JP2004528608A - 回折型保証素子 - Google Patents
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Abstract
支持層上に貼り付けられる保証素子は、プラスチック材料のラミネートに埋め込まれ、あらかじめ定められた観察方向から肉眼で視認できる反射性の変光性表面パターン(１１)を有する。表面パターン(１１)は、変光性構造をもつ表面素子(１２，１３，１４)のモザイクから形成される。表面パターン(１１)の少なくとも一部において、変光性レリーフ構造をもつ、まったく同じ複数の表面領域(１５)が、さらに、モザイクとは無関係の領域に規則的に配置される。表面領域(１５)は、最大寸法が０.２ｍｍより小さく、長さ対幅比が少なくとも３：１であって、１ｍｍ当りのドット数が８より多い周期をもつドットマトリックスを表面領域の中心点(１６)が形成し、各領域の表面領域(１５)の長軸が選択方向に対して平行に配向される。領域は、保証素子のカラーコピー上にはアーティファクトとして現れて肉眼で認識できる、隠された視認できない情報アイテムを形成する。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の類別部分に記載されている回折型保証素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような回折型保証素子は、文書の真正性を証明するために用いられ、回転させるかまたは傾けることにより、それを見る人の視点からは、印象的なあらかじめ定められた態様で変化する、変光性パターンによって識別される。
【０００３】
その種の回折型保証素子は多くの資料から知られているが、本明細書では特許文献１，特許文献２及び特許文献３を代表例として参照する。回折型保証素子はパターンの光彩及びパターンの変移効果によって識別され、回折型保証素子はプラスチック材料の薄いラミネートに埋め込まれて、銀行券、債券、戸籍証明書、パスポート、ビザ、身分証明書等のような文書上にスタンプの形態で貼り付けられる。保証素子の作成に用いられ得る材料は特許文献４に要約されている。
【０００４】
最近のコピー機及びスキャナー装置は、そのような文書を見かけ上は正しい色合いで複製できる。回折型保証素子もコピーされるが、この場合は単一のある定められた視角で原本を見たときに見えるパターンがカラーコピー機の印刷色をもつ画像として再現されるので、光彩及び変移効果は明らかに失われる。そのような文書コピーは、劣悪な照明条件下であったり、観察者が注意を払っていない場合には、原本と混同されやすい。既知の保証素子には、普通の人がコピーをコピーであると容易には認識できない、という欠点がある。
【０００５】
目視で認知できる画像に、微細線部分を含む目視では認識できない第２の画像を配することが可能であることが特許文献５により知られている。第２の画像の内容は、背景の線部分に対する第２の画像の線部分の傾きでコード化される。コピー動作では、第２の画像はその線部分の傾斜角に依存する黒化効果によって、第１の画像に重なって見える。したがって、第２の画像はコピー機上の原本の位置に依存する。この点に関する理論的考察は、非特許文献１に述べられている。
【特許文献１】
欧州特許第０１０５０９９Ｂ１号明細書
【特許文献２】
欧州特許第０３３０７３８Ｂ１号明細書
【特許文献３】
欧州特許第０３７５８３３Ｂ１号明細書
【特許文献４】
欧州特許第０２０１３２３Ｂ１号明細書
【特許文献５】
欧州特許第０４９０４５７Ｂ１号明細書
【非特許文献１】
ファン・レネッセ(van Renesse)編，「光学的文書保護（Optical Document Security）」，ＩＳＤＮ＃ ０-８９００６-９８２-４，ｐ.１２７−１４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、カラーコピー機でつくられるコピーに、表面パターンには無関係な第２の隠された情報をもつ変光性表面パターンを有する、目視で認識できる安価な回折型保証素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にしたがえば、上記課題は、請求項１の特徴指定部分に挙げられた特徴によって達成される。本発明の有利な構成は従属請求項に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態を以降でさらに詳細に説明し、図面で示す。
【０００９】
図１において、参照数字１は変光性保証素子を示し、参照数字２は支持層を示し、参照数字３はラミネート、参照数字４は極微細構造、参照数字５はカバー層、参照数字６はラッカー層、参照数字７は保護ラッカー層、参照数字８は接着剤層、参照数字９は界面層、参照数字１０はミラー面を示す。示される文書の断面で、保証素子１のラミネート３は接着剤層８によって支持層２に接合されている。文書という術語は、保証素子１の支持層２となり、表面に貼り付けられている保証素子１によりその真正性が証明される、特に、パス、銀行券、ビザ、債券、入場券等を示すために用いられる。極めて微細な、機械的にまたはホログラフィ技術でつくられた変光性構造４がプラスチック材料のラミネート３に埋め込まれている。例えばラミネート３は、指定された順序で、ガラスのように透明な透明カバー層５を含む。カバー層５の下には、極めて微細な変光性構造４が形成された透明ラッカー層６が配される。変光性構造４は、構造４の溝が保護ラッカー層７で埋められ、変光性構造４がラッカー層６と保護ラッカー層７の間に埋め込まれるような態様で、保護ラッカー層７に覆われる。ラミネート３を支持層２に固着させるため、接着剤層８が支持層２と保護ラッカー層７の間に配される。別の実施形態において、層５と６，及び層７と８はそれぞれ、層５と６，及び層７と８の間のそれぞれに界面が存在しないように、それぞれの材料を同じとすることができる。変光性構造４は層６と７の間の界面９を画定する。界面９の光学的効力は２つの相接する層、ラッカー層６と保護ラッカー層７の材料の屈折率の差とともに高くなる。界面９の光学的効力を高めるため、変光性構造４は、保護ラッカー層７を施す前に、溝の深さに比較して薄い金属または誘電体の反射層で覆われる。ラミネート３のその他の実施形態及び透明または不透明な保証素子１に用いられ得る材料が、本明細書の冒頭部分で参照した特許文献４に説明されている。図１に示される構造４は単純な矩形構造の形態で象徴的にしか示されていないが、光回折レリーフ構造、光散乱レリーフ構造またはミラー面１０(図１)のような、一般的な、変光性構造４を表わす。既知の光回折レリーフ構造は、直線または円形回折格子及びホログラムである。光散乱レリーフ構造は、例えば艶消し構造である。
【００１０】
図２は保証素子１(図１)の一部を示す。あらかじめ定められた観察角度から、カバー層５(図１)を通して保証素子１を観察者が見ると、表面パターン１１の変光性構造４(図１)の効果が目視で認められる。表面パターン１１は変光性構造４が形成された多くの表面素子１２，１３，１４のモザイクである。観察者の視点からは、光回折効果を有し、それぞれの変光性構造４に入射する光を観察者の眼に偏向させる、表面素子１２，１３，１４だけが見える。他の表面素子１２，１３，１４は、保証素子１の３つの軸の内の１つのまわりで保証素子１を回転させるかまたは傾けることにより見えるようになり、表面パターン１１の光学効果により、認識可能な画像が変化する。
【００１１】
表面素子１２，１３，１４とは無関係に、それぞれがそれぞれの中心点１６を有する複数の表面領域１５が、中心点１６がドットマトリックスを形成するような態様で、表面パターン１１の少なくとも一部の変光性構造４に規則的に配置される。別の変光性構造４が、表面領域１５に形成される。表面素子１２，１３，１４の編成は、図２の図面には例として示されるだけであり、表面パターン１１からの表面領域１５の独立性を示すだけである。事実上、表面素子１２〜１４の多くは表面領域１５よりかなり大きい。表面領域１５は皆同じであり、幅Ｂに対する長さＬの比が少なくとも３である、すなわちＬ/Ｂ≧３の、細長い形状をもつ。最大寸法、すなわち長さＬは０.２ｍｍより小さく、例えば０.１７０ｍｍである。このことは、寸法が小さいため、３０ｃｍの視距離において肉眼では表面パターン１１の表面領域１５をもはや全く認識し得ないこと、すなわち、観察者には、回転させても傾けても、観察方向に依存し、表面素子１２〜１４によりつくられる、表面パターンの画像をもつ背景しか認められないことを意味する。
【００１２】
デジタルカラーコピー機によるコピー動作では、カラーコピー機の走査方向に交わるように配向された表面領域１５しか記録されない。表面領域１５が表面パターン１１上に規則的に配置されていれば、矩形−または六角形−のドットマトリックスの単位セル４０をそれぞれの表面領域１５に随伴させることができ、中心点１６は単位セルの対角線の交点に一致する。編成が理解しやすく示されるよう、図２では単位セル４０が破線で示されている。その部分が表面領域１５で占められていない、単位セル４０の表面部分は、表面パターン１１，例えば表面素子１２の一部分を含む。それぞれの単位セル４０は、元の表面パターン１１において肉眼で見ることはできないが、カラーコピーでは明瞭に見ることができる、隠された情報アイテムの画素である。
【００１３】
本発明の一利点は、ラッカー層６(図１)の加工作業における変光性構造４の造形による、表面素子１１の表面領域１５の配置の高い再現性である。保証素子１において、表面領域１５はカバー層５の下に配置され、したがって機械的及び／または化学的侵食作用から保護される。
【００１４】
図３は、カラーコピー機のデジタル光走査装置(スキャナー)の断面の略図である。白色光源１７を用いて挟幅線条で照明される表面１８は、ｘ及びｙ座標方向により定められる平面にある。表面１８は表面パターン１１(図２)または表面領域１５(図２)の一部である。表面１８に入射する光ビーム１９の少なくとも一部が反射されて、照射された表面１８の上方の半空間２０に戻される。表面１８がミラー面であれば、入射光は、一義的に反射の法則にしたがって、反射ビーム２１の形態で戻される。入射光ビーム１９及び反射ビーム２１の方向が回折平面２２を定める。回折平面２２は、点線で示され、表面１８に対して垂直な大円において半球の形態で示される、半空間２０と交差している。表面１８は、(本図には示されていない)格子ベクトルを回折平面２２に有し、ｙ座標方向すなわち走査方向に向けられている回折格子によって覆われ、格子ベクトルはｘ座標方向に対して測定してそれぞれ９０°または２７０°の方位角θを有する。回折格子で回折された光は、色スペクトルに分解され、回折平面２２内で反射ビーム２１に関して対称な方向２３，２４に向けられる。空間周波数ｆ及び回折光の波長λが反射ビーム２１と方向２３及び２４のそれぞれとの間の回折角を決定する。図示される例において、方向２３は表面１８に垂直である。回折格子のパラメータは、あらかじめ定められたスペクトル色に関して、光ビーム１９が表面１８に対する法線の方向２３に回折され、受光器２６によって記録されるように、選ばれるべきである。格子ベクトルが方位角θ＝９０°または２７０°のそれぞれから偏れば、及び／または回折光が受光器２６に進入しなければ、表面１８は変光性構造１４(図１)において散乱される光のために暗灰色で再現される。回折格子が非常に高い線密度(＞２,５００本/ｍｍ)を有していれば、一次回折光はもはや半空間２０に放射され得ないが、回折格子は着色ミラーのように振るまい、光が受光器２６には全く入射しないので、カラーコピー機には黒色として記録される。表面１８が艶消し構造を有していれば入射白色光１９はスペクトルに分解されることなく半空間２０全体に散乱し、散乱光の強度にしたがって白色ないし灰色としてカラーコピー機により記録される。等方性艶消し構造とは異なり、異方性艶消し構造は入射光１９をあらかじめ定められた空間角領域に偏向することが好ましい。異方性艶消し構造により、灰色値の再現が可能になる。表面１８が入射光１９を吸収すれば、半空間２０に送り返される光は無い。光ビーム１９の表面１８への入射角は、２５°と３０°の間の範囲にある値をとり、カラーコピー機の製造業者により様々である。
【００１５】
デジタル走査を行う最近のカラーコピー機(以降、カラーコピー機と称する)はデカルト座標のｘ及びｙ方向のそれぞれに少なくとも１２ドット/ｍｍ(＝３００ｄｐｉ)の解像度を有する。白色光源１７は、図示される回折平面２２と平行な関係で表面１８に斜めに光ビーム１９を放射し、ｘ座標方向に沿って配向された挟幅線条部において表面１８を照明する。方向２３に戻された光の全てが受光器２６の複数の光検出器２５の内の１つに進入する。受光器２６は図３の方形区画で簡略に示されている。ｘ座標方向において、照明される挟幅線条部及び受光器２６は、コピーされる支持層２(図１)、例えばＡ４またはＡ３紙に対する支持体の全幅にわたって広がる。１ｍｍ当り少なくとも１２個の光検出器２５が３原色のそれぞれに対して配置される。デジタル走査動作に対し、白色光源１７及び受光器２６はｙ座標方向に段階的に移動する。各段階において、表面１８上の照明された挟幅線条部の、光検出器２５の感光性表面２７上で受光器２６に記録される画像は、光検出器２５によりドット単位で走査される。読出動作において、方向２３に偏向された光ビーム１９に関する画像強度値が光検出器２５によって記録される。
【００１６】
受光器２６の解像度が有限である結果として、記録される信号はカラーコピー機の走査方向に対する表面領域１５の向きに依存する。カラーコピー機のとり得る構成では、隣接する光検出器が非常に大きく異なる強度値を記録すれば、異なる信号が隣接値に調節される限り、個々の光検出器２５の信号が抑制される。これにより、干渉信号が抑制される。この抑制手順は、それぞれの原色について、他の２つの原色とは無関係に実施される。ｙ座標方向においては同様の比較操作は実施されない。表面領域１５の幅Ｂ(図２)により、以降で説明される保護効果が有効となるカラーコピー機の解像レベルが決まる。例えば幅Ｂ＝０.０４ｍｍまたは０.０２ｍｍであれば、縦方向広がりに対して横方向に走査する場合には、表面領域１５に対してただ１個の光検出器２５しか信号をつくらないから、表面領域１５に関する信号が抑制されるので、解像度がそれぞれ２４ドット/ｍｍ(＝６００ｄｐｉ)及び４８ドット/ｍｍ(＝１２００ｄｐｉ)までのカラーコピー機の場合に、保護効果が与えられる。対照的に、ｘ座標方向に対して平行な縦方向広がりをもって表面領域１５が配向されていれば、解像度が１２ドット/ｍｍという低レベルのコピー機でさえ、少なくとも２つの互いに並べて配置された光検出器２５が表面領域１５の信号を記録するので、表面領域１５を検出する。
【００１７】
図４ａ〜４ｅは、それぞれの表面領域１５が配置されている、単位セル４０を簡略に示す。表面領域１５で占められていない、単位セル４０の表面部分は、表面素子１２〜１４(図２)の一部である。単位セル４０に対する表面領域１５の面積比率は、そうでなければ表面素子１２の表面の明るさが著しく減退するから、２０％より小さいことが好ましい。表面素子１２及び表面領域１５を提供し得る上述の変光性構造の５つの組合せが、例として、以下に説明される。
【００１８】
例４ａでは、表面素子１２の回折格子の溝及び表面領域１５の回折格子の溝が互いに垂直な関係で配向され、表面領域１５の溝の方位は、単位セル４０における表面領域１５の方位に無関係に、必ずｘ座標方向に対して平行である。(図示されていない例４ａ.１におけるように)表面素子１２の回折格子の溝が表面領域１５の溝に対して平行であるとすれば、それぞれの回折格子の空間周波数ｆが異なることになろう。
【００１９】
例４ｂでは、表面領域１５がミラー面１０(図１)で占められ、一方、表面素子１２は、変光性構造(図１)として十字回折格子を有する。十字回折格子は２つの空間周波数ｆ１及びｆ２で画定され、特定の例では空間周波数ｆ１及びｆ２が等しい。
【００２０】
例４ｃでは、表面領域１５及び表面素子１２の十字回折格子が互いに方位角で４５°回転されている。回折光が表面１８(図３)に対する、すなわち表面素子１２または表面領域１５に対する、法線の方向２３(図３)に偏向されるように、式：
【数１】
【００２１】
にしたがう空間周波数ｆが光回折レリーフ構造に対して選ばれなければならず、ここでαは光ビーム１９(図３)の入射角であり、δ＝０°は表面１８(図３)に対する法線の方向２３(図３)に偏向される波長λの光の回折角であり、ｋは回折次数である。２５°と３０°の間の入射角αに対して、回折光が受光器２６(図３)に進入するような、ｋ＝１での空間周波数ｆの範囲は７２５本/ｍｍと１０２５本/ｍｍの間であり、ｋ＝２で使用可能な空間周波数ｆは３５０本/ｍｍと５５０本/ｍｍの間である。範囲限界は受光器２６の感色性によりあらかじめ定められる。表面パターンに生じ得るむらを補償するために、空間周波数ｆを変調することが有利であり、この場合、０.２ｍｍと０.６ｍｍの間の周期にわたり５本の変動量で周期的に空間周波数ｆが変化することが望ましい。
【００２２】
例４ｄ及び４ｅは、カラーコピー機の照明条件に関してそれほどクリティカルではない。
【００２３】
例４ｄでは、表面素子１２がミラー面であり、表面領域１５が艶消し構造を含んでいる。
【００２４】
例４ｅでは、円形表面４１がミラー面で占められ、表面素子１２が艶消し構造で占められている。
【００２５】
細長い形状の表面領域１５は、表面領域１５の幅Ｂが狭いため、理想的方向から数°でしかない走査方向の偏差に関して、表面領域１５の有効長が短すぎることがあり得るから、走査方向に敏感である。
【００２６】
特殊な効果のため、表面領域１５は図４ｄにあるような十字形とすることもできるし、円形表面４１(図４ｅ)で置き換えることもできる。カラーコピー機は、十字の２本のアームに対して平行な、例えば、ｘ座標方向に対して４５°または１３５°の走査動作において十字形を記録するが、円形表面４１は表面パターン１１(図２)の方位にかかわらず記録される。走査方向に依存して様々な外観がつくられるはずであるので、必ずしも全ての単位セル４０が十字形(図４ｄ)または円形(図４ｅ)の表面領域１５を備えなくともさしつかえないことは理解されるであろう。
【００２７】
走査動作で形成される画像の、少なくともある種の走査方向依存性が望ましければ、図４ｅに示されるような円形表面領域４１の代わりに、あらかじめ定められた方向における走査では見えるができるが別の方向では見えない表面領域４１を備えるようにするため、相応する非対称性を含む、例えば楕円形表面領域を備える必要があろう。相応する態様においては、図４ｄの十字形表面領域１５に関し、例えば、歪んだ十字形またはアームが実質的に垂直には交差していない十字形を用いることにより非対称性を得ることも可能であろう。
【００２８】
図５はｘｙ座標系の第１象限にある表面パターン１１の一部分を示す。表面素子１２(図２)、１３(図２)、１４(図２)のモザイクとは無関係に、表面パターン１１の一部分が領域２８〜３３に分割される。領域２８〜３３は、ｘ及びｙ座標方向で周期がａ及びｂの規則的ドットマトリックスを表面領域１５の中心点１６(図２)が形成するように、互いに接する単位セル４０に細分される。別の実施形態において、周期は等しく、すなわちａ＝ｂであり、周期ａ，ｂの長さは、少なくとも表面領域１５の長さＬに達するか、あるいは表面領域１５の長さＬを上まわる。しかし、いかなる場合にも、ドットマトリックスは１ｍｍ当たり少なくとも８ドットの解像レベルを有する。領域２８〜３３のそれぞれにおいて、表面領域１５には選択方向３４に対して平行な方位がある。領域２８〜３３が無地領域３５で隔てられていなければ、領域２８〜３３のそれぞれは、それぞれの選択方向３４により、隣接する領域２８〜３３と異なる。第１の領域２８では、選択方向３４とｘ座標方向の間で測定される方位角はΦ＝０°である。隣接する第２の領域２９においては方位角はΦ＝９０°である。領域２８〜３３内に配置される無地領域３５はいかなる表面領域１５も含まない。表面パターン１１の領域２８〜３３への分割、及び表面パターン１１の領域２８〜３３及び無地領域３５への分割はそれぞれ、隠される情報により決定される。
【００２９】
図５の図面は、点線からなる境界をもついくつかの単位セル４０を示す。肉眼では表面領域１５の配置が看取されないように、周期は小さく、１ｍｍに少なくとも８個の単位セル４０が嵌まり込むほどである。別の実施形態において、表面領域１５は、領域２８〜３３の内の少なくとも１つに、選択方向３４に対して垂直な、さらに小さい間隔を含み、ａ及びｂはそれぞれ表面領域１５の長さより小さい。
【００３０】
上述したように、受光器２６(図３)は有限の数の光検出器２５(図３)に細分される。走査方向に対して交差する方向では、光検出器２５で検出される表面１８(図３)の画像が個々の画素に分解される。表面領域１５が走査方向に実質的に平行な関係に揃えられれば、表面領域１５の横寸法、すなわち幅Ｂが小さいことから、表面領域１５は記録されない。対照的に、表面領域１５が走査方向に実質的に垂直な関係に揃えられれば、受光器２６は表面領域１５を検出する。カラーコピー機のそれぞれの設計構造に依存して、カラーコピー機のアーティファクトである点線または実線が、配置された表面領域１５の画像の代わりに、コピーに現れる。
【００３１】
例として、表面パターン１１を、走査方向がｙ座標方向に一致するように配向させる。第１の領域２８では、表面領域１５が走査方向に対して垂直に、すなわちｘ座標方向に対して平行に配向される。ｙ座標方向に走査された保証素子１(図１)のカラーコピーには、カラーパターン１１の画像に加えて、表面領域１５を結び、観察者が第１の領域２８のｘ座標方向に対して平行な微細ハッチングの形態でカラーコピー上で認識する、直線または線分がある。第２の領域２９では、表面領域１５の選択方向３４が走査方向に平行であり、よってカラーコピー機は表面領域１５を記録しない。カラーコピーでは、表面パターン１１の画像の他に、表面領域１５を認識することは不可能であり、第２の領域２９にはハッチングがかからない。通常の視距離において、第１の領域２８におけるハッチングは、灰色または第２の領域２９の再現に対するカラーコントラストを生じる。対照的に、保証素子１の走査がｘ座標方向に行われれば、コピーには、ｙ座標方向に対して平行なハッチングが第２の領域２９にかかり、第１の領域２８にはハッチングがかからない。領域２８〜３３及び無地領域３５間の境界線３６は、図面に関係しているという理由で図５に示されているだけであり、カラーコピーでは、走査方向にかかわらず、無地領域３５にはハッチングは決してかからない。
【００３２】
図５の右側に示されるように、方位角がΦ＝９０°及び０°の領域２９及び３３が少なくとも１つの別の領域３０〜３２により隔てられ、方位角Φは別の領域３０〜３２における中間段階を経て変化している。そのような配置には、原本がいかなる方位にあっても、領域の内の少なくとも１つは表面１８(図３)上の照明された線条部にほぼ平行に配向され、ハッチングがコピーに現れるから、隠された情報をコピーに見ることができるという利点がある。コピーでしか見えない隠された情報が目につくように、領域２８〜３３及び存在し得る無地領域３５は最小寸法の少なくとも２つの単位セル４０を含む。中間段階の代わりに、十字形表面領域１５(図４ｄ)をもつかまたは円形表面４１(図４ｅ)をもつ単位セル４０を用いることも可能である。
【００３３】
図６において、保証素子１は、背景領域３７及び文字領域３８を表面パターン１１内に有する。背景領域３７は、例えば、その上で文字領域３８が隠された情報を形成するパネル３９の形態にある。背景領域３７においては、表面領域１５(図１)が、カラーコピーでは背景面３７にハッチングがかかるように、ｘ座標方向に平行な関係で配置される。文字領域３８では、コピーにハッチングが見られないように、表面領域１５が９０°回転されている。コピーでは、隠された情報が肉眼で明瞭に見えるような態様で、ハッチングがかかっていない面によって、文字領域３８が背景領域３７から立ち現れる。
【００３４】
第１の実施形態において、表面素子１２の変光性構造４(図１)は回折格子である。表面領域１５は変光性構造４としてミラー面１０(図１)を有する。背景として、カラーコピーは、カラーコピー機により記録され、原本の、すなわち保証素子１の表面パターン１１をもつ支持層２の、方位に依存するパターンを有する。原本が選択方向３４(図５)に対して実質的に垂直に走査されると、背景領域３７には黒色ハッチングが追加されて見え、文字領域３８はハッチングがないことにより背景領域３７から立ち現れる。図示される例において、文字領域３８は情報“ＶＯＩＤ”(“無効”)を形成している。原本を９０°回転させると、原本は背景領域３７において選択方向３４(図５)に対して実質的に平行に走査され、よって、文字領域３８において、表面領域１５が検出される。カラーコピーでは、黒色ハッチングがかかった文字領域３８により情報を見ることができる。表面素子１２は、回折格子の方位角θ(図３)が走査方向に対して平行であれば、着色された背景を与える。他の方位では、光ビーム１９(図３)が光回折レリーフ構造で散乱されるから、背景は暗灰色である。‘選択方向３４または走査方向に対して実質的に垂直’あるいは‘選択方向３４または走査方向に対して実質的に平行’という表現は、表面領域１５の幅Ｂに依存して、空間周波数ｆ及び指定された方向に対して偏差がほぼ±１０°の方位角が、カラーコピー機で許容されることを示す。
【００３５】
別の実施形態において、パネル３９の背景領域３７及び文字領域３８は図４ａ〜４ｅに示されるタイプの内の１つの単位セル４０(図５)から形成される。図４ａ〜４ｃの図面に示されるように、背景領域３７では方位角はΦ＝０°(図５)であり、中間領域(図５)ではΦ＝４５°、文字領域３８ではΦ＝９０°である。単純な直線回折格子をもつ単位セル４０の、カラーコピー機の走査方向に依存するカラーコピーにおける再現が、簡略な形で表１に示される。走査方向はｙ座標方向に対する角度で指定される。光学効果を確立するため、走査方向０°のとき、パネル３９の全ての表面領域１５において回折格子溝が背景領域３７の選択方向３４に対して平行に配向されているとする。中間領域３１の光学効果も例として示されている。例４ａ.１では、走査方向が９０°の場合に、カラーコピー機で記録される、表面素子１２及び表面領域１５からの散乱光の強度は事実上等しく、よって、走査方向０°の場合にしか隠された情報をコピーに見ることができない。
【００３６】
表１において、着色は、空間周波数ｆによりあらかじめ定められている色を意味する。例４ａ.１では、背景領域３７及び表面領域１５の色にはさらに対比色でなければならない。
【表１】
【００３７】
表面素子１２〜１４(図２)及び表面領域１５における変光性構造は、図４ａ〜４ｅに示される組合せとは別の組合せを用いることも可能である。カラーコピーで、ハッチングが表面素子１２〜１４(図２)の背景に対して見えることだけが重要な点である。
【００３８】
図７では、カラーコピー機における保証素子１のいかなる方位においても、隠された情報をもつパネル３９の内の少なくとも１つがコピー動作において識別可能に再現されるような態様で、複数のパネル３９が表面パターン１１上に配置されている。本実施形態では、背景領域３７(図６)のそれぞれにおける表面領域１５(図２)の、図７では点線で示される、選択方向３４が、共通点を中心にして動径方向にずらされている。それぞれのパネル３９の単位セル４０は、関連する選択方向３４に揃えられている。
【００３９】
保証素子１の別の実施形態における単位セル４０の内の１つ及びその表面領域１５の一部を、図８の配置の一部分に示す。表面領域１５及び／または領域２８〜３３(図５)、３７及び３８(図６)の、表面素子１２〜１４(図２)は、円形光回折レリーフ構造で占められている。単位セル４０及び／または表面領域１５は正方面４２に分割される。正方面４２のそれぞれは、象限面４２の中心に配置され、その円形溝があらかじめ定められた空間周波数ｆで同心に配された円形回折格子を有し、正方面４２の四隅は対応する円弧溝で埋められる。単位セル４０の空間周波数ｆと表面領域１５の空間周波数ｆは異なり、よってカラーコピーでハッチングと背景の間にカラーコントラストがつく。正方面４２の辺長ｈは２０μｍと１００μｍの間の値である。表面領域１５は、表面領域１５の辺長ｈが、単位セル４０に対する上記ｈ指定範囲の上限にあるよりむしろｈ範囲の下限にあることが有利であるような、小さい幅Ｂを有する。しかし、単位セル４０及び表面領域１５の正方面４２は同じ大きさとすることができ、この場合には、表面領域１５の幅Ｂは辺長ｈと同じ寸法となるように選ばれることが有利である。図８に破線で示される表面領域４３が光ビーム１９(図３)で照明される。走査動作に対して、表面領域４３は、表面パターン１１にわたってｙ座標方向に段階的に移動する。
【００４０】
照明される表面４３の方位にかかわらず、回折格子の空間周波数ｆが上述した範囲にあれば、入射光ビーム１９は必ず受光器２６(図３)の方向に円形回折格子の扇形区画４４で回折される。扇形区画４４の境界は、方形面４２の円形回折格子の半径である２つの格子ベクトルにより動径方向に定められる。回折平面２２(図３)は走査方向に対して平行であるから、実効溝間隔は格子ベクトルと回折平面２２の間の角度が大きくなるとともに広がり、よって扇形区画からの回折光の色は一様ではなく、扇形区画４４の動径方向境界に向かって干渉色の縞が生じる。コピーで、扇形区画４４と照明された正方面４２のその他の表面部分が個々に分解されない。回折光の再現は混色で生じ、その主成分は空間周波数ｆにより確立される波長λに基づく。
【００４１】
別の実施形態において、変光性構造４(図１)として、溝が等間隔の円形回折格子の代わりにフレネルレンズのレリーフ構造を用いることも可能である。フレネルレンズの集束特性は、できるだけ多くの白色光が受光器２６(図３)に反射され得るように最適化される。
【００４２】
単位セル４０及び／または表面領域１５あるいは円形面４１(図４ｅ)への上記のような円形回折格子の使用には、走査方向に無関係に、また表面領域１５によりハッチングが適切な方位でつくられて、パネル３９の背景が必ず混色でコピーに現れるという利点がある。
【００４３】
保証素子１の別の構成では、円形回折格子の代わりに、ミラー面または艶消し構造が表面領域１５の表面を占める。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】変光性保証素子の断面図である
【図２】表面パターンの一部を示す
【図３】光走査装置の断面図を示す
【図４】様々な単位セルを示す
【図５】表面パターンの様々な領域を示す
【図６】表面パターンにあるパネルのコピーを示す
【図７】保証素子のコピーの一部を示す
【図８】円形回折格子をもつ単位セルを示す
【符号の説明】
【００４５】
１ 保証素子
２ 支持層
３ ラミネート
４ 極微細構造
１０ ミラー面
１１ 表面パターン
１２，１３，１４ 表面素子
１５ 表面領域
１６ 中心点
１９ 入射光ビーム
２８，２９，３０，３１，３２，３３，３７，３８ 領域
３４ 選択方向
３５ 無地領域
３７ 背景領域
３８ 文字領域
４０ 単位セル
４２ 正方面
【０００１】
本発明は請求項１の類別部分に記載されている回折型保証素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような回折型保証素子は、文書の真正性を証明するために用いられ、回転させるかまたは傾けることにより、それを見る人の視点からは、印象的なあらかじめ定められた態様で変化する、変光性パターンによって識別される。
【０００３】
その種の回折型保証素子は多くの資料から知られているが、本明細書では特許文献１，特許文献２及び特許文献３を代表例として参照する。回折型保証素子はパターンの光彩及びパターンの変移効果によって識別され、回折型保証素子はプラスチック材料の薄いラミネートに埋め込まれて、銀行券、債券、戸籍証明書、パスポート、ビザ、身分証明書等のような文書上にスタンプの形態で貼り付けられる。保証素子の作成に用いられ得る材料は特許文献４に要約されている。
【０００４】
最近のコピー機及びスキャナー装置は、そのような文書を見かけ上は正しい色合いで複製できる。回折型保証素子もコピーされるが、この場合は単一のある定められた視角で原本を見たときに見えるパターンがカラーコピー機の印刷色をもつ画像として再現されるので、光彩及び変移効果は明らかに失われる。そのような文書コピーは、劣悪な照明条件下であったり、観察者が注意を払っていない場合には、原本と混同されやすい。既知の保証素子には、普通の人がコピーをコピーであると容易には認識できない、という欠点がある。
【０００５】
目視で認知できる画像に、微細線部分を含む目視では認識できない第２の画像を配することが可能であることが特許文献５により知られている。第２の画像の内容は、背景の線部分に対する第２の画像の線部分の傾きでコード化される。コピー動作では、第２の画像はその線部分の傾斜角に依存する黒化効果によって、第１の画像に重なって見える。したがって、第２の画像はコピー機上の原本の位置に依存する。この点に関する理論的考察は、非特許文献１に述べられている。
【特許文献１】
欧州特許第０１０５０９９Ｂ１号明細書
【特許文献２】
欧州特許第０３３０７３８Ｂ１号明細書
【特許文献３】
欧州特許第０３７５８３３Ｂ１号明細書
【特許文献４】
欧州特許第０２０１３２３Ｂ１号明細書
【特許文献５】
欧州特許第０４９０４５７Ｂ１号明細書
【非特許文献１】
ファン・レネッセ(van Renesse)編，「光学的文書保護（Optical Document Security）」，ＩＳＤＮ＃ ０-８９００６-９８２-４，ｐ.１２７−１４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、カラーコピー機でつくられるコピーに、表面パターンには無関係な第２の隠された情報をもつ変光性表面パターンを有する、目視で認識できる安価な回折型保証素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にしたがえば、上記課題は、請求項１の特徴指定部分に挙げられた特徴によって達成される。本発明の有利な構成は従属請求項に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態を以降でさらに詳細に説明し、図面で示す。
【０００９】
図１において、参照数字１は変光性保証素子を示し、参照数字２は支持層を示し、参照数字３はラミネート、参照数字４は極微細構造、参照数字５はカバー層、参照数字６はラッカー層、参照数字７は保護ラッカー層、参照数字８は接着剤層、参照数字９は界面層、参照数字１０はミラー面を示す。示される文書の断面で、保証素子１のラミネート３は接着剤層８によって支持層２に接合されている。文書という術語は、保証素子１の支持層２となり、表面に貼り付けられている保証素子１によりその真正性が証明される、特に、パス、銀行券、ビザ、債券、入場券等を示すために用いられる。極めて微細な、機械的にまたはホログラフィ技術でつくられた変光性構造４がプラスチック材料のラミネート３に埋め込まれている。例えばラミネート３は、指定された順序で、ガラスのように透明な透明カバー層５を含む。カバー層５の下には、極めて微細な変光性構造４が形成された透明ラッカー層６が配される。変光性構造４は、構造４の溝が保護ラッカー層７で埋められ、変光性構造４がラッカー層６と保護ラッカー層７の間に埋め込まれるような態様で、保護ラッカー層７に覆われる。ラミネート３を支持層２に固着させるため、接着剤層８が支持層２と保護ラッカー層７の間に配される。別の実施形態において、層５と６，及び層７と８はそれぞれ、層５と６，及び層７と８の間のそれぞれに界面が存在しないように、それぞれの材料を同じとすることができる。変光性構造４は層６と７の間の界面９を画定する。界面９の光学的効力は２つの相接する層、ラッカー層６と保護ラッカー層７の材料の屈折率の差とともに高くなる。界面９の光学的効力を高めるため、変光性構造４は、保護ラッカー層７を施す前に、溝の深さに比較して薄い金属または誘電体の反射層で覆われる。ラミネート３のその他の実施形態及び透明または不透明な保証素子１に用いられ得る材料が、本明細書の冒頭部分で参照した特許文献４に説明されている。図１に示される構造４は単純な矩形構造の形態で象徴的にしか示されていないが、光回折レリーフ構造、光散乱レリーフ構造またはミラー面１０(図１)のような、一般的な、変光性構造４を表わす。既知の光回折レリーフ構造は、直線または円形回折格子及びホログラムである。光散乱レリーフ構造は、例えば艶消し構造である。
【００１０】
図２は保証素子１(図１)の一部を示す。あらかじめ定められた観察角度から、カバー層５(図１)を通して保証素子１を観察者が見ると、表面パターン１１の変光性構造４(図１)の効果が目視で認められる。表面パターン１１は変光性構造４が形成された多くの表面素子１２，１３，１４のモザイクである。観察者の視点からは、光回折効果を有し、それぞれの変光性構造４に入射する光を観察者の眼に偏向させる、表面素子１２，１３，１４だけが見える。他の表面素子１２，１３，１４は、保証素子１の３つの軸の内の１つのまわりで保証素子１を回転させるかまたは傾けることにより見えるようになり、表面パターン１１の光学効果により、認識可能な画像が変化する。
【００１１】
表面素子１２，１３，１４とは無関係に、それぞれがそれぞれの中心点１６を有する複数の表面領域１５が、中心点１６がドットマトリックスを形成するような態様で、表面パターン１１の少なくとも一部の変光性構造４に規則的に配置される。別の変光性構造４が、表面領域１５に形成される。表面素子１２，１３，１４の編成は、図２の図面には例として示されるだけであり、表面パターン１１からの表面領域１５の独立性を示すだけである。事実上、表面素子１２〜１４の多くは表面領域１５よりかなり大きい。表面領域１５は皆同じであり、幅Ｂに対する長さＬの比が少なくとも３である、すなわちＬ/Ｂ≧３の、細長い形状をもつ。最大寸法、すなわち長さＬは０.２ｍｍより小さく、例えば０.１７０ｍｍである。このことは、寸法が小さいため、３０ｃｍの視距離において肉眼では表面パターン１１の表面領域１５をもはや全く認識し得ないこと、すなわち、観察者には、回転させても傾けても、観察方向に依存し、表面素子１２〜１４によりつくられる、表面パターンの画像をもつ背景しか認められないことを意味する。
【００１２】
デジタルカラーコピー機によるコピー動作では、カラーコピー機の走査方向に交わるように配向された表面領域１５しか記録されない。表面領域１５が表面パターン１１上に規則的に配置されていれば、矩形−または六角形−のドットマトリックスの単位セル４０をそれぞれの表面領域１５に随伴させることができ、中心点１６は単位セルの対角線の交点に一致する。編成が理解しやすく示されるよう、図２では単位セル４０が破線で示されている。その部分が表面領域１５で占められていない、単位セル４０の表面部分は、表面パターン１１，例えば表面素子１２の一部分を含む。それぞれの単位セル４０は、元の表面パターン１１において肉眼で見ることはできないが、カラーコピーでは明瞭に見ることができる、隠された情報アイテムの画素である。
【００１３】
本発明の一利点は、ラッカー層６(図１)の加工作業における変光性構造４の造形による、表面素子１１の表面領域１５の配置の高い再現性である。保証素子１において、表面領域１５はカバー層５の下に配置され、したがって機械的及び／または化学的侵食作用から保護される。
【００１４】
図３は、カラーコピー機のデジタル光走査装置(スキャナー)の断面の略図である。白色光源１７を用いて挟幅線条で照明される表面１８は、ｘ及びｙ座標方向により定められる平面にある。表面１８は表面パターン１１(図２)または表面領域１５(図２)の一部である。表面１８に入射する光ビーム１９の少なくとも一部が反射されて、照射された表面１８の上方の半空間２０に戻される。表面１８がミラー面であれば、入射光は、一義的に反射の法則にしたがって、反射ビーム２１の形態で戻される。入射光ビーム１９及び反射ビーム２１の方向が回折平面２２を定める。回折平面２２は、点線で示され、表面１８に対して垂直な大円において半球の形態で示される、半空間２０と交差している。表面１８は、(本図には示されていない)格子ベクトルを回折平面２２に有し、ｙ座標方向すなわち走査方向に向けられている回折格子によって覆われ、格子ベクトルはｘ座標方向に対して測定してそれぞれ９０°または２７０°の方位角θを有する。回折格子で回折された光は、色スペクトルに分解され、回折平面２２内で反射ビーム２１に関して対称な方向２３，２４に向けられる。空間周波数ｆ及び回折光の波長λが反射ビーム２１と方向２３及び２４のそれぞれとの間の回折角を決定する。図示される例において、方向２３は表面１８に垂直である。回折格子のパラメータは、あらかじめ定められたスペクトル色に関して、光ビーム１９が表面１８に対する法線の方向２３に回折され、受光器２６によって記録されるように、選ばれるべきである。格子ベクトルが方位角θ＝９０°または２７０°のそれぞれから偏れば、及び／または回折光が受光器２６に進入しなければ、表面１８は変光性構造１４(図１)において散乱される光のために暗灰色で再現される。回折格子が非常に高い線密度(＞２,５００本/ｍｍ)を有していれば、一次回折光はもはや半空間２０に放射され得ないが、回折格子は着色ミラーのように振るまい、光が受光器２６には全く入射しないので、カラーコピー機には黒色として記録される。表面１８が艶消し構造を有していれば入射白色光１９はスペクトルに分解されることなく半空間２０全体に散乱し、散乱光の強度にしたがって白色ないし灰色としてカラーコピー機により記録される。等方性艶消し構造とは異なり、異方性艶消し構造は入射光１９をあらかじめ定められた空間角領域に偏向することが好ましい。異方性艶消し構造により、灰色値の再現が可能になる。表面１８が入射光１９を吸収すれば、半空間２０に送り返される光は無い。光ビーム１９の表面１８への入射角は、２５°と３０°の間の範囲にある値をとり、カラーコピー機の製造業者により様々である。
【００１５】
デジタル走査を行う最近のカラーコピー機(以降、カラーコピー機と称する)はデカルト座標のｘ及びｙ方向のそれぞれに少なくとも１２ドット/ｍｍ(＝３００ｄｐｉ)の解像度を有する。白色光源１７は、図示される回折平面２２と平行な関係で表面１８に斜めに光ビーム１９を放射し、ｘ座標方向に沿って配向された挟幅線条部において表面１８を照明する。方向２３に戻された光の全てが受光器２６の複数の光検出器２５の内の１つに進入する。受光器２６は図３の方形区画で簡略に示されている。ｘ座標方向において、照明される挟幅線条部及び受光器２６は、コピーされる支持層２(図１)、例えばＡ４またはＡ３紙に対する支持体の全幅にわたって広がる。１ｍｍ当り少なくとも１２個の光検出器２５が３原色のそれぞれに対して配置される。デジタル走査動作に対し、白色光源１７及び受光器２６はｙ座標方向に段階的に移動する。各段階において、表面１８上の照明された挟幅線条部の、光検出器２５の感光性表面２７上で受光器２６に記録される画像は、光検出器２５によりドット単位で走査される。読出動作において、方向２３に偏向された光ビーム１９に関する画像強度値が光検出器２５によって記録される。
【００１６】
受光器２６の解像度が有限である結果として、記録される信号はカラーコピー機の走査方向に対する表面領域１５の向きに依存する。カラーコピー機のとり得る構成では、隣接する光検出器が非常に大きく異なる強度値を記録すれば、異なる信号が隣接値に調節される限り、個々の光検出器２５の信号が抑制される。これにより、干渉信号が抑制される。この抑制手順は、それぞれの原色について、他の２つの原色とは無関係に実施される。ｙ座標方向においては同様の比較操作は実施されない。表面領域１５の幅Ｂ(図２)により、以降で説明される保護効果が有効となるカラーコピー機の解像レベルが決まる。例えば幅Ｂ＝０.０４ｍｍまたは０.０２ｍｍであれば、縦方向広がりに対して横方向に走査する場合には、表面領域１５に対してただ１個の光検出器２５しか信号をつくらないから、表面領域１５に関する信号が抑制されるので、解像度がそれぞれ２４ドット/ｍｍ(＝６００ｄｐｉ)及び４８ドット/ｍｍ(＝１２００ｄｐｉ)までのカラーコピー機の場合に、保護効果が与えられる。対照的に、ｘ座標方向に対して平行な縦方向広がりをもって表面領域１５が配向されていれば、解像度が１２ドット/ｍｍという低レベルのコピー機でさえ、少なくとも２つの互いに並べて配置された光検出器２５が表面領域１５の信号を記録するので、表面領域１５を検出する。
【００１７】
図４ａ〜４ｅは、それぞれの表面領域１５が配置されている、単位セル４０を簡略に示す。表面領域１５で占められていない、単位セル４０の表面部分は、表面素子１２〜１４(図２)の一部である。単位セル４０に対する表面領域１５の面積比率は、そうでなければ表面素子１２の表面の明るさが著しく減退するから、２０％より小さいことが好ましい。表面素子１２及び表面領域１５を提供し得る上述の変光性構造の５つの組合せが、例として、以下に説明される。
【００１８】
例４ａでは、表面素子１２の回折格子の溝及び表面領域１５の回折格子の溝が互いに垂直な関係で配向され、表面領域１５の溝の方位は、単位セル４０における表面領域１５の方位に無関係に、必ずｘ座標方向に対して平行である。(図示されていない例４ａ.１におけるように)表面素子１２の回折格子の溝が表面領域１５の溝に対して平行であるとすれば、それぞれの回折格子の空間周波数ｆが異なることになろう。
【００１９】
例４ｂでは、表面領域１５がミラー面１０(図１)で占められ、一方、表面素子１２は、変光性構造(図１)として十字回折格子を有する。十字回折格子は２つの空間周波数ｆ１及びｆ２で画定され、特定の例では空間周波数ｆ１及びｆ２が等しい。
【００２０】
例４ｃでは、表面領域１５及び表面素子１２の十字回折格子が互いに方位角で４５°回転されている。回折光が表面１８(図３)に対する、すなわち表面素子１２または表面領域１５に対する、法線の方向２３(図３)に偏向されるように、式：
【数１】
にしたがう空間周波数ｆが光回折レリーフ構造に対して選ばれなければならず、ここでαは光ビーム１９(図３)の入射角であり、δ＝０°は表面１８(図３)に対する法線の方向２３(図３)に偏向される波長λの光の回折角であり、ｋは回折次数である。２５°と３０°の間の入射角αに対して、回折光が受光器２６(図３)に進入するような、ｋ＝１での空間周波数ｆの範囲は７２５本/ｍｍと１０２５本/ｍｍの間であり、ｋ＝２で使用可能な空間周波数ｆは３５０本/ｍｍと５５０本/ｍｍの間である。範囲限界は受光器２６の感色性によりあらかじめ定められる。表面パターンに生じ得るむらを補償するために、空間周波数ｆを変調することが有利であり、この場合、０.２ｍｍと０.６ｍｍの間の周期にわたり５本の変動量で周期的に空間周波数ｆが変化することが望ましい。
【００２２】
例４ｄ及び４ｅは、カラーコピー機の照明条件に関してそれほどクリティカルではない。
【００２３】
例４ｄでは、表面素子１２がミラー面であり、表面領域１５が艶消し構造を含んでいる。
【００２４】
例４ｅでは、円形表面４１がミラー面で占められ、表面素子１２が艶消し構造で占められている。
【００２５】
細長い形状の表面領域１５は、表面領域１５の幅Ｂが狭いため、理想的方向から数°でしかない走査方向の偏差に関して、表面領域１５の有効長が短すぎることがあり得るから、走査方向に敏感である。
【００２６】
特殊な効果のため、表面領域１５は図４ｄにあるような十字形とすることもできるし、円形表面４１(図４ｅ)で置き換えることもできる。カラーコピー機は、十字の２本のアームに対して平行な、例えば、ｘ座標方向に対して４５°または１３５°の走査動作において十字形を記録するが、円形表面４１は表面パターン１１(図２)の方位にかかわらず記録される。走査方向に依存して様々な外観がつくられるはずであるので、必ずしも全ての単位セル４０が十字形(図４ｄ)または円形(図４ｅ)の表面領域１５を備えなくともさしつかえないことは理解されるであろう。
【００２７】
走査動作で形成される画像の、少なくともある種の走査方向依存性が望ましければ、図４ｅに示されるような円形表面領域４１の代わりに、あらかじめ定められた方向における走査では見えるができるが別の方向では見えない表面領域４１を備えるようにするため、相応する非対称性を含む、例えば楕円形表面領域を備える必要があろう。相応する態様においては、図４ｄの十字形表面領域１５に関し、例えば、歪んだ十字形またはアームが実質的に垂直には交差していない十字形を用いることにより非対称性を得ることも可能であろう。
【００２８】
図５はｘｙ座標系の第１象限にある表面パターン１１の一部分を示す。表面素子１２(図２)、１３(図２)、１４(図２)のモザイクとは無関係に、表面パターン１１の一部分が領域２８〜３３に分割される。領域２８〜３３は、ｘ及びｙ座標方向で周期がａ及びｂの規則的ドットマトリックスを表面領域１５の中心点１６(図２)が形成するように、互いに接する単位セル４０に細分される。別の実施形態において、周期は等しく、すなわちａ＝ｂであり、周期ａ，ｂの長さは、少なくとも表面領域１５の長さＬに達するか、あるいは表面領域１５の長さＬを上まわる。しかし、いかなる場合にも、ドットマトリックスは１ｍｍ当たり少なくとも８ドットの解像レベルを有する。領域２８〜３３のそれぞれにおいて、表面領域１５には選択方向３４に対して平行な方位がある。領域２８〜３３が無地領域３５で隔てられていなければ、領域２８〜３３のそれぞれは、それぞれの選択方向３４により、隣接する領域２８〜３３と異なる。第１の領域２８では、選択方向３４とｘ座標方向の間で測定される方位角はΦ＝０°である。隣接する第２の領域２９においては方位角はΦ＝９０°である。領域２８〜３３内に配置される無地領域３５はいかなる表面領域１５も含まない。表面パターン１１の領域２８〜３３への分割、及び表面パターン１１の領域２８〜３３及び無地領域３５への分割はそれぞれ、隠される情報により決定される。
【００２９】
図５の図面は、点線からなる境界をもついくつかの単位セル４０を示す。肉眼では表面領域１５の配置が看取されないように、周期は小さく、１ｍｍに少なくとも８個の単位セル４０が嵌まり込むほどである。別の実施形態において、表面領域１５は、領域２８〜３３の内の少なくとも１つに、選択方向３４に対して垂直な、さらに小さい間隔を含み、ａ及びｂはそれぞれ表面領域１５の長さより小さい。
【００３０】
上述したように、受光器２６(図３)は有限の数の光検出器２５(図３)に細分される。走査方向に対して交差する方向では、光検出器２５で検出される表面１８(図３)の画像が個々の画素に分解される。表面領域１５が走査方向に実質的に平行な関係に揃えられれば、表面領域１５の横寸法、すなわち幅Ｂが小さいことから、表面領域１５は記録されない。対照的に、表面領域１５が走査方向に実質的に垂直な関係に揃えられれば、受光器２６は表面領域１５を検出する。カラーコピー機のそれぞれの設計構造に依存して、カラーコピー機のアーティファクトである点線または実線が、配置された表面領域１５の画像の代わりに、コピーに現れる。
【００３１】
例として、表面パターン１１を、走査方向がｙ座標方向に一致するように配向させる。第１の領域２８では、表面領域１５が走査方向に対して垂直に、すなわちｘ座標方向に対して平行に配向される。ｙ座標方向に走査された保証素子１(図１)のカラーコピーには、カラーパターン１１の画像に加えて、表面領域１５を結び、観察者が第１の領域２８のｘ座標方向に対して平行な微細ハッチングの形態でカラーコピー上で認識する、直線または線分がある。第２の領域２９では、表面領域１５の選択方向３４が走査方向に平行であり、よってカラーコピー機は表面領域１５を記録しない。カラーコピーでは、表面パターン１１の画像の他に、表面領域１５を認識することは不可能であり、第２の領域２９にはハッチングがかからない。通常の視距離において、第１の領域２８におけるハッチングは、灰色または第２の領域２９の再現に対するカラーコントラストを生じる。対照的に、保証素子１の走査がｘ座標方向に行われれば、コピーには、ｙ座標方向に対して平行なハッチングが第２の領域２９にかかり、第１の領域２８にはハッチングがかからない。領域２８〜３３及び無地領域３５間の境界線３６は、図面に関係しているという理由で図５に示されているだけであり、カラーコピーでは、走査方向にかかわらず、無地領域３５にはハッチングは決してかからない。
【００３２】
図５の右側に示されるように、方位角がΦ＝９０°及び０°の領域２９及び３３が少なくとも１つの別の領域３０〜３２により隔てられ、方位角Φは別の領域３０〜３２における中間段階を経て変化している。そのような配置には、原本がいかなる方位にあっても、領域の内の少なくとも１つは表面１８(図３)上の照明された線条部にほぼ平行に配向され、ハッチングがコピーに現れるから、隠された情報をコピーに見ることができるという利点がある。コピーでしか見えない隠された情報が目につくように、領域２８〜３３及び存在し得る無地領域３５は最小寸法の少なくとも２つの単位セル４０を含む。中間段階の代わりに、十字形表面領域１５(図４ｄ)をもつかまたは円形表面４１(図４ｅ)をもつ単位セル４０を用いることも可能である。
【００３３】
図６において、保証素子１は、背景領域３７及び文字領域３８を表面パターン１１内に有する。背景領域３７は、例えば、その上で文字領域３８が隠された情報を形成するパネル３９の形態にある。背景領域３７においては、表面領域１５(図１)が、カラーコピーでは背景面３７にハッチングがかかるように、ｘ座標方向に平行な関係で配置される。文字領域３８では、コピーにハッチングが見られないように、表面領域１５が９０°回転されている。コピーでは、隠された情報が肉眼で明瞭に見えるような態様で、ハッチングがかかっていない面によって、文字領域３８が背景領域３７から立ち現れる。
【００３４】
第１の実施形態において、表面素子１２の変光性構造４(図１)は回折格子である。表面領域１５は変光性構造４としてミラー面１０(図１)を有する。背景として、カラーコピーは、カラーコピー機により記録され、原本の、すなわち保証素子１の表面パターン１１をもつ支持層２の、方位に依存するパターンを有する。原本が選択方向３４(図５)に対して実質的に垂直に走査されると、背景領域３７には黒色ハッチングが追加されて見え、文字領域３８はハッチングがないことにより背景領域３７から立ち現れる。図示される例において、文字領域３８は情報“ＶＯＩＤ”(“無効”)を形成している。原本を９０°回転させると、原本は背景領域３７において選択方向３４(図５)に対して実質的に平行に走査され、よって、文字領域３８において、表面領域１５が検出される。カラーコピーでは、黒色ハッチングがかかった文字領域３８により情報を見ることができる。表面素子１２は、回折格子の方位角θ(図３)が走査方向に対して平行であれば、着色された背景を与える。他の方位では、光ビーム１９(図３)が光回折レリーフ構造で散乱されるから、背景は暗灰色である。‘選択方向３４または走査方向に対して実質的に垂直’あるいは‘選択方向３４または走査方向に対して実質的に平行’という表現は、表面領域１５の幅Ｂに依存して、空間周波数ｆ及び指定された方向に対して偏差がほぼ±１０°の方位角が、カラーコピー機で許容されることを示す。
【００３５】
別の実施形態において、パネル３９の背景領域３７及び文字領域３８は図４ａ〜４ｅに示されるタイプの内の１つの単位セル４０(図５)から形成される。図４ａ〜４ｃの図面に示されるように、背景領域３７では方位角はΦ＝０°(図５)であり、中間領域(図５)ではΦ＝４５°、文字領域３８ではΦ＝９０°である。単純な直線回折格子をもつ単位セル４０の、カラーコピー機の走査方向に依存するカラーコピーにおける再現が、簡略な形で表１に示される。走査方向はｙ座標方向に対する角度で指定される。光学効果を確立するため、走査方向０°のとき、パネル３９の全ての表面領域１５において回折格子溝が背景領域３７の選択方向３４に対して平行に配向されているとする。中間領域３１の光学効果も例として示されている。例４ａ.１では、走査方向が９０°の場合に、カラーコピー機で記録される、表面素子１２及び表面領域１５からの散乱光の強度は事実上等しく、よって、走査方向０°の場合にしか隠された情報をコピーに見ることができない。
【００３６】
表１において、着色は、空間周波数ｆによりあらかじめ定められている色を意味する。例４ａ.１では、背景領域３７及び表面領域１５の色にはさらに対比色でなければならない。
【表１】
表面素子１２〜１４(図２)及び表面領域１５における変光性構造は、図４ａ〜４ｅに示される組合せとは別の組合せを用いることも可能である。カラーコピーで、ハッチングが表面素子１２〜１４(図２)の背景に対して見えることだけが重要な点である。
【００３８】
図７では、カラーコピー機における保証素子１のいかなる方位においても、隠された情報をもつパネル３９の内の少なくとも１つがコピー動作において識別可能に再現されるような態様で、複数のパネル３９が表面パターン１１上に配置されている。本実施形態では、背景領域３７(図６)のそれぞれにおける表面領域１５(図２)の、図７では点線で示される、選択方向３４が、共通点を中心にして動径方向にずらされている。それぞれのパネル３９の単位セル４０は、関連する選択方向３４に揃えられている。
【００３９】
保証素子１の別の実施形態における単位セル４０の内の１つ及びその表面領域１５の一部を、図８の配置の一部分に示す。表面領域１５及び／または領域２８〜３３(図５)、３７及び３８(図６)の、表面素子１２〜１４(図２)は、円形光回折レリーフ構造で占められている。単位セル４０及び／または表面領域１５は正方面４２に分割される。正方面４２のそれぞれは、象限面４２の中心に配置され、その円形溝があらかじめ定められた空間周波数ｆで同心に配された円形回折格子を有し、正方面４２の四隅は対応する円弧溝で埋められる。単位セル４０の空間周波数ｆと表面領域１５の空間周波数ｆは異なり、よってカラーコピーでハッチングと背景の間にカラーコントラストがつく。正方面４２の辺長ｈは２０μｍと１００μｍの間の値である。表面領域１５は、表面領域１５の辺長ｈが、単位セル４０に対する上記ｈ指定範囲の上限にあるよりむしろｈ範囲の下限にあることが有利であるような、小さい幅Ｂを有する。しかし、単位セル４０及び表面領域１５の正方面４２は同じ大きさとすることができ、この場合には、表面領域１５の幅Ｂは辺長ｈと同じ寸法となるように選ばれることが有利である。図８に破線で示される表面領域４３が光ビーム１９(図３)で照明される。走査動作に対して、表面領域４３は、表面パターン１１にわたってｙ座標方向に段階的に移動する。
【００４０】
照明される表面４３の方位にかかわらず、回折格子の空間周波数ｆが上述した範囲にあれば、入射光ビーム１９は必ず受光器２６(図３)の方向に円形回折格子の扇形区画４４で回折される。扇形区画４４の境界は、方形面４２の円形回折格子の半径である２つの格子ベクトルにより動径方向に定められる。回折平面２２(図３)は走査方向に対して平行であるから、実効溝間隔は格子ベクトルと回折平面２２の間の角度が大きくなるとともに広がり、よって扇形区画からの回折光の色は一様ではなく、扇形区画４４の動径方向境界に向かって干渉色の縞が生じる。コピーで、扇形区画４４と照明された正方面４２のその他の表面部分が個々に分解されない。回折光の再現は混色で生じ、その主成分は空間周波数ｆにより確立される波長λに基づく。
【００４１】
別の実施形態において、変光性構造４(図１)として、溝が等間隔の円形回折格子の代わりにフレネルレンズのレリーフ構造を用いることも可能である。フレネルレンズの集束特性は、できるだけ多くの白色光が受光器２６(図３)に反射され得るように最適化される。
【００４２】
単位セル４０及び／または表面領域１５あるいは円形面４１(図４ｅ)への上記のような円形回折格子の使用には、走査方向に無関係に、また表面領域１５によりハッチングが適切な方位でつくられて、パネル３９の背景が必ず混色でコピーに現れるという利点がある。
【００４３】
保証素子１の別の構成では、円形回折格子の代わりに、ミラー面または艶消し構造が表面領域１５の表面を占める。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】変光性保証素子の断面図である
【図２】表面パターンの一部を示す
【図３】光走査装置の断面図を示す
【図４】様々な単位セルを示す
【図５】表面パターンの様々な領域を示す
【図６】表面パターンにあるパネルのコピーを示す
【図７】保証素子のコピーの一部を示す
【図８】円形回折格子をもつ単位セルを示す
【符号の説明】
【００４５】
１ 保証素子
２ 支持層
３ ラミネート
４ 極微細構造
１０ ミラー面
１１ 表面パターン
１２，１３，１４ 表面素子
１５ 表面領域
１６ 中心点
１９ 入射光ビーム
２８，２９，３０，３１，３２，３３，３７，３８ 領域
３４ 選択方向
３５ 無地領域
３７ 背景領域
３８ 文字領域
４０ 単位セル
４２ 正方面
Claims (17)
- プラスチック材料のラミネート（３）に埋め込まれ、あらかじめ定められた観察方向から視認され得る、変光性構造をもつ表面素子（１２，１３，１４）のモザイクで形成された反射型の変光性表面パターン（１１）を備える保証素子（１）において、
前記表面パターン(１１)の少なくとも一部に、周囲の前記モザイク構造とは異なる変光性構造(４)をもつ複数の同等の表面領域(１５)が、前記モザイクに依存しない領域(２８〜３３；３７；３８)に規則的にさらに配置され、
前記領域(２８〜３３；３７；３８)にある前記表面領域(１５)の中心点(１６)が、１ｍｍ当りのドット数が５個より多いドットマトリックスを形成し、
前記表面領域(１５)の最大寸法は０.２ｍｍより小さく、長さ対幅比は少なくとも３：１であり、
前記各領域（２８〜３３；３７；３８）において、前記ドットマトリックスにある前記表面領域（１５）が選択方向(３４)に対して平行な関係に配向され、
前記領域（２８〜３３；３７；３８）が、前記選択方向（３４）により決定され、肉眼では看取できないが前記表面パターン（１１）のカラーコピーにおいてはアーティファクトとしてのハッチングにより肉眼で識別できるように再現される、隠された情報のアイテムを形成する、
ことを特徴とする保証素子。 - 前記ドットマトリックスの単位セル(４０)の形状が矩形または六角形であることを特徴とする請求項１に記載の保証素子。
- 前記領域(２８〜３３；３７；３８)が隣接し、前記隣接する領域(２８〜３３；３７；３８)は、前記表面領域(１５)の前記選択方向(３４)が、前記隠された情報によりあらかじめ定められた態様で異なっていることを特徴とする請求項１または２に記載の保証素子。
- 前記領域(２８〜３３；３７；３８)が表面領域(１５)を全くもたない無地領域(３５)により隔てられ、前記隠された情報が前記無地領域(３５)の配置により決定され、前記領域(２８〜３３；３７；３８)が、前記表面領域(１５)の前記選択方位(３４)が同じであることを特徴とする請求項１または２に記載の保証素子。
- 前記表面領域(１５)に平坦なミラー面(１０)が設けられ、前記表面素子(１２；１３；１４)に、極めて微細な、光散乱構造または光回折構造があることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の保証素子。
- 前記表面領域(１５)に、極めて微細な、光散乱構造または光回折構造が設けられ、前記表面素子(１２；１３；１４)に平坦なミラー面(１０)があることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の保証素子。
- 前記表面領域(１５)及び前記表面素子(１２；１３；１４)にある変光性構造(４)が回折格子構造であり、前記表面領域(１５)の前記回折格子構造が、前記表面素子(１２；１３；１４)の前記回折格子構造とは、少なくとも方位角及び／または空間周波数(ｆ)が異なっていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の保証素子。
- 前記極めて微細な光回折構造が直線回折格子構造であることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の保証素子。
- 前記極めて微細な光回折構造が、空間周波数(ｆ１；ｆ２)があらかじめ定められた十字回折格子構造であることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の保証素子。
- 前記回折格子が、互いに接する、辺長１００μｍ未満の正方面(４２)で反復され、前記正方面(４２)のそれぞれに形成された前記回折格子が同心に配置された複数の円形溝から成る極微細レリーフであることを特徴とする請求項５または７に記載の保証素子。
- 前記回折格子構造が反射型フレネルレンズの形態にあることを特徴とする請求項１０に記載の保証素子。
- 前記回折格子の前記空間周波数(ｆ；ｆ１，ｆ２)が、３５０本/ｍｍと５５０本/ｍｍとの間の範囲及び／または７２５本/ｍｍと１０２５本/ｍｍの間の範囲から選ばれることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の保証素子。
- 入射光ビーム(１９)を散乱させる前記極微細構造が艶消し構造であることを特徴とする請求項５または６に記載の保証素子。
- 前記領域(２８〜３３)の内の１つが背景領域(３７)の機能を果たし、前記背景領域(３７)内に配置されたその他の前記領域(２８〜３３)が文字領域(３８)の機能を備え、グラフィックまたは英数字の形状であり、前記背景領域(３７)にある前記表面領域(１５)の前記選択方向(３４)及び前記文字領域(３８)にある前記表面領域(１５)の前記選択方向(３４)が互いに垂直な関係に配向されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の保証素子。
- 複数の前記背景領域(３７)が、前記各背景領域(３７)にある前記表面領域(１５)の前記選択方向(３４)が一点から放射状に遠ざかる方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の保証素子。
- 前記領域(２８〜３３)が背景領域(３７)の機能を果たし、前記背景領域(３７)内の前記無地領域(３５)が文字領域の機能を備え、グラフィックまたは英数字の形状であることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の保証素子。
- 前記領域(２８〜３３；３７；３８)における前記表面領域(１５)の表面占有率が２０％をこえていないことを特徴とする請求項１から１６に記載の保証素子。
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