JP2005518956A - セキュリティー素子 - Google Patents

Abstract

積層板から成るセキュリティー素子を用いてドキュメント（１）を認証することができる。積層板は、少なくとも透明保護層、透明ラッカー層、および接着層を備え、透明ラッカー層が保護層と接着層との間に配されている。反射層を成す界面が接着層とラッカー層とを分離している。界面は平坦面を有するパターン（２５）領域とラッカー層に形成されたレリーフ構造体を有するパターン（２５）領域とに分割されている。平坦面領域が積層板に入射する光に対し平坦な鏡面を提供する背景面（３）を成し、光学的に有効な所定の構造体深度を有するレリーフ構造体を備える領域がパターン要素（４）を構成する。パターン要素（４）のレリーフ構造体が入射光を吸収する。光を反射する背景面（３）による反射光の中で、暗いパターン要素（４）とのコントラストが強まり、パターン（２５）がはっきりと見える。反射光以外の方向においては、背景面（３）とパターン要素（４）とのコントラストがなくなるため、複写機によって複写された背景面（３）およびパターン要素（４）は黒い表面となる。

Description

本発明は、請求項１の前文に記載のような光回折セキュリティー素子に関するものである。

前記のようなセキュリティー素子は、有価証券または債権、小切手、銀行券、クレジットカード、通行証およびあらゆる種類の身分証明書、入場券、運転免許証等の証書の認証に用いられている。前記セキュリティー素子は、例えば、前記のような証書に接着剤で固定された薄層合成体、即ち、積層板の形態を成している。

印刷証書は最新のカラー複写機によって大きな潜在的危険に晒されている。と言うのは、目視による原本と複製との差異が非常に小さく、適切な補助器具を備えている専門家以外には区別することができないからである。この点に関し、多くの場合、凹版、透かし、蛍光、回折構造体を備え光学的変化を遂げるセキュリティー素子等、別の方法を用いる必要がある。証書に取り付けられている反射ホイルが不正コピーの防止に大きく役立つことが特許文献１によって知られている。反射面が複写機によって黒く複写されるため、反射ホイルを有する原本と複製との差異が明確になる。しかし、前記反射ホイルは容易に入手することができる。従って、前記複製の黒い面に反射ホイルを貼付することにより、複製を本物に見えるようにすることができる。

前記ホイル部を更に発展させたものが特許文献２に記載されている。セキュリティー素子は、平面鏡映層を有する積層板から切り取ったホイル部である。ホイル表面の個人識別表示を形成している部分の反射層が除去され、反射層の下に配されている黒い層が現れる。複写機による複製においては、反射層が除去された表面部分および残存鏡面部分が一様に黒くなるため、黒い識別表示が見えなくなる。平坦な鏡面に代わる別のセキュリティー素子は、複写過程において、次の項で述べる回折構造体のような働きをする識別表示を有するホログラム構造体を備えている。このため、複製において、前記識別表示がホログラムの複製画像内で検出することができる。

また、回折構造体を備え、光学的変化を遂げるセキュリティー素子（例えば、ホログラム、回折表面素子から成るモザイク状の表面パターン（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５など））を備えた重要書類が、例えば、特許文献６によって知られている。前記セキュリティー素子は、観察条件によって変化するパターンまたは画像を備えている。不正を働く者の視点からすれば、前記セキュリティー素子の模倣は高い代償が伴う。残念ながら、書類のカラー複写には、原本が、複写過程において、複写機内に固定された観察条件の下で見えるセキュリティー素子の１つのパターンもしくは画像が再現される。当然のことながら、複製においては、観察条件が変化しても、前記パターンまたは画像が変化することはないが、受取人が注意を怠ると複製が本物の書類として通用してしまう。

セキュリティー素子の積層板の実施の形態および材料が特許文献７および特許文献８に記載されている。
欧州特許第０５２２２１７号明細書 独国特許出願公開第４４１０４３１号明細書 欧州特許出願公開第０１０５０９９号明細書 欧州特許出願公開第０３３０７３８号明細書 欧州特許出願公開第０３７５８３３号明細書 英国特許第２１２９７３９号明細書 欧州特許出願公開第０４０１４６６号明細書 米国特許第４８５６８５７号明細書

本発明の目的は、複写機による複製が不能であり、かつホログラフ手法によっても複製不能である安価な光学的変化を遂げるセキュリティー素子を提供することである。

本発明によれば、前記目的はクレーム１の特徴部分に述べてある機能によって達成される。本発明の有益な構成は従属クレームに記載してある。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１において、参照符号１は書類を示し、２はセキュリティー素子、３は背景面、４はパターン要素、５は書類１の平面上に存在している概念的な傾斜軸をそれぞれ示している。書類１は、斜め横方向から有向人工光を照射し、垂直方向上部から見たものである。セキュリティー素子２は書類１に固定されている。識別表示として、セキュリティー素子２は、背景面３に囲まれているパターン要素４を有するパターン２５を備えている。図１においては、図をわかり易くするため、パターン２５は、簡単な“Ｖ”サインを形成している１つのパターン要素４から成っている。実際の実施の形態においては、パターン２５は複数の背景面およびパターン要素４を備えている。前記照明および観察条件下において、パターン２５は、パターン要素４と背景面３との間にコントラストがないため見えず、背景面３およびパターン要素４は、例えば、メタルマットのように暗く見える。これに対し、発散昼光または発散室内照明、および以下に述べる一定の照明条件下においては、パターン要素４が背景面３に対し濃く際立ってはっきりと見えるようになる。

図２に示すように、傾斜軸５を中心として、背景面３が観察者の目に光を反射するようセキュリティー素子２を有する書類１を傾けると、パターン要素４が変化せず暗いまま背景面３に対し際立って見えるため、パターン２５を高コントラストなパターンとして認識することができる。前記観察条件下において、観察者に対する反射条件が満たされる。前記反射条件下において、セキュリティー素子２を平面上で回転しても、パターン２５の見掛けは変化しない、即ち、セキュリティー素子２の方位によってパターン２５の見掛けは変化しない。

図３はセキュリティー素子２（図２）の断面を示す図であり、断面は、例えば、傾斜軸５（図２）を含んでいる。セキュリティー素子２は、複数の層７、８、９および１１から成る薄層合成体、即ち、積層板６を備えている。積層板６の構成例および材料は特許文献７および特許文献８に記載されている。

最も単純な積層板６は、少なくとも保護層７、接着層８、および保護層７と接着層８との間に配されているラッカー層９で構成されている。セキュリティー素子が接着層８によって書類１に接合されている。ラッカー層９から接着層８へ遷移する界面において、屈折率が急激変化すると、保護層７およびラッカー層９を通して入射した光１０が前記界面において反射される。特許文献８、表６の材料を用いた場合、前記屈折率の差異が小さ過ぎて光が強く反射されない。このため、前記界面に配され、金属または金属をコーティングした薄層（０．４μｍ未満）から成り、金属側、即ち、入射光１０に対向する面に無機誘電体層を備える反射層１１によって反射能力が強化される。

反射層１１の材料は、特許文献８、表１〜５に記載されている。前記表１〜６は、明示的に本明細書に組み込まれたものとする。前記表５には記載されていないテルルも反射層１１に適している。入射光１０は、昼光または波長が３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視多色光である。

積層板６の別の実施の形態において、文書１に脆弱な積層板６を容易に移動できるようにするため、積層板６の保護層７の表面、即ち、ラッカー層９から離間した面にキャリアバンドまたはストリップ１３が分離層１２によって接合される。積層板６を所定の位置に接着した後、パターン２５（図２）が保護層７およびラッカー層９を通して見えるようにするため、例えば、ＰＣまたはＰＥＴＰなどの紙またはプラスチック・ホイル製のキャリアバンド１３を除去することができる。この点に関しては、前記引用した特許文献６を参照されたい。

図３から分かるように、幾何学的側面深度ｐを有するレリーフ構造体１４が、パターン要素４領域のラッカー層９に形成されている。背景面３領域においては、ラッカー層９は積層板６の他の層と平行に平坦に形成されている。レリーフ構造体１４の凹部には接着層８の材料が充填されている。付加反射層１１を設けるか否かは、レリーフ構造体１４および背景面３の鏡面次第である。

レリーフ構造体１４は、可視光スペクトルの短波長端における極限波長λ、即ち、３８０ｎｍ〜４２０ｎｍより小さい周期ｄ、および側面深度ｐにラッカー層９の屈折率を掛けた光学的に有効な構造体深度ｈを有する２つの基本格子から成る交差格子である。前記光学的に有効な構造体深度ｈは、５０ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。前記のようなレリーフ構造体１４は、パターン要素４に入射した可視光１０をほとんど吸収し、極僅かな入射光１０がパターン要素４上部の半スペースに散乱して戻される。吸収される光１０の割合は、非直線的に前記構造体深度ｈに依存する。従って、前記構造体深度ｈを前記の範囲に選定することにより、５０％〜９９％に調整することができる。この場合、レリーフ構造体１４の深度が浅い程、散乱して戻される入射光１０の割合が大きくなり、吸収される光１０の割合が小さくなる。前記割合は、例えば、アルミニウムから成る反射層１１を備えるレリーフ構造体１４に当てはまる。従って、多様な構造体深度ｈを有するパターン要素４の隣接領域からはグレーぼかしが得られる。

図４に示すレリーフ構造体１４の実施の形態は、直交する２つの基本正弦格子によって形成された交差格子である。ｘ座標に沿って延びる第１基本格子の正弦関数は、周期がｄ_ｘ、振幅がｈ_ｘであり、ｙ座標に沿って延びる第２基本格子の正弦関数は、周期がｄ_ｙ、振幅がｈ_ｙである。ｘおよびｙ座標によって規定される平面全体にわたり、前記交差格子によって積層板６に形成される界面ｈ（ｘ、ｙ）は、例えば、下記の関数に従う。

界面ｈ（ｘ、ｙ）が矩形または角錐である別の実施の形態では、

となる。

１つの実施の形態において、前記２つの周期ｄ_ｘとｄ_ｙ、および構造体深度ｈ_ｘとｈ_ｙは等しく、他の実施の形態においては異なっている。構造体深度ｈ＝[ｈ_ｘ＋ｈ_ｙ]を周期ｄより大きくすることができるが、現在の製造方法ではそのようなレリーフ構造体１４の製造は困難である。界面ｈ（ｘ、ｙ）は、図４に示すように、卵パックに似ている。

図５を参照しながら、第１観測方向における、セキュリティー素子２の光学的作用について説明する。入射光１０は、セキュリティー素子２の平面に対する垂線１５に対し略４０°の角度を成している。１つの例において、前記レリーフ構造体１４を有するパターン要素４は、可視光範囲において、入射光１０を最高９５％まで吸収し、残りを散乱する。これに対し、光を反射する背景面３は略１０％の入射光１０のみを吸収し、残りを反射する。反射面に隣接するパターン要素４の表面区分のコントラストが強くなるため、セキュリティー素子２の所定の背景面３に配されているパターン要素４の所定のパターン２５を容易に情報として認識することができる。パターン２５はロゴ、テキスト、画像、あるいはその他の図形文字を表す。

図５に示す図は複写機の照明条件に対応している。複写機のモデルにもよるが、文書１およびセキュリティー素子２に入射する複写機の有向光１０の入射角αは、垂線に対し略４０°〜５０°である。文書１は前記半スペース全体にわたり、入射光１０を散乱する。その結果、散乱光が垂線１５方向に配されている複写機の受光器１６に到達する。これに反し、背景面３によって反射された光１７は、反射の法則に従い、同じ角度αを以って観察者１９の観察方向１８に屈折し受光器１６には到達しない。光１０が同じ入射角αでパターン要素４に入射すると、入射光１０は前記に反しほとんど吸収され、パターン要素４から光が受光器１６および観察者１９には届かない。従って、パターン要素４は暗く見える。

パターン要素４が吸収面として大部分の入射光１０を吸収している間、パターン２５の背景面３は積層板６に入射する光１０に対し平坦な鏡面を成している。従って、観察者１９は、反射光１７によって背景面３をパターン２５の非常に明るい表面区分として知覚し、素子４を暗い表面区分として知覚する。反射光１７を除く方向に対し、セキュリティー素子２は極僅かな入射光１０しか散乱しない。背景面３およびパターン要素４によって散乱される光の単位面積当たりの強度は略同じであり、背景面３とパターン要素４との間にコントラストが生じない。有向入射光１０による照明の場合、背景面とパターン要素４とによって形成されるパターン２５は、印刷による白黒画像に反し、正反射された光１７によってのみ知覚することができる。

複写機によって複写される背景面３およびパターン要素４は、受光器に投影される入射光１０が極僅であるため、一様に暗い表面となる。セキュリティー素子２の効果は、パターン要素４によって表される情報を複写機によって複写することができないと共に、観察者１９が有向入射光１０の下で、背景面３が反射モードになるようほとんど無意識にセキュリティー素子２を傾けた場合、パターン要素４が背景面３に対し高コントラストな情報として見えることである。このようにして、注意深い観察者は、文書１の優れたカラー・コピーの反射金属ホイルからセキュリティー素子２を容易に識別することができる。更なる効果は、セキュリティー素子２にホログラフ複写方式に用いることができるコヒーレント光源の波長より短い周期ｄ_ｘ（図４）およびｄ_ｙ（図４）を有し、従ってホログラフ方式によってセキュリティー素子２の複製を作成することができない、レリーフ構造体１４を用いることによって得られる。

図６はセキュリティー素子２の二人の観察者１９および２０に対する第２照明条件を示す図である。例えば、ハロゲン・ランプ、白熱ランプのような多色放射源２１が第２観察者２０の上部に配され、略６０°〜８０°の大きな入射角αで入射光１０がパターン要素４に照射される。第１観察者１９に対しては、前記のように、反射角αで反射された背景面３（図５）を背景にパターン要素４のパターン２５（図２）が見える。レリーフ構造体の周期ｄ_ｘ（図４）およびｄ_ｙ（図４）が、極限波長λと極限波長λの１/２との範囲、即ち、λ≧ｄ≧λ/２（ｄ＝ｄ_ｘまたはｄ_ｙ）の場合、入射光１０の一部がマイナス一次回折光２２として大きな回折角βで回折する。第２観察者２０は回折光２２を知覚することができる。回折光２２は電磁放射可視スペクトルの短波長スペクトルを含んでいる。従って、回折光２２は回折角βおよび青緑〜紫領域の周期ｄ_ｘおよびｄ_ｙに依存する。垂線１５に対する所定の回折角βにおいて観察される回折光２２の色強度は方位角にも依存している。注：前記考察においては、保護層７による屈折の影響は考慮していない。

これに対し、第１観察者１９は、反射光１７の方向を見ており、背景面３は光り輝く明るい表面区分として見え、パターン要素４はパターン２５の暗い表面区分として見える。

周期ｄ_ｘまたはｄ_ｙがλ/２より小さくなると、レリーフ構造体１４が可視光２２を回折しなくなるため、ｘまたはｙ座標それぞれの方向において、回折光２２は第２観察者２２には見えなくなる。このような条件下において、反射角αでセキュリティー素子２を観察している第１観察者１９には、パターン要素４は変化せず暗褐色から黒色に見える。

反射角αにおいて見えるパターン要素３の色は反射層１１の性質に依存する。これは、様々な材料の組合せから成る反射層１１が、可視電磁放射スペクトル全体にわたり均等に入射光１０を反射しないためである。濃い黒色パターン要素４の場合、ラッカー層９から反射層１１にかけて屈折率が徐々に変化するため有利である。前記屈折率の変化は、ラッカー層９と反射層１１の金属層２４との間に配される少なくとも１つの無機誘電体層２３によってもたらされる。誘電体層２３および金属層２４から成る反射層１１は、背景面３の平坦な鏡面に対し顕著な影響を与えない。これに反し、レリーフ構造体１４に対しては、反射層１１に起因する干渉によって、ほとんど完全に入射光１０が消滅する。このことは、特に、可視電磁放射スペクトル全体にわたり均一に生じる。１つの例は、厚さ５０ｎｍのＺｎＳから成る誘電体層２３、および厚さ１００ｎｍのアルミニウムから成る金属層２４を備えている。更なる効果は、レリーフ構造体１４の側面深度ｐをそのままにして、ラッカー層９のｎ＝１．５という屈折率に対し、構造体深度ｈをＺｎＳのｎ＝２．４という高屈折率によって増大されることである。

異なる構造体深度ｈを用いたパターン要素４のグレーぼかしの他に、セキュリティー素子２のグレーぼかしは、０．４ｎｍ未満のラスタ・ドットを用い、密度を変化させてラスタリングすることによって得ることができる。この点において、ラスタ・ドットをパターン要素４の背景フィールド３として配置するか、または背景フィールド３のパターン要素４として配置するかは重要ではない。

図７Ａおよび７Ｂは、暗いパターン要素４から明るく輝く背景フィールド３に及ぶグレー諧調をセキュリティー素子２に生成する更なる例を示す図である。図７Ａは、諧調度に応じて、サイズの異なるラスタ・ドットを最大０．５ｍｍ間隔の固定ラスタに用いたものである。若干明るい区域２６において、ラスタ・ドットは互いに接触し、明るい区域２７のラスタ・ドットの平均寸法は略０．２５ｍｍであり、若干暗い区域２８のラスタ・ドットは略０．１５ｍｍである。図７Ｂにおいては、ドット・ラスタに代えて、最大０．５ｍｍ間隔のライン・ラスタが用いられている。図７Ｂにおいて、対応するライン幅によって区域２６（図７Ａ）〜２８（図７Ａ）のグレーぼかしが得られる。

区域２６〜２８の１つの区域において、パターン面４のラスタ・ドットのサイズは同じである。レリーフ構造体１４（図６）の構造体深度に適切な段差を設けることにより、白黒写真の再生に充分な程度の非常に木目の細かいグレーぼかしが得られる。

図８はセキュリティー素子２の２つのパターン２５の簡単な例を示す図である。セキュリティー素子２の上半分に示すパターン２５はバンド２９および星３０を備えている。バンド２９は暗いパターン要素４によって形成されている。バンド２９の周囲領域および星３０は明るい背景面３によって形成されている。前記説明に限定されることなく、背景面３とパターン要素４は、セキュリティー素子２の下半分に示すように、置き換え可能である。

空間周波数３００〜２０００ライン/ｍｍの回折構造体によって、パターン２５の背景にモザイク状の表面パターン３１を形成すれば、図１のセキュリティー素子２は更に偽造が困難になる。かかるモザイク状の表面パターン３１は、特許文献３、特許文献４および特許文献５によって知られている。前記引用により、前記特許文献の内容が本明細書に組み込まれたものとする。

書類を示す図 軸を中心にして傾けたときの書類を示す図。 セキュリティー素子の断面図。 レリーフ構造体の界面を示す図。 第１観察条件を示す図。 第２観察条件を示す図。 グレー階調を有するセキュリティー素子を示す図。 グレー階調を有するセキュリティー素子を示す図。 セキュリティー素子のパターンを示す図。

符号の説明

１ 書類
２ セキュリティー素子
３ 背景面
４ パターン要素
６ 積層板
７ 保護層
８ 接着層
９ ラッカー層
１０ 可視入射光
１１ 反射層
１４ レリーフ構造体
２５ パターン

Claims (13)

1. 表面区分を有するパターン（２５）を備え、少なくとも透明保護層（７）、透明ラッカー層（９）、および接着層（８）を有する積層板（６）から成り、該ラッカー層（９）が該保護層（７）と接着層（８）との間に配され、該接着層（８）とラッカー層（９）との界面において屈折率が急激に変化し、前記パターン（２５）の表面区分が背景面（３）とパターン要素（４）とから成るものである、書類（１）を認証するためのセキュリティー素子（２）であって、
   前記背景面（３）領域において、前記ラッカー層（９）が平坦な鏡面を成し、前記パターン要素（４）領域において、該ラッカー層（９）に、光学的に有効な所定の構造体深度（ｈ）を有するレリーフ構造体が形成され、
   前記背景面（３）が前記積層板（６）に入射する光（１０）に対し平坦な鏡面を成し、
   前記レリーフ構造体が、可視光（１０）スペクトルの短波長端における所定の極限波長（λ）より短い周期（ｄ_ｘ；ｄ_ｙ）を有し、前記パターン要素（４）が入射光（１０）を吸収および散乱する基本格子から成る交差格子であり、各々のレリーフ構造体（１４）における吸収光と散乱光との比が、該レリーフ構造体（１４）の光学的に有効な平均構造体深度（ｈ）によって予め定まることを特徴とするセキュリティー素子（２）。
2. 前記レリーフ構造体（１４）の交差格子が、周期（ｄ_ｘ；ｄ_ｙ）を有し、互いに略直交するよう配されている２つの基本格子から成ることを特徴とする請求項１記載のセキュリティー素子。
3. 前記基本格子が正弦格子であることを特徴とする請求項１または２記載のセキュリティー素子（２）。
4. 前記周期（ｄ_ｘ；ｄ_ｙ）の少なくとも１つが、前記極限波長（λ）の１/２より長く、該極限波長（λ）より短いことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のセキュリティー素子（２）。
5. 前記極限波長（λ）が、３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲において選択されることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のセキュリティー素子（２）。
6. 前記２つの基本格子の周期（ｄ_ｘ；ｄ_ｙ）が同じであることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載のセキュリティー素子（２）。
7. 前記レリーフ構造体（１４）の光学的に有効な構造体深度（ｈ）が、５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲において選択されることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載のセキュリティー素子（２）。
8. 反射層（１１）が、アルミニウム、銀、金、クロム、銅、ニッケルおよびテルルから成る群から選択される金属を含んでいることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載のセキュリティー素子（２）。
9. 前記反射層（１１）が、前記ラッカー層（９）に対向する前記金属層（２４）側に、少なくとも１つの無機誘電体層（２３）を備えていることを特徴とする請求項８記載のセキュリティー素子（２）。
10. 前記無機誘電体層（２３）がＺｎＳを有して成り、前記金属層（２４）がアルミニウムを有して成ることを特徴とする請求項９記載のセキュリティー素子（２）。
11. 前記パターン（２５）が、グレー階調を有するゾーン（２６；２７；２８）を備え、該様々な階調値を有するゾーン（２６；２７；２８）のパターン要素（４）が、前記レリーフ構造体（１４）の光学的に有効な構造体深度（ｈ）によって識別されることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項記載のセキュリティー素子（２）。
12. 前記パターン（２５）が、グレー階調を有するゾーン（２６；２７；２８）を備え、前記パターン要素（４）が、前記光学的に有効な構造体深度（ｈ）による値と同じ値を有し、該ゾーン（２６；２７；２８）が、０．４ｍｍ未満のラスタ・ドットによるラスタリングによって識別されることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項記載のセキュリティー素子（２）。
13. 前記パターン（２５）が、空間周波数３００〜２０００ライン/ｍｍの回折構造体から成るモザイク状の表面パターン（３１）を背景に形成していることを特徴とする請求項１〜１２いずれか１項記載のセキュリティー素子（２）。

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