FR2966269A1 - Dispositif de securite - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de sécurité optique comprenant un substrat transparent ou translucide (15), un réseau d'éléments de focalisation (20) dans ou sur une première face (16) du substrat, et au moins un réseau d'éléments d'image répétitifs (30) ayant chacun une forme essentiellement identique et disposés sur ou dans une deuxième face du substrat (17). Le réseau d'éléments d'image répétitifs (30) est essentiellement en registre avec le réseau d'éléments de focalisation (20), et les éléments d'image (30) sont modulés par régions selon les niveaux de brillance de régions correspondantes d'une image d'entrée en niveaux de gris ou en couleur, de telle sorte que, lorsqu'on regarde le dispositif par la première face, on voie une image grossie incluant au moins une version grossie de la forme des éléments d'image, et que, lorsqu'on regarde le dispositif par la deuxième face, on voie l'image en niveaux de gris ou en couleur.

Description

La présente invention concerne des dispositifs de sécurité optiques, leur utilisation dans des documents de sécurité, et des procédés pour leur fabrication. DEFINITIONS - Taille du point focal ou largeur du point focal H Telle qu'utilisée ici, la taille du point focal (ou largeur du point focal) fait référence aux dimensions, habituellement un diamètre effectif ou une largeur effective, de la distribution géométrique de points au niveau desquels les rayons réfractés à travers une lentille coupent un plan d'objet à un angle d'observation particulier. La taille du point focal peut être obtenue à partir de calculs théoriques, de simulations de lancers de rayons, ou de mesures réelles. - Longueur focale f Dans le présent document, la longueur focale, lorsqu'elle est utilisée en référence à une microlentille dans un réseau lenticulaire, signifie la distance entre le sommet de la microlentille et la position du foyer donnée par la localisation du maximum de la distribution de densité de puissance lorsqu'un rayonnement collimaté arrive par le côté lentille du réseau (cf. T. Miyashita, "Standardization for microlenses and microlens arrays" (2007) Japanese Journal of Applied Physics 46, p 5391). - Epaisseur de jauge t L'épaisseur de jauge est la distance entre le sommet d'une lenticule sur une face du matériau transparent ou translucide et la surface de la face opposée du matériau translucide sur laquelle les éléments d'image sont formés, qui coïncide essentiellement avec le plan d'objet. - Fréquence et pas lenticulaire La fréquence lenticulaire d'un réseau lenticulaire est le nombre de lenticules sur une distance données sur la surface du réseau lenticulaire. Le pas est la distance entre le sommet d'une lenticule et le sommet de la lenticule adjacente. Dans un réseau lenticulaire uniforme, le pas est inversement proportionnel à la fréquence lenticulaire. - Largeur de lentille W La largeur d'une lenticule d'un réseau de microlentilles est la distance entre un bord de la lenticule et le bord opposé de la lenticule. Dans un réseau lenticulaire comportant des lenticules hémisphériques ou semi-cylindriques, la 2966269- 2 largeur sera égale au diamètre des lenticules. - Rayon de courbure R Le rayon de courbure d'une lenticule est la distance entre un point de la surface de la lentille et un point au niveau duquel la normale à la surface de 5 la lentille coupe une ligne s'étendant perpendiculaire à la lentille au niveau du sommet de celle-ci (l'axe de la lentille). - Flèche s La flèche ou le fléchissement de surface s d'une lentille est la distance entre le sommet et un point de l'axe au niveau duquel celui-ci est coupé 10 perpendiculairement par la ligne la plus courte provenant du bord de la lenticule jusqu'à l'axe. - Indice de réfraction n L'indice de réfraction d'un milieu n est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et 1a vitesse de la lumière dans le milieu. L'indice de 15 réfraction n d'une lentille détermine la quantité de rayons lumineux atteignant la surface de la lentille qui seront réfractés, selon la loi de Snell: ni * Sin ( a ) = n * Sin (0 ), où a est l'angle entre un rayon incident et la normale à la surface de la lentille au point d'incidence, 0 est l'angle entre le rayon réfracté et la normale au point 20 d'incidence, et n1 est l'indice de réfraction de l'air (en approximation, n1 peut être considéré égal à 1). - Constante conique P La constant conique P est une quantité décrivant des sections coniques, et est utilisée en optique géométrique pour spécifier des lentilles 25 sphérique (P = 1), elliptique (0 < P < 1, ou P > 1), parabolique (P = 0) et hyperbolique (P < 0). Certaines références utilisent la lettre K pour représenter la constante conique. K est lié à p par K = P - 1. - L'angle de Lobe L'angle de lobe d'une lentille est l'angle de vision complet formé par la 30 lentille. - Nombre d'Abbe Le nombre d'Abbe d'un matériau transparent ou translucide est une mesure de la dispersion (variation de l'indice de réfraction avec la longueur d'onde) du matériau. Un choix approprié du nombre d'Abbe pour une lentille 35 peut aider à minimiser les aberrations chromatiques. - Document de sécurité Telle qu'utilisée ici, l'expression "document de sécurité" inclut tous les types de documents et jetons de documents de valeur et d'identification comprenant, mais sans y être limités : des articles de monnaie tels que des billets de banque et des pièces, des cartes de crédit, des chèques, des passeports, des cartes d'identité, des valeurs mobilières et des certificats d'actions, des permis de conduire, des actes de titres, des documents de transport tels que des billets d'avion et de train, des cartes d'entrée et des tickets, des certificats de naissance, de décès et de mariage, et des transcriptions de travaux universitaires. - Fenêtres transparentes et demi-fenêtres Tel qu'utilisé ici, le terme "fenêtre" fait référence à une région du document de sécurité qui est transparente ou translucide par comparaison à la région essentiellement opaque sur laquelle l'impression est appliquée. La fenêtre peut être totalement transparente, de façon à laisser passer la lumière essentiellement sans la modifier, ou bien être partiellement transparente ou partiellement translucide, de façon à laisser passer la lumière mais sans permettre que les objets soit vus clairement à travers la zone de fenêtre. Une zone de fenêtre peut être formée dans un document de sécurité en polymère, qui présente au moins une couche d'un matériau polymère transparent et une ou plusieurs couches opacifiantes appliquées sur au moins une face d'un substrat polymère transparent, par le fait d'omettre au moins une couche opacifiante dans la région formant la zone de fenêtre. Si des couches opacifiantes sont appliquées sur les deux faces d'un substrat transparent, une fenêtre totalement transparente peut être formée par le fait d'omettre les couches opacifiantes sur les deux faces du substrat transparent, dans la zone de fenêtre. Une région partiellement transparente ou translucide, appelée ci-après "demi-fenêtre", peut être formée dans un document de sécurité en polymère, ayant des couches opacifiantes sur ses deux faces, par le fait d'omettre les couches opacifiantes sur une seule des faces du document de sécurité, dans la zone de fenêtre, de façon que la "demi-fenêtre" ne soit pas totalement transparente, mais permette seulement à une certaine quantité de lumière de passer à travers sans permettre aux objets d'être vus clairement à travers la demi-fenêtre.

D'une autre manière, il est possible de former les substrats à partir d'un matériau essentiellement opaque, tel que du papier ou un matériau fibreux, avec un insert constitué d'un matériau plastique transparent, inséré dans une découpe, ou un évidement, dans le papier ou le substrat fibreux, pour former une zone de fenêtre transparente ou de demi-fenêtre translucide. - Couches opacifiantes Une ou plusieurs couches opacifiantes peuvent être appliquées sur un substrat transparent pour augmenter l'opacité du document de sécurité. Une couche opacifiante est telle que : LT < Lo, où Lo est la quantité de lumière incidente tombant sur le document, et LT est la quantité de lumière transmise à travers le document. Une couche opacifiante peut comprendre un ou plusieurs quelconques de toute une variété de revêtements opacifiants. Par exemple, les revêtements opacifiants peuvent comprendre un pigment, tel que du dioxyde de titane, dispersé dans un liant ou un porteur constitué d'un matériau polymère réticulable activé par la chaleur. D'une autre manière, un substrat en matériau plastique transparent pourrait être pris en sandwich entre des couches opacifiantes en papier ou en un autre matériau partiellement ou essentiellement opaque, sur lequel des indices peuvent ensuite être imprimés ou appliqués d'une autre manière.

II est bien connu d'utiliser des réseaux de microlentilles agencées de manière à faire le point sur des réseaux correspondant de micro-images identiques afin de produire des effets optiquement variables. Un effet particulièrement frappant peut être obtenu par un léger désalignement entre les microlentilles et les micro-images, de façon qu'une série de franges de moiré soit produite. Les franges de moiré se présentent sous la forme de versions agrandies des micro-images. Cet effet, connu sous le nom de "grossissement par moiré", a été précédemment décrit par Hutley et al. (Pure and Applied Optics 3, pp 133-142, 1994) et par Amidror ("The Theory of the Moire Phenomenon", Kluwer, Dordrecht, 2000). L'utilisation d'un matériau transparent ou translucide comme substrat pour un dispositif de sécurité ou un document de sécurité rend ces substrats appropriés pour servir de véhicule pour des dispositifs du type décrit ci-dessus. Par exemple, les micro-images peuvent être appliquées sur une face du substrat, et les microlentilles être appliquées sur la face opposée du substrat, qui joue alors le rôle d'espaceur optique, tel que décrit par exemple dans le brevet US 5712731. Une autre manière de produire un dispositif de sécurité ou un document de sécurité présentant un effet de grossissement par moiré consiste à prévoir un écran séparé sous la forme d'un réseau de microlentilles. L'écran peut être un élément autonome ou bien être incorporé dans le dispositif ou le document de sécurité et être amené en registre avec les micro-images, situées ailleurs sur le document, par le fait de plier le document. La présente invention a pour but d'améliorer les agencements présentés ci-dessus en mettant à disposition un dispositif de sécurité ayant une meilleure résistance à la falsification.

Par conséquent, selon un aspect, la présente invention met à disposition un dispositif de sécurité optique comprenant : un substrat transparent ou translucide, un réseau d'éléments de focalisation dans ou sur une première face du substrat, et au moins un réseau d'éléments d'image répétitifs ayant chacun une forme essentiellement identique et disposés sur ou dans une deuxième face du substrat, le réseau d'éléments d'image répétitifs étant essentiellement en registre avec le réseau d'éléments de focalisation, et les éléments d'image étant modulés par régions selon les niveaux de brillance de régions correspondantes d'une image d'entrée en niveaux de gris ou en couleur, de telle sorte que, lorsqu'on regarde le dispositif par la première face, on voie une image grossie incluant au moins une version grossie de la forme des éléments d'image, et que, lorsqu'on regarde le dispositif par la deuxième face, on voie l'image en niveaux de gris ou en couleur.

De préférence, les éléments d'image sont modulés en amplitude. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la modulation en amplitude est effectuée par le fait de faire varier les épaisseurs de trait ou les superficies des éléments d'image. D'une autre manière, les éléments d'image peuvent être modulés en fréquence. Par exemple, les éléments d'image répétitifs peuvent avoir essentiellement la même période globale que le réseau d'éléments de focalisation, mais peuvent être omis dans certaines zones, de façon à produire des variations de brillance lorsque c'est la deuxième face du dispositif qui est regardée. Il en résultera une qualité d'image grossie légèrement dégradée mais un contraste amélioré pour la visualisation de l'image en niveaux de gris ou en couleur. L'effet produit par le dispositif de sécurité comprend donc un effet de grossissement par moiré lorsque le dispositif est regardé par la première face, tandis que le dispositif (de manière inattendue pour une zone transparente) produit un effet optique complètement différent, tel qu'une image optiquement invariable (par exemple, un portrait), lorsque le dispositif est regardé par la face opposée. Cette combinaison de deux types d'effets optiques différents dans la même zone du dispositif produit une caractéristique de sécurité plus reconnaissable ayant une sécurité améliorée par rapport aux dispositifs de sécurité connus. Le dispositif est également plus aisé à fabriquer, du fait qu'un réseau d'éléments d'image formé sur une seule surface du dispositif, et appliqué en une seule étape de fabrication (par exemple, par gaufrage), peut permettre de produire les deux effets différents.

Dans une forme de réalisation particulièrement préférée, l'image grossie est une image optiquement variable et l'image en niveaux de gris ou en couleur est une image optiquement invariable. Une image macroscopique monochromatique peut être produite par interaction entre des éléments diffractifs et non diffractifs. Dans des conditions d'éclairage par sources de lumière multiples ou diffuses, l'image apparaît comme une représentation négative (à contraste inversé) de l'image d'entrée en réflexion, et comme une représentation positive de l'image d'entrée en transmission. Habituellement, un dispositif purement diffractif soumis à de telles conditions d'éclairage produirait une image à très faible contraste et à faible rendement de diffraction, qui, dans certaines circonstances, aurait un contraste tellement faible qu'elle ne serait pas reconnaissable du tout. Le dispositif de sécurité optique peut comprendre deux réseaux d'éléments d'image répétitifs ou plus. On pourrait donc voir, par exemple, une image grossie en regardant une première région du dispositif par la première face, tandis qu'on verrait une deuxième image grossie, différente, en -2966269 7 regardant une deuxième région du dispositif par la première face. Lorsqu'on regarde le dispositif par la deuxième face, on peut voir une image tonale en niveaux de gris ou en couleur. L'ajout de réseaux supplémentaires d'éléments d'image répétitifs augmente donc la complexité de l'effet visuel produit par le 5 dispositif, ce qui augmente également la difficulté de le falsifier. Selon une forme de réalisation préférée, la largeur du point focal des éléments de focalisation dans un plan d'objet situé au niveau de la deuxième face du dispositif est approximativement identique, ou égale à plus ou moins 20 %, à la largeur des éléments d'image. Cela permet d'utiliser de plus grands 10 éléments d'image avec une épaisseur de substrat donnée, tout en produisant l'effet d'image grossie souhaité. De préférence, le grossissement des éléments d'image dans l'image grossie est commandé par une différence de pas et/ou un désalignement en rotation entre le réseau d'éléments de focalisation et le réseau d'éléments 15 d'image. Dans une forme de réalisation, les éléments d'image sont des éléments d'image gaufrés, mais les éléments d'image peuvent également être des éléments d'image imprimés. Des éléments d'image gaufrés sont particulièrement préférés en raison de la plus grande résolution qui peut être 20 obtenue avec des procédés de gaufrage, produisant une image grossie plus nette lorsque le dispositif est regardé par la première face. Dans un procédé d'application d'une modulation en amplitude des éléments d'image, chaque élément d'image gaufré à une certaine profondeur, et la profondeur est modulée par régions. 25 Des techniques d'impression peuvent également être utilisée, du moment que la résolution de l'impression est suffisamment élevée pour que les éléments d'image puissent tenir sous les éléments de focalisation. Dans une forme de réalisation particulièrement préférée, les éléments d'image comprennent des éléments de réseau diffractifs ou de sous-longueur 30 d'onde entourés d'une zone de fond non diffractive, auquel cas l'image grossie présente un effet optiquement variable coloré. D'une autre manière, les éléments d'image peuvent être des éléments d'image non diffractifs entourés d'une zone de fond comprenant des éléments de réseau diffractifs ou de sous-longueur d'onde, auquel cas une région de fond de l'image 35 grossie présente un effet optiquement variable coloré.

Un élément de réseau de "sous-longueur d'onde" ou d'ordre zéro est une microstructure de relief de surface ou enterrée qui ne produit de la lumière qu'à l'ordre de diffraction zéro sous un éclairage par une lumière d'une longueur d'onde donnée. D'une façon générale, ces structure d'ordre zéro ont une périodicité qui est inférieure à la longueur d'onde de lumière incidente souhaitée. Pour cette raison, les réseaux de diffraction d'ordre zéro sont parfois appelés "réseaux de sous-longueur d'onde". L'utilisation d'éléments d'image diffractas ou de sous-longueur d'onde (ou d'éléments d'image non diffractifs sur un fond diffractif) produit avantageusement un dispositif offrant un effet visuel frappant tant dans des conditions de réflexion et de diffusion spéculaire ou de faible éclairage. Les éléments de focalisation peuvent être des microlentilles réfractives. D'une autre manière, ce peuvent être des lentilles de Fresnel, des plaques de zones diffractives ou des tamis à photons. Un tamis à photons représentatif est un tamis à photons dans lequel une série d'ouvertures est distribuée de manière pseudo-aléatoire le long de zones de Fresnel d'une plaque de zones de Fresnel, tel que décrit par exemple dans le brevet US 7 368 744. Selon un deuxième aspect, la présente invention met à disposition un procédé de fabrication d'un dispositif de sécurité, comprenant les étapes consistant à : former un réseau d'éléments de focalisation dans ou sur une première face d'un substrat transparent ou translucide ; et former au moins un réseau d'éléments d'image répétitifs ayant chacun une forme essentiellement identique et disposés sur ou dans une deuxième face du substrat, le réseau d'éléments d'image répétitifs étant essentiellement en registre avec le réseau d'éléments de focalisation, et les éléments d'image étant modulés par régions selon les niveaux de brillance de régions correspondantes d'une image d'entrée en niveaux de gris ou en couleur, de telle sorte que, lorsqu'on regarde le dispositif par la première face, on voie au moins une version grossie de la forme des éléments d'image, et que, lorsqu'on regarde le dispositif par la deuxième face, on voie l'image en niveaux de gris ou en couleur.

Le procédé peut en outre comprendre l'étape consistant à appliquer une encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée, sur la première face et/ou la deuxième face. De préférence, le procédé comprend en outre l'étape consistant à former les éléments de focalisation dans l'encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée, dans la première face, par gaufrage. Le procédé comprend également l'étape consistant à former les éléments d'image dans l'encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée, dans la deuxième face, par gaufrage. - Encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée Telle qu'utilisée ici, l'expression "encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée" fait référence à toute encre, tout vernis ou tout autre revêtement qui peut être appliqué sur le substrat par un procédé d'impression, et qui peut être gaufré tandis qu'il se trouve à l'état non durci afin de former une structure de relief puis être durci par un rayonnement pour fixer la structure de relief gaufrée. L'opération de durcissement n'est pas effectuée avant que l'encre durcissable par rayonnement ne soit gaufrée, mais il est possible que l'opération de durcissement soit réalisée soit après le gaufrage, soit essentiellement en même temps que l'étape de gaufrage. L'encre durcissable par rayonnement est, de préférence, durcissable par un rayonnement ultraviolet (UV). D'une autre manière, l'encre durcissable par rayonnement peut être durcie par d'autres formes de rayonnement, tels que des faisceaux d'électrons ou des rayons X. L'encre durcissable par rayonnement est, de préférence, une encre transparente ou translucide constituée d'une résine incolore. Une telle encre transparente ou translucide est particulièrement appropriée pour l'impression d'éléments de sécurité transmetteurs de lumière tels des réseaux de sous-longueur d'onde, des réseaux de diffraction transmissifs et des structures de lentilles. Selon une forme de réalisation particulièrement préférée, l'encre transparente ou translucide comprend, de préférence, un vernis ou un revêtement apte à être gaufré, incolore, durcissable aux UV, à base d'acrylique. Ces vernis durcissables aux UV peuvent être obtenus auprès de différents fabricants, dont Kingfisher lnk Limited, produit UVF-203 de type ultraviolet ou similaire. D'une autre manière, les revêtements aptes à être -2966269- 10 gaufrés, durcissables par rayonnement, peuvent être à base d'autres composés, par exemple de la nitrocellulose. Les encres et vernis durcissables par rayonnement utilisés ici se sont avérés être particulièrement appropriés pour le gaufrage de microstructures, incluant des structures diffractives telles que des réseaux de diffraction et des hologrammes, ainsi que des microlentilles et des réseaux de lentilles. Cependant, ils peuvent également être gaufrés avec de plus grandes structures de relief, telles que des dispositifs non diffractifs optiquement variable. 10 L'encre est, de préférence, gaufrée et durcie par un rayonnement ultraviolet (UV), essentiellement en même temps. Dans une forme de réalisation particulièrement préférée, l'encre durcissable par rayonnement est appliquée et gaufrée essentiellement en même temps, dans une opération d'impression-gravure. 15 De préférence, pour être appropriée pour une impression-gravure, l'encre durcissable par rayonnement a une viscosité tombant essentiellement dans la plage d'environ 20 à environ 175 centipoises, et plus particulièrement d'environ 30 à environ 150 centipoises. La viscosité peut être déterminée par mesure du temps requis pour que le vernis soit vidé d'une coupe de Zahn 20 N°2. Un échantillon qui se vide en 20 secondes a une viscosité de 30 centipoises, et un échantillon qui se vide en 63 secondes a une viscosité de 150 centipoises. Avec certains substrats polymères, il peut être nécessaire d'appliquer une couche intermédiaire sur le substrat avant d'appliquer l'encre durcissable 25 par rayonnement, pour améliorer l'adhérence de la structure gaufrée formée par l'encre sur le substrat. La couche intermédiaire comprend, de préférence, une couche de primaire, et plus particulièrement la couche de primaire comprend du polyéthylène-imine. La couche de primaire peut également comprendre un agent de réticulation, par exemple un isocyanate 30 multifonctionnel. On peut citer à titre d'exemple d'autres primaires appropriés pour être utilisés dans l'invention : des polymères à terminaison hydroxyle ; des copolymères à base de polyester à terminaison hydroxyle ; des acrylates hydroxylés réticulés ou non réticulés ; des polyuréthanes ; et des acrylates anioniques ou cationiques à durcissement par UV. Des exemples d'agents de 35 réticulation appropriés comprennent : les isocynates ; les polyaziridines ; les complexes du zirconium ; l'acétylacétone d'aluminium ; les mélamines ; et les carbodi-imides. Le type de primaire peut varier pour différents substrats et structures d'encres gaufrées. De préférence, on choisit un primaire qui n'affecte pratiquement pas les propriétés optiques de la structure d'encre gaufrée. Les étapes de formation du réseau d'éléments de focalisation et de formation du réseau d'éléments d'images sont, de préférence, exécutées de manière séquentielle. Cependant, dans certaines formes de réalisation, par exemple lorsque les éléments de focalisation et les éléments d'image sont appliqués par gaufrage, les étapes peuvent être exécutées simultanément. Le procédé peut en outre comprendre l'étape consistant à durcir l'encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée. Cette étape est, de préférence, exécutée essentiellement simultanément à l'étape de gaufrage. Dans une forme de réalisation préférée, les éléments d'image comprennent des éléments de réseau diffractifs ou de sous-longueur d'onde entourés d'une zone de fond non diffractive. D'une autre manière, les éléments d'image peuvent être des éléments d'image non diffractifs entourés d'une zone de fond comprenant des éléments de réseau diffractifs ou de sous-longueur d'onde.

Les éléments d'image peuvent être formés par impression ou gaufrage de la forme d'élément d'image en tant que structure non diffractive sur un fond d'éléments de réseau diffractifs ou de sous-longueur d'onde. D'une autre manière, les éléments d'image peuvent être formés par gaufrage d'éléments de réseau diffractifs ou de sous-longueur d'onde sur un fond non diffractif.

Selon un autre aspect, il est mis à disposition un document de sécurité contenant un dispositif de sécurité selon le premier aspect de l'invention, ou un dispositif de sécurité fabriqué selon le deuxième aspect de l'invention. Le dispositif de sécurité peut être formé dans, ou appliqué sur, une fenêtre du document de sécurité.

Nous allons maintenant décrire des formes de réalisation préférées de l'invention en nous référant aux dessins ci-joints, dans lesquels : La figure 1 est une vue en coupe transversale d'une forme de réalisation d'un dispositif de sécurité selon l'invention ; la figure 2 présente le dispositif de sécurité de la figure 1, faisant partie intégrante d'un document de sécurité ; la figure 3 présente une série d'éléments d'image à utiliser avec un dispositif de sécurité selon une forme de réalisation de l'invention ; la figure 4 présente les éléments d'image de la figure 3, vus à travers un réseau d'éléments de focalisation ; les figures 5 et 6 présentent une variante de la forme de réalisation des figures 3 et 4 ; la figure 7 présente une autre forme de réalisation d'un dispositif de sécurité dans lequel les éléments d'image ont été imprimés ; la figure 8 présente une image optiquement invariable qui peut être vue par une personne regardant le dispositif de sécurité de la figure 3 par la face opposée au réseau d'éléments de focalisation ; et la figure 9 présente une forme de réalisation d'un appareil approprié pour la fabrication de dispositifs de sécurité ou de documents de sécurité selon les formes de réalisation ci-dessus.

La figure 1 présente une vue en coupe transversale partielle d'un dispositif de sécurité 10 comprenant un substrat transparent ou translucide 15 ayant une première face 16 et une deuxième face 17. Un réseau d'éléments de focalisation se présentant sous la forme de microlentilles partiellement sphériques 20 est formé sur la première face 16, et un réseau correspondant d'éléments d'image répétitifs 30 est formé sur la deuxième face 17. Les éléments de focalisation 20 peuvent être formés directement dans la surface de la première face 16 du substrat 15, mais sont, de préférence, formés dans une encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée, qui est appliquée sur la première face 16, par exemple par impression-gravure.

Les éléments d'image 30 peuvent être des éléments d'image imprimés, qui sont appliqués par exemple par impression flexographique sur la surface de la deuxième face 17. Cependant, de préférence, ce sont des éléments d'image gaufrés qui sont formés par application d'une encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée, sur la deuxième face 17, gaufrage d'un réseau de structures de relief dans l'encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée, puis durcissement de l'encre. La figure 2 est une vue en coupe transversale partielle d'un document de sécurité 100 qui contient le dispositif de sécurité 10. Le document de sécurité présente un substrat transparent ou translucide 105 ayant une première face 106 et une deuxième face 107. Des couches d'encre opacifiante 108, 109 sont respectivement appliquées sur la première face 106 et la deuxième face 107, en dehors d'une région de fenêtre dans laquelle est situé le dispositif de sécurité 10. L'encre opacifiante 108, 109 est, de préférence, appliquée avant la formation du dispositif de sécurité 10 dans la zone de fenêtre, pour permettre une plus grande facilité de mise en registre du dispositif de sécurité 10 avec la région de fenêtre. Nous allons maintenant présenter d'autres détails du dispositif de sécurité 10 en nous référant aux figures 3, 4 et 8. Le réseau d'éléments d'image 30 à appliquer sur la deuxième face 17 du dispositif 10 est généré par création d'une version tramée ou à demi-tons d'une image d'entrée 200. Dans l'exemple présenté sur la figure 8, chaque pixel de l'image en mode point monochromatique 200 est mappé sur l'un de trois niveaux de brillance, chaque niveau de brillance correspondant à une épaisseur de trait particulière pour les éléments d'image (modulation en amplitude), tel que représenté à droite dans les vues grossies des régions 211, 212, 213 du réseau d'éléments d'image 210. Dans une autre forme de réalisation, la distribution spatiale des éléments d'image 30 sur la deuxième face 17 du substrat pourrait être modulée en fonction des niveaux de brillance de l'image d'entrée 200 (modulation en fréquence), mais la modulation en amplitude est préférée.

Chaque région d'image 211, 212, 213 comprend des pixels 25 qui sont des zones carrées ayant des dimensions correspondant aux dimensions des lentilles partiellement sphériques 20 situées au-dessus. Les pixels 25 seront généralement des carrés de l'ordre de 45 microns à 65 microns de côté, mais il est bien entendu que des dimensions plus grandes ou plus petites peuvent être choisies pour convenir à l'application particulière. On comprendra également que les pixels ne doivent pas nécessairement être carrés, mais que, dans de nombreuses applications, il est pratique de choisir des pixels carrés. La région d'image 211 correspond à une partie de la région la plus brillante de l'image d'entrée 200 et, en tant que telle, elle comprend des éléments d'image gaufrés 30 qui produisent la plus grande quantité de lumière réfléchie ou transmise, et ont donc la plus grande épaisseur de trait. La région d'image 212 se trouve dans la partie la plus brillante suivante de l'image 200, de sorte que ses éléments d'image 31 ont une épaisseur de trait légèrement plus petite que celle des éléments d'image 30. D'une manière similaire, la région d'image 213 qui se trouve dans les régions les plus sombres de l'image d'entrée 200 ont des éléments d'image 32 qui ont la plus faible épaisseur de trait. Les éléments d'image 30, 31, 32 ont tous essentiellement la même forme, et ne diffèrent que par leur épaisseur de trait. L'épaisseur de trait peut être modulée dans la mesure permise par la résolution du procédé utilisé pour appliquer les éléments d'image. Pour une impression flexographique, la plus petite résolution est d'environ 7 microns. Pour un procédé de gaufrage, la plus petite résolution est limitée par la résolution du faisceau d'électrons ou d'un autre procédé utilisé pour créer la matrice de gaufrage, et peut être de l'ordre de quelques nanomètres. Les procédés de gaufrage sont donc préférés du fait qu'ils permettent une gradation plus fine entre les épaisseurs des traits, et donc entre les niveaux de brillance, produisant ainsi une impression de transition douce entre des zones de couleurs ou de brillances différentes.

Le réseau de lentilles 20 et le réseau d'éléments d'image 30, 31, 32 peuvent être réalisés de manière à produire une image grossie par effet de moiré lorsque les deux réseaux ont des pas légèrement différents ou sont désalignés en rotation. Le degré de grossissement pour un réseau de lentilles de période a et un réseau d'éléments d'image de période b est donné par a2/A, où A = a - b est la différence de pas. Si le réseau de lentilles et le réseau d'images ont des périodes identiques a, mais ont des axes formant un angle e l'un par rapport à l'autre, le grossissement est d'environ 1/(1 - cos @). La grille 3x3 de pixels 25 sur la figure 3 comprend trois de chaque élément d'image 30, 31 et 32. Chaque élément d'image 30, 31 ou 32 est un élément non diffractif gaufré ou imprimé entouré d'une zone respective 35, 36 ou 37, qui comprend une structure de relief de surface gaufrée. Les structures de relief de surface dans les zones de fond 35, 36 et 37 peuvent avoir les mêmes paramètres (profondeur du gaufrage, fréquence spatiale, courbure, angle d'azimut), ou bien les paramètres de relief de surface peuvent varier entre les régions si tel est souhaité. On comprendra également que les éléments d'image 30 - 32 peuvent être formés de régions de pixels 25 non gaufrées, c'est-à-dire que la totalité d'un pixel 25 est gaufrée en dehors d'une région ayant une frontière avec la forme de l'élément d'image 30, 31 ou 32.

La structure de relief de surface peut être diffractive, de façon à produire une zone de fond colorée brillante, qui change selon l'angle d'observation. D'une autre manière, la structure de relief de surface peut être un réseau de sous-longueur d'onde (ordre zéro), ayant une couleur particulière à tous les angles d'observation. D'une manière avantageuse, les structures de sous-longueur d'onde produisent également généralement de forts effets de polarisation, de sorte que le fait de faire varier (par exemple) l'angle d'azimut de la structure de relief entre des pixels peut produire une caractéristique d'authentification supplémentaire qui peut être vue sous des filtres polarisants.

Les effets optiques produits par le dispositif 10 des figures 1, 3, 4 et 8 sont les suivants. Lorsqu'on regarde le dispositif 10 par la première face 16 du substrat 15, on voit au moins une version grossie et tournée 130 des éléments d'image individuels 30, 31, 32, en raison de l'effet de grossissement par moiré produit par les lentilles 20. Bien que les éléments d'image 30, 31, 32 ne soient pas exactement identiques, il est possible de faire en sorte que leurs épaisseurs de trait respectives diffèrent d'un degré suffisamment petit pour que l'effet collectif produit par échantillonnage des éléments d'image individuels par les lentilles 20 soit une "moyenne" des images échantillonnées individuelles.

L'image peut également sembler flotter au-dessus ou en dessous du plan du dispositif 10, et/ou présenter un mouvement orthoparallactique lorsque l'observateur bascule le dispositif 10 en avant et en arrière ou d'un côté à l'autre. Si les zones de fond diffractives 35, 36 et 37 sont utilisées, les images grossies 130 peuvent également avoir un fond coloré brillant et optiquement variable. Lorsque le dispositif 10 est regardé par la deuxième face 17 du substrat 15, les éléments d'image individuels 30, 31, 32 ne sont pas grossis et, du fait que leur dimension est trop petite pour être perçue à l'ceil nu (de préférence, de l'ordre de 150 microns ou moins, plus particulièrement moins de 70 microns, de façon à être imperceptible à une distance d'observation de 20 cm), ils produisent collectivement l'impression d'une image monochromatique ou colorée 200. Le dispositif 10 produit donc, de manière contre-intuitive, une image flottante ou mobile grossie, optiquement variable, lorsqu'il est regardé par la première face 16, et une image tonale monochromatique ou en couleur, optiquement invariable, lorsqu'il est regardé par la deuxième face 17, du substrat transparent ou translucide 15. Les figures 5 et 6 présentent une autre forme de réalisation dans laquelle des éléments d'image gaufrés 40, 41 et 42 à l'intérieur des pixels 25 sont entourés de zones non diffractives 45. Les éléments d'image 40, 41 et 42 ont des épaisseurs différentes, et, dans cette forme de réalisation, ils comprennent également des structures de relief de surface diffractives ou de sous-longueur d'onde. Les structures de relief de surface peuvent avoir des paramètres identiques dans chaque élément d'image (profondeur de gaufrage, 10 fréquence spatiale, courbure, angle d'azimut), ou bien les paramètres peuvent varier d'un pixel à un autre ou entre différentes épaisseurs d'élément d'image. La forme de réalisation des figures 5 et 6 produit, lorsqu'elle est regardée à travers les lentilles 20, au moins une version grossie et tournée 140 des éléments d'image individuels 40, 41, 42, qui sont également colorées, selon la 15 couleur des éléments d'image individuels qui sont échantillonnés. Comme pour les figures 3 et 4, lorsqu'on le regarde par la deuxième face 17 du substrat transparent ou translucide 15, le dispositif des figures 5 et 6 présente une 'image tonale monochromatique ou en couleur, optiquement invariable, telle que représentée sur la figure 8. 20 La figure 7 présente une partie d'une autre forme de réalisation d'un dispositif produit par impression flexographique, dans laquelle une grille 3x3 de pixels 25 comprend des éléments d'image 50, 51, 52 composés de points flexographiques 60 et entourés des régions de fond diffractives respectives 55, 56, 57. Les éléments d'image 50, 51, 52 ont essentiellement la même 25 forme (celle d'une lettre "A"), mais ne sont pas constitués du même nombre de points flexographiques. Comme pour les formes de réalisation des figures 3 et 5, lorsqu'on le regarde par la deuxième face 17 du substrat transparent ou translucide 15, le dispositif présente une image tonale monochromatique ou en couleur, 30 optiquement invariable, telle que représentée sur la figure 8. Intéressons-nous maintenant à la figure 9, qui présente une forme de réalisation d'un appareil de fabrication de documents de sécurité contenant des dispositifs du type ci-dessus. L'appareil d'impression et de gaufrage 500 présenté de manière 35 schématique sur la figure 9 comprend l'unité d'approvisionnement 502 pour amener un substrat de type feuille 501 jusqu'à différents postes d'impression et de gaufrage, comprenant un poste d'opacification 504, un premier poste d'impression 506, un poste de gaufrage 510, un deuxième poste d'impression 606, un deuxième poste de gaufrage 610, et un troisième poste d'impression 514. Le substrat 501 est, de préférence, constitué d'un matériau polymère essentiellement transparent ou translucide, tel que du polypropylène à orientation biaxiale (BOPP), et peut être amené de façon continue au poste d'opacification 504 depuis un rouleau 503 du matériau, situé au niveau de 10 l'unité d'approvisionnement 502. Le poste d'opacification 504 comprend des moyens d'opacification pour l'application d'au moins une couche opacifiante sur au moins une face du substrat 501. Les moyens d'opacification se présentent, de préférence, sous la forme d'une unité d'impression, par exemple un ou plusieurs cylindres d'impression-gravure 505 pour l'application 15 d'un ou plusieurs revêtements d'encre opacifiants sur l'une des faces du substrat, ou sur les deux. Cependant, il est possible que le poste d'opacification 504 puisse comprendre des moyens d'opacification se présentant sous la forme d'une unité de stratification pour l'application d'une ou plusieurs couches de type feuille d'un matériau au moins partiellement 20 opaque, tel que du papier ou un autre matériau fibreux, sur au moins une face du substrat transparent. De préférence, les moyens d'opacification 505 au niveau du poste d'opacification 504 sont conçus pour omettre au moins une couche opacifiante sur l'une des faces du substrat, ou sur les deux, dans au moins 25 une région, pour former une zone de fenêtre ou de demi-fenêtre. Le premier poste d'impression 506 comprend des moyens d'impression 507, 508 pour l'application d'une encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée, sur le substrat 501. Les moyens d'impression peuvent comprendre au moins un cylindre d'impression 507, par exemple un cylindre 30 d'impression-gravure, le substrat transparent opacifié étant amené entre le cylindre d'impression 507 et un cylindre ou rouleau correspondant 508 sur la face opposée du substrat. Les moyens d'impression 507, 508 sont conçus pour appliquer l'encre durcissable par rayonnement sur la première face 16 du substrat 501 sur 35 laquelle les lentilles 20 doivent être gaufrées au niveau du poste de gaufrage 10. Les lentilles peuvent être appliquées dans une zone de fenêtre formée par le fait d'omettre des zones d'encre opacifiante appliquées au niveau du poste d'opacification 504. Le poste de gaufrage 510 comprend, de préférence, des moyens de gaufrage se présentant sous la forme d'un cylindre plat 511 et d'un cylindre d'impression 512. Les moyens de gaufrage 511, 512 comprennent des parties de gaufrage conçues pour gaufrer des différentes zones du substrat lorsque celui-ci passe dans l'écartement entre les cylindres plat et d'impression 511, 512.

Le poste de gaufrage 510 peut également comprendre des moyens de durcissement par rayonnement 513 pour le durcissement de l'encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufré, essentiellement en même temps ou presque tout de suite après que l'encre a été gaufrée, pour former les lentilles 20. D'une autre manière, un poste de durcissement séparé peut être prévu. Les moyens de durcissement par rayonnement comprennent, de préférence, une unité de durcissement par ultraviolet (UV) pour durcir une encre durcissable par UV, mais d'autres types d'unités de durcissement, par exemple des unités de durcissement par rayons X ou par faisceaux d'électron (EB) peuvent être utilisées pour les encres durcissables par rayons X ou par rayonnement EB. Le deuxième poste d'impression 606 comprend des moyens d'impression 607, 608 pour appliquer une encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée, sur la deuxième face 17 du substrat 501. Les moyens d'impression peuvent comprendre au moins un cylindre d'impression 607, par exemple un cylindre de d'impression-gravure, le substrat transparent opacifié étant amené entre le cylindre d'impression 607 et un cylindre ou un rouleau correspondant 608 sur la face opposée 16 du substrat 501. Les moyens d'impression 607, 608 sont conçus pour appliquer une encre durcissable par rayonnement sur la deuxième face 17 du substrat 501, au niveau d'une région directement en regard des lentilles 20 et en registre avec celles-ci. Si les lentilles 20 sont appliquées dans une région de fenêtre, l'encre durcissable par rayonnement est appliquée dans la région de fenêtre sur la face opposée du substrat 501. Le poste de gaufrage 610 comprend des moyens de gaufrage se 35 présentant, de préférence, sous la forme d'un cylindre plat 611 et d'un cylindre d'impression 612. Le cylindre plat 611 porte les structures des éléments d'image 30 - 32 et/ou 40 - 42, et aussi, si des zones de fond gaufrées 35 - 37, 45 ou 55 - 57 sont utilisées, les structures de ces zones de fond. Après que le substrat 501 est passé à travers le poste de gaufrage 610, il transporte un réseau de structures de lentilles 20 sur sa première surface 16, et un réseau correspondant d'éléments d'image 30 - 32 ou 40 - 42, qui est essentiellement en registre avec le réseau de lentilles 20. Le poste de gaufrage 610 peut également comprendre des moyens de durcissement par rayonnement 613 pour le durcissement de l'encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée, essentiellement en même temps ou presque tout de suite après que l'encre a été gaufrée, pour former les éléments d'image gaufrés durcis 30 - 32 et 40 - 42. On comprendra également que le deuxième poste d'impression 606 et le deuxième poste de gaufrage 610 peuvent être remplacés par un poste d'impression, un poste d'impression flexographique, si des éléments d'image imprimés 50 - 52 doivent être utilisés. Le troisième poste d'impression 514 comprend des moyens d'impression pour appliquer des caractéristiques imprimées sur le substrat. Les moyens imprimés comprennent, de préférence, un cylindre d'impression 516 tel qu'un cylindre d'impression gravure, offset ou intaglio, et peut être utilisé pour appliquer une large variété de caractéristiques imprimées sur le substrat. Par exemple, le cylindre d'impression 516 au niveau du deuxième poste d'impression 514 peut être utilisé pour appliquer des caractéristiques de sécurité en registre avec l'élément de sécurité gaufré, en contiguïté avec celui-ci, ou autour de celui-ci. Pendant le fonctionnement de l'appareil, le substrat transparent 501 est amené par l'unité d'approvisionnement 502 à travers le poste d'opacification 504, où au moins une couche opacifiante est appliquée sur au moins une face du substrat 501. Le substrat au moins partiellement opacifié 501 est ensuite envoyé à travers le premier poste d'impression 506, où l'encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée, est appliquée sur une zone (par exemple, une zone de fenêtre) qui doit être gaufrée pour former les lentilles 20. Le substrat 501 est ensuite envoyé à travers le poste de gaufrage 510, où la région d'encre précédemment appliquée est gaufrée pour former les microlentilles 20 sur la première face 16 du substrat 501. L'encre durcissable par rayonnement est ensuite durcie par rayonnement, de préférence au niveau du poste de gaufrage 510, pour fixer les lentilles gaufrées 20. Le substrat 501 est envoyé à travers le deuxième poste d'impression 606 et le deuxième poste de gaufrage 610, afin de former des éléments d'image gaufrés 30 - 32 ou 40 - 42 sur la deuxième face 17 du substrat 501, essentiellement en registre avec les lentilles gaufrées 20. L'appareil 500 peut également comprendre des postes d'impression ou des postes de gaufrage supplémentaires (non représentés), pour l'application de caractéristiques imprimées ou gaufrées supplémentaires sur le substrat 501. Il est également possible de placer un poste d'opacification après le poste de gaufrage 510, ce poste d'opacification appliquant au moins une couche opacifiante sur au moins une face du substrat 501, sauf dans la zone des lentilles gaufrées 20 et des éléments d'image gaufrés 30 - 32 ou 40 - 42, pour former une fenêtre. Dans certaines formes de réalisation, il est également possible de gaufrer simultanément les deux faces du substrat, de façon que les lentilles 20 et les éléments d'image 30 - 32 ou 40 - 42 soient formés essentiellement en registre sur les deux faces opposées du substrat en même temps.

Claims (22)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de sécurité optique, comprenant : un substrat transparent ou translucide, un réseau d'éléments de focalisation dans ou sur une première face du substrat, et au moins un réseau d'éléments d'image répétitifs ayant chacun une forme essentiellement identique et disposés sur ou dans une deuxième face du substrat, le réseau d'éléments d'image répétitifs étant essentiellement en registre avec le réseau d'éléments de focalisation, et les éléments d'image étant modulés par régions selon les niveaux de brillance de régions correspondantes d'une image d'entrée en niveaux de gris ou en couleur, de telle sorte que, lorsqu'on regarde le dispositif par la première face, on voie une image grossie incluant au moins une version grossie de la forme des éléments d'image, et que, lorsqu'on regarde le dispositif par la deuxième face, on voie l'image en niveaux de gris ou en couleur.
2. 2. Dispositif de sécurité optique selon la revendication 1, dans lequel les éléments d'image sont modulés en amplitude.
3. 3. Dispositif de sécurité optique selon la revendication 2, dans lequel l'épaisseur de trait ou la superficie des éléments d'image sont modulées.
4. 4. Dispositif de sécurité optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'image grossie est une image optiquement variable et l'image en niveaux de gris ou en couleur est une image optiquement invariable.
5. 5. Dispositif de sécurité optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, incluant deux réseaux d'éléments d'image répétitifs ou plus.
6. 6. Dispositif de sécurité optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la largeur du point focal des éléments de focalisation dans un plan d'objet situé au niveau de la deuxième face du dispositif est approximativement identique, ou égale à plus ou moins 20 %, à la largeur des éléments d'image.
7. 7. Dispositif de sécurité optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments d'image sont des 2966269- 22 éléments d'image gaufrés.
8. 8. Dispositif de sécurité optique selon la revendication 7, lorsqu'il dépend de la revendication 2, dans lequel chaque élément d'image gaufré a une certaine profondeur, et la profondeur est modulée par régions. 5
9. 9. Dispositif de sécurité optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les éléments d'image sont des éléments d'image imprimés.
10. 10. Dispositif de sécurité optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments d'image sont des 10 éléments d'image non diffractifs entourés d'une zone de fond comprenant une structure de réseau diffractive ou de sous-longueur d'onde, et une région de fond de l'image grossie présente un effet optiquement variable coloré.
11. 11. Dispositif de sécurité optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel les éléments d'image comprennent des 15 structures de réseau d'iffractives ou de sous-longueur d'onde entourées d'une zone de fond non diffractive, et l'image grossie présente un effet optiquement variable coloré.
12. 12. Dispositif de sécurité optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de focalisation sont des 20 microlentilles réfractives.
13. 13. Dispositif de sécurité optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments de focalisation sont des lentilles de Fresnel, des plaques de zones diffractives ou des tamis à photons.
14. 14. Procédé de fabrication d'un dispositif de sécurité, comprenant les 25 étapes consistant à : former un réseau d'éléments de focalisation dans ou sur une première face d'un substrat transparent ou translucide ; et former au moins un réseau d'éléments d'image répétitifs ayant chacun une forme essentiellement identique et disposés sur ou dans une deuxième 30 face du substrat, le réseau d'éléments d'image répétitifs étant essentiellement en registre avec le réseau d'éléments de focalisation, et les éléments d'image étant modulés par régions selon les niveaux de brillance de régions correspondantes d'une image d'entrée en niveaux de 35 gris ou en couleur,de telle sorte que, lorsqu'on regarde le dispositif par la première face, on voie une image grossie incluant au moins une version grossie de la forme des éléments d'image, et que, lorsqu'on regarde le dispositif par la deuxième face, on voie l'image en niveaux de gris ou en couleur.
15. 15. Procédé selon la revendication 14, comprenant en outre l'étape consistant à appliquer une encre durcissable par rayonnements, apte à être gaufrée, sur la première face et/ou la deuxième face.
16. 16. Procédé selon la revendication 15, comprenant en outre l'étape consistant à gaufrer les éléments de focalisation dans l'encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée, dans la première face.
17. 17. Procédé selon la revendication 15 ou la revendication 16, comprenant en outre l'étape de gaufrage des éléments d'image dans l'encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée, sur la deuxième face.
18. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, dans lequel les étapes de formation du réseau d'éléments de focalisation et de formation du réseau d'éléments d'image sont exécutées essentiellement simultanément.
19. 19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, comprenant en outre l'étape consistant à durcir l'encre durcissable par rayonnement, apte à être gaufrée.
20. 20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel l'étape de durcissement est exécutée essentiellement en même temps que l'étape de gaufrage.
21. 21. Document de sécurité contenant un dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, ou un dispositif de sécurité fabriqué selon l'une quelconque des revendications 14 à 20.
22. 22. Document de sécurité selon la revendication 21, dans lequel le dispositif de sécurité est formé dans, ou appliqué sur, une fenêtre du document de sécurité.