruieren die Teilbereiche 42B die demetallisierte Ziffernfolge ”10” ebenfalls vor metallischen Hintergrund (1). Das konkrete Erscheinungsbild der demetallisierten Motive 22A, 22B kann durch einen geeignete Wahl der Farbschicht 44 (2) nach Wunsch eingestellt werden.Overall, in the motif layer 40 by twice the laser exposure, the demetallized portions 42A and 42B introduced, so that in 4 (e) schematically shown appearance arises. In cooperation with the not shown in the figure, above the motif layer 40 arranged grid of cylindrical lenses 34 reconstruct the subareas 42A when viewed vertically, the demetallized coat of arms motif 22A in front of metallic background. When viewed obliquely, the subregions reconstruct 42B the demetallised digit sequence "10" also against a metallic background ( 1 ). The concrete appearance of the demetallised motifs 22A . 22B can by a suitable choice of the color coat 44 ( 2 ) can be set as desired.

Es versteht sich, dass auch eine Einbelichtung eines Motivs unter mehreren Beaufschlagungswinkeln möglich ist. So können etwa Motive, die über einen großen Winkelbereich sichtbar sein sollen, unter mehreren aufeinanderfolgenden Winkeln einbelichtet werden. Auch können mehr als zwei Sollbilder vorgesehen sein, beispielsweise um ein Bewegungs- oder Pumpbild beim Kippen des Sicherheitselements zu verwirklichen.It is understood that a Einbelichtung a subject under several loading angles is possible. For example, subjects that should be visible over a wide range of angles can be imprinted at several consecutive angles. Also, more than two target images may be provided, for example, to realize a motion or pumping image when tilting the security element.

Anstatt durch ein Diffraktives Optisches Element (DOE) kann der Strahlformer 60 auch durch ein Refraktives Optisches Element (ROE) gebildet sein. Der in 3 beispielhaft gezeigte Strahlformer 60 arbeitet in Transmission, es ist aber auch möglich, einen in Reflexion arbeitenden Strahlformer, insbesondere in Form eines reflektiven Diffraktiven Optischen Elements oder eines reflektiven Refraktiven Optischen Elements einzusetzen.Instead of a Diffractive Optical Element (DOE), the beam shaper 60 also be formed by a refractive optical element (ROE). The in 3 exemplified beamformer 60 works in transmission, but it is also possible to use a working in reflection beam shaper, in particular in the form of a reflective diffractive optical element or a reflective refractive optical element.

In Abwandlung der Bearbeitungsvorrichtung der 3 zeigt 5 eine weitere Bearbeitungsvorrichtung 80, bei der anstelle eines Strahlformers 60 eine schaltbare Maske 82 zur Erzeugung des motivförmigen Strahlquerschnitts eingesetzt wird. Wie bei der Ausgestaltung der 3 weist der Laserstrahl 54 des gepulsten Markierungslasers 52 zunächst eine Gauß- oder Top-Hat-förmige Ausgangs-Intensitätsverteilung 56 auf. Nach der Aufweitung des Laserstrahls durch die Linsen 58 fällt der aufgeweitete Laserstrahl auf die schaltbare Maske 82, die im Ausführungsbeispiel durch einen Mikrospiegelaktor (Digital Micromirror Device, DMD) gebildet ist. Derartige Mikrospiegelaktoren bestehen aus einer Vielzahl matrixförmig angeordneter Einzelspiegel, die jeweils durch eine elektronisch verkippbare Spiegelfläche mit einer Kantenlänge von einigen oder einigen zehn Mikrometern gebildet sind. Je nach der lokalen Stellung der Spiegelflächen wird die Laserstrahlung weitergeleitet (Strahlanteil 84) oder zu einem Absorber 88 hin abgelenkt (Strahlanteil 86), der die nicht benötigte Laserenergie aufnimmt. In a modification of the processing device of 3 shows 5 another processing device 80 in which instead of a beam former 60 a switchable mask 82 is used to generate the motif-shaped beam cross section. As in the embodiment of 3 points the laser beam 54 the pulsed marking laser 52 first a Gaussian or top Hat shaped output intensity distribution 56 on. After the expansion of the laser beam through the lenses 58 the expanded laser beam falls onto the switchable mask 82 , which is formed in the embodiment by a micro-mirror actuator (Digital Micromirror Device, DMD). Such micro-mirror actuators consist of a plurality of individual mirrors arranged in the form of a matrix, each of which is formed by an electronically tiltable mirror surface with an edge length of a few or a few tens of micrometers. Depending on the local position of the mirror surfaces, the laser radiation is passed on (beam component 84 ) or to an absorber 88 deflected (beam proportion 86 ), which absorbs the unnecessary laser energy.

Der verbleibende, mit einer motivförmigen Querschnittsintensität versehene Strahlanteil 84 wird dann wie bei der Ausgestaltung der 3 durch weitere optische Elemente, wie etwa Umlenkspiegel 64, Scannerspiegel (nicht gezeigt) und Linsen 66 auf einen gewünschten Bereich der Linsenrasterfolie 70 gelenkt und abgebildet, wo der Laserstrahl mit der gewünschten Ziel-Intensitätsverteilung 62 die Zylinderlinsen 34 und durch diese die metallische Motivschicht 40 beaufschlagt.The remaining, provided with a motif-shaped cross-sectional intensity beam component 84 is then as in the embodiment of 3 by further optical elements, such as deflecting mirrors 64 , Scanner level (not shown) and lenses 66 to a desired area of the lenticular screen 70 steered and mapped where the laser beam with the desired target intensity distribution 62 the cylindrical lenses 34 and through this the metallic motif layer 40 applied.

Die Verwendung einer schaltbaren Maske 82 hat den besonderen Vorteil, dass verschiedene Strahlquerschnitte 62 mit derselben Maske 82 erzeugt werden können. Die Spiegelflächen eines Mikrospiegelaktors können innerhalb weniger Mikrosekunden in eine neue Stellung gebracht werden und erlauben daher verschiedene Sollbilder eines Linsenrasterbilds trotz schnell laufender Bahn nacheinander einzubelichten. Nachteilig ist allerdings, dass der nicht benötigte Teil der Laserstrahlung 86 im Absorber 88 deponiert werden muss, so dass eine stärkere Laserquelle als für die eigentliche Belichtung benötigt verwendet werden muss.The use of a switchable mask 82 has the particular advantage that different beam cross sections 62 with the same mask 82 can be generated. The mirror surfaces of a micromirror actuator can be brought to a new position within a few microseconds and therefore permit different target images of a lenticular image to be successively imprinted despite the fast-moving web. The disadvantage, however, is that the unneeded part of the laser radiation 86 in the absorber 88 must be deposited so that a stronger laser source than needed for the actual exposure needs to be used.

Anstelle von Mikrospiegelaktoren können auch Flächenlichtmodulatoren (Spatial Light Modulator, SLM) als schaltbare Maske verwendet werden, welche die Laserintensität auch im Strahl umverteilen können, und daher die Vorteile einer schaltbaren Maske (Flexibilität, Möglichkeit, mehrere Designs mit einer Maske zu erzeugen) mit den Vorteilen eines Strahlformers (Verwendung der gesamten Energie des Laserstrahls) verbinden. In diesem Fall kann auf den in 5 dargestellten Absorber verzichtet werden und die vom Markierungslaser 52 gelieferte Laserenergie kann praktisch vollständig zur Demetallisierung verwendet werden. Flächenlichtmodulatoren können in Reflexion wie in Transmission arbeiten, wobei in Reflexion arbeitende Modulatoren derzeit bevorzugt sind, da sie eine höhere Energiedichte vertragen.Instead of micro-mirror actuators, Spatial Light Modulators (SLM) can also be used as a switchable mask, which can redistribute the laser intensity in the beam, and therefore the advantages of a switchable mask (flexibility, possibility to create multiple designs with a mask) Advantages of a beam former (use of the total energy of the laser beam) connect. In this case, on the in 5 Absorbers are dispensed and those of the marking laser 52 Delivered laser energy can be used almost completely for demetallization. Surface light modulators can operate in reflection as well as in transmission, with modulators operating in reflection being presently preferred since they tolerate a higher energy density.

Grundsätzlich kann eine in Transmission arbeitende schaltbare Maske auch durch ein LCD-Display gebildet sein, bei dem die zu maskierenden Bereiche dunkel geschaltet sind.In principle, a switchable mask operating in transmission can also be formed by an LCD display in which the areas to be masked are switched to dark.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Banknotebill
1212
FenstersicherheitsfadenWindowed security thread
1414
Fensterbereichepanes
1616
Stegbereicheweb regions
18A, 18B18A, 18B
Sollbildertarget images
2020
metallische Motivteilemetallic motif parts
22A, 22B22A, 22B
demetallisierte Motivteiledemetallised motif parts
30A, 30B30A, 30B
Betrachtungsrichtungenviewing directions
3232
Trägercarrier
3434
Zylinderlinsencylindrical lenses
3636
UV-LackschichtUV lacquer layer
4040
Motivschichtmotif layer
42A, 42B42A, 42B
demetallisierte Teilbereichedemetallized subareas
5050
Bearbeitungsvorrichtungprocessing device
5252
Markierungslaserlaser marking
5454
Laserstrahllaser beam
5656
Ausgangs-IntensitätsverteilungOutput intensity distribution
5858
Linsenlenses
6060
Strahlformerbeamformer
6262
Ziel-IntensitätsverteilungTarget intensity distribution
6464
Umlenkspiegeldeflecting
6666
Linsenlenses
7070
LinsenrasterfolieLenticular sheet
7272
Bearbeitungsebenemachining plane
8080
Bearbeitungsvorrichtungprocessing device
8282
schaltbare Maskeswitchable mask
84, 8684, 86
Strahlanteilebeam components
8888
Absorberabsorber

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0219012 A1 [0005] EP 0219012 A1 [0005]

Claims (14)

Verfahren zum Herstellen eines Sicherheitselements mit einem Linsenrasterbild zur Darstellung eines oder mehrerer, nur aus vorbestimmten Betrachtungsrichtungen sichtbarer Sollbilder, deren Motive durch visuell erkennbare, kontrastierende metallische und demetallisierte Teilbereiche einer Motivschicht gebildet sind, wobei bei dem Verfahren – ein Linsenrasterbild mit einem Linsenraster aus einer Mehrzahl von Mikrolinsen und einer von dem Linsenraster beabstandet angeordneten metallischen Motivschicht bereitgestellt wird, – eine Markierungs-Laserquelle zur Erzeugung von gepulster Laserstrahlung bereitgestellt wird, – die gepulste Laserstrahlung im Strahlengang zwischen der Laserquelle und dem Linsenrasterbild durch einen Strahlformer oder eine schaltbare Maske mit einem motivförmigen Strahlquerschnitt versehen wird, und – eine Mehrzahl von Mikrolinsen des Linsenrasters gleichzeitig mit dem Laserstrahl mit dem motivförmigen Strahlquerschnitt beaufschlagt wird, um gleichzeitig eine Mehrzahl teilmotivförmig demetallisierter Teilbereiche in der darunterliegenden metallischen Motivschicht zu erzeugen.A method for producing a security element with a lenticular image for displaying one or more target images visible only from predetermined viewing directions, the images of which are formed by visually discernible, contrasting metallic and demetallized portions of a motif layer, wherein in the method Providing a lenticular image with a lenticular of a plurality of microlenses and a metallic motif layer spaced from the lenticular array, Providing a marking laser source for generating pulsed laser radiation, - The pulsed laser radiation is provided in the beam path between the laser source and the lenticular image by a beam shaper or a switchable mask with a motif-shaped beam cross-section, and - A plurality of microlenses of the lens grid is acted upon simultaneously with the laser beam with the motif-shaped beam cross section to simultaneously produce a plurality of partially motive demetallisierter portions in the underlying metallic motif layer. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlformer ein Diffraktives Optisches Element (DOE) oder ein Refraktives Optisches Element (ROE) bereitgestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that a diffractive optical element (DOE) or a refractive optical element (ROE) is provided as a beam shaper. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als schaltbare Maske ein Mikrospiegelaktor (DMD) oder ein Flächenlichtmodulator (SLM) bereitgestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that as a switchable mask, a micro-mirror actuator (DMD) or a surface light modulator (SLM) is provided. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlformer in Transmission bzw. die schaltbare Maske in Reflexion arbeitet.Method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the beam shaper in transmission or the switchable mask works in reflection. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gepulste Laserstrahlung durch eine als Strahlformer arbeitende schaltbare Maske mit dem motivförmigen Strahlquerschnitt versehen wird.A method according to claim 1 or 3, characterized in that the pulsed laser radiation is provided by a working as a beam former switchable mask with the motif-shaped beam cross-section. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Linsenrasterbild mit einem Linsenraster aus einer Mehrzahl von Mikro-Zylinderlinsen bereitgestellt wird.Method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that a lenticular image is provided with a lenticular screen of a plurality of micro-cylindrical lenses. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 20, vorzugsweise zumindest 50, insbesondere zumindest 500 Mikrolinsen gleichzeitig mit dem Laserstrahl mit dem motivförmigen Strahlquerschnitt beaufschlagt werden.Method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that at least 20, preferably at least 50, in particular at least 500 microlenses are acted on simultaneously with the laser beam with the motif-shaped beam cross-section. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolinsen mit einem Laserstrahl beaufschlagt werden, dessen Strahlquerschnitt flächig ausgedehnt ist, und insbesondere die Form von Mustern, Zeichen, insbesondere alphanumerischen Zeichen, oder einer Codierung aufweist.A method according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the microlenses are acted upon by a laser beam whose beam cross-section is extended flat, and in particular in the form of patterns, characters, in particular alphanumeric characters, or a coding. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolinsen des Linsenrasters für jedes Sollbild unter einem Winkel mit der Laserstrahlung beaufschlagt werden, der der vorbestimmten Betrachtungsrichtung dieses Sollbilds entspricht.A method according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the microlenses of the lens grid for each target image are acted upon at an angle with the laser radiation corresponding to the predetermined viewing direction of this target image. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolinsen des Linsenrasters mit zwei oder mehr Laserstrahlen mit motivförmigem Strahlquerschnitt aus unterschiedlichen Winkeln beaufschlagt werden.Method according to at least one of Claims 1 to 9, characterized in that the microlenses of the lenticular grid are subjected to two or more laser beams with a motive beam cross-section from different angles. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolinsen des Linsenrasters mit zwei oder mehr Laserstrahlen mit unterschiedlichen motivförmigen Strahlquerschnitten beaufschlagt werden.Method according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the microlenses of the lenticular grid are subjected to two or more laser beams with different motif-shaped beam cross sections. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolinsen des Linsenrasters mit gepulster Laserstrahlung einer Pulslänge zwischen 5 ns und 130 ns beaufschlagt werden.Method according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the microlenses of the lenticular grid are exposed to pulsed laser radiation having a pulse length between 5 ns and 130 ns. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolinsen des Linsenrasters mit einem Infrarotlaser im Wellenlängenbereich von 0,8 μm bis 3 μm, insbesondere einem Nd:YAG-Laser oder einem Nd:YVO4-Laser beaufschlagt werden.Method according to at least one of Claims 1 to 12, characterized in that the microlenses of the lenticular grid are exposed to an infrared laser in the wavelength range from 0.8 μm to 3 μm, in particular a Nd: YAG laser or an Nd: YVO 4 laser. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserparameter so gewählt werden, dass die metallische Motivschicht bei der Laserbeaufschlagung durch Abtragung oder Transparentisierung lokal demetallisiert wird.Method according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that the laser parameters are chosen so that the metallic motif layer is demetallized locally by laser ablation by ablation or transparency.
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