JP2637952B2 - 方向性像を含む透明シート - Google Patents

方向性像を含む透明シート

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JP2637952B2 JP61108397A JP10839786A JP2637952B2 JP 2637952 B2 JP2637952 B2 JP 2637952B2 JP 61108397 A JP61108397 A JP 61108397A JP 10839786 A JP10839786 A JP 10839786A JP 2637952 B2 JP2637952 B2 JP 2637952B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は中心軸と予め定められた角度幅を有する限定
された円錐状視野の範囲以内でだけ見ることができる像
である方向性像を含む実質的に透明なシートに関する。
又、本発明はそのようなシートを形成する方法にも関す
る。
〔背景〕
模様或は伝言の像が形成されているシートは、数多く
の重要な用途、特に、論文或は文書を証明するのに有用
な特殊なラベルとしての用途が見出だされている。その
ようなシートは米国特許第3,154,872号、第3,801,183
号、第4,082,426号及び第4,099,838号に教示されている
ように、運転免許証、政治文書、記録写真、カセットテ
ープ等のための保護フイルムとして、又乗物許可証板の
確認ステッカーとしての用途が見出だされている。それ
ら特許の場合、なかに形成される像はシートが製造され
る間に、そのシート中へ組み込まれなければならない。
セブリン（Svelin）その他による米国特許第3,801,18
3号には、確認或は証明手段として役に立つクレジット
カード、許可証、免許証、或はレコード盤のラベルの如
き文書上の上張りとして用いられる実質的に透明なシー
トが記載されている。そのシートは全表面或にわたって
逆行反射性（retroreflective）であり、拡散光では肉
眼では見えないか或は僅かにしか見えない点でわかりに
くいが、下に見える情報の邪魔にはならない逆行反射性
模様或は伝言を含んでいる。
ノルドグレン（Nordgren）の米国特許第3,154,872号
及びブラウン（Brown）の米国特許第4,082,426号には、
わかりにくい像を含む他の逆行反射性シートが教示され
ており、それらのシートは文書に模造を一層困難にする
ように接着結合することが出来る。しかし、これらの特
許に記載された像形成シートは透明ではなく、従ってそ
れらが上に適用される情報の邪魔になるであろう。
方向性像を中に形成するためにシート材料のレーザー
照射を用いた他の方法が開発されている。こられの方法
は微小レンズの単層内の損傷場所へレーザー光の焦点を
結ばせるか、又はそれ自身照射光を吸収させ、方向性像
として見ることが出来る変形を生じさせるために不透明
のマスク層を使用している。もし方向性像を含む透明シ
ートが望ましいならば、目で見える変形を形成させた
後、その不透明のマスクを取り除かなければならない。
ガラノス（Galanos）の米国特許第4,200,875号にはガ
ラス微小球の単層の背後に配置された鏡面状反射層を有
する不透明の逆行反射性シートに方向性像を形成する方
法が記載されている。その方法では、像状のやり方で逆
行反射性シートをレーザー照射すると、方向性像として
見ることが出来る構造的変形或は修正がシート中に生ず
る。ガラノスのシートは不透明であるため、もし上張り
として、文書に接着させると下にある情報が邪魔される
ことになるであろう。
ホッカート（Hockert）等による1984年２月６日出願
の特願昭59−19824号、1984年８月24日公開の特開昭59
−148004号には、微小レンズの単層、微小レンズの単層
の背後に配置されたマスク層、及びこれら二つの層の間
に位置する透明な隔離層からなるシートに方向性像を形
成することが記載されている。そのシートのレーザー照
射により方向性像として見ることが出来る開口がマスク
層中に形成される。開口を通して透明な隔離層を着色
し、次に化学的食刻によりマスク層を除去することによ
り、方向性像を含む透明シートを得ることができる。次
にそのシートを、文書に含まれる情報の通常の使用を阻
害することなくその文書を証明する安全な手段を与える
上張りとして文書に付着させてもよい。
〔本発明の記載〕
本発明は実質的に透明で方向性像を有する新規なシー
トを与える。本発明は又、本出願人の知る限り初めて実
質的に透明なシートに方向性像を直接形成することがで
きる新規な方法を与える。本発明により方向性像は、運
転免許証、或はパスポートの如き文書の上張りとして既
に適用されている透明シート中に方向性像を形成するこ
とさえできる。像は方向性であるため、それらは上張り
シートを通して下にある情報を読むのを阻害しないよう
に形成することができる。本発明により形成された方向
性像は、拡散光の中でも又、逆行反射光の中でもどちら
でも見ることができる。
要約すると、新規な透明シートは代表的には、そのシ
ートの前面から部分的に突出した微小レンズの単層を有
する。微小レンズの単層は後で説明する第３図に示され
ているようにシート中に完全に埋められていてもよい。
それら微小レンズの少なくともいくつかはその後にばら
ばらの局部的変形即ちしるしを有する。本発明の殆どの
具体例では、シートは更に微小レンズの少なくともいく
つかの後に配置された光半透過性鏡を有する。局部的な
変形即ちしるしは、個々の微小レンズ内の空腔、微小レ
ンズの後を通る空腔の口、開口、焦げ、或は他の光半透
過性鏡内の修正、或は、これら種々の修正の中の幾つか
の組み合わせの形をしていてもよい。これらのしるし
は、各微小レンズに伴われたしるしがそれら微小レンズ
の光学的中心を通って延びる軸上に中心を持ち、その軸
が像領域中の他の変形した微小レンズの同様な軸と平行
であるという意味で「軸方向性しるし」と呼んでもよ
く、この軸は普通の視点即ち視線とは交差する。得られ
た一連のしるしは、通常の拡散光の中で見る条件では予
め定められた円錐状視野の中で像として見ることができ
る。
本発明のシート、特に方向性像と光半透過性鏡との組
み合わせを有するシートは、安全フイルムとして独特の
有利な点を与える。シートは透明であるが、光半透過性
鏡はシートを、逆行反射光の中で見る（retroretlectiv
e viewing）条件で見た時逆行反射性にする。セブリン
その他の米国特許第3,801,183号に教示されているよう
に、鏡が模様づけられていて、鏡のある領域が他の領域
よりも大きな反射効率を有し、その結果逆行反射光の中
で見る条件では見る人が、シートを通常の拡散光の中で
見る条件で見た時隠されているか或は見にくい逆行反射
性像を、見い出すことができるようになっていてもよ
い。本出願人の知る限り隠された逆行反射性像と、通常
の拡散光の中で見る条件で限られた円錐状視野の中での
み見ることができる像とを透明フイルムの中に組み合わ
せたものは今まで全く与えられていなかった。この特徴
の組み合わせはそのフイルムで上張りされた文書の信憑
性が判断される場合の独特の一連の基準を与える。
要約すると本発明の新規なシートを形成するための好
ましい方法は、レーザービームをシートの前面に対し選
択された入射角で短いパルス継続時間（50ナノ秒より短
かい）で像様に充てることからなる。レーザービームの
波長は、微小レンズによってその焦点が結ばれ、ビーム
が当たった各微小レンズの背後に変形を形成するように
選択される。典型的にはガラス微小レンズの場合には、
シートの表面で約１メガワット/cm2の電力密度を与える
ように調節された約10ナノ秒のパルス継続時間を持つレ
ーザーが有用である。得られる一連の変形は像形成レー
ザービームの入射角で像として見ることができる。
〔発明の詳細な記載〕
新規な方法によって像形成されるシートは、結合剤材
料の層中に埋められ、好ましくは実質的に均一なやり方
で分布された微小レンズの単層を有する。結合剤材料は
典型的には、アルキド樹脂、ポリウレタン或はエチレン
ビニールアセテートの如き実質的に透明な重合体材料で
ある。微小レンズは球径であるのが好ましい。何故なら
それらは実際にどんな入射角からでも像を形成すること
ができ、もしシートが逆行反射性であるならば、それは
広い角度範囲によって逆行反射性になるのに対し、異な
った幾何学的形態の微小レンズは狭い角度の有効性に限
定されるからである。非球形の微小レンズを有するシー
トの例はモンテベロ（Montebello）の米国特許第3,503,
315号に記載されている。ガラス微小レンズは、他の材
料から形成された微小レンズよりも耐久性がある傾向が
あるので好ましい。
1.5〜2.5の範囲内の屈折率を持つ微小球が有用であ
る。しかし2.4より大きな屈折率を持つ微小球は色を生
ずることがあるのに対し、シートは証明手段として文書
に適用された時できるだけ目立たないのがよいので、無
色透明であるのが通常好ましい。約1.8〜1.9の屈折率を
持つ微小球が好ましい。何故ならそのような微小球は支
持体フイルムに部分的に埋め、シートの前面から部分的
に突出するようにされた時、それらは微小球のほぼ後面
の所で白色光の焦点を結ぶからである。赤外領域の光
は、白色光の焦点が結ぶ場所より僅かに後の領域に焦点
が結ばれるであろう。
ガラス微小球は約10〜100μｍの平均直径を有するの
が好ましく、理想的には約50〜60μｍの実質的に均一な
平均直径を有する。もし微小球がそれより遥かに大きい
と、シートは一層厚くなり且つ作るのに一層高価になる
傾向があり、それに形成された像は解像力が低くなるで
あろう。もし微小球が遥かに小さいと、シートに形成さ
れた像は一層大きな解像力を有するであろうが、シート
を製造する時微小レンズを均一に分布させるのが一層難
しくなり、その上に形成された像は回折損失のため明る
さが少なくなる。
本発明の好ましい方法は、短いパルス継続時間（50ナ
ノ秒より短い）と、レーザービームが当たる微小球の各
々の変形を起こすのに充分な電力とを有するレーザーを
用いる。典型的にはガラス微小レンズを有するシートの
場合には、シートの表面で約１メガワット/cm2の電力密
度を与えるように調節された約10ナノ秒のパルス継続時
間を持つレーザーが有用である。適当なレーザーにはカ
リフォルニア洲サンホセのスペクトラ・フィジックス
（Spectra−Physics）社から入手できる「カンタ・レイ
（Quanta−Ray）DCR−2Nd:YAG実験用レーザー装置」の
如き電気・光学的Ｑースイッチ付きNd:YAG（ネオジウ
ム：イットリウム アルミニウム ガーネット）パルス
状レーザーが含まれ、それは約10ナノ秒のパルス継続時
間で約1064ナノメーターの波長を持つビームを発する。
各微小レンズはそれに入射したレーザー光を小さな点に
焦点を結ばせ、変形即ち軸方向性しるしを生じさせる。
そのようなレーザーを用いて作られた新規なシートを顕
微鏡で調べると、各軸方向性しるしは典型的には微小レ
ンズの後の壁を通して空いている微小レンズ内の空腔で
あることが示されている。
一連の軸方向性しるしは、像形成用ビームがシートに
向けられた入射角によって決定される中心軸を有する円
錐状視野内で見ることができる。円錐状視野の角度幅は
しるしの大きさに関係している。大きなしるしは小さな
しるしよりも広い視野を横切る像として見ることができ
る。しるしの大きさはしるしを生ずるシートに適用され
た照射のエネルギー密度によって決定される。もし高エ
ネルギー密度のビームが軸方向性しるしを形成するのに
用いられると、その像は広い円錐状の視野を有するであ
ろう。同様にもし低いエネルギー密度のビームが用いら
れると、像は狭い円錐状視野を持つであろう。
約50〜60μｍの直径を有する好ましいガラス微小球の
単層を有するシートに像を形成する時、レーザービーム
は１〜20μｍの範囲の直径を有する軸方向性しるしを形
成するように調節するのが好ましい。微小レンズが実質
的にすべて約50〜60μｍの直径で、それらしるしの平均
直径が３〜10μｍである時、各証明用像は約10〜20゜の
視野を横切るだけの像として通常の拡散光の中で見る条
件下で見ることができる。大きなしるしからなる像は大
きな円錐状視野内で見ることができるが、方向性像が30
゜を越える視野を横切って見ることができるようにする
理由は殆どないであろう。一方６〜８゜よりも小さい視
野を横切ってだけ見ることができる方向性像はその場所
を見つけるのが困難かもしれない。
前に示したように、本発明のシートの殆どの具体例は
微小レンズの単層の他に半透過性即ち部分的に光を透過
する誘電体鏡を含み、その鏡は微小レンズに入射した光
の一部を反射し且つ他の部分を透過する。そのような誘
電体鏡はセブリンの米国特許第3,801,183号に教示され
ており、そこには拡散光の下では肉眼には判りにくい即
ち見えないか又は僅かにしか見えないが逆行反射性光の
中で見る条件では容易に見ることができる伝言を含む透
明シートを形成するように、一つは伝言規定領域、他方
は背景規定領域の少なくとも二つの異なった逆行反射効
率の領域を持つそのような鏡を形成することも教示され
ている。部分的に透過する鏡は典型的には微小レンズの
後面に直接被覆されている。空気界面を持つようにシー
トに部分的に埋められ且つ部分的に露出された屈折率1.
9のガラス微小球を用いて作られたシートでは、白色光
はほぼ微小球の後に焦点を結ぶ。新規な方法は、米国特
許第3,801,183号によって開示されているような判りに
くい即ち潜像逆行反射性伝言と本発明の方向性像との両
方を含むシートを与えるように、そのようなシートに遂
行することができる。
レーザー照射は微小レンズの選択された部分だけの後
にしるしを形成するようにマスクを通すなどして模様状
にシートを向けてもよく。或はシートの全表面にわたっ
て均一に適用してもよい。シートはそれら選択的に模様
づけされてつくられても或は全面照射で作られても、本
発明に従って「像形成された」として見なされる。何故
ならどちらの場合でもシートはある見る角度で且つある
光の条件下で目で見て明確に表現されるからである。
もし適当なレーザービームを第一の選択された入射角
でシートに像様に当てた後、レーザービームを異なった
選択された入射角でシートに像様に当てることにより二
組みのしるしを形成すると、二つの方向性像を有するシ
ートを形成することができる。二つより多くの方向性像
を有する本発明のシートを与えるため、その工程を更に
繰り返して行ってもよい。選択された入射角は、異なっ
た像のそれぞれの円錐状視野が互いに重なり合ったり或
は阻害したりしないように充分間をあけておくのがよ
い。
この新規な方法は他の独特な思いがけない視覚効果を
与えることもある。レーザービームによって微小レンズ
に形成された変形の組は、一般に通常の拡散光の中で見
る条件では円錐状視野の中で暗い像又は模様として見る
ことができる。その円錐状視野の中で逆行反射光で見る
と、変形の組は周りの逆行反射性背景よりも暗い像とし
て見ることができる。しかし、その円錐状視野をいくら
か外れた角度で逆行反射光で見ると変形の組は周りの逆
行反射性背景よりも明るい像として見ることができる。
変形の組が明るい逆行反射性になる正確な原因は充分
判っていないが、一つには好ましいレーザーによって形
成されたいくつかの変形を構成するものとして観察され
る亀裂によるものであろう。顕微鏡で観察すると典型的
には３〜５つの数の亀裂が中心の位置から放射状に延び
ているのが判る。その場所は微小レンズ内に形成された
空腔であるように見え、それはある場合には微小レンズ
の後を通って口が開いている。第４図〜第６図及びそれ
に関する記載は放射状の亀裂の記載を含んでいる。
これらの放射状の亀裂が形成される機構は充分理解さ
れていないが、一つの可能な説明は、像形成レーザービ
ームが短いパルス幅を持っているので、微小レンズが余
りにも急激に加熱され、それらが照射された時空腔を形
成すると同様亀裂を生ずるということである。亀裂形成
に対する他の可能な説明は、像形成用レーザービームに
伴われた電磁場が微小レンズの誘電破壊値を越える高い
最高磁束密度を有するということである。
上述の好ましい短いパルスレーザーの他に、フロリダ
州オルランドのコントロール・レーザー・コーポレーシ
ョンから入手できる512Q型レーザー装置である、周波数
倍増器を備え、シートの表面に約１メガワット/cm2の電
力密度を与える約200〜400ナノ秒の継続時間で532ナノ
メーターの波長のパルス状音響・光学的 Ｑースイッチ
付きNd:YAGパルス状レーザー装置の如き装置によるレー
ザーは本発明に従って用いられ、光半透過性鏡を有する
シートに方向性像を形成することができる。そのような
レーザーを用いて、一般に通常の拡散光の中で或は逆行
反射性条件の中で円錐状視野の中で暗い像として見るこ
とができるひと組の軸方向性しるしをシート中に形成し
てもよい。しかし、その円錐状視野をいくらか外れた隣
接した角度で逆行反射光で見た時、そのひと組のしるし
は周りの逆行反射性背景よりも明るい像として見ること
ができる。この効果は円錐状視野に対し環状の領域内で
見られ、その環状の帯は典型的には10゜〜40゜の幅であ
る。この環状領域を外れた角度で一層明るい逆行反射で
見た時、軸方向性しるしのその組は周りの背景とは区別
することが出来ず、像は全く見えない。
しるしの組の明るい逆行反射性の環状領域ができる正
確な原因は充分には判っていない。一つの説明はレーザ
ー照射が微小レンズと、暗い像が生ずる最初の軸方向性
しるしを取り巻く下の誘電体層との間に分離を生ずるで
あろうということである。この分離は、もしそれが存在
すると、暗い像の円錐状視野に対し環状領域内で見た
時、それらしるしの逆行反射性を増大する他の表面或は
光学的間隔を与えるであろう。
他の思いがけない視覚効果はコントロール・レーザー
社製の512Q型のレーザー装置の如き装置によるレーザー
を用いて、微小レンズの単層を有するが、誘電体鏡を持
たないシートに像を形成することによって達成される。
本発明の方法に従ってレーザービームを照射すると、拡
散光の中で本質的に非方向性である暗い像が形成され、
その像は一般にシートの像が見えるどの角度からでも広
い角度にわたって見ることができる。しかし、逆行反射
光で見る条件では、その像は微小レンズの単層の背後に
配置された誘電体鏡を有するシートで同様なレーザーに
よって形成された像の場合と同様な方向性のある特徴を
示す。その像は円錐状視野の中で暗い像として見ること
ができ、円錐状視野に対し環状の領域内の隣接した角度
でみると明るい像として見ることができる。そしてその
環状領域を越えた角度で見るとその像は本質的に判りに
くい。
本発明によって形成されたシートは透明であるので、
それらは文書の情報領域の上に、接着結合するのに容易
に用いることが出来る。文書に非常に強く結合する強力
な透明接着剤を入手することが出来、上張りシートはそ
の文書及び（又は）シートに目で見える損傷を与えるこ
となく取り外すことが出来ず、そのためそれら上張りを
それらが取り付けられた文書を証明するための安全な手
段にすることができる。それらシートは非常に薄くて脆
く、本質的にただ一つの微小レンズ層、それら微小レン
ズが埋められている結合剤層、光半透過性鏡、及び任意
の付加的接着剤層からなる。一つの具体例として、例え
ば証明用物品として、文書を通常見る角度とは違った角
度で像が見えるようにし、筆記或は印刷物或は写真の如
き下にある情報の読みやすさを認め得るほど阻害するこ
とないようにすることができる。例えば文書、運転免許
証の情報記載部分上に上張りとして置いた時、シートは
その情報の変更を防ぎ、その文書の通常の使用を妨げな
い証明安全保証の形態を与える。他の具体例として、文
書を通常見る角度で像が見えるようにし、像が確実に読
者の注意に触れるようにしても良い。本発明の一つの利
点は上張りとして既に接着された透明シートがその中に
形成された方向性像を持ってもよいということである。
これができることは上張りによって形成された情報を最
新のものにし、特定の像が中に含まれた限られた数のシ
ートの形成を一層便利にする。例えば、証明の手段とし
て本発明のシートを上張りとして適用して最初に発行し
た運転免許証は、補正メガネに関する制限事項の如き特
別の伝言が後日その中に組込まれるかもしれない。その
制限事項は使われてる運転免許証に組み込むことがで
き、それによって取り替え免許証を発行する費用及び遅
延を避けることが出来る。新たに付加した情報は最初に
そこに含まれている像と同じ程度の安全性を達成するで
あろう。
方向性像を有する透明シートは多くの用途を有し、最
も著しいのはそれらが付着される文書、製品、或は何等
かの物品が本物であることを示すのに用いられる証明像
或は上張りとして用いられることである。そのようなシ
ートは模造製品が入り込むのを防ぐためブランド銘の製
品の製造者或は販売者によって用いることが出来る。多
重像を有するシートを作ることが出来ることは更にこの
用途を広げる。本発明のシートの一つの利点は、シート
の構造的一体性を壊すことなく像を取り除いたり或は変
更したりすることが困難であるということである。更
に、像を複写したり或は再生したりすることは高価で複
雑な装置及びノウハウなくしては困難であろう。
本発明により像が形成されたシートの可能な用途に
は、運転免許証、パスポート、銀行カード、クレジット
カード及び確認カードが含まれる。本発明の新規なシー
ト或は方法が有用になる他の用途は当業者には明らかで
あろう。
〔図面の詳細な説明〕
第１図は透明な重合体結合剤（４）のなかに部分的に
埋められた微小レンズ（２）の単層を有する実質的に透
明なシートを示している。示された具体例は透明な接着
剤（６）により文書或は文献に結合するのに用いられ
る。本方法によれば、適当なレーザービーム（10）は入
射角θで像様にシートに充てられる。微小レンズに入射
したレーザービームは場所（８）の所に焦点が結ばれ、
それによってビームが当たった各微小レンズの背後に軸
方向性のしるしを形成する。このようにして形成された
軸方向性しるしの組は方向性像（12）として見えるよう
に配置されている。
第２図は微小レンズ（２）の単層と、それら微小レン
ズの外側表面を通過した光の一部分を反射し他の一部分
を透過する半透明性誘電体鏡（14）とを有する実質的に
透明な逆行反射性シートを示している。ワニスの如き不
連続な隔離層（16）は誘電体鏡に（14）の逆行反射性効
率を変化させ、米国特許第3,801,183号に教示されてい
るように、分かりにくい逆行反射光で見ることの出来る
像（18）を形成する。方向性像（12）は適当なレーザー
ビーム（10）により入射角θで照射することにより本発
明によるシートのようなものに形成してもよい。
第３図は本発明により像が形成された実質的に透明な
逆行反射性シートの別の具体例を示しており、この場合
微小レンズ（２）の単層は永久的に透明な覆い（24）中
に埋められている。分りにくい逆行反射光で見ることの
出来る像（18）は連続的な半透明誘電体鏡（20）及び不
連続な半透明誘電体鏡（22）の異なった逆行反射効率に
よって与えられる。そのようなシートもセブリンの特許
に教示されている。方向性像（12）は本発明によるシー
トのようなものに、適当なレーザービーム（10）を用い
て入射角θでレーザー照射することにより形成してもよ
い。概略的図は単に説明の為であって、例えば微小球は
一様な直径で一様な列として配列されているかの如く、
各円は最大円周を表しているが、正確な断面図ではなく
それに限定されるものと考えてはならない。
第４図は第２図に示したような逆行反射性シート中の
いくつかの微小レンズの後側の顕微鏡写真であるが、そ
れらは短いパルス幅を持つレーザーで入射角θが約０
゜、即ちシートの表面に直角な方向性をもって像形成さ
れている。顕微鏡写真は約620倍の倍率になっている。
像が形成された後、エポキシ樹脂を露出微小レンズと接
触させて硬化し、次に重合体結合剤と誘電体層とを除去
し、微小レンズの後側を露出させた。誘電体層（14）の
残りのある部分を中心の微小レンズの周りに見ることが
できる。レーザービームによって微小レンズに形成され
た軸方向性しるしは明瞭に見ることができる。各軸方向
性しるしは微小レンズの背後の開口（26）及びそれから
放射状に延びた一組の亀裂（28）であるように見える。
第５図は第４図と同じように作られた単一の微小レン
ズの約1290倍の倍率で示した顕微鏡写真である。
第６図は第５図に示した領域（30）の約6450倍の倍率
の顕微鏡写真である。軸方向性しるしは微小レンズの中
から後を通って開いた空腔（26）、その空腔から放射状
に延びた一組の亀裂（28）及び溶融したガラスの流れの
外観をした領域（32）からなることが明瞭に分る。
本発明を次の実施例により一層詳細に記述するが、そ
れらは単に例示するものであって、それらに限定される
ものではない。
実施例１ この実施例では像が形成されるシートの表面の上にマ
スクが置かれ、レーザービームはそのマスクを通してシ
ートに向けられた。マスクはビームのある部分をブロッ
クするために用い、それによって下にあるシートが像様
に照射されるようにした。
像形成されたシートはミネソタ州セントポールのミネ
ソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング
社によって製造された商標名コンファーム（CONFIRM｝
安全フイルムの一片であった。シートは突出したガラス
微小球の単層を有し、光半透過性誘電体鏡がそれら微小
球の下側に配置されていた。そのようなシートはセブリ
ンその他による米国特許第3,801,183号に記載されてい
る。マスクは約0.175mm厚のポリエステルの透明シート
で、その上に不透明のアルミニウム蒸着被覆が付けられ
たものからなっていた。その蒸着被覆はポリエステルシ
ートの一部分だけを覆い、「3M」の略号の形をした裸
の、従って透明な領域を定めていた。
用いられたレーザー装置は、カンタ・レイ・DCR−2A
型（30）ネオジューム：イットリューム・アルミニュー
ム・ガーネット（Nd:YAG）Ｑ−スイッチ付きパルス状レ
ーザー装置であった。このレーザー装置は約10ナノ秒の
パルス継続時間で1064ナノメーターの波長を持つ0.7ジ
ュールのパルス状ビームを発した。出力ビームは約0.64
cmの直径をもち、それは望遠鏡状のレンズ組み立て体に
より約4.7cmの直径に広げられ、それによって約0.040ジ
ュール/cm2の平均エネルギー密度を与えた。
マスクはシートの上に置いた。次にマスクとシートを
約30゜の入射角でレーザーの１パルスで照射した。
次にマスクを取り去り、像形成されたシートを調べ
た。通常の拡散光で、「3M」の形の暗い像がレーザー照
射の入射角の所に中心線をもつ円錐状視野の中で見え
た。約10゜の幅を持つこの円錐状視野の外では、像は見
えなかった。円錐状視野内で逆行反射光で見ると「3M」
は周りの背景よりも暗い領域として見ることができた。
円錐状視野よりいくらか外の角度で逆行反射光の中で見
るとその像は周りの背景よりも明るい領域として見るこ
とができた。
実施例２ 突出したガラス微小球の単層で、それら微小球の下側
に光半透過性誘電体鏡が配置されたものからなる露出レ
ンズシートの一片を、ニュージャジー州ノースベールの
インラット・カンパニーから入手できる５−８型周波数
倍増器（第二高調波発生器）を備えたコントロール・レ
ーザー・コーポレーション社製512Q型Nd:YAGレーザーに
よって発したレーザービームにより露出したレンズ側か
ら照射した。微小球は約1.9の屈折率を持ち、誘電体鏡
は蒸着した硫化亜鉛からなっていた。そのようなシート
はセブリンの米国特許第3,801,183号に記述されてい
る。周波数倍増器を備えたレーザーは、約400mワットの
平均電力を持つ約1.0mmの直径のビームをシートの表面
に対し０゜の入射角即ち直角に向けるように調節され
た。ビームのパルス速度は約2.6キロヘルツであった。
シートは約1cm/秒でビームの行路を横切ってシートを手
で引っ張ることによりレーザーで走査した。
レーザー照射後、シートの照射領域中の像は拡散光の
中では円錐状視野の中で暗い像として見ることができ
た。円錐状視野はレーザー照射の入射角をその中心軸と
して持ち約10〜20゜の幅を持っていた。像は逆行反射光
の中で見る条件では暗い像としてほぼ同じ円錐状視野の
中で見ることができた。円錐状視野の外の約40゜の幅の
環状領域即ち帯の中で逆行反射光の中で見る条件でみる
と、その像は周りの背景よりも明るく見えた。
像を調べるために、微小球の前面（露出部）にエポキ
シ樹脂を適用し、そしてエポキシ樹脂を硬化し、次いで
重合体結合剤材料と誘電体鏡とを取り除いて、微小球の
後面を露出させた。電子顕微鏡写真で見ると、像領域中
の微小球は、それらの後面を通ってシートの面に直角な
軸をもって空いた小さな空腔であるように見えるものを
持っているように見えた。
実施例３ 実施例２の場合と同様なシートの片を印刷した情報を
含んだ見本の運転免許証に実質的に透明な上張りとして
最初に重ねた。次にそれを実施例２に概略説明した方法
及び条件に従って照射した。
得られた像は実施例２で形成されたものと同様な特性
をもっていた。下に印刷された情報は通常の拡散光の中
で見る条件では見ることができる状態のままであった。
実施例４ 実施例２の場合と同様なシートの片を実施例２の場合
と同じ方法及び条件を用いて照射した。但しレーザーは
約300ミリワットの平均電力に調節され、モーターによ
る移動台を用いて約0.65インチ／秒の走査速度を与え
た。
得られた像は実施例２で形成されたものと実質的に同
様な特性をもっていた。
実施例５ 実施例２の場合と同様なシートの片を実施例４の場合
と同じ方法及び条件を用いて照射した。但しレーザーは
250ミリワットの平均電力を与えるように調節された。
得られた像は実施例２で形成されたものと同様な特性
をもっていた。但し円錐状視野と一層明るい逆行反射性
の環状領域との両方は実施例２の場合よりも数度（約５
゜）狭かった。
実施例６ 実施例２の場合と同様なシートの片を実施例５の場合
と同じ方法及び条件を用いて照射した。但しレーザーは
約230ミリワットの平均電力に調節した。
得られた像は実施例５で形成されたものと同様な特性
をもっていた。
実施例７ 実施例２の場合と同様であるが、光半透過性誘電体鏡
を持たないシートの片を実施例５の場合と同じ方法及び
条件を用いて露出した微小球側から照射した。但しレー
ザーは約0.3mmのビーム直径に調節した。
得られた像は通常の拡散光の中で見る条件で広い角度
にわたって、特にシートの全面が見えるどの角度からで
も暗い像として見ることが出来た。逆行反射光のなかで
見る条件では、実施例２の場合と同様な特性、即ち10゜
〜20゜の幅の円錐状視野の中で暗い像として見ることが
でき、円錐状視野に対し環状の領域中では明るい像とし
て見ることができる特性をもっていた。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第３図は本発明に従って像形成することが出来
るシートのいくつかの例である異なった具体例のシート
の断片を通る概略的断面図である。 第４図〜第６図は本発明の好ましい方法に従って球形の
ガラス微小レンズ粒子構造を有するシート中に形成され
た粒子構造の変形を示す顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリツク ネイル ホツカート アメリカ合衆国ミネソタ州セント ポー ル，３エム センター （番地なし) (56)参考文献 特開 昭59−148004（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−41162（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許4200875（ＵＳ，Ａ)

Claims (46)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】微小レンズの単層とそのうちの少なくとも
    いくつかの微小レンズの後面の背後に配置された光半透
    過性鏡とを有する実質的に透明なシートであって、逆行
    反射光で見る条件下では前記鏡によって占められた領域
    が明るい逆行反射性であり、そして、少なくともいくつ
    かの微小レンズの後部内または後面上には、通常の拡散
    光条件下で予め定められた円錐状視野の中で像としてま
    とまって見ることのできる軸方向性しるしが存在してい
    ることを特徴とする前記シート。
  2. 【請求項２】シートが２つの異なる領域を有し、伝言を
    規定する第一領域における微小レンズと付随の光半透過
    性鏡が、背景を規定する第二領域における微小レンズと
    付随の光半透過性鏡とは異なった逆行反射効率を有して
    おり、それによって、通常の拡散光で見る条件下では互
    いに実質的に区別出来ないが逆行反射光で見る条件下で
    は互いに目で見て容易に区別出来る逆行反射性伝言領域
    と逆行反射性背景領域とを有することを更に特徴とする
    特許請求の範囲第１項に記載のシート。
  3. 【請求項３】微小レンズがシートの前面から部分的に突
    出していることを更に特徴とする特許請求の範囲第１項
    または第２項に記載のシート。
  4. 【請求項４】微小レンズがガラスであることを更に特徴
    とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項に
    記載のシート。
  5. 【請求項５】微小レンズが微小球であることを更に特徴
    とする特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項に
    記載のシート。
  6. 【請求項６】微小球が約1.9の屈折率を有することを更
    に特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のシート。
  7. 【請求項７】シートの前面から部分的に突出した微小球
    の単層を有するシートであって、そのうちの少なくとも
    いくつかの微小球はそれらの埋められた部分に、通常の
    拡散光中で予め定められた円錐状視野の中で像としてま
    とまって見ることのできるしるしを有しており、そし
    て、いくつかの微小球の後面の背後には光半透過性鏡が
    配置されており、逆行反射光で見る条件下では前記鏡に
    よって占められた領域が明るい逆行反射性である、こと
    を特徴とする前記シート。
  8. 【請求項８】シートが２つの異なる領域を有し、伝言を
    規定する第一領域における微小球と付随の光半透過性鏡
    が、背景を規定する第二領域における微小球と付随の光
    半透過性鏡とは異なった逆行反射効率を有しており、そ
    れによって、通常の拡散光で見る条件下では互いに実質
    的に区別出来ないが逆行反射光で見る条件下では互いに
    目で見て容易に区別出来る逆行反射性伝言領域と逆行反
    射性背景領域とを有することを更に特徴とする特許請求
    の範囲第７項に記載のシート。
  9. 【請求項９】微小球がガラスであることを更に特徴とす
    る特許請求の範囲第７項または第８項に記載のシート。
  10. 【請求項１０】微小球が約1.9の屈折率を有することを
    更に特徴とする特許請求の範囲第７項〜第９項のいずれ
    か一項に記載のシート。
  11. 【請求項１１】微小レンズの単層を有する実質的に透明
    なシートであって、そのうちの少なくともいくつかの微
    小レンズの後部内または後面上には、通常の拡散光条件
    下ではシートの前面から像として、かつ逆行反射光の条
    件下では予め定められた円錐状視野の中では暗い像とし
    て、そして前記円錐状視野に対し環状の範囲内では明る
    い像としてまとまって見ることのできる軸方向性しるし
    が存在していることを特徴とする前記シート。
  12. 【請求項１２】しるしが通常の拡散光条件下では広い角
    度にわたって像として見ることができることを更に特徴
    とする特許請求の範囲第11項に記載のシート。
  13. 【請求項１３】微小レンズがシートの前面から部分的に
    突出していることを更に特徴とする特許請求の範囲第11
    項または第12項に記載のシート。
  14. 【請求項１４】微小レンズがガラスであることを更に特
    徴とする特許請求の範囲第11項〜第13項のいずれか一項
    に記載のシート。
  15. 【請求項１５】微小レンズが微小球であることを更に特
    徴とする特許請求の範囲第11項〜第14項のいずれか一項
    に記載のシート。
  16. 【請求項１６】微小球が約1.9の屈折率を有することを
    更に特徴とする特許請求の範囲第15項に記載のシート。
  17. 【請求項１７】微小レンズの単層を有する実質的に透明
    なシートであって、そのうちの少なくともいくつかの微
    小レンズの後部内または後面上には、通常の拡散光条件
    下では予め定められた円錐状視野の中で像としてまとま
    って見ることのできる変形が存在していることを特徴と
    する前記シート。
  18. 【請求項１８】少なくともいくつかの微小レンズの背後
    に光半透過性鏡が配置されており、変形が一組の放射状
    の亀裂からなることを更に特徴とする特許請求の範囲第
    17項に記載のシート。
  19. 【請求項１９】シートが２つの異なる領域を有し、伝言
    を規定する第一領域における微小レンズと付随の光半透
    過性鏡が、背景を規定する第二領域における微小レンズ
    と付随の光半透過性鏡とは異なった逆行反射効率を有し
    ており、それによって、通常の拡散光で見る条件下では
    互いに実質的に区別出来ないが逆行反射光で見る条件下
    では互いに目で見て容易に区別出来る逆行反射性伝言領
    域と逆行反射性背景領域とを有することを更に特徴とす
    る特許請求の範囲第18項に記載のシート。
  20. 【請求項２０】変形は、シートを逆行反射光の条件下で
    予め定められた円錐状視野の中で見る場合には、周辺背
    景領域よりも暗く見え、そして、シートを逆行反射光の
    条件下で前記予め定められた円錐状視野の外で見る場合
    には、前記周辺背景領域よりも明るく見えることを更に
    特徴とする特許請求の範囲第17項に記載のシート。
  21. 【請求項２１】微小レンズがシートの前面から部分的に
    突出していることを更に特徴とする特許請求の範囲第17
    項〜第20項のいずれか一項に記載のシート。
  22. 【請求項２２】微小レンズがガラスであることを更に特
    徴とする特許請求の範囲第17項〜第21項のいずれか一項
    に記載のシート。
  23. 【請求項２３】微小レンズが微小球であることを更に特
    徴とする特許請求の範囲第17項〜第22項のいずれか一項
    に記載のシート。
  24. 【請求項２４】微小球が約1.9の屈折率を有することを
    更に特徴とする特許請求の範囲第23項に記載のシート。
  25. 【請求項２５】シートの前面から部分的に突出した微小
    レンズの単層を有する実質的に透明なシートであって、
    そのうちの少なくともいくつかの微小レンズはそれらの
    埋められた部分に、通常の拡散光中で予め定められた円
    錐状視野の中で像としてまとまって見ることのできる変
    形を有しており、そして各変形は、前記シートを逆行反
    射光の条件下で予め定められた円錐状視野の中で見る場
    合には、それら変形が周辺背景領域よりも暗く見え、そ
    して逆行反射光の条件下で前記予め定められた円錐状視
    野の外で見る場合には、それら変形が前記周辺背景領域
    よりも明るく見えるようなものである、ことを特徴とす
    る前記シート。
  26. 【請求項２６】微小レンズがガラスであることを更に特
    徴とする特許請求の範囲第25項に記載のシート。
  27. 【請求項２７】微小レンズが微小球であることを更に特
    徴とする特許請求の範囲第25項または第26項に記載のシ
    ート。
  28. 【請求項２８】微小球が約1.9の屈折率を有することを
    更に特徴とする特許請求の範囲第27項に記載のシート。
  29. 【請求項２９】狭い間隔で並んだ微小レンズの単層とそ
    のうちの少なくともいくつかの微小レンズの後面の所に
    配置された光半透過性鏡とを有する実質的に透明なシー
    トに方向性像を形成する方法であって、選択された入射
    角でレーザービームをシートの前面に当てることからな
    り、レーザービームの波長はビームが当たった各微小レ
    ンズの後部内または後面上にしるしを形成するように微
    小レンズによってビームが焦点を結ぶように選択されて
    いる、ことを特徴とする前記方法。
  30. 【請求項３０】レーザービームが約532ナーメーターの
    波長を有し、パルス維持時間が約200〜400ナノ秒であ
    り、パルス周波数が約２〜10キロヘルツであり、シート
    の表面での電力強度が約0.01〜10.0メガワット/cm2であ
    ることを更に特徴とする特許請求の範囲第29項に記載の
    方法。
  31. 【請求項３１】微小レンズがガラスであることを更に特
    徴とする特許請求の範囲第29または第30項に記載の方
    法。
  32. 【請求項３２】微小レンズが微小球であることを更に特
    徴とする特許請求の範囲第29項〜第31項のいずれか一項
    に記載の方法。
  33. 【請求項３３】微小球が約1.9の屈折率を有することを
    更に特徴とする特許請求の範囲第32項に記載の方法。
  34. 【請求項３４】シートが、そのシートの前面にレーザー
    ビームを当てられる前に、文書の情報領域上にその情報
    の読み易さを認め得るほど阻害することなく接着結合さ
    れていることを更に特徴とする特許請求の範囲第29項〜
    第33項のいずれか一項に記載の方法。
  35. 【請求項３５】シートを、文書の情報領域上にその情報
    の読み易さを認め得るほど阻害することなく接着結合さ
    れるように、適合させることを更に含むことを更に特徴
    とする特許請求の範囲第29項〜第33項のいずれか一項に
    記載の方法。
  36. 【請求項３６】レーザービームは、拡散光条件下で約６
    〜20゜の幅の円錐中でのみ像として見ることができるし
    るしを形成するように選択されており、かつ、入射角
    は、一般的に文書を見る視野の角度とはかなり異なって
    いることを更に特徴とする特許請求の範囲第29項〜第35
    項のいずれか一項に記載の方法。
  37. 【請求項３７】更に異なる別の角度に選択された入射角
    でレーザービームをシートの前面に当てて、前記別の角
    度に選択された入射角で見た場合に像として見える別の
    組のしるしを形成することを含むことを更に特徴とする
    特許請求の範囲第29項〜第36項のいずれか一項に記載の
    方法。
  38. 【請求項３８】狭い間隔で並んだ微小レンズの単層を有
    する実質的に透明なシートに方向性像を形成する方法で
    あって、予め選択された入射角でレーザービームをシー
    トの前面に短いパルスを継続時間で当てることからな
    り、レーザーの波長はビームが当たった各微小レンズの
    後部内または後面上に変形を形成するように微小レンズ
    によってビームが焦点を結ぶように選択されている、こ
    とを特徴とする前記方法。
  39. 【請求項３９】実質的に透明なシートが逆行反射性であ
    り、そして少なくともいくつかの微小レンズの後面に配
    置された光半透過性鏡を更に有していることを更に特徴
    とする特許請求の範囲第38項に記載の方法。
  40. 【請求項４０】微小レンズがガラスであることを更に特
    徴とする特許請求の範囲第38項または第39項に記載の方
    法。
  41. 【請求項４１】微小レンズが微小球であることを更に特
    徴とする特許請求の範囲第38項〜第40のいずれか一項に
    記載の方法。
  42. 【請求項４２】微小球が約1.9の屈折率を有することを
    更に特徴とする特許請求の範囲第41項に記載の方法。
  43. 【請求項４３】シートが、そのシートの前面にレーザー
    ビームを当てられる前に、文書の情報領域上にその情報
    の読み易さを認め得るほど阻害することなく接着結合さ
    れていることを更に特徴とする特許請求の範囲第38項〜
    第42項のいずれか一項に記載の方法。
  44. 【請求項４４】シートを、文書の情報領域上にその情報
    の読み易さを認め得るほど阻害することなく接着結合さ
    れるように、適合させることを更に含むことを更に特徴
    とする特許請求の範囲第38項〜第42項のいずれか一項に
    記載の方法。
  45. 【請求項４５】レーザービームは、拡散光条件下で約６
    〜20゜の幅の円錐中でのみ像として見ることができる変
    形を形成するように選択されており、かつ、入射角は、
    一般的に文書を見る視野の角度とはかなり異なっている
    ことを更に特徴とする特許請求の範囲第38項〜第44項の
    いずれか一項に記載の方法。
  46. 【請求項４６】更に異なる別の角度に選択された入射角
    でレーザービームをシートの前面に当てて、前記別の角
    度に選択された入射角で見た場合に像として見える別の
    組の変形を形成することを含むことを更に特徴とする特
    許請求の範囲第38項〜第45項のいずれか一項に記載の方
    法。
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