JPH02165987A - 光学的に可変な面パターン - Google Patents

光学的に可変な面パターン

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JPH02165987A JP1258012A JP25801289A JPH02165987A JP H02165987 A JPH02165987 A JP H02165987A JP 1258012 A JP1258012 A JP 1258012A JP 25801289 A JP25801289 A JP 25801289A JP H02165987 A JPH02165987 A JP H02165987A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は光学的に可変な面パターンに係り、さらに詳細
には１０本／ｍｍ以上の空間周波数を有する光学的にア
クティブな回折素子を含むＭ個の網目に分割された図柄
を有する光学的に可変な面パターンに関するものである
。
［従来の技術］ 微視的な凹凸構造を有するこの種の光学的に可変な面パ
ターンは、例えば偽造に対する安全性を高め、あらゆる
種類の対象物の特徴を目立たせるのに適しており、特に
有価証券、証明書、支払い手段等におい”Ｃ保証すべき
対象物に使用することができる。
光学的にアクティブな被覆を有する刻印の凹凸構造は、
同構造に入射する光を回折させる。この凹凸構造の回折
特性は特に、空間周波数すなわちｍｍ当りの本数と凹凸
構造の形状と、凹凸構造の娠幅あるいは高さの差、及び
保証すべき対象物上の凹凸構造のアジマス方位によって
決定される。
凹凸構造は、１０本／　ｍ　ｍ以上の空間周波数を持つ
公知の周期的模様の断面形状を有する。製造上の限界に
よって実際に利用可能な範囲は約５０００本／　ｍ　ｍ
までに制限される。しかしまた、例えばマット構造のよ
うに前記範囲の空間周波数を部分的に持ち非周期的模様
を有する断面形状を使用することも可能である。この凹
凸構造の高低差は具体的には５０ｎｍ〜１１００００ｎ
に選択される。
種々の凹凸構造の回折特性については、例えばブチイー
　（Ｒ，Ｐｅｔｉｔ）著「回折格子の電磁理論（Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　Ｇｒ
ａｔｉｎｇｓ）　Ｊ　１９８０年スブリンガー出版（ベ
ルリン、ハイデルベルグ、ニューヨーク）に記載されて
いる。
この構造は例えば、加熱可能な刻印スタンプを用いて熱
可塑性プラスチック層を変形させることによって安価に
形成することができる。前記刻印スタンプにはスイス特
許公報第５９４９３６号に記載されているようにマスタ
ー構造から電食で複製された凹凸構造のネガが設けられ
ている。
請求項第１項の前文に記載の面パターンとこの種の面パ
ターンのマスター構造の製造方法はスイス特許００８０
５／８８−４に記載されている。
また、立体的な印象を与える画像を発生させるホログラ
ムも知られている。ホログラフィで記録された拡散反射
する対象物の各点に関係する光学情報はホログラムの作
用面全体に分配されているので、ホログラム面を縮小し
たとしても可視の画像部分はほとんど縮小されることは
ないが、利用可能な画角範囲は縮小される。
ホログラムからなる凹凸構造を得る方法は米国特許公報
第４０９４５７５号に記載されている。
この凹凸構造はプラスチック箔に刻印することができ、
多数複製することができる。この種の構造は例えば蛍光
灯などの平面的な光で照射した場合にはほとんど識別で
きない。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、異なる観察角度で視認することができ
、昼光あるいは人工光で通常に照射した場合にその真性
が素人にも光学的に識別できる、少なくとも２つの異な
る図柄を有し光学的に変化する複製の困難な光変調面パ
ターンを提供することである。
［課題を解決するための手段］ 上記の課題は本発明によれば、請求項第１項に記載の特
徴によって解決される。
［作用］ 本発明の他の実施例が従属請求項に記載されている。
本発明は上記のように構成されている゛ので、異なる観
察角度で視認することができ、昼光あるいは人工光で通
常に照射した場合にその真性が素人にも光学的に識別で
きる、少なくとも２つの異なる図柄を有し光学的に変化
する複製の困難な光変調面パターンが得られる。
［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図において符号１は面パターンの任意に形成された
境界を示し、符号２は図柄３の種々の部分模様を示し、
符号４は面パターンの支持体を示し、符号５は安全性を
高める面パターンを備えた対象物を示し、符号６は多数
の網目を示し、符号７は網目６の種々の画素を示し、符
号８は回折素子を示している。
図示の実施例においては、屋根、壁、ドアの３つの部分
模様２から構成される家と第４の部分模様２によって形
成される背景が示されている。各部分模様２は網目６に
細分されており、部分模様２間の境界と境界１は網目６
の境界を個々に組み合わせたものから形成されている。
好ましくはすべての部分模様２は同一の大きさの網目６
を有する。
面パターンは例えば他の技術で形成された比較的大きな
図柄のモチーフの一部とすることも可能である。境界ｌ
の少なくとも一部は前記モチーフで包囲されている。モ
チーフの面パターンに属さない部分は例えばスイス特許
００８０５／８８−４に記載の方法で形成され、あるい
は従来の印刷方法で形成されている。
面パターン全体はＭ個の網目６を組み合わせて形成され
ており、Ｍは少なくとも２の値を有する。
難しい図柄が要求される面パターンの場合には、境界ｌ
によって仕切られる区画は非常に多数の網目６に分割さ
れ、それによって約３０ｃｍの通常の距離から裸眼で見
た場合には網目６は目障りになるようなことはない。
本発明の１実施例においてはＭ個の網目６はすべて同一
の大きさである。その網目６は境界１の内部のすべての
面を覆っており、円形あるいは規則的な多角形の形状を
有する。なお、網目の直径あるいは最大の対角線は０．
３ｍｍよりも小さい。
従って１辺が１２ｍｍの正方形の場合にはＭの値は１６
００を越える。
各網目６は少なくとも２つの画素７に分割されており、
それらが第２図では符号７ａ〜７ｆで示されている。網
目６の形状としては好ましくは規則的な多角形が使用さ
れる。というのは規則的な多角形はすべての面を覆って
他の規則的な多角形の画素７に容易に分割することがで
きるからである。好ましい網目の形状は３角形、４角形
あるいは６角形である。
各画素７には光学的にアクティブな回折素子８が設けら
れており、この光学素子８は１０〜１００本／ｍｍ以上
の空間周波数を持つ微視凹凸構造９を有する。回折素子
８は入射する光１０を凹凸構造９に従って回折する。
支持体４の構造を図面で示すために、第２図においては
６個の画素７ａ〜７ｆに分割されている網目６の一方の
幅狭側が断面で示されている。同様に理解し易くするた
めに、網目６は二重の分離線で示され、画素７ａ〜７ｆ
の分割は太い線で示されている。実際にはこの分割は凹
凸構造９の違いによって形成されている。
面パターンの凹凸構造９は刻印スタンプによって支持体
４に刻印され、次いで保護層１１で被覆される。保護層
１１と支持体４に刻印された凹凸構造９との間に存在す
る光学的にアクティブな中間層によって面パターンをど
のように観察するかが決定される。すなわち保護層１１
と支持体４が異なる屈折率を有する光学的に透明な材料
で形成されている場合には、面パターンは透過させて観
察することができる。保護Ｎ１１から支持体４へ移る際
に存在する屈折率の変化が光学的に作用する中間層とし
て作用する。
光学的に作用する中間層が刻印の前後に支持体に取り付
けられる例えばアルミニウム、金、ニッケル、銀などか
らなる反射する薄い金属層である場合には、面パターン
は保護ｆｉｌｌを通して反射によって観察することがで
きる。回折素子は入射する強い光を回折によって変調し
て反射する。
支持体４は透明でない対象物５にも固定することができ
、従って多面的に利用することができる。
例えば支持体４の刻印のない側に接着層１２を設けて、
保護すべき対象物５上に接着ラベルとして接着すること
ができる。支持体４を対象物５から分離しようとすると
、接着層１２の粘着力によって支持体４の凹凸構造９が
変形し、それによって面パターンが破壊される。
面パターンの支持体４０面には基準方向１３が設けられ
ている。各凹凸構造９の基準方向１３に対する方位１４
は、両方向１３．１４のなすアジマス角φによって決定
することができる。
面パターンを設計する際に面パターンの全面積がＭ個の
網目６に分割され、各網目６自体はＮ個の画素７ａ〜７
ｆを有する。なお、２つの数ＭとＮは整数であっ・て、
１よりも大きい。
面パターンにはＮ個の図柄３が設けられており、その内
１つが第１図に示されている。Ｎ個の図柄のいずれもが
Ｍ個の網目に、あるいは網目６をさらに細分する画素に
分割されている。網目６を細分するＮ個の各画素７ａ〜
７ｆはそれぞれＮ個のうちの１つの図柄の画素になって
いる。各画素はパラメータとして色と面の明るさに関す
る明るさの値を有する。
面パターンに入射する光１０（第２図）の方向、方位１
４によって定まる図柄３の観察できる観察方向１５並び
に、画素の色をどのようなものにするかによって、各画
素に設けられる回折素子８の凹凸構造９をどのようなパ
ラメータのものにしなければならないかが決定される。
凹凸構造９が単純な直線の回折格子である場合には、凹
凸構造９のパラメータとしては空間周波数とアジマス角
φと凹凸形状のパラメータだけで十分である。空間周波
数と光１０の波長によって回折角度θが決定される。
非対称の凹凸構造は特に効果的である。というのは凹凸
構造の非対称により所定の方向からこの凹凸構造に入射
する光１０は、はぼ完全に所定の空間方向１７へ回折さ
れるか、あるいはプラス１次回折光とマイナス１次回折
光の強度比がｌ：１からずれた回折光のいずれかになる
からである。
非対称であることのこの特性は、すでに挙げたＲ。
ブチイーの著書「回折格子の電磁理論」の第１５９ペー
ジ以降に記載されている。
回折された光１６の空間方向１７はアジマス角φと回折
角度θによって決定されており、アジマス角φは０°か
ら３６０°の範囲の所定の値を有する。凹凸構造が対称
である場合には、垂直に入射する光１０は２つの空間方
向（（θ、φ）と（θ、φ＋１８０”））１７に均等に
分割される。
対称な凹凸構造であるかどうかは、それぞれの図柄３が
異なる２つの観察方向１５において視認可能であるかど
うかによって判別することができる。
それに対して非対称の凹凸構造である場合にはＮ個の図
柄３のそれぞれは１つの観察方向１５においてしか視認
することができない。対称あるいは非対称の凹凸構造を
有する面パターンは製造が煩雑であるが、特に著しい光
学的な効果を示す。
空間周波数が回折素子８内部で所定の空間周波数振幅Ａ
で変調されている場合には、回折された光１６は回折角
度θの前記振幅Ａによって決定さ゛れる領域に扇形に広
がる。このことは、支持体４が非常に薄く、かつ紙幣の
紙のように平坦でない場合に非常に効果的である。平坦
でないにもかかわらず、面パターンが視認できる。とい
うのは回折された光の一部が回折角度θの範囲内で観察
方向に出射し、従って支持体４の平坦でないことが補償
されるからである。
網目６を構成するＮ個の各画素の輝度（入射する光１０
の方向と観察方向１５が与えられた場合得られる）がど
のくらいであるかによってＮ個の画素７ａ〜７ｆの大き
さがどのような値を有しているかがわかる。各網目６が
画素７ａ〜７ｆに一定に分割されている場合には、その
画素の輝度によってＮ個の画素７ａ〜７ｆの回折素子８
が占める回折面１８の大きさがわかる。
所定の角度θで回折された光１６の強さは、照明条件と
観察条件及び凹凸形状の他に、回折素子８の有効回折面
１８と凹凸構造９の回折効率に関係する。
例えば網目６内のＮ個の回折面１８の大きさが各図柄３
の画素の輝度によって定められている場合には、所定の
方向１５において観察される網目６はその相対的な輝度
に差がある。
他の実施例においては、Ｎ個の画素７ａ〜７ｆは同じ大
きさであるが、凹凸構造９の回折効率が画素の輝度の値
に対応して変化している。
各網目６（第１図）はＮ個の異なる各図柄３を構成する
画素が設けられている。従って各網目６はＮ個の図柄を
構成するＮ個の回折素子８をもフた画素７からなってい
る。各回折素子の凹凸構造９と回折面１８の大きさは各
画素のパラメータに従って定められている。従って各網
目６はＮ個の図柄の画素に関する全情報を有している。
Ｎ個の図柄３のいずれにも少なくとも１つの観察方向１
５が設けられているので、観察者が拡散しない照明でＮ
個の観察方向１５のいずれかにおいて面パターンを観察
すると、Ｎ個の図柄３のうち１つしか見えない。支持体
４を傾けたり回転させたりすることによって、観察者は
Ｎ個の図柄３のすべてを視認することができる。
第２図においてはＮ”６である。というのは面パターン
に６個の図柄３が設けられているからである。画素７ａ
には第１の図柄の画素に相当する回折素子８が設けられ
ている。画素７ｂは第２の図柄の画素を構成している。
以下画素７ｆまで同様である。Ｎ個の画素７８〜７ｆは
同一の大きさを有する。相対的な輝度を表す回折面１８
の大きさは画素７ａ〜７ｆの面積より小さいかあるいは
等しい。第２図においては回折面１８はハツチングで示
されている。画素７ａ、７Ｃ１７ｄの回折素子８の設け
られていない面１９は滑らかであって、入射する光１０
を反射する。反射される光の方向は反射の法則によって
決定され、予めわかるので、その方向がいずれの観察方
向１５とも重ならないよういする。どうのは反射によフ
て図柄３の識別が困難になるからである。
入射する光１０をすべての方向に均一に拡散し、Ｎ個の
図柄３のいずれかを観察する場合には強度が小さいので
妨げにならないマット構造を面１９に刻印することも可
能である。
Ｎ個の図柄３は１つの同一の対象物を種々の視点から見
たとき獲られる像とすることができ、例えばその対象物
の視点から見た像を観察する方向をＮ個の観察方向１５
と一致させることができる。
例えば面パターンを回転させ、あるいは頭を動かすこと
によって観察方向１５を変化させることにより、ホログ
ラムとは異なり観察方向１５に従って全く異なった対象
像を見ることができる。例えば対象物が人間の顔である
場合ζこは、対象物が変化することによって観察者が受
ける印象は特に著しいものになる。
他の実施例においては、Ｎ個の観察方向のうち所定の視
点においては対象物の影だけが変化し、それにより対象
物の照明方向が変化したという印象を与えることができ
る。
Ｎ個の観察方向１５から見えるＮ個の図柄３に間しては
、面パターンを回転させると観察方向１５に応じて観察
者に次々と見えて来る個々の数字、文字、企業ロゴ、文
章の一部等が特に適している。
複数の言語を使用する国の紙幣に面パターンを使用する
場合には、Ｎ個の図柄３のそれぞれ、例えば紙幣の値を
それぞれの言語の数字あるいは言葉で示すことができる
。
観察方向１５を対に配置して、通常の観察状態で各対の
２つの観察方向が面パターンに向けた観察者の両眼の延
長軸とちょうど一致するようにすることも可能である。
２つの観察方向１５で見える図柄３が同一の対象物を立
体的に見たとき得られる像である場合には、面パターン
の観察者はその観察方向に対象物の立体像がある印象を
得る。
さらにＮ個の観察方向に相当するＮ個の図柄３に時間的
な順序をもたせることも可能である。観察者は面パター
ンの回転に従って時間的に連続する影像を見ることがで
き、観察方向１５に相当する図柄３が次々に観察者の眼
に入る。
図柄３としては好ましくは対象物を網目撮影した白黒写
真が用いられ、個々の画素には少なくとも２段階の輝度
値が設けられている。
面パターンの図柄３を前述の実施例を組み合わせて形成
することも可能である。その場合には画像と文章を混合
することもできる。ただ、所定の空間周波数においてＭ
ＸＮの画素７をどこまで解像できるかという技術的な制
限があるだけである。
前述の入射する光１０の方向と前述の観察方向１５は面
パターンによって定義される座標系に関するものであっ
て、画素の持つ凹凸構造９のパラメータはそれぞれ入射
する光ｌＯの方向に対して設定され、観察者が目を空間
的に固定された面パターンを中心に移動させた場合前述
の変化を知覚できるようなパラメータに設定されている
。
他の実施例においては、入射する光１０の方向が空間的
に定まっており、かつ観察者が動かない場合でも、面パ
ターンがその軸線を中心に揺動した場合に、Ｎ個の図柄
３が次々と見えるように凹凸構造９のパラメータを設定
することができる。
その場合入射する光の方向が変化し、同時に観察方向も
面パターンによって決定される座標系に関して変化する
のと同一の効果を発生させている。
面パターンの平面の垂直軸を揺動させた場合に次々に見
えて来るＮ個の図柄３は揺動させたときに対象物を見る
視点は変化せず、しかも対象物が面パターンと共に回転
するかのように視点が変化する、という顕著な表れ方を
する。
面パターンの形成は例えば次に示す段階で行われる。
まず、Ｎ個の図柄３が例えば光学手段によって所定の寸
法にされて同じ大きさの画素に分割される。各画素につ
いて色と輝度値の値が決定される。
次に各図柄３について所定の観察方向１５が決定される
。
これらの情報によって凹凸構造のパラメータと、回折素
子８の相対的な大きさが決定され、それによって各網目
６における各画素７に間する面１９の大きさが決定され
る。面パターンの刻印スタンプに使用するマスター構造
はスイス特許００８０５／８８−４に記載の装置で形成
することができる。前記装置を用いて回折面１８を形成
する母型は、空間周波数と凹凸形状という凹凸構造９の
２つのパラメータによって決定される。第３のパラメー
タによって方位１４ないしアジマス角φが決定され、回
折面を形成する前に母型をこのアジマス角に従って回動
しなければならない。この装置によって面パターンのマ
スター構造を形成するステップは、ディジタル制御によ
って管理することができる。
面１９のマスター構造は凹凸構造９のいずれかのような
具体的な母型を用いてカバー層上に形成される。
上記の作業は、好ましくは面パターンを形成するコンピ
ュータプログラムを用いて実施することができる。
また、最初にカバー層の表面にマット構造を形成するこ
とも可能であって、この作業はスイス特許００８０５／
８８−４に記載の装置で行われ、あるいはそれに先立つ
別の作業工程において刻印ローラを用いて行われる。次
にカバー層の表面がそれぞれの回折素子８に間して該当
する母型によって刻印される。
公知のように（スイス特許公報第５９４９３６号）マス
ター構造によって、刻印スタンプに使用するメツキ形成
されたネガが形成されて、面構造が刻印されて設けられ
る。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明によれば、異なる
観察角度で視認することができ、昼光あるいは人工光で
通常に照射した場合にその真性が素人にも光学的に識別
できる、少なくとも２つの異なる図柄を有し光学的に変
化する複製の困難な光変調面パターンが得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は部分模様と網目に分割された図柄を有する面パ
ターンを示す説明図、第２図は網目の詳細な構造と回折
素子に入射した光の回折を示す説明図である。 ｌ・・・境界　２・・・部分模様　３・・・図柄６・・
・網目　８・・・回折素子 ９・・・凹凸構造　１１・・・接着層

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）１０本／ｍｍ以上の空間周波数を有する光学的にア
    クティブな回折素子を含むＭ個の網目に分割された図柄
    を有する光学的に可変な面パターンにおいて、 各網目（６）が０．３ｍｍより小さい最大寸法を有し、
    それぞれ回折素子（８）を有するＮ個の画素（７ａ〜７
    ｆ）に分割されており、各回折素子（８）はＮ個の図柄
    （３）のそれぞれの画素を形成しており、 Ｎ個の回折素子（８）のそれぞれが有する凹凸構造（９
    ）のパラメータが各図柄に対応して決められており、そ
    れによりＮ個の各図柄（３）が面パターンの所定の観察
    方向（１５）で視認することができ、前記ＭもＮも１よ
    り大きいことを特徴とする光学的に可変な面パターン。 ２）回折素子（８）の少なくとも１つの凹凸構造が非対
    称であって、Ｎ個の回折素子（８）のそれぞれのアジマ
    ス角（φ）が０°〜３６０°の範囲の所定の値を有する
    ことを特徴とする請求項第１項に記載の面パターン。 ３）網目（６）の形状が規則的な多角形であって、前記
    多角形の最大の対角線が最大で０．３ｍｍであることを
    特徴とする請求項第１項あるいは第２項に記載の面パタ
    ーン。 ４）Ｎ個の図柄（３）を構成する網目（６）の相対的な
    輝度が網目（６）におけるＮ個の回折素子（８）の持つ
    それぞれの回折面（１８）の相対的な大きさに関係する
    ことを特徴とする請求項第１項から第３項のいずれか１
    項に記載の面パターン。 ５）Ｎ個の図柄（３）を構成する網目（６）の相対的な
    輝度が網目（６）におけるＮ個の回折素子（８）のそれ
    ぞれの持つ相対的な回折効率に関係することを特徴とす
    る請求項第１項から第３項のいずれか１項に記載の面パ
    ターン。 ６）各網目（６）が同じ大きさのＮ個の画素（７ａ〜７
    ｆ）を有することを特徴とする請求項第４項あるいは第
    ５項に記載の面パターン。 ７）各画素（７ａ〜７ｆ）において回折素子（８）の設
    けられていない面（１９）にマット構造が設けられてい
    ることを特徴とする請求項第６項に記載の面パターン。 ８）Ｎ個の図柄（３）が同一の対象物を異なる視点から
    見たとき得られる像であることを特徴とする請求項第４
    項から第７項のいずれか１項に記載の面パターン。 ９）Ｎ個の図柄（３）が、対象物を異なる方向から照明
    し同一の対象物を異なる視点で見たとき得られる像であ
    ることを特徴とする請求項第４項〜第７項のいずれか１
    項に記載の面パターン。 １０）Ｎ個の図柄（３）が網撮影された写真であって、
    各画素が少なくとも２段階の輝度値を有することを特徴
    とする請求項第４項から第７項のいずれか１項に記載の
    面パターン。 １１）図柄（３）が同一対象物を対の方向から立体的に
    見たとき得られる像であり、観察時対象物の立体像を生
    じさせることを特徴とする請求項第４項から第８項のい
    ずれか１項に記載の面パターン。 １２）面パターンが図的に示された比較的大きいモチー
    フの一部であって、面パターンの境界（１）の少なくと
    も一部が他の技術で形成されたモチーフによって包囲さ
    れていることを特徴とする請求項第１項から第１１項の
    いずれか１項に記載の面パターン。 １３）面パターンが刻印されている支持体（４）の刻印
    されていない側に接着層（１２）が設けられていること
    を特徴とする請求項第１項から第１２項のいずれか１項
    に記載の面パターン。
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