一种可定制的防伪元件和防伪产品

技术领域

本发明属于防伪识别及防伪溯源标识领域，具体地涉及一种可定制的防伪元件和防伪产品。

背景技术

假冒、仿制产品严重损害了产品生产者和使用者的合法权益，随着经济的快速发展，市场上的产品更加丰富多样，对辨别真伪和生产环节追溯的需求更加强烈。

目前在产品的生产、运输、仓储、销售、使用、追溯、防伪等环节，包含产品信息或编号的文本、条形码、二维码被广泛使用，具有能够被肉眼或机器识读、易于集成等优势，但是文本、条形码、二维码等容易被直接复制，仿制门槛低，其防伪能力有待增强。

发明内容

本发明实施例的目的是一种可定制的防伪元件和防伪产品。本发明人发现：在各种光学防伪技术中，微结构所形成的防伪效果包括衍射、干涉、反射、折射、采样等效果因为亮度高、动感效果明显而得到广泛应用，无需借助仪器直接人眼观察即可辨别真伪。但是微结构的制版成本很高，需要大量复制摊低成品，难以定制化。

如专利文献CN103279731A，其利用印刷二维码时产生的随机图像细节作为防伪特征部分，通过将所获得的待验证数据信息与数据库中对应的防伪数据信息进行比较进行防伪。

如专利文献CN103465606A，利用温变材料加入到二维码的印刷中,可以用温度变化来对应二维码标签的颜色变化来进行防伪,并且在常温下,二维码是无色的，加热后才能对二维码进行扫描解密,进一步提高了防伪标签的防伪效果。

如专利文献CN106157055A，所述防伪溯源标识将使用手机扫描防伪溯源标签上的条码或二维码信息与使用手机感应防伪溯源标签的磁性功能层的磁性信息匹配，用以验证结果及反馈产品溯源信息。

本发明的防伪元件巧妙地利用微结构实现定向遮挡，同一批防伪元件使用相同的微结构模板，其制作的微结构定向遮挡可定制图文，使可定制图文具有光学可变的防伪特征，具有可定制、防伪能力强、低成本、防变造的优势。

本发明的防伪元件具有可定制的优势，图文层可以通过喷码印刷等可变印刷方式实现，每一个防伪元件都可以具有不同的图文层，例如以二维码作为可识读元素，每一个防伪元件的图文都有一个唯一的二维码，扫描二维码即可获取该防伪元件及其相应产品的追溯信息，实现“一物一码”的功能。

本发明的防伪元件具有防伪能力强的优势，防伪元件的外观是随观察位置变化而变化的，不同观察位置下呈现的再现图像不同，只有部分观察位置下才能观察到不被遮挡的图文层，人眼直接观察即可辨别防伪元件和二维码等可识读元素的真伪。

本发明的防伪元件具有防伪能力强的优势，还体现在强制使用者辨别防伪特征。很多防伪元件具有很好的防伪能力，由于使用者不去辨别防伪特征，防伪元件的防伪效果大打折扣。本发明的防伪元件具有光学可变的防伪特征，只有部分观察位置下才能观察到不被遮挡的图文层和图文层中的可识读元素，使用者识别可识读元素时，需要先找到可识读元素不被遮挡的观察位置，才能在该观察位置识别可识读元素，因此使用者识别可识读元素的过程，就是辨别是否具有光学可变的防伪特征的过程。

本发明的防伪元件具有低成本的优势，图文层的定制不涉及微结构的制版，具有不同图文层的防伪元件使用相同的微结构原版，一次制版能够复制大量防伪元件，摊低了制版成本。微掩模和遮挡图文要求的分辨率极高，无法使用常规印刷工艺实现，本发明中使用微结构实现，通过一次微结构复制和后期的简单处理，不同微结构即可形成透明、白、黑、彩色等不同的外观，与激光刻蚀等方法相比工艺简单、成本低。

本发明的防伪元件具有防变造的优势，图文层在遮挡层下方，不直接暴露在外部，图文层和遮挡层是防止分离的，造假者无法在不破坏遮挡层的情况下篡改图文层。篡改图文层势必会破坏遮挡层和相应的光学防伪效果，使用者通过人眼观察能够轻易识别本发明的防伪元件是否被变造。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种可定制的防伪元件和防伪产品，该元件包括：图文层和遮挡层，所述遮挡层包括微掩膜和采样系统；所述图文层是可定制的；所述微掩膜包括透光区和不透光区；所述微掩膜用于遮挡所述图文层，所述采样系统能够对所述被遮挡的图文层进行采样合成形成再现图像，在不同观察位置呈现的所述再现图像不同。

可选的，所述再现图像包括以下中的一者：图文层被完全遮挡、图文层被部分遮挡、图文层没有被遮挡。

可选的，所述图文层被部分遮挡，包括以下一者或多者：不同遮挡面积、不同遮挡位置和不同遮挡透明度。

可选的，所述不透光区包括遮挡图文，该遮挡图文为可识读元素，包括图案、文字、条形码、二维码中至少一种。

可选的，所述微掩膜为镂空金属镀层。

可选的，所述采样系统包括微透镜阵列、柱透镜阵列、球透镜阵列、小孔阵列、狭缝阵列和/或菲涅尔透镜阵列。

可选的，所述遮挡层还包括间隔层，该间隔层位于所述采样系统和所述微掩膜之间。

可选的，所述图文层的内容为可识读元素，包括图案、文字、条形码、二维码中至少一种。

可选的，所述可识读元素用于人工直接识读和/或借助机器间接识读产品信息，所述产品信息包括编号、冠字号码、追溯信息和/或防伪特征。

可选的，至少存在第一观察位置和第二观察位置，第一观察位置和第二观察位置具有不同的再现图像，在第一观察位置图文层的可识读元素能够用于人工直接识读和/或借助机器间接识读产品信息，在第二观察位置图文层的可识读元素无法用于人工直接识读和/或借助机器间接识读产品信息。

可选的，所述观察位置包括观察角度和观察距离；不同观察位置包括观察距离和/或观察角度不同。

可选的，防伪元件的厚度为不超过5mm，优选不超过200um，进一步优选不超过100um。

可选的，所述微掩膜叠加有起伏结构，该起伏结构包括至少两种微结构，其中至少一种微结构使微掩模产生透光的外观，其中至少一种微结构使微掩模产生不透光的外观，微掩模的透光区与不透光区的分布取决于微结构的分布。

可选的，制作所述微掩膜的方法包括：制作起伏结构层，所述起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域、由第二微结构组成的第二区域，所述第一微结构的深度、深宽比、比面积和/或比体积大于所述第二微结构的深度、深宽比、比面积和/或比体积；制作遮挡层；将上述结构置于能够与遮挡层反应的氛围中，遮挡层受起伏结构影响，第一区域的遮挡层的反应过程快于第二区域的反应过程；第一区域的遮挡层部分或完全被去除，为透光区；第二区域的遮挡层部分或完全不被去除，为不透光区。

可选的，制作所述微掩膜的方法包括：制作起伏结构层，所述起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域、由第二微结构组成的第二区域，所述第一微结构为平坦结构，所述第二微结构为凹陷结构；将遮挡材料填入凹陷；第一区域无遮挡材料填入，为透光区；第二区域有遮挡材料填入，为不透光区。

可选的，所述不透光区包括至少两种微结构，所述不透光区不同的微结构在微掩模上形成不同的不透光外观，所述不同的不透光外观组成遮挡图文。

可选的，制作所述微掩膜的方法还包括：制作起伏结构层，所述起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域、由第二微结构组成的第二区域、由第三微结构组成的第三区域，所述第一微结构的深度、深宽比、比面积和/或比体积大于所述第二微结构、第三微结构的深度、深宽比、比面积和/或比体积；制作遮挡层；将上述结构置于能够与遮挡层反应的氛围中，遮挡层受起伏结构影响，第一区域的遮挡层的反应过程快于第二区域和第三区域的反应过程；第一区域的遮挡层部分或完全被去除，为透光区；第二区域和第三区域的遮挡层部分或完全不被去除，为不透光区；受起伏结构影响，第二区域和第三区域具有不同的外观组成遮挡图文。

可选的，制作所述微掩膜的方法包括：制作起伏结构层，所述起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域、由第二微结构组成的第二区域、由第三微结构组成的第三区域，所述第一微结构为平坦结构，所述第二微结构和第三微结构为不同的凹陷结构；将遮挡材料填入凹陷；第一区域无遮挡材料填入，为透光区；第二区域和第三区域有遮挡材料填入，为不透光区；因为凹陷结构不同，第二区域和第三区域填入的遮挡材料具有不同的外观组成遮挡图文。

可选的，制作所述图文层的方法为喷码印刷、激光打印、喷墨打印和激光烧蚀中的至少一种。

可选的，图文层和遮挡层防止分离。

相应的，本发明实施例还提供一种防伪产品，该防伪产品包括以上所述的防伪元件。

可选的，所述防伪产品包括钞票、身份证、产品包装、银行卡或汇票。

通过上述技术方案，本发明的防伪元件巧妙地利用微结构实现定向遮挡，同一批防伪元件使用相同的微结构模板，其制作的微结构定向遮挡可定制图文，使可定制图文具有光学可变的防伪特征，显著提高了防伪能力。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明的一种防伪元件的示意图；

图2是本发明的一种防伪元件的不同观察位置的示意图；

图3是本发明的采样系统为微透镜阵列的示意图；

图4是本发明的采样系统为菲涅尔透镜阵列的示意图；

图5是本发明的采样系统为小孔阵列、狭缝阵列的示意图；

图6是本发明采样系统、微掩膜和图文层组合的示意图；

图7是本发明在钞票上实施的示意图；

图8是本发明在产品包装上实施的示意图。

附图标记说明

1 遮挡层 2 第一图文层

3 第一观察位置 4 第二观察位置

5 第三观察位置 6 第四观察位置

11 微掩膜 12 间隔层

13 采样系统 13a 微透镜阵列

13b 菲涅尔透镜阵列 15 小孔阵列或狭缝阵列

0a 第一防伪元件 0b 第二防伪元件

3a 第一可定制图文 3b 第二可定制图文

2a 第二图文层 2b 第三图文层

0a1 第三防伪元件

30 钞票 31 冠字号码

3a1 第三可定制图文 4a1 第一遮挡图文

0a2 第四防伪元件

3a2 第四可定制图文 4a2 第二遮挡图文

32 产品 33 追溯信息

34 介绍信息 4a 第五观察位置

4b 第六观察位置

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明的一种防伪元件的示意图。如图所示，所示防伪元件包括第一图文层2和遮挡层1，所述遮挡层1包括微掩膜11和采样系统13；所述遮挡层1还包括间隔层12，该间隔层位于所述采样系统和所述微掩膜之间，该间隔层是可选的(专利文献CN104024921A提供一种不包含间隔层的方案)。遮挡层是一种光场成像系统，第一图文层2与遮挡层1是防止分离的，分离后会破坏元件。所述防伪元件的厚度不超过5mm，优选不超过200um，进一步优选不超过100um。所述防伪元件的厚度越薄，伪造的难度越大，透过遮挡层所观察到的图文层越清晰，也越容易集成在更薄的产品中。

所述微掩膜11用于遮挡所述第一图文层2，所述采样系统13能够至少对所述图文层进行采样合成形成再现图像，在不同观察位置呈现的所述再现图像不同，第一观察位置3和第二观察位置4为不同的观察位置呈现的不同的再现图像。第一观察位置3对应微掩膜11上的采样区域都是透明的，在第一观察位置3能够透过微掩膜11观察到完全不被遮挡的第一图文层2；所述微掩膜包括透光区和不透光区，所述不透光区包括遮挡图文，该遮挡图文包括图案、文字、条形码、二维码、可识读元素中至少一种，第二观察位置4对应微掩膜11上的区域都是不透明的，采集的信息为遮挡图文，在第二观察位置4观察到的是设计在微掩膜11不透明区域上的遮挡图文，所以在第一观察位置3和第二观察位置4得到的图文信息是不同。所述再现图像包括以下中的一者：图文层被完全遮挡、图文层被部分遮挡、图文层没有被遮挡。所述再现图像被部分遮挡，包括以下一者或多者：不同遮挡面积、不同遮挡位置和不同遮挡透明度。遮挡效果随观察位置改变的特征是由遮挡层中微结构的设置决定的。第一观察位置3与第二观察位置4具有不同的观察角度。图文层的制作方法包括但不限于喷码印刷、激光打印、喷墨打印、激光烧蚀等。

第一图文层2可以直接制作或组合在遮挡层1的微掩膜11表面，也可以分别制作再组合到一起。微掩膜11与第一图文层2之间可以设置其他结构，也可以是紧密贴合的。所述微掩膜11包括透光区和不透光区，所述不透光区包括遮挡图文，该遮挡图文包括图案、文字、条形码、二维码、可识读元素中至少一种。所述微掩膜11为镂空金属镀层，所述微掩膜11叠加起伏结构，该起伏结构包括至少一种微结构。透光区为可透光的镂空区域，不透光区为不透光的遮挡区域，不透光的遮挡区域有遮挡图文。微掩膜11表面可以是不平整的，如透光的镂空区域、有凹陷形态、或其他起伏形态。一种优选地制作第一图文层2的方法是直接将第一图文层2喷码印刷在定向遮挡层11上，喷码机容易集成到卷对卷设备上、适应较高的机速，具有较强的定制性。

图2是本发明的一种防伪元件的不同观察位置的示意图。观察位置包括观察角度和观察距离；不同观察位置包括观察距离和/或观察角度不同，在不同观察位置呈现的所述再现图像不同。如图2所示，第三观察位置5与第四观察位置6为不同的观察距离。在第三观察位置5观察定向遮挡层1是透明的，呈现出第一图文层2包含的可定制图文，这是图文层完全不被遮挡的情况。在第四观察位置6观察到的为遮挡图文，这是图文层完全被遮挡的情况。所述再现图像包括以下中的一者：图文层被完全遮挡、图文层被部分遮挡、图文层没有被遮挡。所述图文层被部分遮挡，包括以下一者或多者：不同遮挡面积、不同遮挡位置和不同遮挡透明度。

所述采样系统包括微透镜阵列、柱透镜阵列、球透镜阵列、小孔阵列、狭缝阵列和/或菲涅尔透镜阵列，一些适用的其他采样系统包括专利文献CN1906547B所述影像图标聚焦元件、专利文献CN103097919B所述图像图标聚集元件、专利文献CN104582978B所述聚集元件、专利文献CN101767511B所述谐衍射微透镜阵列。其中，通过不同的采样系统形成的再现图像的被遮挡效果不同。所述采样系统包括且不限于以下采样方法。

图3是本发明的采样系统为微透镜阵列的示意图。微透镜阵列是由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成的阵列，它不仅具有传统透镜的聚焦、成像等基本功能，而且具有单元尺寸小、集成度高的特点，使得它能够完成传统光学元件无法完成的功能，并能构成许多新型的光学系统。

如图3所示，其采样系统为微透镜阵列13a，该微透镜阵列包括不限于球透镜、柱透镜。遮挡层1包括微掩膜11、间隔层12、微透镜阵列13a。微透镜阵列13a的采样区域是观察位置透过每个微透镜在微掩膜11上投影的集合。球透镜的采样区域是点状阵列，柱透镜的采样区域是线状阵列，采样区域的分布与微透镜的分布是对应的。球透镜表面为非精确或精确的球面，柱透镜表面为非精确或精确的柱面，为了提高采样效果或者降低制作成本，球透镜或柱透镜的形貌可以适当调整。

图4是本发明的采样系统为菲涅尔透镜阵列的示意图。菲涅尔透镜(Fresnellens)，又名螺纹透镜，镜面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是根据采样的距离和范围设定的。如图所示，遮挡层1包括微掩膜11、间隔层12、菲涅尔透镜阵列13b。菲涅尔透镜是分段压缩的球透镜或柱透镜，具有非连续的表面形貌，能够实现与球透镜或柱透镜相同的采样效果。

图5是本发明的采样系统为小孔阵列、狭缝阵列的示意图。如图所示，遮挡层1包括微掩膜11、间隔层12、小孔阵列或狭缝阵列15。小孔阵列或狭缝阵列15的采样区域是观察位置透过每个小孔或狭缝在微掩膜11上投影的集合。小孔的形状可以是圆形，也可以是其他形状，狭缝的形状包括不限于条形状。

图6是本发明采样系统、微掩膜和图文层组合的示意图。如图所示，微掩膜11的区域e为镂空区域，区域c与区域d具有不同的观察效果。微掩膜11、可选的间隔层、采样系统13组成遮挡层1，在遮挡层1中，第一观察位置3对应的采样区域落在区域e中，第二观察位置4对应的采样区域落在区域c和区域d中，在第二观察位置4能够观察到区域c和区域d组成的遮挡图文。所述微掩膜包括透光区和不透光区。所述不透光区包括遮挡图文，该遮挡图文包括图案、文字、条形码、二维码、可识读元素中至少一种。以二维码为例，二维码具有L、M、Q、H四种容错率级别，相应的容错率分辨为7％、15％、25％、30％。在第一观察位置，二维码被遮挡的比例小于相应的容错率，二维码能够被识别；在第二观察位置，二维码被遮挡的比例超过相应的容错率，二维码不能被识别。扫描二维码之前必须寻找特定的扫描位置才识读。

对于同一批次第一防伪元件0a和第二防伪元件0b，第二图文层2a和定向遮挡层1组成第一防伪元件0a，第三图文层2b和定向遮挡层1组成第二防伪元件0b。第二图文层2a和第三图文层2b上分布有不同形状区域a和区域b，形成不同的可定制图文。所述可定制图文为图文层内容，包括图案、文字、条形码、二维码、可识读元素中至少一种。所述可识读元素为人工直接识读和/或借助机器间接识读，包括编号、冠字号码、追溯信息、防伪特征。可识读元素与产品信息关联，其关联的查询方式包括但不限于直接识读、电话查询、短信查询、网站查询、扫描条形码查询和/或扫描二维码查询等。区域a和区域b透过微掩膜11上的镂空区域显露出来，第一观察位置3对应的采样区域落在区域a和区域b的显露部分，在第一观察位置3能够观察到区域a和区域b组成的可定制图文。第一防伪元件0a在第一观察位置3观察到第一可定制图文3a是制作在第二图文层2a上的，第二防伪元件0b在第一观察位置3观察到第二可定制图文3b是制作在第三图文层2b上的，通过在图文层上制作不同的可定制图案，实现可定制的光学可变效果，即在第一观察位置3和第二观察位置4能够观察到随观察位置可变的光学效果，且第一观察位置3看到的可定制图文是可以灵活定制的。可定制图文与遮挡图文可以由更多的区域组成，也可以具有更复杂的表现内容。

微掩膜的制作方法可以包括以下步骤：形成起伏结构层，制作起伏结构层，所述起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域、由第二微结构组成的第二区域，所述第一区域为预计镂空区域，所述第一微结构的深宽比大于所述第二微结构的深宽比；所述第一微结构的比面积大于所述第二微结构的比面积和/或所述第一微结构的比体积大于所述第二微结构的比体积；形成遮挡层；可选地形成保护层；将上述结构置于能够与遮挡层反应的氛围中，直到位于第一区域的遮挡层的部分或全部被去除为止。由于第一微结构具有与其他微结构不同的结构参数，第一区域的遮挡层的反应速度高于其他区域的遮挡层，在第一区域的遮挡层部分或全部去除时，其他区域的遮挡层还未开始反应或未完全去除，第一区域被镂空而其他区域未被镂空，实现微掩膜的制作。所述起伏结构层至少还包括由第三微结构组成的第三区域，第二微结构与第三微结构与遮挡层结合能产生不同的观察效果，如不同亮度、颜色和/或饱和度的效果，由此第二区域与第三区域的外观形成对比，图案化后实现遮挡图文的制作。该方法的具体实施方式参考专利文献CN103963510A、CN104057747A、CN104647934A、CN104647935A、CN104647936A、CN104647937A、CN104647938A、CN105015215A、CN105015216A、CN106891637A中的实施例。微掩膜的制作方法还可以包括以下步骤：形成起伏结构层，在预计遮挡区域制作凹陷；在凹陷中填入遮挡层。

图7是本发明在钞票上实施的示意图。如图所示，第三防伪元件0a1安装在钞票30上，从第一观察位置3观察到第三可定制图文3a1，从第二观察位置4观察到第一遮挡图文4a1。第三可定制图文3a1和第一遮挡图文4a1都包含图案、文字、条形码，他们都与钞票30之间有验证关系。例如图案的开口方向与钞票30的冠字号码31的某一位关联，文字中包括钞票30的冠字号码31，条形码的识读信息中包括钞票30的冠字号码31，图案与钞票30的面值对应，文字中包括钞票30的面值，条形码的识读信息中包括钞票30的面值等。

图8是本发明在产品包装上实施的示意图。如图所示，所述第四防伪元件0a2安装在产品包装32上，从第一观察位置3观察到第四可定制图文3a2，从第二观察位置4观察到第二遮挡图文4a2。第四可定制图文3a2包含二维码。从第一观察位置3识读该二维码，获得产品的追溯信息33，如生产日期、保质期、生产地址等。所述第四可定制图文3a2和第二遮挡图文4a2的内容包括图案、文字、条形码、二维码中至少一种。可识读信息是可变的，所述可识读元素为人工直接识读和/或借助机器间接识读，包括编号、冠字号码、追溯信息、防伪特征。从第二观察位置4识读该二维码，获得产品的介绍信息34，如生产商介绍、产品介绍、真伪辨认方法等。这些介绍信息可以是直接体现在该二维码的识读信息中，也可以体现在该二维码所链接的网络资源中。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。