李　斌（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心,江蘇　蘇州215000）

從專利技術(shù)角度淺談光學(xué)防偽技術(shù)的發(fā)展

李斌
（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心,江蘇蘇州215000）

摘要：本文對防偽印刷中的光學(xué)防偽技術(shù)領(lǐng)域的專利申請趨勢、專利申請產(chǎn)出國和申請人分布進(jìn)行了統(tǒng)計分析，并重點針對光學(xué)防偽四大主要研究方向進(jìn)行技術(shù)分析，對其技術(shù)方向和技術(shù)手段的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行了梳理。通過本文的撰寫，以期幫助審查員快速準(zhǔn)確地把握技術(shù)要點，以提高檢索和審查效率。

關(guān)鍵詞：印刷；防偽；光學(xué)防偽；專利分析；技術(shù)綜述

1　光學(xué)防偽技術(shù)概述

印刷防偽技術(shù)是一種綜合性的防偽技術(shù)，包括防偽設(shè)計制版、精密的印刷設(shè)備和與之配套的油墨、紙張等。單純從印刷技術(shù)的角度來看，印刷防偽技術(shù)主要包括：雕刻制版、用計算機(jī)設(shè)計版紋、凹版印刷、彩虹印刷、花紋對接、雙面對印技術(shù)、多色接線印刷、疊印、縮微印刷技術(shù)、折光潛影、隱形圖像和圖像混擾印刷。

而其中的光學(xué)防偽技術(shù)，是利用光學(xué)特性進(jìn)行防偽的技術(shù)的總稱，其將光的自然特性與人的視覺特性相結(jié)合，形成了特有的防偽工藝。

從90年代初期開始，發(fā)達(dá)國家非常重視防偽技術(shù)的開發(fā)利用以保護(hù)本國知識產(chǎn)權(quán)和高附加值產(chǎn)品，在短短幾年里，防偽技術(shù)迅猛發(fā)展，一大批防偽技術(shù)政府實驗室和研究機(jī)構(gòu)相應(yīng)建立。國際光學(xué)工程學(xué)會(SPIE)已連續(xù)多年舉辦光學(xué)防偽技術(shù)座談會，美國國家基金會(NSF)、美國國防部高級研究計劃局(DARPA)和美國空軍(USAF)也多次聯(lián)合舉行專題研討會，討論光學(xué)在安全、加密和防偽中的作用，使得這一領(lǐng)域的研究空前活躍。我國的光學(xué)防偽研究，也在這種國際大環(huán)境中，得到了快速的發(fā)展。

2　光學(xué)防偽專利技術(shù)的整體情況

2.1專利申請量趨勢分析

下圖1為光學(xué)防偽專利申請量在全球的趨勢圖。由圖可見，自20世紀(jì)60年代起，已出現(xiàn)了對于光學(xué)防偽技術(shù)的專利申請，但直至20世紀(jì)80年代，發(fā)展一直較為緩慢，自20世紀(jì)90年代起，隨著防偽技術(shù)的廣泛使用，有關(guān)光學(xué)防偽技術(shù)的專利申請量開始迅速增長，到了21世紀(jì)申請量基本保持震蕩上升的發(fā)展趨勢。

為了比較國內(nèi)外光學(xué)防偽技術(shù)的發(fā)展趨勢，對光學(xué)防偽專利申請量在國內(nèi)的發(fā)展趨勢也做了相應(yīng)的統(tǒng)計。下圖2為光學(xué)防偽專利申請量在國內(nèi)的趨勢。由圖中可見，國內(nèi)光學(xué)防偽專利申請基本上于20世紀(jì)90年代起步，隨后一直處于快速增長的階段，到21世紀(jì)初期到達(dá)小的高峰，隨后也處于震蕩上升的趨勢，2013年之后的申請量的下降可能是近兩年申請的專利還有大量未公開的原因。從圖中的數(shù)據(jù)比較也可以看出，國內(nèi)光學(xué)防偽技術(shù)的發(fā)展起源滯后于國外，但發(fā)展速度和上升趨勢強勁，這與我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展有著密不可分的關(guān)系。

由圖1、圖2可以看出，中國的光學(xué)防偽技術(shù)的發(fā)展趨勢與國際范圍內(nèi)的相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢相比，有以下特點：

（1）起步較晚。中國首次出現(xiàn)相關(guān)的光學(xué)防偽的專利申請比全球范圍內(nèi)的首次專利申請晚了大約20年，這一方面與我國的專利制度的形成時間較晚有一定的關(guān)系，另一方面也說明了，我國對于光學(xué)防偽的早期技術(shù)的研究比較滯后。

（2）發(fā)展的趨勢大致相同。從圖1、圖2中可以看出，從20世紀(jì)90年代開始，中國有關(guān)光學(xué)防偽的相關(guān)專利申請的申請量，伴隨著國際范圍內(nèi)對于防偽技術(shù)研究的持續(xù)升溫，也出現(xiàn)了一段持續(xù)快速的增長期，可見，國內(nèi)光學(xué)防偽技術(shù)的研究逐步與國際相接軌。

（3）發(fā)展勢頭強勁。中國有關(guān)光學(xué)防偽技術(shù)的研究和相關(guān)專利申請的起步較晚，但發(fā)展勢頭強勁，并且有持續(xù)震蕩升高的趨勢，可見，在國內(nèi)對于光學(xué)防偽的應(yīng)用范圍和研究范圍在不斷發(fā)展和擴(kuò)大，對于專利技術(shù)的創(chuàng)新性研究也在不斷發(fā)展。

2.2 專利申請產(chǎn)出國和目標(biāo)國分布

專利申請產(chǎn)出國通常是指一項技術(shù)的原創(chuàng)技術(shù)國，通常來說，一個國家擁有的原創(chuàng)技術(shù)越多，說明其在該技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)能力和技術(shù)實力也越強。

通過對所檢索到的專利文獻(xiàn)產(chǎn)出國進(jìn)行統(tǒng)計分析（如圖3所示），排名靠前的國家依次為中國、美國、德國、日本和英國，并且排名第一的中國的申請量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國家，顯示出極度的開發(fā)研究活躍度。

專利申請目標(biāo)國通常是指一項技術(shù)的專利申請地國家，通常來說，一個國家的相關(guān)專利的申請量越大，說明該項技術(shù)的該國家的市場份額及發(fā)展價值越大。

通過對所檢索到的專利文獻(xiàn)目標(biāo)國進(jìn)行統(tǒng)計分析（如圖4所示），排名靠前的國家依次為中國、美國、日本、德國，并且排名第一的中國的申請量高于其他國家，顯示出極高的市場關(guān)注度。

由圖3、圖4可以看出，中國有關(guān)光學(xué)防偽的專利技術(shù)的發(fā)展勢頭強勁，無論是申請量還是技術(shù)原創(chuàng)度都排在世界前列。

這一方面說明了，國內(nèi)對于防偽技術(shù)的研究活躍度較高，另一方面也說明了，防偽相關(guān)技術(shù)在中國的市場發(fā)展前景廣闊。

形成這樣的局面的原因一方面是由于國家對于發(fā)展原創(chuàng)性發(fā)明的大力支持，另一方面也體現(xiàn)了中國市場對于防偽技術(shù)的高關(guān)注度和技術(shù)的渴求度。

2.3 國內(nèi)主要申請人的構(gòu)成

既然中國有關(guān)光學(xué)防偽的專利申請量在國際范圍內(nèi)排名第一，那么對于在中國申請的相關(guān)技術(shù)的主要申請人的構(gòu)成的分析是必不可少的。

通過對所檢索到的專利文獻(xiàn)的申請人進(jìn)行統(tǒng)計分析（如圖5所示），中國印鈔造幣總公司的申請量最高，中國人民印刷印制科學(xué)技術(shù)研究所排名第4，由此不難看出，我國對于光學(xué)防偽技術(shù)的研究主要依靠國家相關(guān)銀行部門，這也從一個側(cè)面反映了，雖然我國已有的從事防偽的企事業(yè)單位有上千家，但光學(xué)防偽的主要應(yīng)用領(lǐng)域還是在于貨幣、票據(jù)、證券等領(lǐng)域。

2.4國內(nèi)外主要研究方向

由圖6、圖7可以看出，國內(nèi)外對于光學(xué)防偽的則重點主要在于：C09D、C09K油墨組分配比方向，G 09F防偽標(biāo)簽，D 21H紙漿組合物，B41M防偽印刷技術(shù)。

而兩者也略有差別，國外有關(guān)B41M防偽印刷技術(shù)的相關(guān)專利較多，而國內(nèi)有關(guān)防偽油墨、防偽紙張以及利用防偽技術(shù)在標(biāo)簽上的應(yīng)用性研究較多。造成該種現(xiàn)象的原因，主要由于，國外發(fā)達(dá)國家對于防偽技術(shù)特別是光學(xué)防偽技術(shù)的理論性研究開始的較早，在光學(xué)防偽技術(shù)發(fā)展的各個轉(zhuǎn)折點和突破點都有著開創(chuàng)性的研究，而中國雖然在申請量上占據(jù)優(yōu)勢，但對于光學(xué)防偽技術(shù)的理論研究的專利較少，主要的研究方向主要在于利用國外已經(jīng)成型的理論知識和專利文獻(xiàn)，針對防偽中的油墨和紙張進(jìn)行改進(jìn)性的研究或是利用國外的理論技術(shù)進(jìn)行的應(yīng)用性研究。因此，可以看出，中國對于光學(xué)防偽的核心的防偽印刷技術(shù)的研究力量較為單薄。

針對光學(xué)防偽的理論性研究（B41M），如圖8可以看出，中國遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國、日本、德國、英國等國家。

通過第二部分對于光學(xué)防偽專利技術(shù)的整體分析，我們可以看出，我國對于光學(xué)防偽技術(shù)的專利的申請和發(fā)展?jié)摿薮?，但是對于光學(xué)防偽的理論性力量較弱，目前我國的專利申請的重心更偏向于應(yīng)用性的研究。

3　光學(xué)防偽技術(shù)分支

3.1光學(xué)觀察角度方向

對于利用光學(xué)觀察角度制作的光學(xué)防偽圖像，主要是利用從特定的角度才能觀察特定圖像這一核心思想，來實現(xiàn)光學(xué)防偽圖像的制作，該種技術(shù)被稱為“瞬間圖像”或“潛影圖像”，多采用印刷壓紋技術(shù)制作光學(xué)防偽圖像。

其主要的發(fā)展脈絡(luò)大致有以下幾個階段：

最為初期的潛影圖像的制作主要如專利：CA965125A/ US4033059A/CN85103866A中記載的技術(shù)，其采用壓紋技術(shù)，在印刷油墨時，壓印出不同高度的平行的突出線段，并通過不同方向上的交錯，形成一定的集合圖形，由于線段的高低不同，在采用一定的觀察角度觀察時，可觀察到背景和暫現(xiàn)圖像（即瞬時圖像）。

隨后又有專利將潛影圖像與其他印刷技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步提高防偽效果，如JPH05338388A將上述瞬時圖像的壓紋方法和彩色印刷技術(shù)相結(jié)合，只對不同高度的線段采用不同的色彩進(jìn)行印刷，在觀察角度的形象因素中又增加了色彩的變化。WO9847715A1通過隨機(jī)編碼，隨機(jī)定義壓紋線段的長寬，增加防偽效果。US6296281B1對于US4033059A在多組潛行圖像之間的排布方式和排布角度進(jìn)行了改進(jìn)，以增加其防偽效果，JP4192233B2相似的改進(jìn)思路。

隨后又出現(xiàn)了將觀看角度的光學(xué)防偽與光學(xué)理論（如：反射、衍射）相結(jié)合的光學(xué)防偽技術(shù)，如CN1157595A設(shè)置載體與金屬層，將載體層設(shè)置為具有特定的漫反射功能，通過載體層與金屬化層之間不同的反射率對比，在不同觀察角度可觀察到不同的金屬色澤（如明暗）。CN1335811A（US6905755B1）也利用了高光反射，反射率的差異，形成不對對比度的光學(xué)效果。DE4446368A1利用衍射原理，在某一特定角度觀察時，可觀察到特殊標(biāo)記。

3.2光學(xué)色彩變化方向

關(guān)于光學(xué)防偽技術(shù)，其中“變色性”的光學(xué)防偽研究也一直是光學(xué)防偽領(lǐng)域的一個重要的分支，而其中不乏很多重要的防偽技術(shù)如：光敏防偽、熱敏防偽、磁性防偽等等，而其中的光敏防偽是應(yīng)用最為普遍的一種變色防偽技術(shù)，光敏防偽，主要是通過光的激發(fā)效果使同一種印刷油墨或印刷圖案在不同的光源下產(chǎn)生不同的顏色，而其中的熒光防偽無疑是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的防偽技術(shù)。

熒光（冷光）物質(zhì)的使用：防偽熒光粉，是以稀土為主原料而制得的無機(jī)發(fā)光材料。在波長365nm的紫外光激發(fā)下，能發(fā)出高亮度的紅色、紫色、黃綠色、藍(lán)色、綠色、黃色、白色、藍(lán)綠色、橙色等色光。其可分為：有色熒光油墨、和無色熒光油墨兩大類。

有色熒光油墨用這種油墨印刷的圖案在普通光線下看是一種顏色，但在紫外光照射下會看到它發(fā)出明亮的熒光，甚至呈現(xiàn)出另一種顏色。有色熒光油墨一般應(yīng)用在鈔票某一個固定的位置或某種花紋圖案上。

無色熒光油墨這種油墨的印刷圖案在普通光下是看不見的，而在紫外光下可看見發(fā)出明亮的熒光。如第五套人民幣各面額紙幣上均使用了這種油墨。

最早的關(guān)于使用熒光油墨作為防偽油墨使用的專利文獻(xiàn)是1967.5.26的US1967000641606。

隨后針對熒光防偽的研究主要分為油墨組分和印刷工藝兩大方向。由于熒光防偽技術(shù)的應(yīng)用廣泛，針對該種防偽技術(shù)，ECLA分類體系中針對該種技術(shù)給出了細(xì)分B41M 3/14f，其中相關(guān)度較高的文獻(xiàn)有280多篇。

3.3兩者相結(jié)合的方向

隨著防偽技術(shù)的不斷發(fā)展，單純的利用光學(xué)觀察角度的防偽技術(shù)和單純的利用光敏變色技術(shù)的防偽技術(shù)已經(jīng)不滿足人們對于防偽的需求，人們開始嘗試將兩者相結(jié)合，但是由于熒光油墨的光變性，需要紫外或紅外光的激發(fā)，不便于人們的日常觀察和使用，因此，對于光學(xué)防偽的研究發(fā)展到了以下階段：

US5912767A公開了一種利用光的衍射現(xiàn)象，當(dāng)觀察角度不同時，會出現(xiàn)不同的顏色的光學(xué)防偽技術(shù)。

隨后光變油墨的誕生，大大加快了光學(xué)防偽技術(shù)的發(fā)展。

3.3.1光變油墨

光變油墨又稱光學(xué)變色油墨，印品色塊呈現(xiàn)一對顏色，例好：紅—綠、綠—藍(lán)、金—銀等。在白光下正看或側(cè)視，隨著人眼視角的改變，呈現(xiàn)兩種不同的顏色，光變特性強，色差變化大，特征明顯，不需要任何儀器設(shè)備都可以識別，其顏色角度效應(yīng)無法用任何高清晰度的掃描儀、彩色復(fù)印機(jī)及其它設(shè)備復(fù)制，印刷特征用任何其他油墨和印刷方式都無法效仿，防偽可靠性極強，所以被世界上多個國這指定用于要求最嚴(yán)、難度最大的貨幣和有價證券的防偽上，國內(nèi)一些著名的廠家也已用于包裝防偽。如第五套人民幣100元、50元紙幣正面右下角的面額數(shù)字即是使用光變油墨印刷的[2]。

針對光變油墨或光可變顏料的專利申請，最早出現(xiàn)在而美國、歐洲等國家和地區(qū)，如：US4，434，010、US5，059，245、US5，084，351、US5，135，812、US5，171，363、US5，571，624、EP 0341002、EP0736073、EP668329和EP0741170，隨后在中國也出現(xiàn)了一些改進(jìn)性的專利申請如：CN1211437C。

3.3.2珠光油墨

隨著光變油墨的快速發(fā)展，以及人們對于光學(xué)防偽油墨組成不斷研究，另一種革新型的光變油墨應(yīng)運而生。

珠光油墨，珠光油墨印刷圖案隨觀察角度的不同會出現(xiàn)明亮的多種金屬光澤效果或彩虹效果。珠光油墨的特殊性就在于使用了珠光顏料。例如云母鈦珠光顏料是以云母薄片為基底物，在光滑的云母表面包覆上透明或較透明的高折射率的二氧化鈦和氧化鐵組成的薄層。當(dāng)光線照射到云母片上時，云母片就像透明的小鏡子，部分光線被反射出去，部分光線以折射到下一個界面上，又發(fā)生第二次的部分反射和部分透射，依此繼續(xù)下去。由物理光學(xué)知道，在兩個反射面反射的光線，會相互作用，相互作用的結(jié)果取決于相位差、入射角、折射率等因素，從而形成干涉特征的珠光現(xiàn)象[3]。歐元和日元采用了該項技術(shù)。代表專利如：JP4742372B2、FR2429292A1。中國對于珠光油墨的研究也一直備受關(guān)注，在中國申請的與珠光油墨相關(guān)的專利有200余篇。

3.4 微透鏡、動態(tài)光學(xué)防偽

隨著光學(xué)防偽的進(jìn)一步發(fā)展，在防偽圖像中越來越多的使用了光學(xué)理論，如光柵動畫成像。

這種利用了微透鏡的光學(xué)防偽技術(shù)初期主要是通過在防偽圖像上添加微透鏡圖案（光柵圖像），使得在不同的觀察角度下看到防偽圖像的不同部分，繼而可得到不同的信息內(nèi)容，如：WO2012049096A2（同族CN103380006A）。

隨后得到了快速發(fā)展，如：WO03/022598A1中公開了具有一頂層的記錄介質(zhì)，所述頂層在其外側(cè)具有多個柱狀透鏡并且在背側(cè)具有顯示元件，當(dāng)記錄介質(zhì)繞至少一個軸線傾斜時，該顯示元件看起來是運動的。

CN203503242U一種將微透鏡陣列圖形與微圖文陣列圖形重疊在一起，組成只有一層浮雕圖形結(jié)構(gòu)的微透鏡防偽標(biāo)識。這種單層浮雕圖形結(jié)構(gòu)的微透鏡防偽標(biāo)識，在普通燈具照明或自然光下不顯現(xiàn)圖像，具有防偽隱蔽性，而在點光源照射下能夠顯現(xiàn)出特殊的微圖文放大現(xiàn)象和動態(tài)效果。

CN102795008A防偽圖像動態(tài)莫爾加密方法，提供一種激光全息、疊加多幅隱藏加密圖案、解碼加密圖案清晰、隱藏性好、具有連續(xù)生動表觀、動態(tài)效果防偽圖像動態(tài)莫爾加密方法，防偽標(biāo)識上，疊加多層關(guān)聯(lián)黑白加密圖紋，采用計算機(jī)光柵處理得到相同光柵頻率的光柵方向各異的平行直線簇構(gòu)成光柵圖案；平行直線簇在加密圖紋區(qū)域內(nèi)頻率發(fā)生細(xì)小改變，即平行直線簇與加密圖紋交錯的起點與終點之間設(shè)一段同方向波動弧線形彎曲線簇；每層平行直線簇方向依照關(guān)聯(lián)順序依次相隔等角度旋轉(zhuǎn)重疊隱藏構(gòu)成合成圖；設(shè)與光柵圖案的頻率相同的解碼片重疊在合成圖上旋轉(zhuǎn)觀察，依次動畫片式顯見關(guān)聯(lián)的n層加密圖紋。

4　總結(jié)

本文針對光學(xué)防偽印刷技術(shù)對專利文獻(xiàn)進(jìn)行了梳理分析，闡述了該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢以及在各國的分布狀況，對針對主要的分支進(jìn)行了討論。光學(xué)防偽是一個極其重要的防偽技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用面極廣，涉及到許多學(xué)科，在光學(xué)防偽印刷方面有較大的改進(jìn)的話需要了解到各種例如光學(xué)、化學(xué)等的知識，正因為此，各種學(xué)科的交叉也提高了防偽的性能，它必將在印制防偽印刷制品領(lǐng)域得到充分的應(yīng)用和長足的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜晶.光學(xué)防偽技術(shù)[J].光電子·激光，1998,9(02).

[2]徐遵燕.光學(xué)防偽油墨印刷特性的研究[J].江南大學(xué),2011，碩士論文.

[3]劉昕.珠光油墨在印刷中的應(yīng)用[J].今日印刷，2006(03).