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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