FR2500020A1 - Articles en feuille authentifies, dotes d'un dispositif d'authentification par reflexion et diffraction - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN OBJET CONSTITUE D'UN ARTICLE EN FEUILLE AUTHENTIFIE, SUSCEPTIBLE D'ETRE CONTREFAIT, ET D'UN DISPOSITIF D'AUTHENTIFICATION LIE A L'ARTICLE. LE DISPOSITIF 102 LIE A L'ARTICLE EN FEUILLE 100 COMPORTE UN SUBSTRAT QUI PORTE UN RESEAU DE DIFFRACTION REFLECHISSANT RECOUVERT D'UNE MATIERE TRANSPARENTE. LES PARAMETRES DU RESEAU SONT TELS QU'ILS SEPARENT LA LUMIERE INCIDENTE POLYCHROMATIQUE EN AU MOINS UNE PAIRE DE FAISCEAUX REFLECHIS ADJACENTS, SEPARES ET DISTINCTS, DE COULEURS CONTRASTANTES, LES FAISCEAUX ETANT SEPARES D'AU MOINS 2MILLIRADIANS. LA MATIERE TRANSPARENTE EST LIEE AU SUBSTRAT DE MANIERE SUFFISAMMENT SOLIDE POUR QU'AUCUNE SEPARATION NE SOIT POSSIBLE SANS DESTRUCTION DU RESEAU. L'INVENTION S'APPLIQUE A L'AUTHENTIFICATION DES BILLETS DE BANQUE, DES TITRES DE VALEUR, DES PASSEPORTS ET DES ENREGISTREMENTS PHONOGRAPHIQUES.
Description
La présente invention concerne des dispositifs permettant
l'authentification de divers articles faits sous forme de feuille qui sont susceptibles d'être contrefaits, comme des billets de banque et d'autres documents de valeur, des cartes de crédit, des passeports, des laissez-passer, et des enregistrements phonographiques
ou leurs pochettes, par exemple.
Récemment, les machines & photocopier permettant de
reproduire des documents en couleur ont connu de grands progrès.
On peut penser que ces progrès ne s'arrêteront pas. Ainsi, dans un futur proche, il est vraisemblable qu'il sera possible de faire une photocopie en couleur de billets de banque que l'homme de la rue sera incapable de distinguer de l'original, tout au moins sans de grandesdifficultés. Plus spécialement, alors qu'il est vrai qu'un billet de banque véritable fait usage de signes d'authentification (tels que des encres de nombreuses couleurs et des dessins gravés complexes sur un papier spécial qui contient parfois des filigranes, des plaquettes colorées encastrées, ou des fils métalliques) qui permettent normalement à un expert de distinguer une contrefaçon d'un billet de banque véritable, celui qui ne connaît pas les finesses du métier n'est pas en position de tirer parti de ces signes d'authentification. Ainsi, alors que la photocopie en couleur s'améliore, il existe un risque réel que l'homme de la rue puisse perdre sa confiance dans la loyauté du papier-monnaie. Une semblable
situation pourrait avoir des conséquences désastreuses.
Pour présenter un caractère pratique, tout dispositif d'authentification permettant de résoudre ce problème doit, entre
autres choses, satisfaire les quatre conditions suivantes.
1. Le dispositif d'authentification doit donner un effet
qu'aucun type de copieur en couleur ne puisse reproduire.
2. L'effet produit par le dispositif d'authentification doit pouvoir être rapidement et facilement discernable, dans des conditions d'éclairage ordinaires, sans demander aucune aptitude
particulière à un homme non averti.
3. La sophistication et la dépense d'investissement de l'équipement nécessaire pour fabriquer un dispositif d'authentification et pour le lier fermement à un article authentifié (par exemple un billet de banque) doivent être suffisamment élevées pour être hors de
portée de personnes ayant prétention à faire des contrefaçons.
4. Pour un débit important, il faut que le coût supplé-
mentaire par pièce demandé pour la fabrication d'un dispositif d'authentification et pour sa fixation à l'article authentifié (ce
coût comprenant aussi bien l'amortissement des dépenses d'investis-
sement élevées de l'équipement que le coût variable par pièce) doit être suffisamment bas pour ne pas constituer un empêchement à son, utilisation. On se reporte maintenant au brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 186 943 et au brevet britannique n0 1 394 021. Chacun de ces brevets se rapporte à un dispositif d'authentification
d'articles tels que billets de banque. Les dispositifs d'authenti-
fication décrits dans ces brevets satisfont les trois premières
conditions indiquées ci-dessus, mais non la quatrième. Plus spé-
cialement, les dispositifs d'authentification décrits dans ces brevets sont constitués d'une bande ou d'un substrat en feuille de matière plastique revêtus d'un nombre suffisant de couches distinctes
superposées de pellicules quart d'onde (à la longueur d'onde spéci-
fiée du spectre visible) en matériaux diélectriques pour faire
efficacement fonction de filtre coloré en transmission et en réflexion.
Lorsqu'un tel filtre est éclairé en lumière polychromatique (par exemple en lumière blanche), il réfléchit sélectivement la plus grande partie de la lumière appartenant à une certaine étendue du spectre visible et transmet sélectivement la plus grande partie de la lumière appartenant au reste du spectre visible. Ainsi, la couleur de la lumière réfléchie et la couleur de la lumière transmise sont différentes. En donnant une valeur appropriée à la longueur d'onde des pellicules diélectriques quart d'onde, on peut obtenir des lumières réfléchie et transmise de couleurs respectives sensiblement complémentaires (et par conséquent très rapidement et très facilement distinguables l'une de l'autre par une personne non avertie). De plus, la partie spectrale (couleur) de la lumière réfléchie que l'on observe à la sortie du dispositif dépend de l'angle sous lequel il est éclairé et regardé. Ainsi, la couleur observée de cette partie varie lorsque l'on incline le dispositif en fonction de la direction
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de la lumière qui l'éclaire. Cette modification de la couleur avec l'angle peut également être utilisée pour produire une variation entre deux couleurs réfléchies complémentaires en fonction de la
variation de l'angle d'observation.
Alors qu'un semblable dispositif d'authentification donne de bons résultats pour un billet de banque ou un article analogue, son coût de fabrication par pièce est trop élevé. Les raisons qui expliquent cela sont que chacune des diverses couches de pellicule diélectrique est constituée d'un matériau diélectrique différent possédant un indice de réfraction différent. Il faut appliquer successivement et séparément chacune de ces couches (par exemple à l'aide d'un moyen de dépôt par évaporation ou pulvérisation sous vide) avec une grande précision pour assurer que l'épaisseur de chaque matériau diélectrique particulier est égale au quart de la longueur d'onde spécifiée de la lumière visible traversant ce matériau diélectrique particulier (c'est-à-dire ayant l'indice de réfraction de ce matériau diélectrique particulier). Le coût de ces opérations
de dépôt successiveset distinctesne correspond pas à un coût d'inves-
tissement effectué une seule fois, qui peut être amorti sur un gros volume de billets de banque, mais appartient au coût variable par
pièce qui s'applique à chacun des dispositifs d'authentification.
On se reporte maintenant aux brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 4 033 059 et n0 4 124 947. Chacun de ces brevets décrit un dispositif d'authentification constitué de l'empreinte d'éléments gravés en creux sur un substrat. Les éléments gravés en creux se présentent sous la forme d'une ou plusieurs régions de reliefs ou pointes étroitement juxtaposés, ne se coupant pas et sans contact entre eux, orientés dans le sens de la longueur. La couleur réfléchie des reliefs est en contraste de luminance avec celle du substrat
(c'est-à-dire que l'une est relativement claire et l'autre est rela-
tivement sombre). Toutefois, tant que l'on continue d'observer le
dispositif d'authentification sous un angle tel que les reliefs eux-
mêm2s aussi bien que les espaces de substrat qui séparent des reliefs adjacents se trouvent dans la ligne de vision de l'observateur, la luminance de la couleur réfléchie observée est l'intégration de celle de la couleur réfléchie des reliefs et de la couleur réfléchie du subatr:at. La teinte de la couleur réfléchie observée intégrée rend l be rapprocher assez bien de celle de la couleur des reliefs. mame si la saturation de la couleur réfléchie observée intégrée est *enAloerient différente de celle de la couleur des reliefs. J'Wu.r part, lorsque l'on observe les reliefs dans les limites d'une-bande
d'orientations angulaires, relativement au substrat, de façon que i.
présence des reliefs occulte les espaces séparant des reliefs adja-
cents, la couleur observée est simplement celle des reliefs eux-mêmes
(qui s'oppose, en lu;ninance, avec la couleur intégrée indiquée ci-
dessus). Dans le cas du brevet cité n 4 124 947, lorsque l'on observe les reliefs à l'intérieur d'une telle bande, une ou plusieurs
lignes très fines, qui sont orientées dans une direction sensible-
ment perpendiculaire à la direction longitudinale des reliefs et qui possèdent la couleur du substrat, deviennent observables en contraste sur la couleur de fond des reliefs. On obtient ces lignes minces en brisant chaque relief orienté longitudinalement en un même ensemble donné de deux segments, ou plus, longitudinaux légèrement séparés, l.es espaces correspondantsentre segments longitudinaux de reliefs adjacents étant alignés entre eux. Ainsi, les lignes minces observables indiquées cidessus apparaissent lorsque l'on regarde dans une bande d'orientations angulaires peu profonde (dans un plan perpendiculaire à la surface du substrat), extrêmement étroite (dans un plan parallèle à la surface du substrat), puisque les
segments des reliefs cachent alors la couleur des espaces relative-
ment plus larges du substrat entre segments de reliefs adjacents.
En tout cas, la bande d'orientations angulaires est
définie par des facteurs tels que- la hauteur des reliefs, la dimen-
sion des espaces séparant des reliefs adjacents, l'orientation
angulaire des reliefs longitudinaux par rapport à la ligne de vision.
de l'observateur, la forme des reliefs et les positions relatives des zones de reliefs à orientations angulaires différentes les unes par rapport aux autres. Une image de "contraste" (qui se forme lorsque l'on change de manière appropriée les valeurs de l'un ou de plusieurs de ces paramètres par rapport à ceux du fond), laquelle i;ààge ne peut pas être discernée du fond lorsqu'on l'observe sous la plupart des orientations angulaires, devient discernable, par rapport au fond, lorsqu'on l'observe sous des orientations angulaires
se trouvant dans les limites de cette bande.
En valeur relative, le coût par pièce d'un dispositif indicateur à impression en creux est sensiblement inférieur à celui
du dispositif d'authentification fait d'un filtre coloré de transmis-
sion et de réflexion, du type discuté ci-avant. Toutefois, en valeur absolue, le coût par pièce d'un dispositif d'authentification du type à impression en creux est encore un peu trop élevé pour satisfaire
le quatrième critère défini ci-dessus. De plus, le dispositif d'authen-
tification à impression en creux est beaucoup moins efficace que le dispositif d'authentification du type filtre coloré de transmission et de réflexion en ce qui concerne la satisfaction du deuxième critère indiqué ci-dessus. Il ne faut pratiquement aucune habileté de la part d'un homme non averti pour observer facilement et rapidement une modification de couleurs complémentaires (chacune d'elles étant observable sous une orientation angulaire relativement importante,
mais différente) lorsqu'il observe sous différents angles un dispo-
sitif d'authentification du type filtre coloré de transmission et de réflexion ou bien lorsqu'il l'observe, respectivement, en lumière
réfléchie ou en lumière transmise. Toutefois, dans le cas d'un dispo-
sitif d'authentification à impression en creux, une image s'observe soit par l'intermédiaire d'une modification de contraste en luminance, par rapport à celle du fond, lorsque l'on regarde le dispositif d'authentification dans les limites d'une certaine bande donnée d'orientations angulaires, soit, dans le cas du brevet cité
n0 4 124 947, par l'aspect d'une très mince ligne de couleur contras-
tante lorsqu'on l'observe dans les limites extrêmement étroites d'une bande en outre peu profonde d'orientations angulaires. Dans l'un et l'autre cas, il faut par nature un certain temps, et une certaine habileté, à l'observateur pour orienter convenablement le dispositif d'authentification gravé en creux pour faire apparaître son image de "contraste". Alors que cette longueur de temps peut ne pas être un obstacle à l'utilisation d'un dispositif d'authentification imprimé en creux lorsqu'il s'agit d'un article authentifié tel qu'un titre de valeur, que l'on peut observer en prenant son temps, c'est un obstacle a l'utilisation dans le cas d'un billet de banque ou d'un élément analogue, qui doit être observé rapidement par un homme sans qualification (par exemple le caissier d'un magasin ou d'une
salle de spectacle).
L'invention se rapporte à un dispositif d'authentification qui satisfait les quatre conditions définies ci-dessus. Selon l'invention, un dispositif d'authentification comprend une structure en réseau de phase de diffraction gravée ou moulée à la surface d'un substrat, qui constitue un type particulier de filtre coloré. En principe, un tel filtre peut être un filtre de transmission ou un filtre de réflexion. Toutefois, pour des raisons qui seront données en détail ci-après, un filtre de réflexion est beaucoup plus pratique à utiliser dans un dispositif d'authentification. Le dispositif d'authentification selon l'invention peut faire usage des enseignements de l'un ou plusieurs des brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 3 957 354,
n0 3 961 836 et n0 4 062 628.
Plus spécialement, un dispositif d'authentification selon l'invention comporte un substrat lié au matériau en feuille
dont un article authentifié susceptible d'être contrefait est cons-
titué. Le substrat possède une structure en réseau de diffraction réfléchissant prédéterminée, constituant une configuration en relief qui est placée sur au moins une région d'une surface visible du substrat. La structure en réseau de diffraction réfléchissant est remplie et recouverte d'un matériau transparent qui présente un indice de réfraction donné. La configuration en relief formant la
structure possède des paramètres de réseau donnés de profil, d'ampli-
tude matérielle et de nombre de traits par unité de longueur, de
façon que la structure ait pour effet de séparer la lumière poly-
chromatique incidente en au moins un couple de faisceaux de réflexion adjacents, séparés et distincts de couleurs contrastantes, dans lesquels la dimension angulaire la plus étroite de la largeur de faisceau de chacun des faisceaux à une distance de 30 cm est d'au moins 2 milliradians. Le matériau transparent est lié à la surface visible du substrat d'une manière suffisamment sûre pour empêcher qu'on ne puisse le retirer de la structure sans détruire effectivement
celle-ci. Dans la présente description, l'expression "faisceaux de
réflexion adjacents, séparés et distincts,de couleurs contrastantes" est censée exclure le cas de parties colorées adjacentcset contigués du spectre continu de lumi:re polychromatique visible (par exenmle ja lumière dite "blanche"!, puisque -es parties adjacenter ne sont pa- "séparées et distinctes" L'une de l'autre et qu'ell-s n'ont pas
noii plus de couleurs "contrastant(.".
La description suivante, conçue à titre d'illustration
de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est un schéma simplifié d'un premier mode de réalisation d'un article authentifié auquel est lié un dispositif d'authentification, constitué d'une unique structure intégrée; - la figure la est un schéma simplifié d'un deuxième mode de réalisation d'un article authentifié auquel est lié un dispositif d'authentification, constitué de plusieurs structures intégrées séparées; - les figures 2a et 2b illustrent schématiquement un premier et un deuxième mode de réalisation d'une structure intégrée du type employé par les dispositifs d'authentification des figures 1 et la; - les figures 3 et 3a illustrent schématiquement une espèce de structure intégrée de dispositif d'authentification, la structure intégrée étant constituée d'une structure en réseau de diffraction sur une seule région; et -!es figures 4, 4a et 4b illustrent schématiquement d'autres espèces de structure intégrée de dispositif d'authentification, la structure intégrée étant constituée de plusieurs régions en
réseau de diffraction différentes contigu'és.
Sur la figure 1, est présenté un article autlhentifié 100 constitué d'un matériau en feuille, par exemple de matière plastique
ou de papier. Dans la description de l'invention, 1il sera souvent
supposé, à titre illustratif, que l'article authentifié 100 est un
billet de banque. Il faut toutefois comprendre que l'article authen-
tifié 100 peut prendre d'autres formes, comme par exemple d'autres
types de documents de valeur, cartes de crédit, passeports, laissez-
?50002 î
p F.s;er. ou enregistremen.s phcn:fraphquas et ',urs podhette, i2aN- tous ieE Las, un ddsposti d'aut'hentification 102 est lié z' l'ar. cie authentifid 100. Le diseosit, d'aurhlientificatjia i02 est
C:r t i.- d'c - uniq:_ e; truc:,2re tnr Cr t:r-'e $lu tsile prré sent:.r i: f.
s 2a o-l 2_b Sur la f:2ure]la, le -ûspositif d'authenî-iticai.-n
l;2: romprend une tieuraliz - de-ux stu ctures intégrées sér.a:ée-
(ou plus), chacune ktant du type préserité sur l'une ou].autre des
f'igues 9a et 2b.
C.3.nme cela est indiqué sutr les figure- 2a et 2b. li
structure intégrée 201a o-u 2.-.b, constituant le dispositif d'authen--
t3 'i;ation 1t.2 ou 102a, cornporte un substrat 200 diont ls surfac.
inférieure 202 est liée. l'article authentifié 100 et dont la surface supérieure 204 présente une stiucture en réseau de o;dif--ction ré lchissant prédéterm-nnée 206. Uie matière transParente 208 remnplit
et recouvre la structure 206 en réseau de diffraction rfléchtssant.
De plus, la natière transparente 208 possède un indice de ré2racion donné plus grand que l'unité. La matière transparente 208 est de préférence une matière plastique, telle que-le polychlorure de vinyle (PVC) ou un polyester de polycarbonate par exemple. (L'indice de réfraction de ces matières est nominalement d'environ 1,5). Alors
que la surface 200 peut gtre constituée de métal, elle est de préfé-
rence également constitute d'une natère plastique ou d'une mattère adhésive. Dans le cas du mode de réalisation de structure i.ntégrée 201a, présenté sur la figure 2a, la structure 200 peut -tre for'uée i:.rtid'une feuille en inatire thermoplastique à la surface 20zt
de laquelle est gravée ou moulée une structure de diffraction 206.
La structure ?06 peut être rendue réfléchissante par dépôt sous vide (par exemple évaporation ou pulvérisation d'une rmince pellicule de métal (par exemple l'aluminium). La matière transparente 208 peuit ens-uite être ajoutée par stratification d'une couche de matière pIalstique à la surface 204 ou bien par application d'un rev tement
d'.une solution de matière plastique ou de monomère de t:;atièrc:A:ls-
tique que l'on fait ensuite durcir en une couche solide. Dans ce cas, la matièze plastique 208 et le substrat 200 peuvent être Ldits
de]La mRimne matière plastique ou de matières plastiques différentes.
Dans le cas du mode de réalisation de structure intégrée 201b, présenté sur la figure 2b, le matériau transparent 208 comprend une feuille initiale de matière plastique sur laquelle la structure 206 en réseau de diffraction est gravée ou moulée, et le substrat 200 peut consister en une couche de matière plastique stratifiée ou en une solution de matière plastique ou de-monomère de matière plastique que l'on fait ensuite durcir en une couche mince de matière
plastique. Il est également possible que le substrat 200 soit cons-
titué, dans le cas de la structure intégrée 201b, de la matière
adhésive qui lie sa surface inférieure à l'article authentifié 100.
Pour le reste, les modes de réalisation des figures 2a et 2b sont
sensiblement identiques.
Dans les deux modes de réalisation des figures 2a et 2b, l'épaisseur combinée du substrat 200 et de la matière transparente 208 est t. Comme cela est indiqué par la flèche, la surface visible de la structure 206 en réseau de diffraction réfléchissant est éclairée depuis le dessus, au travers de la matière transparente 208, par un éclairage 210 de lumière polychromatique. La structure en réseau 206 réfléchit la lumière polychromatique incidente d'une manière qui est déterminée par son amplitude matérielle A, son nombre de traits d par unité de longueur et par la forme d'onde spatiale ou forme de son profil de réseau périodique. Selon les principes de l'invention, la structure 206 possède des paramètres spécifiés de profil de réseau, d'amplitude métérielle A et de nombre d de traits par unité de longueur, de façon que la structure 206 ait pour effet de séparer la lumière polychromatique 210 incidente en au moins un couple de faisceaux réfléchis adjacents, séparés et distincts, de couleurs contrastantes, la dimension angulaire la plus étroite de la largeur de faisceau de chacun des faisceaux à une distance de 30 cm étant d'au moins 2 milliradians. Des exemples de structures en réseau de diffraction réfléchissant ayant ces paramètres donnés de profil de réseau, d'amplitude matérielle et de nombre de traits par unité de longueur, sont dicutés de façon plus détaillée en
relation avec les figures 3 et 4 ci-après.
Il est souvent important que l'épaisseur globale t de la structure intégrée formant le dispositif d'authentification 102 ou 102a soit extrêmement petite. Par exemple, lorsqu'on met des billets de banque en pile d'un nombre prédéterminé de billets, il apparait une inclinaison angulaire dont la valeur dépend du produit de l'épaisseur t et du nombre de billets dans la pile. En principe, le matériau en feuille devrait comporter un creux ayant une épaisseur
égale à t de façon à recevoir le dispositif d'authentification.
Toutefois, ceci ajoute au coût. Il est plus simple et moins coûteux de maintenir l'inclinaison angulaire maximale suffisamment basse pour empêcher que des billets ne glissent de la pile, ce qui est le
cas lorsque l'on maintient l'épaisseur t à moins de 12,5 um envirop.
Toutefois, pour conserver suffisamment de résistance à une structure intégrée possédant une si petite épaisseur totale afin qu'il ne soit pas possible de la déchirer, il faut maintenir l'amplitude matérielle A à une valeur aussi petite que possible. En outre, la vitesse à laquelle on peut graver (par moulage en compression d'une feuille de matière thermoplastique) une structure de diffraction ayant un rapport relativement petit de l'amplitude matérielle A au nombre d de traits par unité de longueur est beaucoup plus élevée (et, par conséquent, amène une réduction notable du coût unitaire variable) que dans le cas o ce rapport est grand. Ceci est une autre raison de donner
à l'amplitude matérielle A une valeur aussi faible que possible.
Un réseau de diffraction, qu'il soit de réflexion ou de transmission, formé par une configuration en relief superficiel est un réseau de phase. L'effet optique produit par un réseau de phase dépend de la valeur de son amplitude optique a, mesurée en longueurs d'onde x dans le vide, plutôt que directement de la valeur de son amplitude matérielle A. Toutefois, l'amplitude optique a est proportionnelle à l'amplitude matérielle A, même si la constante de proportionnalité change notablement d'un réseau de transmission à un réseau de réflexion. Plus spécialement, pour un réseau de transmission, la constante de proportionnalité vaut l/(n1 - n), o n est l'indice de réfraction du matériau transparent 208 et n1 est l'indice de réfraction d'un substrat transparent correspondant au substrat 200. Les matériaux diélectriques du type (par exemple matière plastique ou adhésive) qui se révèle pratique pour la fabrication de la structure intégrée 20la ou 201b ont des indices de réfraction qui ne diffèrent pas beaucoup entre eux. Ainsi, bien que l'indice de réfraction de semblables matériaux diélectriques soit relativement élevé par rapport à l'unité (par exemple soit
voisin de l,35) la différence (n1 - n) entre les indices de réfrac-
tion de deux quelconques de ces matériaux diélectriques est petite reiativemnent à l'unité, ce qui entraîne une grande valeur pour la constante de proportionnalité l!(n - n) d'un réseau fonctionnant en transmission. Ceci rend l'amplitude matérielle A d'un réseau de
transmission extTêmement grande par rapport à son amplitude optique a.
D'auure part, la constante de proportionnalité d'un réseau fonction-
nant en réflexion vaut 1/2n, ce qui est beaucoup plus petit que l'unité puisque n est plus grand que l'unité. Ceci rend l'amplitude matérielle A d'un réseau réfléchissant extrêment petite par rapport à son amplitude optique a. Ainsi que cela a été discuté ci-dessus, il existe d'importants avantages à maintenir l'amplitude matérielle A relativement petite. C'est pour cette raison que l'on utilise dans les dispositifs d'authentification de l'invention des réseaux de diffraction fonctionnant en réflexion plutôt que des réseaux
fonctionnant en transmission.
De plus, la fabrication des structures intégrées 210a et 210b (figures 2a et 2b) conduit de soi-même à des techniques de production en continu, ce qui réduit notablement le coflt unitaire variable de fabrication de telles structures. Par exemple, dans le
cas du mode de réalisation de la figure 2a, on fait passer succes-
sivement une feuille de matière plastique provenant d'un premier rouleau de matière plastique (constituant le substrat 200) dans des cylindres de gravure (qui gravent la structure en réseau 206), dans une chambre de dépôt sous vide (qui métallise la surface du substrat au moyen d'un revêtement réflecteur), puis dans des cylindres de stratification qui reçoivent en même temps,d'undeuxième rouleau de matière plastique (qui constitue la matière transparente 208), une matière plastique de stratification possédant un revêtement
de stratification. Le stratifié qui sort des cylindres de stratifi-
cation passe dans une chambre d'application d'adhésif, o est appliqué l'adhésif destiné à assurer la liaison avec l'article authentifié. Dans le cas du mode de réalisation présenté sur la 250002n L.. fl'. re:b onl peut itmettre enitiZrem.et l'oJéra-in de straf ton t '... 'cadhésif de liaison pe:t c:nsi:tuer ui--mn e 't iCa 2v,:.:'is.; que la.-.m era p'ast:iquw gravJe Venant -u vouie-, --e
r.;t'-:E- aSue nent4lr. c"..r, e: c; w-:..a Z...re tlan.-
p. 20t. Or se rcprt:-e rf.-:nc, ai.:x Ufi res 3 et 3a3 qui illustrent schématiquement une première espèce de structure en résfau
de diffractionr ayant des paramètres donnés de profil de rfseau.
d'ampi.itude matérielle et de no.mbre de traits par unité de loagueur,
da sorte que la structure puisse efficacement séparer la lumiè&x-
v:lchr:imatiqune -icideite en au.iins une paire de f -.e.: rô!.-.
chis adjacents, sénarés et dist-nets, de couleurs contrast..n-es. o': la dimension angulaire la plus étroite de la largeur de fa-eao de chacunr des faisceaux.à une distance de 30 cm est d'au moins
2 millradians. Plus spécialement, la structure en réseau de D-
fraction 300 comprend une région unique dont la dimension la plus étroite est désignée par W. Comme cela apparait sur la figure 3", la structure en réseau de diffraction 300 possède un profil de réseau rectangulaire, d'une amplitude matérielle A et une période d
(ce qui correspond à un nombre d de traits par unité de longueur).
D- plus, commne cela est indiqué sur la figure 3, la structure en ri.Jea:. 300 possède un coefficient d'utilisation correspondant à b/ds o, b est la largeur du trait. Seu.ies les surfaces sup,'rie:re at infArieure de la structure 300 sont revêcues d'éléments réfléchis-
sants -étallisés 302 et 304, lesquels ont été appliqués par détpet su-s vide. Ce d.pôt sous vide laisse sensiblement libres de:_-tal ]les crds sensiblement verticaux 306 du profil rectarngIulaire de Id
3,-ruc:.ure en réseau de dififraction 300.
On suppose que la structure e- réseau de dizfracLioi 300 e.t r-rêvée dans un substrat 200 en matière plastique (prseaaté s:r }a figure 2a) et que la matière transparente 208 est également faite fe matière plastique (de préférence la même matiëre plastique que le sub:i.rat 200), après quoi le matériau transparent 208 peut -tre lié ' la partie non métallisée de la suritace visible 204 dlu substrat 200 d'une qmanière suffisamment sûre pour empêcher que son enl&vement dz la st-.ructlre en réseau de diffraction 300 ne détruise pas du ma-me coup la structure 300. Les mêmes résultats s'appliquent dans le cas o la structure en réseau de diffraction 300 est gravée dans une matière plastique transparente 208 (voir figure 2b)et le substrat se présente sous forme d'une matière plastique ou d'une matière adhésive. Il faut toutefois comprendre que la métallisation des seules surfaces supérieure et inférieure d'un réseau rectangulaire n'est pas la seule manière d'empocher que l'enlèvement de la matière transparente ne détruise effectivement la structure en réseau. Une structure en réseau possédant n'importe quel type de profil peut être finement métallisée de façon qu'il existe de minuscules vides de métal répartis sur le profil. Il est également possible de faire appel à une liaison métal-matière plastique suffisamment forte entre la matière transparente et une structure en réseau de diffraction
totalement métallisée.
Des filtres de soustraction de couleur par diffraction sont décrits en détail dans le brevet cité no 3 957 354, lesquels, entre autres choses, peuvent être constitués d'un réseau de diffraction à profil rectangulaire tel que la structure en réseau de diffraction 300. Plus spécialement, la structure en réseau de diffraction 300 a pour effet de séparer la lumière polychromatique incidente en un faisceau réfléchi d'ordre zéro et en un ou plusieurs faisceaux réfléchis d'ordres de diffraction supérieurs. Selon les enseignements, du brevet cité n0 3 957 354, les couleurs respectives de l'ordre de diffraction zéro et de chacun des ordres de diffraction supérieurs d'un réseau de diffraction à profil rectangulaire dépendent de la caractéristique spectrale de la lumière polychromatique incidente
et de l'amplitude optique a (laquelle est proportionnelle à l'ampli-
tude matérielle A ainsi que cela a été discuté ci-dessus)du réseau de diffraction à profil rectangulaire. De plus, la couleur résultante de la somme de tous les faisceaux d'ordres de diffraction supérieurs
est le complément de la couleur de l'ordre de diffraction zéro.
Comme cela est connu dans la technique, la séparation d'une paire d'ordres de diffraction adjacents est proportionnelle au nombre de traits par unité de longueur (c'est-a-dire d). Si l'on prend un nombre de traits par unité de longueur suffisamment grand, l'angle de diffraction devient suffisamment important pour séparer une paire d'ordres de diffraction adjacents en des faisceaux séparés et distincts. Pour des réseaux à traits fins (c'est-à-dire lorsque la période d a une valeur inférieure à deux fois la longueur d'onde de la lumière), l'angle de diffraction devient suffisamment important pour que seuls l'ordre zéro et le premier ordre de diffraction puissent se produire. Dans ce cas, la couleur du premier ordre de diffraction est le complément de la couleur de l'ordre de diffraction zéro, si bien que les couleurs respectives de l'ordre zéro et du premier ordre de diffraction sont dans une grande mesure en contraste l'une avec l'autre. Toutefois, m&me pour des nombres de traits inférieurs, on peut donner à l'amplitude matérielle A une valeur telle (d'après les enseignements du brevet cité n0 3 957 354) que l'ordre zéro et le premier ordre de diffraction aient des couleurs
contrastantes.
Le contraste est accru lorsque les couleurs respectives d'une paire adjacente d'ordres de diffraction (par exemple l'ordre zéro et le premier ordre de diffraction) sont proches du maximum de, saturation. Dans le cas de réseaux de diffraction ayant une période d de moins de 5 microns (c'est-à-dire dans les cas o l'approximation de Huygens-Kirchoff est valable), la saturation maximale a lieu lorsque le coefficient d'utilisation b/d est à 50%. Toutefois, pour n'importe quel réseau à traits fins faisant fonction de filtre à soustraction de couleur par diffraction, la saturation maximale a lieu à un rapport b/d déterminé par la solution particulière des équations de Maxwell (tenant compte des paramètres de conditions aux limites du réseau et des paramètres de polarisation de la lumière incidente). En général, pour des filtres à soustraction de couleur par diffraction à profil rectangulaire à traits fins, la saturation maximale a lieu pour une valeur du rapport b/d qui est différente de 50% et qui est différente pour les structures en réseau de réflexion et de transmission. Lorsque l'on donne de nombreux ensembles différents de conditions aux limites, on peut faire appel à un ordinateur pour résoudre les équations de Maxwell par analyse numérique pour produire les paramètres d, b et A d'un réseau-à profil rectangulaire à traits fins de réflexion pour lesquels on obtient
dce- fasc:eaux réflé,chis d'ordie zéro et du premier ordre de diffrac-
ioun ayart des couleu's c-miplémertaires voulues au maximum de sntu-
rati.n. Il est égalemnnt p ossible, si l'on donne des param-tre.;s cJ et A d'un réseau de réflexion de déterminer facilement, per i.e mnét!ode expérimentale d'essais et d'erreurs, la valeur du rapport b/d pro- duisant un degré de saturation de la couleur produite qui est proche
du maximum.
Pour satisfaLre la condition 2 indiquée ci-dessus, il faut que l'effet visuel produit sur un observateur par au moins une paire de faisceaux réfléchissants adjacents (par exemple l'ordre de diffraction zéro et le premier ordre de diffraction) sortant de la structure 3C() en réseau de diffraction soit facilement et rapidement discernable à une distance normale de vision de l'article authentifié
, dans des conditions d'éclairage normales, sans aptitude parti-
culière de la part de l'observateur. Si L'on suppose une distance normale de vision de 30 cm, la structure en réseau de diffraction doit avoir, pour la dimension la plus étroite W, une valeur au moins suffisamment grande pour sous-tendre un angle de 2 mi!liradians (pour cette distance normale de vision de 30 cm), afin de satisfaire la condition 2 (indiquée ci-dessus). En d'autres termes, quelle que soit la divergence de l'un des faisceaux réfléchis d'ordre zéro ou
d'ordres supérieurs, il faut que la dimension la plus étroite de.
la largeur de faisceau de chacun de ces faisceaux soit proportionnelle à W et, à une distance de 30 cm, corresponde à une dimension angulaire d'au moins 2 miliLradians Pour une discernabilité optimale, la dinmesior, angulaire la plus étroite de la largeur de faisceau de chacun des faisceaux à une distance de 30 cm doit être de l'ordre
d'une amplitude plus grande que celle-ci (c'est-à-dire de 20 milli-
radians c. plus).
L'expression "dans des conditions ordinaires d'éclairage" appelle quelques explications supplémentaires. Lorsque l'on éclaire un réseau de diffraction au moyen d'une unique source de lumière collimatde, il produit ses faisceaux de sortie d'ordres de diffraction zéro et superieurs les plus séparés et les plus distincts. Toutefois, lorsqu'on l'éclaire à l'aide d'une lumière qui est pratiquement entièrement diffuse, il produit ses faisceaux de sortie d'oidres
250002$
d.is dtór< *Jt ion MOr et SU? e.:u-.s ies moi'n. sép;arés er les Xl:n' dict;ircLs, Les:n.nîii[ics rdioeaes d'éc.lairage, dans lequees
cuon.- rvc pormalei,ent u- article authentifié, su-entendent ú.axis-
Len: e ot' D:I e!rses;:cP.*0.neuses sêpa-ées plus C;I Loins col rna t asccide, ' un fond lumlne.x ambiant diffus (dans une relati.rn exacte
qu, v-Jrie d'un environnenment. à un autre), Lorsque la dimension.
angulaire la plus étroite de 'la largeur de faisceau de chaque faiscesu de la paire de faisceaux réfléchis adjacents de couleurs constrastantes A une distance de '0 cm. e-t d'au moins 2 nl.liradians les faisct-apkx sont suffisamment séparés et distincts, pour être discernés, dans
des co:,ditions ord-naire. d'éclairage". c'est-i-dire qu'un cb.ervo.
teur non qualifié peut facilement localiser et discerner les faisceaux
respectifs en se contentant d'incliner un article authentifié, z'est-
à-dire d'en changer l'orientation angulaire, par rapport à s ligne
de vision.
Sur la figure 4, est présenté un mode de réalisation particulier de l'invention dans lequel une structure intégrée de dispositif d'authentification est constituée de plusieurs régions contiguës, chaque région consistant en une structure en réseau de diffraction différente. Plus spécialement, comme le montre la figure 4, la région 1 de la structure en réseau de diffraction 400 A la forme d'un cercle de diamètre W et la région 2 de la structure en réseau de diffraction 402 a la forme d'un rectangle qui entoure la région 1 de la structure 400 et possède une dimension mininal.a qui est supérieure à W. Un premier sous-type de combinaison des structures en réseau 400 et 402 est,: senté sur la figure 4a, et un deuxiC,'e ous-type de combinaison des structures en réseau 400 et 402 est présenté sur la figure 4b. Dans le sous-type présenté sur la fiure 4a, les structures en réseau 400 et 402 ont des profils rectan!,. iores et folment des fiAtres à ?ustraction de couleur de di.ffracti identiques à la structure en réseau 300. La structure en réseatu 46;0 de la ifigure 4a a une période d et une amplitude matérielle A, cornnées,
tab.is que la structure en réseau-40',2 ic la figure 4,2 a la I.:r.
période d et une amplitude matérielle A2 donnée, différente de A,.
Puisque la structure en réseau 402 e.t contiguë à la structure en réseau 400, un ordre de diffractJon zéro des deux structures en réseau 400 et 402 peut être simultanément vu par un observateur. De plus, puisque la période d est la même pour les structures 400 et 402, un premier ordre de diffraction des structures 400 et 402 de
la figure 4a peut également être simultanément vu par un observateur.
Toutefois, les orientations angulaires respectives de l'article authentifié par rapport à la ligne de vision de l'observateur sont différentes pour l'observation simultanée des premiers ordres de diffraction respectifs et pour l'observation simultanée des ordres
de diffraction zéro respectifs.
En ce qui concerne le sous-type de la figure 4 présenté sur la figure 4b, la structure en réseau 400 de la région 1 et la structure en réseau 402 de la région 2 possèdent des profils de réseau sinusoïdaux et ont la même amplitude matérielle A. Toutefois, la période d de la structure 400 est différente de la période d2 de la structure 402 de la figure 4b. Comme cela est connu dans la technique, le sinus de l'angle de diffraction d'un réseau de diffraction est égal au rapport de la longueur d'onde à la période. Ainsi, chacune des structures en réseau 400 et 402 de la figure 4b produit, lorsqu'on les éclaire en lumière polychromatique, des ordres de diffraction plus élevés dans lesquels la lumière polychromatique est angulairement dispersée en ses composantes spectrales. Toutefois, puisque les périodes d1 et d2 des structures 400 et 402 de la figure 4b sont
différentes l'une de l'autre, des couleurs spectrales choisies dif-
férentes peuvent être obtenues au même angle donné du premier ordre de diffraction pour les régions 1 et 2 respectives (dans le cas du
sous-type de la figure 4b) par un choix approprié des valeurs respec-
tives des périodes di et d2. A titre d'exemple, si l'on choisit, pour la période dl de la structure 400 une valeur valant seulement 82% de celle de la période d2 de la structure 402, alors la structure 400 produira un faisceau réfléchi de lumière verte (530 nm de longueur d'onde) et la structure 402 produira un faisceau réfléchi d'un rouge complémentaire (650 nm de longueur d'onde) pour le même angle de
diffraction donné du premier ordre de diffraction. Ainsi, un obser-
vateur qui regarde les régions 1 et 2 à ce même angle de diffraction verra simultanément une région 1 verte et une région 2 rouge. De plus, lorsqu'il observera les régions 1 et 2 de la figure 4 sous des angles légèrement différents, il lui apparaîtra que les couleurs respectives des régions 1 et 2 ne sont plus respectivement verte et rouge, mais sont encore sensiblement contrastantes dans les limites
de l'intersection spatiale entière des spectres de dispersion respec-
tifs des structures en réseau 400 et 402, en raison des valeurs dif-
férentes respectives des périodes d et d2.
Il est souhaitable que les faisceaux réfléchis venant des régions 1 et 2 du sous-type de la figure 4b soient aussi lumineux que possible. Ainsi, l'amplitude matérielle A des structures 400 et 402 de la figure 4b aura de préférence une valeur qui minimise l'amplitude lumineuse restant dans son ordre de diffraction zéro respectif, ce qui entraîne que la lumière diffractée dans les faisceaux réfléchis d'ordres de diffraction supérieurs est rendue maximale. De plus, pour rendre maximale la quantité de lumière diffractée dans chaque faisceau du premier ordre de diffraction, il est souhaitable que les deux structures 400 et 402 de la figure 4b soient des réseaux de diffraction à traits fins (décrits ci- dessus), ce qui supprime alors l'apparition de faisceaux d'ordres de diffraction supérieurs au premier ordre. Pour rendre maximale la luminosité du premier ordre de diffraction des structures en réseau 400 et 402 de la figure 4b, on pourra se reporter
aux enseignements des brevets cités n' 3 961 836 et n0 4 062 628.
Si l'on revient aux figures 2a et 2b, on note que la matière transparente 208 peut être incolore, ou bien peut incorporer un colorant faisant fonction de filtre de soustraction de couleur absorbant qui est placé en série avec les faisceaux réfléchis venant de la structure en réseau de diffraction 206. Plus spécialement, le colorant doit avoir une caractéristique de transmission, dépendant de la longueur d'onde, qui améliore la sélectivité de couleur des
faisceaux réfléchis issus de la structure en réseau de diffraction 206.
De plus, la présence d'un colorant à l'intérieur de la matière trans-
parente 208 accroît le rapport signal-bruit en réduisant l'éclat produit par la réflexion spéculaire partant de la structure en réseau
de diffraction métallisée 206.
En outre, on notera que la matière transparente 208 et, ou bien, d'autres constituants du dispositif d'authentification sont d'un type qu'il est facile de doper au moyen de substances chimiques a D'-tat de traces (par exemple substances magnétiques, substances radiioactives, etc.), qui permettent une analyse plus sophistiquée
par un expert.
Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer,
aà partir de l'article dont la description vient d'être donnée a titre
simp.lement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes
et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.
Claims (9)
- 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière transparente présente un indice de réfraction donné supérieur à l'unité, et ladite configuration en relief formant ladite structure possède des paramètres de profil de réseau, d'amplitude matérielle et de nombre de traits par unité de longueur téls que, en coopération avec ledit indice de réfraction donné, la structure fait fonction de filtre soustractif de diffraction ayant une fonctionde transfert caractéristique prédéterminée.
- 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière transparente présente un indice de réfraction donné supérieur à l'unité, et en ce que ladite configuration en relief a un profil rectangulaire et des paramètres d'amplitude matérielle (A) etde nombre (d) de traits par unité de longueur tels que, en coopéra-tion avec ledit indice de réfraction donné, la structure diffracte sous au moins un certain angle, déterminé par ledit nombre de traits par unité de longueur, une partie de la lumière polychromatique inci- dente, afin de transférer de manière discriminée, selon une fonctionprédéterminée de la longueur d'onde du spectre de la lumière polychro-matique, une certaine fraction de chaque composante spectrale de la longueur polychromatique en des ordres de diffraction supérieurs à l'ordre de diffraction zéro et de transférer sensiblement tout lereste de la lumière polychromatique incidente en l'ordre de diffrac-tion zéro, ledit angle étant suffisant pour produire des faisceaux réfléchis d'ordre zéro et d'ordres supérieurs de diffraction qui sontséparés et distincts l'un de l'autre, si bien que la couleur du fais-ceau réfléchi d'ordre de diffraction zéro est le complément de la couleur de l'agrégat de tous les faisceaux d'ordres de diffractionsupérieurs audit ordre de diffraction zéro.
- 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite structure en réseau de diffraction est constituée d'un réseau à traits fins qui diffracte ladite lumière polychromatique incidente sous un certain angle, qui est suffisamment grand pour limiter le nombre d'ordres de diffraction supérieurs au seul premier ordre de diffraction, si bien que la couleur dudit faisceau réfléchi & l'ordre de diffraction zéro est le complément de la couleur duditfaisceau réfléchi au premier ordre de diffraction.
- 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite configuration en relief est constituée d'au moins une première et une deuxième région contiguës (région 1, région 2), ladite première région étant constituée d'un premier réseau de diffraction(400) ayant des premiers paramètres donnés de profil de réseau d'ampli-tude matérielle et de nombre de traits par unité de longueur, ladite deuxième région étant constituée d'un deuxième réseau de diffraction (402) ayant des deuxièmes paramètres donnés de profil de réseau, d'amplitude matérielle et de nombre de traits par unité de longueur, au moins un desdits deuxièmes paramètres donnés (A2, d2) dudit deuxième réseau étant différent des paramètres correspondants (Ai. d) duditpremier réseau.
- 6. Dispositif selon la revendication 51 caractérisé en ce que les premier et deuxième profils de réseau sont rectangulaires lesdits premier et deuxième nombres (d) de traits par unité de longueur sont sensiblement identiques; ladite première amplitude matérielle (A) a une première valeur donnée telle que, en coopération avec ledit indice de réfraction donné, ledit premier réseau fait fonction de filtre soustractif de diffractionproduisant un faisceau réfléchi d'ordre de diffraction zéro d'une pre-mière couleur et un faisceau réfléchi du premier ordre de diffraction d'une deuxième couleur; et ladite deuxième amplitude matérielle (A 2) a une deuxième valeur donnée, différente de la première, telle que, en coopération avec ledit indice de réfraction donné, ledit deuxième réseau fait fonction de filtre soustractif de diffraction produisant un faisceau réfléchi d'ordre de diffraction zéro d'une troisième couleur qui contrasteavec ladite première couleur et un premier faisceau réfléchi du pre-mier ordre de diffraction d'une quatrième couleur qui contraste avecladite deuxième couleur.
- 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce quelesdits premier et deuxième réseaux sont des réseaux de diffrac-tion à traits fins qui diffractent ladite lumière polychromatique incidente sous un certain angle, lequel est suffisamment grand pourlimiter le nombre de faisceaux réfléchis d'ordres de diffraction supé-rieurs au seul faisceau réfléchi du premier ordre de diffraction; et les première et deuxième valeurs données respectives desuites première et deuxième amplitudes matérielles sont telles que ladite troisième couleur est le complément de ladite première couleur, si bien que ladite quatrième couleur est le complément de ladite deuxième couleur. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière transparente comporte un colorant qui forme unfiltre soustractif absorbant à travers lequel ladite lumière polychro-matique incidente et ledit faisceau réfléchi passent, ledit filtre a colorant ayant une caractéristique de transmission dépendant de laX500020longueur d'onde prédéterminée qui coopère avec ladite caractéristique de diffraction dépendant de la longueur d'onde de ladite structure pour accroître la sélectivité de couleur des couleurs contrastantesdesdits faisceaux réfléchis.
- 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite structure a un profil rectangulaire dans lequel les surfacessupérieure et inférieure respectives (302, 304) sont pratiquement seu-lement réfléchissantes, et les surfaces latérales respectives (306)sont pratiquement seulement de transmission.
- 10. Objet caractérisé en ce qu'il comprend le dispositifde l'une quelconque des revendications 1 à 9, ledit substrat étant liéà une surface dudit article en forme de feuille.il. Objet selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit dispositif d'authentification (102a) comporte en outre un autre substrat distinct séparé dudit substrat mentionné en premier et lié à une surface visible du matériau en feuille, ledit autre substrat ayant une autre structure en réseau de diffractionréfléchissant prédéterminée qui se présente sous forme d'une configu-ration en relief située sur au moins une région d'une surface visible dudit autre substrat, et un autre matériau transparent remplit etrecouvre ladite autre structure en réseau de diffraction réfléchis-sant, ledit autre matériau réfléchissant présentant un indice de réfraction donné en ce que ladite configuration en relief formant ladite autre structure a des paramètres donnés de profil de réseau, d'amplitude matérielle et de nombre de traits par unité de longueur tels queladite autre structure peut efficacement séparer une lumière polychro-matique incidente en au moins une paire de faisceaux réfléchis adja-cents, séparés et distincts, de couleurs contrastantes, la dimension angulaire la plus étroite de la largeur de faisceau de chacun desdits faisceaux, issus de ladite autre structure, à une distance de 30 cm, étant d'au moins 2 milliradians; et en ce que ladite autre matière transparente est liée à ladite surface visible dudit autre substrat d'une manière suffisamment sûre pour empêcher que ladite autre matière transparente ne puisse être-500021séparée de ladite autre structure sans que ladite autre structuresoit effectivement détruite.
- 12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière transparente contient des substances chimiques à l'état de traces d'un type qui permet une analyse sophistiquée del'authenticité dudit dispositif d'authentification.
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Patent Citations (2)
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