JP4278049B2 - 光学的に変化し得る表面模様 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のおいて書きに記載されている種類の光学的に変化し得る表面模様に関するものである。

かかる表面模様は、一般に入射光を回折させる顕微鏡的に微細な浮彫り構造の形態の構造を備えている。これらの回折模様は、例えば、偽造に対する防護レベルを高めるための真正性および安全性を表す特徴とするのに適している。これらは特に、有価証券、銀行券、通貨、身分証明書、許可証等の防護に適している。

光学的に変化する表面模様の真正性を表す特徴としての機能は、これを備えた物品の、例えば銀行券の受取人に、その物品が本物であるか偽物であるかの印象を与えることにある。その安全性を表す特徴としての機能は、不法な複製を阻止、または少なくとも極めて困難にすることにある。

この種の表面模様は、代表的な実例として引用する特許文献１〜３等の多くの資料から公知である。これらは光沢のある模様および模様における動き効果によって特徴付けられ、プラスチック材料の薄片内に埋め込まれており、銀行券、有価証券、身分証明書、パスポート、ビザ等のような文書上に捺印する態様で、例えば接着により施される。防護用要素の作成に用いられる材料は、特許文献４に要約されている。

ピクセル配向型の光学的に変化し得る表面模様は特許文献３から公知である。かかる表面模様は、所定のＮ種類の異なる画像を含んでいる。この表面模様はピクセルに細分化される。各ピクセルはＮ個のサブピクセルに細分割され、一つのピクセルのＮ個のサブピクセルのそれぞれを組み合わせたものが、Ｎ通りの画像の一つになる。各サブピクセルは、明度に関する、輝度の段階に関する、および視る方向に関する情報を含む顕微鏡的に微細な浮彫りの形態の回折構造を備えている。この表面模様の観察者に対し現れる画像は常に一つであり、表面模様を傾けたり、回転したりすることによって、あるいは観察者の視角を変えることによって、見える画像が異なる。

さらなる光学的に変化し得る表面模様が特許文献５から公知である。その表面模様における顕微鏡的に微細な浮彫りは、入射光がほとんど無色収差的に回折するように、１ミリメートル当たり数本の線を含んだ構造を有する。

その他の公知のアイデアは、人間の眼とカラー複写機のスペクトル識別性との間に存在する差異に基づいたものであり、情報と背景とが、人間の眼では識別されるがカラー複写機では複写が不可能なコントラストを備えた、色つき背景とこの背景に異なる色でプリントされた情報とを備えた文書を提供することを含む。
欧州特許第 ０ １０５ ０９９号明細書 欧州特許第 ０ ３３０ ７３８号明細書 欧州特許第 ０ ３７５ ８３３号明細書 欧州特許第 ０ ２０１ ３２３号明細書 米国特許第 ６ １５７ ４８７号明細書

本発明の目的は、複製に対する防護性を改善した光学的に変化し得る表面模様を提供することにある。

本発明によれば、上記目的が請求項１の特徴部分によって達成される。

光学的回折効果を備えた表面模様は、この表面模様上に互いに入り組んだ関係をもって配置された少なくとも二つの表示を含む。これら表示は、観察者が常にそれらのうちの一方のみを視ることができるように、通常の照明条件の下に当った光を異なる方向に反射する回折・反射構造を含む。この表面模様を回したり傾けたりすることによって、あるいは視角を変えることによって、観察者は上記一方の表示または他方の表示を視ることができる。本発明は、観察者が通常３０ｃｍの距離から視るときには複数の表示を個別に認識することができるが、カラー複写機を用いた複製においては、全ての表示が重なり合った画像が複写されるように、あるいはいずれの表示も複写されないように、回折方向の差を小さくするという考えに基づいている。

これら回折構造としては、対称的または非対称的な鋸歯状浮彫り構造が用いられるのが好ましく、これら浮彫り構造は、可視光の波長に対しては比較的長い周期長を有するが、傾斜角は異なっている。上記周期長は、全ての表示に関して同じにすることができるが、互いに異なっていてもよい。周期長Ｌは通常５μｍ以上である。周期長が長いほど、これに対応して浮彫り構造はより多く傾斜ミラーとして作用し、この傾斜ミラーにおいて当った光が反射され、殆ど回折されない。すなわち、浮彫り構造は、ますます光を無色収差的に回折し、回折角は反射・回折法則によって決定され、直角に入射する光については、傾斜角の少なくとも２倍である。

この回折構造は、５μｍを超える周期長Ｌと、波状の浮彫り輪郭、例えば正弦波状の浮彫り輪郭とを備えた無色収差的回折格子を用いることもできる。種々の表示は、観察者によって個別に認識されるように、周期長Ｌおよび／または浮彫り輪郭の溝の構造的深さに関して異なっている。

しかしながら、回折構造は体積ホログラムの形態で実施されてもよい。

したがって、本発明による表面模様は、表面模様上に光が直角に当る照明を用いた場合に、観察者による異なる視角での観察によって種々の表示が個別に認識可能であり、かつ複写機を用いて作成された複製においては、少なくとも二つの表示が重なり合って再現されるように、少なくとも二つの表示の視角の差を小さくしたことを特徴とするものである。

所定の照明方向においては、回折方向は表面模様の配向に左右される。カラー複写機による複製操作においては、すべての表示が、表面模様の配向とは無関係に複製上に複写されるように、各表示については、直線状であるが互いに回転している格子構造によって形成された同じ内容の複数の表示であってもよい。上記回折格子として円形格子を用いる別の解決策もある。

図１は、本発明の第１実施例によるピクセル配向型表面模様１の構成を示す平面図で、この表面模様１は、観察者が視角を変えることによって個別に認識可能な、例えば３種類（ｋ＝３）の図柄を含んでいる。これら３種類の図柄は、以後グラフィック表示２，３，４として区別することにする（図２）。表面模様１はＮ×Ｍ個のピクセルすなわち升目５にマトリックス状に細分されている。各升目５はｋ＝３個の部分領域６，７，８に細分されている。部分領域６の全てによってグラフィック表示２が構成され、部分領域７の全てによってグラフィック表示３が構成され、部分領域８の全てによってグラフィック表示４が構成されている。升目５の寸法は、人間の眼が３０ｃｍ離れると個々の升目５の解像が不能なように、一般に０．３ｍｍ×０．３ｍｍよりも小さい。

図２は、例えば文字「１００」、「ＥＵＲ」および「ユーロ記号」をそれぞれ表示する３種類の表示２，３，４を示す。文字は、暗い背景に明るく示されている（図面では逆になっている）。表示２，３，４はまた、それぞれＮ×Ｍ個の明暗の網目２．１，３．１，４．１にマトリックス状に細分されている。作図上の都合で、文字に比較して網目２．１，３．１，４．１が大きく示されており、かつ網目２．１，３．１，４．１の一部分しか示されていない。部分領域６（図１）は、第１表示２の各網目２．１に帰属する。同様に、部分領域７（図１）は、第２表示３の各網目３．１に帰属し、部分領域８（図１）は、第３表示４の各網目４．１に帰属する。

もし、第１表示２の網目２．１の一つが暗ければ、それに帰属する部分領域６は、１ｍｍ当たり少なくとも３０００本の線を備えたミラーまたは格子を含み、これによって、入射光は反射され、吸収され、または大きな角度で散乱する。もし、網目２．１の一つが明るければ、それに帰属する部分領域６は、図３に示すように、鋸歯状浮彫り構造９．１を備えている。この浮彫り構造９．１は、可視光の波長と比較して比較的長い通常は５μｍ前後の周期長Ｌを備えている。したがって、第１表示２（図２）は、白色光で照明された場合に、もし観察者が幾何光学的反射条件に対応する視角に居ると仮定すると、通常は浮彫り構造９．１を覆うのに用いられる反射層１１および／またはカバー層１２の色彩を有する明るい点と暗い点とからなる画像に見える。

他の二つの表示３（図２）および４（図２）は、第１表示２の浮彫り構造９．１と同様の鋸歯状浮彫り構造９．２および９．３をそれぞれ与えられている。表面模様１の平面に関する三つの鋸歯状浮彫り構造９．１，９．２，９．３の鋸歯の傾斜角α，β，γは、
ａ）表面模様１を通常３０ｃｍの距離から視た観察者には、いかなる場合でも三つの表示２，３，４のうちの一つのみしか見えず、かつ、
ｂ）カラー複写機を用いて複製が作成された場合には、表示２，３，４のうちの少なくとも二つが転写されるか、あるいは何も転写されないか、
となるようにそれぞれ選択される。

種々の浮彫り構造９．１，９．２，９．３の溝はほぼ平行に延びており、すなわち、複写行為において有効な照明条件の下では、三つの表示２，３，４のすべてが複写されるか、または何も複写されないかとなるように、表面模様１の平面内のいかなる軸に関しても、溝間の最大角度差、いわゆる方位角は約１０度未満である。さらにカラー複写機のスキャナに対して溝が可能な限り平行な方向を向いているように、表面模様で防護される物品のサイドエッジまで溝が平行に延びているのが好ましい。

表面模様１は、図３に断面で示されているように、層結合体を形成しているのが有利である。この層結合体は、第１ラッカー層１０と、反射層１１と、第２ラッカー層、すなわちカバー層１２とによって形成されている。ラッカー層１０は、サブストレート上に層結合体が直接接着されるように接着剤層であるのが有利である。サブストレートとは、例えば有価証券、銀行券、身分証明カード、クレジットカード、パスポートまたは一般に防護されるべき物品の意味に用いられる。カバー層１２は浮彫り構造を完全に封入しているのが有利である。さらに、幾何学的断面高さｈが、できるだけ大きい光学的に有効な断面高さを与えるように、可視領域においては、光学的屈折率が少なくとも１．５であることが好ましい。さらにカバー層１２は、擦り傷の防止層の役目をする。説明を簡単にするために、空気（屈折率＝１）とカバー層１２（屈折率＝１．５）との間の境界面の影響については触れない。

図３は、図２における三つの表示２，３，４のピクセルが組み合わされた鋸歯状浮彫り構造９．１，９．２，９．３の相互併設関係を示し、升目５の対応する部分領域６，７，８を表している。表示２，３，４のうちの隣接する二つの表示間で傾斜角に約０．５度〜５度の角度差があれば、３０ｃｍの距離から視たとき、直径５ｍｍの瞳孔を備えた人間の眼は、表示２，３，４を個別に認識する。傾斜角は、例えばα＝１２．５度、β＝１５度、γ＝１７．５度である。最大の傾斜角の値、すなわちこの場合のγは、一方では浮彫り構造９が深過ぎないように、他方では、複写機を用いて複製を作成したときに三つの表示２，３，４のすべてが複製に転写されるように、多くても２５度にすべきである。

図４は、カラー複写機１３を用いて複写したときの幾何学的条件を概略的に示す。カラー複写機１３は、複写される文書１５、例えば銀行券が載置されるガラスパネル１４と、Ｘ方向に移動可能でかつ光源１７、偏向ミラー１８および光電センサ２０を備えた検知器１９とを有する。複写動作において、光源１７から発せられた光２１は所定の角度傾斜して文書１５上に入射し、文書１５上に存在する種々に傾斜した浮彫り構造９．１，９．２，９．３（図３）を有する表面模様１上に入射する。入射光の一部はガラスパネル１４に対してほぼ直角に反射してミラー１８に当り、かくしてその画像がカラー複写機１３の光電センサ２０上に形成される。

傾斜角α，β，γは、カラー複写機１３のガラスパネル１４上に正しい方向に置かれた場合に、光源１７から発せられた光を浮彫り構造９．１，９．２，９．３が偏向ミラー１８上に反射させるように選択される。図５はこの状態を示す。それぞれ部分領域６，７，８が帰属する表示２，３，４のそれぞれが大きく拡大されて示され、表示の明るい点にこれら部分領域が帰属している。浮彫り構造９．１において反射した光線は符号２２で示され、浮彫り構造９．２において反射した光線は符号２３で示され、浮彫り構造９．３において反射した光線は符号２４で示されている。図示されたこれら三つの部分領域６，７，８においてそれぞれ反射した光線２２，２３，２４は、図６に示されているように、殆ど一緒になってミラー１８に当り、光電センサ２０に向かって偏向される。光線２２，２３，２４は種々の角度をもってミラー１８に当るが、それら角度間の差が十分に小さいので、光電センサ２０上にそれらの画像が生成される。特に、通常のカラー複写機の場合、３０度の角度差が検出されるのが普通である。カラー複写機によって検出される角度限界が破線２５で示されている。傾斜角α＝１２．５度、β＝１５度、γ＝１７．５度を備えた本実施例においては、光線２２，２３，２４巻の最大角度差は僅か１０度に過ぎない。

傾斜角の平均角度１５度もまた、カラー複写機１３内の光源１７から発せられる光２１が複写される文書に当る角度３０度に適合している。このことは、次いで浮彫り構造で回折された光がほぼ垂直方向下方にミラー１８に向かって偏向されることを意味する。

通常の照明条件と観察距離３０ｃｍとにおいて表示が観察者によって個別に認識されるようにするたまには、表面模様１が施される文書の表面が平滑でなければならず、さもないと、表面の粗さのために表示が不鮮明になって個別に視ることが不可能になる。したがって、例えば銀行券のように比較的粗い表面を有する文書については、より大きい傾斜角
α＝１０度、β＝１５度、γ＝２０度、さらにはα＝５度、β＝１５度、γ＝２５度が用意される。この場合であっても、回折された光線２２，２３，２４のすべてが、カラー複写機１３の光電センサ２０に到達する。複写行為においてすべての表示が複写されるためには、最大傾斜角と最小傾斜角との差を多くとも２０度にしなければならない。

したがって、複写行為においては、三つの表示のすべてが複製上に転写されるか、何も転写されないかのいずれかになる。したがって、表面模様１の表示に格納された情報は、判読不能になるか、全く現れなくなるかのいずれかになる。

上述した実施例においては、隣接する傾斜角間の差、すなわち差β−αおよびγ−βが等しいものであった。しかしながら、隣接する傾斜角間の差が異なるものであってもよい。

カラー複写機上の表面模様の配向に対する依存性をできるだけ小さくする、あるいは排除するために、浮彫り構造９．１，９．２，９．３は、直線状の溝を備えた直線格子でなく、波状の線の形態の溝を備えた格子、すなわち、変動する曲線を備えた溝を備えた格子、あるいは環状溝またはほぼ円に近い多角形の溝を備えた格子が有利である。環状格子を備えた浮彫り構造が図７に示されている。２本の輪の間隔が周期長Ｌに対応する。

非対称的な浮彫り構造９．１，９．２，９．３に代えて、対称的な断面形状を有する浮彫り構造を用いることも可能であり、この浮彫り構造は、当った光を一方向ではなく二方向へ反射する。かかる実施例が図８に示されている。図８はまた、水平に対する浮彫り構造９の傾斜角αを示している。

本発明の実施は、ピクセル配向型表面模様に限定されるものではない。図９は、重なりあってはいない二つの表示２，３を備えた非ピクセル配向型表面模様の実施例の一部を示す。表面模様１が占める領域は、三つの部分領域６，７，２６に細分される。部分領域２６は、二つの表示２，３のための共通背景として役立っている。部分領域６は、第１傾斜角を有し、かつ第１表示２内に明るい点を生成させる鋸歯状浮彫り構造を含む。部分領域７は、第１傾斜角とは異なる第２傾斜角を有し、かつ第２表示３内に明るい点を生成させる鋸歯状浮彫り構造を含む。部分領域２６は、暗いかあるいは目立たない背景を生成させるのに役立つ。これは例えば、ミラーの形態であるか、または１ｍｍ当り少なくとも３０００本の線を備えた十字形格子であるか、または表面模様が上に接着されたサブストレートがその部位において見えるように透明であるかのいずれかである。

かくして二つの表示２，３は、異なる視角において見えるので、所定の照明方向により観察者が個別に認識することが可能になる。鋸歯状浮彫り構造の傾斜角が極めて小さく設定されているので、複写機を用いた複写行為では、双方の表示２，３の画像が複製上に生成される。したがって、二つの表示２，３は、観察者が視角を変えたり、照明方向を変えたりすることなしに複製上に見ることができる。

もし、二つの表示が部分的に重なりあっている場合には、本発明は、ピクセル配向型表面模様の形態である最初の実施例によっても、非ピクセル配向型表面模様の形態である上述の実施例によっても実施することができ、いずれの場合においても、重なり合った領域は第１表示に帰属するか、または第２表示に帰属するかのいずれかである。この表面模様はまた、重なり合った領域がピクセル配向型表面模様の場合として示されている二つの実施例を組み合わせた形態で実施することもできる。

ピクセル配向型表面模様の構造を示す平面図である。 グラフィック表示を示す。 表面模様の断面図を示す。 カラー複写機を示す。 複写行為における照明状態を示す。 複写行為における照明状態を示す。 環状溝を備えた格子を示す。 対称的断面形状を有する浮彫り構造を示す。 非ピクセル配向型表面模様を示す。

符号の説明

１ 表面模様
２，３，４ ガラフィック表示
２．１，３．１，４．１ 網目
５ 升目
６，７，８ 部分領域
９．１，９．２，９．３ 浮彫り構造

Claims (9)

1. 層結合体を形成すると共に、Ｎ×Ｍ個の升目にマトリックス状に細分されている、光学的に変化する表面模様を備えた物品であって、各升目は、二つまたはそれ以上のグラフィック表示を生成させるための、光回折・反射構造を備えたｋ個の部分領域、および反射する部分領域を含み、各グラフィック表示は、Ｎ×Ｍ個の明暗の網目にマトリックス状に細分されており、前記グラフィック表示のうちの一つの各網目は前記升目の前記部分領域のうちの一つに帰属し、前記部分領域のうちの一つによって前記グラフィック表示のうちの一つが構成され、前記表面模様上に光が直角的に当る照明下での観察者による観察距離３０ｃｍにおける異なる視角での観察によって前記複数のグラフィック表示が個別に認識可能な表面模様を備えた物品において、
   前記グラフィック表示の全ての暗の網目が、１ｍｍ当たり少なくとも３０００本の線を備えたミラーまたは十字形格子を有する前記部分領域に帰属し、
   前記グラフィック表示の全ての明の網目が、前記表面模様の平面に対して鋸歯の傾斜角（α；β；γ）を有する無色収差的に光を回折すると共に傾斜ミラーとして作用する鋸歯状の浮彫り構造を含む前記部分領域に帰属し、
   前記複数のグラフィック表示に帰属する前記浮彫り構造は平行な溝を有し、前記傾斜角（α；β；γ）は各グラフィック表示毎に異なり、
   前記溝が複写機のスキャナに対して平行な方向を向いた場合に、少なくとも二つのグラフィック表示の前記浮彫り構造で反射される光線が、該複写機の光電センサに到達するように、前記傾斜角（α；β；γ）のうちの最大値が大きくとも２５度であると共に前記傾斜角（α；β；γ）のうちの最大値と最小値との差が大きくとも２０度であり、これにより、複写機によって作成された複製が、少なくとも二つのグラフィック表示が重なり合った画像を再現することを特徴とする光学的に変化し得る表面模様を備えた物品。
2. 層結合体を形成すると共に、二つまたはそれ以上のグラフィック表示を生成させるための光回折・反射構造を備えた部分領域、および反射する部分領域に細分されている光学的に変化する表面模様を備えた物品であって、該表面模様上に光が直角的に当る照明下での観察者による観察距離３０ｃｍにおける異なる視角での観察によって前記複数のグラフィック表示が個別に認識可能な表面模様を備えた物品において、
   前記反射する表面部分が、１ｍｍ当たり少なくとも３０００本の線を備えたミラーまたは十字形格子の形体であるか、透明であると共に各グラフィック表示の共通暗背景として働き、
   各グラフィック表示の前記部分領域が、前記表面模様の平面に対して鋸歯の傾斜角（α；β；γ）を有する無色収差的に光を回折すると共に傾斜ミラーとして作用する鋸歯状の浮彫り構造を含み、
   前記部分領域のうちの一つの傾斜角が前記部分領域のうちの別の一つの傾斜角と異なり、
   前記種々の表示に帰属する前記浮彫り構造は、平行な溝を有し、
   前記溝が複写機のスキャナに対して平行な方向を向いた場合に、該浮彫り構造において前記少なくとも二つの表示から反射される、回折された光線が、該複写機の光電センサに到達するように、前記傾斜角（α；β；γ）のうちの最大値が大きくとも２５度であり、これにより、複写機によって作成される複製が、重なり合わない少なくとも二つの表示の暗い背景上に明るい点を再現することを特徴とする光学的に変化し得る表面模様を備えた物品。
3. 前記光回折・反射構造は、顕微鏡的に微細な浮彫り構造であり、該浮彫り構造が少なくとも５μｍの周期長（Ｌ）を有することを特徴とする請求項１または２記載の表面模様を備えた物品。
4. 二つの表示の間の前記傾斜角（α；β；γ）の間の差が少なくとも０．５度であることを特徴とする請求項１または２記載の表面模様を備えた物品。
5. 三つの表示がある場合に、前記傾斜角（α；β；γ）の平均値が１５度であることを特徴とする請求項１または２記載の表面模様を備えた物品。
6. 前記傾斜角（α；β；γ）のうちの隣接する二つの傾斜角間の差（β−α；γ−β）が等しいことを特徴とする請求項１または２記載の表面模様を備えた物品。
7. 前記鋸歯状の浮彫り構造が左右対称的な断面形状を有することを特徴とする請求項１または２記載の表面模様を備えた物品。
8. 前記浮彫り構造の溝が、波形、環状または円に近似した多角形であることを特徴とする請求項１または２記載の表面模様を備えた物品。
9. 前記光回折・反射構造が体積ホログラムの形態で実現されていることを特徴とする請求項１または２記載の表面模様を備えた物品。

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