BE1020247A5 - Dispositif variable optiquement a canaux multiples. - Google Patents
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Abstract
L'invention divulgue un élément sécurisé, un dispositif comprenant cet élément, et un procédé de fabrication dudit dispositif, l'élément comprenant des éléments de focalisation et des éléments d'image situés dans un plan d'objet de telle sorte que chaque élément d'image soit associé à l'un des éléments de focalisation, le plan d'objet comprenant des première et deuxième régions secondaires distinctes produisant des première et deuxième images (partielles) variables optiquement, un élément d'image de la première région secondaire étant déphasé par rapport à un élément d'image de la deuxième région secondaire.
Description
Dispositif variable optiquement à canaux multiples 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 devient visible. Des dispositifs comprenant des lentilles non cylindriques, par exemple ceux comprenant des réseaux bidimensionnels de microlentilles sphériques, sont également connus.
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. Des dispositifs lenticulaires connus tels qu'ils sont décrits ci-dessus, étant donné qu'ils sont relativement épais (plusieurs centaines de microns), sont inappropriés pour être appliqués à des documents sécurisés souples.
Pour éviter d'augmenter considérablement l'épaisseur d'un billet de banque, des micro-lentilles qui présentent une distance focale relativement petite, et qui doivent par conséquent présenter une dimension transversale relativement petite (peut-être de l'ordre de 50 à 65 microns, ou moins), sont souhaitables. Des lentilles de cette taille imposent des contraintes significatives sur les procédés qui peuvent être utilisés pour appliquer les éléments d'image sur le plan d'objet. Par exemple, l'héliogravure (quelquefois appelée rotogravure) peut à l'heure actuelle seulement produire de façon cohérente des largeurs de ligne imprimées de 35 microns, ou plus. Avec cette largeur de ligne, des lentilles de dimension transversale de 65 microns sont seulement suffisamment larges pour permettre l'implantation d'effets variables optiquement très simples, tels que des images basculantes monochromatiques, dans lesquels le contraste de 1'image passe de positif a négatif lorsque l'angle de visss change. Des effets multi-trames plus complexes ne sont pas possibles par héliogravure à cause de la limitation concernant la taille minimum des caractéristiques héliogravées.
On a constaté que des effets simples, tels que les images basculantes décrites ci-dessus, peuvent facilement être contrefaites en utilisant seulement des techniques d'impression. Ces effets présentent par conséquent une valeur de sécurité limitée. Leur valeur de sécurité pourrait potentiellement être accrue en imprimant des lignes qui sont nettement plus petites que 35 à 45 microns. Toutefois, la difficulté a consisté en ce qu'il n'est pas possible d'imprimer de façon fiable des lignes nettement plus petites que 35 à 45 microns en utilisant l'héliogravure traditionnelle.
Au vu des difficultés décrites ci-dessus, il est souhaitable de disposer d'un dispositif de sécurité qui résiste mieux à la contrefaçon, tout en pouvant être produit par une plus large variété de techniques d'impression sécurisées, y compris 1'héliogravure.
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 uÏ160j-1Ç[U65 / de SiïTiulâtiOiiS u6 traÇ3.y6 de Γ3.ÿOÜ3 OU de ul€5UI83 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), Journal japonais de physique appliquée 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 sous 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: nj * Sin (a ) = n * Sin (Θ ) , 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 n! est l'indice de réfraction de l'air (à titre d'approximation ni 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 à 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 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 réqion 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 Lo 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.
Résumé de 1'invention
La présente invention fournit, dans un premier aspect, un élément sécurisé, comprenant une pluralité d'éléments de focalisation et une pluralité d'éléments d'image, les éléments d'image étant situés dans un plan d'objet, de telle sorte que chaque élément d'image soit associé à un des éléments de focalisation, dans lequel le plan d'objet comprend au moins des première et deuxième régions secondaires distinctes, et dans lequel un élément d'image à l'intérieur de la première région secondaire est déphasé d'une distance de déphasage par rapport à un élément d'image à l'intérieur de la deuxième région secondaire, et dans lequel les première et deuxième régions secondaires produisent des première et deuxième images ou images partielles variables optiquement.
L'introduction d'un déphasage entre les régions secondaires fournit un nombre accru d'images d'animation comparativement à des dispositifs lenticulaires standards en utilisant la même taille d'élément d'image en dessous de la lentille. En principe, il n'y a pas de limite au nombre d'images d'animation qui peuvent être produites en utilisant des dispositifs selon l'invention.
Selon l'invention, les éléments d'image de la première région secondaire et/ou de la deuxième région secondaire sont appariés avec des éléments d'image complémentaires, de telle sorte que la première image variable optiquement et/ou la deuxième variable optiquement soit (soient) une (des) image (s) basculante (s).
Une image basculante est une image qui bascule entre différents états, par exemple entre un état positif et un état négatif, à différents angles de visée.
De préférence, les éléments de focalisation sont situés à une distance t du plan d'objet qui est inférieure à la distance focale des éléments de focalisation. La distance t est de préférence telle que la largeur du point focal des éléments de focalisation dans le plan d'objet soit sensiblement égale à la taille des éléments d'image, ou diffère de la taille des éléments d'image d'une quantité prédéterminée tout en produisant encore les première et deuxième images.
Le décalage des éléments de focalisation dans une position légèrement extra-focale, mais qui permet encore à l'élément sécurisé de former une image reconnaissable, peut offrir à chaque élément de focalisation la possibilité de projeter une intensité particulière, grâce à l'étendue du point focal de l'élément de focalisation dans le plan d'objet.
L'élément sécurisé peut en outre comprendre des régions secondaires supplémentaires, dans lesquelles un élément d'image à l'intérieur de chaque région secondaire supplémentaire est déphasé par rapport aux éléments d'image des première et deuxième régions secondaires, et dans lequel chaque région secondaire supplémentaire produit une image ou une image partielle supplémentaire qui change de luminosité lorsque l'angle de visée est changé. N'importe quel nombre de régions secondaires peut en principe être choisi, bien que le nombre maximum de régions secondaires dépendra d'une manière générale du nombre maximum de déphasages distincts qui peuvent être choisis dans le but de produire des images ou des images partielles qui peuvent être distinguées à différents angles de visée.
Les régions secondaires peuvent avoir n'importe quelle forme ou taille souhaitée. Dans un mode de réalisation, les régions secondaires ont des formes et des tailles différentes. Dans un mode de réalisation alternatif, un réseau de régions secondaires ayant sensiblement la même forme et/ou la même taille peut être prévu. Dans ce dernier cas, chaque région secondaire peut produire une image partielle, avec toutes les régions secondaires qui produisent ensemble une image composite, par exemple un portrait.
Les régions secondaires peuvent produire collectivement une image dans l'échelle des gris qui présente au moins trois niveaux de gris. Les niveaux de gris sont de préférence déterminés par les déphasages entre les éléments d'image dans les régions secondaires.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, les régions secondaires produisent collectivement une image dans l'échelle des gris qui semble changer de contraste de façon sensiblement continue lorsque l'angle de visée change. L'image projetée à chaque angle de visée est unique et résulte en une caractéristique hautement dynamique et affiche un effet qui est facilement reconnaissable et plus difficile a copier en utilisant des procédés d'impression seuls.
De préférence, les éléments d'image sont des éléments héliogravés. Alternativement, ils peuvent être des éléments gaufrés, imprimés en offset, sérigraphiés ou imprimés de façon flexographique. Les éléments d'image sont de préférence des éléments de ligne, mais ils peuvent également se présenter sous d'autres formes, telles que des points, d'autres formes géométriques, des caractères alphanumériques, et analogues, en fonction du procédé qui est utilisé pour appliquer les éléments d'image.
Si les éléments d'image sont des éléments de ligne, ils présentent de préférence une largeur qui est sensiblement égale à la moitié de la largeur des éléments de focalisation.
Les éléments de focalisation sont de préférence des lentilles cylindriques de réfraction ou de diffraction, ou des plaques zonales. Ils peuvent également être des micro-lentilles de réfraction ou de diffraction à base partiellement sphérique ou polygonale. Dans un autre mode de réalisation, les éléments de focalisation sont des lentilles cylindriques qui présentent un profil partiellement elliptique dans un plan perpendiculaire à l'axe de la lentille.
Dans un autre aspect, la présente invention fournit un dispositif de sécurité comprenant un élément sécurisé selon l'un quelconque des modes de réalisation ci-dessus.
Dans un aspect supplémentaire, l'invention fournit un document sécurisé comprenant un dispositif de sécurité selon le deuxième aspect de l'invention.
Dans encore un aspect supplémentaire, la présente invention fournit un substrat de billet de banque comprenant un element sécurisé selon l'un quelconque des modes de réalisation ci-dessus .
Dans encore un autre aspect, l'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 une pluralité d'éléments d'image sur une surface d'image du substrat, chaque élément d'image étant associé à l'un des éléments de focalisation, dans lequel la surface d'image comprend au moins des première et deuxième régions secondaires distinctes, et un élément d'image à l'intérieur de la première région secondaire est déphasé par rapport à un élément d'image à l'intérieur de la deuxième région secondaire, et dans lequel les première et deuxième régions secondaires produisent des première et deuxième images ou images partielles variables optiquement, dans lequel les éléments d'image de la première région secondaire et/ou de la deuxième région secondaire sont appariés avec des éléments d'image complémentaires, dans lequel la première image variable optiquement et/ou la deuxième image variable optiquement est (sont) une (des) images basculante(s).
Les éléments de focalisation peuvent être appliqués par gaufrage, par exemple en étant gaufrés dans une couche d'encre durcissable par rayonnement qui est appliquée sur la première surface du substrat.
Les éléments d'image sont de préférence appliqués par héliogravure. Ils peuvent également être appliqués par gaufrage, impression offset, sérigraphie ou impression flexographique.
Brève description des dessins
Certains modes de réalisation préférés de l'invention vont maintenant être décrits, à titre d'exemples non limitatifs seulement, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: la Figure 1 est une vue en plan d'une multiplicité de régions d'image variable optiquement à appliquer sur un élément sécurisé; la Figure 2 est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un élément sécurisé; la Figure 3 illustre un effet de basculement de contraste variable optiquement monochromatique (binaire) qui est produit par l'élément sécurisé qui est montré dans la Figure 2; la Figure 4 est une vue en plan agrandie d'une partie de l'élément sécurisé qui est montré dans la Figure 2; la Figure 5 montre un procédé pour introduire de multiples niveaux de gris dans un élément sécurisé; la Figure 6 illustre de façon schématique la manière avec laquelle l'affichage d'images ou d'images partielles à différents angles de visée peut être commandé; la Figure 7 montre un autre mode de réalisation d'un élément sécurisé qui produit une image variable optiquement à tons continus présentant un contraste qui change progressivement avec l'angle de visée; la Figure 8 montre un dispositif d'échelle des gris variable optiquement généré par une image en mode point; la Figure 9 montre la correspondance entre des pixels de l'image en mode point qui est montrée dans la Figure 8 et les éléments d'image du dispositif; et la Figure 10 est une vue rapprochée d'une partie de la maquette qui est montrée dans la Figure 9.
Description de modes de réalisation préférés
En se référant initialement à Figure 1, on peut voir une vue en plan d'un élément sécurisé 10, comprenant des régions secondaires 10A, 10B, 10C et 10D. La région secondaire 10A
produit une image 20A à un premier angle de visée. A un deuxième angle de visée, la région secondaire 10A subit un changement d'apparence, changeant de contraste pour afficher une image négative 20A'. Dans l'image 20A', les régions claires deviennent sombres, et les régions sombres (les lettres Ά' et MJ') deviennent claires.
De la même manière, la région secondaire 10B produit une image 20B à un premier angle de visée, et une image négative 20B' à un deuxième angle de visée, la région secondaire 10C produit des images positive et négative 20C, 20C', et la région secondaire 10D produit des images positive et négative 20D, 20D' .
Dans une imagerie lenticulaire conventionnelle, le passage du contraste de l'état positif à l'état négatif se produirait au même angle pour chacune des régions secondaires 10A-10D. Le mode de réalisation qui est montré dans Figure 1 produit un effet de type "image basculante" à canaux multiples plus complexe, en agençant les différentes régions secondaires 10A-10D de l'image lenticulaire de telle sorte qu'elles projettent leurs états positifs à l'observateur à différents angles de visée. Le résultat est un effet de basculement de contraste positif/négatif plus complexe qui est nettement plus difficile à contrefaire · en utilisant uniquement des procédés d'impression. Les présents inventeurs ont constaté à partir d'expériences qu'il n'est pas possible de simuler une projection de l'état positif de différentes régions secondaires d'image à différents angles de visée en utilisant uniquement des procédés d'impression.
En se référant maintenant à la Figure 2, on peut voir la position relative de lignes héliogravées pour des éléments d'iïïiâyô dans les différantes régions secondaires 10A—10D. La Figure 2 montre un élément sécurisé 40 comprenant une pluralité d'éléments de focalisation qui se présentent sous la forme de petites lentilles lenticulaires (cylindriques) 42. Les petites lentilles 42 sont situées à une distance t d'un plan d'objet 44 dans lequel une pluralité d'éléments d'image 45A, 45B, 45C, 45D sont situés. Les éléments d'image 45A sont appariés avec des éléments d'image complémentaires 45A', les éléments d'image 45B avec des éléments d'image complémentaires 45B', etc. La distance t est sensiblement égale à la distance focale des petites lentilles 42.
Les éléments d'image 45A et les éléments d'image complémentaires 45A' sont généralement de la même couleur pour produire une image basculante. Les éléments d'image 45B, etc., peuvent être de la même couleur que les éléments d'image 45A, ou peuvent être d'une couleur différente, si on le souhaite.
Les petites lentilles qui sont montrées dans la Figure 2 ont une largeur de 63,5 microns, et les éléments d'image 45A, etc., ont une largeur de 35 microns, c'est-à-dire approximativement égale à la moitié de la largeur des petites lentilles. La largeur de l'élément d'image peut être portée à plus de 35 microns, par exemple à 45 microns.
Les éléments d'image 45A et les éléments d'image complémentaires 45A' sont situés à l'intérieur de la région secondaire 10A de l'élément sécurisé. Lorsque l'élément sécurisé est regardé sous un premier angle ΘΑ, seuls les éléments d'image complémentaires "négatifs" 45A' de la région secondaire 10A se trouvent dans le champ de visée des petites lentilles 42, et donc l'image négative 20A' qui est montrée dans Figure 1 est apparente à l'observateur. D'autre part, lorsque l'on regarde sous un deuxième angle ΦΑ, seuls les éléments d'image "positifs" 45A sont visibles, produisant ainsi une image positive 20A pour l'observateur.
De façon similaire, lorsque l'élément sécurisé est regardé sous un angle ΘΒ, les éléments d'image complémentaires négatifs 45B' de la région secondaire 10B sont visibles et produisent une image négative 20B', alors que sous un deuxième angle ΦΒ, les éléments d'image positifs 45B deviennent visibles pour afficher une image positive 20B. L'homme du métier comprendra que les indications Ά' et 'B' peuvent être remplacées par 'C' et 'D' dans la discussion qui précède.
Chacune des paires d'éléments d'image et d'éléments d'image complémentaires, par exemple (45A, 45A') et (45B, 45B'), sont essentiellement identiques sur le plan de leurs caractéristiques physiques, et à l'intérieur d'une région secondaire particulière 10A ou 10B, la position des éléments d’image ou des éléments d'image complémentaires par rapport aux petites lentilles associées 42 ne varie pas. Toutefois, un déphasage a été introduit entre les éléments d'image dans différentes régions secondaires, dans le but de permettre à différentes régions secondaires d'afficher un basculement de contraste à différents angles, indépendamment des autres régions secondaires.
Dans l'exemple qui est montré dans la Figure 2, on peut voir un déphasage de ΔΒ pour les éléments d'image 45B par rapport aux éléments d'image 45A, un déphasage de AC pour les éléments d'image 45C par rapport aux éléments d'image 45A, et un déphasage de Δ0 pour les éléments d'image 45D par rapport aux éléments d'image 45A. Les déphasages correspondent dans ce cas à un quart, une moitié et trois quarts de la largeur des petites lentilles 42, bien que l'on comprendra qu'une variété de déphasages, qui ne sont pas nécessairement des multiples entiers du plus petit déphasage (qui dans ce cas est un quart de la largeur de la petite lentille), pourraient être utilisés.
La Figure 3 montre la séquence d'images vue par un observateur lorsque leur angle de visée par rapport à l'élément sécurisé est changé. A un premier angle de visée 30AB, les régions secondaires 10A et 10B projettent leur état positif, c'est-à-dire les images positives 20A et 20B, alors que les régions secondaires 10C et 10D projettent leur état négatif, c'est-à-dire les images négatives 20C' et 20D'. L'impression nette transmise à l'observateur est une image 25 composée d'images secondaires 20A, 20B, 20C' et 20D' .
Lorsque l'angle de visée est changé à 30AD, la région secondaire 10B bascule dans son état négatif 20B', alors que la région secondaire 10D bascule dans son état positif 20D. A l'angle de visée 30CD, la région secondaire 10A bascule dans son état négatif 20A', et la région secondaire 10C bascule dans son état positif 20C, de telle sorte que l'image 27 soit produite. Enfin, à l'angle 30BC, la région secondaire 10B revient dans son état positif 20B, alors que la région secondaire 10D revient dans son état négatif 20D', produisant l'impression de l'image 28 à l'observateur.
L'introduction des trois déphasages différents entre les différentes régions secondaires permet d'obtenir 4 images distinctes d'animation lenticulaire présentant une seule couleur et une seule forme d'élément d'image, par opposition aux dispositifs de la technique antérieure dans lesquels seulement 2 images d'animation seraient possibles: l'image 1 constituerait l'état positif de l'image entière, et l'image 2 constituerait l'état négatif de l'image entière.
En se référant maintenant à la Figure 4, on peut voir une partie 12 du plan d'objet 44 de l'élément sécurisé 40. La partie 12 enjambe les régions secondaires 10A et 10B du dispositif. On peut voir dans la vue fortement agrandie dans la partie inférieure de la Figure une région 13 de la partie 12. La région 13 comprend des éléments d’image 45B et des éléments d'image complémentaires 45A' et 45B'. Le trait pointillé 43 indique les frontières des lentilles associées 42. Les bords gauches des éléments d'image complémentaires 45Ά' sont basés sur les bords gauches des lentilles associées. D'autre part, les bords gauches des éléments d'image complémentaires 45B' de la région secondaire 10B sont déphasés d'une distance D du bord gauche des lentilles associées, et également des éléments d'image complémentaires 45Ά'. Dans l'exemple montré, le déphasage D correspond approximativement à un quart de la largeur des lentilles 42.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, la distance t entre les petites lentilles 42 et le plan d'objet 44 est prévue inférieure à la distance focale des petites lentilles. Il est particulièrement préférable que la distance t soit telle que la largeur du point focal des petites lentilles dans le plan d'objet 44 dépende de la taille des éléments d'image 45A et des éléments d'image complémentaires 45A' etc. Les paramètres des petites lentilles peuvent être choisis de telle sorte que la largeur du point focal sur l'axe soit sensiblement égale à la largeur d'un élément d'image 45A, ou se situe à l'intérieur de 20 % de la largeur des éléments d'image 45A, par exemple en utilisant des procédés tels que ceux décrits dans notre demande PCT conjointe n° PCT/AU2010/000243, dont l'intégralité est incorporée ici à titre de référence.
L'augmentation de la largeur du point focal permet une variabilité de la luminosité d'un élément d'image 45A ou d'un élément d'image complémentaire 45A' particulier, etc., lorsque l'on regarde à travers des petites lentilles 42, à cause du fait qu'à certains angles de visée, tous les points focaux ne se superposeront pas à l'élément d'image 45A ou à l'élément d'image complémentaire 45A' à cause de l'étendue finie du point. Plus l'augmentation de la largeur du point focal est importante, plus la gamme d'angles sur lesquels la luminosité de l'élément d'image peut être modifiée est grande.
Le principe peut être illustré en se référant aux Figures 5 et 6, dans lesquelles de petites lentilles identiques 142 qui présentent un axe optique 140 visualisent trois éléments d'image différents 145A, 145B, 145C à un angle hors d'axe 130. Les éléments d’image présentent chacun une largeur w, qui est approximativement égale à la largeur du point focal. On appréciera bien entendu le fait que la largeur du point focal peut être différente sur l'axe ou hors d'axe, mais nous supposons qu'elle est constante pour les besoins de illustration. Nous avons constaté pour des lentilles de 63,5 microns de largeur utilisées pour fabriquer des prototypes de dispositifs que la largeur du point focal est approximativement de 30 microns sur l'axe, et approximativement de 23 microns aux points qui sont nettement hors d'axe (à proximité des bords de l'angle de lobe des petites lentilles).
Pour l'élément d'image 145C qui est montré dans la Figure 6, le point focal de la petite lentille cylindrique 142 recouvre complètement l'élément d'image 145C, et donc la luminosité maximum pour l'élément d'image 145C est observée par l'observateur. Si l'élément d'image est décalé, de telle sorte qu'il se situe à la position 145A, sensiblement aucune lumière l'atteint l'élément d'image 145A parce qu'aucune partie du point ne se superpose à l'élément d'image. D'autre part, dans une position intermédiaire 145B où l'élément d'image se situe sur l'axe optique 130, approximativement la moitié de la région du point tombe sur l'élément d'image 145B. L'observateur verra donc une luminosité qui correspond approximativement à 50 % de la luminosité de l'élément d'image 145A (en supposant un point d'intensité constante), lorsque l'on regarde sous le même angle. Dans le cas montré, avec trois positions différentes de l'élément d'image, il y a donc trois niveaux de gris uniques visibles sous un angle de visee particulier. Lorsque l'angle de visée change, la quantité de superposition entre le point focal et les éléments d'image changera. L'observateur verra donc un ensemble différent de niveaux de gris uniques à chaque angle de visée, jusqu'à un maximum de 3 niveaux de gris.
On appréciera le fait qu'une gamme sensiblement continue de positions d'élément d'image est possible, qui est limitée uniquement par la résolution du procédé qui est utilisé pour appliquer les éléments d'image sur le plan d'objet 44. Par exemple, dans le cas de caractéristiques imprimées par gravure, le nombre de niveaux de gris uniques projetés à l'observateur à un angle de visée dépend de la résolution de gravure utilisée pour fabriquer le cylindre d'héliogravure. Si les petites lentilles ont une largeur de 63,5 microns et que la résolution de gravure pour le procédé de gravure est de 6400 points par pouce, ceci correspond à 16 positions addressables différentes en dessous de chaque lentille (16 = 63,5 / [25400 / 6400]), et donc un maximum de 16 niveaux de gris uniques projetés à l'observateur sous n'importe quel angle de visée. Dans cet exemple, il est supposé que: (i) la largeur du point focal est sensiblement constante, et approximativement égale à la moitié de la largeur des petites lentilles 142; (ii) la largeur des éléments d'image 145A, 145B, 145C est approximativement la même que la largeur du point focal; (iii) la largeur du point focal est (approximativement) un multiple entier du plus petit changement de position possible de l'élément d'image, dans ce cas la résolution de gravure pour le procédé de gravure.
Dans le mode de réalisation qui est montré dans les Figures 1 à 3, les quatre positions d'élément d'image différentes correspondent eux éléments u'imctçje 45A et eux éléments uf iïuege complémentaires 45A', ainsi qu'à leurs contreparties déphasées 45B/45B', 45C/45C' et 45D/45D'. Lorsque la distance t entre les petites lentilles 42 et le plan d'objet 44 est inférieure à la distance focale des petites lentilles, un maximum de quatre niveaux de gris différents est possible à n'importe quel angle de visée donné (en supposant à nouveau les conditions (i) à (iii)), ce qui donne une image variable optiquement à canaux multiples qui présente un changement de contraste d'échelle des gris (par opposition au basculement de contraste binaire qui est montré dans les Figures 1 à 4).
Une vue en plan d'un élément sécurisé à canaux multiples dans une telle échelle des gris, qui présente un maximum de quatre niveaux de gris différents à n'importe quel angle de visée donné, est montrée dans la Figure 7, dans laquelle les représentations 201 à 205 montrent l'élément sécurisé tel qu'on le voit à partir de 5 angles de visée différents. Par exemple, la vue 201 présente 3 niveaux de gris différents, et la vue 202 présente seulement 2 niveaux de gris. A cause de l'étendue finie du point dans le plan d’objet de l'élément sécurisé, il y aura également des vues intermédiaires entre ces représentations présentant jusqu'à 4 niveaux de gris, et l'observateur verra un changement de contraste sensiblement continu lorsque l'angle de visée change. En principe, le nombre total de niveaux de gris projetés lorsque l'angle de visée est changé de façon continue est infini. Par conséquent, l'effet de basculement de contraste de niveau de gris positif/négatif peut être décrit comme projetant un continuum d'images et un continuum de niveaux de gris lorsque l'angle de visée est changé.
En se référant maintenant à la Figure 8, on peut voir une partie d'un élément sécurisé alternatif 310 qui présente une pluralité de petites lentilles partiellement cylindriques 342 ainsi qu'un réseau de régions secondaires 320 dans le plan d'objet 344 des petites lentilles 342. Les niveaux de gris des régions secondaires sont basés sur les niveaux de gris d'une image d'entrée (image en mode point) 300. L'image d'entrée en mode point présente dans ce cas des niveaux de gris allant de 0 à 255. Chaque pixel de l'image en mode point 300 est mappé à une région secondaire respective 320 qui comporte une région carrée de 63,5 microns x 63,5 microns dans le plan d'objet 344 de l'élément sécurisé 310. Chaque région secondaire contient un élément d'image héliogravé 345 d'une largeur de 35 microns, et les bords gauches des éléments d'image 345 sont décalés de l'axe optique d'une distance qui dépend du niveau de gris du pixel correspondant dans l'image en mode point 300. Par exemple, pour un niveau de gris de l'image en mode point de 255, le bord gauche d'un élément d'image serait situé sur l'axe optique, de telle sorte que pour l'angle de visée 331 qui est montré dans la Figure 8, on obtiendrait une luminosité maximum.
Les déphasages, et par conséquent les niveaux de gris vus à un angle de visée particulier, peuvent être fixés par n'importe quel nombre de procédés. La relation la plus simple entre les déphasages et les niveaux de gris consiste à supposer une relation linéaire entre les deux, de telle sorte que pour l'angle de visée 331 qui est montré dans la Figure 8, un déphasage d'une moitié de la largeur du point focal donne une diminution de 50 % de la luminosité (c'est-à-dire, un niveau de gris de 127), un déphasage d'un quart donne une diminution de 25 % (c'est-à-dire, un niveau de gris de 191), etc. Une modélisation plus sophistiquée de la relation peut être effectuée en tenant compte de ce qui suit: une diminution de la largeur du point focal lorsqu'il se déplace hors d'axe; un changement non linéaire de la position du point focal en fonction de l'angle de visée; une intensité de point non constante; la distance entre l'observateur et l'élément sécurisé.
Par exemple, si l'on suppose un point Gaussien présentant des paramètres (χ(θ),σ), et que le centre du point focal présente une position dépendant de l'angle de visée 5c(0) déterminée par la loi de Snell, on peut dériver la relation suivante entre la luminosité d'un élément d'image de largeur w et un déphasage d observé à l'angle Θ, sur la base de considérations géométriques : f* Γ J d + w/2 -*(θ)^ Jd-wl 2-x(0)^
me) « r—Æ JJ
où erf est la fonction d'erreur, et la position du point focal dans le plan d'objet est donnée par: ~m- , "f9 .
où t est la distance entre le sommet de la petite lentille et le plan d'objet, et n est l'indice de réfraction du matériau de la petite lentille.
Dans la pratique, nous avons constaté que le fait de supposer une relation linéaire simple entre le niveau de gris et le déphasage est suffisant pour reproduire les niveaux de gris d'une image d'entrée en mode point dans l'image variable optiquement qui est projetée à l'observateur à partir du dispositif 310.
Chaque élément d'image 345 à l'intérieur d'un "pixel" 320 de l'élément sécurisé 310 présente un déphasage particulier par rapport à l'axe optique des petites lentilles 342. Chaque groupe de pixels 345 présentant le même déphasage correspondra à un niveau de gris particulier dans l'image d'entrée en mode v-v ^ -ί *> +- onn ~ a ^ ^ ,· i « ii », punit joo. rwui uuc _liilcl y tr o^iiipicnaiiL m λ il piAciO/ -LJ- y a. u. j_ a.
donc m x n régions secondaires à l'intérieur de l'élément sécurisé 310, avec les éléments d'image 345 dans les pixels (régions secondaires) 320 présentant un niveau de gris particulier qui sont déphasés par rapport aux pixels présentant des niveaux de gris différents, le déphasage étant déterminé par la différence entre les niveaux de gris. Les m x n régions secondaires font partie d'une image collective 321 lorsque le dispositif est regardé sous l'angle 331.
Lorsque l'angle de visée passe de l'angle 331 à l'angle 332, l'observateur voit un passage sensiblement continu de l'image collective 321 à l'image collective 322. De la même manière, un changement supplémentaire de l'angle de visée à l'angle 333 entraîne un changement de contraste continu des éléments d'image 345, de telle sorte que l'élément sécurisé 310 prenne l'apparence de l'image 323, etc. jusqu'à ce qu'il se produise une inversion complète des niveaux de gris et que le négatif 325 de l'image 321 devienne visible.
En se référant maintenant aux Figures 9 et 10, on peut voir la correspondance entre les pixels de l'image en mode point dans l'échelle des gris 300 et les éléments d'image du dispositif variable optiquement correspondant. L'image en mode point 300 est représentée sous la forme d'une série de lignes imprimées parallèles dans la maquette 400. Par exemple, lors de la focalisation sur la région 360 de l'image en mode point qui correspond à la région 460 de la maquette, les pixels 361 et 362 qui présentent des déphasages différents par rapport aux lentilles associées (non montrées), et qui sont bien entendu également déphasés les uns par rapport aux autres, sont représentés par des éléments de ligne 461 et 462 dans des régions secondaires respectives.
Dans un exemple représentatif d'un procédé pour fabriquer des dispositifs variables optiquement sensiblement tels qu'ils sont décrits ci-dessus, une couche d'une encre durcissable aux ultraviolets est appliquée sur un côté d'un film de polypropylène orienté bi-axialement de 75 microns d'épaisseur (BOPP). L'encre UV est ensuite gaufrée avec les structures de lentille 42 et 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 42 est héliogravée avec des éléments d'image d'une seule couleur, les éléments d'image étant déphasés les uns par rapport aux autres et/ou aux lentilles associées selon la manière appropriée.
Une couleur préférée pour les éléments d'image est une couleur qui produira un contraste suffisant tout en étant encore difficile à imiter. Des essais ont été réalisés avec de l'encre noire, mais 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 10160 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 déphasés, compensée pour la croissance anticipée de la taille des éléments d'image numériques après qu'ils aient été imprimés.
Légendes des dessins
Figure 2
Axe optique Angles de visée Décalages relatifs des lignes d'état positif (et des lignes d'état négatif) pour chaque angle de visée
Figure 3
Angle de visée 1:
Les régions secondaires A et B projettent un état positif
Les régions secondaires C et D projettent un état négatif
Angle de visée 2:
Les régions secondaires D et A projettent un état positif
Les régions secondaires B et C projettent un état négatif
Angle de visée 3:
Les régions secondaires C et D projettent un état positif
Les régions secondaires A et B projettent un état négatif
Angle de visée 4:
Les régions secondaires B et C projettent un état positif
Les régions secondaires D et A projettent un état négatif
Figure 5
Grandeur de la composante perpendiculaire du vecteur de déplacement = un multiple non entier d'une demi-largeur de lentille
Figure 6
Axe optique Dimensions en microns Légendes des dessins (suite)
Figure 8
Chaque point sur chaque contour d'intensité se déplace dans une direction qui est perpendiculaire à la direction de la tangente locale Angle de visée = 0,00 Largeur focale Angle de visée = 0,25 Largeur focale Angle de visée = 0,50 Largeur focale Angle de visée = 0,75 Largeur ,focale Angle de visée = 1,00 Largeur focale
Claims (32)
1. Elément de sécurité, comprenant une pluralité d'éléments de focalisation et une pluralité d'éléments d'image, les éléments d'image étant situés dans un plan d'objet, de telle sorte que chaque élément d'image soit associé à l'un des éléments de focalisation, dans lequel le plan d'objet comprend au moins une première et une deuxième régions secondaires distinctes, et un élément d'image à l'intérieur de la première région secondaire est déphasé d'une distance de déphasage par rapport à un élément d'image à l'intérieur de la deuxième région ~ ~ 1 V** ^ 4-t- dans lequel les première et deuxième régions secondaires produisent des première et deuxième images ou images partielles variables optiquement.
2. Elément de sécurité selon la revendication 1, dans lequel les éléments d'image de la première région secondaire et/ou de la deuxième région secondaire sont appariés avec des éléments d'image complémentaires, dans lequel la première image variable optiquement et/ou la deuxième image variable optiquement est (sont) une (des) image(s) basculante(s).
3. Elément de sécurité selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel les éléments de focalisation sont situés à une distance t du plan d'objet qui est inférieure à la distance focale des éléments de focalisation.
4. Elément de sécurité selon la revendication 3, dans lequel la distance t est telle que la largeur du point focal des éléments de focalisation dans le plan d'objet soit sensiblement égale à la taille des éléments d'image, ou diffère de la taille des éléments d'image d'une quantité prédéterminée tout en produisant encore les première et deuxième images.
5. Elément de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre des régions secondaires supplémentaires, dans lequel un élément d'image à l'intérieur de chaque région secondaire supplémentaire est déphasé par rapport aux éléments d'image des première et deuxième régions secondaires, et chaque région secondaire supplémentaire produit une ' image ou une image partielle variable optiquement supplémentaire.
6. Elément de sécurité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les régions secondaires produisent une image dans l'échelle des gris qui présente au moins trois niveaux de gris.
7. Elément de sécurité selon la revendication 6, dans lequel les niveaux de gris sont déterminés par les déphasages entre les éléments d'image dans les régions secondaires.
8. Elément de sécurité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments d'image des régions secondaires sont déphasés de différentes distances par rapport aux éléments de focalisation associés.
9. Elément de sécurité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de focalisation sont situés sur un seul côté d'un substrat transparent ou translucide.
10. Elément de sécurité selon la revendication 9, dans lequel les éléments d'image et, si cela est applicable, les éléments d'image complémentaires, sont situés sur le côté opposé du substrat transparent ou translucide.
11. Elément de sécurité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la luminosité et/ou le contraste des images ou des images partielles variables optiquement change lorsque l'angle de visée change.
12. Elément de sécurité selon la revendication 11, dans lequel les régions secondaires produisent collectivement une image à demi-tons ou à tons continus image qui semble modifier le contraste d'une façon sensiblement continue lorsque l'angle de visée change.
13. Elément de sécurité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments d'image sont des éléments héliogravés.
14. Elément de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel les éléments d'image sont des éléments gaufrés, imprimés en offset, sérigraphiés ou imprimés de façon flexographique.
15. Elément de sécurité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments d'image sont des éléments de ligne.
16. Elément de sécurité selon la revendication 15, dans lequel chacun des éléments de ligne présente une largeur qui est sensiblement égale ou supérieure à la moitié de la largeur des éléments de focalisation.
17. Elément de sécurité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la distance de déphasage est inférieure à ou égale à la moitié de la largeur des éléments de focalisation.
18. Elément de sécurité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de focalisation sont des lentilles cylindriques de réfraction ou de diffraction, ou des plaques zonales.
19. Elément de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel les éléments de focalisation sont des micro-lentilles de réfraction ou de diffraction partiellement sphériques ou à base polygonale.
20. Dispositif de sécurité comprenant un élément sécurisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 19.
21. Document sécurisé comprenant le dispositif de sécurité selon la revendication 20.
22. Substrat de billet de banque comprenant un élément sécurisé selon l'une quelconque des revendications 1 a 19.
23. 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 une pluralité d'éléments d'image sur une surface d'image du substrat, chaque élément d'image étant associé à l'un des éléments de focalisation, dans lequel la surface d'image comprend au moins des première et deuxième régions secondaires distinctes, et un élément d'image à l'intérieur de la première région secondaire est déphasé par rapport à un élément d'image à l'intérieur de la deuxième région secondaire, et dans lequel les première et deuxième régions secondaires produisent des première et deuxième images ou images partielles variables optiquement.
24. Procédé selon la revendication 23, dans lequel les éléments de focalisation sont appliqués par gaufrage.
25. Procédé selon la revendication 24, 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.
26. Procédé selon l'une quelconque des revendications 23 à 25, dans lequel les éléments d'image sont appliqués par héliogravure.
27. Procédé selon l'une quelconque des revendications 23 à 25, dans lequel les éléments d'image sont appliqués par gaufrage, impression offset, sérigraphie ou impression flexographique.
28. Procédé selon l'une quelconque des revendications 23 à 27, dans lequel les éléments d'image de la première région secondaire et/ou de la deuxième région secondaire sont appariés avec des éléments d'image complémentaires, dans lequel la première image variable optiquement et/ou la deuxième image variable optiquement est (sont) une (des) image(s) basculante(s).
29. Procédé selon l'une quelconque des revendications 23 à 28, dans lequel la surface d'image comprend en outre des régions secondaires supplémentaires, un élément d'image à l'intérieur de chaque région secondaire supplémentaire étant déphasé par rapport aux éléments d'image des première et deuxième régions secondaires, chaque région secondaire supplémentaire produisant une image ou une image partielle variable optiquement supplémentaire.
30. Procédé selon l'une quelconque des revendications 23 à 29, dans lequel des éléments d'image des régions secondaires sont déphasés de différentes distances par rapport aux éléments de focalisation associés.
31. Procédé selon l'une quelconque des revendications 23 à 30, dans lequel les régions secondaires produisent une image dans l'échelle des gris qui présente au moins trois niveaux de gris.
32. Procédé selon la revendication 31, dans lequel les niveaux de gris sont déterminés par les déphasages entre les éléments d'image dans les régions secondaires.
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