JP2008547040A - セキュリティドキュメント - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は透明なセキュリティエレメント（１２）を有するセキュリティドキュメントに関する。
【解決手段】該セキュリティエレメントはセキュリティドキュメントの窓あるいは透明領域に配置され、且つ構造層を有する。該構造層において、構造層の第一領域（１２ｆ）は非対称回折レリーフ構造を有し、この第一領域は、セキュリティドキュメントの正面観察および後面観察において予想外に異なる光学効果を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、透明なセキュリティエレメントを有するセキュリティドキュメントに関する。このセキュリティエレメントは、セキュリティドキュメントの窓あるいは透明な領域に配置され、透明な構造層およびこの構造層の第一面に形成された回折レリーフ構造を有する。

カラーコピーおよびスキャナの有用性および技術的成熟が高まるにつれ、色品質および解像度の点において、オリジナルとの区別が困難な複写が可能になってきた。従って、セキュリティドキュメントは、ＯＶＤと称されるもの、つまり、観察する角度に依存して異なる光学効果を生じる光学可変デバイス（optically variable device）によって保護される。しかしながら、模倣されたＯＶＤによって、観察者に同等の光学表示を与える光学効果を形成することも可能である。

ＤＥ１９７２９９１８Ａ１は、異なる位置にセキュリティ特性および照合エレメントを有するセキュリティドキュメントおよび／または価値付随ドキュメントを開示している。この照合エレメントは、セキュリティ特性の信頼性を確立するために、セキュリティ特性と一致する関係に配置されている。照合エレメントは、セキュリティドキュメントおよび／または価値付随ドキュメントの窓に配置されてセキュリティ特性の照合を可能にする、例えばレンズ、円柱レンズ、フレネルレンズといった光学エレメントを含んでいる。これらの照合およびセキュリティエレメントは、相互に重なりあった関係にあるとき、モアレ構造または色変化を生じる。

ＤＥ１００４０７８５Ａ１は、入射光において、キャリア平面の外側で、第一セキュリティエレメントがホログラムを再現するセキュリティシステムを開示している。このホログラムは、セキュリティエレメントを折り畳むことによってホログラムの平面に移動される第二セキュリティエレメントによって読み取り可能にされる暗号化情報を有している。

このような解決方法は、製造が複雑で費用がかかるということ、また、セキュリティエレメントの使用に関する熟練と知識とを前提とすること、において不利である。

ＤＥ１０１２９９３９Ａ１には、少なくとも二つの表示を形成するレリーフ構造を有する光学可変表面パターンが記載されている。これらの二つの表示は観察者に分離して知覚されることができ、カラーコピーによってコピーを作る際にそのコピーに全て転写される。

ＷＯ０３／０５９６４３Ａ１は、集積された光学導波路（optical waveguide）を有する回折セキュリティエレメントを開示している。

ＤＥ１０２５４４９９Ａ１は、レンズと同様の効果を生じ、且つ光学回折作用を有する構造を備えた層配列を開示している。

ＤＥ１０３１８１５７Ａ１は、フィルムおよび光学セキュリティエレメントを記載している。このフィルムはキャリア層および複製層を有し、この複製層には、液晶材料の配向のために回折レリーフ構造が導入されている。

ＥＰ００１２３７５Ａ２には、格子像の形態のセキュリティ特性を有する複数の層を備えた身分証明書が記載されている。この証明書のカード芯は格子像のための格子像キャリアがはめ込まれた窓を有する。

本発明の目的は、製造が安価な、セキュリティエレメントの窓を観察することのみによって観察者に印象を与え、信頼性関して典型的な光学効果を生じるセキュリティドキュメントを提供することである。

本発明の目的は、キャリア基板と、キャリア基板の窓あるいは透明領域に配置された透明なセキュリティエレメントとを備えるセキュリティドキュメントによって達成される。該セキュリティエレメントは、透明な構造層および該構造層の第一面に形成された回折レリーフ構造とを有する。構造層の第一領域において、第一レリーフ構造が構造層の第一面に形成され、該第一レリーフ構造は、２０μｍまでの周期長を有する非対称な回折レリーフ構造の形態であり、且つ、セキュリティエレメントの正面側および／または後面側で観察者に可視である英数字および／または図形情報または表示の形態である。構造層に隣接する第一面については、反射性透明層の形態および／または構造層に対して０．２より大きい屈折率差を有する透明層の形態の一つ以上の層が、セキュリティエレメントの正面側に入射する光と、その後面側に入射する光との両者が、第一の領域において第一レリーフ構造によって回折されるように構成される。第一レリーフ構造は、正面側および／または後面側で観察者に可視となる情報がその反対側で可視となる情報のアイテムの横方向に反転した表示であるだけではないように、入射光において該第一レリーフ構造が正面観察および後面観察において異なる光学効果を生じるように構成されている。

従って、セキュリティエレメントの透明性によって、後面側とは異なる外観が予想外に正面側に表示される。ここで、それぞれ異なる表示、明るさ、コントラスト、色彩効果、倍率効果、縮小効果、３−Ｄ効果等が、単独であるいは組み合わせで可視になり得る。

この点において、透明セキュリティエレメントはいずれの場所においても局所的に透明でなければならないのではなく、観察者にとって実質的に透明であればよい。このように、例えば、セキュリティエレメントの透明特性が観察者に失われることなく、不透明な背景またはパターン領域や、不透明および透明領域を含むラスタ画像が存在してもよい。

非対称回折レリーフ構造によって、入射光において予期しない効果が現れる。このようなレリーフ構造は、鋸歯状の周期的構造を有する。一周期の二つの鋸歯フランクは、その傾斜において互いに著しく異なる。従って、一周期内のレリーフ構造は非対称の構造から成る。好ましくは、一方のフランクが有限の傾斜からなり、他方のフランクが無限の傾斜からなることも可能である。この非対称性によって、正面および後面を観察するときに、非対称レリーフ構造は異なる光学的外観を有する。セキュリティドキュメントを観察するときに、セキュリティエレメントの第一領域に配置された非対称レリーフ構造は、入射光の回折によって一方の側からは可視であり、他方の側からは不可視である。これは、回折レリーフ構造により観察方向が異なったときに形成される、明るさの明瞭な差をもたらすことも可能である。また、好適な構成により、透光する際に第一領域が不可視であってもよい。これにより、光学的な複写機によって複製されることが不可能になる。

第一領域のレリーフ構造が、一定でない空間周波数を有する回折性の非対称レリーフ構造である場合、レリーフ構造は、セキュリティドキュメントの正面側からおよびその後面側から確かに可視であり得るが、入射光において観察されるときには、各面で、後述するように異なる光学効果を示す。空間周波数は周期長に反比例するので、一定でない空間周波数とは、一定でない周期長と同義語である。

本発明によるセキュリティドキュメントを観察するときに、観察者が意図された光学効果が生じるまでセキュリティドキュメントを交互に傾ける限りにおいて、この観察者は無意識に光学効果を生じるのに最適な位置を選ぶので、正面および後面を観察する際にセキュリティドキュメントを正確に反転することは重要ではない。

さらに好適な構成が、添付する請求項に記載されている。

構造層の第二領域は、非対称回折構造の形態である第二レリーフ構造を有することが可能であり、この回折構造の構成は、第一領域に形成された第一レリーフ構造の構成と実質的に鏡像の関係に形成される。入射光において第二レリーフ構造は正面観察と後面観察とで異なる光学効果を有する。

構造層の第一領域および第二領域が相互に連繋されたラスタを形成することがさらに可能である。ラスタ効果によって、互いに干渉することなく、外見上、一方を他方の上に配置することが可能である。この場合、一方の領域のみが可視であり他方の領域が不可視である。十分に細かいラスタリングによって、つまり人間の肉眼では分解できないラスタリングによって、それぞれの可視領域は均一な領域として見える。ラスタ幅は３００μｍより小さく、好ましくは５０μｍであってもよい。

第一領域および第二領域が相互に連繋された線状ラスタを形成することが有利である。しかしながら、他のいかなるラスタリング方式、例えば四角いピクセルの点ラスタを設けることも可能である。

第一および／または第二領域のレリーフ構造がブレーズド格子の形態であるということは、さらに有利な構成である。ブレーズド格子は回折格子であり、このブレーズド格子では、格子定数ｄ、波長λおよび回折次数ｎに依存して、入射角Θ_ｉｎおよび出射各Θ_ｏｕｔの間には、次のような関係がある。
ｓｉｎΘ_ｏｕｔ＝ｓｉｎΘ_ｉｎ＋ｎ＊λ／ｄ

換言すると、多色光、例えば日光は、ブレーズド格子における回折によって基本色に分割される。しかしながら、回折定数ｄの選択によって、ブレーズド格子が無彩色のブレーズド格子の形態であってもよい。このとき、少なくとも第一の回折次数の有色光線が、観察角の範囲において再び統合され、それにより多色光が再びブレーズド格子から発せられる。このように、入射光の約９０％が集束光の形態で回折されることが可能であり、これにより、画像効果が特有の高いコントラストである性質を有する。この特性から、格子の名称が導かれた。

ブレーズド格子が、格子定数２０μｍ〜３μｍ、好ましくは１０μｍを有する無彩色ブレーズド格子の形態であり、且つ断面深さ０．３μｍ〜５μｍ、好ましくは１．５μｍであることが有利である。断面深さに依存して、より高い回折次数が第一回折次数より高いレベルの強度を形成することが可能である。

さらに、２μｍより小さい、好ましくは１μｍの格子定数を有するブレーズド格子が有色ブレーズド格子であることも可能である。この場合、ブレーズド格子は、傾けられたときに、日光で照射されて虹色に光る。

上述した効果のため、ブレーズド格子は有限の傾きのフランクが入射光を回折し、観察者の眼に偏向するように構成されている。従って、この効果は、観察方向に依存して第一または第二レリーフ構造で生じる。ここで、二つのレリーフ構造は同じ構成から成ることが可能であり、互いに鏡像の関係となっていてもよい。この場合、一つのレリーフ構造のみが、それにより回折した光が観察者の眼に届き、レリーフ構造で占められた領域が可視になるように、方向付けられる。

画像のコントラストをさらに高めるために、構造層が少なくとも部分的に反射性金属層で覆われることが可能である。この金属層は、異なる屈折率を有する二層の間の接触面での界面反射と比較して著しく反射率が改善された反射層を形成する。この接触面は、例えば外気に隣接する一つの層の外表面であってもよい。界面反射は、例えば、店の窓ガラスで観察され、この窓ガラスの後方に展示された商品の観察を妨げ得る。この界面反射は、偏光および角度依存性が著しい。

さらに不利な点は、例えば構造層の表面に付着した油または水が、界面反射を妨げるということである。というのは、油や水は構造層とほぼ同じ屈折率を有し得るからである。摩耗や裂傷および表面の割れ目は、コーティングされていない構造層に光学作用において悪影響を及ぼす。さらには、界面反射に基づく効果はガルバニック形成によって複製され得るという不利点がある。

有利な構成は、反射性金属層が部分的に異なる材料、特に、異なる色彩を生じる材料から形成され、好ましくは、第一領域が第一金属層でコーティングされ、第二領域が第二金属層でコーティングされる、ということである。これらの金属は、例えばアルミニウムまたは金であり、その結果、構造層が、一方の側面から観察されたときに銀色であり、他方の側面から観察されたときに金色であるように見える。二つの金属層が相互に重なり合う関係で配置され、その結果一つの金属層が一方の側面から可視であり、他の金属層が他方の側面から可視であることもまた可能である。例として、このような様式で、Ａｌ層がＣｕ層でコーティングされ得る。

金属層がパターン形状の不透明領域を有することが可能である。このような特徴は、模倣が困難なさらなる安全特性を形成することが可能である。

この不透明金属層領域は、それらが透光時に透明に見えない、例えば４００ｎｍの厚さで形成され、具体的には、約５０ｎｍの厚さである。

しかしながら、金属層は少なくとも部分的に透光時に透明に見える厚さで形成されることも可能である。このような透明金属層は数ｎｍ、例えば２０ｎｍの厚さから成る。最適な値は、材料あるいは波長に依存し、影響するパラメータは複雑に関係するので、試験によって確認されることが好ましい。入射光において異なる表示が、観察する側面に依存して可視になるので、透光時に透明である層は、特に効果的である。これは、著しく複製防止性が高い。透明度はまた、金属層の下に配置されたレリーフ構造の深さ／幅比に依存する、ということは、さらに注目すべきことである。

本発明の一実施例では、構造層が少なくとも部分的に、高屈折率を有する誘電性ＨＲＩ（高屈折率、high refractive index）層でコーティングされている。コーティングされた領域は半透明性である。これにより、界面反射は改善され、従って本発明による効果が強化され得る。誘電性層は例えば印刷またはワイパーデバイスによって施される保護ラッカーであってもよい。この保護ラッカーは構造層のレリーフ構造を完全に埋めている。

第一レリーフ構造または第二レリーフ構造は、回折レリーフ構造であり、この回折レリーフ構造は、基準点から少なくとも二方向に空間周波数または深さを変化させながら形成され、且つ反射層が施された回折レリーフ構造であってもよい。空間周波数が変化する場合、非対称なレリーフ構造のフランクの傾斜も変化する、つまり、レリーフ構造の主平面に平行な主平面とフランクとの間のフランク角が、フランクの傾斜または勾配が増加するにつれて増加する。空間周波数は、この基準点から、好ましくは連続的に増加することが可能である。従ってフランクの勾配はレリーフ構造の縁に向かって増大する。この点において、傾斜したフランクは一様の曲線の部分であってもよい。従って、これは、空間周波数において、選択的にはさらに表面領域にわたる格子定数において好ましくは連続的に変化するレリーフ構造によって、光学回折効果を有する構造層を含んでいる。このレリーフ構造は、格子溝のフランクがそれぞれ互いに平行に延び且つレリーフ構造の主平面の垂線にほぼ平行であり、一方、主平面に対する格子表面のフランクの角度が、ほぼ１０μｍの格子深さで、表面領域にわたって実質的に連続的に変化する構成になっている。

反射層によって、上述のレリーフ構造は中空ミラーとして働くことができる。中空ミラーとして働く回折レリーフ構造は、一方の側からは凸面鏡としてみなされ、他方の側からは凹面鏡とみなされる。この効果は、例えばコーヒースプーンにおいて観察されるものである。しかしながら、構造層および隣接する媒体の屈折率が互いに十分に異なる場合には、中空ミラー効果は、コーティングされていない透明レリーフ構造または部分的に透明なレリーフ構造において観察され得る。

上述のレリーフ構造によって、多くの異なる光学効果が達成され得る。例として、画像、図形、ロゴまたはテキストが、外見上、セキュリティエレメントの表面の前方あるいは後方に配置されることが可能である。このような効果は、ホログラムによって確かに達成され得るが、中空ミラーで生じる鏡像によって、ホログラムよりも強い色彩効果がもたらされる。このとき、中空ミラーは、色において自由に選択され得る。

さらに、構造層が正面側および後面側から観察されたときに同じ光学効果を示す第三領域を有することも可能である。このような領域は、背景領域として働くことができる。第三領域には、対称な回折レリーフ構造、例えばホログラムあるいはキネグラム（ＫＩＮＥＧＲＡＭ、登録商標）の形態のレリーフ構造が設けられることが可能である。

対称という用語は、ここでは厳密な数学的な意味において用いられるのではなく、上述した非対称なレリーフ構造と区別するために用いられている。対称の線で折り畳む際に完全に一致した関係にされないが、そのフランクが、上述した観察依存性の光学効果が生じないように、傾斜の大きさにおいて互いにわずかにのみ異なっているレリーフ構造もまた対称であるとされる。

第三領域はマット構造または薄層系の形態であってもよい。マット構造は、拡散的に光散乱するレリーフ構造であり、したがってくすんで見える。このようなレリーフ構造は典型的には１０μｍ以下の構造深さを有し得る。フーリエホログラム（Fourier hologram）または、隠れた特徴を有する、キノフォーム（kinoform）と称されるコンピュータ発生ホログラムがマット構造として働くことも可能である。この機能は、反射または透過モードにおいて隠された特徴を投影することである。

薄層系は、それぞれ厚さλ／２あるいはλ／４を有する薄層の配列から形成され、傾斜角依存性の色彩効果を表す。

さらに有利な構成では、液晶層が第三領域に配置される。このような領域は、例えば黒い領域または複数色の領域の形態であるか、ＵＶあるいは赤外領域においてのみ可視となるか、宝石の表示を与えてもよい。

セキュリティエレメントの領域が互いに整合し、および／またはセキュリティドキュメントの領域に整合することも可能である。

さらなる構成は、セキュリティドキュメントが透明キャリア層を有する多層フィルム体であるということである。このキャリア層は、約７０μｍの層厚さの透明ポリマーフィルムであってもよい。

セキュリティエレメントが、転写フィルムの転写層であってもよい。

さらなる構成において、構造層は、セキュリティドキュメントの外層であるか、セキュリティドキュメントの外層の一部である。したがってこの構造層は、セキュリティドキュメントの一体の構成部分であり、この場合においてセキュリティドキュメントの透明領域に配置され得る。このような構成は、セキュリティドキュメントがプラスチックカードである場合に有利である。

さらに、構造層は、セキュリティドキュメントの内層であるか、セキュリティドキュメントの内層の一部であることも可能である。この場合、構造層は部分的によく保護され、外側から操作不可能になる。

構造層の第一面が露出している場合、つまり、外部から接近可能である場合、構造層は、適切な寸法で、触れることによって検出可能であり、また、このように安全特性を形成することも可能である。この点において、正面と後面とで異なる触感が生じることも可能である。

本発明は、添付の図面を参照して、例としての多くの実施例によって記述される。

図１ａ及び図１ｂは、透明なセキュリティエレメント１２を有するセキュリティドキュメント１を、正面図及び後面図としてそれぞれ示す。

図１ａ及び１ｂに示される例において、セキュリティドキュメント１は、価値付随ドキュメント、例えば紙幣または小切手である。さらに、セキュリティドキュメント１は、識別ドキュメント、例えば通行証を形成することも可能である。

セキュリティドキュメント１は、透明なセキュリティエレメント１２が領域１４に配置された可撓性キャリア１１を備えている。このキャリア１１はプリントが設けられた紙材から成り、透かしまたはセキュリティスレッドのようなさらなる安全特性が導入されるキャリアであることが好ましい。また、非可撓性キャリア１１が設けられてもよく、例えばＩＤカード、パスポート挿入部を有するケースであってもよい。

しかしながら、キャリア１１は１つのプラスチックフィルムまたは１以上の紙又はプラスチックの層から成る薄板であってもよい。

領域１４において、キャリア１１に窓型の開口が、例えばスタンピングによって形成される。この開口は透明のセキュリティエレメント１２の適用によって再び閉じられる。従って、セキュリティドキュメント１は、領域１４において、透明なセキュリティエレメント１２を伴った透明窓を有する。

しかしながら、透明または部分的に透明な材料が予めキャリア１１の材料として用いられ、該キャリアが領域１４に残されることも可能である。これは、例えばキャリア１１が、領域１４では濁った層を有さない透明プラスチックフィルムを備えている場合である。さらに、紙の生産時に予め透明窓が形成され、透明なセキュリティエレメント１２がキャリア１１内に広いセキュリティスレッド状に導入されることも可能である。

図１ａ及び１ｂに示されるように、セキュリティドキュメント１の正面側から見たときに、文字“Ｆ”をセキュリティエレメント１２上に見ることができる。

次に、セキュリティエレメント１２の詳細な構造及びその操作様式を図２、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ及び５ｂを参照して説明する。

図２は、図１ａ及び１ｂのセキュリティエレメント１２の拡大された概略図を示す。このセキュリティエレメント１２は、Ｆ字型領域１２ｆ及びＴ字型領域１２ｔを有し、これらは相互に連繋した関係にあり、また、それぞれラスタ線１３ｆ、ラスタ線１３ｔから形成されている。ラスタ線は、互いにおよそ５０μｍの間隔で配置され、５ｍｍ〜２０ｍｍの長さを有する。Ｆ字型領域１２ｆのラスタ線１３ｆは単純な斜め線によって強調され、Ｔ字型領域１２ｔのラスタ線１３ｔは交差する斜め線によって強調されている。これらのラスタ線１３ｆ、１３ｔは、光学的な補助なしで、つまり、典型的な２５０ｍｍの観察距離から見るときには互いに分離されず、Ｆ字型領域１２ｆ及びＴ字型領域１２ｔの両者が観察者には均一な領域に見える。

セキュリティエレメント１２の操作様式を説明するために、ｘ、ｙ、ｚ座標軸系が図２、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ及び９ａ、９ｂに示される。この点において、ｘ軸及びｙ軸は、セキュリティエレメント１２の表面を表し、ｚ軸は、高さ方向を表す。

次に、図３ａは、ラスタ線１３ｆに沿ったセキュリティエレメント１２の断面における概略図である。セキュリティエレメント１２のラスタ線１３ｆの光学作用は、それぞれ異なる光学屈折率ｎ_１６及びｎ_１７を有する二つの隣接する構造層１６及び１７によって生じる。このように、二つの構造層１６及び１７の境界面に設けられたレリーフ構造１６ｆは、その光学効果を配置することを可能にする。構造層１６に配置された構造層１７は、空気または他の周囲媒体によって形成されてもよい。上述の、レリーフ構造１６での反射に基づく光学効果に対して決定的なことは、屈折率ｎ_１６及びｎ_１７が十分な差：
ｎ_１６−ｎ_１７＞０．２
を有することである。

しかしながら、レリーフ構造１６ｆに入射する光のわずかな一部のみが反射されるので、例えばＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＴｉＯ_２またはＺｎＳから成る反射層がレリーフ構造１６ｆに設けられるか、あるいは構造層１７が高屈折率で形成されることが好ましい。

構造層１６が、同時に、例えばホットスタンピングによってレリーフ構造１６ｆが形成されたキャリア層であり、構造層１７が、例えば、印刷またはワイパーデバイスによって全表面にわたって施された保護ラッカーまたは接着剤によって形成されることが可能である。

図３ａに見られるように、レリーフ構造１６ｆは鋸歯状の周期的構造から成る。このように、これは、入射光の所定の回折次数が特に明るく見えるか、あるいは所定の入射及び反射角が著しく大きな明度を与えるように特徴付けられたブレーズド回折格子を形成する。

レリーフ構造１６ｆの一部が、ｘ_１からｘ_２への領域に延び、レリーフ構造が開始高さｚ_１から最終高さｚ_２へ連続的に下がっているように、例示されている。第一フランク１６ｆａは、ｘ軸と角度α、いわゆるブレーズ角を有する。点ｘ_２において、ｚ軸に平行に延び、レリーフ構造１６ｆが開始高さｚ_１に戻る第二フランク１６ｆｓが形成される。断面ｘ_１ｘ_２はレリーフ構造１６ｆの格子定数ｄを示す。これは、示される実施形態においては１０μｍである。レリーフ構造１６ｆの空間周波数ｆは、格子定数ｄから次のように計算することができる。
ｆ＝１／ｄ＝１／１０μｍ＝１／１０^−２ｍｍ＝１００本／ｍｍ

第二フランク１６ｆｓの高さｚ_１ｚ_２はレリーフ構造１６ｆの断面深さを示す。これは、示される実施形態においては１．５μｍである。

次に、図３ｂは、図３ａと同様の概略図であり、ラスタ線１３ｔに沿ったセキュリティエレメント１２における断面を示す。ここから分かるように、ラスタ線１３ｔの領域における構造層１６は、図３ａにおけるレリーフ構造１６ｆとは異なるレリーフ構造１６ｔを有する。ここでは、上向きに上る第一フランク１６ｔａがあり、つまり、これは、ｘ_１とｘ_２との間で、開始高さｚ_１から最終高さｚ_２へ連続的に上り、点ｘ_２で垂直の第二フランク１６ｔｓに沿って開始高さｚ_１に再び落ちる。この第一フランク１６ｔａはｘ軸とブレーズ角α’を有する。

図３ａおよび３ｂに示されるレリーフ構造１６ｆと１６ｔとを比較すると、レリーフ構造１６ｔは、ｚ軸で鏡で映されたときのレリーフ構造１６ｆとなっており、二つのレリーフ構造は大きさにおいて同じブレーズ角を有している。図３ａおよび３ｂにそれぞれ示されたレリーフ構造１６ｆおよび１６ｔは、多色性の入射光、例えば日光が、レリーフ構造で生じた有色の部分光線が重なって再び無色光を形成するように分割される。従って、示される実施形態においてすでに述べたように、これは、１０μｍの格子定数および１．５μｍの断面深さを有する無彩色のブレーズド格子となっている。これにより、そこで放射される光のうち９０％以上が、制限された角度範囲において反射されることが可能であり、従って非常に高いレベルのコントラストが形成される。

次に、図４ａおよび４ｂは上述のレリーフ構造の作用を示す。

図４ａは、光源４０によってその正面が照射されたセキュリティドキュメント１（図１参照）の断面の概略図を示す。セキュリティエレメント１２はセキュリティドキュメント１の窓１４に配置される。図４ａはレリーフ構造１８ｆが形成された帯状部を通した断面を示している。レリーフ構造１６ｆの第一フランク１６ｆａ（図３ａ参照）は光源４０により放射された光を観察者の眼４２に当てる。光源４０によって放射された光は観察者の観察方向と３０°の角度を有する。観察者の観察方向はセキュリティドキュメント１の面に対して垂直に向けられている。セキュリティエレメント１２のＦ字型領域１２ｆ（図２参照）の帯状部で反射された光源の光のみが眼４２に当てられるので、観察者は、明るく照らされた形態でその周辺から顕著に現れた‘Ｆ’の文字を見る。

次に、図４ｂは、レリーフ構造１６ｔの作用を示す。このレリーフ構造１６ｔの立ち上がった第一フランク１６ｔａは光源４０からの光を観察者の目４２を逸らして偏向する。その結果、セキュリティエレメント１２のＴ字型領域１２ｔ（図２参照）から観察者の眼４２へ向けられる光がなく、‘Ｔ’の文字が不可視になる。

次に、図５ａおよび５ｂは、光源４０によって後面が照らされるように、セキュリティドキュメント１がｘ軸について１８０°回転されたときのセキュリティエレメント１２の作用形態を示す。図４ａおよび４ｂにおいて示したように、観察者の眼４２と光源４０から照射される光との間に、３０°の角度を有する。

ここで、レリーフ構造１６ｆの第一フランク１６ｆａが、図４ｂにおける第一フランク１６ｔａと同様に立ち上がる位置に移動されたので、Ｆ字型領域１２ｆ（図２参照）から観察者の眼４２に伝わる光はない。したがって、光源４０から放射された光は、観察者の眼４２から逸れて偏向される。

次に、同様に、図５ｂにおいて、レリーフ構造１６ｆの第一フランク１６ｔａが、図４ａにおける第一フランク１６ｆａと同様に下降する位置に移動される。光源４０からの光は観察者の眼４２に向かって偏向され、文字‘Ｔ’が明るく照らされた形態で、その周囲から顕著に現れる。

従って、図４ａから５ｂは、正面からあるいは後面からの観察方向に依存して、透明なセキュリティエレメントが異なる光学情報、示された例では、文字‘Ｆ’または‘Ｔ’を与える、ということを示す。このようなセキュリティ特性は、特に効果的である。というのは、透明な面が観察される側に依存して、その面上に異なる文字が見える、ということは、人間の音声理解と異なっているからである。

レリーフ構造１６ｆおよび１６ｔが、異なる大きさを有する、例えば格子定数および／または断面深さにおいて互いに異なっていることもまた可能である。例えば、レリーフ構造１６ｆが無彩色のブレーズド格子を形成し、レリーフ構造１６ｔが有色のブレーズド格子を形成することも可能である。この目的のため、レリーフ構造２６ｔが１μｍの格子定数を有することも可能である。これにより、領域１２ｔは、スペクトル色で揺らぐ領域として見える。

次に、図６ａ〜６ｄは、その上面にレリーフ構造６６ｒを有する構造層６６の実施形態を示す。このレリーフ構造６６ｒは、透明のセキュリティエレメント６２において、構造層６６と、そこに配置された層６６ｋ、例えば接着剤層との間の接触面に設けられている。これらの二つの層は、図２〜５ｂを参照して詳細に述べられたように、異なる屈折率を有する。この構造層６６は、例えばホットスタンピング層であってもよい。レリーフ構造６６ｒはＡｌまたはＺｎＳでコーティングされてもよい。従って、まずレリーフ構造６６ｒがホットスタンピング層に形成され、次いでレリーフ構造がＡｌまたはＺｎＳでコーティングされ、それからコーティングされたレリーフ構造６６ｒが接着剤層６６ｋで覆われることが可能である。

図６ａには、例えば紙材からなり、セキュリティエレメント６２が配置される窓状の開口６０ｆが設けられたキャリア６０が示されている。このように、セキュリティエレメント６２は、正面から、および後面からもまた観察することができる。

図６ｂには、多層体の形態のキャリア６１が示されている。この点において、例えば、複数の層が積層された身分証明書またはクレジットカードに用いられてもよい。このキャリア６１は、セキュリティエレメント６２がこのキャリア６１の正面に配置される透明窓領域６１ｔを有する。セキュリティエレメント６２は、正面から、およびまた、キャリア６１の透明窓領域６１ｔを通してその後面からの両側から観察されることが可能である。

次に、図６ｃには、多層体の形態のキャリア６３が示されている。このキャリア６３は、図６ｂに示されるように、複数の層が積層された身分証明書であってもよい。ここで、キャリア６３の内部に配置された二つの層の領域がセキュリティエレメント６２を形成する。この領域において、キャリア６３の他の全ての層が透明であり、その結果、セキュリティエレメント６２は正面および後面の両側から観察されることが可能である。前述したように、層６６ｋは接着剤層であってもよい。

そして、図６ｄには、図６ｂおよび６ｃをそれぞれ参照して述べられたキャリア６１および６３と同様に、多層体を形成するキャリア６４が示されている。ここで、レリーフ構造６６ｒはキャリア６４の最上部の層に形成され、従って一層のみから成るセキュリティエレメント６２’を形成する。光学機能のために必要な、異なる屈折率を有する被覆層が、セキュリティエレメント６４を囲む空気によって形成される。図６ｄに示された実施形態において、レリーフ構造６６ｒは、同時に触覚によるセキュリティ特性を形成することが可能である。

レリーフ構造６６ｒの表面の反射性を改良するために、レリーフ構造６６ｒの表面が、数ｎｍの厚さの金属反射層で被覆されることも可能である。透光の様式において、薄い金属層はほぼ透明であり、その結果、セキュリティエレメント６２または６２’の光学セキュリティ特性はそれぞれ透光様式においてほとんど差がない。

図７ａおよび７ｂは、本発明によるセキュリティエレメントの第二実施例を示す。この実施例におけるセキュリティエレメントは、非対称のレリーフ構造を有する。

図７ａは、セキュリティエレメント７２を有するセキュリティドキュメント７を正面図として示し、図７ｂは、このセキュリティドキュメント７の後面図を示す。

図７aおよび７ｂに示される例において、セキュリティドキュメント７は価値付随ドキュメント、例えば紙幣または小切手である。

セキュリティドキュメント７は、窓状の開口７４を有する可撓性キャリア７１を有する。この窓状開口７４は、透明なセキュリティエレメント７２を施すことによって再び閉じられる。他の点において、キャリア７１は図１ａおよび１ｂを参照して述べたキャリア１１と同様に作られ得る。

図７ａおよび７ｂに示されるように、セキュリティドキュメント７の正面を観察するときに、領域７２ａの形状の図形表示がセキュリティエレメント７２で見られる。領域７２ａは領域７２ｂに配置される。これら二つの領域は、セキュリティドキュメントが、図４ａおよび４ｂを参照して述べられたように、入射光の下から観察されたときに、それらの明るさおよび／または色において互いに異なる。これら二つの領域は、同じ非対称のレリーフ構造を有しており、領域７２ｂにおけるレリーフ構造は、領域７２ａに形成されたレリーフ構造をｙ軸について１８０°回転されたものである。しかしながら、それらは、同様の角度範囲において光を発する、異なる非対称レリーフ構造を含んでいても良い。従って、図７ａに示された実施例において、領域７２ｂに形成されたレリーフ構造の鋸歯状フランクによって反射される光のみが観察者の眼（図示せず）に届き、領域７２ｂが明るく照らし出される一方で領域７２ａは暗く見える。

図７ｂに示されるように、セキュリティドキュメント７の後面を観察するとき、領域７２ａは、鋸歯状フランクによって反射された光が観察者の眼に届くように方向付けられる。従って、このとき、領域７２ａが明るく照らし出され、領域７２ｂが暗くなる。図７ａと７ｂとを比較することにより、後面でのセキュリティエレメント７２における図形表示は、正面で見られる図形表示に対して鏡で反射された反対の関係にあるだけでなく、コントラストにおいても反対に見える。

図７ａおよび７ａにおける領域７２ａおよび７２ｂに設けられたレリーフ構造は、およそ１μｍの格子定数を有する。従って、それらは、光の波長に依存して、回折された光を異なる方向に偏向し、領域７２ａおよび７２ｂは、日光が照射されたときに、それぞれ虹色の光を発する。このようなレリーフ構造は、不利な照明条件下、例えば拡散照明下で用いられることも可能である。それらは、キネグラムのデザインにおいて透かしの様式で用いられることができ、従って、回折性の透かしとして見なされることも可能である。これらは、多大な困難を伴ってのみ模倣され、たとえ模倣されても、対称なレリーフ構造、例えば正弦的な規則性の構成によって模倣される。従って、領域７２ａおよび７２ｂの外側のセキュリティエレメント７２は、正面および後面から観察されたときのいずれの場合も同じ光学的表示を与える画像背景を形成するキネグラムの形態となり得る。

上述した実施形態では、いずれのレリーフ構造も非対称レリーフ構造を含んでいる。しかしながら、二つのレリーフ構造のうち一方のみが非対称な構成からなり、第二のレリーフ構造は対称なレリーフ構造、マット構造、あるいは単に平坦な表面であることも可能である。

ここで、鋸歯という用語が非対称レリーフ構造と結びついて用いられる場合、それは、一定のフランク幅ｘ_１ｘ_２を有するレリーフ構造、または直線形状であるフランクに限定されない。第一のフランクが続く第二のフランクと異なる場合、つまり、これら二つのフランクが相互に対称な構成ではない場合には、非線形関数によって記述されうるフランクを有することもまた可能である。さらに、その範囲にわたってフランク幅が、増大するかあるいは減少するレリーフ構造、つまり、空間周波数が一定でなく、および／または、深さが変化するレリーフ構造を有することも可能である。

図８ａは、構造層９６を有する透明なセキュリティエレメント９２を示す。この構造層９６は、レンズまたは中空ミラーの視覚的表示を生じるレリーフ構造９６ａを有する。このレリーフ構造９６ｒは、そのフランク幅または周期長がその範囲にわたって増大または減少し、そのフランクは非線形性である、非対称なレリーフ構造である。しかしながら、線形のフランクを有し、且つ、概して、一定でない空間周波数の回折レリーフ構造を有することによって、同様の効果が達成されることも可能である。空間周波数の変化および／または深さにおける変化は、同時にフランクの勾配における変化に関連している。つまり、図８ｂにおいて後に詳細に示されるように、フランクの勾配は空間周波数の増加に連れて増大する。

構造層９６は構造層９７で覆われている。構造層９７は例えば保護ラッカー層であってもよい。しかしながら、レリーフ構造９６ｒの反射度が改良されるように、高い屈折率を有する層であってもよい。従って、これにより、二つの構造層９６および９７の屈折率の差は大きく、例えば０．８となる。構造層９７がホットスタンピング層であり且つ構造層９６が接着剤層であるか、あるいはその逆であることも可能である。

次に、図８ｂは、構造層９６’を有する透明なセキュリティエレメント９２’の拡大図を示す。この構造層９６’は、レリーフ構造９６ｒ’を有する。図８ｂにおいて、α_１は内側に配置されたフランクのフランク角度であり、α_２はより外側に配置されたフランクのフランク角度である。図８ｂから分かるように、次の関係が成り立っている。
α_１＜α_２
つまり、より外側に配置されたフランクは、内側に配置されたフランクよりも急角度に延びている。同時に、空間周波数は、周期長またはフランク幅に反比例するので、空間周波数は周期長が減少するにつれて増大する。

同様に、フランク幅を同じにしたまま深さを変化させることにより、フランク角度が変化する。ここで、フランク角度は深さの増大に伴って増大する。

入射光モードにおいて、観察角度に依存して、レリーフ構造９６ｒは、凹面または凸面中空ミラーとして働くことが可能である。画像、図形、ロゴ、テキストのようなデザインエレメントが、中空ミラーによって、セキュリティエレメントの表面の上方または下方に見えるように配置され得る。図９ａおよび９ｂはこの光学効果を詳細に示している。

図９ａは、図８ａを参照して述べられた透明なセキュリティエレメント９２が設けられたセキュリティドキュメント９を示す。セキュリティドキュメント９は、セキュリティエレメント９２が窓状の開口９４に配置された可撓性キャリア９１を備えている。他の点においては、キャリア９１は、図１ａおよび１ｂを参照して述べられたキャリア１１と同様である。これは、領域９４において、セキュリティエレメントの適用によって再び閉じられた窓状開口を有する。

反射性を改善するために、図９ａおよび９ｂで示された実施形態においては、構造層９６のレリーフ構造９６ｒは薄い金属層９６ｍで覆われている。金属層９６ｍは数ｎｍの厚さであり、従って光がそこを通して光る際に透明に見える。しかしながら、不透明金属層が部分的に存在することもまた可能である。

図９ａに示された位置では、セキュリティエレメント９２は凸状中空ミラーを形成する。この凸状中空ミラーは、観察者の眼に、中空ミラーの正面に配置された対象の縮小された虚像を形成する。この対象はキャリア９１の表面の後方にある。この対象は、例えば画像、図形、文字、またはＯＶＤであり、キャリアの表面から適切な間隔をおいて配置されている。この間隔は、中空ミラーの焦点距離に応じて実質的に選択され、例えば適切な厚さの透明なキャリア層によって形成されることが可能である。この対象は、セキュリティドキュメント９における第二の窓状開口に配置されることも可能であり、この第二の窓状開口は、セキュリティドキュメント９を折り畳むことによって、中空ミラーに生じるべき画像を有する対象が窓状開口９４の反対側となるように配置される。

次に、図９ｂは、１８０°回転された後のセキュリティドキュメント９を示す。つまり、観察者の眼４２は、このとき、セキュリティエレメント９２の後側に向けられている。ここで、レリーフ構造９６ｒは中空の凹状の中空ミラーのように働く。この中空ミラーは、中空ミラーの正面に配置された対象の拡大された実像を形成する。この実像は、キャリア９１の表面の正面にある。

次に、図１０ａから１０ｃは、三つの一連の製造工程における、上述したセキュリティエレメント９２の使用例を示す。

図１０ａは、第一の製造工程の後に窓状開口１０４を有する可撓性キャリア１０１を備えたセキュリティドキュメント１０を示す。示された例において、セキュリティドキュメント１０は紙幣である。

次に、図１０ｂは、第二の工程の後にセキュリティ帯（security strip）１０３が施されたセキュリティドキュメント１０を示す。その上部において、セキュリティ帯１０３は、可撓性キャリア１０１に設けられた窓状開口１０４を覆うセキュリティエレメント１０２を有する。セキュリティエレメント１０２の回折レリーフ構造およびその面においてこのレリーフ構造から離れて位置する他の構造層（図８における符号９７および９６）の正面に配置された層に、蝶の画像が適用される。セキュリティエレメント１０２のレリーフ構造の中空ミラー形状での作用のために、セキュリティドキュメント１０の正面あるいは後面からの観察に依存して、蝶が顕著に現れるか、セキュリティドキュメント１０の表面の下あるいは上に浮かんで見える。この光学的な表示は、とりわけ光学的な基準点を形成する図形表示１０５上にプリントされたセキュリティ帯１０３によって、セキュリティドキュメント１０の正面でさらに増大される。

図１０ｃは完了した後のセキュリティドキュメント１０を示す。印刷によって適用された価格表示および図形装飾エレメントの他に、図形セキュリティエレメント１０６が設けられている。このセキュリティエレメント１０６はセキュリティ帯１０３の領域を覆うように適用され、従ってセキュリティ帯１０３が分離される際に破壊される。

本発明によるセキュリティドキュメントの第一の使用例。 本発明によるセキュリティドキュメントの第一の使用例。 図１ａ及び１ｂのセキュリティドキュメントの拡大された概略図。 図２における切断線ＩＩＩａ−ＩＩＩａに沿った断面におけるレリーフ構造の概略図。 図２における切断線ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂに沿った断面におけるレリーフ構造の概略図。 正面側から観察したときの図３ａにおけるレリーフ構造の機能の概略図。 正面側から観察したときの図３ｂにおけるレリーフ構造の機能の概略図。 後面側から観察したときの図３ａにおけるレリーフ構造の機能の概略図。 後面側から観察したときの図３ｂにおけるレリーフ構造の機能の概略図。 セキュリティエレメントのレリーフ構造の配置の第一例を示す概略断面図。 セキュリティエレメントのレリーフ構造の配置の第二例を示す概略断面図。 セキュリティエレメントのレリーフ構造の配置の第三例を示す概略断面図。 セキュリティエレメントのレリーフ構造の配置の第四例を示す概略断面図。 本発明によるセキュリティドキュメントの第二の使用例。 本発明によるセキュリティドキュメントの第二の使用例。 非対称レリーフ構造により形成される曲面ミラーの概略断面図。 非対称レリーフ構造により形成される曲面ミラーの拡大された第二の概略断面図。 正面側から観察したときの図８におけるレリーフ構造の機能の概略図。 後面側から観察したときの図８におけるレリーフ構造の機能の概略図。 本発明によるセキュリティドキュメントの第三の使用例。 本発明によるセキュリティドキュメントの第三の使用例。 本発明によるセキュリティドキュメントの第三の使用例。

Claims (23)

1. キャリア基板と、前記キャリア基板の窓または透明領域に配置され、透明な構造層（１６、６２、９６）および該構造層の第一面に形成された回折レリーフ構造を有する透明セキュリティエレメント（１２、６２、７２、９２）と、を有するセキュリティドキュメントであって、
   構造層（１６、６６、９６）の第一領域（１２ｆ、７２ａ）において、第一レリーフ構造が前記構造層（１６、６６、９６）の第一面に形成され、
   該第一レリーフ構造は２０μｍまでの周期長を有する非対称な回折レリーフ構造の形態であり、前記セキュリティエレメント（１２、６２、７２、９２）の正面側および／または後面側で観察者に可視である英数字および／または図形情報のアイテムを含み、
   前記構造層（１６、６６、９６）に隣接する前記第一面については、反射性透明層の形態であるか、前記構造層に対し０．２より大きい屈折率差を有する透明層の形態の一以上の層が、セキュリティエレメント（１２、６２、７２、９２）の正面側に入射する光と、その後面側に入射する光との両者が第一領域（１２ｆ、７２ａ）において前記第一レリーフ構造によって回折されるように構成され、
   前記第一レリーフ構造は、正面側および／または後面側で観察者に可視となる情報がその反対側で可視となる情報のアイテムの横方向に反転した表示であるだけではないように、入射光において前記第一レリーフ構造が正面観察と後面観察とで異なる光学効果を生じるように構成されている、ことを特徴とするセキュリティドキュメント。
2. 前記構造層（１６、６６、９６）の第二領域（１２ｔ、７２ｂ）において、第二レリーフ構造が前記構造層（１６、６６、９６）の前記第一面に形成され、
   前記第二レリーフ構造は、非対称回折構造の形態であり、前記第一の領域（１２ｆ、７２ａ）に形成された前記第一レリーフ構造の構成と、実質的に鏡像の関係に形成された構成を有し、
   前記第二レリーフ構造は、入射光において正面観察と後面観察とで異なる光学効果を有することを特徴とする、請求項１に記載のセキュリティドキュメント。
3. 前記構造層（１６）の前記第一領域（１２ｆ）および第二領域（１２ｔ）は相互に連繋したラスタを形成することを特徴とする、請求項２に記載のセキュリティドキュメント。
4. 前記構造層（１６）の前記第一領域（１２ｆ）および第二領域（１２ｔ）は相互に連繋した線状ラスタを形成することを特徴とする、請求項３に記載のセキュリティドキュメント。
5. ラスタ幅は３００μｍより小さく、特に、５０μｍであることを特徴とする、請求項３または４に記載のセキュリティドキュメント。
6. 第一レリーフ構造および／または第二レリーフ構造はブレーズド格子の形態であることを特徴とする、前述の請求項の１つに記載のセキュリティドキュメント。
7. 前記ブレーズド格子は、格子定数２０μｍ〜３μｍ、特に１０μｍを有する無彩色ブレーズド格子の形態であり、且つ断面深さが０．３μｍ〜５μｍ、特に１．５μｍであることを特徴とする、請求項６に記載のセキュリティドキュメント。
8. 前記ブレーズド格子は、２μｍより小さい、特に１μｍの格子定数を有する有色ブレーズド格子であることを特徴とする、請求項６に記載のセキュリティドキュメント。
9. 前記構造層（１６、６６、９６）の第一面は少なくとも部分的に反射性金属層（９６ｍ）でコーティングされることを特徴とする、前述の請求項の１つに記載のセキュリティドキュメント。
10. 前記反射性金属層（９６ｍ）は、部分的に異なる材料から形成され、特に前記第一領域（１２ｆ）は第一金属層でコーティングされ、前記第二領域（１２ｔ）は第二金属層でコーティングされることを特徴とする、請求項９に記載のセキュリティドキュメント。
11. 前記金属層（９６ｍ）はパターン形状の不透明領域を有することを特徴とする、請求項９に記載のセキュリティドキュメント。
12. 前記金属層（９６ｍ）は、少なくとも部分的に、透光時に透明であるような厚さで形成されることを特徴とする、請求項９に記載のセキュリティドキュメント。
13. 前記構造層（１６、６６、９６）の第一面は少なくとも部分的に、高屈折率を有する誘電性ＨＲＩ層でコーティングされ、
    前記コーティングされた領域が半透明であることを特徴とする、前述の請求項の１つに記載のセキュリティドキュメント。
14. 前記第一レリーフ構造または第二レリーフ構造が非対称回折レリーフ構造（９６ｒ）であり、
    該非対称回折レリーフ構造は、基準点から少なくとも二方向に、空間周波数または深さが変化して形成され、且つ該回折レリーフ構造には反射層が施されていることを特徴とする、前述の請求項の１つに記載のセキュリティドキュメント。
15. 前記構造層（１６、６６、９６）の第三領域において、第三レリーフ構造が前記構造層（１６、６６、９６）の第一面に形成され、
    入射光において前記第三レリーフ構造が正面観察と後面観察とで同じ光学効果を生じることを特徴とする、前述の請求項の１つに記載のセキュリティドキュメント。
16. 前記第三レリーフ構造は、対称な回折レリーフ構造の形態であることを特徴とする、請求項１４に記載のセキュリティドキュメント。
17. 前記第三レリーフ構造は、マット構造の形態であることを特徴とする、請求項１４に記載のセキュリティドキュメント。
18. 液晶層が前記第三領域に配置されることを特徴とする、請求項１４に記載のセキュリティドキュメント。
19. 薄層系が前記第三領域に配置されることを特徴とする、請求項１４に記載のセキュリティドキュメント。
20. 前記セキュリティエレメントは透明なキャリア層を有する多層フィルム体であることを特徴とする、前述の請求項の１つに記載のセキュリティドキュメント。
21. 前記セキュリティエレメントは転写フィルムの転写層であることを特徴とする、請求項１〜１８の１つに記載のセキュリティドキュメント。
22. 前記構造層（１６、６６、９６）は前記セキュリティドキュメントの外層であるか、または前記セキュリティドキュメントの外層の一部であることを特徴とする、請求項１〜１８の１つに記載のセキュリティドキュメント。
23. 前記構造層（１６、６６、９６）は前記セキュリティドキュメントの内層であるか、または前記セキュリティドキュメントの内層の一部であることを特徴とする、請求項１〜１８の１つに記載のセキュリティドキュメント。

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