EP4448296A1 - Dispositif de securite utilisable pour generer une image projetee agrandie utilisant des microlentilles et une couche de metal perforee - Google Patents

Dispositif de securite utilisable pour generer une image projetee agrandie utilisant des microlentilles et une couche de metal perforee

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EP4448296A1
EP4448296A1 EP22850583.0A EP22850583A EP4448296A1 EP 4448296 A1 EP4448296 A1 EP 4448296A1 EP 22850583 A EP22850583 A EP 22850583A EP 4448296 A1 EP4448296 A1 EP 4448296A1
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EP
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pattern
layer
microlenses
microlens
patterns
Prior art date
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EP22850583.0A
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German (de)
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Paul AZUELOS
Marie MAZZOLINI
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Idemia France SAS
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Filing date
Publication date
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    • B42D25/435—Marking by removal of material using electromagnetic radiation, e.g. laser

Definitions

  • Security device usable to generate an enlarged projected image using microlenses and a perforated metal layer
  • the present invention relates to the field of security devices, and in particular optical security devices.
  • the invention applies in a non-exclusive manner to security documents, for example physical identity documents, such as a passport, an identity card, a driving licence, a residence permit, etc.
  • security documents for example physical identity documents, such as a passport, an identity card, a driving licence, a residence permit, etc.
  • identity documents also known as identity documents. These documents must be easily authenticated and difficult to counterfeit (if possible tamper-proof). This market concerns a wide variety of documents, such as identity cards, passports, access badges, driving licenses, etc., which can be in different formats (cards, booklets, etc.).
  • Various types of security devices can be integrated into these documents to facilitate their authentication. For example, markings, printings, overlapping layers can be used so that, during authentication, there are no doubts about the authenticity of the document (and a fortiori about the identity of the bearer of this document). These devices are in fact intended to limit the risk of fraud, falsification or counterfeiting.
  • these devices must be able to be observed by an operator or by a sensor of a camera which delivers automatically processed images (for example by a model obtained by automated learning).
  • a sensor of a camera which delivers automatically processed images (for example by a model obtained by automated learning).
  • devices with fine and complex characteristics are sought after because they are difficult to reproduce, but they are on the other hand difficult to detect/process.
  • the present invention relates to a security device that can be used to generate an enlarged projected image on a surface spaced a given distance from the device when the device has a first face placed opposite the spaced surface (for example, the first face and the spaced surface are spaced apart by the given distance and are substantially parallel in this configuration) and when a second face of the document opposite the first face is illuminated, the document comprising, on the first face to second face:
  • the second layer of metal comprises a plurality of patterns, each pattern being formed by one or more perforations of the metal layer, each pattern of the plurality of patterns also being associated with a microlens of the network of microlenses (each pattern substantially faces a microlens), so that when the second face of the document is illuminated, the Magnified projected image is formed on the spaced surface by the combination of the projections of each pattern by their associated microlens.
  • the inventors of the present invention have observed that the very short focal lengths of microlenses allow them to be used to produce a magnified projection of an object placed at a very close distance from the microlens. This makes it possible to produce a compact device, which can then be integrated into a security document (having a thickness of the order of a millimeter).
  • the metallic layer is substantially opaque, and it can be perforated by a material removal process (for example by application of a laser beam, or laser perforation) at the location of the perforations.
  • the perforations pass through the metal layer, they are through, and form openings through which the luminous flux passes.
  • said one or more perforations of each pattern of the second layer of metal are obtained by applying a laser beam.
  • the use of a laser beam is particularly interesting because it makes it possible to easily deliver personalized security devices (this laser beam is used during a personalization step), because the application of the laser beam can be done according to different paths between two security devices to form different patterns.
  • each pattern can indicate information relating to the user (date of birth, portrait, etc.)
  • all the patterns of the plurality of patterns have a maximum dimension which is smaller than the distance which separates the centers of two adjacent microlenses of the array of microlenses.
  • the maximum dimension of a pattern is for example the diameter of the circle in which this pattern is inscribed.
  • the distance which separates the centers of two microlenses is generally designated by the Anglo-Saxon expression of pitch.
  • This particular embodiment makes it possible to prevent a pattern from being projected by a microlens with which it is not associated, because it overlaps a location dedicated to the pattern of this microlens. In fact, this embodiment makes it possible to have an enlarged projected image of better quality.
  • the pattern is arranged inside a surface corresponding to the projection of the microlens associated with the pattern (the outline of the microlens, projected onto the second layer of metal which is parallel to the first layer, surrounds the pattern ).
  • the person skilled in the art will be able to choose the position of the pattern and its position as a function in particular of the focal distance of the microlens, of the given distance, and of the desired size of the enlarged projected image.
  • the second layer of metal comprises a first pattern and a second pattern (spaced apart to each be associated with a lens specific to the pattern) both comprising a portion of identical pattern ( between the two patterns), and in which the first pattern and the second pattern are placed with respect to their respective associated microlenses so that: a light ray passing through a point of the identical pattern portion of the first pattern and the center of the microlens associated with the first pattern, and a light ray passing through the same point of the identical pattern portion of the second pattern and the center of the microlens associated with the second pattern, intersect at the same location of the spaced surface at the given distance.
  • the first pattern and the second pattern may be partly identical or totally identical.
  • the light rays in this embodiment which pass, in a straight line, through a point of the identical pattern portion of the first pattern and the center of the microlens associated with the first pattern intersect, by propagating in a straight line, at the same location of the spaced surface at the given distance
  • Two portions of identical patterns are portions with the same shape, the same dimensions, but placed at different locations of the metal layer (since they are placed substantially opposite different microlenses).
  • the same point designates the same position in the pattern, for example in a frame of reference centered on each identical pattern portion.
  • the top of the A can be the same stitch on each pattern.
  • a person skilled in the art knows how to place the patterns relative to the microlenses to obtain a crossing of the rays at the same point. In fact, it is possible to shift the patterns in the plane of the second layer of metal to obtain this property.
  • the document can be transparent between the metal layer and the lenses.
  • the array of microlenses has a center, and the first pattern is closer to the projection on the second metal layer of this center of the array of microlenses than the second pattern, and in which the identical portion of the first pattern is arranged within the second layer of metal with a first offset measured between a center of the identical portion of the first pattern and the projection of the center of the microlens associated with the first pattern, and the identical portion of the second pattern is arranged at the within the second layer of metal with a second offset measured between a center of the identical portion of the first pattern and the projection of the center of the microlens associated with the second pattern, the second offset being greater than the first offset (in absolute value) .
  • the identical portions can be shifted in the plane of the second metal layer.
  • This offset measured relative to the projection of the center of the microlens associated with a pattern, is greater for the pairs of patterns and microlenses which are arranged on the periphery of the device, that is to say the pairs farthest from the center of the array of microlenses (or of its projection in the plane of the second layer of metal).
  • microlenses of an array of microlenses arranged consecutively along an axis with a central microlens arranged in the center of the array of microlenses, we will have:
  • N-th microlens moving away from the center of the grating along the axis, which has an offset between the projection of the center of this N-th microlens and the center of the pattern associated with the N-th microlens equal to N from p.
  • the offset increases as one moves away from the projection of the center of the microlens array.
  • the offset Ap can be calculated using the paraxial approximation:
  • the distance between the second layer of metal and the first layer i.e. the microlenses, s, the given distance (between the spaced surface and the device)
  • p L the "pitch” (the gap or the period between the microlenses )
  • f the focal length of the microlenses.
  • all the patterns of the plurality of patterns are identical, and in which all the light rays which pass through the same point of each pattern and through the center of the microlens associated with the pattern intersect at the same location of the spaced surface.
  • each microlens is associated with an identical pattern (there are as many patterns as there are microlenses).
  • the pairs of microlenses and of identical pattern can each be associated with an offset, which increases when one moves away from the projection on the second layer of metal from this center of the network of microlenses.
  • the device comprises, between the first layer and the second layer, a third layer comprising a plurality of colored filters, in which each colored filter is associated with a microlens.
  • the light which has passed the perforated patterns and the filters will be colored, which makes it possible to form an enlarged projected image with an additional property to facilitate the authentication of the security device.
  • the plurality of colored filters comprises a plurality of filters of a first color and a plurality of filters of a second color (different from the first color), and in which the patterns associated with the colored filters of the first color are all identical, and the patterns associated with colored filters of the second color are all identical.
  • This particular embodiment allows images to be formed in more than one color, with color variations visible in the projected image, as the patterns are different between the colors.
  • the plurality of colored filters comprises a plurality of red filters, a plurality of blue filters, and a plurality of green filters, and in which the patterns associated with the red filters are all identical, the patterns associated with the filters green filters are all identical, and the patterns associated with the blue filters are all identical.
  • the device further comprises an opaque layer comprising a plurality of openings forming diaphragms arranged between the first and the second layer, in which each opening is associated with a microlens.
  • This particular embodiment makes it possible to prevent light rays which have passed a pattern from being directed towards a microlens associated with another pattern.
  • a person skilled in the art will use the English expression “crosstalk” to designate this phenomenon.
  • the device further comprises, at the level of the second face, a surface having a roughness with a parameter Ra of between 0.5 ⁇ m and 10 ⁇ m, or a set of condensers, each condenser of the set of condensers cooperating with a microlens associated with the condenser and which is specific to it.
  • These condensers can themselves be microlenses. They concentrate the luminous flux which arrives on the second face towards the patterns and the lenses, to cooperate with them.
  • the first layer and the second layer are buried between two transparent layers.
  • This particular embodiment makes it possible to protect the microlenses of the first layer and the perforated patterns of the second layer. Transparency also allows light to pass through.
  • the first layer and the second layer extend at least within a transparent window of a support.
  • the support outside its window, may be opaque.
  • window it is meant that only the metallic layer (and possibly the filters and the diaphragms) block the passage of light at the level of the window, between the first face and the second face.
  • the microlenses of the network of microlenses are arranged in a hexagonal pattern (that is to say in a honeycomb, or even in a hexagonal tiling).
  • This arrangement makes it possible to maximize the number of microlenses on a given surface.
  • the invention also proposes a security document comprising a security device as defined above, further comprising a marking of at least one item of information specific to the bearer of the document.
  • this marking can be carried out on an opaque support.
  • the invention also proposes a method of manufacturing a security device that can be used to generate an enlarged projected image on a surface spaced a given distance from the device when the device has a first face placed facing the spaced surface and when a second face of the document opposite the first face is illuminated, the method comprising: obtaining a first layer comprising an array of microlenses, and assembling the first layer with a second layer of metal at a distance from the first layer which is greater than the focal length of each microlens of the array of microlenses, so that the first layer is on the side of the first face and the second layer on the side of the second face, a formation, in the second metal layer, of a plurality of patterns, each pattern being formed by one or more perforations of the metal layer, each pattern of the plurality of patterns being further associated with a microlens of the network of microlenses , so that when the second side of the document is illuminated, the enlarged projected image is formed on the spaced surface by the combination of the projections of each
  • This method can be configured to manufacture devices according to all the embodiments of the security device defined above.
  • the method also comprises prior formation of the microlenses by application of a laser beam.
  • the perforation of the second layer of metal is implemented by applying a laser beam.
  • This perforation can be performed before or after the assembly step.
  • this perforation can be implemented during a personalization phase of a security document which incorporates the device.
  • the invention also proposes a method of using a security device as defined above or a security document as defined above, to generate an enlarged projected image on a surface separated by a given distance from the device (which may be included in a document), in which the first face of the device is placed facing the spaced surface and the second face of the device is illuminated.
  • the invention also proposes a system configured to implement the method of use defined above, comprising a lighting device and a surface arranged so that when a security device or a security document is between the device illuminator and the surface, with its second side illuminated by the illuminator, being spaced from the surface by the given distance, the enlarged projected image appears on the surface.
  • FIG. 1A-1C Figure IA shows a security device according to a first example, Figure IB shows its use, and Figure IC shows the projected image obtained;
  • FIG. 2A-2C FIG. 2A represents a security device according to a second example, FIG. 2B shows its use, and FIG. 2C shows the projected image obtained;
  • FIG. 3A represents a security device according to a third example, FIG. 3B shows its use, and FIG. 3C shows the projected image obtained;
  • FIG. 4A represents a security device according to a fourth example, FIG. 4B shows its use, and FIG. 4C shows the projected image obtained;
  • Figure 5 shows a device according to a fifth example
  • Figure 6 shows a device according to a sixth example
  • Figure 7 shows a device according to a seventh example
  • Figure 8 shows the paths of light rays
  • Figure 9 shows more precisely two paths of light rays
  • Figure 10 shows the offset of the patterns relative to the microlenses.
  • FIG. IA there is shown in perspective and exploded view a security device 100, which will be used to generate an enlarged projected image, as described later with reference to Figures IB and IC.
  • the device 100 comprises a first layer 101 comprising an array of microlenses 102.
  • This array of microlenses is produced with microlenses in the shape of half-spheres, arranged here according to a grid (other arrangements are possible, as will be described below). after with reference to Figure 5).
  • the grid here is orthogonal, and the microlenses are arranged according to a periodic pattern with a given periodicity.
  • the microlenses 102 can be spaced apart by at least the focal distance of the microlenses, which implies a minimum spacing between two neighboring microlenses comprised between 50 micrometers and 300 micrometers.
  • the spacing between the microlenses is preferably as small as possible to have a good covering factor of the surface within which the microlenses are arranged (for example according to a hexagonal pattern, which makes it possible to maximize this covering factor).
  • microlenses have been represented here, it will be possible to produce devices with a hundred microlenses, for a device having dimensions less than 25 millimeters by 25 millimeters. Devices can be designed with more microlenses, for example 500 ⁇ 500 microlenses.
  • microlens is a lens having dimensions less than one millimeter, typically dimensions comprised between about ten micrometers and several hundreds of micrometers.
  • microlenses can increase the luminous flux which is transmitted (if we compare an array of microlenses to a single lens having dimensions comparable to that of the array of microlenses) and the homogeneity of the projected image (the microlenses making it possible to direct the rays preferentially in the direction of the projection - there is less distortion and spherical aberration for an array of microlenses than for a single lens having dimensions comparable to that of the array of microlenses).
  • This allows to have a good depth of field for the projected image (which will be clear over a wide range of distances), and which finally allows to have a good magnification.
  • microlenses can be manufactured during a phase well known to those skilled in the art under the name of personalization phases, that is to say the phase in which data specific to the bearer of the security document is entered on the security document. They can be produced by applying a laser beam which will cause thermal reflux (typically a carbon dioxide laser, in English “CO2 laser thermal reflow”).
  • a laser beam which will cause thermal reflux (typically a carbon dioxide laser, in English “CO2 laser thermal reflow”).
  • stamping it is possible to implement stamping to form the microlenses, for example during a rolling process.
  • This process may be a thermoforming process which uses a microtextured metal lamination plate.
  • the first layer 101 can be a layer of a polymer (polycarbonate, polyethylene terephthalate, or even polyvinyl chloride) or another layer of glass, capable of allowing the formation of microlenses by application of a laser beam or by lamination.
  • a polymer polycarbonate, polyethylene terephthalate, or even polyvinyl chloride
  • any transparent material in which the microlenses can be formed can be used.
  • the device 100 also comprises a second layer 103 of metal.
  • This layer is preferentially sufficiently opaque to block light, and it may comprise aluminum, for example over a thickness of between 20 nanometers and 5 micrometers.
  • the metal layer 103 comprises a plurality of patterns 104, all formed by perforations (or more precisely microperforations, with dimensions less than one micrometer) of the metal layer 103.
  • all the patterns 104 are identical, and they all have the shape of the letter "A”.
  • each pattern 104 is associated with a microlens 102.
  • the patterns of the plurality of patterns do not overlap (this property can apply to all the embodiments described here).
  • Their dimensions are chosen according to the desired magnification, but also to prevent a microlens with which the pattern is not associated from receiving rays passed through this pattern.
  • the patterns may each be inscribed in a circle having a diameter smaller than the distance which separates the centers of two adjacent microlenses of the array of microlenses.
  • the patterns may in fact each have a maximum dimension which is smaller than this distance between the centers of the microlenses.
  • the invention is nevertheless not limited to these limiting dimensions, the dimensions of the patterns being determined in particular by the focal lengths of the microlenses, the desired magnification, and the given distance.
  • any means of etching or removing material can be used.
  • a laser beam is applied to form the perforations which will form the patterns 104.
  • the laser can be a YAG laser (for example at a wavelength of 1064 nm), a blue laser, a UV laser, etc. It is also possible to apply the beam at a pulse frequency of between 1 kHz and 100 kHz, although other configurations are possible.
  • the application of the laser beam to form the patterns can be implemented during the personalization phase, to mark a pattern specific to the device, or to the security document which incorporates this device, or even specific to the bearer of the security document (for example a year of birth).
  • the manufacture of the device 100 includes the assembly of the first layer 101 with the second layer 103.
  • the layer 103 can be formed by deposition on the first layer 101 (on the face opposite that comprising the microlenses), or it can be assembled by gluing or in a hot stamping process.
  • microlenses can be carried out before or after the assembly, and this is also the case for the formation of the patterns 104.
  • the microlenses are formed after having formed the patterns, which will facilitate the alignment of the microlenses with respect to the patterns 104.
  • Figure IB shows the device 100 of figure IA according to a sectional view in a plane which passes through the patterns 104.
  • the distance L1 due here to the thickness of the first layer 101, which spaces the microlenses 102 from the second layer 103.
  • the distance L1 is chosen to be greater than the focal length of all the microlenses (which are all identical). This configuration causes each microlens 102 to project an enlarged image of the pattern 104 associated with it.
  • the distance L1 can be between 200 and 1000 micrometers, which allows the integration of the device 100 in a security document.
  • the device 100 is here transparent, except for the non-perforated portions of the second layer 103.
  • the device 100 After being assembled, the device 100 comprises a first face F1, on the side of the microlenses, and a second face F2, on the side of the second layer 103.
  • the second face F2 When the device is used, the second face F2 is illuminated, so that a image is projected from the Fl face side.
  • the lighting is performed by a lighting device of the smartphone type 1000, equipped with a flash 1001.
  • the ambient light intensity can vary, but those skilled in the art will be able to choose which light source is capable of causing the enlarged projected image to appear.
  • the enlarged projected image IMG appears on the surface S (spaced from the device 100 by a distance L2 that the person skilled in the art will know how to determine). It is visible from the front in figure IC. This is a single “A” having dimensions of the order of ten centimeters. This “A” is obtained by combining, and more precisely here by superimposing, the projections of the patterns 104 by the different microlenses.
  • the flash 1001 produces a luminous flux F, which is divided between all the pairs formed by the patterns 104 and the microlenses 102.
  • the position of the patterns within the second layer 103 can be adapted.
  • Figure 2A is an exploded view of another device 100'.
  • the same references designate identical elements.
  • the device 100′ comprises, analogously to the device 100, a first layer 101 with microlenses 102, and a second layer 103 with patterns 104.
  • an opaque layer 105 with apertures can be printed on the first layer with black ink, with each aperture centered with respect to the lens associated with it.
  • the use of the opaque layer 105 and of the diagrams makes it possible to limit the propagation of light rays which have passed a pattern towards a microlens associated with another pattern. This makes it possible to properly control the angle in which the rays passed through a pattern which arrive on a microlens will be comprised.
  • This particular embodiment makes it possible to prevent light rays which have passed a pattern from being directed towards a microlens associated with another pattern.
  • a person skilled in the art will use the English expression “crosstalk” to designate this phenomenon.
  • FIG. 2B shows the use of device 100', to obtain an image IMG' visible in FIG. 2C, which has the same shape as the image IMG in FIG. IC, but which can be sharper due to the presence of the opaque layer 105.
  • Figure 3A is an exploded view of another device 100".
  • Device 100 comprises, similarly to device 100, a first layer 101 with microlenses 102, and a second layer 103 with patterns 104.
  • filters 108 of a first color filters 108 of filters 108' of a second color.
  • filters 108' filters 108' of a second color.
  • the third layer 107 can be printed.
  • the patterns associated with filters of the first color are all identical and are designated by the reference 104 (these are patterns in "A")
  • the patterns associated with filters of the second color are all identical and are designated by the reference 104' (these are “B” patterns).
  • RGB red-green-blue
  • FIG. 3B shows the use of the device 100′′ to obtain an image IMG′′ visible in FIG. 3C. Due to the presence of the filters, a combination of patterns and colors is obtained, which makes it possible to form a more complex image: the superposition of an "A" of the first color and a "B" of the second color.
  • Figures 4A to 4B show a device 100'" and its use.
  • This device 100' differs from the device 100" of Figures 3A to 3B in that its second layer 103 comprises all identical patterns 104 (all of type "A" ).
  • FIG. 5 shows a device 100"" comprising a first layer 101, a second layer of metal 103, and a layer 120 assembled against the layer of metal 103, opposite the first layer.
  • the layer 120 is transparent, but it has a rough face at the level of the second face F2 of the device. This roughness will homogenize the luminous flux which passes through the patterns of the metal layer 103 by a diffusion effect. Any rough pattern can be used.
  • FIG. 6 shows a device 100'"" comprising a first layer 101, a second layer of metal 103, and a layer 130 assembled against the layer of metal 103, opposite the first layer.
  • Layer 130 is transparent, and it is analogous to first layer 101 in that it comprises microlenses 131 which act as condensers, and each cooperate with a microlens 102.
  • Obtaining microlenses 131 is analogous to obtaining microlenses 102.
  • the microlenses 131 increase the intensity of the light flux which passes through the patterns.
  • Figure 7 shows a security document 200 which comprises a security device according to another example, which comprises a first layer 201, with microlenses 202, and a second layer of metal 203 with perforated patterns 204.
  • the first layer 201 differs from the first layer 101 described above in that the microlenses are arranged in a hexagonal pattern (a hexagonal tiling). This arrangement makes it possible to increase the number of microlenses on a given surface. Patterns 204 are therefore also arranged in a substantially hexagonal pattern.
  • the document 200 also comprises a first transparent protective layer 210, assembled on the side of the microlenses, and a second transparent protective layer 211, assembled on the side of the second layer 203, so that the first layer and the second layer are buried between these transparent layers that protect them.
  • document 200 also has a support SUP, in which an FNE window has been formed. The first layer 201 and the second layer 203 extend within this FNE window.
  • the security document has been personalized here, it comprises information 212 specific to the bearer of the document marked on a surface.
  • Figure 8 shows the path of rays which have passed through the same point of identical patterns.
  • the figure shows lenses 102 similar to those described above, patterns 104 represented by segments, and a luminous flux F which illuminates the patterns.
  • the patterns are offset, in the plane of the metal layer, with respect to their associated microlens.
  • This shift can be determined so that it is greater for the patterns furthest from the center of the array of microlenses (projected into the plane of the patterns).
  • the pattern associated with the lens with axis Al is substantially centered on the axis Al: there is no shift to apply for this pattern which is already well positioned.
  • the pattern associated with the lens of axis A2 is offset by an offset Ap in the plane of the metal layer so that the center of the pattern is placed so that the ray R which passes through the center of the pattern and through the center of the lens will arrive at location E.
  • FIG. 9 shows in more detail the path of the rays and the offsets, for two microlenses 102A and 102B of the same array of microlenses, and two identical patterns 104A and 104B in the form of an A. It is sought to make the rays which pass through the same points of the patterns on the surface S, at a location E.
  • Lens 102A has an axis AA which does not coincide with the center CA of pattern 104A (which is shown in perspective).
  • the center is offset by an offset pA which is determined as a function of the position of the lens 102A in the array of microlenses, in a manner known per se so that the rays coincide as explained above (an analytical calculation can provide these shifts).
  • lens 102B has an axis AB that does not coincide with the center CB of pattern 104B (which is shown in perspective).
  • the center is offset by an offset ⁇ pB which is determined as a function of the position of the lens 102B in the array of microlenses, in a manner known per se so that the rays coincide as explained above.
  • Figure 10 shows the offsets for an entire array of microlenses with all identical patterns (here in the shape of an “A”).

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Abstract

Dispositif de sécurité utilisable pour générer une image projetée agrandie sur une surface espacée du dispositif lorsque le dispositif a une première face placée en regard de la surface espacée et lorsqu'une deuxième face du document opposée à la première face est éclairée, le document comprenant : une première couche (101) comprenant un réseau de microlentilles (102), et une deuxième couche de métal (103) agencée à une distance de la première couche qui est supérieure à la distance focale de chaque microlentille, dans lequel la deuxième couche de métal comporte une pluralité de motifs (104), formés par une ou plusieurs perforations de la couche de métal (103), chaque motif de la pluralité de motif étant associé à une microlentille, pour que lorsque la deuxième face du document est éclairée, l'image projetée agrandie est formée sur la surface espacée par la combinaison des projections de chaque motif.

Description

Description
Titre de l'invention : Dispositif de sécurité utilisable pour générer une image projetée agrandie utilisant des microlentilles et une couche de métal perforée
Domaine Technique
La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de sécurité, et en particulier les dispositifs de sécurité optique.
L'invention s'applique de manière non exclusive aux documents de sécurité, par exemple des documents d'identité physique, tels qu'un passeport, une carte d'identité, un permis de conduire, un permis de séjour, etc.
Technique antérieure
Le marché de l'identité requiert aujourd'hui des documents d'identité (dits aussi documents identitaires) de plus en plus sécurisés. Ces documents doivent être facilement authentifiables et difficiles à contrefaire (si possible infalsifiables). Ce marché concerne des documents très diverses, tels que cartes d'identité, passeports, badges d'accès, permis de conduire etc., qui peuvent se présenter sous différents formats (cartes, livrets...).
Divers types de dispositifs de sécurité peuvent être intégrés à ces documents pour faciliter leur authentification. Par exemple, des marquages, des impressions, des superpositions de couches peuvent être utilisées pour que, lors de l'authentification, il n'y ait pas de doutes sur l'authenticité du document (et a fortiori sur l'identité du porteur de ce document). Ces dispositifs visent en fait à limiter les risques de fraudes, falsification ou contrefaçon.
Pour être authentifiés, ces dispositifs doivent pouvoir être observés par un opérateur ou par un capteur d'une caméra qui délivre des images traitées automatiquement (par exemple par un modèle obtenu par apprentissage automatisé). Comme on le conçoit, les dispositifs avec des caractéristiques fines et complexes sont recherchées parce qu'ils sont difficiles à reproduire, mais ils sont par contre difficile à détecter/traiter.
En particulier, si les documents apparaissent sur un flux vidéo, ce qui est l'une des solutions possibles d'observation de documents, il peut être difficile de bien observer les détails d'un dispositif de sécurité. De ce fait, les documents qui apparaissent dans un flux vidéo ne sont actuellement pas authentifiés d'une manière satisfaisante. Il existe d'autres situations dans lesquelles l'observation n'est pas toujours satisfaisante pour que l'authentification soit certaine, en particulier lorsque la durée dédiée à l'authentification est limitée.
Il existe aujourd'hui un besoin pour un dispositif de sécurité difficile à reproduire, mais qui serait authentifiable rapidement, dans des situations variées.
Exposé de l'invention
Pour résoudre certains au moins des inconvénients cités ci-avant, la présente invention concerne un dispositif de sécurité utilisable pour générer une image projetée agrandie sur une surface espacée d'une distance donnée du dispositif lorsque le dispositif a une première face placée en regard de la surface espacée (par exemple, la première face et la surface espacée sont espacées de la distance donnée et sont sensiblement parallèles dans cette configuration) et lorsqu'une deuxième face du document opposée à la première face est éclairée, le document comprenant, de la première face vers la deuxième face :
- une première couche comprenant un réseau de microlentilles, et
- une deuxième couche de métal agencée à une distance de la première couche qui est supérieure à la distance focale de chaque microlentille du réseau de microlentilles, dans lequel la deuxième couche de métal comporte une pluralité de motifs, chaque motif étant formé par une ou plusieurs perforations de la couche de métal, chaque motif de la pluralité de motif étant en outre associé à une microlentille du réseau de microlentilles (chaque motif fait sensiblement face à une microlentille), de sorte que lorsque la deuxième face du document est éclairée, l'image projetée agrandie est formée sur la surface espacée par la combinaison des projections de chaque motif par leur microlentille associée.
Les inventeurs de la présente invention ont observé que les distances focales très faibles des microlentilles leur permettent d'être utilisées pour produire une projection agrandie d'un objet placé à une distance très proche de la microlentille. Ceci permet de réaliser un dispositif compact, pouvant ensuite être intégré dans un document de sécurité (ayant une épaisseur de l'ordre du millimètre).
On peut ainsi obtenir une image agrandie ayant des dimensions de l'ordre de la dizaine de centimètres, par exemple, ce qui facilite l'observation d'une caractéristique utilisable pour l'authentification du dispositif ou d'un document qui comprend ce dispositif. Le flux lumineux passant par une microlentille étant faible, il est proposé d'utiliser un réseau de microlentilles et une pluralité de motifs perforés dans la couche de métal : ceci permet à chaque motif (associé à une microlentille) de contribuer au flux lumineux total qui atteindra la surface espacée lorsque l'on utilise le dispositif. Ainsi, on a une projection plus lumineuse, qui peut être observée dans des conditions variées.
La couche métallique est sensiblement opaque, et elle peut être perforée par un procédé de retrait de matière (par exemple par application d'un faisceau laser, soit une perforation laser) à l'emplacement des perforations. Les perforations traversent la couche de métal, elles sont traversantes, et forment des ouvertures à travers lesquelles le flux lumineux passe.
Selon un mode de réalisation particulier, lesdites une ou plusieurs perforations de chaque motif de la deuxième couche de métal sont obtenues par application d’un faisceau laser.
L'utilisation d'un faisceau laser est particulièrement intéressante parce qu'elle permet de délivrer facilement des dispositifs de sécurité personnalisés (on utilise ce faisceau laser lors d'une étape de personnalisation), car l'application du faisceau laser peut se faire selon des trajets différents entre deux dispositifs de sécurité pour former des motifs différents.
Par exemple, si les dispositifs de sécurité sont associés à un utilisateur, chaque motif peut indiquer une information relative à l'utilisateur (date de naissance, portrait, etc.)
Selon un mode de réalisation particulier, tous les motifs de la pluralité de motifs ont une dimension maximale qui est plus petite que la distance qui sépare les centres de deux microlentilles adjacentes du réseau de microlentilles.
La dimension maximale d'un motif est par exemple le diamètre du cercle dans lequel est inscrit ce motif. La distance qui sépare les centres de deux microlentilles est généralement désignée sous l'expression anglo-saxonne de pitch.
Ce mode de réalisation particulier permet d'éviter qu'un motif ne soit projeté par une microlentille à laquelle il n'est pas associé, car il chevauche un emplacement dédié au motif de cette microlentille. En fait, ce mode de réalisation permet d'avoir une image projetée agrandie de meilleure qualité.
De préférence, le motif est agencé à l'intérieur d'une surface correspondant à la projection de la microlentille associée au motif (le contour de la microlentille, projeté sur la deuxième couche de métal qui est parallèle à la première couche, entoure le motif). En fait, la personne du métier pourra choisir la position du motif et sa position en fonction notamment de la distance focale de la microlentille, de la distance donnée, et de la taille souhaitée de l'image projetée agrandie.
Selon un mode de réalisation particulier, la deuxième couche de métal comporte un premier motif et un deuxième motif (espacés l'un de l'autre pour être associé chacun à une lentille propre au motif) comprenant tous les deux une portion de motif identique (entre les deux motifs), et dans lequel le premier motif et le deuxième motif sont placés par rapport à leurs microlentilles associées respectives de sorte que : un rayon lumineux passant par un point de la portion de motif identique du premier motif et le centre de la microlentille associée au premier motif, et un rayon lumineux passant par le même point de la portion de motif identique du deuxième motif et le centre de la microlentille associée au deuxième motif, se croisent à un même emplacement de la surface espacée à la distance donnée.
Le premier motif et le deuxième motif peuvent être en partie identiques ou totalement identiques.
Avec deux portions de motifs identiques, et le placement des motifs défini ici, on obtient une superposition des projections dans l'image projetée agrandie, et donc une image obtenue par un flux lumineux plus important, ce qui facilite son observation.
Par exemple et sans que cela ne soit limitatif, les rayons lumineux dans ce mode de réalisation qui passent, en ligne droite, par un point de la portion de motif identique du premier motif et le centre de la microlentille associée au premier motif, les rayons dans ce mode de réalisation qui passent, en ligne droite, par le même point de la portion de motif identique du deuxième motif et le centre de la microlentille associée au deuxième motif, se croisent, en se propageant en ligne droite, à un même emplacement de la surface espacée à la distance donnée
Deux portions de motifs identiques sont des portions avec la même forme, les mêmes dimensions, mais placées en des emplacements différents de la couche de métal (puisqu'ils sont placés sensiblement en regard de microlentilles différentes).
Par exemple et sans que cela ne soit limitatif, le même point désigne une même position dans le motif, par exemple dans un référentiel centré sur chaque portion de motif identique. Par exemple, si chaque portion de motif identique est en forme de lettre « A », le sommet du A peut être le même point sur chaque motif. La personne du métier sait placer les motifs par rapport aux microlentilles pour obtenir un croisement des rayons au même point. En fait, on pourra décaler dans le plan de la deuxième couche de métal les motifs pour obtenir cette propriété.
Aussi, de manière non limitative, dans ce mode de réalisation particulier, il peut ne pas y avoir d'obstacle à la propagation des rayons entre les lentilles et la couche de métal. Par exemple, le document peut être transparent entre la couche de métal et les lentilles.
Selon un mode de réalisation particulier, le réseau de microlentilles a un centre, et le premier motif est plus proche de la projection sur la deuxième couche de métal de ce centre du réseau de microlentilles que le deuxième motif, et dans lequel la portion identique du premier motif est agencée au sein de la deuxième couche de métal avec un premier décalage mesuré entre un centre de la portion identique du premier motif et la projection du centre de la microlentille associée au premier motif, et la portion identique du deuxième motif est agencée au sein de la deuxième couche de métal avec un deuxième décalage mesuré entre un centre de la portion identique du premier motif et la projection du centre de la microlentille associée au deuxième motif, le deuxième décalage étant plus grand que le premier décalage (en valeur absolue).
Pour obtenir la propriété selon laquelle un rayon lumineux passant par un point de la portion de motif identique du premier motif et le centre de la microlentille associée au premier motif, et un rayon lumineux passant par le même point de la portion de motif identique du deuxième motif et le centre de la microlentille associée au deuxième motif, se croisent à un même emplacement de la surface espacée à la distance donnée, on peut décaler les portions identiques dans le plan de la deuxième couche de métal. Ce décalage, mesuré par rapport à la projection du centre de la microlentille associée à un motif, est plus important pour les couples de motifs et microlentilles qui sont agencés en périphérie du dispositif, c'est-à-dire les couples les plus éloignés du centre du réseau de microlentilles (ou de sa projection dans le plan de la deuxième couche de métal).
Ces décalages peuvent être déterminés par un calcul.
A titre indicatif, pour des microlentilles d'un réseau de microlentilles agencées consécutivement le long d'un axe, avec une microlentille centrale agencée au centre du réseau de microlentilles, on aura :
- La microlentille centrale associée à un motif dont le centre coïncide avec la projection du centre de la première microlentille (absence de décalage), - La première microlentille, en s'éloignant du centre du réseau selon l'axe, qui présente un décalage entre la projection du centre de cette première microlentille et le centre du motif associé à la première microlentille noté Ap,
- La deuxième microlentille, en s'éloignant du centre du réseau selon l'axe, qui présente un décalage entre la projection du centre de cette deuxième microlentille et le centre du motif associé à la deuxième microlentille égal à 2 Ap,
- La N-ième microlentille, en s'éloignant du centre du réseau selon l'axe, qui présente un décalage entre la projection du centre de cette N-ième microlentille et le centre du motif associé à la N-ième microlentille égal à N à p.
Le décalage augmente lorsque l'on s'éloigne de la projection du centre du réseau de microlentilles. Le décalage Ap peut être calculé en utilisant l'approximation paraxiale :
Avec s0 la distance entre la deuxième couche de métal et première couche (soit les microlentilles, s, la distance donnée (entre la surface espacée et le dispositif), pL le « pitch » (l'écart ou la période entre les microlentilles) et f la distance focale des microlentilles.
On pourra déterminer ces décalages selon différents axes.
Selon un mode de réalisation particulier, tous les motifs de la pluralité de motifs sont identiques, et dans lequel tous les rayons lumineux qui passent par un même point de chaque motif et par le centre de la microlentille associée au motif se croisent à un même emplacement de la surface espacée.
Ce mode de réalisation particulier a pour avantage de former une image nette, avec un maximum de flux lumineux, ce qui facilite encore plus son observation. Préférentiellement, chaque microlentille est associée à un motif identique (il y a autant de motifs que de microlentilles).
Dans ce mode de réalisation particulier, les couples de microlentilles et de motif identique peuvent être associés chacun à un décalage, qui croit lorsque l'on s'éloigne de la projection sur la deuxième couche de métal de ce centre du réseau de microlentilles. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comprend, entre la première couche et la deuxième couche, une troisième couche comprenant une pluralité de filtres colorés, dans lequel chaque filtre coloré est associé à une microlentille.
Ainsi, la lumière qui a passé les motifs perforés et les filtres sera colorée, ce qui permet de former une image projetée agrandie avec une propriété supplémentaire pour faciliter l'authentification du dispositif de sécurité.
Selon un mode de réalisation particulier, la pluralité de filtres colorés comporte une pluralité de filtres d'une première couleur et une pluralité de filtres d'une deuxième couleur (différente de la première couleur), et dans lequel les motifs associés à des filtres colorés de la première couleur sont tous identiques, et les motifs associés à des filtres colorés de la deuxième couleur sont tous identiques.
Ce mode de réalisation particulier permet de former des images dans plus d'une couleur, avec des variations de couleur visibles sur l'image projetée, dans la mesure où les motifs sont différents entre les couleurs.
Selon un mode de réalisation particulier, la pluralité de filtres colorés comporté une pluralité de filtres rouges, une pluralité de filtres bleus, et une pluralité de filtres verts, et dans lequel les motifs associés aux filtres rouges sont tous identiques, les motifs associés aux filtres verts sont tous identiques, et les motifs associés aux filtres bleus sont tous identiques.
Ainsi, on pourra former une image coloré projetée avec de nombreuses couleurs.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comprend en outre une couche opaque comprenant une pluralité d'ouvertures formant des diaphragmes agencée entre la première et la deuxième couche, dans lequel chaque ouverture est associée à une microlentille.
Ce mode de réalisation particulier permet d'éviter que des rayons lumineux qui ont passé un motif se retrouvent dirigés vers une microlentille associée à un autre motif. La personne du métier utilisera l'expression anglaise « crosstalk » pour désigner ce phénomène.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comprend, en outre, au niveau de la deuxième face, une surface présentant une rugosité de paramètre Ra compris entre 0,5pm et 10pm, ou un ensemble de condenseurs, chaque condenseur de l'ensemble de condenseurs coopérant avec une microlentille associée au condenseur et qui lui est propre. Ces condenseurs peuvent être eux-mêmes des microlentilles. Ils concentrent le flux lumineux qui arrive sur la deuxième face vers les motifs et les lentilles, pour coopérer avec elles.
Selon un mode de réalisation particulier, la première couche et la deuxième couche sont enfouies entre deux couches transparentes.
Ce mode de réalisation particulier permet de protéger les microlentilles de la première couche et les motifs perforés de la deuxième couche. La transparence permet par ailleurs au flux lumineux de passer.
Selon un mode de réalisation particulier, la première couche et la deuxième couche s'étendent au moins au sein d'une fenêtre transparente d'un support.
Le support, en dehors de sa fenêtre, peut-être opaque. Par fenêtre, on entend que seule la couche métallique (et éventuellement les filtres et les diaphragmes) bloquent le passage de la lumière au niveau de la fenêtre, entre la première face et la deuxième face.
Selon un mode de réalisation particulier, les microlentilles du réseau de microlentilles sont agencées selon un motif hexagonal (c'est-à-dire en nid d'abeille, ou encore selon un pavage hexagonal).
Cet agencement permet de maximiser le nombre de microlentilles sur une surface donnée.
L'invention propose également un document de sécurité comprenant un dispositif de sécurité tel que défini ci-avant, comprenant en outre un marquage d'au moins une information propre au porteur du document.
Par exemple, ce marquage peut être réalisé sur un support opaque.
L'invention propose également un procédé de fabrication d'un dispositif de sécurité utilisable pour générer une image projetée agrandie sur une surface espacée d'une distance donnée du dispositif lorsque le dispositif a une première face placée en regard de la surface espacée et lorsqu'une deuxième face du document opposée à la première face est éclairée, le procédé comprenant : une obtention d'une première couche comprenant un réseau de microlentilles, et un assemblage de la première couche avec une deuxième couche de métal à une distance de la première couche qui est supérieure à la distance focale de chaque microlentilles du réseau de microlentilles, de sorte que la première couche est du côté de la première face et la deuxième couche du côté de la deuxième face, une formation, dans la deuxième couche de métal, d'une pluralité de motifs, chaque motif étant formé par une ou plusieurs perforations de la couche de métal, chaque motif de la pluralité de motif étant en outre associé à une microlentille du réseau de microlentilles, de sorte que lorsque la deuxième face du document est éclairée, l'image projetée agrandie est formée sur la surface espacée par la combinaison des projections de chaque motif par leur microlentille associée.
Ce procédé peut être configuré pour fabriquer des dispositifs selon tous les modes de réalisation du dispositif de sécurité défini ci-avant.
Selon un mode de mise en oeuvre particulier, le procédé comprend en outre une formation préalable des microlentilles par application d'un faisceau laser.
Selon un mode de mise en oeuvre particulier, la perforation de la deuxième couche de métal est mise en oeuvre par application d'un faisceau laser.
Cette perforation peut être réalisée avant ou après l'étape d'assemblage. Par exemple, cette perforation peut être mise en oeuvre au cours d'une phase de personnalisation d'un document de sécurité qui intègre le dispositif.
L'invention propose également un procédé d'utilisation d'un dispositif de sécurité tel que défini ci-avant ou un document de sécurité tel que défini ci-avant, pour générer une image projetée agrandie sur une surface espacée d'une distance donnée du dispositif (qui peut être compris dans un document), dans lequel la première face du dispositif est placée en regard de la surface espacée et la deuxième face du dispositif est éclairée.
L'invention propose également un système configuré pour mettre en oeuvre le procédé d'utilisation défini ci-avant, comprenant un dispositif d'éclairage et une surface agencée de sorte que lorsqu'un dispositif de sécurité ou un document de sécurité est entre le dispositif d'éclairage et la surface, avec sa deuxième face éclairée par le dispositif d'éclairage, en étant espacé de la surface par la distance donnée, l'image projetée agrandie apparait sur la surface.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures:
[Fig. 1A-1C] La figure IA représente un dispositif de sécurité selon un premier exemple, la figure IB montre son utilisation, et la figure IC montre l'image projetée obtenue ; [Fig. 2A-2C] La figure 2A représente un dispositif de sécurité selon un deuxième exemple, la figure 2B montre son utilisation, et la figure 2C montre l'image projetée obtenue ;
[Fig. 3A-3C] La figure 3A représente un dispositif de sécurité selon un troisième exemple, la figure 3B montre son utilisation, et la figure 3C montre l'image projetée obtenue ;
[Fig. 4A-4C] La figure 4A représente un dispositif de sécurité selon un quatrième exemple, la figure 4B montre son utilisation, et la figure 4C montre l'image projetée obtenue ;
[Fig. 5] La figure 5 représente un dispositif selon un cinquième exemple ;
[Fig. 6] La figure 6 représente un dispositif selon un sixième exemple ;
[Fig. 7] La figure 7 représente un dispositif selon un septième exemple ;
[Fig. 8] La figure 8 montre les chemins des rayons lumineux ;
[Fig. 9] La figure 9 montre plus précisément deux chemins de rayons lumineux ; et
[Fig. 10] La figure 10 montre le décalage des motifs par rapport aux microlentilles.
Description des modes de réalisation
On va maintenant décrire des exemples de dispositifs de sécurité qui utilisent des microlentilles et une couche de métal avec des motifs obtenus par perforation, qui permettent de projeter une image agrandie obtenue par la combinaison des images projetées par les microlentilles. On va également décrire le procédé de fabrication de ces dispositifs de sécurité.
Sur la figure IA, on a représenté en perspective et en éclaté un dispositif de sécurité 100, qui sera utilisable pour générer une image projetée agrandie, comme décrit ultérieurement en référence aux figures IB et IC.
Le dispositif 100 comporte une première couche 101 comprenant un réseau de microlentilles 102. Ce réseau de microlentilles est réalisé avec des microlentilles en forme de demi-sphères, arrangées ici selon une grille (d'autres dispositions sont possibles, comme cela sera décrit ci-après en référence à la figure 5). La grille est ici orthogonale, et les microlentilles sont agencées selon un motif périodique d'une périodicité donnée. Par exemple, les microlentilles 102 peuvent être espacées d'au moins la distance focale des microlentilles, ce qui implique un espacement minimal entre deux microlentilles voisines compris entre 50 micromètres et 300 micromètres. L'espacement entre les microlentilles est préférentiellement le plus petit possible pour avoir un bon facteur de recouvrement de la surface au sein de laquelle les microlentilles sont agencées (par exemple selon un motif hexagonal, qui permet de maximiser ce facteur de recouvrement).
Bien que 16 microlentilles ont été représentées ici, on pourra réaliser des dispositifs avec une centaine de microlentilles, pour un dispositif ayant des dimensions inférieure à 25 millimètres par 25 millimètres. On peut concevoir des dispositifs avec davantage de microlentilles, par exemple 500x500 microlentilles.
On notera que l'on appelle microlentille une lentille ayant des dimensions inférieures à un millimètre, typiquement des dimensions comprises entre une dizaine de micromètres et plusieurs centaines de micromètres.
Si l'on compare un réseau de microlentilles à une unique lentille ayant les mêmes dimensions que le réseau de microlentilles, on note que la distance focale de ces microlentilles est beaucoup plus faible que pour l'unique lentille, cela permet de réaliser un dispositif très compact, de faible dimensions, et donc d'autoriser son intégration dans un document de sécurité. Par ailleurs, l'utilisation des microlentilles peut augmenter le flux lumineux qui est transmis (si l'on compare un réseau de microlentilles à une unique lentille ayant des dimensions comparables à celle du réseau de microlentilles) et l'homogénéité de l'image projetée (les microlentilles permettant de diriger les rayons préférentiellement dans la direction de la projection - il y a moins de distorsion et d'aberration sphérique pour un réseau de microlentilles que pour une unique lentille ayant des dimensions comparables à celle du réseau de microlentilles) . Cela permet d'avoir une bonne profondeur de champ pour l'image projetée (qui sera nette sur une large gamme de distances), et ce qui permet enfin d'avoir un bon agrandissement.
Les microlentilles peuvent être fabriquées au cours d'une phrase bien connue des personnes du métier sous le nom de phases de personnalisation, c'est-à-dire la phase où l'on inscrit des données propres au porteur du document de sécurité sur le document de sécurité. Elles peuvent être réalisées par application d'un faisceau laser qui va entrainer un reflux thermique (typiquement un laser à dioxyde de carbone, en anglais « CO2 laser thermal reflow »).
De manière alternative, on peut mettre en oeuvre un emboutissage pour former les microlentilles, par exemple au cours d'un procédé de laminage. Ce procédé peut être un procédé de thermoformage qui utilise une plaque de laminage métallique microtexturée.
On notera que la première couche 101 peut être une couche d'un polymère (polycarbonate, polytéréphtalate d’éthylène, ou encore Polychlorure de vinyle) ou encore une couche de verre, apte à permettre la formation des microlentilles par application d'un faisceau laser ou par laminage. En fait, on pourra utiliser tout matériau transparent dans lequel les microlentilles peuvent être formées.Les deux documents suivants présentent des dispositifs avec des réseaux de microlentilles :
- "Microlensed array based LCD projection display with software-only focal distance control" (Sieler et Al. (2013). Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 8643. 10.1117/12.2006198. DOI: 10.1117/12.2006198)
- "Ultraslim fixed pattern projectors with inherent homogenization of illumination" (Sieler et Al. (2012). Applied optics. 51. 64-74. 10.1364/A0.51.000064. DOI:
10.1364/AO.51.000064)
La demande internationale WO 2019/175514 décrit également la formation de microlentilles.
Le dispositif 100 comporte par ailleurs une deuxième couche 103 de métal. Cette couche est préférentiellement suffisamment opaque pour bloquer la lumière, et elle peut comprendre de l'aluminium, par exemple sur une épaisseur comprise entre 20 nanomètres et 5 micromètres.
La couche de métal 103 comporte une pluralité de motifs 104, tous formés par des perforations (ou plus précisément des microperforations, avec des dimensions inférieures à un micromètre) de la couche de métal 103. Ici, tous les motifs 104 sont identiques, et ils ont tous la forme de la lettre « A ». Aussi, il y a autant de motif 104 que de microlentilles 102. En fait, chaque motif 104 est associé à une microlentille 102.
Préférentiellement, les motifs de la pluralité de motifs ne se chevauchent pas (cette propriété peut s'appliquer à tous les modes de réalisation décrits ici). Leurs dimensions sont choisies en fonction du grossissement souhaité, mais également pour éviter qu'une microlentille à laquelle le motif ne soit pas associé ne reçoive des rayons passés par ce motif.
A titre indicatif, les motifs peuvent être chacun inscrits dans un cercle ayant un diamètre plus petit que la distance qui sépare les centres de deux microlentilles adjacentes du réseau de microlentilles. Les motifs peuvent en fait avoir chacun une dimension maximale qui est plus petite que cette distance entre les centres des microlentilles.
L'invention n'est néanmoins pas limitée à ces dimensions limites, les dimensions des motifs étant notamment déterminées par les distances focales des microlentilles, l'agrandissement souhaité, et la distance donnée. Pour former les motifs, on peut utiliser tout moyen de gravure ou de retrait de matière. Préférentiellement, on applique un faisceau laser pour former les perforations qui vont former les motifs 104. Le laser peut être un laser YAG (par exemple à une longueur d'onde de 1064 nm), un laser bleu, un laser UV, etc. On peut par ailleurs appliquer le faisceau à une fréquence d'impulsion comprise entre 1 kHz et 100 kHz, bien que d'autres configurations soient envisageables.
L'application du faisceau laser pour former les motifs peut être mise en oeuvre lors de la phase de personnalisation, pour marquer un motif propre au dispositif, ou au document de sécurité qui intègre ce dispositif, ou encore propre au porteur du document de sécurité (par exemple une année de naissance).
La fabrication du dispositif 100 comporte l'assemblage de la première couche 101 avec la deuxième couche 103. A titre indicatif, la couche 103 peut être formée par dépôt sur la première couche 101 (sur la face opposée à celle comportant les microlentilles), ou elle peut être assemblée par un collage ou dans un procédé d'emboutissage à chaud.
La formation des microlentilles peut être réalisée avant ou après l'assemblage, et tel est également le cas pour la formation des motifs 104.
Préférentiellement, on forme les microlentilles après avoir formé les motifs, ce qui facilitera l'alignement des microlentilles par rapport aux motifs 104.
La figure IB montre le dispositif 100 de la figure IA selon une vue en coupe dans un plan qui passe par les motifs 104. Sur cette figure, on voit bien la distance Ll, due ici à l'épaisseur de la première couche 101, qui espace les microlentilles 102 de la deuxième couche 103. Ici, la distance Ll est choisie pour être supérieure à la distance focale de toutes les microlentilles (qui sont toutes identiques). Cette configuration fait que chaque microlentille 102 va projeter une image agrandie du motif 104 qui lui est associée.
Par exemple, La distance Ll peut comprise entre 200 et 1000 micromètres, ce qui autorise l'intégration du dispositif 100 dans un document de sécurité.
Le dispositif 100 est ici transparent, sauf pour les portions non perforées de la deuxième couche 103.
Après assemblable, le dispositif 100 comporte une première face Fl, du côté des microlentilles, et une deuxième face F2, du côté de la deuxième couche 103. Lorsque l'on utilise le dispositif, on éclaire la deuxième face F2, pour qu'une image soit projetée du côté de la face Fl. Ici, l'éclairage est réalisée par un dispositif d'éclairage de type smartphone 1000, équipé d'un flash 1001.
Dans la présente description, lorsque l'on parle d'éclairer, cela signifie apporter un flux lumineux supérieur à l'intensité lumineuse ambiante pour obtenir une image par projection. Comme on le conçoit, l'intensité lumineuse ambiante peut varier, mais l'homme du métier saura choisir quelle source de lumière est susceptible de faire apparaitre l'image projetée agrandie.
L'image agrandie projetée IMG apparait sur la surface S (espacée du dispositif 100 par une distance L2 que la personne du métier saura déterminer). Elle est visible de face sur la figure IC. Il s'agit ici d'un unique « A » ayant des dimensions de l'ordre de la dizaine de centimètres. Ce « A » est obtenu par combinaison, et plus précisément ici par superposition, des projections des motifs 104 par les différentes microlentilles.
Ici, le flash 1001 produit un flux lumineux F, qui est divisé entre tous les couples formés par les motifs 104 et les microlentilles 102.
Comme cela sera décrit ci-après en référence aux figures 6 et 7, pour des motifs identiques (ou même des portions de motifs identiques), il est intéressant de faire en sorte que tous les rayons lumineux qui passent par un même point de chaque motif et par le centre de la microlentille associée au motif se croisent à un même emplacement de la surface espacée S. En fait, cette condition permet d'avoir à la fois une image nette, mais également un flux lumineux important pour obtenir l'image.
Pour vérifier cette condition, on pourra adapter la position des motifs au sein de la deuxième couche 103.
La figure 2A est une vue en éclaté d'un autre dispositif 100'. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques.
Le dispositif 100' comporte, de manière analogue au dispositif 100, une première couche 101 avec des microlentilles 102, et une deuxième couche 103 avec des motifs 104.
Il comporte en outre une couche opaque 105 comprenant une pluralité d'ouvertures formant des diaphragmes, cette couche 105 étant agencée entre la première et la deuxième couche, et chaque ouverture est associée à une microlentille. Ici, il y a autant d'ouvertures que de microlentilles (et que de motifs). La couche opaque 105 avec des ouvertures peut être imprimée sur la première couche avec une encre noire, avec chaque ouverture centrée par rapport à la lentille qui lui est associée.
L'utilisation de la couche opaque 105 et des diagrammes permet de limiter la propagation de rayons lumineux qui ont passé un motif vers une microlentille associée à un autre motif. Cela permet de bien contrôler l'angle dans lequel seront compris les rayons passés par un motif qui arrivent sur une microlentille.
Ce mode de réalisation particulier permet d'éviter que des rayons lumineux qui ont passé un motif se retrouvent dirigés vers une microlentille associée à un autre motif. La personne du métier utilisera l'expression anglaise « crosstalk » pour désigner ce phénomène.
La figure 2B montre l'utilisation du dispositif 100', pour obtenir une image IMG' visible sur la figure 2C, qui a la même forme que l'image IMG de la figure IC, mais qui peut être plus nette du fait de la présence de la couche opaque 105.
La figure 3A est une vue en éclaté d'un autre dispositif 100".
Le dispositif 100" comporte, de manière analogue au dispositif 100, une première couche 101 avec des microlentilles 102, et une deuxième couche 103 avec des motifs 104.
Il comporte en outre une troisième couche 107 comportant une pluralité de filtres colorés, ici des filtres 108 d'une première couleur, et des filtres 108' d'une deuxième couleur. Ici, il y a autant de filtres colorés que de microlentilles (et que de motifs).
La troisième couche 107 peut être imprimée.
Dans le dispositif 100", tous les motifs ne sont pas identiques. En fait, les motifs associés à des filtres de la première couleur sont tous identiques et sont désignés par la référence 104 (il s'agit de motifs en « A »), et les motifs associés à des filtres de la deuxième couleur sont tous identiques et sont désignés par la référence 104' (il s'agit de motifs en « B »).
On peut concevoir des troisièmes couches avec plus que deux couleurs, et en particulier des matrices RGB (rouge-vert-bleu), avec des motifs identiques pour les filtres rouges, des motifs identiques pour les filtres verts, et des motifs identiques pour les filtres bleus.
La figure 3B montre l'utilisation du dispositif 100", pour obtenir une image IMG" visible sur la figure 3C. Du fait de la présence des filtres, on obtient une combinaison de motifs et de couleurs, qui permet de former une image plus complexe : la superposition d'un « A » de la première couleur et d'un « B » de la deuxième couleur.
Les figures 4A à 4B montrent un dispositif 100'" et son utilisation. Ce dispositif 100'" diffère du dispositif 100" des figures 3A à 3B en ce que sa deuxième couche 103 comporte des motifs tous identiques 104 (tous de type « A »).
Sur l'image IMG"', on voit apparaitre un « A » agrandi mais d'une couleur qui est la combinaison additive de la première et de la deuxième couleur.
La figure 5 montre un dispositif 100"" comprenant une première couche 101, une deuxième couche de métal 103, et une couche 120 assemblée contre la couche de métal 103, à l'opposé de la première couche. La couche 120 est transparente, mais elle présente une face rugueuse au niveau de la deuxième face F2 du dispositif. Cette rugosité va homogénéiser le flux lumineux qui passe à travers les motifs de la couche de métal 103 par un effet de diffusion. Tout motif rugueux peut être utilisé.
La figure 6 montre un dispositif 100'"" comprenant une première couche 101, une deuxième couche de métal 103, et une couche 130 assemblée contre la couche de métal 103, à l'opposé de la première couche. La couche 130 est transparente, et elle est analogue à la première couche 101 en ce qu'elle comporte des microlentilles 131 qui agissent comme des condenseurs, et coopèrent chacun avec une microlentille 102. L'obtention des microlentilles 131 est analogue à l'obtention des microlentilles 102. Les microlentilles 131 augmentent l'intensité du flux lumineux qui passe dans les motifs.
La figure 7 montre un document de sécurité 200 qui comporte un dispositif de sécurité selon un autre exemple, qui comporte une première couche 201, avec des microlentilles 202, et une deuxième couche de métal 203 avec des motifs perforés 204.
La première couche 201 diffère de la première couche 101 décrite ci-avant en ce que les microlentilles sont agencées selon un motif hexagonal (un pavage hexagonal). Cet agencement permet d'augmenter le nombre de microlentilles sur une surface donnée. Les motifs 204 sont par conséquent également agencés selon un motif sensiblement hexagonal.
Le document 200 comporte par ailleurs une première couche transparente de protection 210, assemblée du côté des microlentilles, et une deuxième couche transparente de protection 211, assemblée du côté de la deuxième couche 203, de sorte que la première couche et la deuxième couche sont enfouies entre ces couches transparentes qui les protègent. Ici, le document 200 comporte également un support SUP, dans lequel une fenêtre FNE a été formée. La première couche 201 et la deuxième couche 203 s'étendent au sein de cette fenêtre FNE.
L'utilisation des couches transparentes et de la fenêtre garantie un bon passage de la lumière et donc une bonne formation de l'image projetée agrandie.
Le document de sécurité a été personnalisé ici, il comporte des informations 212 propres au porteur du document marquées sur une surface.
La figure 8 montre le trajet de rayons qui sont passés par un même point de motifs identiques.
Plus précisément, la figure montre des lentilles 102 analogues à celles décrites ci- avant, des motifs 104 représentés par des segments, et un flux lumineux F qui éclaire les motifs.
Pour chaque motif, on a tracé le rayon lumineux R qui va passer par le centre du motif et par le centre de la microlentille associée à ce motif (on notera que pour des raisons de simplicité, cela n'est pas visible sur la figure). Tous les rayons R se croisent au même emplacement E sur la surface S (lorsque celle-ci est à la distance L2 du dispositif).
Pour obtenir ce résultat, on décale, dans le plan de la couche de métal, les motifs, par rapport à leur microlentille associée.
Ce décalage peut être déterminé de sorte qu'il est plus important pour les motifs les plus éloignés du centre du réseau de microlentilles (projeté dans le plan des motifs).
En fait, pour deux motifs identiques (ou même pour des portions de motifs identiques), un motif plus éloigné du centre (du réseau de microlentilles) aura un décalage plus important qu'un motif plus proche du centre. On notera qu'un calcul analytique peut fournir ces décalages.
Sur la figure, on a représenté deux axes Al et A2 de deux microlentilles, ces axes passant par les centres respectifs des lentilles.
Le motif associé à la lentille d'axe Al est sensiblement centré sur l'axe Al : il n'y a pas de décalage à appliquer pour ce motif qui est déjà bien positionné.
Le motif associé à la lentille d'axe A2 est décalé d'un décalage Ap dans le plan de la couche de métal pour que le centre du motif soit placé de sorte que le rayon R qui passe par le centre du motif et par le centre de la lentille arrivera bien à l'emplacement E. La figure 9 montre plus en détail le trajet des rayons et les décalages, pour deux microlentilles 102A et 102B d'un même réseau de microlentilles, et deux motifs 104A et 104B identiques et en forme de A. On cherche à faire coïncider les rayons qui passent par les mêmes points des motifs sur la surface S, en un emplacement E.
La lentille 102A a un axe AA qui ne coïncide pas avec le centre CA du motif 104A (qui est représenté en perspective). Ici le centre est décalé par un décalage pA qui est déterminé en fonction de la position de la lentille 102A dans le réseau de microlentilles, d'une manière connue en soi pour que les rayons coïncident comme expliqué ci-avant (un calcul analytique peut fournir ces décalages).
De la même manière, la lentille 102B a un axe AB qui ne coïncide pas avec le centre CB du motif 104B (qui est représenté en perspective). Ici le centre est décalé par un décalage ÀpB qui est déterminé en fonction de la position de la lentille 102B dans le réseau de microlentilles, d'une manière connue en soi pour que les rayons coïncident comme expliqué ci-avant.
On considère ici le point situé dans le coin intérieur du triangle supérieur du « A ». Pour ce point P1A au sein du motif 104A, on a un rayon RA qui passe par ce point, le centre de la microlentille associée 102A, et l'emplacement E. Pour le point PIB au sein du motif 104B, on a un rayon RB qui passe par ce point, le centre de la microlentille associée 102B, et l'emplacement E. Les rayons RA et RB se croisent à l'emplacement E.
La figure 10 montre les décalages pour l'ensemble d'un réseau de microlentilles avec des motifs tous identiques (ici en forme de « A »).
Sur cette figure, on peut voir que les décalages sont plus importants lorsque l'on s'éloigne du centre du réseau de microlentilles.
Une personne du métier comprendra que les modes de réalisation et variantes décrits ci-avant ne constituent que des exemples non limitatifs de mise en oeuvre de l'invention. En particulier, la personne du métier pourra envisager une quelconque adaptation ou combinaison des modes de réalisation et variantes décrits ci-avant, afin de répondre à un besoin bien particulier conformément aux revendications présentées ci-après.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif de sécurité utilisable pour générer une image projetée (IMG, IMG"'") agrandie sur une surface (S) espacée d'une distance donnée (L2) du dispositif lorsque le dispositif a une première face (Fl) placée en regard de la surface espacée et lorsqu'une deuxième face (F2) du dispositif opposée à la première face est éclairée, le dispositif comprenant, de la première face vers la deuxième face :
- une première couche (101) comprenant un réseau de microlentilles (102), et
- une deuxième couche de métal (103) agencée à une distance (Ll) de la première couche qui est supérieure à la distance focale de chaque microlentilles du réseau de microlentilles, dans lequel la deuxième couche de métal comporte une pluralité de motifs (104, 1049, chaque motif étant formé par une ou plusieurs perforations de la couche de métal (103), chaque motif de la pluralité de motif étant en outre associé à une microlentille du réseau de microlentilles, de sorte que lorsque la deuxième face du document est éclairée, l'image projetée agrandie est formée sur la surface espacée par la combinaison des projections de chaque motif par leur microlentille associée, dans lequel la deuxième couche de métal comporte un premier motif (104A) et un deuxième motif (104B) comprenant tous les deux une portion de motif identique, et dans lequel le premier motif et le deuxième motif sont placés par rapport à leurs microlentilles associées respectives (102A, 102B) de sorte que : un rayon lumineux (RA) passant par un point (P1A) de la portion de motif identique du premier motif et le centre de la microlentille associée au premier motif, et un rayon lumineux (RB) passant par le même point (PIB) de la portion de motif identique du deuxième motif et le centre de la microlentille associée au deuxième motif, se croisent à un même emplacement (E) de la surface espacée à la distance donnée.
[Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdites une ou plusieurs perforations de chaque motif de la deuxième couche de métal sont obtenues par application d'un faisceau laser.
[Revendication 3] Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel tous les motifs de la pluralité de motifs ont une dimension maximale qui est plus petite que la distance qui sépare les centres de deux microlentilles adjacentes du réseau de microlentilles.
[Revendication 4] Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le réseau de microlentilles a un centre, et le premier motif est plus proche de la projection sur la deuxième couche de métal de ce centre du réseau de microlentilles que le deuxième motif, et dans lequel la portion identique du premier motif est agencée au sein de la deuxième couche de métal avec un premier décalage mesuré entre un centre de la portion identique du premier motif et la projection du centre de la microlentille associée au premier motif, et la portion identique du deuxième motif est agencée au sein de la deuxième couche de métal avec un deuxième décalage mesuré entre un centre de la portion identique du premier motif et la projection du centre de la microlentille associée au deuxième motif, le deuxième décalage étant plus grand que le premier décalage.
[Revendication 5] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, dans lequel tous les motifs de la pluralité de motifs sont identiques, et dans lequel tous les rayons lumineux qui passent par un même point de chaque motif et par le centre de la microlentille associée au motif se croisent à un même emplacement de la surface espacée.
[Revendication 6] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, comprenant, entre la première couche et la deuxième couche, une troisième couche (107) comprenant une pluralité de filtres colorés (108, 108'), dans lequel chaque filtre coloré est associé à une microlentille.
[Revendication 7] Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la pluralité de filtres colorés comporte une pluralité de filtres d'une première couleur (108) et une pluralité de filtres d'une deuxième couleur (1089, et dans lequel les motifs (104) associés à des filtres colorés de la première couleur sont tous identiques, et les motifs (104') associés à des filtres colorés de la deuxième couleur sont tous identiques.
[Revendication 8] Dispositif selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la pluralité de filtres colorés comporté une pluralité de filtres rouges, une pluralité de filtres bleus, et une pluralité de filtres verts, et dans lequel les motifs associés aux filtres rouges sont tous identiques, les motifs associés aux filtres verts sont tous identiques, et les motifs associés aux filtres bleus sont tous identiques.
[Revendication 9] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
8, comprenant en outre une couche opaque (105) comprenant une pluralité d'ouvertures (106) formant des diaphragmes agencée entre la première et la deuxième couche, dans lequel chaque ouverture est associée à une microlentille.
[Revendication 10] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
9, comprenant en outre, au niveau de la deuxième face, une surface présentant une rugosité de paramètre Ra compris entre 0,5pm et 10pm, ou un ensemble de condenseurs étant des microlentilles, chaque condenseur de l'ensemble de condenseurs coopérant avec une microlentille associée au condenseur et qui lui est propre.
[Revendication 11] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
10, dans lequel la première couche et la deuxième couche sont enfouies entre deux couches transparentes (210, 211).
[Revendication 12] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
11, dans lequel la première couche et la deuxième couche s'étendent au moins au sein d'une fenêtre (FNE) transparente d'un support (SUP) du dispositif.
[Revendication 13] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à
12, dans lequel les microlentilles (202) du réseau de microlentilles sont agencées selon un motif hexagonal. 22
[Revendication 14] Document de sécurité comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, comprenant en outre un marquage (212) d'au moins une information propre au porteur du document.
[Revendication 15] Procédé de fabrication d'un dispositif de sécurité utilisable pour générer une image projetée (IMG, ..., IMG""') agrandie sur une surface (S) espacée d'une distance donnée (L2) du dispositif lorsque le dispositif a une première face (Fl) placée en regard de la surface espacée et lorsqu'une deuxième face (F2) du dispositif opposée à la première face est éclairée, le procédé comprenant : une obtention d'une première couche (101) comprenant un réseau de microlentilles (102), et un assemblage de la première couche avec une deuxième couche de métal (103) à une distance (Ll) de la première couche qui est supérieure à la distance focale de chaque microlentilles du réseau de microlentilles, de sorte que la première couche est du côté de la première face et la deuxième couche du côté de la deuxième face, une formation, dans la deuxième couche de métal, d'une pluralité de motifs (104, 1049, chaque motif étant formé par une ou plusieurs perforations de la couche de métal, chaque motif de la pluralité de motif étant en outre associé à une microlentille du réseau de microlentilles, de sorte que lorsque la deuxième face du document est éclairée, l'image projetée agrandie est formée sur la surface espacée par la combinaison des projections de chaque motif par leur microlentille associée, dans lequel la deuxième couche de métal comporte un premier motif (104A) et un deuxième motif (104B) comprenant tous les deux une portion de motif identique, et dans lequel le premier motif et le deuxième motif sont placés par rapport à leurs microlentilles associées respectives (102A, 102B) de sorte que : un rayon lumineux (RA) passant par un point (P1A) de la portion de motif identique du premier motif et le centre de la microlentille associée au premier motif, et un rayon lumineux (RB) passant par le même point (PIB) de la portion de 23 motif identique du deuxième motif et le centre de la microlentille associée au deuxième motif, se croisent à un même emplacement (E) de la surface espacée à la distance donnée.
[Revendication 16] Procédé selon la revendication 15, comprenant en outre une formation préalable des microlentilles par application d'un faisceau laser.
[Revendication 17] Procédé selon la revendication 15 ou 16, dans lequel la perforation de la deuxième couche de métal est mise en oeuvre par application d'un faisceau laser.
[Revendication 18] Procédé d'utilisation d'un dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 ou un document de sécurité selon la revendication 14, pour générer une image projetée agrandie sur une surface espacée d'une distance donnée du dispositif, dans lequel la première face du dispositif est placée en regard de la surface (S) espacée et la deuxième face du dispositif est éclairée.
[Revendication 19] Système configuré pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 18, comprenant un dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 ou un document de sécurité selon la revendication 15, un dispositif d'éclairage (1000, 1001) et une surface (S) agencée de sorte que lorsqu'un dispositif de sécurité ou un document de sécurité est entre le dispositif d'éclairage et la surface, avec sa deuxième face éclairée par le dispositif d'éclairage, en étant espacé de la surface par la distance donnée, l'image projetée agrandie apparait sur la surface.
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