安全设备.pdf

提供了一种安全设备，包括第一元件图案(P1)和交叠的第二元件图案(P2)，该第一元件图案和该第二元件图案被一个透明层(1)间隔开，该第一和第二图案(P1，P2)共同地在取决于查看位置而变化的程度上阻挡穿过该设备透射到查看者的光的通路。该第一和第二元件图案(P1，P2)被配置成使得，当该设备绕第一倾斜轴线相对于该查看者倾斜时，该设备的第一区域在阻挡程度方面表现出最大改变，且当该设备绕不平行于该第一倾斜轴线的第二倾斜轴线相对于该查看者倾斜时，该设备的第二区域在阻挡程度方面表现出最大改变。

1.  一种安全设备，包括第一元件图案和交叠的第二元件图案，该第一元件图案和该第二元件图案被一个透明层间隔开，第一图案和第二图案共同地在取决于查看位置而变化的程度上阻挡穿过该设备透射到查看者的光的通路，其中该第一元件图案和该第二元件图案被配置成使得，当该设备绕第一倾斜轴线相对于该查看者倾斜时，该设备的第一区域随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率，且当该设备绕不平行于该第一倾斜轴线的第二倾斜轴线相对于该查看者倾斜时，该设备的第二区域随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率。

2.  根据权利要求1所述的安全设备，其中当该设备绕该第一倾斜轴线倾斜时，该设备的该第二区域在阻挡程度方面大体上未表现出改变。

3.  根据权利要求1或权利要求2所述的安全设备，其中该第一倾斜轴线和该第二倾斜轴线大体上彼此垂直。

4.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中当从法线位置查看该设备时，该第一区域和该第二区域表现出它们之间大体上没有差别。

5.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和该第二图案之间的横向偏移在该第一区域和该第二区域每个中是相同的。

6.  根据权利要求5所述的安全设备，其中该第一图案和该第二图案之间的横向偏移使得，该第一图案的元件对于该第二图案的元件互补，位于该第二图案的元件之间，由此，从法线查看位置，该第一区域和该第二区域每个均表现出它们的最大阻挡程度。

7.  根据权利要求5所述的安全设备，其中该第一图案和该第二图案之间的该横向偏移使得，该第一图案的元件对于该第二图案的元件非互补，定位成与该第二图案的元件直接成直线，由此，从法线查看位置，该第一区域和该第二区域每个均表现出它们的最小阻挡程度。

8.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中对于每个区域，在随着倾斜角表现出的阻挡程度方面表现出最大改变速率时，该区域所绕的倾斜轴线是由该区域的图案方向确定的，该图案方向位于该设备的平面内，该图案方向是由该第一图案和该第二图案共同 地限定的，产生自该第一图案和/或该第二图案的各向异性或产生自该第一图案的元件相对于该第二图案的元件的横向定位，该第一区域的图案方向不平行于该第二区域的图案方向。

9.  根据权利要求8所述的安全设备，其中该第一区域的图案方向与该第二区域的图案方向成5度到90度之间的角，优选地在45度到90度之间，更优选地在75度到90度之间。

10.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一区域和该第二区域彼此邻接或彼此间隔开不多于1cm，优选地不多于0.5cm。

11.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一区域或该第二区域，或二者共同地，限定一个或多个信息项，优选地字母、数码、符号、图像、图形或字母数字混合编制文本。

12.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一区域围绕该第二区域的至少一部分，优选地围绕该第二区域的全部，该第一区域优选地呈现为该第一区域的背景。

13.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一区域和/或该第二区域包括多个子区域，形成一个区域的一部分的每个子区域随着该设备倾斜在阻挡程度方面均表现出相同变化。

14.  一种安全设备，包括第一元件图案和交叠的第二元件图案，该第一元件图案和该第二元件图案被一个透明层间隔开，第一图案和第二图案共同地在取决于查看位置而变化的程度上阻挡穿过该设备透射到查看者的光的通路，其中该第一元件图案和该第二元件图案被配置以限定该设备的至少三个区域，所述至少三个区域构成第一组区域，每个区域当由查看者从至少一个极大值查看位置观察时表现出最大阻挡程度，且当由查看者从至少一个极小值查看位置观察时表现出最小阻挡程度，该至少一个极大值查看位置和该至少一个极小值查看位置为每个区域构成一个峰值查看位置集合，且其中分别与该第一组区域每个相关联的峰值查看位置集合彼此不同。

15.  根据权利要求14所述的安全设备，其中该第一图案和该第二图案被配置成使得，当该查看位置改变时，用于该第一组的至少三个区域每个各自的极大值查看位置或极小值查看位置是按照与所述相应区 域在第一连续方向上空间地安排在该设备上的顺序相同的顺序达到的。

16.  根据权利要求15所述的安全设备，其中该第一组的区域空间地彼此相邻安排在该设备上，使得随着该设备倾斜和/或旋转，相邻区域依次表现出它们的最大阻挡或最小阻挡。

17.  根据权利要求14到16中的任一项权利要求所述的安全设备，其中至少当从一个远离法线的位置查看时，该第一组的所述至少三个区域每个表现出不同的阻挡程度。

18.  根据权利要求17所述的安全设备，其中该第一组的区域彼此相邻，且由该第一组的区域表现出的阻挡程度至少当从一个远离法线的静止位置查看时接连地从一个区域到相邻的下一个区域增加，使得所述区域共同地在该设备上表现出在空间上有梯度的阻挡程度。

19.  根据权利要求14到18中的任一项权利要求所述的安全设备，其中所述区域每个在一个非零倾斜角处具有一个相关联的极大值查看位置或极小值查看位置，该非零倾斜角小于90度，优选地小于60度，更优选地小于45度，最优选地小于30度。

20.  根据权利要求14到19中的任一项权利要求所述的安全设备，其中当该设备绕不同的各自的倾斜轴线相对于查看者倾斜时，该第一组的所述至少三个区域每个随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率，由此随着倾斜方向相对于查看者改变，该第一组的至少三个区域中的一个不同的区域依次表现出其最大阻挡程度或最小阻挡程度。

21.  根据权利要求20所述的安全设备，其中该第一组每个各自的区域随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率时所绕的倾斜轴线所处的角度相对于一个参考方向接连地从该第一组的一个区域到下一个区域相继地增加，由此随着倾斜方向相对于查看者改变，该第一组的区域沿着一个连续方向依次表现出它们的最大阻挡或最小阻挡，该第一组的区域优选地彼此相邻。

22.  根据权利要求20或21所述的安全设备，其中当从法线位置查看该设备时，该第一组的所述至少三个区域表现出它们之间大体上没有差别。

23.  根据权利要求20到22中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和该第二图案之间的横向偏移在该第一组的所述至少 三个区域每个中是相同的。

24.  根据权利要求23所述的安全设备，其中该第一图案和该第二图案之间的横向偏移使得，该第一图案的元件对于该第二图案的元件互补，位于该第二图案的元件之间，由此从法线查看位置，该第一组的所述至少三个区域每个均表现出它们的最大阻挡程度。

25.  根据权利要求23所述的安全设备，其中该第一图案和该第二图案之间的横向偏移使得，该第一图案的元件对于该第二图案的元件非互补，定位成与该第二图案的元件直接成直线，由此从该法线查看位置，该第一组的所述至少三个区域每个均表现出它们的最小阻挡程度。

26.  根据权利要求20到25中的任一项权利要求所述的安全设备，其中对于该第一组的每个区域，在随着倾斜角表现出的阻挡程度方面表现出最大改变速率时该区域所绕的倾斜轴线是由该区域的图案方向确定的，该图案方向位于该设备的平面内，该图案方向是由该第一图案和该第二图案共同地限定的，产生自该第一图案和/或该第二图案的各向异性或产生自该第一图案的元件相对于该第二图案的元件的横向定位，该第一组的每个区域的该图案方向是不同的。

27.  根据权利要求26所述的安全设备，其中该第一组的所述至少三个区域的各自的图案方向形成一个图案方向集合，所述图案方向集合彼此在角度上间隔开5度到45度，优选地15度到40度，更优选地大约30度。

28.  根据权利要求26或权利要求27所述的安全设备，其中该第一组的所述至少三个区域的各自的图案方向形成一个图案方向集合，该图案方向集合在每一对在角度上相邻的图案方向之间彼此在角度上间隔开大体上相同的量。

29.  根据权利要求26到28中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一组的所述至少三个区域的每个各自的图案方向与一个参考方向成一个角，该角接连地从该第一组的一个区域到下一个区域相继地增加，优选地以一个大体上恒定的增量增加，由此随着倾斜方向相对于查看者改变，该第一组的区域沿着一个连续方向依次表现出它们的最大阻挡或最小阻挡，该第一组的区域优选地彼此相邻。

30.  根据权利要求20到29中的任一项权利要求所述的安全设备， 其中该第一组的所述至少三个区域包括第一区域和第二区域，该第一区域和该第二区域随着倾斜角在它们的阻挡程度方面分别表现出最大改变速率时所绕的倾斜轴线位于彼此成近似90度处。

31.  根据权利要求30所述的安全设备，其中该第一组的所述至少三个区域的至少一个，优选地多个，位于该第一区域和该第二区域之间。

32.  根据权利要求31所述的安全设备，其中该第一组包括N个区域，所述N个区域中的(N-2)个区域位于该第一区域和该第二区域之间，所述N个区域每个随着倾斜角在其阻挡程度方面表现出最大改变速率时所绕的各自的倾斜轴线在角度上彼此分开近似90/(N-1)度。

33.  根据权利要求32所述的安全设备，其中该第一组的N个区域每个随着倾斜角在其阻挡程度方面表现出最大改变速率时所绕的各自的倾斜轴线相对于该第一区域的倾斜轴线的角，从该第一组的每个区域到下一个区域向着该第二区域增加。

34.  根据权利要求14到19中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案相对于该第二图案的横向偏移在该第一组的所述至少三个区域每个中是不同的，由此当从法线查看位置查看时，在该第一组的区域每个之间表现出差别，且当该倾斜角沿着至少一个倾斜方向相对于查看者改变时，在该第一组的区域每个之间表现出的差别改变。

35.  根据权利要求33所述的安全设备，其中在沿着平行于该偏移方向的倾斜方向的不同的倾斜角处，该第一组的所述三个区域中的不同的区域表现出它们的最大阻挡。

36.  根据权利要求34或权利要求35所述的安全设备，其中该第一图案和该第二图案之间的横向偏移在一个恒定的偏移方向上从该第一组的一个区域到下一个区域相继地增加，优选地以一个恒定的增量，由此，在任何查看位置处，该第一组的区域共同地在该设备上表现出在空间上有梯度的阻挡程度，且随着倾斜角沿着平行于该偏移方向的倾斜方向改变，该第一组的区域接连地沿着一个连续方向依次表现出它们的最大阻挡。

37.  根据权利要求36所述的安全设备，其中该第一组的区域彼此相邻。

38.  根据权利要求34到37中的任一项权利要求所述的安全设备， 其中该第一图案和该第二图案之间的横向偏移接连地从该组的一个区域到另一个区域——优选地该第一组的下一个区域——增加小于Q/4的一个量，其中Q是在横向偏移方向上该图案的节距，优选地小于或等于Q/6，更优选地小于或等于Q/8。

39.  根据权利要求34到38中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一组的所述至少三个区域包括第一区域和第二区域，该第一区域具有近似为零的横向偏移，由此该第一图案和该第二图案是非互补的，且该第二区域具有Q/2的横向偏移，其中Q是在横向偏移方向上该图案的节距，且该第一组的所述至少三个区域的至少一个，优选地多个，位于该第一区域和该第二区域之间。

40.  根据权利要求39所述的安全设备，其中该第一组包括N个区域，所述N个区域中的(N-2)个区域位于该第一区域和该第二区域之间，用于所述N个区域每个各自的横向偏移彼此相差近似p/(2(N-1))。

41.  根据权利要求40所述的安全设备，其中用于所述N个区域每个各自的横向偏移相对于该第一区域的横向偏移接连地从该第一组的每个区域到下一个区域朝向第二区域增加。

42.  根据权利要求34到41中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和该第二图案的仅一个中，该第一组的第二区域和第三区域中的元件相对于该第一区域中的元件横向移位，以提供区域之间的横向偏移改变。

43.  根据权利要求34到41中的任一项权利要求所述的安全设备，其中在该第一图案和该第二图案的每个中，该第一组的第二区域和第三区域中的元件相对于该第一区域中的元件横向移位，以提供区域之间的横向偏移改变，该第一图案中的元件的横向移位在方向上与该第二图案中的元件的横向移位相反。

44.  根据权利要求43所述的安全设备，其中该第一组的所述至少三个区域中的至少一对具有幅度大体上相等但方向相反的横向偏移，由此当从法线位置查看该设备时，该对区域表现出大体上相等的阻挡程度，然而当该设备沿着平行于该偏移方向的倾斜方向相对于查看者倾斜时，该对区域中的一个表现出增加的阻挡程度，同时该对区域中的另一个表现出减少的阻挡程度。

45.  根据权利要求34到44中的任一项权利要求所述的安全设备，其中位于该设备的平面内的一个图案方向在每个区域内由该第一图案和该第二图案共同地限定，产生自该第一图案和/或该第二图案的各向异性或产生自该第一图案的元件相对于该第二图案的元件的横向定位，该第一组的所述至少三个区域每个的图案方向优选地是平行的。

46.  根据权利要求45所述的安全设备，还包括第四区域，在该第四区域中该图案方向与该第一组的所述至少三个区域的图案方向成一个非零角，优选地近似90度，由此随着该设备在平行于该偏移方向的倾斜方向上倾斜，与该第一组的所述至少三个区域相比，该第四区域在阻挡程度方面随着倾斜角表现出更低的改变速率，优选地大体上没有改变。

47.  根据权利要求14到46中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一元件图案和该第二元件图案还被配置以便限定第二组区域，该第二组区域包括该设备的至少两个另外的区域，该第二组中的每个区域当由查看者从至少一个极大值查看位置观察时表现出最大阻挡程度，且当由查看者从至少一个极小值查看位置观察时表现出最小阻挡程度，该至少一个极大值查看位置和该至少一个极小值查看位置构成用于每个区域的一个峰值查看位置集合，且其中与该第二组的区域每个相关联的多个峰值查看位置集合彼此不同，该第一图案和该第二图案被配置成使得随着查看位置改变，该第二组区域显示的阻挡水平的改变不同于由该第一组区域表现出的阻挡水平的改变。

48.  根据权利要求47当从属于权利要求15时所述的安全设备，其中该第一图案和该第二图案被配置成使得，随着查看位置改变，用于该第二组区域的至少两个区域每个各自的极大值查看位置或各自的极小值查看位置是按照与所述相应区域在第二连续方向上空间地安排在该设备上的顺序相同的顺序达到的，该第二连续方向不同于该第一连续方向。

49.  根据权利要求47或48所述的安全设备，其中该第一组的区域和该第二组的区域在该设备上彼此交替。

50.  根据权利要求47到49中的任一项权利要求当从属于权利要求34时所述的安全设备，其中该第一图案相对于该第二图案的横向偏移 在该第二组的至少两个区域每个中是不同的，由此当从法线查看位置查看时，在该第二组的区域每个之间表现出差别，且当该倾斜角沿着至少一个倾斜方向相对于查看者改变时，在该第二组的区域每个之间表现出的差别改变，其中该第一组内的偏移方向不平行于该第二组内的偏移方向。

51.  根据权利要求47到50中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该设备包括三组或更多组区域，每个均如权利要求47中所限定的。

52.  根据权利要求14到51中的任一项权利要求所述的安全设备，其中由该第一图案和该第二图案共同地限定的图案方向，或该第一图案和该第二图案之间的横向偏移，或二者，从该设备的一个区域到另一个区域变化。

53.  根据权利要求14到52中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该设备的区域彼此邻接或彼此分开不多于1cm，优选地不多于0.5cm。

54.  根据权利要求14到53中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该设备的区域沿一条线安排，优选地一条直线。

55.  根据权利要求14到54中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该设备的区域是同心的，优选地圆形、正方形、矩形、三角形或任何其他形状。

56.  根据权利要求14到55中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该设备的区域被安排成形成一个或多个符号、字母、数字、形象化图形或螺旋形，优选地圆螺旋形、三角螺旋形或方螺旋形。

57.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中组成该第一图案和/或该第二图案的元件的尺寸或权重在该设备上根据显得叠加在该设备上的第三图案变化，相对高的元件尺寸或权重的位置与它们周围相比在所有查看位置处表现出相对高的阻挡程度，且相对低的元件尺寸或权重的位置与它们周围相比在所有查看位置处表现出相对低的阻挡程度。

58.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中在该设备的每个区域内，该第一图案和该第二图案的每个是周期性的且具有相等周期性。

59.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和该第二图案适合于近似地彼此棋盘格状镶嵌。

60.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和/或该第二图案包括以下任一个：
·线元件，优选地直线线元件、正弦曲线线元件、z字形线元件；
·点元件，被安排在一个规则网格上，优选地一个正交网格上或在一个棋盘图案中；
·环形元件，被安排在一个规则网格上。

61.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和/或该第二图案的元件通过间隙或通过差别元件与同一图案内的其他元件间隔开。

62.  根据权利要求61所述的安全设备，其中在该第一图案和/或该第二图案内，元件与介于中间的间隙或差别元件的表面面积比例是在30％到70％之间，优选地在40％到60％之间，更优选地近似50％。

63.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和/或该第二图案的图案节距与该透明层的厚度的比是在1.5:1到3:1之间，优选地在1.67:1到2.33：1之间，更优选地大约2:1。

64.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和/或该第二图案的元件具有在50微米到150微米的范围内的最小尺度，优选地大约100微米。

65.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和/或该第二图案具有在100微米到300微米的范围内的节距，优选地大约200微米。

66.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中每个区域具有的最小尺度是该第一图案和/或该第二图案的节距的至少1倍。

67.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和/或该第二图案的元件是大体上不透明的，使得由一个区域表现出的阻挡程度的增加呈现为该区域的暗度的增加。

68.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中 该第一图案和/或该第二图案的元件是有色的和/或半透明的，使得由一个区域表现出的阻挡程度的改变显示为该区域的颜色在其色度、色调、不透明度和/或明度方面的改变。

69.  根据权利要求68所述的安全设备，其中该第一图案的元件具有第一颜色且该第二图案的元件具有不同的第二颜色。

70.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和/或该第二图案的元件是由多个层形成的，最外层的外观优选地不同于面向该透明层的最内层的外观，最优选地在颜色方面。

71.  根据权利要求70所述的安全设备，其中该第一图案和/或该第二图案的元件的最内层在该设备的第一区域内的外观不同于在该设备的第二区域内的外观。

72.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和/或该第二图案优选地被印刷、通过掩膜被曝光、被金属化、被脱金属化或被激光标记到该透明层上或到该透明层内。

73.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和/或该第二图案的元件包括一种安全物质，诸如，冷光材料、荧光材料、热变色材料、UV敏感材料、磁性材料、双折射材料或极化材料。

74.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该透明层包括一种有色的着色剂和/或一种安全物质，诸如，冷光材料、荧光材料、热变色材料、UV敏感材料、双折射材料或极化材料。

75.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，还包括一个承载第四图案的装饰层，优选地一个印刷的装饰层。

76.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案和/或该第二图案包括一个边界，该边界对所述至少三个区域每个勾勒轮廓且将它与下一个界定开。

77.  根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，还包一个反射表面，该反射表面被定位成使得该第一图案和该第二图案中的一个被定位在该反射表面和该透明层之间，由此当从具有该第一图案和该第二图案中的另一个的一侧查看该设备时，可观察到两个图案都抵靠该反射表面。

78.  一种安全设备，包括第一元件图案和一个反射表面，该第一元件图案和该反射表面被一个透明层间隔开，该第一元件图案在取决于查看位置而不同的程度上阻挡由该设备反射到查看者的光的通路，其中该第一元件图案被配置成限定该设备的至少两个区域，其中当该设备绕第一倾斜轴线相对于查看者倾斜时，第一区域随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率，且当该设备绕不平行于该第一倾斜轴线的第二倾斜轴线相对于查看者倾斜时，第二区域随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率。

79.  根据权利要求78所述的安全设备，其中当该设备绕该第一倾斜轴线倾斜时，该设备的该第二区域在阻挡程度方面表现出大体上不改变。

80.  根据权利要求78或权利要求79所述的安全设备，其中该第一倾斜轴线和该第二倾斜轴线大体上彼此垂直。

81.  根据权利要求78到80中的任一项权利要求所述的安全设备，其中当从法线位置查看该设备时，该第一区域和该第二区域表现出它们之间大体上没有差别。

82.  根据权利要求78到81中的任一项权利要求所述的安全设备，其中对于每个区域，在随着倾斜角表现出的阻挡程度方面表现出最大改变速率时该区域所绕的倾斜轴线是由该区域的图案方向确定的，该图案方向位于该设备的平面内，该图案方向是由该第一元件图案的各向异性限定的，该第一区域的图案方向不平行于该第二区域的图案方向。

83.  根据权利要求82所述的安全设备，其中该第一区域的图案方向与该第二区域的图案方向成5度到90度之间的角，优选地在45度到90度之间，更优选地在75度到90度之间。

84.  根据权利要求78到83中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一区域和该第二区域彼此邻接或彼此间隔开不多于1cm，优选地不多于0.5cm。

85.  根据权利要求78到84中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一区域或该第二区域，或二者共同地，限定一个或多个信息项，优选地，字母、数码、符号、图像、图形或字母数字混合编制文本。

86.  根据权利要求78到85中的任一项权利要求所述的安全设备， 其中该第一区域围绕该第二区域的至少一部分，优选地围绕该第二区域的全部，该第一区域优选地呈现为该第一区域的背景。

87.  根据权利要求78到86中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一区域和/或该第二区域包括多个子区域，形成一个区域的一部分的每个子区域随着该设备倾斜在阻挡程度方面表现出相同变化。

88.  根据权利要求78到87中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该设备的至少三个区域被限定，所述至少三个区域构成第一组区域，当该设备绕不同的各自的倾斜轴线相对于查看者倾斜时，该第一组的至少三个区域的每一个随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率，由此随着倾斜方向相对于查看者改变，该第一组的所述至少三个区域中的不同的区域依次表现出其最大阻挡程度。

89.  根据权利要求88所述的安全设备，其中该图案被配置成使得，随着查看位置改变，用于该第一组的至少三个区域每个各自的极大值查看位置或极小值查看位置是按照与所述相应区域在第一连续方向上空间地安排在该设备上的顺序相同的顺序达到的。

90.  根据权利要求88或89所述的安全设备，其中每个各自的区域随着倾斜角在其阻挡程度方面表现出最大改变速率时所绕的倾斜轴线所处的角度相对于一个参考方向接连地从一个区域到相邻的下一个区域相继地增加，由此随着倾斜方向相对于查看者改变，相邻的区域依次表现出它们的最大阻挡或最小阻挡。

91.  根据权利要求88、89或90所述的安全设备，其中当从法线位置查看该设备时，该第一组的所述至少三个区域表现出它们之间大体上没有差别。

92.  根据权利要求88到91中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一组的所述至少三个区域的各自的图案方向形成一个图案方向集合，所述图案方向集合彼此在角度上间隔开5度到45度，优选地15度到40度，更优选地大约30度。

93.  根据权利要求88到92中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一组的所述至少三个区域的各自的图案方向形成一个图案方向集合，该图案方向集合在每一对在角度上相邻的图案方向之间彼此在角度上间隔开大体上相同的量。

94.  根据权利要求88到93中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一组的所述至少三个区域每个各自的图案方向与一个参考方向成一个角，该角接连地从一个区域到相邻的下一个区域相继地增加，优选地以一个大体上恒定的增量增加，由此随着倾斜方向相对于查看者改变，相邻区域依次表现出它们的最大阻挡或最小阻挡。

95.  根据权利要求88到94中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一组的所述至少三个区域的至少一个，优选地多个，位于该第一区域和该第二区域之间。

96.  根据权利要求95所述的安全设备，其中该第一组包括N个区域，所述N个区域中的(N-2)个区域位于该第一区域和该第二区域之间，所述N个区域每个随着倾斜角表现出其在阻挡方面的最大改变速率时所绕的各自的倾斜轴线在角度上彼此分开近似90/(N-1)度。

97.  根据权利要求96所述的安全设备，其中该第一组的N个区域每个随着倾斜角表现出其在阻挡方面的最大改变速率时所绕的各自的倾斜轴线相对于该第一区域的倾斜轴线的角，从该第一组的每个区域到下一个区域向着该第二区域增加。

98.  根据权利要求78到98中的任一项权利要求所述的安全设备，还包括位于该反射表面和该透明层之间的第二元件图案，该第二元件图案优选地被设置在该反射表面上或被设置在该反射表面内。

99.  根据权利要求98所述的安全设备，其中该第一图案相对于该第二图案的横向偏移在所述至少两个区域中的至少一些中是不同的，由此当从法线查看位置查看时在所述区域之间表现出差别，且当倾斜角沿着至少一个倾斜方向相对于查看者改变时，在所述区域之间表现出的差别改变。

100.  根据权利要求78到99中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一图案的元件是由多层形成的，最外层的外观优选地不同于面向该透明层的最内层的外观，最优选地在颜色方面。

101.  根据权利要求100所述的安全设备，其中该第一图案的元件的最内层在该设备的第一区域内的外观不同于在该设备的第二区域内的外观。

102.  根据权利要求78到101中的任一项权利要求所述的安全设备， 其中所述元件图案包括权利要求57到73或76中任何一项权利要求所述的特征。

103.  根据权利要求78到102中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该透明层包括一种有色的着色剂和/或一种安全物质，诸如，冷光材料、荧光材料、热变色材料、UV敏感材料、机器可读材料、双折射材料、极化材料或透明磁性材料。

104.  根据权利要求78到103中的任一项权利要求所述的安全设备，还包括一个承载第四图案的装饰层，优选地一个印刷的装饰层。

105.  根据权利要求78到104中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该反射表面是镜面反射的。

106.  根据权利要求78到105中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该反射表面包括一个与该透明层相邻的反射层，优选地包括金属材料，一个干涉层结构或一种折射率与该透明层不同的材料。

107.  一种安全设备，包括第一元件图案和交叠的第二元件图案，该第一元件图案和该第二元件图案被一个透明层间隔开，该第一图案和该第二图案共同地在取决于查看位置而变化的程度上阻挡穿过该设备透射到查看者的光的通路，该第一元件图案在其内限定其中不存在图案元件的第一镂空区域，且第二图案元件在其内限定其中不存在图案元件的第二镂空区域，该第一镂空区域的至少一部分与该第二镂空区域的至少一部分形状和尺寸相同且该第一镂空区域和该第二镂空区域彼此配准使得，至少当从法线查看时，光穿过所述两个镂空区域透射到查看者。

108.  根据权利要求107所述的安全设备，其中该第一镂空区域和该第二镂空区域每个在至少一个方向上具有最小尺度，该最小尺度小于或等于5mm，优选地小于或等于3mm，更优选地小于或等于1mm，还优选地小于或等于0.5mm，最优选地小于或等于250微米。

109.  根据权利要求107或108所述的安全设备，其中该第一镂空区域和该第二镂空区域在所有侧上分别由该第一图案和该第二图案围绕。

110.  根据权利要求107或108所述的安全设备，其中该第一镂空区域和该第二镂空区域每个分别接合相应的该第一图案或该第二图案的一个边缘。

111.  根据权利要求107到110中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该第一镂空区域和该第二镂空区域每个均具有的形式是一个信息项或其一部分，诸如，字母、数字或符号，或图形或图案，诸如，一个扭索状或精细的线图案。

112.  根据权利要求111所述的安全设备，其中该信息项由一个线宽构成，该线宽小于或等于5mm，优选地小于或等于3mm，更优选地小于或等于1mm，还优选地小于或等于0.5mm，最优选地小于或等于250微米。

113.  根据权利要求107到112中的任一项权利要求所述的安全设备，其中所述镂空区域的之一或两者都被设置有一个可视轮廓。

114.  根据权利要求107到113中的任一项权利要求所述的安全设备，其中在所述镂空区域之外，该第一图案和该第二图案共同地提供一个威尼斯百叶窗效果、一个云纹干涉图案、一个动画效果或一个光学可变效果。

115.  根据权利要求107到114中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该安全设备附加地包括权利要求1到106中的任一项权利要求所述的特征。

116.  一种安全物件，包括根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的安全设备，其中该安全物件优选地是一个安全线、安全带、安全补片、安全标注或转印箔。

117.  一种安全票券，包括根据权利要求116所述的安全物件，其中该安全物件优选地位于该票券的一个透明窗口区域内，或被插入作为一个窗口线，或被附着到该票券的一个表面。

118.  一种安全票券，包括根据权利要求1到115中的任一项权利要求所述的安全设备，该安全票券包括一种形成该安全设备的透明层的透明衬底。

119.  根据权利要求117或118所述的安全票券，其中该安全票券是以下任何之一：货币、识别票券、身份证、护照、执照、真实性证书、支票、邮票或任何其他有价值的票券。

安全设备
本发明涉及安全设备，诸如可用作与有价值的物件(诸如，包括纸币、护照、证书、执照等的安全票券)相关联的真实性标记的安全设备。
有价值的物件且特别是有价值的票券(诸如，纸币、支票、护照、识别票券、证书和执照)常常是伪造者和希望制造其赝品和/或对其内含有的任何数据做出改变的人的目标。通常这样的物件设置有多个可视安全设备，以用于核对该物件的真实性。实施例包括基于一个或多个图案(诸如，微缩文本、精细线图案、潜像、威尼斯百叶窗设备、透镜设备、云纹干涉设备和云纹放大设备)的特征，这些特征的每个生成一个安全视觉效果。其他已知的安全设备包括，全息图、水印、压印、穿孔和颜色偏移或冷光/荧光墨水的使用。对所有这样的设备共同的是，极其难于或不可能使用可用的复制技术(诸如，照相复印)复制由设备表现出的视觉效果。也可以采用表现出非可视效果(诸如，磁性材料)的安全设备。
已经发现具有光学可变外观——即，它们的外观在不同的查看角处不同——的安全设备特别有效，因为可通过倾斜或旋转设备并观察外观的预期改变来容易地核对设备的真实性。另一方面，这样的设备的照相复印品具有不随着查看位置变更而改变的静止外观。
已知用于形成光学可变设备的多种不同机制，而一个实施例是上文已经提及的威尼斯百叶窗设备。这包括两个图案，例如，被安排在透明间隔层的任一侧上的印刷的线图案。线图案沿着与另一个大体上相同的方向对准。当以透射方式以(在设备的法线和观察者之间的)一些角查看该设备时，两组线将呈现彼此棋盘格状镶嵌(tessellate)，阻挡光穿过该设备的通路且导致该设备呈现暗。以其他角，两组线将变得在更大或更小程度上彼此对准，允许光穿过该设备的通路且导致该设备呈现相对明。结果是安全设备随着查看角改变而呈现在暗外观和明外观之间切换。此效果将不可通过照相复印复制，且因此该设备提供合理的安全 度。然而，其视觉冲击相对低，且因此基于对承载这样的特征的物件的快速评估，其存在(或缺失)可能被忽视。另外，可使用例如金属墨仿制类似的暗/亮切换效果。
因此，为了领先于潜在的仿造者，一直需要开发新的安全设备和视觉效果。
根据本发明的第一方面，提供了一种安全设备，包括第一元件图案和交叠的第二元件图案，该第一元件图案和该第二元件图案被一个透明层间隔开，该第一图案和该第二图案共同地在取决于查看位置而变化的程度上阻挡穿过该设备透射到查看者的光的通路，其中该第一元件图案和该第二元件图案被配置成使得，当该设备绕第一倾斜轴线相对于查看者倾斜时，该设备的第一区域随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率，且当该设备绕不平行于该第一倾斜轴线的第二倾斜轴线相对于查看者倾斜时，该设备的第二区域随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率。
如下文详细讨论的，在任何查看角处由该设备表现出的阻挡程度可以以多种方式表明自身。图案元件一般会具有与透明层相比更大的光学密度。例如，图案元件可以是大体上不透明的，在此情况下，阻挡程度将对应于区域的表观暗度水平。替代地，图案元件可是半透明的和有色的，在此情况下，更大的阻挡程度可呈现为颜色强度增加或如果存在多于一种颜色则呈现为色调或色度的改变。为了简洁起见，下文的描述将通常提到设备的或其区域的“暗度”，且应理解的是，这仅是阻挡程度会如何影响设备的外观的一个实施例。
还应注意的是，“透射穿过”设备的光不必从该设备的一侧的光源透射穿过到在另一侧的查看者。这是许多优选实施方案中的情况，但是在下文讨论的有利的替代实施方式中，设备的一侧可设置有反射表面，使得来自该设备的一侧的光源的光可透射穿过该设备且穿过该设备反射回到与该光源在相同侧的观察者。
一个区域的阻挡水平随着倾斜角的改变速率确定当该设备倾斜(即，查看位置朝向或远离法线移动)一定量时区域的外观将如何改变。该改变速率受多种因素影响，包括如下文将描述的图案的安排。通过提供设 备的被配置成示出当设备绕不同轴线(即，在不同方向上)倾斜时它们的外观随着倾斜角的最大改变速率的两个区域，随着该设备移动可查看到所述两个区域之间差别的明显改变。尤其，当设备绕第一倾斜轴线倾斜时，第一区域将显示外观的显著改变，例如，从暗改变到亮，而第二区域通过相同的倾斜角度改变将保持外观相对不改变。当设备绕第二倾斜轴线倾斜时，所述两个区域的行为将反过来。因此，取决于倾斜方向，由该设备表现出的视觉效果不同，其增加的复杂性增强了设备的安全水平。另外，所述两个区域之间的差别(该差别在许多查看角处将是明显的)附加地使该设备能够用于传达信息，例如，数字、文本、图形等。
优选地，所述区域被配置成使得当该设备绕第一倾斜轴线倾斜时，该设备的第二区域在阻挡程度方面大体上未表现出改变。换言之，当该设备倾斜时，一个区域保持外观大体上静止且不改变，而另一个区域显示其最大变化速率。这使所述两个区域能够在视觉上最清楚地彼此区分开。然而，这并不是必须的，且在其他实施方案中，当该设备绕第一倾斜轴线倾斜时，所述两个区域都可显示一些变化，尽管相比之下第二区域的变化速率优选地非常低。相同的考量适用于当设备绕第二倾斜轴线倾斜时：优选地，该设备的第一区域现在将示出其外观大体上不变化，或变化非常少。
所述两个倾斜轴线可以彼此成任何非零角，但是优选地介于中间的角足够大以使得当设备绕第一轴线倾斜时由该运动导致的绕第二倾斜轴线的任何倾斜分量是小的。例如，所述轴线之间的角可以是大约45度或更大。在特别优选的实施方案中，第一倾斜轴线和第二倾斜轴线大体上垂直于彼此(例如，85度到95度)。
该设备的两个区域可具有不同的图案配置，使得当法线地查看该设备时，它们的外观彼此不同。然而，优选地是，当从法线位置查看该设备时，第一区域和第二区域表现出在它们之间大体上没有差别。因此，所述区域之间的任何边界可被大体上隐藏，使得所述两个不同区域的存在当从法线查看该设备时不是显而易见的，但当设备倾斜时显露。
可以藉以将此实现的一种方式是通过将区域配置成使得第一图案和第二图案之间的横向偏移在第一区域和第二区域每个中是相同的。在特别优选的实施例中，该第一图案和该第二图案之间的横向偏移使得， 该第一图案的元件对于该第二图案的元件互补，位于该第二图案的元件之间，由此，从法线查看位置，该第一区域和该第二区域每个均表现出它们的最大阻挡程度。因此，例如，当法线地查看该设备时，该设备的两个区域呈现暗。
在其他优选的实施方式中，该第一图案和该第二图案之间的横向偏移使得，该第一图案的元件对于该第二图案的元件非互补，定位成与该第二图案的元件直接成直线，由此，从法线查看位置，该第一区域和该第二区域每个均表现出它们的最小阻挡程度。因此，例如，当法线地查看该设备时，该设备的两个区域呈现亮。
当然，可改为实施两个图案之间的若干中间偏移，在此情况下，两个区域都将表现出若干中间阻挡水平。
有利地，对于每个区域，在随着倾斜角表现出的阻挡程度方面表现出最大改变速率时该区域所绕的倾斜轴线是由该区域的图案方向确定的，该图案方向位于该设备的平面内，该图案方向是由第一图案和第二图案共同地限定的，产生自该第一图案和/或该第二图案的各向异性或产生自该第一图案的元件相对于该第二图案的元件的横向定位，该第一区域的图案方向不平行于该第二区域的图案方向。图案方向可被归因于任何交叠图案对，起因于图案中任一个或两个的内在特征(例如，线元件的长轴线，或安排在网格上的点元件的相对定位)，或起因于一个图案中的特征相对于另一个图案中的特征的位置。为了当绕一个不同的轴线倾斜时每个区域随着倾斜角在阻挡方面表现出最大改变速率，因此，在此实施方式中，图案方向在所述两个区域每个内必须是不同的。
优选地，第一区域的图案方向与第二区域的图案方向呈5度到90度之间的角，优选地在45度到90度之间，更优选地在75度到90度之间，最优选地大约90度。该角越接近90度，当设备倾斜时所述两个区域之间的差别越明显。
该设备的两个区域可具有相对于彼此的任何位置，但是在优选的实施方案中，第一区域和第二区域彼此邻接或彼此间隔开不多于1cm，优选地不多于0.5cm。这有助于查看者感知随着设备倾斜所述两个区域之间的变化的差别。
所述两个区域可采取任何期望的形状，但在优选的实施方案中，第 一区域或第二区域，或二者共同地，限定一个或多个信息项，优选地字母、数码、符号、图像、图形或字母数字混合编制文本。在特别有利的实施例中，第一区域围绕第二区域的至少一部分，优选地围绕第二区域的全部，第一区域优选地呈现为该第一区域的背景。
每个区域可构成该设备的单个的、连续的区域。然而，在其他优选实施方案中，第一区域和/或第二区域包括多个子区域，构成一个区域的一部分的每个子区域随着设备倾斜在阻挡程度方面表现出相同变化。形成第一区域的一部分的子区域可由第二区域的部分彼此间隔开，或反之亦然。
根据本发明的第二方面，提供了一种安全设备，包括第一元件图案和交叠的第二元件图案，该第一元件图案和该第二元件图案被一个透明层间隔开，该第一图案和该第二图案共同地在取决于查看位置而变化的程度上阻挡穿过该设备透射到查看者的光的通路，其中该第一元件图案和该第二元件图案被配置以便限定该设备的至少三个区域，所述至少三个区域构成第一组区域，该第一组中每个区域当由查看者从至少一个极大值查看位置观察时表现出最大阻挡程度，且当由查看者从至少一个极小值查看位置观察时表现出最小阻挡程度，该至少一个极大值查看位置和该至少一个极小值查看位置为每个区域构成一个峰值查看位置集合，且其中分别与该第一组的区域每个相关联的峰值查看位置集合彼此不同。
因为用于每个区域的峰值查看位置集合是不同的——即，当从一个或多个位置查看时，每个区域显示其最大阻挡水平，所述一个或多个位置与该组的任一其他区域的显示其最大阻挡水平所在的位置不相同(不完全相同)；和/或当从一个或多个位置查看时，每个区域显示其最小阻挡水平，所述一个或多个位置与该组的任一其他区域的显示其最小阻挡水平所在的位置不相同(不完全相同)——随着设备倾斜和/或旋转，每个区域在外观上不同地改变。应注意的是，与所述区域的两个或更多个相关联的峰值查看位置集合可共享一个或多个极大值查看位置，或一个或多个极小值查看位置，但是用于任何两个区域的极大值查看位置和极小值查看位置的全集将彼此不一致(因为在此情况下，在倾斜/旋转期间所述两个区域的行为将是相同的)。如果一个区域在一个查看位置 处表现出最大且另一个区域在相同的查看位置处表现出最小，则这些不是一致的峰值查看位置，因为一个是最大然而另一个是最小，且因此这些区域将在那个查看位置处具有相反的外观。
应理解的是，术语“阻挡”在此具有的意义与关于本发明的第一方面讨论的意义相同，且图案元件一般具有比透明层更高的光学密度，例如有色的和/或不透明的。因此“阻挡”的改变可作为区域的暗度和/或颜色的改变而被感知。
术语“最小/极小值”和“最大/极大值”分别指的是考虑所有查看位置时由讨论中的区域表现出的最低阻挡水平和最高阻挡水平。取决于设备的构造，例如，在任何旋转角或倾斜角处所述区域中的一个或多个可能永远不会表现出100％的阻挡，且因此极大值查看位置是看到可由讨论中的区域实现的最大阻挡水平的那些位置。同样地，一个区域不需要表现出在任何查看角处理论上对两个图案(例如，其中图案元件与每个图案中的间隙的比是50％)可能的最小阻挡水平——极小值查看位置是示出最低可实现的阻挡水平的那些位置。对于不同的区域，最大阻挡和/或最小阻挡的实际值可是不同的(例如，如果在区域之间图案元件不同)，但是在优选的实施方式中对于一组的每个区域是大体上相同的。
通过提供该设备的至少三个区域，随着该设备倾斜和/或旋转，所述至少三个区域以此方式表现出不同的行为，结果是动态视觉效果。随着查看位置经历从一个位置到另一个位置的某些改变，所述至少三个区域中的不同的一个显示最高阻挡水平，或类似地，最高透射水平。因此，例如，该设备的最暗的部分呈现从一个区域移动到另一个区域。取决于设备的构造，可能需要在特定方向上或绕特定轴线倾斜和/或旋转以感知表观“运动”。尽管如此，此显著效果对于测试和观察是直接的，且因此提供特别高的安全水平。应注意的是，该设备可包括附加区域，所述附加区域可以构成也可以不构成第一组的一部分，如下文进一步讨论的。
可以以任何顺序安排第一组的区域且第一组的区域可被安排在该设备上的任何位置处。例如，随着设备倾斜和/或旋转，该设备的最暗的部分可呈现从一个区域跳到另一个区域，或是以可识别的序列或是以伪随机的方式。然而，在特别优选的实施例中，第一图案和第二图案被 配置成使得，随着查看位置改变，用于该第一组的至少三个区域每个各自的极大值查看位置或极小值查看位置是按照与所述相应区域在第一连续方向上空间地安排在该设备上的顺序相同的顺序达到的。换言之，例如，第一组的相继的区域可一个接一个地依次表现出它们的最大暗度水平或最小暗度水平，使得随着设备倾斜或旋转，该设备的最暗的部分或最明的部分显得在连续方向上(例如，沿着直线或曲线，或朝向2D形状的中心或外部)移动。这提供了具有特别强烈的视觉冲击的设备，因为眼睛沿着该运动方向被引导。对于这而言并不必适用于所有倾斜/旋转角的改变；例如，在非常高的倾斜角处(例如，距法线大于60度)，所述区域显示最大阻挡的顺序可改变。然而，期望的顺序优选地至少被维持在更小的倾斜角处(例如，距法线小于30度)。
在一些优选实施方案中，第一组的区域空间地彼此相邻安排在该设备上，使得随着该设备倾斜和/或旋转，相邻区域依次表现出它们的最大阻挡或最小阻挡。这提供了平滑且本能的移动效果。然而，在其他有利的实施方案中，第一组的区域可彼此间隔开，优选地由该设备的其他区域间隔开，如下文将进一步讨论的。
优选地，至少当从远离法线的位置查看时，该第一组的至少三个区域每个表现出不同的阻挡程度。这赋予该设备多色调或灰阶外观。然而，在某些查看位置处，所述区域中的两个或更多个可表现出相同的阻挡水平。
在特别优选的实施方案中，其中，第一组的区域彼此相邻，第一组的区域表现出的阻挡程度至少当从远离法线的静止位置查看时接连地从一个区域到相邻的下一个区域增加，使得所述区域共同地在该设备上表现出在空间上有梯度的阻挡程度。换言之，暗度水平(例如)在该设备上从一个区域到下一个区域逐步地逐渐增加或减少。这可被用于赋予该设备三维深度的印象且有助于创建暗区域和亮区域在该设备上的平滑移动的错觉。
为了查看者可充分地理解所述区域的外观的改变，第一图案和第二图案应被配置在每个区域内，使得可在可用的查看位置范围处感知充分的变化。因此，有利地，所述区域每个在一个非零倾斜角处具有一个相关联的极大值查看位置，该非零倾斜角小于90度，优选地小于60度， 更优选地小于45度，最优选地小于30度。所述区域每个在这些范围内的非零倾斜角处可以替代地或附加地具有一个极小值查看位置(即，将观察到最小阻挡水平的查看位置)。极大值查看位置和/或极小值查看位置越靠近法线(即，阻挡水平随着倾斜角的改变速率越大)，为了观察到该设备的完全视觉效果所必须的倾斜量就越小，且随着倾斜发生的动态视觉效果显得越快地“移动”。
存在两种主要的机制，在一个优选实施方案中，单独地或共同地使用所述两种主要机制以实施上述效果，导致设备响应于倾斜或旋转或二者。
在第一优选实施方式中，当设备绕不同的各自的倾斜轴线相对于查看者倾斜时，第一组的至少三个区域每个随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率，由此随着倾斜方向相对于查看者改变，该第一组的至少三个区域中的一个不同的区域依次表现出其最大阻挡程度或最小阻挡程度。因此，随着设备在任何一个方向上倾斜，所述至少三个区域将显示不同的行为，且随着倾斜的设备旋转(即，倾斜方向/倾斜角渐进地改变)，所述区域中的不同的区域将被优化以表现出最大变化速率。
在特别优选的实施方案中，第一组的每个区域各自随着倾斜角在其阻挡程度方面表现出最大改变速率时所绕的倾斜轴线所处的角度相对于一个参考方向接连地从该第一组的一个区域到下一个区域相继地增加，由此随着倾斜方向相对于查看者改变，该第一组的区域沿着一个连续方向依次表现出最大阻挡或最小阻挡。因此，随着设备旋转，当从偏离轴线位置查看时，该设备的最暗的区域和最亮的区域显得在一个可识别的方向上(例如，沿着直线或曲线，或朝向该设备的内部或外部)移动。优选地，该第一组的区域彼此相邻，使得该移动呈现从一个区域到直接相邻的区域平滑地发生。然而，这并不是必须的，且该组的区域可间隔开，例如，如下文讨论的，被该设备的其他区域间隔开。
有利地，当从法线位置查看该设备时，该第一组的至少三个区域表现出它们之间大体上没有差别。换言之，所述区域每个对位于设备法线上的查看者显示大体上相同的阻挡水平。以此方式，当从法线查看时，所述区域之间的边界对于裸眼是不可区别的，使得由所述区域限定的任何信息被隐藏，但当该设备倾斜时，所述信息将被显露。
在一个特别优选的实施例中，第一图案和第二图案之间的横向偏移的量在该第一组的至少三个区域每个中是相同的。例如，在某些有利的实施方案中，第一图案和第二图案之间的横向偏移使得该第一图案的元件对于该第二图案的元件互补，位于该第二图案的元件之间，由此从法线查看位置，该第一组的至少三个区域每个均表现出它们的最大阻挡程度。因此，当从法线查看时，所述三个区域全部都可呈现暗。
在其他优选的情况下，第一图案和第二图案之间的横向偏移使得，该第一图案的元件对于该第二图案的元件非互补，定位成与该第二图案的元件直接成直线，由此从该法线查看位置，该第一组的至少三个区域每个均表现出它们的最小阻挡程度。在此情况下，当从法线查看时，所述三个区域全部都可呈现亮。
所述区域可具有若干中间偏移值(即，在互补与非互补之间)，在此情况下，当从法线查看时，每个区域均将表现出中间阻挡水平。
有利地，对于第一组的每个区域，在随着倾斜角表现出的阻挡程度方面表现出最大改变速率时该区域所绕的倾斜轴线是由该区域的图案方向确定的，该图案方向位于该设备的平面内，该图案方向是由该第一图案和该第二图案共同地限定的，产生自该第一图案和/或该第二图案的各向异性或产生自该第一图案的元件相对于该第二图案的元件的横向定位，该第一组的每个区域的图案方向是不同的。如上文已经提及的，基于一个图案或两个图案中的方向特征或基于两个图案的相对位置，一个图案方向可归因于任何一对第一图案和第二图案。通过为每个区域选择一个不同的图案方向，当在不同的方向上倾斜时，各个区域将表现出它们的最大阻挡水平变化速率，如上文描述的。
第一组中的一个区域和另一个区域之间在图案方向上的角度差确定随着设备旋转示出最大阻挡水平的区域呈现从一个区域移动到下一个区域“有多快”：角度差越大，则在表现出最大阻挡的区域将呈现改变之前需要的旋转越多，且因此运动效果越慢(尽管区域之间的大步长改变可导致“闪光”或突然动态效果)。如果角度差是小的，则接连的相继区域可表现出彼此类似的行为，使得它们彼此不那么可区分。在某些实施方式中这可能是有益的，但是一般为了更清楚地限定动态效果，区域之间的较大的视觉区别是优选的。已经发现特别有效地是，如果第 一组的至少三个区域的各自的图案方向形成一个图案方向集合，所述图案方向集合彼此在角度上间隔开5度到45度，优选地15度到40度，更优选地大约30度。
另外，虽然并不是必须的，如果是有利的，则第一组的至少三个区域的各自的图案方向形成图案方向集合，该图案方向集合在每一对在角度上相邻的图案方向之间彼此在角度上间隔开大体上相同的量。这导致随着设备旋转的表观运动效果以大体上恒定的速率在区域之间移动。在其他情况下，循序的区域之间的图案方向改变的量在该设备的不同区域内是不同的，以提供加速和/或减速的错觉。
如上文提及的，该组的至少三个区域可以任何顺序安排使得运动呈现从该设备的一部分“跳”到另一部分。然而，在特别优选的实施方案中，第一组的至少三个区域每个各自的图案方向与一个参考方向成一个角，该角接连地从该第一组的一个区域到下一个区域相继地增加，优选地以大体上恒定的增量增加，由此随着倾斜方向相对于查看者改变(即，倾斜的设备被旋转)，该第一组的区域沿着一个连续方向依次表现出它们的最大阻挡或最小阻挡，该第一组的区域优选地彼此相邻。因此，该运动显得在一个连续方向上移动且优选地以一个连续的速率移动。
可提供区域的任何搭配。例如，所述至少三个区域可以被配置成当绕位于彼此小于90度内(例如，彼此在30度到60度之间)的倾斜轴线倾斜时显示它们的最大阻挡变化速率。然而，有利的是，如果第一组的至少三个区域包括第一区域和第二区域，该第一区域和该第二区域分别随着倾斜角在它们的阻挡程度方面表现出最大改变速率时所绕的倾斜轴线位于彼此成近似90度处。以此方式，无论该设备在哪个方向上倾斜，至少该第一区域或该第二区域(或二者)将显示阻挡水平的改变且该设备将不显得静止。另外，随着设备旋转和/或倾斜，最大阻挡水平和最小阻挡水平二者将是在该设备的不同区域内可见的。有利地，该第一组的至少三个区域的至少一个，优选地多个，位于该第一区域和该第二区域之间。因为这些中间区域将在与第一区域和第二区域被优化所对于的正交轴线不同的倾斜轴线上最佳地(最快地)操作，这些中间区域将提供中间阻挡水平。
有利地，第一区域和第二区域在图案方向上的改变在所述中间区域 上均匀地传播。换言之，优选地，第一组包括N个区域，所述N个区域中的(N-2)个区域位于该第一区域和该第二区域之间，所述N个区域每个随着倾斜角在阻挡方面表现出其最大改变速率时所绕的各自的倾斜轴线在角度上彼此分开近似90/(N-1)度。
如前所述，所述中间区域可以是以任何顺序的，但是优选地，该第一组的N个区域每个随着倾斜角表现出其在阻挡方面的最大改变速率时所绕的各自的倾斜轴线的角相对于该第一区域的倾斜轴线的角，从该第一组的每个区域到下一个区域向着该第二区域增加。因此，当远离法线查看时，该移动将显得以连续的方式从一个区域到下一个区域移动，且该设备将具有一个有梯度的外观。
用于获得所描述的动态视觉效果的第二种主要机制是从一个区域到另一个区域改变所述两个区域之间的横向偏移。因此，在进一步优选的实施方式中，第一图案相对于第二图案的横向偏移在第一组的至少三个区域每个中是不同的，由此当从法线查看位置查看时，第一组的区域每个之间表现出差别，且当倾斜角沿着至少一个倾斜方向相对于查看者改变时，第一组的区域每个之间表现出的差别改变。通常，显露差别改变的至少一个倾斜方向可以平行于横向偏移的方向，但是取决于所讨论的图案，这并不是必须的。显露差别改变的至少一个倾斜方向优选地是图案在阻挡水平方面表现出最快的改变所沿的倾斜方向，如上文讨论的——例如，垂直于线图案的伸长方向。差别的改变可采取任何形式，但是通常，随着设备在至少一个方向上倾斜，所述区域中的不同的区域将一个接一个地表现出它们的最大阻挡水平或最小阻挡水平。因此，优选地，在沿着至少一个倾斜方向的不同的倾斜角处，第一组的至少三个区域中的不同的区域表现出最大阻挡。
在特别有利的实施方案中，第一图案和第二图案之间的横向偏移在一个恒定的偏移方向上从第一组的一个区域到下一个区域相继地增加，优选地以恒定的增量增加，由此，在任何查看位置处，该第一组的区域共同地在该设备上表现出在空间上有梯度的阻挡程度，且随着倾斜角沿着该至少一个倾斜方向改变，该第一组的区域接连地沿着一个连续方向依次表现出最大阻挡。这产生一个特别强烈的视觉效果，因为由表观移动在一个连续方向上引导眼睛。
如前所述，优选地是，第一组的区域彼此相邻，使得移动显得平滑。然而，这并不是必须的且所述区域可间隔开(例如，1cm或更少)，可选地由该设备的其他区域间隔开。
有利地，该第一图案和该第二图案之间的横向偏移接连地从该组的一个区域到另一个区域(优选地该第一组的下一个区域)增加小于Q/4的一个量，其中Q是在横向偏移方向上该图案的节距，优选地小于或等于Q/6，更优选地小于或等于Q/8。这导致多阻挡水平的多色调或灰阶外观，且如果该增加是接连地从该设备的一个区域到下一个区域，则这在该设备上呈现为渐变，且当该设备倾斜时，该设备的“最暗的”部分显得在一个连续方向上移动。应注意的是，这些移位量是基于该移位是在与图案在阻挡水平方面表现出最快改变的倾斜方向平行的方向上(例如，垂直于线图案的伸长方向的方向)的假设。如果移位在另一个方向上发生，在该移位在此方向上的分量与图案在阻挡水平方面表现出最快改变的倾斜方向平行是关键，且优选地取上文提及的值。
优选地，第一组的至少三个区域包括第一区域和第二区域，该第一区域具有近似为零的横向偏移，由此该第一图案和该第二图案是非互补的，且该第二区域具有Q/2的横向偏移，其中Q是在横向偏移方向上该图案的节距，且该第一组的至少三个区域的至少一个，优选地多个，位于该第一区域和该第二区域之间。因此在该第二区域内，第一图案和第二图案是彼此互补的。因此，当从法线查看时，该第一区域将表现出其最小阻挡水平且该第二区域将表现出其最大阻挡水平，其中中间区域显示中间阻挡水平。这确保在该设备内可看到最大差别程度。
有利地，循序的区域之间的横向偏移的差近似相等。因此在一个优选的实施例中，第一组包括N个区域，所述N个区域中的(N-2)个区域位于该第一区域和该第二区域之间，用于所述N个区域每个各自的横向偏移彼此相差近似Q/(2(N-1))。在一个特别优选的实施方案中，用于所述N个区域每个各自的横向偏移，相对于该第一区域的横向偏移，接连地从第一组的每个区域到下一个区域朝向第二区域增加。
可以多种方式实施横向偏移的变化。在第一优选的实施方案中，在第一图案和第二图案的仅一个内，第一组的第二区域和第三区域内的元件相对于第一区域中的元件横向移位，以提供区域之间的横向偏移的改 变。换言之，一个图案的元件在第一区域、第二区域和第三区域上具有恒定的周期性和间隔，同时另一个图案包含该区域边界处的移位。
在第二优选的实施方案中，在第一图案和第二图案的每个中，第一组的第二区域和第三区域中的元件相对于第一区域中的元件横向移位，以提供区域之间的横向偏移的改变，第一图案中的元件的横向移位的方向与第二图案中的元件的横向移位的方向相反。换言之，在两个图案之间“共享”偏移变化。偏移移位的量在两个图案中可以相同或不同。
在一个有利的实施方案中，第一组的至少三个区域中的至少一对具有幅度大体上相等但方向相反的横向偏移(相对于第一区域中的至少一对)，由此当从法线位置查看该设备时，该对区域表现出大体上相等的阻挡程度，然而当该设备沿着平行于该偏移方向的倾斜方向相对于查看者倾斜时，该对区域中的一个表现出增加的阻挡程度，同时该对区域中的另一个表现出减少的阻挡程度。这产生一个特别显著的视觉效果，因为当该设备倾斜时，所述两个区域将表现出相反的行为。
如已经讨论的，还可通过在区域之间变化图案方向实现所述区域之间的动态效果。在横向偏移变化的情况下，在某些优选的实施方案中，图案方向在区域之间不变化。因此，有利地，位于该设备的平面内的一个图案方向在每个区域内由第一图案和第二图案共同地限定，产生自该第一图案和/或该第二图案的各向异性或产生自该第一图案的元件相对于该第二图案的元件的横向定位，该第一组的至少三个区域每个的图案方向优选地是平行的。在一个特别有效的实施方案中，该设备还包括第四区域，在该第四区域中该图案方向与该第一组的至少三个区域的图案方向成一个非零角，优选地近似90度，由此随着该设备在平行于该偏移方向的倾斜方向上倾斜，与该第一组的至少三个区域相比，该第四区域在阻挡程度方面随着倾斜角表现出更低的改变速率，优选地大体上没有改变。因此，第四区域表现出的行为不同于第一组的行为，导致第四组与第一组之间的清楚的差别。如果需要，第四区域可被配置成限定信息(例如，以数字、字母、符号或图形的形状设置的信息)，其中第一组区域用作动态背景，或反之亦然。
如上文提及的，除了第一组的区域之外，该设备可以包括一个或多个另外的区域。因此，在一个优选的实施方案中，第一元件图案和第二 元件图案还被配置以便限定第二组区域，该第二组区域包括该设备的至少两个(优选地至少三个)另外的区域，该第二组中的每个区域当由查看者从至少一个极大值查看位置观察时表现出最大阻挡程度，且当由查看者从至少一个极小值查看位置观察时表现出最小阻挡程度，该至少一个极大值查看位置和该至少一个极小值查看位置构成用于每个区域的峰值查看位置集合，且其中与该第二组的区域每个相关联的峰值查看位置集合彼此不同，该第一图案和该第二图案被配置成使得，随着查看位置改变，该第二组区域显示的阻挡水平的改变不同于由该第一组区域表现出的阻挡水平的改变。可使用上文对于第一组所描述的任何技术实施该第二组区域。例如，该第二组可包括不同图案方向的区域或变化的横向偏移的区域。所选择的技术对于第一组和第二组可以是不同的。如果需要，该第二组可替代地是“静止的”，区域之间没有任何动态变化。可设置任何数量的区域组。
在一个特别优选的实施方式中，第一图案和第二图案被配置成使得，随着查看位置改变，用于第二组区域的至少两个区域每个各自的极大值查看位置或各自的极小值查看位置是按照与相应区域在不同于第一连续方向的第二连续方向上空间地安排在该设备上的顺序相同的顺序达到的。这产生一种强烈的视觉冲击，该视觉冲击是使用其他手段极其难于模仿的。
在设备中，多组区域可彼此隔离或彼此相邻安排。然而，如果第一组的区域和第二组的区域在该设备上彼此交替，则是有利的。这增加了复杂度，从而增加了该设备的安全水平，且还可被用于改善总体视觉效果。
在一个特别有利的实施方案中，第一图案相对于第二图案的横向偏移在第二组的至少两个区域每个中是不同的，由此当从法线查看位置查看时，在该第二组的区域每个之间表现出差别，且当倾斜角沿着至少一个倾斜方向相对于查看者改变时，在该第二组的区域每个之间表现出的差别改变，其中第一组内的偏移方向不平行于第二组内的偏移方向。因此，所述两组区域被优化以当设备在不同的方向上倾斜时表现出动态视觉效果。这有助于确保，无论该设备在哪个方向上倾斜，所述区域的至少一些将表现出期望的动态效果。
然而，提供许多组区域，优选地，由第一图案和第二图案共同地限定的图案方向，或第一图案与该第二图案之间的横向偏移，二者中任一个或二者都从该设备的一个区域到另一个区域变化。尽管如此，多于一个的区域可共享相同的偏移量和图案方向，且因此随着设备的倾斜显示相同的外观。
该设备的区域可被安排有相对于彼此的任何期望的定位。然而，优选的是，所述区域的至少一些彼此邻接或彼此间隔开不多于1cm，优选地不多于0.5cm。这有助于查看者感知所述区域之间的差别随着该设备倾斜和/或旋转的改变。
该设备可采取任何配置，但是在优选的实施例中，所述区域可被安排以彰显或涉及在倾斜和/或旋转时感知的动态效果。例如，在优选的实施例中，该设备的区域沿着一条线安排，优选地一条直线。在其他优选的实施方式中，该设备的区域是同心的，优选地圆形、正方形、矩形、三角形或任何其他形状。在另一些有利的实施方案中，该设备的区域被安排成形成一个或多个符号、字母、数字、形象化图形或螺旋形，优选地圆螺旋形、三角螺旋形或方螺旋形。
现在参照本发明的第一方面和第二方面，在许多实施方式中，图案元件的尺寸或权重(例如，线宽)在该设备上将是恒定的。然而，这可被变化以将附加的视觉效果引入到该设备。因此，在一个优选的实施例中，组成第一图案和/或第二图案的元件的尺寸或权重在该设备上取决于显得叠加在该设备上的第三图案变化，相对高的元件尺寸或权重的位置与它们周围相比在所有查看位置处表现出相对高的阻挡程度，且相对低的元件尺寸或权重的位置与它们周围相比在所有查看位置处表现出相对低的阻挡程度。例如，所述图案的一个或二者都可采取遮蔽制品(screened working)的形式，其具有的元件尺寸或权重的变化给予色调的变化，该色调的变化可被用于传达信息，诸如，字母数字混合编制文本、字母、数码、符号或图形。作为结果的图像在该设备倾斜和/旋转时将保持静止，其中已经描述的动态效果呈现为对该图像的背景。该图像可以或不可以与组成该设备的多个区域的形状或位置有关。
优选地，在该设备的每个区域内，第一图案和第二图案的每个是周期性的且具有相等的周期。然而，所述图案的周期可以从一个区域到另 一个区域变化且这可被利用以在该设备倾斜或旋转时使该动态效果的表观“速度”变化。
第一图案和第二图案可采取许多不同形式，但是优选地适合于近似地彼此棋盘格状镶嵌。换言之，应优选的是，有可能使所述两个图案相对于彼此(在理论上，而非在实际上)移动，使得一个的图案元件或多或少精确地“填充”另一个的间隙(或次要图案元件)。然而，此棋盘格状镶嵌并非必须是准确的。在优选的实施例中，该第一图案和/或该第二图案包括以下任一个：
·线元件，优选地直线线元件、正弦曲线线元件、z字形线元件，可选地由沿线布置的点元件形成；
·点元件，被安排在一个规则网格上，优选地在一个正交网格上或在一个棋盘图案上；
·环形元件，被安排在一个规则网格上。
所谓的“点”元件不需要是圆形的，而是可采取任何形状，包括标记，诸如，数字、字母或其他符号。线或点元件还可含有负标记，诸如由元件内部的间隙限定的字母或数字，且类似地线或点元件可由联合起来或未联合起来的多个正标记组成。
如已经提到的，第一图案和/或第二图案的元件可与同一图案内的其他元件通过间隙(即，缺少图案元件)或通过差别元件(“次要图案元件”)间隔开。有利地，在第一图案和/或第二图案中，元件与介于中间的间隙或差别元件的表面面积比例是在30％到70％之间，优选地在40％到60％之间，更优选地近似50％。然而，如上文提及的，这在该设备上是可变化的，可选地，取决于第三图案，例如，以限定信息。此外，不论是否强加第三图案，元件与介于中间的间隙或差别元件的比例(例如，在整个设备上)可引起不同的效果。例如，已经发现，与较低线权重图案相比较，随着设备倾斜和/或旋转，较高的线权重(例如，60％)导致区域之间的暗/明差别程度更大。如此，元件与介于中间的间隙或差别元件的比例可被选择以用于每个个体设备实现期望的效果。
图案尺度与两个图案之间的距离(由透明层设定)的纵横比也影响阻挡水平随着倾斜角的改变速率，且因此影响为了感知所描述的外观改变该设备所必须的倾斜角。一般，第一图案和/或第二图案的图案节距 与透明层的厚度的比越小，该改变速率越快，因此所需要的倾斜角将越小且将更容易获得所述效果。如此，用可用图案形成技术可实现的节距：厚度比(“Q：d”比)的极小值一般是优选的。然而，实际上，本发明人已经发现，最有利的是，如果该比在1.5:1到3:1之间，优选地在1.67:1到2.33:1之间，更优选地大约2:1。
可通过形成图案的技术限制图案元件的最小尺寸。该尺寸优选地被保持较小，以提高上文提及的比且还为了个体元件不对观察者过度显眼。优选地，第一图案和/或第二图案的元件具有的最小尺度(例如，线宽，L)在50微米到150微米的范围内，优选地大约100微米。有利地，第一图案和/或第二图案具有的节距Q在100微米到300微米的范围内，优选地大约200微米。
每个区域可具有适合于所选择的设备配置的任何尺寸和形状。对每个区域的尺寸没有最大尺寸限制。优选地，每个区域具有的最小尺度是第一图案和/或第二图案的节距的至少1倍。换言之，每个区域将在需要的图案方向和/或偏移上含有至少一个图案重复。如果在每个区域内有一个单个图案重复，且所述区域以如上文描述的接连的顺序安排，则动态效果在一个区域和下一个区域之间将呈现大体上连续而没有清楚的分界线。随着所述区域的尺寸相对于图案重复增加，动态效果变得“逐步”增加，其中离散区域每个在每个查看位置处表现出均匀的外观，该均匀的外观可与下一个区域区分。两个实施方式技术都可被使用以得到良好效果。
如上文提及的，在本发明的第一方面和第二方面的某些优选的实施方案中，第一图案和/或第二图案的元件是大体上不透明的，使得由一个区域表现出的阻挡程度的增加呈现为该区域的暗度的增加。然而，这并不是必须的且在其他情况下，第一图案和/或第二图案的元件是有色的和/或半透明的，使得由一个区域表现出的阻挡程度的改变显示为该区域的颜色在其色度、色调、不透明度和/或明度方面的改变。例如，第一图案的元件可具有第一颜色且第二图案的元件可具有不同的第二颜色。因此随着该设备倾斜，所述两种颜色将通过眼睛在不同程度上被“混合”，从而呈现为不同阴影。
在本发明的所有方面中，可使用任何期望的技术形成所述两个图案。 在优选的情况下，第一图案和/或第二图案优选地被印刷(例如，通过偏移、平板印刷或凸版印刷来印刷)、被金属化、通过掩膜被曝光(例如，光感材料)、被激光标记到该透明层上或到该透明层内。例如，为了实现非常高的分辨率，可有利地使用光致图案化技术，诸如我们的英国专利申请No.1117523.9中公开的那些。所述图案元件可包括单个材料层或由多个配准的层形成。例如，如果所述元件是金属的且是由金属化区域的图案化创建的，则每个图案元件可包括抗蚀材料层和金属层。在图案元件是多层的情况下，这些层可具有彼此不同的外观(例如，不同颜色)。例如，在特别优选的实施方式中，图案元件的最外层(远离透明层)可具有一种颜色(例如，金属银色)，同时最内层(面向透明层)可具有另一种颜色(例如，红色)，使得当从该设备的与另一侧相对的一侧查看时一个图案内的元件的颜色是不同的。此“内”颜色层在某些查看角处被隐藏，且随着设备倾斜在更大或更小程度被显露。如果该“内”颜色对于第一图案和第二图案是不同的，则除了在倾斜时的颜色变化之外，该设备还将取决于从哪一侧查看该设备而呈现不同的颜色外观。
如上文提及的，该安全设备可被设计用于以透射方式查看，其中该设备的所有层至少是半透明的(除了形成图案元件的材料，其可以是不透明的)。然而，在其他实施方式中，期望所述效果是通过反射查看模式可查看的，且因此该设备优选地还包括一个反射表面，该反射表面被定位成使得第一图案和第二图案中的一个被定位在该反射表面和该透明层之间，由此当从具有第一图案和第二图案中的另一个的一侧查看该设备时，对着该反射表面两个图案都可观察到。
在此实施方式中，可根据上文讨论的选项中的任何一个安排所述两个图案。然而，对于所述设计中的至少一些，作为结果的光学效果可能与用带有相同的两个图案的设备的透射版本获得的结果不相同。这是由于，以第一图案和第二图案中的无论哪个的反射图像形式而存在的附加图案，是与反射表面间隔开的。例如，在第一图案和第二图案具有以上文讨论的方式从一个区域到下一个区域变化的横向偏移的情况下，由于所述图案之一或两者都与它们的反射相互作用，随着该设备倾斜，该偏移的视觉效果将与附加的阻挡变化结合。这可被用于生成非常难于仿制 的特别复杂的视觉效果。如果与反射表面间隔开的图案是由不同颜色的多个层形成的，如上文所描述的，则反射图像图案可具有与原始图像图案的颜色不同的颜色，将更进一步的复杂度水平引入该效果。
为了更进一步增加设备的安全性，第一图案和/或第二图案的元件可包括安全物质，诸如，冷光材料、荧光材料、热变色材料、UV敏感材料、磁性材料、双折射材料或极化材料。例如，这样的材料可被包括在多层图案元件的任何一层或多层内。替代地或附加地，透明层可包括有色的着色剂和或安全物质，诸如，冷光材料、荧光材料、热变色材料、UV敏感材料、双折射材料或极化材料。
该设备还可包括承载第四图案的装饰层，优选地印刷的装饰层。这可被用于例如限定图像的轮廓，以上文讨论的动态效果“填充”该图像或为其提供背景。
该第一图案和/或该第二图案还可包括一个边界(通常被称为“发丝线”)，该边界对所述至少三个区域每个勾勒轮廓且将它从下一个界定开。包括这样的发丝线导致每个区域之间的更强烈的视觉区别，而省略该发丝线则产生“更平滑的”效果。取决于该设备的设计，可以优选两种方法中的任何一种。
根据本发明的第三方面，提供了一种安全设备，包括第一元件图案和一个反射表面，该第一元件图案和该反射表面被一个透明层间隔开，该第一元件图案在取决于查看位置而变化的程度上阻挡由该设备反射到查看者的光的通路，其中该第一元件图案被配置成限定该设备的至少两个区域，其中当该设备绕第一倾斜轴线相对于查看者倾斜时，第一区域随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率，且当该设备绕不平行于该第一倾斜轴线的第二倾斜轴线相对于查看者倾斜时，第二区域随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率。
本发明的第三方面利用已经相对于本发明的第一方面和第二方面所描述的相同的原理来实现光学可变视觉效果。然而，却不是将第一图案和第二图案设置在透明层的任何一侧上(尽管这样的第二图案可被包括，如下文讨论的)，在本发明的第三方面中，该第二图案是作为该第一图案的反射形成的“虚拟”图案。当以反射方式查看该设备时，观察者感知第一图案和通过反射表面形成的其反射的结合。随着该设备倾斜 和/或旋转，由于由透明层导致的间隔，第一图案和其反射的位置将显得以与先前描述的方式相同的方式相对于彼此移动。换言之，第一图案和其反射图像协作以在取决于倾斜角而变化的程度上阻挡由该设备反射的光。因此，在某些查看角处，第一图案将呈现在其由反射的虚拟图案的元件填充的图案元件之间具有空间，从而表现出最大阻挡水平，同时在其他倾斜角处，真实的图案元件和虚拟的图案元件将在更大或更小程度上交叠，导致更低的阻挡水平。如前所述，将理解的是，术语“阻挡”在此具有的意义与关于本发明的第一方面和第二方面讨论的意义相同，且与透明层相比，第一图案的元件一般具有更高的光学密度，例如有颜色和/或不透明。因此感知的阻挡水平的改变可呈现为设备的暗度的改变，或可呈现为颜色或颜色密度的改变。
通过以此方式——使用反射层——形成该设备，可在反射光下查看到本发明的第一方面和第二方面的先前描述的“切换”或动态视觉效果。这是有用的，因为该设备然后可被包含到或被应用到任何物品，且不需要该物品的透明部分和半透明部分与该设备对准以允许光穿过其中的透射。
例如，该设备可被制造成安全线，以常规方式将该安全线包含到纸币内，其中该线的部分仅通过该纸币的一侧上的窗口显露，或该设备可被包括在粘贴物类型物件内以便应用于任何物件。
本发明的此方面的另一个优点是，图案之间的任何特定的节距与间隔的比(Q：d)所要求的透明层的厚度小于本发明的先前方面的相应的实施方式中要求的透明层的厚度。这是因为反射的“虚拟”图案向查看者呈现位于反射表面后面的一定距离处：透明层的有效厚度被加倍，意味着具有先前实施方案中利用的厚度的一半的厚度的透明层可被采用以实现相同的视觉结果。这允许更薄的且更柔性的设备，如果该设备将被包含在片材票券(例如，诸如，纸币)内则这可是有利的。替代地，可维持透明层的厚度，在此情况下，与先前方面的实施方案相比，因为“Q：d”比例将被有效地减小，所以视觉效果将被增强(特别地，在更小的倾斜角处阻挡水平的改变将明显)。
根据本发明的第三方面的实施方式可被利用以形成表现出已经相对于本发明的第一方面描述的效果中的许多效果的安全设备。因此，在 优选的情况下，当该设备绕第一倾斜轴线倾斜时，该设备的第二区域在阻挡程度方面大体上未表现出改变。有利地，第一倾斜轴线与第二倾斜轴线大体上彼此垂直。优选地，当从法线位置查看该设备时，第一区域和第二区域表现出它们之间大体上未有差别。
如在本发明的第一方面的情况下，优选地，对于每个区域，在随着倾斜角表现出的阻挡程度方面表现出最大改变速率时该区域所绕的倾斜轴线是由该区域的图案方向确定的，该图案方向位于该设备的平面内，该图案方向是由元件图案的各向异性限定的，该第一区域的图案方向不平行于该第二区域的图案方向。有利地，第一区域的图案方向与第二区域的图案方向成5度到90度之间的角，优选地在45度到90度之间，更优选地在75度到90度之间。
根据本发明的第三方面的实施方式还可被利用以形成表现出已经相对于本发明的第二方面描述的效果中的许多效果的安全设备。然而，因为虚拟图案是第一图案的反射，如果未提供另一个图案，则不可能使所述两个图案相对于彼此横向地偏移。在所有情况下，该虚拟图案元件将由第一图案的“真实”图案元件精确地挡住(即，完全非互补)。虽然如此，仍可获得利用不同倾斜方向的动态视觉效果。因此，在优选的实施方案中，该设备的至少三个区域被限定，所述至少三个区域构成第一组区域，当该设备绕不同的各自的倾斜轴线相对于查看者倾斜时，该第一组的所述至少三个区域每个随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率，由此随着倾斜方向相对于查看者改变，该第一组的所述至少三个区域中的不同的一个区域依次表现出其最大阻挡程度。如在本发明的第二方面中，可提供多于一组区域，优选地表现出不同的行为。
在特别优选的实施方案中，图案被配置成使得，随着查看位置改变，用于第一组的至少三个区域每个各自的极大值查看位置或极小值查看位置是按照与所述相应区域在第一连续方向上空间地安排在该设备上的顺序相同的顺序达到的。最有利地，每个各自的区域随着倾斜角在阻挡程度方面表现出最大改变速率时所绕的倾斜轴线所处的角度相对于一个参考方向接连地从一个区域到相邻的下一个区域相继地增加，由此随着倾斜方向相对于查看者改变，相邻的区域依次表现出它们的最大阻挡或最小阻挡。
产生用于每个区域的最大的(最快速的)变化的倾斜轴线通常是由每个区域内的图案方向限定的，且优选地第一组的至少三个区域的各自的图案方向形成一个图案方向集合，所述图案方向集合彼此在角度上间隔开5度到45度，优选地7度到25度，更优选地大约15度。有利地，该第一组的至少三个区域的各自的图案方向形成一个图案方向集合，该组图案方向集合在每一对在角度上相邻的图案方向之间彼此在角度上间隔开大体上相同的量。
在一个最优选的实施方案中，该第一组的至少三个区域每个各自的图案方向与一个参考方向成一个角，该角接连地从一个区域到下一个区域相继地增加，优选地以一个大体上恒定的增量增加，由此随着倾斜方向相对于查看者改变，相邻区域依次表现出它们的最大阻挡或最小阻挡。
有利地，该第一组的至少三个区域的至少一个，优选地多个，位于该第一区域和该第二区域之间。在第一组包括N个区域的情况下，所述N个区域中的(N-2)个区域位于该第一区域和该第二区域之间，所述N个区域每个表现出其最大阻挡改变所绕的各自的倾斜轴线在角度上彼此分开近似90/(N-1)度。有利地，该第一组的N个区域每个随着倾斜角在其阻挡程度方面表现出最大改变速率时所绕的各自的倾斜轴线相对于该第一区域的角，从该第一组的每个区域到下一个区域向着该第二区域增加。
如上文提及的，如果提供单个元件图案，不能够实现基于不同横向偏移的某些效果。然而，在另一个优选的实施方案中，该设备还包括位于该反射表面和该透明表面之间的第二元件图案，该第二元件图案优选地被设置在该反射表面内或在该反射表面上。除了上文讨论的图案方向变化之外，第二元件图案可被用于实施在偏移方面的变化。因此，在一个特别优选的实施例中，第一图案相对于第二图案的横向偏移在所述至少两个区域的至少一些中是不同的，由此当从法线查看位置查看时，在所述区域之间表现出差别，且当倾斜角沿着至少一个倾斜方向相对于查看者改变时，在所述区域之间表现出的差别改变。横向偏移的改变可以是在每一个区域之间，或多个区域的集合可共享相同的偏移水平。
由于“虚拟”反射图案的存在，作为结果的视觉效果包括在该设备上的差别的有梯度的改变，该改变随着该设备倾斜移动，但是在其上叠 加有每个区域中的暗和明之间的另一变化。因此可设计极其难于仿制的特别复杂的视觉效果。
如在本发明的第一方面和第二方面，图案元件可由单个层形成，或可以是多层的，且如果这样则这些(配准的)层可具有不同颜色。此后者实施方式在本发明的第三方面中是特别有利的，因为如果图案元件的最外层和最内层具有不同的外观(例如，颜色)，则虚拟“第二”图案(即，第一图案的反射)中的图案元件的外观将与第一图案的外观不同。这可给出如下印象：每个区域从当从法线查看该设备时的无色(因为第一图案的反射图像将被直接隐藏在第一图案自身下面)，变化到随着该设备倾斜远离法线呈现“隐藏的”颜色。因为所述区域对于任何一个倾斜方向将以不同的速率显示该变化，随着设备倾斜，一个区域将在另一个之前显示颜色，从而在所述区域之间呈现强烈的差别。如果不同区域中的图案元件是由从一个区域到另一个区域的不同颜色的最内层形成的，在倾斜时此区别将再次被显露，产生强烈的差别效果。
第一图案可包括线元件、点元件或上文关于本发明的第一方面和第二方面讨论的任何其他选项。
如在本发明的第一方面和第二方面中，透明层可包括有色的着色剂和/或安全物质，诸如，冷光材料、荧光材料、热变色材料、UV敏感材料、机器可读材料、双折射材料、极化材料或透明磁性材料。可使用任何先前讨论的技术(例如，印刷、金属化等)形成所述元件图案。例如可通过应用彼此配准的两层或更多层，例如通过将有色的抗蚀剂应用到金属层且执行刻蚀以移除未被抗蚀剂覆盖的区域，使得具有金属层和抗蚀剂层的图案元件保留，来形成多层图案元件结构。如果需要，可包括另一个承载第四图案的装饰层，优选地印刷的装饰层。
反射表面优选地是镜面反射的，以产生元件图案的清晰图像。可使用引起元件图案的反射的任何材料以形成该反射表面，但是有利地，该反射表面包括与透明层相邻的反射层，优选地包括金属材料、与该透明层不同折射率的薄膜结构或材料。例如，如果期望该设备作为整体被透视，则可使用高折射率材料。
本发明人已经发现，上文所描述的种类的包括两个元件图案的安全设备可以是，取决于设备的设计，容许所述两个图案之间的合理大的未 配准量。在简化该设备的制造的意义上这可是有益的。然而，出于相同原因，增加了成功伪造的设备被生产的危险。
本发明的第四方面通过提供一种安全设备解决了此问题，该安全设备包括第一元件图案和交叠的第二元件图案，该第一元件图案和该第二元件图案被一个透明层间隔开，该第一图案和该第二图案共同地在取决于查看位置而变化的程度上阻挡穿过该设备透射到查看者的光的通路，该第一元件图案在其内限定其中不存在图案元件的第一镂空区域，且第二图案元件在其内限定其中不存在图案元件的第二镂空区域，该第一镂空区域的至少一部分与该第二镂空区域的至少一部分形状和尺寸相同且该第一镂空区域和该第二镂空区域彼此配准使得，至少当从法线查看时，光穿过所述两个镂空区域的至少一部分透射到查看者。
应注意的是，镂空区域以此方式的使用不限于使用根据本发明的第一方面、第二方面和第三方面的安全设备，但是可被有用地应用到任何这样的安全设备中：在该安全设备中为了实现主要视觉效果两个线图案之间的高配准度并非必须的。这样的设备的实施例包括云纹干涉设备和我们的英国专利申请No.1117523.9中公开的其他设备，以及本发明的第一方面、第二方面和第三方面的那些设备。
通过将每个图案设置有相同形状和尺寸的镂空区域(或其一部分)和将所述两个彼此配准，增加了制造成功设备的困难，且因此增强该设备的安全性。如果镂空区域的匹配部分被恰当地配准，所述两个区域的对准将导致一个光可被投射穿过而未被任何图案元件阻挡的区域，从而相对于设备的其余部分呈现明亮。然而，如果未实现充分配准(例如，在伪造的设备中)，则镂空区域的可视性将减少(或优选地，镂空区域将不再是可见的)，因为第一图案中的区域将至少在一些程度上交叠第二图案的一部分，且反之亦然。因此，对镂空区域的查看将被交叠的图案阻挡，且所述特征将不会如预期的呈现或可能完全消失。这为伪造者提供需克服的重要障碍，从而提供对真实票券的直截了当的测试。
所述镂空区域的匹配部分应具有将未配准迅速显露的形状和尺寸，且因此每个区域的最小尺度具有的量级应与专业制造系统的配准容差相同且小于业余装备的配准容差，但是足够大以允许出纳员看到该特征。在有利的实施方案中，第一镂空区域和第二镂空区域每个在至少一个方 向上具有最小尺度，该最小尺度小于或等于5mm，优选地小于或等于3mm，更优选地小于或等于1mm，还优选地小于或等于0.5mm，最优选地小于或等于250微米。例如，使用专业平板印刷仪器，可实现大约200微米的配准容差，且因此具有250微米到500微米的宽度的镂空区域应会被可靠地复制。然而，喷墨印刷仪器(如潜在的伪造者可能用到的)可仅能够将配准实现到500微米左右，且因此相同特征的重复将极其困难。
尽管如此，镂空区域具有此数值范围上的最小尺度并不是必须的，因为即使更大的镂空也将显露未配准，因为由于所述图案之一侵入到该镂空内，使得镂空区域在透射光中的外观将显著地改变。
如上文提及的，仅每个镂空的一部分需要匹配另一个。因此，一个镂空或两个镂空都可延伸超过匹配的部分，例如，作为设计的一部分。然而，优选的是，每个镂空整个匹配另一个。
该第一镂空区域和该第二镂空区域可在所有侧上分别由第一图案和第二图案围绕，或在替代优选的实施方案中，第一镂空区域和第二镂空区域每个分别接合第一图案或第二图案的一个边缘。
在特别优选的实施方式中，每个镂空区域的匹配部分采取具有上文所讨论的尺度的线宽的一条或多条线的形式，所述线遵循该设备的平面内的至少两个不同的方向。以此方式，在任何方向上的未配准可被识别，因为所述线方向的至少一个的外观将被影响。所述一条或多条线可是连续的(例如，包括拐角或交叉，或弯曲的)，或可是彼此间隔开的。
优选地，第一镂空区域和第二镂空区域每个均具有的形式是信息项或信息项的一部分，诸如，字母、数字或符号或图形或图案(诸如，扭索状或精细的线图案)。这有助于使用者辨认和识别真品设备中的镂空区域。在这样的情况下，信息项优选地被形成有小于或等于5mm的线宽，优选地小于或等于3mm，更优选地小于或等于1mm，还优选地小于或等于0.5mm，最优选地小于或等于250微米，使得任何未配准将改变信息项的外观或导致信息项的外观消失。有利地，所述镂空区域之一或两者都被设置有可见的轮廓。这有助于清楚地限定该特征，特别是如果仅信息项的一部分由所述镂空区域限定，使得该特征更容易地可识别且引起对需要存在镂空的注意力，因为可通过该轮廓界定该项的剩余部分。
所述两个元件图案可引起的视觉效果可是基于任何已知的机制。例 如，在优选的实施方案中，在所述镂空区域之外，该第一图案和该第二图案共同地提供威尼斯百叶窗效果、云纹干涉图案、使用WO2011007344中描述的阻挡带方法创建的动画效果、或通过例如如WO2011076361中描述的修改的线结构的结合创建的透射光中可见的光学可变效果。
在特别优选的实施方案中，所述两个图案被安排以表现出关于本发明的第一方面、第二方面和第三方面中的任何一个所讨论的种类的效果，且因此该安全设备可附加地包括任何上文讨论的特征。
可以许多不同方式利用关于本发明的第一方面、第二方面、第三方面和第四方面所描述的安全设备。因此，本发明还提供了一种包括根据上文所讨论的方面中的任何一方面所述的安全设备的安全物件，其中该安全物件优选地是安全线、安全带、安全补片、安全标注或转印箔。
这样的安全物件最后可被应用或被包含到任何物件内。然而，发现它们在安全票券领域的特定应用，该安全票券的真实性是期望可检测的。因此，本发明还提供了一种包括上文所描述的安全物件的安全票券，其中该安全物件优选地位于该票券的透明窗口区域内，或被插入作为窗口线，或被附着到该票券的表面。
然而，在将该安全设备包含到物件内或包含到物件上之前将该安全设备形成到安全物件内并不是必要的，且因此本发明还提供了包括根据所述方面中的任何一个方面所述的安全设备的安全票券，该安全票券包括形成该安全设备的透明层的透明衬底。例如，该安全票券可包括作为其整体部分的透明层，上述元件图案被应用到该透明层(或一个图案和一个反射表面)以形成该安全设备。优选地，该安全票券是以下任何之一：货币(例如，纸币，特别是聚合物(塑料)纸币)、识别票券、身份证、护照、执照、真实性证书、支票、邮票或任何其他有价值的票券。
现将参照附图描述安全设备、安全物件和安全票券的实施例，其中：
图1是示出限定一个坐标系以及相对于承载示例性安全设备10的层1的某些方向和角的示意图；
图2(a)例示了根据本发明的第一实施方案的安全设备的一部分，图2(b)和图2(c)例示了用于在该设备中使用的替代图案；
图3(a)是穿过根据第二实施方案的设备的一部分的横截面，图3 (b)(i)到图3(b)(v)例示了在五个选择的查看角处光通过图3(a)的设备的通路，且图3(c)是例示了在不同的查看角处图3(a)的设备的表现出的阻挡水平(或暗度，D)的曲线图；图3(d)(i)到图3(d)(v)例示了考虑到图3(a)的设备的折射率时在五个选择的查看角处光通过该设备的通路，图3(e)示出在阻挡水平方面随着倾斜角的相应变化；图3(f)和图3(g)是例示了对于用不同的节距：厚度比实施的图3(a)的设备的阻挡水平变化的曲线图；
图4(a)描绘了根据本发明的第三实施方案的安全设备；图4(b)示出该安全设备的放大细节，图4(c)和图4(d)例示了在不同查看角处图4(a)的设备的外观，且图4(e)和图4(f)是分别示出随着查看角沿着不同的倾斜方向TD₁和TD₂变化而由设备表现出的阻挡水平(暗度，D)的改变；
图5(a)描绘了根据本发明的第四实施方案的安全设备，图5(b)以三维方式示出三个示例观察者相对于该设备的位置，图5(c)是描绘在沿着第一倾斜方向TD1的不同的倾斜角处由该设备表现出的阻挡水平(暗度，D)的改变的曲线图，且图5(d)是例示了随着倾斜角在第二倾斜方向TD2上变化而由该设备表现出的阻挡水平的改变的曲线图；
图6(a)描绘了从法线查看位置查看到的根据本发明的第五实施方案的安全设备，图6(b)以三维方式例示了三个示例观察者相对于该设备的位置，且图6(c)、图6(d)、图6(e)和图6(f)例示了在各个不同查看位置处图6(a)的设备的外观；
图7(a)示出根据本发明的第六实施方案的安全设备，图7(b)示出该设备的放大细节，且图7(c)一同描述了四个图案方向的交叉以便于参考，图7(d)(i)、7(d)(ii)、7(d)(iii)和7(d)(iv)例示了图7(a)的设备的各个区域和图案b在垂直于倾斜方向TD的方向上的相应分量a；图7(e)是描绘了图7(a)的设备的区域每个的阻挡水平(或暗度，D)随着倾斜角在例示的倾斜方向TD改变而改变的曲线图，其中用第一节距：厚度比实施该设备，且图7(f)是一个相应的曲线图，其中用第二节距：厚度比实施该设备；
图8(a)和图8(b)描绘了用于在本发明的第七实施方案中使用 的第一图案和第二图案；
图9(a)描绘了从法线查看到的本发明的第八实施方案，图9(b)示出当在倾斜方向TD₁上倾斜时查看到的图9(a)的设备，图9(c)描绘了第八实施方案的一个变体；
图10描绘了从法线查看到的根据本发明的第九实施方案的安全设备；
图11是描绘了由图9和图10的设备表现出的阻挡水平(或暗度，D)随着倾斜角在方向TD₁(＝TD₃)上改变的改变；
图12(a)描绘了根据本发明的第十实施方案的安全设备，图12(b)示出相同的设备且例示透射穿过该设备的光的阻挡；
图13是穿过图12(a)的实施方案的一部分的横截面；
图14(a)和图14(b)分别描绘了用于在根据本发明的第十一实施方案的安全设备中使用的第一图案和第二图案；
图15(a)和图15(b)分别描绘了用于在根据本发明的第十二实施方案的安全设备中使用的第一图案和第二图案；
图16(a)描绘了根据本发明的第十三实施方案所述的安全设备，图16(b)示出该设备的放大细节；
图17示意性地描绘了根据本发明的第十四实施方案的安全设备；
图18示出根据本发明的第十五实施方案的安全设备；
图19和图20分别示出根据本发明的第十六实施方案和第十七实施方案的安全设备；
图21(a)、图21(b)和图21(c)以(a)平面视图、(b)横截面和(c)带有示意性光射线路径的横截面例示了根据本发明的第十八实施方案的安全设备；
图22示出根据本发明的第十九实施方案的安全设备；
图23(a)、图23(b)、图23(c)、图23(d)、图23(e)、图23(f)和图23(g)例示了从法线且在某些角处查看到的用于在任何一个实施方案中使用的替代示例性图案；
图24(a)、图24(b)、图24(c)、图24(d)、图24(e)、图24(f)、图24(g)、图24(h)、图24(i)、图24(j)和图24(k)例示了从法线且在某些角处查看到的用于在任何一个实施方案中 使用的另一些替代图案；
图25(a)、25(b)和25(c)是以(i)平面视图和(ii)横截面示出的设置有根据任何一个实施方案的安全设备的安全票券的实施例；以及
图26描绘了以(a)前视图、(b)后视图以及(c)横截面示出的设置有根据任何一个实施方案的安全设备的安全票券的另一个实施例。
为了便于参考，下文的描述将参照利用图1中描述的记号的某些方向。图1示出了布置在层1上的示例性安全设备10，层1座落于由X和Y正交轴线限定的一个近似平面表面内。第三正交Z轴线法向于该设备的平面，且因此从沿着Z轴线的任何位置查看设备10的观察者具有法线查看位置。图1中示出了在远离法线的任意查看位置(VP)处的观察者O₁。查看位置VP是由查看位置VP与法线(Z轴线)之间的倾斜角θ与倾斜方向(TD)或倾斜轴线(TA)结合限定的。倾斜方向TD是发生倾斜所通过的平面与设备的平面的交叉，而倾斜轴线TA是倾斜发生所绕的轴线。通过限定，对于任何一个查看位置，倾斜方向TD将垂直于倾斜轴线TA，倾斜方向TD和倾斜轴线TA二者都位于设备的平面中。倾斜方向TD和倾斜轴线TA可按照它们在X、Y平面中的笛卡尔坐标来限定，但是为了方便起见，可参引各自的方向与X轴线之间的圆柱形角φ指代倾斜方向TD和倾斜轴线TA，如图1中示出的。使设备绕Z轴线旋转将改变φ的值，使得图1中描绘的观察者O₁将从该图中示出的点划圆锥的表面上的一系列查看位置看到该设备。
“倾斜”意味着倾斜角θ有改变，然而“旋转”意味着角φ有改变。查看位置的改变可涉及倾斜或旋转或二者都涉及。
图2示出了根据本发明的第一实施方案的设备的一部分。设备10包括透明层1，透明层1可以可选地包括设置在层1的相反侧上的第一图案P₁和第二图案P₂的多层结构，例如，由一种或多种大体上光学透明的聚合物(诸如，聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚萘二甲酸乙二酯(PEN))形成。在此实施例中，图案P₁和P₂被描绘为形成在层1的表面上而实际上可承载在透明层的任一侧上的分开的片材上。在这样的情况下，透 明层1可被形成为没有材料存在的空气间隙。可使用任何可用的工艺形成图案P₁和P₂，包括印刷，优选地例如平版印刷、凹版印刷或胶版印刷、金属化或激光标记，且每个可是单层的或多层的。替代地，可通过透过(例如感光材料的)掩膜的曝光来形成图案之一或两者。每个图案P₁和P₂是由通过如图2(a)中示出的间隙12、14或由具有不同于主要图案元件11、13的外观(例如，不同的颜色)的次要图案间隔开的图案元件11、13形成。图案元件11可是半透明的(例如，具有有色的着色剂)，但是在大多数优选实施例中图案元件11具有高光学密度(即，比透明层1的光学密度更高)且优选地是大体上不透明的。例如，可以以暗色(诸如，黑色或暗绿)的墨水印刷图案元件11。如下文进一步描述的，如果图案元件是多层的，则那些层可具有不同的外观(例如，颜色)。用于形成图案元件的这些选项适用于本文中公开的所有实施方案。
第一图案P₁和第二图案P₂至少部分地彼此交叠，尽管应注意的是，这指的是每个图案作为一个整体，且不必指其中个体元件。尤其，尽管在图2的实施例中，将看到图案P₁的元件与图案P₂的每个各自的图案元件13对准且精确地交叠，但并非在所有的实施例中都将是如此。
在本实施方案中，第一图案P₁和第二图案P₂是恒定节距(重复长度)Q和线宽L的线元件11、13的图案，在此线宽L大体上等于每个线之间的间隔或间隙G。应注意的是，在整个设备上节距Q或线宽L不必要是恒定的，但是在任何一个局部，图案P₁的节距Q或线宽L应近似等于图案P₂的节距Q或线宽L。线宽L占节距Q的比例越大，设备将显得越暗。如果需要，这在该设备上可变化以将图案或图形给予下文将要描述的效果的顶部上。
在线图案的情况下，平行于线元件11、13的伸长轴线的图案方向PD_a可归因于图案。然而，使图案方向与细长的图案元件对准不是必须的；相反，可由在图案内的任何一个或多个特征限定图案的方向，所述一个或多个特征允许相对于它们限定一个方向。例如，在图2(a)的线图案的情况下，同样地可由图案方向PD_b描述图案的方向，图案方向PD_b垂直于线元件的伸长方向。
应注意的是，同样内容适用于任何各向异性图案且不要求图案包括 细长的图案元件。例如，图2(b)示出安排在正方形网格上的点元件15的一个替代图案。在此，示例性图案方向PD_a和PD_b可如所示被限定在所选择的点元件之间。无关紧要的是，如果旋转90度，则限定的图案方向PD_a和PD_b可被误认为在相同网格上的其他点元件之间的方向(例如，以短划线示出的方向PD_a’)，因为由于图案的旋转对称使得由设备表现出的效果将是相同的。
如果第一图案P₁和第二图案P₂彼此横向偏移，则在第一图案P₁和第二图案P₂每个单独地是在X-Y平面内大体上各向异性的的情况下，限定图案方向PD也是有可能的。例如，如图2(c)中示出的，如果图案P₁和P₂将由同心圆的集合组成，则会不可能单独在任一图案中识别图案方向PD，因为不能够将X-Y平面内的一个定向与另一个区分。然而，在此第二图案P₂在由线PD_a指示的方向上与第一图案P₁横向偏移，从而限定一个图案方向。当然，替代地可使用相对于此偏移限定的任何其他方向(诸如，PD_b)。
如由这些实施例例示的，图案元件可采取宽范围的形式，包括线元件和点元件。在另一些实施例中，点元件可沿着线布置以给出线元件的印象。点元件不需要是圆形的而是可以采取任何形状，包括标记(诸如，字母、数字或其他符号)。线元件和/或点元件还可具有被限定为在它们内的间隙的负标记，或可由(联合起来或未联合起来的)多个正标记组成，例如，在两个实施方式中都用作微缩文本。这些选项适用于本文中公开的所有实施方案。
图3(a)示出通过根据本发明的设备的第二实施方案的横截面，其具有与上文关于图2(a)描述的构造大致相同的构造，尽管在此实施例中，第一图案P₁的图案元件11精确地不与第二图案P₂的图案元件13对准：即，第一图案P₁和第二图案P₂彼此互补。如前所述，两个图案的节距Q₁和Q₂大体上相同，而线宽L₁和L₂以及间隔G₁和G₂同样如此。当在透射光下从法线查看位置(观察者O₁)查看该设备时，在沿着该设备的每个位置处，第一图案P₁的图案元件11和第二图案P₂的图案元件13将阻挡光穿过该设备到观察者O₁的通路，使得该设备表现出其最大阻挡水平。换言之，例如，在图案元件11、13是大体上不透明的情况下，该设备作为整体将显得暗。如果图案元件11、13是半透明的且有 色的，则这替代地可呈现为表现出特定颜色的设备。这将在下文进一步讨论，但是，为了便于参考，描述将主要集中于大体上不透明的元件的图案，使得阻挡水平对应于暗度水平。应理解的是，无论下文“暗度水平”指的是何处，这替代地可是特定颜色或颜色水平的改变。
随着改变查看位置以增加查看角(即，设备相对观察者倾斜)，由该设备表现出的阻挡水平将改变。例如，随着查看位置从观察者O₁改变到观察者O₂(相当于该设备绕倾斜途径TA₁倾斜，倾斜途径TA₁平行于线元件11、13的伸长方向)，该设备的表观暗度将减少。这关于图3(b)最佳地示出。如图3(b)(i)到3(b)(v)中示出的，由于具有非零厚度d的透明层1，随着倾斜角θ从零增加到θ₂、θ₃、θ₄，光可透射穿过的设备的体积增加，直到阻挡水平(或暗度，D)达到最小而该透射最大(在θ₄处，图3(b)(iii))。将理解的是，在此点处，阻挡水平将不为零，因为相当大比例的光仍将被图案元件阻挡。在此实施例中，当到达最大阻挡位置时，随着分别来自第一图案P₁和第二图案P₂的不同的成对的图案元件开始接近彼此(正如观察者看起来的那样)，继续倾斜将导致光可透射穿过的体积的减少。在足够高的倾斜角θ₅处，光的通路将再次被阻止且该设备将表现出其最大暗度水平。
观察到的在阻挡水平方面的随倾斜的变化取决于设备的特定构造。作为第一实施例，图3(c)是示出了对于一个示例性设备在阻挡水平(暗度)方面随着倾斜角改变的曲线图，在该示例性设备中，节距与厚度比(Q：d)近似为1:2，且将看到的是，由该设备表现出的表观阻挡水平随着倾斜角改变经过一系列阻挡极大值/透射极小值(例如，在θ ₁＝0、θ_m以及-θ_m处)和介于中间的阻挡极小值/透射极大值(例如，在θ₄以及-θ₄处)。峰值(例如，在θ₁＝0、θ_m以及-θ_m处)代表一个对于该设备的极大值查看位置集合，将从所述极大值查看位置表现出最大阻挡水平，且同样地，谷值(例如，在θ₄以及-θ₄处)代表一个极小值查看位置集合。极大值查看位置和极小值查看位置一起构成峰查看位置集合。如图3(c)中示出的，透射水平/阻挡水平的变化不是正弦曲线的，而是倾向于在相邻峰值之间具有角度周期Δθ₁、Δθ₂、Δθ₃、...Δθ_n的粗略的三角形波形状，所述角度周期随着倾斜角增加而减小。
然而，图3(c)所基于的示例性设备假定形成透明层1的材料具 有的折射率等于其周围的折射率且因此不考虑任何折射效应。这样的实施方式是可想到的，且更典型地，透明层1与其周围相比将具有不同的折射率(通常大约1.5)。这对观察到的阻挡水平随着倾斜角的变化具有显著影响，因为如图3(d)中示出的，光射线将在图案P₁、P₂之间行进通过透明层1所在的有效角θ’将小于(即，更靠近法线)实际观看角θ，这是由于斯涅尔定律造成的。如在图3(d)(ii)、(iii)和(iv)中例示的，对于每个查看角θ₂、θ₃、θ₄，通过该设备的光的有效角将被减小到θ₂’、θ₃’、θ₄’。随着倾斜角θ增加，达到有效角θ’不会超过的临界角。对于具有的折射率是大约1.5的材料，最大有效角θ_c近似为42度：因此即使在接近90度的非常高的实际倾斜角处，通过层1的光的有效角将不会超出此临界角。
这具有使阻挡水平随着倾斜角的变化慢下来的效果，因为对于倾斜角θ的任何实际改变，有效倾斜角θ’的相应的改变更小。在高倾斜角处随着临界角θ_c达到此效果加速，这缩减了观察到的变化。为了与图3(c)进行比较，图3(e)是对于Q：d比为1:2、折射率为1.5的设备在TD₁方向上观察到的阻挡水平(暗度，D)对于(实际)倾斜角θ的曲线。将看到的是，现在未达到第一极小值，直到恰超过20度的倾斜角(与图3(c)中的大约15度相比)才达到第一极小值，且随着接近临界角该变化在大约80度处被缩减之前，仅完成1.5个暗/亮周期。
该曲线的形状也很大程度上取决于设备的节距-厚度比，Q：d或“R”，(R＝Q/d，其中Q＝Q₁或Q₂，因为这些将近似相等)。R的值越小，则为了表现出阻挡水平的特定变化所需要的(实际或有效)倾斜角θ越小，且因此角度周期Δθ_n越小。换言之，对于较低的R的值，阻挡水平随着倾斜角的改变率较大。如上文提及的，图3(c)和图3(e)所基于的设备具有的节距与厚度比(R)是1:2(即，R＝0.5)。在实践中，除了以相对厚的设备(其可适合用于一些应用(诸如，身份证)但是不可适合用于其他应用(诸如，货币))以外难于获得这样低的R值，且因此为了比较，图3(c)附加地示出对于Q：d比(R)为2:0.7的设备的阻挡水平随着倾斜角的变化(实线)，以及对于Q：d比(R)为2:1的设备的阻挡水平随着倾斜角的变化(点划线)。在两种情况下，都已经假定大约1.5的折射率。将看到的是，阻挡程度随倾斜角度θ的改变 远慢于先前的情况，甚至在该变化被临界角缩减之前未完成完整的半周期。这是因为对于R＝2:1的互补设备(如图3(a)中示出的)，为了图案P₁或P₂都不阻挡由另一个传递的光，光需要以45度角通过透明层1。然而因为临界角是大约42度，所以有效倾斜角θ’不能够达到45度。如此，(在大约θ＝80度处)由设备达到的最小阻挡水平小于将在具有更低R的设备中观察到的。尽管如此，与当从法线查看该设备时其外观相比，在这样的倾斜角处该设备仍将显得明亮。如此，在80度附近的点构成对于R＝2:1的设备的极小值查看位置(术语“极大值/最大”和“极小值/最小”是相对于可通过该设备实际实现的阻挡水平而言，考虑了所有观看位置)。
然而，具有更大R值的设备将随着倾斜角表现出阻挡水平的更慢的改变，且将示出在极大值和极小值之间的更少的阻挡水平的总体改变。这在图3(f)中由代表Q:d为2:0.7(例如，大约200微米的图案节距Q和大约70微米的层厚度d)的设备的实线迹线例示。如前所述，当从法线(零倾斜角)查看设备时，表现出了最大阻挡。当该设备在方向TD₁上倾斜时，阻挡水平降低到大约80度的最小值。此最小阻挡值大于以2：1的设备实现的最小阻挡值，但是尽管如此，在讨论中，此最小阻挡值被认为对于2:0.7的设备的极小值。
为了进一步比较，图3(g)示出了对于R值分别为2:1、1:1、2:3、和1:2的四个设备的示例性曲线图，假定在每种情况下折射率均是1.5。将看到的是，R值越小，由设备表现出的透射/阻挡随着倾斜角的变化率越大。当比较这样的速率时，应注意的是，在邻近θ＝0的区域内曲线的初始梯度是相关的，因为在高θ值处，由于上述缩减效果，所有设备将示出类似的慢的透射/阻挡值改变速率。
在实践中，最优选的R值位于2.00±0.66的范围内。例如，在优选的实施方案中，第一图案和/或第二图案的图案节距与透明层的厚度的比是在1.5:1和3:1之间，优选地在1.67:1和2.33:1之间，更优选地大约2:1。典型的层厚度d将根据将设备纳入到例如产品或安全票券内或上的方式而改变，但是通常可以具有50微米到100微米的量级。例如，在聚合物纸币中，在纸币衬底可用作该设备的透明层的情况下，该厚度可在50微米到100微米之间。在安全线中，透明层的厚度可更 低，例如，在20微米到40微米之间。在卡式票券(例如，身份证、驾驶执照、信用卡等)中，透明层厚度可更大，例如达1mm。为了获得合适的R值，优选地线厚度L也具有类似的数量级。例如，在透明层d的厚度是大约75微米的情况下，优选地线厚度L也是大约75微米(因此其节距Q近似等于150微米)。具有此种尺度的设备表现出在25度到40度±2度的查看角范围内的外观的清楚变化，此变化是适当小的，使得为了观察理想效果，将需要最小的倾斜。
因此，当沿着垂直于线元件11、13的伸长方向的倾斜方向TD₁以一定范围的角查看该设备时，该设备以取决于其Q：d比和折射率的方式在相对暗的外观和相对亮的外观之间变化。然而，该设备的行为对于不同的倾斜方向将是不同的。例如，如果图3(a)的设备在沿着倾斜方向TD₂的垂直方向上(平行于线元件11、13的伸长方向)倾斜，则观察到在阻挡水平方面未表现出改变。这是因为第一图案P₁和第二图案P₂的相对位置将不以显著的方式被改变，其中各自的图案元件11、13保持处于彼此互补的位置。如此，该设备将继续表现出大体上其最大暗度水平。
在TD₁和TD₂之间的倾斜方向处，将观察到表现出的透射水平/阻挡水平的变化，且本发明人已经发现此变化将符合与当在方向TD₁上倾斜时观察到的形状类似的形状的曲线图(例如，如图3(c)、图3(e)、图3(f)或图3(g)中对于适当的设备构造示出的)，但是具有的透射水平/阻挡水平随着倾斜角的改变率更慢。换言之，在远离TD₁的倾斜方向上的改变具有作为在R值方面的增加的相同的结果。这是因为图案节距Q在该倾斜方向上被有效地增加，然而层厚度d保持不变。因此，对于特定倾斜程度，阻挡水平的改变程度将小于当设备在方向TD₁上倾斜时观察到的，但是大于设备在方向TD₂上倾斜时观察到的。
图4描绘了利用此现象的本发明的第三个实施方案。图4(a)示出当从法线位置查看时的安全设备20。设备20包括两个区域21和22，其中第一区域21包括分别具有数码2、0和0的形状的三个子区域21a、21b和21c，使得一起传达数字“200”。为了帮助解释这些图，用亮色的发丝线描画第一区域21和第二区域22之间的边界，在图4(b)的放大的细节中被显示为深色线23。然而，在实践中，这可被省略。
所述区域每个以与图3(a)中描绘的方式相同的方式在透明层的任一侧上设置有第一图案和第二图案。在此实施例中，设备的Q：d比是大约1:2，且假定折射率是1.5。然而，所述两个区域的图案方向彼此不平行。尤其，如图4(b)的放大的细节中示出的，在组成第一区域21的子区域诸如21a中，两个图案P₁和P₂的线元件与X轴线对准且图案方向PD₁被限定在相同方向上。相反，在第二区域22中，相同的图案方向(即，平行于细长元件的方向)PD₂平行于Y轴线。因此，第一区域PD₁的图案方向与第二区域PD₂的图案方向成角φ，在此实施例中角φ是90度。结果是当设备倾斜时两个区域21、22将彼此具有不同的行为。尤其，当设备在不同的、非平行的倾斜方向上倾斜时，将获得由两个区域每个各自随着倾斜角表现出的阻挡水平的最大改变速率。
例如，图4(c)描绘了当远离法线查看时的、已经沿着倾斜方向TD₁绕倾斜途径TA₁倾斜的设备20。将看到的是，第一区域21已经经历了表现出的阻挡水平的改变，且现在显得比当从法线(图4(a))查看时更亮。这是因为倾斜方向TD₁大体上垂直于第一区域内的图案元件的伸长方向(平行于PD₁)且如此该区域将随着倾斜角表现出阻挡水平或暗度D的变化，如图4(e)中由线21例示的。相反，第二区域22表现出其外观大体上未发生变化，因为伸长图案元件大体上平行于倾斜方向TD₁。这由图4(e)中的迹线22例示。因此，当设备20沿着倾斜方向TD₁倾斜时，第一区域的阻挡改变速率相对于第二区域的阻挡改变速率将是快速的，其中该速率优选地是零。因此，当在TD₁方向上倾斜时，第一区域21的阻挡变化ΔD₁显得相对更大，然而第二区域22的幅度ΔD₂显得小(优选地大体上零)。实际上，如果第二区域22内的图案元件的伸长方向接近于垂直于但是不精确地垂直于第一区域21中的图案元件的伸长方向，当设备在方向TD₁上倾斜时，第二区域22也将经历在阻挡水平方面随着倾斜角的变化。然而，随着倾斜角的变化速率通常将如此慢以使得此变化在可用的倾斜角范围内不明显，或至少直到达到非常高的倾斜角为止不明显。
图4(d)描绘了在不同的倾斜方向TD₂上倾斜时的相同的设备20，倾斜方向TD₂垂直于TD₁。现在，相反的变化出现。与法线查看位置相比，第一区域21表现出阻挡水平大体上未发生变化，且因此保持暗。相反， 第二区域22现在经历阻挡水平变化且在一些查看角处变得亮，如在图4(d)中示出的。这是因为第一区域21的细长元件大体上平行于新倾斜方向TD₂，然而第二区域22的那些细长元件大体上垂直。在图4(d)的曲线图中以图形形式示出了暗度水平D的相应改变，且将看到的是，第二区域在阻挡水平方面的改变速率是快的，然而第一区域在阻挡水平方面的改变速率是慢的，优选地大体上为零。
因此，当设备绕不同的非平行的轴线倾斜时，所述两个区域随着倾斜角表现出它们的阻挡水平的最大改变速率。结果是当设备倾斜通过不同方向时该设备表现出不同的外观变化。此外，在此实施方案中，至少三个不同的总体外观是可见的：当从法线查看时，第一区域和第二区域表现出大体上相同的阻挡水平且因此数字“200”被大体上隐藏。特别地如果发丝线23不存在，除了在放大下或严密检查之外，将难于将第一区域从第二区域区别出来。当设备在第一方向TD₁上倾斜时，第一区域21将在外观上在暗和明之间变化，而第二区域22将保持暗。当设备在第二方向TD₂上倾斜时，第一区域21将保持暗，而第二区域22将在外观上改变。因此，在此实施例中，当设备在不同的方向上倾斜时，数字“200”首先在暗背景下呈现亮，且然后在亮背景下呈现暗。这提供了以先前的安全设备未实现的复杂性水平。
应注意的是，形成第一图案P₁和第二图案P₂中它们的图案元件11、13在图4的实施方案中的处于彼此互补位置(如图3(a)中示出的)并不是必须的。实际上，图案P₁和P₂可具有任何相对定位，尽管优选的是它们充分地对准使得两个图案的组合不引起云纹效应(Moire effect)，即，在本情况下，每个图案的细长元件应大体上平行于彼此。例如，如果第一图案P₁和第二图案P₂精确地非互补(如图2(a)中描绘的)，当从法线查看设备时，区域21和22二者都显得具有它们的最大亮度(D _min)。当该设备在倾斜方向TD₁上倾斜时，第一区域21的阻挡水平将变化，而由区域22形成的背景将保持亮，且当该设备在方向TD₂上倾斜时，相反的效果将出现。
为了获得最大视觉冲击，优选地是，第一图案P₁和第二图案P₂完全互补(如图3(a)中示出的)或如图2(a)中示出的完全非互补。然而，这并不是必须的。如果两个图案P₁和P₂之间的偏移在中间位置 处，当从法线查看设备时，第一区域21和第二区域22二者都将表现出某一中间阻挡水平，且当设备在TD₁或TD₂方向上倾斜时，则仅所述区域之一将表现出变化，而另一个将保持恒定。
还应注意的是，虽然优选的是图案P₁和P₂之间的偏移在第一区域21和第二区域22二者内是相同的(例如，二者都互补或都非互补)，但这不是必须的，且不同的偏移可被应用在每个区域内。例如，在第一区域中，第一图案P₁和第二图案P₂可是非互补的(如图2(a)中示出的)，然而在第二区域22中第一图案P₁和第二图案P₂可是互补的(如在图3(a)中示出的)。在此版本中，当从法线查看设备时两个区域21和22将具有不同的外观，且因此数字“200”在此实施例中将不被隐藏。然而，当该设备倾斜时，将表现出与参照图4(c)和4(d)描述的那些效果类似的效果，其中在某些查看位置处数字“200”被隐藏。
还优选的是，第一区域和第二区域的图案方向PD₁和PD₂之间的角φ是大体上90度(例如，在85度和95度之间)，因为如上文所讨论的，当设备在引起一个区域中的最大变化率的方向上倾斜时，这将使由另一区域表现出的变化最小化。换言之，所述区域之一将显得表现出大体上恒定的阻挡水平，然而另一个区域在其最大暗度水平和最小暗度水平之间改变。然而，这并不是必须的，且无论何时只要两个区域的图案方向是非平行的就可实现类似的效果。尽管如此，优选的是，两个图案方向之间的角度间距(angular separation)φ应至少30度且更优选地45度或更大以实现最视觉上有效的结果。如果两个图案方向之间的角度间距φ太小，则设备无论在哪个方向上倾斜在两个区域中都将有相似的阻挡水平变化速率，这将减小“200”标记的可见性。
将理解的是，图4中描绘的设计纯粹是示例性的且所述区域可采取适合本申请的任何配置。然而，优选的是，该设备传达一个或多个信息项，在此实施例中，诸如，数字“200”，但是替代地字母、数码、符号、图像、图形、字母数字混合编制的文本。还优选的是，所述两个区域靠近于彼此定位，例如，彼此邻接(如示出的)或间隔开不多于0.5cm或1cm。这有助于确保人眼可感受到所述区域之间的差别的改变。
所述区域可以是任何尺寸的，但是优选地，是足够大的以致每个区域含有多个图案重复，即，在至少一个方向上(且优选地所有方向上) 该区域具有大于图案P₁和P₂(其优选地在任何一个区域内大体上相等)的节距Q的尺度。然而，在其他实施方案中，在每个区域中仅可含有单个图案重复，这将在下文进一步详述。
图5(a)描绘了从远离法线的任意角度查看到的根据本发明的第四个实施方案的安全设备30。在此，该设备具有三角形形状，该三角形形状被分成彼此邻接的三个区域31、32和33，尽管出于与上文给出的相同的原因这并不是必须的。根据上文描述构造该设备，在透明层1的相反侧上具有第一图案P₁和第二图案P₂。图案P₁和P₂中的一个或二者在该设备的三个区域每个中具有不同特性，使得当该设备倾斜时所述区域将表现出外观上(例如，阻挡水平/暗度)的不同改变。在一些实施方案中，当从法线查看位置查看设备时，所有三个区域31、32和33可表现出它们的最大暗度水平，尽管这不是必须的。然而，在所有情况下，当从远离法线的查看位置查看设备时，所述三个区域每个将在不同查看位置处表现出它们的最大暗度水平和最小暗度水平。即，每个区域将在至少一个查看位置处表现出它的最大暗度水平，其中在该至少一个查看位置处，一个或优选地其他两个区域不表现出它的最大暗度水平；和/或该区域将在至少一个查看位置处表现出它的最小暗度水平，其中在该至少一个查看位置处，一个或优选地其他两个区域不表现出它的最小暗度水平。这是通过将图案P₁和P₂安排成具有不同的图案方向和/或在设备30的三个区域31、32和33的每个内的第一图案和第二图案之间的偏移来实现的，如将关于图6到图14更详细地描述的。
为了例示一般情况，图5(b)以三维方式示出了设备30，指示了两个示例性的偏离轴线观察者O₁和O₂的位置。观察者O₁从具有倾斜角θ₁的查看位置沿着倾斜方向TD₁查看该设备，且观察者O₂从具有倾斜角θ₂的查看位置沿着倾斜方向TD₂查看该设备。图5(c)和图5(d)是例示当设备分别在倾斜方向TD₁和TD₂上倾斜时区域31、32和33每个的所表现出的阻挡水平(或暗度，D)的改变的曲线图。所述曲线图假定所有区域的Q：d比为1:1且折射率为1.5。
首先参照图5(c)，实线31代表区域31的暗度水平。在此区域中，图案元件彼此互补(如图3(a)中示出的)，且因此阻挡水平最大。所述图案元件是细长的且所选择的倾斜方向TD₁大体上垂直于它们 的长度(在此区域中，该长度平行于图案方向)。因此，当设备在倾斜方向TD₁上倾斜时，区域31的阻挡水平从其最大水平改变到其最小水平，如示出的。
第二区域32是由图5(c)中的点划线32代表的，而当从法线查看时，第二区域32如同区域31将表现出其最大暗度。另外，这是通过形成将彼此互补的图案元件实现的(根据图3(a))。然而，在区域32中，图案方向不同于区域31的图案方向，使得细长元件在不垂直于倾斜方向TD₁的方向上延伸。因此，当设备在方向TD₁上倾斜时，区域32的暗度的变化将比区域31的暗度的变化更慢。因此，当设备倾斜通过特定角远离法线时，与区域31相比，区域32将显得经历更少的外观改变。在此实施例中，与区域31的图案方向相比，区域32的图案方向被充分的旋转，以至当设备在方向TD₁上倾斜时区域32中的阻挡水平的变化如此慢，以至于如上文讨论的在临界角缩减该变化之前该区域不达到其最亮的可能外观(即，最小阻挡水平)。
第三区域33被设置有与第一区域31的那些图案元件平行的图案元件且因此当在相同方向TD₁上倾斜时将随着倾斜角遇到暗度水平的最大改变速率。然而，在区域33中，第一图案和第二图案之间的偏移是不同的，使得当从法线查看时所述图案元件不互补而是彼此部分挡住的。如此，当从法线查看时，区域33具有中间暗度水平，当设备在倾斜方向TD₁上倾斜时该中间暗度水平将在D_max和D_min之间变化。然而，该变化将看起来“落后”于区域31的变化。
为了比较，图5(d)示出了当设备沿着方向TD₂倾斜时三个区域的阻挡水平的改变。另外，当从法线查看时，区域31和32表现出极大值，然而区域33不表现出极大值，这是由于不同的偏移引起的。然而，当在此方向上倾斜时，区域31和33现在在阻挡水平方面表现出更慢的改变速率，因为倾斜方向TD₂对于这些区域中的图案方向不是最佳的。相反，区域32现在随着倾斜角在其阻挡水平方面表现出最大改变速率。
下文将给出上文描述的机制的另一些实施例和细节。然而，目前应充分注意到的是，结果是每个区域的阻挡极大值(即，获得D_max的查看位置)和阻挡极小值(即，获得D_min的查看位置)的集合——形成“峰值查看位置”的集合——这不同于其他区域每个的“峰值查看位置”。 例如，图5(c)和图5(d)表示为区域31的VP_max1/VP_Min1极大值/极小值查看位置，表示为区域32的VP_max2/VP_Min2极大值/极小值查看位置，以及表示为区域33的VP_max3/VP_Min3极大值/极小值查看位置。应注意的是，在此实施例中，在θ＝80度附近(在此曲线图被缩减)的查看位置未被表示为极大值或极小值。考虑到所有可能的查看位置，这是因为所达到的阻挡值不是通过各自的区域可实现的最高/最低值。对于区域31和33，这单从图5(c)的检查就是明显的。另一方面由图5(c)呈现区域32具有大约80度的极小值。然而，这并非真正的极小值，因为当设备在不同的倾斜方向(TD2)上倾斜时，相同的区域将表现出较低的阻挡值。这点在图5(d)中示出，在图5(d)中区域32的相关极小值被标记为V_Pmin2。同样地，在图3(d)上示出的区域31的阻挡水平的最低值实际上不是区域31的极小值，因为当在方向TD₁上倾斜时，不会发现这些最低值。
将看到的是，每个区域的峰值查看位置集合彼此不同：每个集合包括不是其他区域中的一个或其他两个区域的极大值查看位置的至少一个极大值查看位置和/或不是其他区域中的一个或其他两个区域的极小值查看位置的至少一个极小值查看位置(尽管对于两个或更多个区域一些可能一致)。因此，当设备倾斜时，所述三个区域中的不同的区域将依次呈现最暗。在图5(c)上标记的观察者O₁的位置，区域32将呈现最暗，区域33将呈现最亮且区域31将具有中间值。此暗度水平顺序将保持相同，直到倾斜角达到在图5(c)上指示的位置(i)，在该位置(i)处，区域32将保持最暗，但区域33将变得比区域31更暗。在位置(ii)处，区域33变得最暗，以此类推。结果是，设备的最暗部分呈现从一个区域移动到另一个区域(或者，类似地，设备的最亮部分显得在移动)。所述区域可被配置为使得该移动呈现从一个任意选择的区域跳到另一个区域，但是优选地，区域跟随连续的方向(例如，连续的方向可以是直线或圆)，使得设备的最暗(或最亮)的区域似乎如“波浪”般移动横跨或围绕该设备。该设备可采用任何配置且具有任何数量的区域以利用此效果。
因此，随着通过使设备相对于观察者移动来改变查看位置，当所述多个区域中的不同的区域表现出它们的最大阻挡水平且不同的区域表 现出它们的最小阻挡值时，该设备的外观将改变。查看位置的改变可涉及使设备相对于查看者倾斜(例如，在θ中有改变)，或使设备相对于查看者旋转(例如，在φ中有改变)，或既使设备相对于查看者倾斜又使设备相对于查看者旋转。查看位置的改变(例如，从观察者O₁的位置改变到观察者O₂的位置)将自动涉及从O₁与O₂之间的连续查看位置观察该设备的查看者，因为不可能到达新的查看位置而不在其间行进通过不同的θ和/或φ值。在许多实施方案中，如将在下文中看到的，所述区域的外观改变的方式将根据正进行的查看位置(例如，倾斜方向)的改变而不同。在一些实施方案中，查看位置的特定改变可不引起所述区域的外观、观察此效果所需要的不同倾斜方向的任何改变。
可以期望的方式安排设备的多种区域。尤其，随着查看位置改变，不同区域可以任何顺序表现出它们的最大暗度(亮度)水平。然而，在最优选的实施方案中，如上文所述，区域被安排成使得随着查看位置改变，设备的最暗(或类似地最亮)区域在连续的方向上(例如，以直线或曲线)移动。这给出了在设备上动态运动的外观，这将提供强烈的视觉冲击且因此提供特别独特的安全效果。
每个区域的尺寸优选地足够大以在该区域内包含多个图案P₁和P₂重复，即，区域具有的最小尺度大于在该区域内的图案的节距Q。然而，在其他实施方式中，每个区域可表现出单个图案重复，例如，一个线元件。因此，每个个体线的(相对于其他图案P₁或P₂的)定向和/或偏移将与下一个不同，使得在设备上图案方向和/或偏移大体上接连地改变。然而，当设备倾斜时，这仍将引起上文讨论的相同的“运动”效果，但是暗/亮“波浪”将显得在该设备上更平滑地移动，而不是以步进式方式在该设备上移动。下文将关于图9(c)描述这样的设备的一个实施例。
图6示出了根据第五个实施方案的安全设备，其中显示了这样的运动。在此，设备40由六个区域形成：五个同心环形圈41到45，围绕中心环形区域46。为了清楚起见，在图中，每个区域用一条白线描画，然而在实践中将省略这些白线。如在先前实施方案中，设备包括两个交叠的线图案，线图案被安排为它们的图案元件彼此互补(如图3(a)中)，使得当设备从法线倾斜时，区域41到46中的所有区域表现出它 们的最大暗度，如图6(a)中示出的。
图6(b)例示了三个示例观察者O₁、O₂和O₃相对于设备40的位置。观察者O₁和O₂共享相同的倾斜方向，但具有不同的倾斜角θ，然而观察者O₃具有与观察者O₂相同的倾斜角θ但具有不同的倾斜方向。因此，从法线(Z轴线)经观察者O₁移动到观察者O₂涉及在恒定方向上增加倾斜角θ，而从O₂的位置获得O₃的位置涉及使设备相对于查看者旋转。替代地，通过改变倾斜角θ和倾斜方向可将查看位置直接从O₁改变到O₃。
当从远离法线的位置(例如，O₁)查看设备时，将由所述区域表现出阻挡水平的范围。例如，如图6(c)中示出的，中心区域46可在其最大暗度处，其中相邻的同心圈45、44显示递减的阻挡水平，直到在区域43处显示最小阻挡水平。继续从设备的中心向外，下一个区域42表现出更暗的阻挡水平，且最外面的区域41显得更暗。因此，整体上该设备给出了有梯度的(graduated)外观，其中暗度呈现为从一个区域逐步变化到下一个区域。
随着查看位置改变(例如从O₁变化到O₃)，区域的阻挡水平改变且最暗(或相反地最亮)的区域显得在设备上移动。例如，如图6(d)中示出的，当查看位置已经少量改变时，中心区域46现在呈现比在O₁处更亮的阴影，如圈45和44的每个呈现的那样，使得区域44现在显得最亮。区域43、42和41每个均已经变成更亮阴影。如此，设备的最亮的部分显得已经朝向中心移动。随着倾斜继续，明圈继续朝向中心移动，现在由暗圈(图6(e)中的区域42)跟随，直到如图6(f)中示出的，该设备具有与图6(c)中的外观相反的外观，其中中心区域46最亮。整体上，该设备显得表现出朝向设备的中心移动的一系列暗/亮“波浪”(如果使倾斜方向反过来，则“波浪”的方向也将反过来)。应注意的是，将仅从偏离轴线查看位置看到此效果，而如果设备旋转同时从法线查看(没有任何倾斜)则将看不到此效果。
为了显示平滑且连续的移动，最优选的是，一起显示上述“运动”的区域彼此相邻且有利地彼此邻接或接近地间隔开，例如，隔开0.5cm或更少。然而，这并不是必须的且可通过其他安排获得某些附加效果。例如，所描绘的区域41到46可构成第一组区域，该第一组区域散布有第二组同心圈区域(未示出)。第二组区域可配置为表现出对倾斜的不 同的响应。例如，在第二组区域内的图案可被安排为给出从来自第二组的一个区域的圆的中心向外行进到下一个的暗/亮“波浪”外观，然而第一组区域显示向内移动的“波浪”。下文中将给出另一些实施例。
存在可实现这样的动态视觉效果的两种主要技术，即：(i)改变设备的区域之间的图案方向(PD)，或(ii)从设备的一个区域到另一个区域改变第一图案P₁和第二图案P₂之间的偏移。在一些情况下，在设备的某些区域内既可改变图案方向又可改变偏移。现在将参照图7到图17描述优选实施方式的实施例。
图7描绘了本发明的第六实施方案，其中动态视觉效果是通过改变设备的区域之间的图案方向PD实现的。类似于第五个实施方案，在此设备50包括一系列同心圆形区域51、52、53、54。透明层的任一侧上的图案P₁和P₂是以与图3(a)中示出的方式相同的方式彼此互补地安排的线图案，如图7(a)中示意性地示出的。为了清楚起见，图7(a)用暗线描绘了第一图案P₁的图案元件且用相对亮线描绘了第二图案P₂的那些图案元件。然而，应理解的是，在实践中这样的区别不必是明显的。
在设备的中心区域51中，图案方向PD₁(被限定为平行于图案元件的伸长轴线)平行于y轴线，如在图7(b)的放大的细节中更清楚地示出的。在下一个区域52中，图案方向PD₂已经相对于PD₁旋转过角Δφ，且同样地区域53中的图案被更进一步旋转。最终，在最外面的区域54中，图案方向PD₄近似垂直于中心区域51的图案方向(PD₁)。优选地，图案方向Δφ的角度改变从一个区域到下一个区域大体上恒定——即，如图7(c)中示出的彼此交叉的图案方向集合，使得相邻对之间的角近似相等。换言之，取PD₁作为参考方向(φ＝0)，则由φ _n＝(n-1).Δφ给出了每个区域的图案方向，其中n是从中心计数的区域的数字。在此实施例中，Δφ＝30度。
当从法线查看设备时，所有区域将表现出它们的最大阻挡水平且该设备将呈现均匀地暗。当从偏离轴线位置查看时，渐进灰阶效果将明显，如上文关于图6(c)所描述的。最暗的区域和最亮的区域的位置将取决于倾斜方向和角。例如，如果设备在图7(a)中示出的方向TD上——即垂直于PD₁——倾斜，则随着倾斜角θ增加，中心区域51将表现出暗 度的快速变化。这是因为，如图7(d)(i)中示出的，伸长图案元件(单位矢量b)的分量a在垂直于倾斜方向TD的方向上处于其极大值处(a＝b.cos0＝b)。第二区域52也将表现出变化，但是对于倾斜角上的相同的改变将表现出更小幅度的变化(即，更慢)，因为伸长图案元件(单位矢量b)的分量a更小(a＝b.cos30＝0.86b)。类似地，第三区域53也将显示阻挡水平改变，但是具有更慢的改变速率，因为伸长图案元件的分量a被进一步减小(a＝b.cos60＝0.5b)。最终，第四区域将显示表现出的阻挡水平(ΔD₄)大体上不改变，因为伸长图案元件(单位矢量b)的分量a是零(a＝b.cos90＝0)。对于Q:d比为1:1且折射率为1.5的设备，这被以图形形式例示在图7(e)的曲线图中。
因此，随着设备50在TD方向上倾斜，该设备将首先呈现有梯度的外观，中心内最亮且外部处最暗(例如，如在图7(e)中示出的倾斜角θ₁处看到的)，且然后随着倾斜角增加，三个内部区域51、52和53的相对暗度将切换(在图7(e)中示出的倾斜角θ₂附近)。这将给出朝向或远离设备的中心移动的明圈的外观，如先前关于图6所描述的。
从偏离轴线查看位置，当倾斜方向改变(即，该设备相对于查看者旋转通过角Δφ)时，图7的设备也将表现出不同的动态外观。这是因为对于在阻挡水平方面随着倾斜方向的最大改变速率，区域51、52、53、54中的不同的区域将变成最佳定向的。例如，如已经描述的，当从TD方向上的非零倾斜角(例如，θ₁)查看时，中心区域51将显示四个区域的暗度的最快速改变。然而，如果在垂直方向上倾斜，则中心区域的伸长图案元件现在将平行于该倾斜方向且显示没有暗度变化(图7(d)(iv))，在所有倾斜角θ处显得暗。因此，随着设备旋转以改变倾斜方向，该设备在阻挡水平方面具有最快改变速率的区域将从一个区域改变到下一个区域。这将呈现为以与上文所描述的方式类似的方式朝向或远离该设备的中心移动的暗/亮“波浪”，尽管在此情况下设备的所有区域将参与变化。
在一些设备中，与单独来自倾斜的运动相比，此“旋转”动态效果可更容易观察到，因为除非实现非常低的Q:d比(当倾斜时给出非常“快速”的变化)，否则，与使设备在恒定方向上倾斜(即，θ改变)相比，当查看位置发生更小改变时，通常运动将明显。实际上，在具有较大 Q:d比(例如，大约2:1或对于折射率为1.5的设备更大)的实施方案中，仅当设备被旋转时而非在单独倾斜期间运动可以是可见的。
为了例示这种情况，图7(f)是示出随着如图7(a)中示出的设备在TD方向上倾斜时对于区域51、52、53和54的阻挡水平随着倾斜角θ的改变的曲线图，但是在此假定Q：d比为2:1且折射率为1.5。如前所述，中心区域51表现出外观的最快速改变，其中区域52和53示出较小程度的改变，且最外面的区域54未表现出改变。然而，对于所有区域，阻挡水平的改变比图7(e)设备的情况慢得多，其中在任何倾斜角处，即使中心区域51也未达到与图7(e)设备相同的明度水平。相反，通过如上文所描述的折射效果缩减了此变化。同样地，由区域52和53的每个表现出的变化被缩减，其中每个已经经历阻挡水平的更少的改变。因此在方向TD上的所有非零倾斜角处，该设备将具有有梯度的外观，其中区域51显得最亮且区域54显得最暗，其中区域52和53表现出中间水平。不同阻挡水平的等级将不改变，且因此当单独倾斜时将不会有“运动”效果。
然而，当使设备旋转时，每个区域依次将被优化以显示随着倾斜角的最快速可能变化(如由图7(e)中的区域51例示的)，且因此将显露上述运动效果。
在这一点上，应注意的是，虽然在图(f)的曲线图中区域51、52和53的每个显得在80度到90度附近达到它们的最低可能的阻挡水平，但事实上这仅代表对于区域51的极小值查看位置。当设备在不同的方向上倾斜时，其他区域每个均将表现出比图7(f)中达到的那些阻挡水平更低的阻挡水平。
所述区域可被安排以形成具有任何期望配置的设备，例如一行或多行、几何形状、符号、字母、数字或图形。在图8中示出了基于与图7的原理相同的原理运行的设备的一个实施例，以例示这点。图8(a)示出安全元件60的第一图案P₁，且图8(b)示出第二图案P₂，第二图案P₂将被安排在透明层1的相反侧上。在此，区域(所述区域的一个选择是标注61、62…72、73)被安排以形成三角螺旋形形状。标注的区域形成一个“L”形状，该“L”形状与两个相同的但旋转的区域组互锁。从区域61开始，每个区域的图案方向(平行于所描述的线元件)在每 个区域中相对于先前区域旋转10度的恒定量(即，Δφ＝10度)。
两个图案P₁和P₂是精确地非互补的(即，一个图案的图案元件与另一个图案的图案元件精确地对准，如图2(a)中示出的，如可从图8(a)与图8(b)之间的每个区域内的线的位置的密切比较(close comparison)看到的。因此，当从法线查看时，设备呈现均匀的亮度(即，最小阻挡水平)。当示出在方向TD上倾斜时，在垂直于TD的方向上具有伸长线元件大分量的区域(例如72、73、61、62)将表现出阻挡水平的快速改变，同时近似平行于倾斜方向的那些具有线区域(例如，65、66、67)，如果有的话，将示出外观的少量改变。具有中间图案方向的区域将显示中间暗度水平。因此，形成“L”形状的区域的线将具有有梯度的暗度水平，且特别是随着倾斜方向而被改变，最暗的区域将呈现沿着“L”形状的路径朝向或远离三角形的中心移动。对于另两个“L”形状的区域组情况将相同，具有的结果是，螺旋形暗/亮“波浪”呈现朝向三角形的外部或内部移动。
在图7和图8的实施方案中，优选地是，第一图案P₁和第二图案P₂是互补的或精确非互补的，使得当从法线查看设备时，在该设备上表现出最大阻挡水平或最小阻挡水平。这并不是必须的且所述两个图案可具有一些其他偏移。然而，这将限制可实现的最大和/或最小阻挡水平，且因此动态效果将不那么明显。还优选地但非必须的是，第一图案和第二图案之间的偏移在设备的每个区域内是相同的，使得当从法线观察时，所有区域的外观是一致的。
还应注意到，该设备的多于一个的区域可具有相同的特性。例如，标注在图8(a)上的区域79具有与区域66的定向相同的定向，且因此在每个查看位置处这两个区域将具有相同外观。这提供了随着查看位置改变彼此同步移动的多个间隔的暗/亮“波浪”的外观。这适用于所有实施方案：在任何一个查看位置处，设备的多个区域可具有相同外观，但为了实现动态效果，所述区域中的至少三个必须具有不同的峰值查看位置集合，如上文所讨论的。
图9(a)和图9(b)示出根据本发明的第八个实施方案的安全元件80的一个示意性实施例，其中，通过改变在透明层1的任一侧上的第一图案P₁和第二图案P₂之间的偏移，而不是变更图案方向，获得对 于每个区域的不同的极大值查看位置。图9(a)的设备包括沿直线彼此相邻安排的五个区域81、82、83、84和85。两个图案都包括由间隙间隔的线元件。为了清楚起见，以深灰例示第一图案P₁，同时以浅灰示出第二图案P₂的元件。然而，在实际中通常将没有这样的区别。
在此实施例中，图案方向PD在五个区域81到85的每个中是相同的。然而，第一图案P₁和第二图案P₂之间的偏移现在从一个区域变化到下一个区域。因此，如图9(a)中示出的，在区域81中，第一图案和第二图案彼此精确互补(如图3(a)中示出的)。在下一个区域82中，偏移被移位四分之一线宽(L/4)，使得两个图案的图案元件彼此部分地挡住。在下一个区域83中，两个图案P₁和P₂之间的偏移进一步增加到L/2，使得第二图案P₂的每个图案元件的一半被第一图案P₁的相应的图案元件挡住(且反之亦然)。在下一个区域84中，偏移被再一次移位，使得两个图案P₁和P₂的图案元件几乎对准(偏移＝3L/4)。最后，在区域85中，偏移使得第二图案P₂已经相对于第一图案P₁移位整个线宽L且所述图案是精确非互补的(如上文图2(a)中描绘的)。
所述区域之间的偏移的变化引起对于所述区域每个的不同的暗度值，当从法线(以及其他角)查看该设备时，其是可见的，有别于图7和图8的实施方案。从法线查看位置，第一区域81将表现出其最大暗度水平，因为互补图案元件阻止了光在所有位置穿过设备的通路。下一个区域82将呈现比区域81更亮的阴影，因为一些光能够透射穿过第一图案P₁的图案元件和第二图案P₂的图案元件之间的宽L/4的窄间隙。在下一个区域83中，亮度将增加，这是由于增加的间隙面积且在区域84中更进一步增加。最后，区域85将表现出其最大亮度水平(最小阻挡)，因为在此两个图案彼此精确对准。
当设备在方向TD₁(垂直于图案元件的伸长方向)上倾斜时，由于由透明层1实现的两个图案之间的间隔，每个区域中两个图案之间的表观偏移被变更。例如，图9(b)示出在方向TD₁上从非零倾斜角查看到的相同的设备80，且将看到五个区域的暗度的逐渐改变已经在方向上颠倒。因此，区域81现在显得最亮且区域85显得最暗，其中区域82、83和84表现出中间水平。在实际上，随着设备在图9(a)中表示的位置和在图9(b)中表示的位置之间倾斜，表现出最大暗度(或类似地 示出最大亮度)的区域将沿着设备从一个区域步进式地移动到下一个区域，形成如上文所描述的“波浪”效果。使用Q:d比为1：2且折射率为1.5的示例性设备，在图11中例示了这。实线81代表区域81的阻挡水平的改变，且多条虚线和点划线提供如标注的区域82、83、84和85的相应信息。在法线位置处(θ_TD1＝0)，区域81表现出其最大暗度水平，同时区域82到85显得逐渐更明亮，如上文所描述的。当倾斜角θ在方向TD₁上增加时，区域82、83、84和85一个接一个地依次表现出它们的最大暗度水平。
将理解的是，如果使设备在垂直方向TD₂上倾斜，则没有区域将显示在暗度水平方面的任何显著改变。这是因为新倾斜方向将平行于伸长图案元件的长轴线，且如此，随着倾斜发生将不存在两个图案之间的偏移的明显改变。因此，在TD₂方向上远离法线倾斜的角处，设备将保持与图9(a)中示出的外观大体相同的外观。如果设备在TD₁和TD₂之间的中间方向上倾斜，则将观察到变化类似于关于图9(b)所描述的变化，但是因为所有区域将使得它们的图案元件被安排成与倾斜方向成斜角，所以该变化将更慢。
优选地，如在此实施例中，设备的不同区域具有带有恒定增益的累积偏移(即，从一个区域到下一个区域的偏移改变相等)，使得随着倾斜发生，设备上“波浪”移动的速率恒定。然而，如同在图9(a)和(b)中的实施例中使用每个区域之间的L/4的偏移改变不是必要的，而作为节距Q的一部分的任何其他部分的线宽可被代替使用，取决于期望的区域的数量和待要达到的运动速度。一般而言，多达L/2的偏移的任何非零改变将可被使用。
例如，图9(c)(ii)描绘了图9(a)的设备的一个变体，其中从一个区域到下一个区域的偏移改变小得多。在此，设备86包括41个区域，在图9(c)(i)中单独示出了所述区域中的一个实施例87。在此实施例中，每个区域的宽度(垂直于图案方向PD)仅是该图案的节距Q的两倍，使得在每个区域中仅有两个图案重复。节距Q是400微米且图案之间的偏移是从一个区域到下一个区域移位5微米。因此，从设备86的一侧到另一侧，偏移逐渐从非互补改变到互补。由于区域87的小尺寸和从一个区域到下一个区域的偏移的小改变(＝L/40)，因此作 为结果的外观是从明到暗的平滑渐变，如该图中示出的。当设备在方向TD₁上倾斜时，明/暗区域将呈现以与上文关于图9(a)和(b)描述的方式相同的方式沿着设备平滑地移动。如果每个区域具有仅对应于单个图案重复的宽度，则甚至可实现更平滑的结果。
一般而言，对于具有总共N个区域的设备(在图9(a)和(b)的实施方案中N＝5，且在图9(c)的情况下N＝41)，由从零开始且包括零的区域数字n(n＝0、1、2、3…)识别每个区域，然后给出设备上的一个亮暗变化(即，从最小阻挡到最大阻挡)，每个区域(相对于区域“O”)的偏移移位的累积量由S_n＝(nQ)/(2(N-1))给出，其中Q是图案的节距(通常Q＝2L，其中L是线宽)。为了在设备上呈现多个亮－暗变化，S_n乘以期望的变化数量，因此例如如果期望在设备上表现出亮到暗然后暗到亮的阻挡变化，则需要的累积移位是S_n＝(nQ)/(N-1)。
还应注意的是，偏移的方向不需要与表观运动最终发生时的偏移方向相同。例如，图10示出另一个实施方案，包括成直线安排的五个区域91、92、93、94和95，类似于图9的实施方案。然而，在此情况下，图案方向TD平行于整个设备90的长轴线。如前所述，在垂直于每个区域之间的线性图案元件的长轴线的方向上调整偏移，使得从法线看，区域91显得最暗且区域95显得最亮。区域92、93和94表现出有梯度的中间阴影。当使设备在方向TD₃(垂直于PD)上倾斜时，上述暗/亮“波浪”效果将呈现沿着设备的长度从一个区域移动到另一个区域。因此，此设备配置提供特别反直觉的安全效果，因为表观运动将不在与倾斜发生的方向相同的方向上。每个区域91到95的暗度的变化也由图11中的上述迹线代表。
在图9和图10的实施方案中，通过变更所述两个区域中仅一个的线元件在每个各自的区域中的位置来实施两个图案P₁和P₂之间的偏移。换言之，第一图案P₁在五个区域每个中是相同的，没有移位且因此是恒定周期性的，同时第二图案P₂的元件经历从一个区域到下一个区域的偏移的上述移位。然而，在其他实施方案中，即可在图案P₁中实施偏移的改变又可在图案P₂中实施偏移改变，且在图12中示出了这样的设备的一个实施例。
在此，设备100包括成直线安排的五个区域101、102、103、104 和105，垂直于线性图案元件的伸长方向，如在图9的实施方案中。第一区域101与图9的实施方案的第一区域81相同，其中两个图案P₁和P₂的元件处于彼此精确互补的位置中。在下一个区域102中，两个图案P₁和P₂已经在相反方向上经历幅度L/4的移位。因此，第一图案P₁的图案元件已经向该图的右边移位L/4，同时第二图案P₂的图案元件已经朝向该图的左边移动，相对于第一区域101中它们各自的位置。该结果是幅度L/2的表观总位移，其中两个图案P₁和P₂的图案元件彼此交叠的程度与图9(a)的实施方案的区域83中的程度相同。
在下一个区域103中，已经使两个图案P₁和P₂在每个方向上再次移位相同量L/4，与第一区域101比较导致幅度L的累积总移位，且因此两组图案元件现在精确非互补，即，彼此恰好对准，如在图9(a)的实施方案的区域85中。在区域104和105中，两个图案的移位以相同的方式继续，使得在区域105中，第一图案P₁和第二图案P₂的图案元件再一次处于互补位置。
在两个图案P₁和P₂之间共享偏移的结果是，所述区域之间的偏移的幅度被有效加倍，这加速了当设备倾斜时将观察到的运动(即，需要倾斜角的较小改变以感知该效果)。例如，如图12(b)中描绘的，当从法线查看设备时，区域101和105将表现出最大暗度(在图12b中表示为入射光I的百分之零的透射T)，同时中心区域103将表现出最大亮度，且中间区域102和104将表现出相同的中间暗度水平，该中间暗度水平是最大的大约50％。当使设备在例示的倾斜方向TD上倾斜时，最暗的区域的位置将以与先前描述的方式相同的方式从一个区域切换到下一个区域，但是因为其中图案元件互补的区域(区域101)与其中区域精确地非互补的区域(区域103)之间的区域的数量被减少，所以设备上暗/亮的表观运动将比先前的实施方案中更快速(即，要求更少的倾斜)。已经发现这是特别视觉有效的。
在两个图案P₁和P₂之间的共享偏移还提供设备的某些区域之间的对称，当法线地查看设备时，该设备的某些区域形成成对的相等强度(即，阻挡水平/暗度)。例如，如图12(a)和12(b)中示出的，区域102和104将具有大约50％的相同表观阻挡水平。然而，当设备在方向TD上倾斜时，组成该对的两个区域彼此相反地动作。换言之，随着一个变 得更亮另一个变得更暗。这是因为倾斜仅在一个方向上发生，这意味着在相同侧上每个区域必须前进到其相邻区域的状态。例如，当从法线查看时，区域102在其左手侧上具有暗相邻区域(区域101)，而使该对完整的区域104在其左手侧上具有亮相邻区域103。因此，当使设备在方向TD上倾斜时，区域102将通过变得暗呈现其左手相邻区域101的外观，同时区域104将变亮。
为了完备性，图13示出穿过图12的设备的一部分的横截面，例示了区域103、104和105中的两个图案P₁和P₂的图案元件。将在中心区域103中看到，所述两个图案的元件彼此精确对准(即，非互补)。在下一个区域104中，图案P₁的元件已经向该图的右边移位L/4，且第二图案P₂的元件已经向该图的左边移位相同的量。在区域105中，两个图案已经在相同的方向上移位相同量L/4，为每个图案做出L/2的累积偏移，且结合两个图案的贡献，总偏移为L。
当然，可改为使用区域之间任何其他的移位偏移值，例如，L/3、L/5、L/8等。
已经发现实施方案(诸如，在两个图案之间共享偏移的那些实施方案)对两个图案之间的未配准是特别容忍的，这有助于制造过程。例如，测试已经示出，设备在两个方向上对高达400微米的未配准是容忍的。换言之，即使具有800微米的未配准，仍将会感知到上文描述的暗/亮运动效果。
图14示出基于与关于图12和图13描述的那些原理相同的原理运行的安全设备的另一个实施方案。在此，图14(a)示出第一图案P₁且图14(b)示出第二图案P₂，第二图案P₂将被安排在透明层1的相反侧上以形成安全设备110。该设备包括五个区域：中心正方形或菱形形状的区域111和四个同心正方形或菱形形状的环形区域112、113、114和115。如在先前的实施方案中，用设置在两个图案中的一个(在此P₁)中的发丝线116描绘所述区域，如果优选的话，可省略发丝线116。在P₁和P₂之间共享两个图案之间的相对偏移，且尽管由于该发丝线的存在而使得这是不那么容易可从图14(a)感知的，但可从区域111的比较理解，在区域111中，最中心垂线是白的(指示缺少图案元件)，同时在外部区域115中，最中心垂线是黑的(指示存在图案元件)。因此， 第一图案P₁的元件已经移位的量等于第一区域111和外区域115之间的线宽L。相同的移位量发生在第二图案P₂中(图14b)，但是在相反的方向上。图案P₁或P₂中的任何一个的每个连续区域之间的偏移移位是L/4,从而在四个步骤内(从区域111到区域115)达到为L的累积移位，同时考虑了来自两个图案的贡献，每个连续区域之间的总移位是L/2。
从法线查看位置，最中心区域111和最外部区域115二者都将显示最大亮度，因为在此所述两个图案是精确非互补的。区域113将显示最大暗度，因为在此所述图案是精确互补的，且区域112和区域114将显示中间值。随着设备在例示的方向TD上倾斜，最暗的区域和最亮的区域将显得移动穿过该设备，导致朝向或远离中心的“波浪”运动。如果设备在垂直方向上倾斜，则没有这样的移动是可见的，因为该倾斜方向将平行于图案元件的长轴线且因此两个图案之间的偏移将看起来不改变。如果使设备相对于查看者旋转(即，变化角φ)，则运动在某些旋转角范围将是可见的而在其他旋转角范围是不可见的。
为了确保运动在设备中可见而不论倾斜方向是如何，特别优选的实施方案包括其中第一图案和第二图案的图案方向被更改的区域以及其中偏移中存在移位的那些区域。图15中示出了这样的设备的一个实施例。在此，图15(a)示出应用到透明层1的第一侧的第一图案P₁，且图15(b)示出应用到第二侧以组合形成安全设备117的第二图案P₂。应注意到，在两个图案中可见的径向带状效果是由于图的印刷的残影(artifact)引起的且不存在于图案自身中。该设备包括两组区域118和区域119，每个区域包括十个不同的区域118a到118j和119a到119j。第一组区域118全部共享共同的图案方向(与线元件的伸长方向对准)PD₁。形成第二组119的区域共享共同的图案方向PD₂，PD₂垂直于PD₁。因此，在该图中示出的定向中，第一组118的区域的线元件是近似水平的，而来自第二组119的区域的元件是近似垂直的。
在每个组118、119内，图案P₁和P₂之间的偏移以与上文参照图9到图13描述的方式相同的方式改变。因此，随着设备在第一倾斜方向TD₁上倾斜，暗/亮波浪运动将呈现沿着第一组区域118朝向或远离设备的中心移动，同时在第二组区域119中没有运动将是可见的。如果设备在垂直方向TD₂上倾斜，则相反的效果将出现，其中第一组区域118表 现出大体上不运动，同时第二组区域119现在显示波浪效果。如果使设备倾斜成在TD₁和TD₂之间的某一中间角，则两组区域都将同时显示运动，尽管这可能不是那么明显。
在图16(a)和(b)中示出了具有不同偏移的区域以及不同图案方向的区域的安全设备的另一个实施方案。图16(a)以平面视图示出设备120且将看到该设备包括中心正方形区域121和十一个围绕的同心正方形环122到132。应注意的是，在图16(a)中被分配给所述区域中的某些区域的不同的灰色阴影在此不表示所述区域的外观而是被用于识别特定组区域，如现在将描述的。
区域121到123由三个组G₁、G₂和G₃组成，每个组的成员由所描绘的阴影类型识别。因此，第一组G₁包括区域123、126、129和132，同时第二组区域G₂包括区域122、125、128和131，且第三组G₃包括剩下的区域121、124、127和130。所述组彼此交替以形成多个循环C₁、C₂等，每个循环包括来自每个组的一个区域。在此实施例中，示出了四个循环C₁到C₄，但是当然可使用任何数量的重复。
如图16(b)的放大细节中最佳地示出的，所述组的每个包括具有共同图案方向(由示出的示意性线元件表示)的区域。因此，在此实施方案中，区域123、126、129和132组成组G₁，每个具有它们的线元件，其中所述线元件被安排成它们的伸长轴线平行于X轴线，且区域125、128和131属于组G₂，具有它们的线元件，其中所述线元件以垂直方向安排，平行于Y轴线。组G₃的区域124、127和130具有在中间角处的图案方向。在每个组G₁、G₂和G₃内，所述区域在第一图案P₁和第二图案P₂之间的偏移上从一个区域到相同组的下一个成员区域改变。因此，在此实施例中，组G₃的成员区域124具有比G₃的下一个成员区域127更小的偏移，区域127进而具有从组G₃的最外部成员区域130的偏移的更小的偏移。偏移程度在图16(b)中由在每个区域中描绘的箭头的幅度表示。
因此，将看到，循环C₁、C₂等的每个包括大体上类似偏移幅度但不同图案方向的区域。当然，对于所有组，任何一个循环内的偏移程度相等不是必须的，尽管这是优选的。
实施方案诸如图16中示出的那些实施方案已经发现是特别有利的， 因为，与唯一地基于区域之间的偏移的改变运行的实施方案(诸如，图9到图14的那些实施方案)相比，可在使设备倾斜的任何一个方向上感知期望的移动偏移，因为区域的组中的至少一个将具有优化的(或接近优化的)图案方向，以表现出阻挡水平随设备倾斜的大改变速率。此外，发明人已经发现，在一些情况下，一些唯一地基于区域之间的图案方向的变化的实施方案(诸如，图7和图8的那些实施方案)可涉及太多的不同图案定向，这降低了配准容差且减少了设计的表观“顺序”(使眼睛难于跟随该设计)。在既利用偏移改变又利用方向改变的“组合”实施方案中，诸如图16的实施方案，不同图案方向的数量(例如，组的数量)可保持低(例如，大约四个或更少)，同时仍提供足够数量的图案方向，使得任意倾斜方向将具有在至少一个组的图案方向上的充分大的分量以提供移动，且从而允许设计表现出随着任何倾斜轴线的移动。所述组的重复性质通过有助于引导眼睛沿着表观移动的设计“传播”每个图案方向。偏移通过给眼睛一个直接路径以跟随来添加附加顺序。
在本实施方案中，因为个体区域是窄的且区域的组彼此交替，所以查看者不能够随着设备倾斜在组之间区别。这给出的印象是，仅一个在许多定向上起作用的组存在，消除了在太多不同图案定向实际存在的条件下可导致的视觉混乱。
图17示出既利用区域之间的图案方向改变又利用区域之间偏移改变的安全设备的另一个实施方案。在此，设备135包括多个环形圈136、137和138等，每个圈被分成一系列区域。在此情况下，每个同心圈136、137和138等表示一组区域(所有区域都具有相同的图案方向)。在每个圈内，不同区域(136a、136b、136c等)在两个图案P₁和P₂之间的偏移上从一个区域变化到下一个区域。在不同组136、137和138等的相邻区域中，图案P₁和P₂之间的偏移可以是相同的，或可能附加地在所述组之间变化。
在图18中示出了安全设备140的另一个实施方案。在此，该设备包括一系列区域141到145，其与上文关于图14描述的那些区域相同。这些区域构成一个背景区域，在该背景区域上叠加有另一个区域149，在此区域149呈数码“2”的形状。区域149具有一个图案方向，该图案方向不平行于区域141到145的方向且优选地是大体上垂直于区域 141到145的方向。因此，当设备在方向TD₁上倾斜时，由区域141到145组成的背景区域将显示移动的暗/亮波浪效果，如先前参照图14描述的。相反，区域149将呈现静止，因此清楚地描画数码“2”的轮廓。当该设备在垂直方向TD₂上倾斜时，由区域141到145形成的背景区域将呈现静止(但是呈现有梯度的暗度水平)，同时区域149现在将显示暗度水平的变化，该暗度水平变化再次是以静止背景为清楚地明显的背景。实施方案(诸如，图18中示出的那个实施方案)提供一种将前述移动效果与传达信息(诸如，字母、数字、符号和图形等)的能力结合的特别有效的方式。
图19和图20描绘了两个示例性安全设备的部分，这两个安全设备是基于相同的原理运行的，但是是以与上文讨论的那些构造不同的构造形成的。在图19中，使用与先前讨论的技术相同的技术将(第一)元件图案P₁设置在透明层1的一侧上。然而，不存在第二图案P₂，且在第二图案的位置，反射表面159被设置在透明层1的相反侧上。该反射层可以采取任何形式，但是优选地是镜面反射的使得通过反射表面159创建第一图案P₁的图像以便形成“虚拟的”第二图案。因此，当在反射下查看该设备时，观察者以与上文关于图1到18讨论的方式相同的方式感知组合的两个交叠图案的效果。然而，因为虚拟的第二图案完全取决于第一图案P₁，所以引起第一图案P₁和由表面159反射的虚拟图案之间的任何偏移是不可能的。因此，不能够使用此实施方式形成实施方案诸如基于图9和图12的原理的那些实施方案。尽管如此，可基于将设备的至少两个区域设置有非平行图案方向的相同原理形成实施方案诸如上文关于图4、7和8描述的那些实施方案。
图19示出包括两个这样的区域154和155的区段的设备的一部分。在区域154中，由间隙152间隔开的图案元件151具有它们平行于Y轴线的长轴线，同时在区域155中，图案元件151和介于中间的间隙152具有它们与Y轴线成近似45度角的长轴线。当从法线(观察者O₁)查看该设备时，区域154和155将表现出它们的最大明度水平(即，最小阻挡水平)，因为反射的虚拟图案将显得具有其与交叠图案P₁的图案元件精确对准的图案元件。换言之，所述两个图案将呈现为如上文参照图2(a)描述的精确非互补。随着设备在倾斜方向TD上倾斜(绕倾斜轴 线TA)到观察者O₂的位置，随着区域154以与先前描述的方式相同的方式在通过极大值和极小值之间变化，区域154将表现出其阻挡水平的最大改变速率。区域155还将表现出暗度水平的变化但是因为在此图案方向未被优化所以具有较小的改变速率。
因此，反射实施方式(诸如，图19中示出的那个反射实施方式)可用于实施基于图案方向从一个区域到另一个区域变化的上述原理的任何设备，包括但不限制于图4、7和8中示出的那些原理。
图20示出利用反射表面159的另一个实施方案150’，但是在此情况下，提供了两个元件图案P₁和P₂，如在关于图1到18讨论的实施方案中的任何一个中。图案P₁被形成在透明层1的第一表面上且图案P₂被形成为与另一个相邻，或被形成在透明层1上或被形成在设置在透明层1旁边的反射表面159上。除了图案P₁和P₂，观察者O还将看到位于反射层159的实际位置后面一段距离的图案P₁的反射版本。因为图案P₂抵靠反射表面159定位，所以在其原始图像和反射图像之间不存在视差，且图案P₂本身因此不具有光学可变特性，尽管可呈现光学密度加倍。
设备150’被分成区域156、157、158…且在此每个区域中的图案方向是相同的，尽管在其他情况下这也可变化，如关于图19所讨论的。然而，图案P₁和P₂之间的横向偏移S从一个区域到另一个区域变化。在区域156中，图案元件是精确非互补的，对应于零偏移。在区域157中，图案P₂的元件已经在x方向上移位，导致L/4(L＝线宽)的偏移。在区域158中，偏移分别增加到L/2和3L/4。
当从法线查看时，该设备将具有的外观类似于上文图9(b)中示出的外观，其中最左边的区域156显得明亮，且最右边的区域由于不同偏移而显得相对暗。当在方向TD上倾斜时，偏移变化将导致外观向着图9(a)中示出的外观改变，其中明/暗区域如以前在设备上作为“波浪”移动。然而，将通过由于图案P₁和其反射P₁之间的相互作用引起的叠加的暗/明变化调制此效果。在此情况下，因为在设备上没有图案方向变化，所以此调制将导致整个设备在一个或多个查看位置处显得暗，然而在其他位置处，渐变的且移动的“波浪”效果将在更大或更小程度上可见。当然，叠加变化的性质也将取决于诸如设备的Q:d比和折射率等因素，如前所述。
在其他情况下，图案方向还可在设备上变化，在此情况下，叠加调制也将以关于图19描述的方式在设备上移动。因此，可实现特别复杂的视觉效果。
反射表面159可包括有合适材料形成的反射层，该反射层可被应用到或被定位到与透明层1的表面相邻。合适的反射材料的实施例包括气相沉积金属涂层(诸如，气相沉积铝、银、镍、金、铜)、金属或金属墨、气相沉积高折射率(HRI)电介质材料(例如，ZnS)、气相沉积薄膜干涉结构或其他反射光学可见材料或结构。如果需要，可通过将材料应用作薄层或应用作丝网来将该层制成半透明，例如，替代地，反射材料自身可是视觉透明的，但是具有与透明层1的折射率显著不同的折射率，使得反射将发生在界面处。合适的物质包括高折射率(HRI)材料，诸如ZnS。
图21中示出了另一个实施方案，该实施方案具有的构造类似于图19的构造。如先前提及的，在所有实施方案中，图案元件可由多层形成，且此实施方案特别利用这样的实施方式。图21(a)以平面视图示出安全设备220，从沿着该设备的法线(沿着z轴线)查看该设备的观察者的视角，图21(b)和(c)示出沿着线Q-Q’穿过该设备的一部分的横截面。第一图案P₁包括被安排在在相反表面上具有反射层229的透明层1上的、由间隙226间隔开的线元件225的安排(见图21(b))。在一个实施例中，元件225的线宽可以是约30微米且间隙226的宽度可以是类似的。在设备的第一区域221中，第一区域221在此形成“心形”符号的形状，线元件沿着该设备的x轴线对准。在该设备的第二区域222中，第二区域222在此围绕第一区域221以呈现为该心形符号的背景，线元件与y轴线对准。因此，在此两个区域中的图案元件彼此成90度，尽管两个图案方向事实上可作出任何非零角(如在先前的实施方案中)。
每个图案元件是由多层形成的：在此情况下，有两个层，但是如果需要可设置更多层。可以多种方式形成所述多层。例如，可以以两个或更多个配准印刷工序铺设图案P₁，每个工序将一个墨层铺设在最后层的顶上。然而，在一个特别优选的实施方案中，图案P₁是通过脱金属工艺形成的。因此，透明层230被涂覆有金属层225a，例如通过真空沉积 铝、镍、铜、青铜或任何合适的金属或合金。然后，使用抗蚀材料225b将线元件225的图案P₁印刷到金属层上。该抗蚀材料可以是不透明的或半透明的，但是具有的外观不同于金属层的外观。例如，抗蚀材料可以是带有有色的(例如，红色)着色剂的半透明的。然后，使该构造脱金属，例如，在刻蚀剂浴中，刻蚀剂浴将移除金属层的、未被抗蚀材料覆盖的那些区域。这导致线元件225每个均具有恰好彼此配准的金属层225a和抗蚀层225b。
为了完成该设备，在此实施例中，使用透明胶粘剂层231将上述结构层压到第二透明层1，如图21(b)中示出的。在透明层1的相反表面上设置有反射层229，反射层229被直接应用到透明层1的该表面或在被安排成邻接该层的相邻部件上。
当从图21(c)中示出的观察者O₁的位置，即沿着设备的法线，通过透明层230查看设备220时，线元件225的上部、金属层225a隐藏有色的抗蚀层的存在，且观察者看到区域221和区域222之间没差别。因为光将由表面229反射通过线元件225之间的所有间隙226，在此查看角处两个区域都将显示它们的最小“阻挡”水平。随着该设备在方向TD(即，X轴线)上倾斜到观察者O₂的位置，由于上文描述的相同的机制，线元件225的反射图像将变得在第一区域中可见，从观察者的查看点有效地填充在间隙226中。然而，由于线元件225的最内层(即，面向反射层229的那层)是有色的抗蚀层225b，所以图案P₁的反射图像将具有与真实图案P₁不同的外观，优选地不同的颜色。例如，在金属层225a是铝且抗蚀材料225b是带有红色调的透明抗蚀剂的情况下，图案P₁将在颜色上呈现银色同时反射的图案呈现红色。因此随着设备在方向TD上倾斜，观察者O₂将看到心形区域221从银色改变到红色，且如果倾斜继续，则该区域将显示如先前实施方案中描述的周期性改变。随着该设备在此方向上倾斜，背景区域222将同时呈现未改变，因为在此该倾斜方向与线元件225的长方向是对准的。因此，在某些倾斜角处，将看到心形区域221将以与背景区域222形成鲜明差别的颜色呈现。类似地，当该设备在相反方向上绕y轴线倾斜时，心形区域221现在将呈现静止而背景区域222呈现颜色上的改变。
可通过以与上文描述的方式相同的方式在透明层230上形成多层 线元件225且将反射层设置在层230的相反侧上(代替如描绘的将该构造层压到层1)来实现类似的效果。在此情况下，将需要从线元件的抗蚀剂侧225b查看该设备，因此轴线上外观将是有色的，且反射图像将是金属层225a的图像。当该设备倾斜时，随着反射图案变得可见，有源区域的颜色密度将被减少，再次引起所述区域之间的差别，但是具有的视觉冲击小于图21中描绘的构造的视觉冲击。
抗蚀剂颜色在该设备的两个区域221和222中可以是相同的，或可以是不同的。后者具有的优点在于，该设备将取决于倾斜方向而显露不同的颜色。例如，如果抗蚀剂层225b在心形区域221中是红色的，且在背景区域222中是蓝色的，假定金属层225a在两个区域上在外观上是银色的，则随着该设备在方向TD上远离法线倾斜，心形区域221将呈现从银色到红色的改变，同时该背景区域将保持银色。如果该设备在垂直方向上远离法线倾斜，则背景区域222将从银色改变到蓝色同时心形区域221将保持银色。
在此实施方案的一个变体中，多层线元件225的最内层(例如，图21中的抗蚀剂层225b)可含有光敏物质，诸如，荧光材料。在此情况下，荧光相应的观察将既依赖于观察者的查看位置又依赖于合适的激励源(例如，UV光)的位置。如果沿着设备的法线查看该设备，如以前，则含有荧光材料的层将被阻挡且所述两个区域将不表现出差别。当绕X轴线倾斜时，如以前心形区域221的阻挡水平将取决于抗蚀剂层225b的外观而改变。当仅在可见光下查看抗蚀剂层225b时，如果抗蚀剂层225b是清澈的且透明的，则在正常照明条件下使该设备倾斜将随着倾斜角改变而在区域221的暗度水平上产生相同的改变。然而，如果抗蚀剂层也含有UV敏感的荧光物质，则当激励源对准该设备(从偏离轴线位置)时，该抗蚀剂层将响应于由反射表面229接收的UV射线而发荧光。因此，线元件的反射图像将呈现发荧光且心形区域221将呈现荧光，与背景区域222(其如以前将保持视觉上静止)形成强烈差别。另外，当该设备绕y轴线倾斜时，反之亦成立。
此外，当查看角保持静止时，此实施方案允许查看到外观的改变：假设在偏离轴线位置处(即，未沿着设备的法线)查看该设备时，使激励源(例如，UV灯)相对于该设备移动将产生所述区域中的一个或另 一个的外观的改变。例如，如果在图21(c)中观察者O₂正在查看设备200，则图案P₁的图像在心形区域221中是可见的但在背景区域222中是不可见的。如果UV源被移动到线元件的最内层225b可接收通过反射表面229反射的UV光的位置，则该心形区域将呈现发荧光，然而如果UV源被移动到层225b不接收反射的UV光的位置，则将不存在荧光响应且相同的区域221将不发荧光。
应理解的是，在图21的实施方案的所有实施方式中，两个区域221和222中的图案元件225的方向不必彼此垂直。然而，这是优选的，因为当倾斜时这将产生最强烈的差别。此外，图案元件不必是线元件：任何其他图案可被使用，诸如，如下文进一步讨论的规则点图案。
在安全设备的反射变体中，诸如图19、图20和图21中示出的那些，反射表面可以可选地被图案化以形成附加标记。例如，如果使用气相沉积金属层提供该反射表面，则此层的部分可被脱金属以限定图像。所述图像自身可以是阳像(即，由金属区域形成的)或阴像(即，由脱金属的区域形成的)。可在反射光下(更优选地，在透射光下)查看由脱金属创建的所述图像。
一种产生部分金属化/脱金属化膜(在该膜中在受控的且清楚限定的区域内不存在金属)的方式是使用抗蚀技术和刻蚀技术(诸如，US-B-4652015中描述的)选择性地使区域脱金属。用于实现类似效果的其他技术包括，例如，通过掩膜真空沉积金属(诸如，铝)，或可使用准分子激光将金属(例如，铝)从塑料载体和金属的复合带选择性地移除。替代地，可通过印刷具有金属外观的金属效果的墨(诸如，由Eckart销售的墨提供金属区域，且在此情况下通过图案化该印刷层来形成所述图像。
可通过形成两种或更多种安排在彼此横向偏移的区域中的反射材料，限定例如空间图案、图像、文本、数字等来提供附加效果。例如，两种具有不同外观的金属(例如，铜和铝)可彼此并排沉积以限定任何期望的图像。反射的颜色则将取决于设备上的期望的图像而变化。
反射层还可被用于将附加安全特征与上文讨论的光学可见效果结合。例如，反射层可被设置有衍射结构(诸如，衍射光栅或全息图)。在一个实施方式中，适当的浮雕结构可被压印或铸塑到透明层1的表面 中(与图案P₁被施加到的表面相反)，且随后用合适的反射材料将其金属化或涂覆，以引起衍射效果。这可以是明显的如不同衍射颜色的光的彩虹或如全息图像，通过图案P₁(和P₂，如果存在P₂)以上文描述的方式更大或更小程度上阻挡不同衍射颜色的光的彩虹或如全息图像的重放。
金属层的存在可用用于隐藏机械可读暗磁性层的存在。当磁性材料被包含到该设备中时，该磁性材料可被应用在任何设计中，但是一般的实施例包括磁条(tramline)的使用或磁性块的使用以形成编码结构。合适的磁性材料包括氧化铁颜料(Fe₂O₃或Fe₃O₄)、铁酸钡或铁酸锶、铁、镍、钴以及它们的合金。在此上下文中，术语“合金”包括材料诸如镍：钴，铁：铝：镍：钴等。片状镍材料可被使用：此外铁片状材料是合适的。典型的镍片状物具有在5微米到50微米的范围内的横向尺度且小于2微米的厚度。典型的铁片状物具有在10微米到30微米的范围内的横向尺度和小于2微米的厚度。磁性材料还可以或替代地被设置在组成描述的图案中的任何一个的图案元件中。
现在将参照图22描述安全设备146的另一个实施方案，该实施方案以平面图示出形成该设备的图案P₁中的一个。在实际上，将以上文所描述的方式相同的方式将元件的两个图案P₁和P₂设置在透明层的任一侧上。在此情况下，两个图案都包括彼此平行安排的线元件。该设备具有五个区域147a、147b、147c、147d和147e，且在如示出的图案P₁中，该图案每个区域之间在x方向上横向移位。第二图案P₂(未示出)在该设备上是均匀的，其中在每个区域之间没有移位。结果是每个区域中的图案P₁和P₂之间的横向偏移以与上文关于图14描述的方式类似的方式的改变(尽管在此该偏移是仅通过所述图案中的一个实现的)。当该设备在方向TD上倾斜时，将表现出暗/明“波浪”运动，如先前描述的朝向和远离该设备的中心。
如上文提及的，此种类设备对第一图案和第二图案之间的未配准(特别是在x轴线或y轴线方向上的未配准)是耐受的。例如，如果存在沿着x轴线的未配准，则当从法线查看时，最暗的区域和最明的区域的位置将沿着该设备简单地被移动，且当倾斜时，将表现出预期的运动。这在简化制造方面是有益的，但也为想要成为伪造者的人造成更少困难。
因此，本实施方案包括许多用于减少设备对未配准的容差的镂空(cut-out)区域148。图案P₁、P₂的每个包括相同形状和尺寸的匹配镂空区域148(在此代表数码“2”)，彼此未配准使得每个图案的镂空区域与另一个的镂空区域对准。每个镂空区域是各自的图案P₁、P₂中的一个间隙，没有图案元件延伸到镂空区域内，该区域的周边由图案限定。
在真品的设备中，每个图案的镂空区域148将对准，允许光通过其中的完全透射(或完全反射，如果该设备被构造有如关于图19到图21所讨论的反射层)。因此，至少当从法线查看该设备时，所述镂空区域对观察者呈现明亮，且随着该设备倾斜通过相对大的倾斜角(足以查看上文描述的运动效果中的至少一些)通常保持明亮。然而，如果未达到配准的校正水平，例如，在伪造的设备中，则将减少或消除所述镂空的可视性，因为每个区域将至少在一定程度上通过其他图案P₁或P₂而被交叠。因此使生产该设备的良好仿制品的困难显著增加。
为了确保该设备不能够被容易地仿制，每个镂空区域应包括足够小的尺度的区域，该区域的尺度大约是使用专业制造系统可实现的配准容差的尺寸，且显著小于使用业余装备可实现的配准容差的尺寸。例如，在优选的实施例中，镂空区域具有的最小尺度小于或等于5mm，优选的小于或等于3mm，更优选地小于或等于1mm，还优选地小于或等于0.5mm，最优选地小于或等于250微米。作为比较，例如，典型的专业平板印刷工艺可实现大约200微米的配准，同时对想要成为伪造者的人可以是可用的种类的喷墨印刷机可被限制到大约+/-1mm。
优选地，所述镂空区域包括在设备的平面内在多于一个方向上延伸的一个或多个线。例如，这可以是通过包括弯曲或拐角的单个线或曲线(例如，圆形轮廓)或通过至少两个间隔开的直线实现的。每个线的线宽优选地在上文描述的范围内。通过在镂空区域内提供多个方向，在任一方向上的未配准将是可检测的，因为所述线中的至少一个(或其一部分)将具有它受未配准影响的外观。
在本实施例中，区域148的最小尺度由形成每个镂空区域的数码“2”的线宽表示。所述镂空区域可采取任何形状，例如，精细的线图案、扭索状等，但是为了便于识别，优选地表示信息项，诸如，数字、字母或符号。如在本情况下，所述镂空区域自身仅可表示较大图案或信息项的 一部分：在此，仅每个数码“2”的上半部由镂空区域148限定，其中由轮廓148a界定下半部，轮廓148a可围绕整个项延伸。此安排吸引该特征的注意力，因为如果每个数码“2”的下半部是可见的且上半部缺失(由于未配准)则它将是显而易见的。所述镂空区域还可被毗连到设备的边缘(如示出的)或可由图案P₁、P₂围绕在所有侧上。
在所有情况下，虽然优选地是每个镂空区域整个匹配另一个镂空区域，但实际上，假如每个镂空区域的一部分由另一个镂空区域的一部分匹配则这并不是必须的。例如，在图22的实施方案中，图案P₁中的镂空区域可延伸超出示出的数码“2”的形状(例如，包括数码上的衬线)，同时第二图案P₂的那些镂空区域未延伸超出示出的数码“2”的形状。然而，镂空区域的匹配部分(例如，“2”在衬线之间延伸的部分)将显露任何未对准。
上文描述的种类的镂空区域可用在任何前述实施方案中。然而，它们还可用于减少由通过透明层分开的两个图案形成的任何其他安全设备(诸如，云纹干涉设备)的配准容差。在我们的英国专利申请no.1117523.9中公开了可有用地应用镂空区域的设备的另一些实施例。
在所有上述实施例中，为了例示所述设备的运行机制，图案P₁和P₂已经示出为线图案。然而，如先前关于图2(b)和图2(c)提及的，这并不是必须的且事实上可使用任何周期性元件的图案，假设当第一图案P₁和第二图案P₂被移动到适当的相对位置时，第一图案P₁和第二图案P₂能够大体上彼此棋盘格状镶嵌(或在关于图19到图21所描述的反射实施方式的情况下，图案P₁能够与其自身的拷贝自相棋盘格状镶嵌)。在线图案的情况下，棋盘格状镶嵌是准确的(或几乎准确的)，意味着在表现出最大阻挡水平的查看位置处，由于第一图案P₁的图案元件的存在或第二图案P₂的图案元件的存在，正在讨论中的设备区域的大体上整个区域将阻挡光穿过其中的通路。
然而，图案被棋盘格状镶嵌到这样的程度并不是必须的。例如，图23描绘了可用在任何实施方案中的示例性的点图案。团23(a)示出安排在紧密堆积的网格上的点元件161的第一图案P₁。点161之间的间隙形成连续统一体(continuum)，连续统一体被标注为162。第二图案P₂与第一图案P₁相同，但是与第一图案P₁相比点元件163被安排在相 反位置中。结果是，当从法线一起查看两个图案P₁和P₂时，如图23(c)中示出的，点元件集合161和163组合以填充该设备的绝大部分，因此防止比当单独查看图案P₁和P₂中的一个时所获得的阻挡水平显著更高的阻挡水平：这是区域的最大阻挡水平。随着设备在方向X或Y上倾斜，两个图案P₁和P₂将呈现相对于彼此移动，直到点元件将精确地彼此对准的某一倾斜角(即，呈现精确地非互补)：这表示区域的最小阻挡水平。在法线位置与图23(d)中描绘的位置之间的位置处，两个点元件集合将在更大或更小程度上彼此交叠，如例如在图23(f)中示出的，导致中间阻挡水平。
当设备以在X轴线和Y轴线之间的角倾斜时，将获得不同的中间阻挡水平，如例如在图23(e)和图23(g)中示出的，图23(e)和图23(g)分别示出在一个方向上以与Y轴线成近似+45度和-45度倾斜的结果。
图24示出可用在任何上述实施方案中的点元件图案的另外两个实施例。在此，点元件被安排在一个规则正方形网格上。在图24(a)和图24(b)中描述的实施例中，图案P₁和P₂是精确非互补的，其中图案P₁的点元件171与图案P₂的点元件173准确地对准。如此，当从法线查看该设备时，如图24(c)中示出的，图案P₁的元件171将精确地挡住图案P₂的元件173，且该区域将表现出最小阻挡水平。当该设备在方向TD₁上倾斜时，在与X轴线和Y轴线成45度处，图案P₂的元件173将出现在第一图案P₁的间隙内，导致该设备表现出其最大阻挡水平。
图24(e)和24(f)中描绘的实施例提供了相反的结果，因为当从法线查看该设备时，在此第二图案P₂的元件183位于第一图案P₁的元件181之间的间隙中(图24(g))，因此导致该设备的最大阻挡水平。当该设备在方向TD₁上倾斜到适当大的倾斜角时，所述两个图案开始彼此对准使得该设备表现出其最小阻挡水平。
当图24(a)、24(b)、24(e)和24(f)中示出的设备沿着X轴线和Y轴线倾斜时，显示多种中间阻挡水平。例如，当图24(a)和图24(b)的设备在X方向上倾斜时，在图24(i)中示出该结果且总体阻挡水平相对于从法线查看时所感知的阻挡水平增加。同样地，当该设备在Y方向上倾斜时，在图24(j)中示出该结果，且相同的阻挡水 平发生。当该设备在TD₁方向上少量倾斜时也将会获得中间阻挡水平，如图24(k)中示出的。
当然，点元件可采取任何形状且不必如所述图中描述的是圆形的。例如，每个点元件可以是三角形、正方形、椭圆形或标示标记，诸如，数字、字母或其他符号。点元件还可以是细长的，例如，被安排以在任何期望的方向上形成线。
还可以利用许多其他图案。例如，每个图案可包括由正方形、三角形、六边形或任何其他适当形状形成的一系列曲线、z字形线或棋盘图案。“线”元件还可含有由间隙限定的负标记，或它们自身可由一些列正标记(联合起来的或未联合起来的)形成。“点”元件还可限定在其内的负标记。还应理解的是，两个图案P₁和P₂彼此不必相同。
例如，第一图案P₁可包括圆形点图案(诸如，例如在图24(a)中示出的)，且第二图案P₂可包括环形元件阵列，使得在某些查看角处第一图案的点元件呈现填充第二图案的每个环的中心间隙。
如上所述，图案应至少在一个方向上是周期性的，以便将获得前述阻挡水平的变化。然而，图案的周期性在整个设备上不必恒定。相反，在设备上的任何一个位置处，第一图案P₁的周期性应与第二图案P₂的周期性近似相同。例如，设备的一个区域内的周期性可以不同于另一个区域内的周期性。以此方式改变设备上的图案的周期性可被用于加速或减慢上文所描述的运动效果的表观速率，因为更小的节距将减少上文描述的比值R(＝Q/d)。因此，所述图案可被安排成使得对于设备的若干相邻区域，节距是恒定的且运动呈现(相对于倾斜角)以第一预定速率移动，然而，在另一系列区域中，节距是更小的使得当达到两组区域之间的界面时运动呈现加速。
优选地，两个图案P₁和P₂的尺寸和相对于彼此的定向被设定以便最小化或优选地消除否则可由所述图案之间的不匹配导致的任何云纹效果，因为否则这可减少设备的视觉效果。然而，在其他实施方案中，这样的不匹配可被有目的地引入以提供附加的云纹效果(例如，作为条带是可见的)。用于减少或消除两个图案之间的云纹干涉的方法是本领域已知的。
每个图案的由图案元件覆盖的面积与介于中间的空间(或如上文提 及的次要元件)的面积的比可在设备上变化。增加由图案元件覆盖的图案的比率将倾向于增加该位置中的总体阻挡水平，而无论倾斜角如何。因此，所述图案之一或两者都可被形成为丝网元件的屏蔽图像，这些元件相对于它们周围的权重是变化的，从而传达信息，诸如，文本、符号或图形。例如，元件权重可被改变，以便在设备上表现出图像，例如，多色调图像。随着设备倾斜，形成该图像的特征将保持静止，同时上述视觉效果作为背景将明显。
优选地，设备可被设置有在上面的或在下面的图形层(诸如，印记)，例如用于在该设备上添加轮廓或限定图形，所述轮廓可以或可以不与前述区域之间的界面对准。
如已经提及的，在一些优选的实施方案中，图案元件由间隙(即，不存在任何图案元件)间隔开且优选地大体上不透明，使得当在透射光下(或在图19、图20和图21的实施方案的情况下在反射光下)查看该设备时，阻挡水平的改变呈现为暗度的改变。然而，图案元件可以是半透明的，例如，具有有色的着色剂，在这种情况下，阻挡水平的改变将呈现为颜色的色调从表现出最小阻挡水平时的亮阴影到表现出最大阻挡水平时的相同颜色的更强烈的阴影的变化。这在本质上相当于一种颜色的元件和无色间隙之间的颜色混合，当可见时，无色间隙将稀释元件的颜色。
在此实施方案的一个变体中，第一图案和第二图案可由不同颜色形成，或一个是不透明的元件同时另一个具有半透明有色的元件。在此后者的情况下，当不透明元件和有色的元件沿着侧边彼此可见时，阻挡水平的改变将被看作从亮、无色外观(例如，灰色)到类似暗度水平的有色的外观的改变。
如关于图21详细描述的，图案元件可由多层形成，在此情况下，优选地是，最外层(面对观察者的那层)和最内层(面对设备的内部的那层)在外观上是不同的，例如，是不同颜色的。虽然已经主要关于一个“反射”实施方案描述了这，但这可适用于所有实施方案，且在可从任一侧查看视觉效果的实施方案(例如，图1到图18)中，具有的优点是，如果需要，设备的颜色外观将被配置成当从该设备的任一侧查看时设备的颜色外观是不同的。图案元件(不论是多层的还是不是多层的) 的颜色还可被安排成在该设备的不同区域内是不同的。
在又另一些实施方案中，图案元件之间的空间自身可是有色的，且因此形成如上文描述的“次要”差别图案元件。例如，在两个图案P₁和P₂的每个包括黄色和蓝色交替的半透明带(线元件)时，随着设备倾斜，多种黄色、蓝色和绿色阴影将是明显的。
在所有情况下，当两个图案P₁和P₂的主要元件呈现彼此精确互补时，获得最大阻挡水平，且在包括上文所描述的种类的次要元件的图案的情况下，这将是当一个图案的主要元件与另一个的次要元件对准(即，由另一个的次要元件挡住)时的情况。
为了进一步增强设备的安全性，第一图案和/第二图案的图案元件(和/或次要图案元件)中的一些或全部可包括安全物质，诸如，冷光材料、荧光材料、热变色材料、UV敏感材料、磁性材料、双折射材料或极化材料。这提供了可被核对以确认设备的真实性的附加特征。类似地，透明层可具有有色的着色剂和/或包括安全物质，诸如，冷光材料、荧光材料、热变色材料、UV敏感材料、磁性材料、双折射材料或极化材料。在一个优选的实施方案中，透明磁性墨(诸如，GB-A-2387812和GB-A-2387813中描述的那些)可被用于提供机械可读性。替代地，可通过分开的机械可读层来提供机械可读外表(aspect)。
可以许多不同方式利用上文所描述的种类的安全设备。例如，反射版本(诸如，关于图19、图20或图21描述的那些)可被形成为转移箔或标注且被应用为对任何期望的目标(诸如，有价值的票券但是替代地商品诸如CD、计算机装备、服装等)的真实性的识别。基于光从设备的一侧到另一侧的透射运行的实施方案优选地位于一个窗口中，该窗口例如可以形成用于附接到这样的物件的标签的一部分。
优选地，在一些情况下，为了应用于安全票券或包含到安全票券内，安全设备形成安全物件的一部分，诸如，安全线(thread)、安全补片(patch)、安全箔或安全带。在其他实施方案中，安全设备可被直接形成在安全票券上(即，与安全票券成整体地形成)。
安全设备或物件可完全地安排在安全票券的基础衬底的表面上(如在条或补片的情况下)，或可以仅在票券衬底的表面上部分地可见(例如，以有窗口的安全线的形式)。安全线现在存在于许多世界货币以及 抵用券、护照、旅行支票和其他票券中。在许多情况下，以部分嵌入或有窗口的方式设置该线，其中该线呈现为编入和编出该文件且在基本衬底的表面之一或两者中的窗口中是可见的。可在EP-A-0059056中发现一种用于生产具有所谓的有窗口的线的文件的方法。EP-A-0860298和WO-A-03095188描述了用于将较宽的部分暴露的线嵌入到文件衬底内的不同的方法。因为附加的暴露的线允许更好地使用光学可见设备(诸如，当前公开的设备)，所以宽线(通常具有2mm到6mm的宽度)是特别有用的。
安全设备或物件随后可被包含到文件或聚合物基本衬底内，使得它是从完成的安全衬底的两侧可见的。EP-A-1141480和WO-A-03054297中描述了以这样的方式包含安全元件的方法。在EP-A-1141480中描述的方法中，安全元件的一侧在其部分地嵌入的衬底的一个表面处完全暴露，且在衬底的另一个表面处在窗口中部分地暴露。
适合用于制作用于安全票券的基本衬底可由任何常规材料形成，常规材料包括纸和聚合物。用于在这些类型的衬底的每个中形成大体上透明的区域的技术是本领域已知的。例如，WO-A-8300659描述了一种由透明衬底形成的聚合物纸币，该衬底包括在该衬底的两侧上的不透明的涂层。在衬底的两侧上的局部区域中省略该不透明涂层以形成透明区域。在此情况下，该透明衬底可是安全设备的集成部分或分开的安全设备可被应用到票券的透明衬底。WO-A-0039391描述了一种在纸衬底中制造透明区域的方法。EP-A-723501、EP-A-724519、WO-A-03054297和EP-A-1398174中描述了用于在纸衬底中形成透明区域的其他方法。
安全设备还可被应用到纸衬底的一侧，使得部分被定位在形成在纸衬底中的孔中。可在WO-A-03054297中发现生产这样的孔的方法的一个实施例。可在WO-A-2000/39391中发现包含安全元件的一种替代方法，该安全元件在纸衬底的一侧中的孔中可见且在纸衬底的另一侧上完全暴露。
图25和26提供了具有上文所描述的种类的安全设备的安全票券200的一些实施例，诸如，纸币。图25a(i)以平面视图示出了具有安全设备190的安全票券200。图25a(ii)以横截面示出相同的安全票券。在此，该安全票券是聚合物纸币，包括视觉上透明的聚合物衬底 201，聚合物衬底201至少在安全设备190的区域中在视觉上是透明的。不透明的涂层202被应用到透明衬底201的任一表面上且可承载印刷以及其他安全特征(诸如，全息标注)。第一图案P₁和第二图案P₂在通过局部省略不透明的层形成的窗口区域中应用到透明层201的任一侧上。可通过任何期望的工艺(诸如，印刷或金属化)形成图案P₁和P₂，如上文所描述的。可在应用不透明的涂层202之前或之后将图案P₁和P₂应用到衬底201。优选地，同时应用图案P₁和P₂，例如，通过平板印刷或胶版印刷，例如，使用KBA Giori出产的Simultan^TM印刷机。关于包括视觉上透明的整体部分的安全票券(例如，身份证或驾驶执照，或护照小册的层压页)，可使用相同的工艺。
图25(b)(1)示出具有窗口安全线192的安全票券200，诸如，纸币，窗口安全线192的部分191是可见的。在此实施例中，安全线192包括以关于图19、图20或图21所描述的方式形成的安全设备，包括反射层9。可使用EP-A-0059056中描述的方法以有窗口的方式将线植入在单片内来将该线192包含到纤维(例如，纸)票券中。在此情况下，图25(b)的项203和204表示同一片衬底的两部分。当在反射下查看该设备时由线192表现出的效果是可见的。
在此实施方式的一个变体中，替代地，线192被包含到票券内在两个票券片203和204之间，例如，票券片203和204是由纸形成的，然后票券片203和204被接合。票券片203包括孔，该孔可以是在两个片被接合之前或之后形成的。在优选的实施例中，所述孔是在构造多层结构之后通过研磨片203形成的。当在反射下查看该设备时，由线192表现出的效果是可见的。在此实施方式的一个变体中，线192可被设计成以透射方式运行(例如，使用图1到图18中的任一个的实施方案)，其中孔既被形成在票券203的片内又被形成在票券204的片内，票券片203和204至少部分地彼此交叠。
图25(c)中示出了一个类似的实施方案，其中图25(c)(i)示出了具有安全设备194的安全设备200(诸如，纸币)的平面视图，其中安全设备194被形成在嵌入到票券内的带193上。带193被粘附在片205和206之间，片205和206的每个含有一个孔，该孔留出一个窗口区域，在该窗口区域中设备194是可见的。
图26中示出了另一个实施方案，其中图26(a)和图26(b)分别示出票券的前侧和后侧，且图26(c)是沿着线Z-Z’的横截面。安全物件195是包括根据上文所描述的实施方案中的任何一个实施方案的安全设备的带或条带。使用EP-A-1141480中描述的方法将安全物件195形成到包括纤维衬底211的安全票券200内。该带被包含到安全票券内，使得它在该票券的一侧上完全暴露(图26(a))且在该票券的相反侧上在一个或多个窗口210中暴露(图26(b))。