BE1020133A3 - Dispositif variable optiquement. - Google Patents

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BE1020133A3 BE2011/0516A BE201100516A BE1020133A3 BE 1020133 A3 BE1020133 A3 BE 1020133A3 BE 2011/0516 A BE2011/0516 A BE 2011/0516A BE 201100516 A BE201100516 A BE 201100516A BE 1020133 A3 BE1020133 A3 BE 1020133A3
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Abstract

L'invention divulque un élément sécurisé, un dispositif de sécurité et un procédé de formation d'un tel dispositif, l'élément sécurisé comprenant des éléments de focalisation, un premier groupe d'éléments d'image, et un deuxième groupe d'éléments d'image, chaque élément d'image étant situé dans un plan d'objet de manière à être visible à travers un élément de focalisation,et étant situé à une distance de l'élément de focalisation telle que la largeur du point focal de l'élément de focalisation dans le plan d'objet soit sensiblement égale à la taille de l'élément d'image ou diffère de la taille de l'élément d'image d'une quantité prédéterminée.

Description

DISPOSITIF VARIABLE OPTIQUEMENT Domaine de 1'invention
La présente invention est relative à des dispositifs variables optiquement à des fins de sécurité et de décoration, ainsi qu'à des procédés de fabrication de ceux-ci.
Arrière-plan de 1'invention
Il est connu de former des dispositifs variables optiquement dans lesquels des réseaux de dispositifs lenticulaires (lentilles partiellement cylindriques) se focalisent sur un plan d'objet contenant de multiples ensembles d'éléments d'image entrelacés. Chaque ensemble d'éléments d'image (bandes) appartient à une image distincte, de telle sorte que, lorsque la personne qui regarde le dispositif change l'angle de visée, une image différente devienne visible.
Dans des applications de sécurité, et en particulier lorsqu'il s'agit de documents sécurisés souples tels que des billets de banque, il est souhaitable de minimiser l'épaisseur d'un réseau de lentilles qui est appliqué au document sécurisé. Par exemple, une épaisseur préférée pour des substrats polymères pour des billets de banque que l'on utilise actuellement est d'approximativement 90 microns, y compris l'épaisseur du réseau de lentilles. Pour satisfaire cette contrainte de conception, des lentilles présentant un diamètre d'approximativement 50 microns, ou moins, sont utilisées.
L'effet produit par des dispositifs variables optiquement contenant de multiples ensembles d'éléments d'image entrelacés, comme cela est décrit ci-dessus, est quelquefois appelé effet d'"image basculante". Le nombre d'images distinctes dans l'effet d'image basculante est limité par le nombre d'ensembles d'éléments d'image qui peuvent être placés dans le champ de visée d'une lentille dans le réseau de lentilles. Par exemple, si une image basculante à deux canaux doit être produite, alors deux ensembles d'éléments d'image sont requis. Cela signifie que chaque élément d'image peut présenter une largeur qui n'est pas supérieure à la moitié de la largeur d'une lentille.
Si des lentilles d'une largeur de 50 microns sont utilisées, la largeur des éléments d'image ne devrait pas être supérieure à 25 microns dans le but d'assurer qu'il y ait une diaphonie minimale entre les canaux de l'image basculante. Une largeur de 25 microns, ou moins, de l'élément d'image, peut être obtenue avec certaines techniques utilisées dans une impression sécurisée. Toutefois, d'autres techniques couramment utilisées, telles que l'héliogravure (quelquefois appelée rotogravure) ne peuvent pas appliquer de façon cohérente des éléments d'image qui présentent cette largeur. Une largeur pratique minimum des éléments de ligne qu'il est possible d'obtenir actuellement par héliogravure est d'approximativement 35 à 45 microns. Des éléments d'image de cette largeur engendrent des niveaux excessivement élevés de diaphonie lorsqu'ils sont utilisés avec des lentilles de 50 microns de diamètre.
On a précédemment constaté qu'une épaisseur de substrat donnée peut être maintenue tout en augmentant le diamètre des lentilles dans le réseau lenticulaire, en réglant les paramètres de lentille de telle sorte que la largeur du point focal des lentilles dans le plan d'objet soit approximativement la même que la largeur des éléments d'image, comme cela est décrit dans notre demande PCT n° PCT/AU2010/000243, incorporée ici à titre de référence dans sa totalité. Par exemple, pour une épaisseur de substrat de 90 microns, des lentilles d'un diamètre de 63,5 microns peuvent être utilisées. Toutefois, même avec des lentilles présentant ce diamètre accru, un dispositif d'image basculante à deux canaux produit encore une diaphonie inacceptable parce que la largeur minimum que l'on peut obtenir dans la pratique pour les éléments de ligne de gravure est de 35 à 45 microns, ce qui est encore plus de la moitié du diamètre de la lentille.
Il existe par conséquent un besoin d'un dispositif variable optiquement qui est capable de produire des effets d'image basculante, et qui peut être produit en utilisant une plus large variété de techniques d'impression sécurisée, tout en étant moins susceptible de présenter une diaphonie.
Définitions
Taille de point focal H
Tel qu'il est employé ici, le terme taille du point focal fait référence aux dimensions, habituellement un diamètre effectif ou une largeur effective, de la distribution géométrique de points auxquels des rayons réfractés à travers une lentille coupent un plan d'objet à un angle de visée particulier. La taille du point focal peut être déduite à partir de calculs théoriques, de simulations de traçage de rayons ou de mesures réelles.
Distance focale f
Dans le présent fascicule, le terme distance focale, lorsqu'il est utilisé en se référant à une micro-lentille dans un réseau de lentilles, désigne la distance entre le sommet de la microlentille et la position du foyer qui est obtenue en localisant le maximum de la distribution de densité de puissance lorsqu'un rayonnement collimaté est incident depuis le côté de lentille du réseau (voir T. Miyashita, "Standardization for micro-lenses and microlens arrays" (Standardisation pour des micro-lentilles et des réseaux de micro-lentilles) (2007), Japanese Journal of Applied Physics 46, page 5391).
Epaisseur de jauge t L'épaisseur de jauge est la distance·entre le sommet d'une petite lentille sur un côté du matériau transparent ou translucide et la surface sur le côté opposé du matériau translucide sur lequel les éléments d'image sont prévus et qui coïncide sensiblement avec le plan d'objet.
Fréquence et pas de lentille
La fréquence de lentille d'un réseau de lentilles est le nombre de petites lentilles dans une distance donnée en travers de la surface du réseau de lentilles. Le pas est la distance entre le sommet d'une petite lentille et le sommet de la petite lentille voisine. Dans un réseau de lentilles uniforme, le pas présente une relation inverse avec la fréquence de lentille.
Largeur de lentille W
La largeur d'une petite lentille dans un micro-réseau de lentilles est la distance entre un bord d'une petite lentille et le bord opposé de la petite lentille. Dans un réseau de lentilles comprenant des petites lentilles hémisphériques ou semi-cylindriques, la largeur sera égale au diamètre des petites lentilles.
Rayon de courbure R
Le rayon de courbure d'une petite lentille est la distance entre un point sur la surface de la lentille et un point auquel la normale à la surface de la lentille coupe une ligne s'étendant perpendiculairement à travers le sommet de la petite lentille (l'axe de la lentille).
Hauteur de gauchissement s
La hauteur de gauchissement ou gauchissement de surface s d'une petite lentille est la distance entre le sommet et un point sur l'axe coupé par la ligne la plus courte à partir du bord d'une petite lentille s'étendant perpendiculairement à travers l'axe.
Indice de réfraction n L'indice de réfraction d’un milieu n est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans le milieu. L'indice de réfraction n d'une lentille détermine la quantité selon laquelle les rayons lumineux qui atteignent la surface de la lentille seront réfractés, selon la loi de Snell:
Figure BE1020133A3D00061
où a est l'angle entre un rayon incident et la normale au point d'incidence à la surface de la lentille, Θ est l'angle entre le rayon réfracté et la normale au point d'incidence, et ηλ est l'indice de réfraction de l'air (à titre d'approximation rq peut être pris comme étant égal à 1).
Constante conique P
La constante conique P est une quantité qui décrit des sections coniques, et est utilisée dans des éléments optiques géométriques pour spécifier une lentille sphérique (P = 1), elliptique (0 < P < 1, ou P > 1), parabolique (P = 0) et hyperbolique (P < 0). Certaines références utilisent la lettre K pour représenter la constante conique. K est lié P par l'intermédiaire de K = P - 1.
Angle de lobe L'angle de lobe d’une lentille est l'angle de visée entier formé par la lentille.
Nombre d'Abbe
Le nombre d'Abbe d'un matériau transparent ou translucide est une mesure de la dispersion (variation de l'indice de réfraction avec la longueur d'onde) du matériau. Un choix approprié du nombre d'Abbe pour une lentille peut aider à minimiser l'aberration chromatique.
Document sécurisé
Tel qu'il est employé ici, le terme document sécurisé englobe tous les types de documents et de jetons de valeur et de documents d'identification comprenant, mais sans limitation, les éléments suivants: articles de monnaie tels que des billets de banque et des pièces de monnaie, des cartes de crédit, des chèques, des passeports, des cartes d'identité, des certificats de titres et d'actions, des permis de conduire, des actes » translatifs de titre de propriété, des documents de voyage tels que des billets d'avion et de train, des cartes et des tickets d'entrée, des certificats de naissance, de décès et de mariage, et des diplômes académiques.
Fenêtres et demi-fenêtres transparentes
Tel qu'il est employé ici, le terme fenêtre fait référence à une région transparente ou translucide dans le document sécurisé, comparativement à la région sensiblement opaque sur laquelle une impression est appliquée. La fenêtre peut être complètement transparente, de telle sorte qu'elle permette une transmission de lumière sensiblement non altérée, ou elle peut être partiellement transparente ou translucide, permettant une transmission partielle de la lumière mais sans permettre de voir clairement des objets à travers la région de fenêtre.
Une région de fenêtre peut être formée dans un document sécurisé polymère qui comprend au moins une couche de matériau polymère transparent et une ou plusieurs couches opacifiante(s) appliquée(s) sur au moins un côté d'un substrat polymère transparent, en omettant au moins une couche opacifiante dans la région qui forme la région de fenêtre. Si des couches opacifiantes sont appliquées sur les deux côtés d'un substrat transparent, une fenêtre complètement transparente peut être formée en omettant les couches opacifiantes sur les deux côtés du substrat transparent dans la région de fenêtre.
Une région partiellement transparente ou translucide, appelée dans la suite une "demi-fenêtre", peut être formée dans un document sécurisé polymère qui présente des couches opacifiantes sur les deux côtés, en omettant les couches opacifiantes sur un côté seulement du document sécurisé dans la région de fenêtre, de telle sorte que la "demi-fenêtre" ne soit pas complètement transparente, mais permette à une partie de la lumière de passer à travers sans que l'on puisse voir clairement des objets à travers la demi-fenêtre.
Alternativement, il est possible de former les substrats à partir d'un matériau sensiblement opaque, tel qu'un matériau de papier ou fibreux, avec un insert d'un matériau de plastique transparent qui est inséré dans une découpe ou dans un évidement dans le substrat de papier ou fibreux afin de former une fenêtre transparente ou une région de demi-fenêtre translucide.
Couches opacifiantes
Une ou plusieurs couches opacifiantes peu(ven)t être appliquée(s) sur un substrat transparent dans le but d'augmenter l'opacité du document sécurisé. Une couche opacifiante est conçue de telle sorte que LT < L0 , où L0' est la quantité de lumière incidente sur le document, et LT est la quantité de lumière transmise à travers le document. Une couche opacifiante peut comprendre l'un quelconque ou plusieurs d'une variété de revêtements opacifiants. Par exemple, les revêtements opacifiants peuvent comprendre un pigment, tels que le dioxyde de titane, qui est dispersé à l'intérieur d'un liant ou d'un support d'un matériau polymère réticulable activé à la chaleur. Alternativement, un substrat constitué d'un matériau de plastique transparent pourrait être coincé entre des couches opacifiantes de papier ou d'un autre matériau partiellement ou sensiblement opaque sur lequel des repères peuvent être imprimés ou autrement appliqués par la suite.
Réseau de diffraction d'ordre zéro
Un réseau de diffraction d'ordre zéro est une microstructure à relief superficiel ou enfouie qui produit de la lumière uniquement dans l'ordre de diffraction zéro sous un éclairage par une lumière présentant une longueur d'onde donnée.
D'une manière générale, les structures d'ordre zéro de ce type présentent une périodicité qui est inférieure à la longueur d'onde souhaitée de la lumière incidente. Pour cette raison, des réseaux de diffraction d'ordre zéro sont également quelquefois appelés des réseaux en sous-longueur d'onde.
Encre gaufrable durcissable par rayonnement
Le terme "encre gaufrable durcissable par rayonnement" tel qu'il est employé ici fait référence à toute encre, laque ou autre revêtement qui peut être appliqué (e) sur le substrat par un procédé d'impression, et qui peut être gaufré (e) à l'état mou afin de former une structure en relief et durci(e) par un rayonnement de manière à fixer la structure en relief gaufrée. Le procédé de durcissement n'est pas exécuté avant que l'encre durcissable par rayonnement soit gaufrée, mais il est possible d'exécuter le procédé de durcissement soit après le gaufrage, soit sensiblement en même temps que l'étape de gaufrage. L'encre durcissable par rayonnement est de préférence durcissable par un rayonnement ultraviolet (UV). Alternativement, l'encre durcissable par rayonnement peut encore être durcie par une autre forme de rayonnement, tels que des faisceaux d'électrons ou des rayons X.
L'encre durcissable par rayonnement est de préférence une encre transparente ou translucide qui est formée à partir d'une matière de résine transparente. Une telle encre transparente ou translucide est particulièrement appropriée pour imprimer des éléments sécurisés à transmission de lumière tels que des DOE de type numérique et des structures de lentille.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, l'encre transparente ou translucide comprend de préférence une laque ou un revêtement gaufrable transparent (e) durcissable aux UV à base d'acrylique.
Des laques durcissables aux UV de ce type peuvent être obtenues auprès de différents fabricants, par exemple auprès de Kingfisher Ink Limited, le produit UVF-203 de type ultraviolet, ou similaire. Alternativement, les revêtements gaufrables durcissables par rayonnement peuvent être basés sur d'autres composés, par exemple la nitrocellulose.
On a constaté que les encres et les laques durcissables par rayonnement qui sont utilisées dans l'invention se révèlent particulièrement appropriées pour gaufrer des microstructures, comprenant des structures de diffraction telles que des DOE, des réseaux de diffraction et des hologrammes, ainsi que des microlentilles et des réseaux de lentilles. Toutefois, elles peuvent également être gaufrées avec de plus grandes structures en relief, telles que des dispositifs variables optiquement sans diffraction.
L'encre est de préférence gaufrée et durcie à l'aide d'un rayonnement ultraviolet (UV) sensiblement en même temps. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, l'encre durcissable par rayonnement est appliquée et gaufrée sensiblement en même temps dans un procédé d'héliogravure.
De préférence, pour être appropriée pour l'héliogravure, l'encre durcissable par rayonnement présente une viscosité qui est comprise sensiblement dans la gamme d'environ 20 à environ 175 centipoises, et mieux encore d'environ 30 à environ 150 centipoises. La viscosité peut être déterminée en mesurant le temps nécessaire pour drainer la laque d'une coupe Zahn n° 2. Un échantillon qui est drainé en 20 secondes présente une viscosité de 30 centipoises, et un échantillon qui est drainé en 63 secondes présente une viscosité de 150 centipoises.
Avec certains substrats polymères, il peut être nécessaire d'appliquer une couche intermédiaire sur le substrat avant que l'encre durcissable par rayonnement soit appliquée afin d'améliorer l'adhérence de la structure gaufrée formée par l'encre sur le substrat. La couche intermédiaire comprend de préférence une couche primaire, et mieux encore la couche primaire contient de la polyéthylène imine. La couche primaire peut également contenir un agent de réticulation, par exemple un isocyanate multifonctionnel. Des exemples d'autres couches primaires appropriées à utiliser dans l'invention comprennent: des polymères terminés par un hydroxyle; des copolymères à base de polyester terminés par un hydroxyle; des acrylates hydroxylés réticulés ou non réticulés; des polyuréthanes; et des acrylates anioniques ou cationiques durcissables aux UV. Des exemples d'agents de réticulation appropriés comprennent: des isocyanates; des polyaziridines; des complexes de ziconium; 1'acétylacétone d'aluminium; des mélamines; et des carbodi-imides.
Le type de couche primaire peut varier pour des substrats différents et des structures d'encre gaufrée différentes. De préférence, on sélectionne une couche primaire qui n'affecte pas sensiblement les propriétés optiques de la structure d'encre gaufrée.
Résumé de 1'invention
La présente invention fournit un élément sécurisé, comprenant: une pluralité d'éléments de focalisation, un premier groupe d'éléments d'image, et un deuxième groupe d'éléments d'image, chaque élément d'image étant situé dans un plan d'objet de manière à être visible à travers un élément de focalisation, et étant situé à une distance de l'élément de focalisation telle que la largeur du point focal de l'élément de focalisation dans le plan d'objet soit sensiblement égale à la taille de l'élément d'image ou diffère de la taille de l'élément d'image d'une quantité prédéterminée, dans lequel des éléments d'image du premier groupe sont visibles dans une première gamme d'angles de visée, et des éléments d'image du deuxième groupe sont visibles dans une deuxième gamme d'angles de visée, et dans lequel une deuxième image formée dans la deuxième gamme d'angles de visée est une version à contraste inversé d'une première image qui est formée dans la première gamme d'angles de visée.
De préférence, la quantité prédéterminée avec laquelle la largeur du point focal varie par rapport à la taille des éléments d'image n'est pas supérieure à 20 % de la taille des éléments d'image.
Les présents inventeurs ont constaté qu'en utilisant des première et deuxième images qui sont des versions à contraste inversé l'une de l'autre, de concert avec une conception de lentille légèrement extra-focale, un effet variable optiquement reconnaissable qui se manifeste sous la forme d'une image basculante peut être produit en dépit de la présence d'une certaine diaphonie. Lorsque le premier groupe d'éléments d'image est visible, il forme une région d'avant-plan de la première image. Bien qu'une certaine diaphonie par le deuxième groupe d'éléments d'image soit visible, la diaphonie est fortement réduite comparativement à une conception qui utilise des lentilles focales, parce qu'une partie seulement du point focal recouvre les éléments d'image du deuxième groupe. Cette diaphonie réduite forme un arrière-plan uniforme pour la première image.
De préférence, les éléments d'image sont d'une couleur autre que le noir. On a constaté dans certains cas qu'un effet d'image basculante produit par des éléments d'image noirs peut être imité en utilisant une encre métallique. L'utilisation de couleurs autres que le noir empêche l'utilisation d'encres métalliques pour la contrefaçon.
Dans un mode de réalisation, le premier groupe d'éléments d'image est d'une couleur différente du deuxième groupe d'éléments d'image. L'utilisation de couleurs différentes augmente encore la difficulté de la contrefaçon.
Les éléments d'image peuvent présenter une distribution de taille ou une distribution spatiale qui correspond aux niveaux de gris ou aux niveaux de luminosité d'une image monochromatique d'entrée. L'image d'entrée peut être un portrait ou une autre image qui présente un degré élevé de contenu d'informations.
De préférence, les éléments d'image sont des éléments d'image imprimés, par exemple des éléments héliogravés, imprimés en offset, sérigraphiés ou imprimés de façon flexographique. Alternativement, les éléments d'image peuvent être des éléments d'image gaufrés.
Dans un mode de réalisation préféré, les éléments de focalisation sont situés sur un côté d'un substrat transparent ou translucide. Les éléments d'image peuvent être situés sur le côté opposé du substrat transparent ou translucide.
Les éléments d'image sont de préférence des éléments de ligne, mais peuvent présenter n'importe quelle autre forme appropriée, par exemple des points ou des formes géométriques.
Dans un mode de réalisation, les éléments de focalisation sont des lentilles de réfraction ou de diffraction partiellement cylindriques, ou des plaques zonales. Alternativement, les éléments de focalisation peuvent être des micro-lentilles de réfraction ou de diffraction partiellement sphériques ou à base polygonale.
Dans un autre aspect, la présente invention fournit un procédé de formation d'un dispositif de sécurité, comprenant les étapes suivantes: prévoir un substrat transparent ou translucide, appliquer une pluralité d'éléments de focalisation sur une première surface du substrat, et appliquer un premier groupe d'éléments d'image et un deuxième groupe d'éléments d'image sur une surface d'image du substrat, chaque élément d'image étant situé dans un plan d'objet de manière à être visible à travers un élément de focalisation, et étant situé à une distance de l'élément de focalisation telle que la largeur du point focal de l'élément de focalisation dans le plan d'objet soit sensiblement égale à la taille de l'élément d'image ou diffère de la taille de l'élément d'image d'une quantité prédéterminée, dans lequel des . éléments d'image du premier groupe sont visibles dans une première gamme d'angles de visée, et des éléments d'image du deuxième groupe sont visibles dans une deuxième gamme d'angles de visée, et dans lequel une deuxième image formée dans la deuxième gamme d'angles de visée est une version à contraste inversé d'une première image qui est formée dans la première gamme d'angles de visée.
Les éléments de focalisation peuvent être appliqués par gaufrage, de préférence par gaufrage dans une couche d'encre gaufrable durcissable par rayonnement qui est appliquée sur la première surface du substrat.
De préférence, les éléments d'image sont appliqués par un procédé d'impression. Les procédés préférés sont l'héliogravure, l'impression offset, la sérigraphie ou l'impression flexographique. Les éléments d'image peuvent également être appliqués par gaufrage.
Dans un aspect supplémentaire, la présente invention fournit un document sécurisé, comprenant un élément sécurisé selon l'un quelconque des modes de réalisation décrits ci-dessus, un dispositif de sécurité selon le deuxième aspect de l'invention, ou un dispositif de sécurité fabriqué selon l'un quelconque des procédés décrits ci-dessus. Dans un mode de réalisation préféré, l'élément sécurisé ou le dispositif de sécurité est situé à l'intérieur d'une région de fenêtre ou de demi-fenêtre du document sécurisé.
Brève description des dessins
Des modes de réalisation préférés de l'invention vont maintenant être décrits, à titre d'exemples non limitatifs uniquement, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: les Figures 1 (a) à 1 (d) montrent un dispositif lenticulaire d'un type connu; les Figures 2(a) à 2(d) montrent une version modifiée du dispositif lenticulaire qui est montré dans les Figures 1 (a) à 1 (d) ; la Figure 3 montre un effet d'image basculante produit par un mode de réalisation de la présente invention; la Figure 4 est une vue en perspective d'une partie d'un élément sécurisé produisant l'effet qui est montré dans la Figure 3; la Figure 5 est une coupe transversale à travers l'élément sécurisé qui est montré dans la Figure 4; les Figures 6 et 7 représentent de façon schématique un procédé pour produire une maquette pour un autre mode de réalisation de la présente invention; et la Figure 8 montre l'effet généré par le mode de réalisation qui est montré dans les Figures 6 et 7.
Description détaillée.des dessins
En se référant initialement à Figure 1, on peut voir une partie d'un dispositif lenticulaire 10 de conception connue, comprenant une pluralité d'éléments de focalisation qui se présentent sous la forme de lentilles partiellement cylindriques 14. Le dispositif 10 comprend un substrat 11 possédant une surface supérieure 12 et une surface inférieure 13. Les éléments de focalisation 14. sont appliqués sur la surface supérieure 12, et la surface inférieure 13 est un plan d'objet qui porte un premier groupe d'éléments d'image 16 et un deuxième groupe d'éléments d'image 17. Les éléments d'image 17 sont représentés légèrement décalés dans la vue en coupe transversale qui est montrée dans la Figure 1(a) à des fins de clarté.
Les bords gauches des éléments d'image voisins 16 du premier groupe sont alignés avec les bords gauches d'éléments de focalisation associés 14 à travers lesquels les éléments d'image 16 doivent être vus. Les bords gauches des éléments d'image 17 du deuxième groupe sont alignés avec les axes optiques associés des éléments de focalisation 14. Les éléments d'image 16 et 17 se trouvent dans une relation entrelacée dans le plan d'objet 13 (voir la Figure 1(d)) de manière à former des premier et deuxième canaux d'une image basculante.
Le plan d'objet 13 est placé sensiblement à la distance focale des éléments de focalisation 14. Il en résulte la formation d'une région très étroite 15 dans le plan d'objet sur laquelle des rayons entrants sont focalisés, nettement plus étroite que la largeur des éléments d'image 16, 17.
Dans la Figure 1 (a), le substrat 11 de l'élément sécurisé présente une épaisseur d'approximativement 75 microns. Pour maintenir l'épaisseur totale de l'élément sécurisé à moins de 90 microns, la hauteur de gauchissement des lentilles 14 est inférieure à 15 microns, et le diamètre des lentilles est de l'ordre de 45 à 50 microns. Si des éléments d'image 16, 17 sont appliqués par héliogravure, leur largeur sera supérieure à la moitié du diamètre des lentilles. Il en résulte une région de diaphonie des angles de visée dans laquelle les éléments d'image 16 et les éléments d'image 17 sont visibles. Dans la région de diaphonie, par exemple à des angles de visée qui permettent de voir les positions 20 du dispositif (voir la Figure 1(c)), les éléments d'image 16, 17 sont chacun enjambés par la totalité de la largeur de la région focale 15, ce qui donne des luminosités apparentes identiques 26 et 27 (voir la Figure 1(b)) pour l'observateur. La capacité d'opérer une distinction entre les images 36 (caractère '5' ) et 37 (caractère Ά' ) est donc complètement perdue à cause de la diaphonie entre les deux groupes d'éléments d'image 16, 17.
La diaphonie qui est montrée dans la Figure 1 peut être réduite en utilisant des conceptions de lentille extra-focales, comme cela est montré dans la Figure 2. Dans la Figure 2(a), un dispositif lenticulaire 100 comprend des éléments de focalisation 114 qui sont appliqués sur une première surface 112. Les éléments de focalisation 114 comprennent une région de focalisation 115 dans le plan d'objet 113 qui est pratiquement aussi large que les éléments d'image 116 d'un premier groupe et que les éléments d'image 117 d'un deuxième groupe. La région de focalisation peut présenter une largeur qui est jusqu'à 20 % plus petite ou 20 % plus grande que la largeur des éléments d'image 116 ou 117.
L'utilisation d'une conception non focalisante réduit la diaphonie parce que dans une région de diaphonie, une partie réduite de la région focale recouvre un élément d'image qui n'est pas destiné à être vu par l'observateur. Par exemple, dans la région 120 qui est montrée dans la Figure 2(c), les éléments d'image 116 du premier groupe devraient être visibles pour afficher le premier canal de l'image basculante, alors que les éléments d'image 117 du deuxième groupe ne devraient pas être vus. La totalité de la largeur de la région focale 115 recouvre les éléments d'image 116 à l'angle de visée qui est montré dans la Figure 2 (c), de manière à produire une intensité apparente 126 (voir la Figure 2 (b)). D'autre part, seule une partie de l'élément d'image 117 recouvre la région focale 115, de telle sorte qu'une intensité réduite 127 soit vue par l'observateur.
L'impression nette pour l'observateur qui émerge de l'angle de visée qui est montré dans la Figure 2 (d) est une première image 136 qui comprend une région d'avant-plan 126a, qui se présente sous la forme du caractère '5', produite par le premier groupe d'éléments d'image 116. A cause de la présence d'une diaphonie 128 due au deuxième groupe d'éléments d'image 117, une ombre 127a du caractère 'A' est vue dans l’arrière-plan. Lorsque le dispositif est incliné, le caractère 'A' devient plus proéminent, grâce à une proportion supérieure de la largeur de la région de focalisation 115 qui regarde les éléments d'image 117, et le caractère '5' devient graduellement plus diffus, jusqu'à ce les deux caractères '5' et 'A' deviennent impossible à distinguer. Après une inclinaison supplémentaire, le caractère Ά' domine et forme l'avant-plan 126b d'une image 137, avec la diaphonie 128 due aux éléments d'image 116 du caractère '5' qui forme l'arrière-plan 127b.
Alors que le dispositif 100 qui est montré dans la Figure 2 donne des résultats améliorés comparativement au dispositif 10 qui est montré dans la Figure 1, le niveau de diaphonie entre les deux canaux 126a, 126b de l'image basculante peut être excessivement élevé pour des applications de document sécurisé. Il s'est par conséquent révélé fortement avantageux de sélectionner une conception dans laquelle les deux images de l'image basculante sont des versions à contraste inversé l'une de l'autre, comme cela est montré dans le mode de réalisation qui est représenté dans les Figures 3 à 5.
En se référant aux Figures 3, 4 et 5, on peut voir une vue en perspective d'une partie d'un élément sécurisé 200 qui comprend un substrat 211 possédant une surface supérieure 212 et une surface inférieure (le plan d'objet) 213. Un premier groupe d'éléments d'image 216 et un deuxième groupe d'éléments d'image 217, qui se présentent sous la forme de lignes héliogravées, sont appliqués sur la surface inférieure 213. Les éléments d'image 216, 217 sont visibles à travers des éléments de focalisation associés (des lentilles partiellement cylindriques) 214 qui sont appliqués sur la surface supérieure 212 du substrat 211.
Dans la vue en coupe transversale qui est montrée dans la Figure 5, les éléments d'image 217 sont légèrement décalés de la surface inférieure 213 pour des raisons de clarté. Les éléments d'image 217 du premier groupe sont visibles dans une première gamme d'angles de visée de la direction 230 à la direction 231, alors que les éléments d'image 216 du deuxième groupe sont visibles dans une deuxième gamme d'angles de visée de la direction 231 à la direction 232. Il existe également une gamme d'angles de visée de la direction 231a à la direction 231b, dans laquelle la totalité de la région de diaphonie 220 est vue par l'observateur.
Lorsque le dispositif 200 est vu depuis l'angle 232, une première image 236 est visible, dans laquelle les éléments d'image 216 du premier groupe sont les plus lumineux et produisent l'impression d'un caractère '5'. De façon similaire, lorsque le dispositif 200 est vu depuis l'angle 230, une deuxième image 237 est visible, dans laquelle les éléments d'image 217 du premier groupe sont les plus lumineux et produisent l'impression d'un caractère à contraste inversé '5'.
Dans la première image 236, les premiers éléments d'image 216 forment donc la région d'avant-plan 226a, alors que les deuxièmes éléments d'image 217 forment une région d'arrière-plan uniforme 227a. Inversement, dans la deuxième image 237, les deuxièmes éléments d'image 217 forment la région d'avant-plan 226b, alors que les premiers éléments d'image forment une région d'arrière-plan uniforme 227b. Dans chaque cas, la diaphonie 228 devient un arrière-plan uniforme à l'image 236, 237 que l'on souhaite projeter.
En se référant maintenant aux Figures 6 à 8, un procédé de production d'un élément sécurisé plus complexe est représenté de façon schématique.
Dans la Figure 6, on peut voir une image d'entrée monochromatique qui se présente sous la forme d'un portrait 300. Le portrait 300 est une image en mode point dans l'échelle des gris comprenant 256 niveaux de gris. Celle-ci est ensuite convertie en une image en mode point binaire 302, par exemple en lui appliquant un tramage à fréquence modulée, une diffusion d'erreur ou un criblage aléatoire ou stochastique. Le résultat est une image en mode point à deux niveaux (binaire) qui apparaît sous la forme d'un portait tonal grâce à la distribution spatiale des pixels noirs. Une région qui présente une plus grande densité spatiale de pixels noirs aura tendance à apparaître plus sombre, alors qu'une distribution plus éparse apparaîtra plus claire.
La Figure 7 montre une vue rapprochée d'une région 304 de l'image en mode point 302, dont une région secondaire 306 est montrée dans une vue rapprochée supplémentaire. La région 306 comprend des régions pixelisées noires 316a, 316b, 316c, 316d, et des régions pixelisées blanches 317a, 317b, 317c.
Pour produire une image basculante qui présente une inversion de contraste, les régions noires sont d'abord mappées avec un premier groupe d'éléments d'image 321a, 321b, 321c et 321d respectivement, qui sont appliqués à l'élément sécurisé 400 sous la forme d'une série de lignes héliogravées dont les bords gauches sont sensiblement alignés avec les bords gauches de lentilles 314. Les lignes héliogravés 321a à 321d présentent chacune une longueur qui correspond à la longueur de la région pixelisée noire correspondante 316a à 316d.
Les régions pixelisées blanches sont mappées avec un deuxième groupe d'éléments d'image 322a, 322b et 322c respectivement, qui sont appliqués à l'élément sécurisé 400 sous la forme d'une deuxième série de lignes héliogravées dont les bords droits sont sensiblement alignés avec les bords droits de lentilles associées 314. Les lignes héliogravées 322a à 322c présentent chacune une longueur qui correspond à la longueur de la région pixelisée blanche correspondante 317a à 317c.
Dans une première gamme d'angles de visée, une première image 336, qui reproduit sensiblement le portrait 300, est vue par une personne qui regarde le dispositif 400 (voir la Figure 8). Cette image comprend une région d'avant-plan 326a qui est constituée des éléments d'image 321a à 321d, et une région d'arrière-plan uniforme 327a qui est due à la diaphonie par les éléments d'image 322a à 322c. Lorsque le dispositif 400 est incliné à travers la première gamme d'angles de visée, la quantité de lumière réfléchie à partir de la région d'arrière-plan 327a diminue, jusqu'à ce que l'observateur atteigne une deuxième gamme d'angles de visée dans lesquels l'arrière-plan 327a commence à dominer. Dans la deuxième gamme d'angles de visée, une deuxième image à contraste inversé 337 est vue, dans laquelle les éléments d'image 322a à 322c forment l'avant-plan 327b, alors que la diaphonie par les éléments d'image 321a à 321d forme l'arrière-plan uniforme 326b.
Dans un exemple représentatif d'un procédé pour fabriquer des éléments sécurisés sensiblement tels qu'ils sont décrits ci-dessus, une couche d'une encre gaufrable durcissable par rayonnement, par exemple une encre durcissable aux UV, est appliquée sur un côté d'un film de polypropylène orienté bi-axialement de 75 microns d'épaisseur (BOPP). L'encre durcissable aux UV est ensuite gaufrée avec des structures de lentille 214 ou 314 et est durcie afin de produire un substrat lenticulaire qui présente une épaisseur totale d'approximativement 85 à 90 microns.
La surface opposée aux structures de lentille est héliogravée avec les éléments d'image 216, 217 (voir les Figures 4 à 6) ou 321a à 321d, 322a à 322c (voir la Figure 7) d'une seule couleur. Une couleur préférée pour les éléments d'image est une couleur qui produira un contraste suffisant tout en étant encore difficile à imiter. Le bleu, le magenta, le violet ou le rouge écarlate sont les couleurs préférées.
Dans un procédé d'héliogravure représentatif, on utilise un cylindre de gravure gravé avec une résolution de 10.160 dpi (le plus petit changement incrémentiel de la position de l'élément d'image de 2,5 microns). Le fichier de gravure correspondant est une image numérique binaire des éléments d'image, compensée pour la croissance anticipée de la taille des éléments d'image numériques après qu'ils aient été imprimés.
Pour concevoir des lentilles qui présentent des caractéristiques appropriées pour l'épaisseur de substrat particulière qui est utilisée, les lentilles devraient présenter une largeur du point focal qui est sensiblement égale à la taille de l'élément d'image, ou qui diffère de la taille de l'élément d'image d'une quantité prédéterminée, de préférence pas plus de 20 %. Un procédé approprié est décrit dans la demande PCT PCT/AU2010/000243, et comprend une mesure de la largeur des éléments d'image.
La mesure des caractéristiques des lignes héliogravées peut être accomplie en utilisant une variété de procédés connus. Par exemple, la largeur de ligne moyenne peut être déterminée en imprimant un gabarit de calibrage à la presse constitué d'échantillons de lignes d'une taille donnée et qui présentent des densités différentes, où chaque échantillon représente typiquement une valeur de densité de un pour cent à quatre-vingt dix-neuf pour cent. Le gabarit est ensuite imagé sur un film ou une plaque, et est imprimé sur le côté lisse d'un substrat à effet optique. Le résultat imprimé est alors balayé en utilisant un densitomètre, ou un outil similaire, afin de déterminer la largeur des lignes imprimées.
Alternativement, la largeur de ligne moyenne peut être mesurée directement, par exemple en utilisant un microscope équipé d'un réticule qui affiche des incréments de mesure. Dans le procédé direct, un échantillon de lignes peut être mesuré dans chaque gamme de valeurs tonales, enregistré, et leur taille moyenne peut être calculée.
Pour obtenir des paramètres de lentille appropriés pour des éléments d'image d'une largeur donnée et pour un substrat d'une épaisseur donnée, la relation suivante entre l'épaisseur de jauge t et les paramètres de lentille s (hauteur de gauchissement), w (largeur), R (rayon de courbure), P (constante conique de la lentille) et n (indice de réfraction) est optimisée:
Figure BE1020133A3D00231
où h est la demi-largeur mesurée d'une ligne imprimée, et A est obtenu par:
Figure BE1020133A3D00232
dans laquelle:
Figure BE1020133A3D00233
L'épaisseur t peut être optimisée par rapport à un ou à plusieurs des paramètres de lentille R, n, P, w et s de la façon habituelle, c'est-à-dire en prenant les dérivées partielles de l'expression dans l'équation (2) par rapport à un ou à plusieurs de ces paramètres et en fixant les dérivées partielles égales à zéro. Le système d'équations obtenu peut être résolu de façon analytique ou numérique dans le but de trouver le réglage des paramètres de la lentille qui donne l'épaisseur de lentille optimale.
L'optimisation peut être une optimisation contrainte. Par exemple, pour des substrats pour billets de banque, il est souhaitable de limiter t à une gamme de valeurs qui est comprise entre environ 85 microns et 100 microns. Des procédés d'optimisation contrainte sont connus dans la technique.
Nous avons constaté qu'aussi longtemps que la taille du point focal ne dépasse pas la largeur moyenne d'un point de simili imprimé de plus de 20 %, la qualité de l'image n'est pas compromise. Nous avons également constaté que le fait de produire simplement une conception non focalisante arbitraire dégrade considérablement la qualité de l'image, avec comme résultat une image objectivement floue. La taille du point focal peut également être légèrement inférieure à la largeur moyenne, de préférence pas inférieure de plus de 20 %.
De nombreuses variations peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus sans sortir de l'esprit et de la portée de la présente invention. Par exemple, les éléments sécurisés décrits ci-dessus peuvent être fabriqués séparément, et être ensuite appliqués à un document sécurisé, ou ils peuvent être appliqués à un document sécurisé in situ, par exemple à l'intérieur d'une région de fenêtre ou de demi-fenêtre.
Traduction des légendes de dessins
Figure 1(a) 12 à 15 microns 45 à 50 microns 10 microns
Figure 1(d)
Image 1 Image 2
Figure 2(a) 12 à 15 microns 63,50 microns 10 microns
Figure 6
Trame

Claims (25)

1. Elément sécurisé, comprenant: une pluralité d'éléments de focalisation, un premier groupe d'éléments d'image, et un deuxième groupe d'éléments d'image, chaque élément d'image étant situé dans un plan d'objet de manière à être visible à travers un élément de focalisation, et étant situé à une distance de l'élément de focalisation telle que la largeur du point focal de l'élément de focalisation dans le plan d'objet soit sensiblement égale à la taille de l'élément d'image ou diffère de la taille de l'élément d'image d'une quantité prédéterminée, dans lequel des éléments d'image du premier groupe sont visibles dans une première gamme d'angles de visée, et des éléments d'image du deuxième groupe sont visibles dans une deuxième gamme d'angles de visée, et dans lequel une deuxième image formée dans la deuxième gamme d'angles de visée est une version à contraste inversé d'une première image qui est formée dans la première gamme d'angles de visée.
2. Elément sécurisé selon la revendication 1, dans lequel les éléments d'image sont d'une couleur autre que le noir.
3. Elément sécurisé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments d'image présentent une distribution de taille ou une distribution spatiale qui correspond aux niveaux de gris ou niveaux de luminosité d'une image monochromatique d'entrée.
4. Elément sécurisé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments d'image sont des éléments d'image imprimés.
5. Elément sécurisé selon la revendication 4, dans lequel les éléments d'image sont des éléments héliogravés, imprimés en offset, sérigraphiés ou imprimés de façon flexographique.
6. Elément sécurisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les éléments d'image sont des éléments d'image gaufrés.
7. Elément sécurisé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couleur du premier groupe d'éléments d'image est différente de la couleur du deuxième groupe d'éléments d'image.
8. Elément sécurisé selon la revendication 6, dans lequel les éléments d'image sont des éléments de diffraction ou des éléments de réseau en sous-longueur d'onde.
9. Elément sécurisé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de focalisation sont située sur un côté d'un substrat transparent ou translucide.
10. Elément sécurisé selon la revendication 9, dans lequel les éléments d'image sont situés sur le côté opposé du substrat transparent ou translucide.
11. Elément sécurisé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments d'image sont des éléments de ligne.
12. Elément sécurisé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de focalisation sont des lentilles de réfraction ou de diffraction partiellement cylindriques, ou des plaques zonales.
13. Elément sécurisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel les éléments de focalisation sont des micro- lentilles de réfraction ou de diffraction partiellement sphériques ou à base polygonale.
14. Elément sécurisé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la quantité prédéterminée avec laquelle la largeur du point focal varie par rapport à la taille des éléments d'image n'est pas supérieure à 20 % de la taille des éléments d'image.
15. Dispositif de sécurité, comprenant un élément sécurisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14.
16. Procédé de formation d'un dispositif de sécurité, comprenant les étapes suivantes: prévoir un substrat transparent ou translucide, appliquer une pluralité d'éléments de focalisation sur une première surface du substrat, et appliquer un premier groupe d'éléments d'image et un deuxième groupe d'éléments d'image sur une surface d'image du substrat, chaque élément d'image étant situé dans un plan d'objet de manière à être visible à travers un élément de focalisation, et étant situé à une distance de l'élément de focalisation telle que la largeur du point focal de l'élément de focalisation dans le plan d'objet soit sensiblement égale à la taille de l'élément d'image ou diffère de la taille de l'élément d'image d'une quantité prédéterminée, dans lequel des éléments d'image du premier groupe sont visibles dans une première gamme d'angles de visée, et des éléments d'image du deuxième groupe sont visibles dans une deuxième gamme d'angles de visée, et dans lequel une deuxième image formée dans la deuxième gamme d'angles de visée est une version à contraste inversé d'une première image qui est formée dans la première gamme d'angles de visée.
17. Procédé selon la revendication 15, dans lequel les éléments d'image sont d'une couleur autre que le noir.
18. Procédé selon la revendication 15 ou la revendication 16, dans lequel les éléments d'image présentent une distribution de taille ou une distribution spatiale qui correspond aux niveaux de gris ou aux niveaux de luminosité d'une image monochromatique d'entrée.
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, dans lequel les éléments de focalisation sont appliqués par gaufrage.
20. Procédé selon la revendication 18, dans lequel les éléments de focalisation sont gaufrés dans une couche d'encre durcissable par rayonnement qui est appliquée sur la première surface du substrat.
21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, dans lequel les éléments d'image sont appliqués par un procédé d'impression.
22. Procédé selon la revendication 20, dans lequel les éléments d'image sont appliqués par héliogravure, impression offset, sérigraphie ou impression flexographique.
23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, dans lequel les éléments d'image sont appliqués par gaufrage.
24. Document sécurisé, comprenant un élément sécurisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, un dispositif de sécurité selon la revendication 14, ou un dispositif de sécurité fabriqué suivant le procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 22.
25. Document sécurisé selon la revendication 23, dans lequel l'élément sécurisé ou le dispositif de sécurité est situé à l'intérieur d'une région de fenêtre ou de demi-fenêtre du document sécurisé.
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