JP2018517176A - マルチ隠し画像セキュリティ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、本装置の上又は下に偏光子を配設することによって見えるようになるマルチの隠れ画像を有する光学セキュリティ装置に関する。追加の画像は、その偏光子を回転すると見えるようになる。その光学装置は、２つのパターン化された光学リターダと、そのリターダ間の偏光子とを備える。

Description

本発明は、偏光方向の異なる配向で偏光子を装置の上又は下に配置することによって可視になるマルチ隠し画像を有する光学セキュリティ装置に関する。

パターン化された異方特性を有する光学素子は、例えば局所的に異なる光軸方向を有する重合又は架橋された液晶を含む層を含む光学素子として公知である。そのような層は、例えば架橋性の液晶材料を局所的に異なる配向方向を示す配向層の上に塗布することによって調製される。液晶材料は、下部の配向層の局所的な配向方向を選び、そして次に配向を固定するように架橋される。

異方特性は、例えば複屈折を意味し得る。複屈折材料の層のパターンは、例えば光軸の異なる配向の帯域によって特徴付けられる。１例として、上述の液晶材料は複屈折性であり、配向パターンは配向層中の配向パターンによって実現され得る。

局所的に異なる配向方向を有する配向層は、光の偏光に敏感な材料の層が直線偏光に曝されるところの光配向技術によって容易に作成され得る。パターン化された配向は、光配向層の異なる領域の露光のために光の偏光方向を変えることによって達成される。詳細な方法及び適切な材料は、例えば、国際公開第2009/112206号に記載されている。

複屈折材料の異なる屈折率の故に、複屈折材料内を伝搬する光の速度は、光の偏光方向に依存する。もし偏光が複屈折材料の主軸の１つに平行でない偏光方向で複屈折材料の層に入射すると、光は互いに直交した偏光方向を有する２つの光線に分離され、それらは２つの異なる速度で伝播する。層を通って伝播する光の異なる速度は、１の光線の他の光線へのリターデーション（retardation:遅延又は位相差）を生じさせ、ひいては層を通る光路の長さと共に直線的に増加する位相差がもたらされる。所与の複屈折材料について、層を通過した後の光のリターデーションは、層の厚さに線形的に依存する。したがって、如何なる遅延も、層の厚さ、例えば４分の１波長又は２分の１波長の位相差、によって調整され得る。

一方偏光が、主軸（例えば光軸）に平行な偏光方向で複屈折層に入射する場合、光の偏光状態は、層を通過することで変化させられない。したがって、配向パターンを有する複屈折層について、例えば、第１ゾーンにおける光軸方向に平行な偏光方向で、そして例えば第２ゾーンにおける光軸方向に対して４５°で、直線偏光された光を層へ入射させることが可能である。したがって、第１ゾーンでは光の偏光状態は変化しないが、第２ゾーンでは光の偏光状態が変化する。もし半波長のリターデーションが選択されると、第２ゾーンの領域内の層を通過する偏光の偏光方向は、９０°回転される。したがって、第２ゾーンを通過する偏光の偏光方向は、第１ゾーンの偏光方向と９０°異なる。したがって、もしパターン化されたリターダを有する素子が交差直線偏光子の間に適切に配置されると、光はいくつかの領域を通過することができ、一方、他の領域では光は遮断される。これらの特性の故に、配向パターンの形において記憶された情報は通常の条件下では見えないが、素子を通過した偏光が偏光子で解析されるときに見ることができるので、パターン化されたリターダを有する光学素子は、セキュリティ装置において用いられる。

国際公開（ＷＯ 98/52077）は、各々が光学情報を符号化する第１の及び第２のパターン化されたリターダ、ならびにこれらのリターダ間に偏光子を含むスタックを備える光学装置を開示する。したがって、装置は、２つのリターダのいずれかに記憶された情報を復号化するために必要な２つの偏光子のうちの1つを予め提供する。外部偏光子が装置の下又は上に保持されている場合、第１又は第２のリターダのいずれかが内部及び外部偏光子の間に配置され、対応するリターダのパターンで符号化された情報が可視になる。したがって、外部偏光子が装置の下又は上に保持されるか否かによって、異なる情報が見えるようになる。

上の種類の従来技術の光学素子の状態は、既にセキュリティ用途のために高度のセキュリティを提供しているが、偽造防止のために光学セキュリティ素子における新規の独特の特徴に対する絶え間ないニーズが存在する。

本発明の目的は、したがって高度なセキュリティを提供する独特な特徴を有する光学セキュリティ装置を提供することである。更なる目的は、そのような装置を製造するための方法を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、スタックを含む光学セキュリティ装置であって、
− 第１の画像を符号化している配向パターンを有する第１光学リターダ層と、
− 第２の画像を符号化している配向パターンを有する第２光学リターダ層と、
− 偏光領域が少なくとも各リターダパターンの一部分と重畳している２つのリターダの間の偏光子と、
を含み、
外部偏光子が第１の方向に配向された偏光方向を有する第１リターダに隣接して保持されているとき、前記第１の画像が最適に見えるようになり得る上記光学セキュリティ装置において、
第１リターダの配向パターンが、第３の画像について符号化すること、ここでその第３の画像は、外部偏光子が第２の方向に配向された偏光方向を有する第１リターダに隣接して保持されるとき、最適に見えるようになること、を特徴とする上記光学セキュリティ装置を提供する。

本発明による装置は、複数の画像が符号化され得るという利点、及び画像を復号し視覚化するために唯１つのツールしか必要とされないという利点を有する。装置の上又は下に偏光子を保持することによって画像が現れ、偏光子を回転させることによって外部偏光子が第１リターダに隣接しているときに、更なる画像が現れる。２つのリターダに記憶された複数の画像は、驚くべき光学的効果を達成するために、リターダのパターンの適切な設計によって相乗的に組み合わせられ得る。

外部偏光子の第１及び第２の偏光方向は、互いに異なっている。

装置内の偏光子は、直線偏光子又は円偏光子であり得る。

外部偏光子は、直線偏光子又は円偏光子であり得る。

「最適に見える」という用語は、画像が最大のコントラストで現れることを意味する。好ましくは、第１リターダのパターンは、第１の画像が最適に見えるときに第３の画像は全く見えないか又はほとんど見えないようなものであり、第３の画像が最適に見えるときに、第１の画像が全く見えないか又はほとんど見えないようなものである。

本出願の文脈において、「画像」という用語は、任意の種類の光学的情報、例えば、写真、マイクロテキストを含む文書、数字、絵画、バーコード、記号、文字、イラスト、及びグラフィックス、を表すものとする。好ましくは、画像は、写真、好ましくは顔、文字、数字、又はグラフィックスの写真、を表す。

情報の符号化及び復号化という用語は、可視情報のリターダの配向パターンへの変換とその逆変換とを指す。例えば、観察時に暗く見えるリターダ内の領域は第１の光軸方向を有し、そして明るく見える領域は第２の光軸方向を有する。グレーレベルを符号化するために、中間光軸方向が調整され得る。パターン化された光学リターダにおける情報の符号化及び復号化は、当該技術分野における既知の方法及び材料、例えば、架橋の層、又は局所的に異なる配向方向を有する重合した液晶材料の層、を用いる。

画像は、光学的コントラストを有して表示される場合にのみ知覚され得る。従来の例として、黒色の紙に黒色のインクで印刷された文字は、ほとんど見えない。したがって、文字が印刷される背景が、文字の外観と光学的に異なることが重要である。もし文字が白い紙に印刷されると、知覚される画像は、白い背景上の黒い文字である。

一方、テキストは、白紙上に黒い背景を伴う白い文字で、例えばインクジェットプリンタ又はレーザプリンタを用いて、印刷され得る。この場合に実際に印刷されるものは、文字ではなく、むしろその文字領域以外のあらゆる所で印刷される背景である。例えそうであっても、光学的情報として認識されるのはテキストである。したがって本出願の文脈においては、画像は、その違いが画像のコントラストのみである限り、同一画像とみなされる。特に、正又は負のコントラストを有する画像は、同一画像とみなされる。本発明の異なる実施態様においては、画像は、外部偏光子の第１の偏光方向については正のコントラストで、別の偏光方向については負のコントラストで現れ得る。そのような状況において、正及び負のコントラストの画像は同一画像とみなされ、本発明による第１及び第３の画像と混同されてはならない。

上記の例においては、テキストが白紙に黒で印刷されており、文字は光情報として識別され、白紙は背景として識別され得る。しかし多くの画像については、そのような割り当てはできない。画像が白黒チェッカーボードである場合、その情報が白い背景上の黒い四角から成るのか、黒い背景上の白い四角から成るのかが不明である。したがって、本出願の文脈において、「画像」という用語は、画像の知覚に寄与するあらゆる部分、例えば、上記の例における文字及び背景ならびにチェッカーボードの黒及び白の部分、を含むと理解されるべきである。

本発明は、添付の図面によって更に説明される。図面は単なる例であり、本発明を理解するのを助けるが、決して本発明の範囲を限定するものではない。

本発明による装置の層構造を示す。 第１リターダのパターンで符号化された情報を観察するために、外部偏光子が装置の上に配置されることを示す。 第２リターダのパターンで符号化された情報を観察するために、外部偏光子が装置の下に配置されることを示す。 ２つの画像を符号化する、本発明による装置におけるパターン化されたリターダを示す図であり、関連するパターンの光軸方向は互いに異なる。 異なる方向に配向された外部偏光子を介して観察したときのリターダの状況を示す図である。 異なる方向に配向された外部偏光子を介して観察したときのリターダの状況を示す図である。 異なる方向に配向された外部偏光子を介して観察したときのリターダの状況を示す図である。 異なる方向に配向された外部偏光子を介して観察したときのリターダの状況を示す図である。 第１及び第３の画像を符号化する、本発明による装置のパターン化リターダを示す図であって、第３の画像は、拡大縮小及び平行移動プロセスによって第１の画像から構築される。 第１及び第３の画像を符号化する、本発明による装置のパターン化リターダを示す図であって、第３の画像は、回転及び平行移動プロセスによって第１の画像から構築される。 画像ユニットの異なる形状及び配置を示す図である。 画像ユニットの異なる形状及び配置を示す図である。 画像ユニットの異なる形状及び配置を示す図である。 画像ユニットの異なる形状及び配置を示す図である。 画像ユニットの異なる形状及び配置を示す図である。 画像ユニットの異なる形状及び配置を示す図である。 六角形の画像ユニットのマトリックスへの２つの画像の割り当てを示す図である。 六角形の画像ユニットのマトリックスへの２つの画像の割り当てを示す図である。 六角形の画像ユニットのマトリックスへの２つの画像の割り当てを示す図である。 六角形の画像ユニットのマトリックスへの２つの画像の割り当てを示す図である。 六角形の画像ユニットのマトリックスへの２つの画像の割り当てを示す図である。 リターダの上方に配置された外部偏光子の回転時に、画像が異なるサイズで現れる本発明による装置の第１リターダを示す図である。 リターダの上方に配置された外部偏光子の回転時に、第１及び第３の画像ならびに関連するネガティブ画像が現れる本発明による装置の第１リターダを示す図である。

本発明による装置１０の層構造が、図１．１に示される。本装置は、第１の画像と第３の画像とを符号化する配向パターンを有する第１光学リターダ層１１、第２の画像を符号化する配向パターンを有する第２光学リターダ層１２、及びこれら２つのリターダの間の偏光子を含む。第１の画像は、外部偏光子１４が、第１の方向に配向された偏光方向で、図１．２に示されたように第１リターダ１１の上に保持されているときに、最適に見えるようになる。第３の画像は、外部偏光子が第２の方向に回転されたときに最適に見えるようになる。第２のリターダ層１２内の画像を観察するために、偏光子１４は、図１．３に示されたようにリターダ１２の下に配置され、画像が最適に見えるようになるまで回転される。

「上の」又は「下の」という用語は、図１の図面におけるリターダ層の相対位置を指し、画像を復号するプロセスを説明するために、説明の中で数回使用される。しかし、その位置は相対的なものであり、交換することができる。 「上の」又は「下の」という用語の代わりに、「前の」又は「後の」という用語が同じ意味で使用され得る。第１リターダ内の画像を観察するために、外部偏光子が第１リターダに隣接して配置される。第２のリターダ内の画像を観察するために、外部偏光子が第２のリターダに隣接して配置される。

本発明の好ましい実施態様においてまた、第２リターダは別の画像を符号化する。追加の画像は、第２の画像を最適に見えるようにするために必要とされた方向とは異なる、外部偏光子の方向で最適に見えるようになる。第１リターダに関連する本記載及び実施例で述べられた任意の実施態様及び特徴は、第２リターダに類似的に適用され得る。

リターダの１つだけが別の画像を符号化する場合（その画像は外部偏光子の別の方向で最適に見えるようになる）、このリターダは、スタック内に置かれる相対位置に関係なく第１リターダである。両方のリターダが、別の画像を符号化する場合（その画像は外部偏光子の別の方向で最適に見えるようになる）、２つのリターダのうちのどれが第1又は第２のリターダであるかは問題ではない。この場合、第１リターダが参照されるとき、リターダの各々であり得る。特徴が互いに相乗的に依存する場合を除いて、説明においては両方の特徴について第１リターダを参照しているが、リターダの１つが第１の特徴を有し、他のリターダが第２の特徴を有し得る。

第１及び第２リターダに記憶された画像を同時に観察するために、２つの外部偏光子を同時に用いることも可能である。この場合、第１リターダに記憶された様々な画像は、第２リターダに記憶された画像と同時に見ることができる。第２リターダも複数の画像を符号化する場合、両方の外部偏光子のそれぞれの配向方向を選択することによって、第２リターダに記憶された各画像とともに第１リターダに記憶された各画像を観察することすら可能である。このことは、両方のリターダ層に記憶された異なる画像の組み合わせの結果として、多くの相乗的な光学効果を生成することを可能にする。

本発明による装置のリターダは透過状態で運用される。このことは、記憶された画像の観察の間、リターダは２つの偏光子の間に置かれることを意味する。もし内部及び外部偏光子が交差し、そしてこの領域のリターダの光軸が内部又は外部偏光子に対して平行又は垂直の場合に、リターダの領域は、例えば暗く見える。これは、光学的リターデーションに依存しない。２つの偏光子が交差している状況について、リターダの領域は、その領域の光軸が偏光子の１つに対して平行でもなく垂直でもない場合に、明るく見える。更に、光軸と２つの偏光子の偏光方向との間の角度が４５°であり、光学的リターデーションが、緑色光について約２８０nmに対応する１／２リターダのそれである場合、明るさは最大である。光学的リターデーションの他の値について、輝度はより低いが、暗状態が光学リターデーションから独立しているので、画像は任意のリターデーションについて観察することができる。しかしながら、好ましくは、本発明によるリターダの光学的リターデーションは、１００nmより大きく、より好ましくは１４０nmより大きく、最も好ましくは１８０nmより大きい。より大きなリターデーションを選択することにより、２つの偏光子の間の光学リターダが着色されたように見える。有色の外観を達成するために、遅延は好ましくは２５０nmより大きく、より好ましくは３５０nmより大きく、最も好ましくは４５０nmより大きくする。

本発明による装置は、追加の層、例えば、配向層、保護層、カラーフィルタ層、薄い金属層、又は誘電体層、を含み得る。

原理的には、任意のタイプの偏光子が、本発明による装置において正常に機能し得る。例えば偏光子は、吸収偏光子であってもよく、そこでは光の１つの偏光方向が吸収される。そのような偏光子は、例えば装置のリターダ層をコーティング又はラミネートするための基板として使用することができるホイル（箔）として利用可能である。通常、偏光子ホイルは、ポリマーマトリックス中に配向された配向ヨウ素分子に基づく。代わりに、配向二色性染料ベースの偏光子を用いることもでき、これらはシート偏光子として市販されているか、又は基材上に二色性染料及び架橋性液晶材料を含有する組成物から塗布され得る。基板は、好ましくは、架橋可能な液晶を整列させ得る表面を有する。偏光子は反射型であってもよく、これは一方の偏光状態の反射と他方の偏光状態の透過によって偏光が実現されることを意味する。このタイプの偏光子は、例えばコレステリック層、又は異なる複屈折特性を有する材料の多数の交互層のスタックを含むフィルム、例えば３Ｍによって開発及び販売されているＤＢＥＦ偏光子である。

本発明によれば、第１及び／又は第２リターダにおける配向パターンによって符号化された２つの画像は、より小さなユニット（例えば正方形又は線分）に、画像ユニットと呼ばれる以下のものに分割され得る。画像ユニットは、例えば第１及び第３の画像が交互に配置されるように、相互に間隔をおかれ得る。

第１の画像及び第３の画像の領域は、重なり合ってもよく又は分離されていてもよい。

本発明の１実施例が、図２．１〜図２．５に示されている。図２．１には、本発明による装置の第１リターダ４０が示されており、これは、第１の及び第３の画像を符号化するパターンを含む。第１の画像は、第１の光軸方向を有する領域４３と、第２の光軸方向を有する背景領域４２とを含むパターン４１によって表される文字「Ａ」である。領域４２、４３の光軸方向は、例えば互いに４５°の角度をなす。例えば、領域４３の光軸方向は、基準方向に対して０°に向けられ、領域４２の光軸方向は４５°に向けられている。第３の画像４４は、領域４６及び背景領域４５を含むパターン４４によって表される文字「Ｂ」である。領域４５及び４６の光軸方向は、例えば４５°の角度で異なる。例えば領域４５の光軸方向は、２２．５°であり、領域４６の光軸方向は、上記基準方向に対して６７．５°である。第１の画像に関連するパターン４１の配向方向は、第３の画像に関連するパターン４４の配向方向に対して２２．５°回転される。上で仮定した角度は単なる例であり、２枚だけの画像がリターダ層で符号化される限り好ましいが、他の角度でも正常に機能し得る。

外部偏光子が第１リターダの上に保持されるとき、そのリターダは２つの偏光子の間に配置されることになる。何故なら本発明によれば、別の偏光子が、装置の一部であり且つ観察者から見て第１リターダの背後に置かれているからである。図２．２は、外部偏光子が、第１の方向に配向された偏光方向を有して第１リターダの上に保持されるとき、第１の画像５１が最適に見える場合の装置の外観５０を示す。観察者は明るい背景に暗い文字「Ａ」を見る。この場合、これは正のコントラストと考えられる。外部偏光子を回転させることにより、第３の画像６１が、図２．３に示すように、偏光子の第２の配向方向で最適に見えるようになる。観察者は、明るい背景に暗い文字「Ｂ」を見る。したがって、それは正のコントラストで現れる。

外部偏光子を更に回転させることにより、第１の画像が再び最適に見えるようになるが、負のコントラストである。観察者は、図２．４に示されたように、暗い背景に明るい文字「Ａ」を見る。同様に、偏光子が更に回転されると、第３の画像が、図２．５に示すように再び現れるが、負のコントラストである。

一般に、第１及び第３の画像に関する光軸方向は、任意の角度で異なっていてもよい。しかし第１の画像に関する領域と第３の画像に関する領域とが存在し、第１の画像と第３の画像との上記領域の光軸方向は、１０°〜３５°、好ましくは１５°〜３０°、最も好ましくは２０°〜２５°であることが好ましい。最適な結果は、角度が約２２．５°の場合に達成され得る。

本発明の好ましい実施態様において、第３の画像は、第１の画像の部分又は全体の幾何学的変換として構成され得るところの少なくとも部分を含む。幾何学的変換の例として、平行移動、鏡映、回転、拡大縮小、点反転などがある。回転又は拡大縮小の中心はどこにあってもよく、特に画像の領域内又はその外側にあってもよい。好ましくは、拡大縮小の中心は画像の中心と一致する。同様に、点反転の反転中心は、画像の領域の内側又は外側にあり得る。また、鏡映操作のための鏡映線はどこにあってもよい。特に、画像の領域の内側又は外側にありえる。幾何学的変換はまた、上述の変換のうちの１つ以上の何らかの順序での組み合わせであってもよい。鏡映対称の画像は、鏡映操作の結果と見なしてはならない。例えば、「Ａ」、「Ｈ」、「Ｉ」、「Ｍ」、「Ｏ」、「Ｔ」、「Ｕ」、「Ｖ」、「Ｗ」、「Ｘ」のような文字は鏡映対称であり、操作は、並進と回転の組み合わせとして解釈することもできる。幾何学的変換は、画像にのみ関係し、画像を符号化する配向パターンの光軸方向には関係しない。例えば、もし幾何学変換が或る角度による回転を含むならば、第３の画像に関係する領域の光軸方向は、第１の画像の対応する領域に関する角度と同じだけ回転される必要はない。

画像の異なる部分は、個別に変換され得る。例えば数値の各桁は、拡大縮小の異なる中心から拡大縮小され得る。

好ましい実施態様において、第３の画像は、第１の画像又はその部分から変形によって構成され得るところの少なくとも部分を含む。

第１の画像から幾何学的変換により構成される第３の画像の利点は、外部偏光子を第２の方向まで回転させるときに何が起こるかを街頭の男性に容易に説明できることである。その第１及び第３の画像の内容を説明する必要はない。その第１の画像及び関連するその幾何学的変換を説明すれば十分である。例えば説明はこのようであろう：もし偏光子が装置の第１の側で外部偏光子の第１の方向を有して保持されていれば、最適に見える第１の画像があり、そしてその偏光子を回転させると又は装置を回転させると、同じ画像がしかし鏡像で現れる。このような簡単な指示は誰でも記憶することができ、したがってこのような特徴を用いる光学セキュリティ装置は、誰によっても容易に検証され得る。もし第２リターダ内のパターンが外部偏光子の異なる偏光方向で現れる２つ以上の画像についても符号化するならば、同様の指示が装置の第２の側に与えられ得る。

図３は、本発明の１実施例としての光学装置の第１リターダ７０を示しており、第３の画像７２は、平行移動及び拡大縮小によって第１の画像７１から構成されており、画像７１は、視野角に応じて異なる位置に拡大縮小することができる。幾何学的変換は、第１の画像の領域外の拡大縮小の中心を用いた拡大縮小であってもよい。この例では、第１画像７１の数字「１０」の桁に対応する領域７４の光軸方向は、背景領域７３の光軸方向と例えば４５°の角度をなす。画像７２はまた、数字「１０」の桁及び背景にそれぞれ対応する領域７６及び７５を有しており、或る配向パターンによって符号化される。領域７５、７６における光軸方向は、例えば４５°異なり得る。桁７４、７６の領域における光軸方向は、約２２．５°異なり得る。同様に、背景７３、７５における光軸方向は約２２．５°異なり得る。したがって第１の画像は、偏光子の第１の配向方向に対して最適に視認可能であり、第３の画像は、第２の偏光方向に対して最適に視認可能である。桁内及び背景領域内の光軸方向のため、両方の画像７１及び７２は、偏光子の配向方向に応じて、正の画像及び負の画像として現れる。

図４は、本発明による装置のための第１リターダの１実施例としての光学リターダ７９を示しており、第３の画像７７は、平行移動及び回転によって第１の画像７１から構成されている。この実施例において、第１画像７１の数字「１０」の桁に対応する領域７４の光軸方向と、背景７３の光軸方向とは、例えば４５°異なる。領域７５、７６の光軸方向は、例えば２２．５°程度異なっていてもよい。桁７４、７６の領域の光軸方向は２２．５°異なることがある。同様に、背景７３と７５の光軸方向は４５°異なることがある。したがって、第１の画像は、外部偏光子の第１の偏光方向に対して最適に視認され、第３の画像は、第２の偏光方向に対して最適に視認される。桁内及び背景領域内の光軸方向のために、両方の画像７１及び７７は、偏光方向に応じて正の画像及び負の画像として現れる。

画像の情報内容は、画像ユニットに分割され得る。第１、第３、又は追加の画像に割り当てられた画像ユニットは、次にそれらが或る領域を共有するように分布させられ得る。このようにして、部分的又は全体的に重なり合うように、異なる画像を実質的に同じ位置に配置することが可能である。画像ユニットは、多角形、好ましくは正多角形又は円などの任意の形状を有し得る。好ましい形状は、二次、矩形、台形、三角形、六角形及び円形である。図５．１は、六角形に分割された領域を示し、その領域は、第1又は第３の画像の情報内容のいずれかに割り当てられる。例示的な割り当ては、六角形内の番号１及び２によって示され、番号１は第１の画像を指し、数字２は第３の画像を指す。図５．２は、六角形に分割された領域の例を示しており、六角形の画像ユニットは３つの画像の情報内容の間で共有されている。代表的な割り当ては、六角形内の番号１、２及び３によって示されている。図５．３は、それぞれ第１及び第３の画像の情報内容に割り当てられた四角形の例を示す。図５．４においては、交互のストライプがそれぞれ第１及び第３の画像に割り当てられている。異なる画像の情報内容に対応する画像ユニットは、様々な仕方で、例えば図５．４のような交互の線内に配置されえ、又は図５．３のような行、及び／又は列の中に、又はより複雑な分布の中に配置され得る。

異なる画像の情報内容に関連する画像ユニットは、サイズ、形状及び数が異なる場合があり得る。例えば図５の実施例のように、円形領域が、第１の画像の情報コンテンツを符号化するために用いられ得、円形領域の間の領域が、第３の画像の情報コンテンツを符号化するために用いられ得る。別の実施例が図５．６に示されている。ここでは、台形状ユニットが第１の画像の情報内容に割り当てられ、三角形状ユニットが第３の画像の情報内容に割り当てられている。異なる画像の画像ユニットを含む領域では、異なる画像の情報内容を符号化する画像ユニットの総面積は、例えば、図５．６の台形ユニット及び三角形状ユニットの総面積などは、異なっていてもよい。これは、異なる画像の光学的コントラストを制御することを可能にし、したがって光学的印象のバランスを取ることを可能にする。例えば、1つの画像が非常に弱く現れる一方で、別の画像がはるかに高いコントラストで現れ、したがって支配的であるというようなことが可能である。多くのアプリケーションについて、個々の画像に割り当てられた画像ユニットの総面積はほぼ同じである。個々の画像に割り当てられた画像ユニットの総面積が均等に釣り合っていない場合、最大なもの総面積の最小なものの総領域に対する比が１．３：１以上、より好ましくは１．６：１又はより高く、最も好ましくは２：１以上である。

画像ユニットは、画像の知覚され得るグレーレベルをディザリングによって調整するために用いられることもでき、このことは、１領域の明るさが多数の画像ユニットにわたる平均であることを意味する。グレーレベルへの平均化をもたらす画像ユニットは、例えば２つの異なる光軸方向を有することができ、外部偏光子の特定の方向についてそれぞれが暗く又は明るく知覚され得、そしてそれは観察者の眼が灰色の印象に平均化する、好ましくは、本発明による装置のリターダに使用される画像は、３以上のグレーレベルについて符号化する領域を有する。更に、配向パターンが、７を超える、１５を超える、３１を超える、又は６３を超えるグレーレベルについて符号化するところの画像は、より好ましくさえある。

図６．１〜図６．５は、第１の画像としての文字「Ａ」と、第３の画像としての文字「Ｂ」とが相互に重なり合っている１実施例を示している。この実施例において、領域８０は、第１又は第３の画像にそれぞれ割り当てられた六角形の画像ユニットに分割され、第１又は第３のための画像ユニットは、それぞれ六角形８１内の番号１又は六角形８２内の番号２によって示される、図６．１は、六角形マトリックス８０の領域内の文字「Ａ」の所望の形状 形状及び位置８３を示す。図６．２は、六角形マトリックス８０の領域内の文字「Ｂ」の所望の形状及び位置８４を示す。図６．３は、第１の画像に割り当てられた六角形ユニットのパターニングを示し、第３の画像に割り当てられた六角形は、番号２によって示されている。図６．３の例では、文字「Ａ」は第１の光軸方向８６を有し、非重複領域は第２の光軸方向８５を有する。図６．３の例では、第１の方向と第２の方向は互いに約４５°。文字「Ａ」と部分的に重複する六角形ユニットは、例えば、重なり合う領域又は重ならない領域のうちの大きい方によって決定される一様な光軸方向を有し得る。より良好な画像解像度のためには、重なり合っていない部分で画像ユニットを分割し、対応する光軸方向を適用することが好ましい。これは、例えば六角形８７のような異なるハッチング方向によって図６．３の図に示される。

同様に、図６．４は、第３の画像に割り当てられた六角形ユニットのパターニングを示し、一方、第１の画像に割り当てられた六角形は、数字１によって示されている。画像ユニットの、文字「Ｂ」の形状８４は、第３光軸方向８９を有し、非重複領域は、第４光軸方向８８を有する。図６．４の実施例において、第３及び第４の方向は、互いに対して約４５°の角度を成している。文字「Ｂ」と部分的に重複する六角形ユニットの場合、領域は重複部分と重複しない部分に分割され、対応する光軸方向は、対応するハッチング方向によって図６．４の図面に示されている。第３の光軸方向８９は、好ましくは第１の光軸方向８６に対して約＋２２．５°又は−２２．５°の角度に配向されている。第４の異方性方向８８は、好ましくは、第２の異方性方向８５に関して＋２２．５°又は−２２．５°の角度で配向されている。

図６．３及び図６．４における所望の文字Ａ及びＢの輪郭は、パターニングの概念を説明するためにのみ示され、画像ユニットを重複部分及び非重複部分へと細分割する故に生じるこれら境界を別にして、パターンの一部を形成しない。

図６．５は、完全なパターンを示し、そのパターンは、図６．３及び６．４によるパターニングから得られる。重複部分と非重複部分に細分割された画像ユニット内の異なる光軸方向の領域の間の境界を除いて、文字ＡとＢの形状はもはや示されていない。

外部偏光子が、本発明による装置の第１リターダの上に保持されるとき、第１リターダは、図６．５のパターンを有し、文字「Ａ」は第１の偏光方向に対して最適に見え、そして文字「Ｂ」は、外部偏光子の第２の偏光方向に対して最適に見える。両文字は、装置のほぼ同じ位置に現れる。文字の領域内及び背景内のそれぞれの光軸方向のために、両文字は、外部偏光子の向きに応じて正の画像及び負の画像として現れる。

本発明の好ましい実施態様において、第３の画像は、第１の画像の少なくとも一部を拡大縮小することによって構成することができる少なくとも部分を含む。ここで第１及び第３の画像の領域は重複している。好ましくは、重複領域は、複数の画像ユニットに分割され、第１、第３又はそれ以上の画像の一部は、上述したように異なる画像ユニットに割り当てられ得る。拡大縮小の中心点は、画像の内側又は外側であってもよい。この場合、第３の画像は、第１の画像の関連部分の拡大又は縮小の画像として現れる。好ましくは、第１リターダ内のパターンは、外部偏光子の第３又はそれ以上の配向方向に現れる第４又はそれ以上の画像を符号化する。第３、第４又はそれ以上の数の画像としての割り当ては、偏光子を回転させるときの関連画像の出現順序に対応するであろう。第３の画像と同様に、第４の又は追加の画像は、少なくとも１部分を含んでおり、それは第１の画像の少なくとも一部を拡大縮小することによって構成することができ、第１の画像、第４の画像、及び任意選択的な追加の画像の領域は重複している。第３、第４、及び任意選択的な追加の画像の構成の拡大縮小の中心点は、好ましくは互いに一致する。第３、第４及び任意選択的な追加の画像の構築の拡大縮小係数は、互いに異なっている。好ましくは、拡大縮小係数は、画像の順序によって単調に増加又は減少する。外部偏光子を回転させるときに観察者によって知覚される光学効果は、それぞれ画像をズームイン又はズームアウトすることの効果である。図７は、外部偏光子を回転させるとズーミング効果をもたらす第１リターダの例を示す。リターダ９５は、図７．１に示される外部偏光子の第１の配向に対して最適に見える第１の画像９６を含む。第１の画像は、第１のサイズを有する数字１０である。画像は、第１の光軸方向によって符号化される。図７．１はまた、その輪郭によって第３の画像９７、第４の画像９８及び第５の画像９９を示す。第１、第３、第４及び第５の画像は、互いに部分的に重複する。好ましくは、重複領域内の画像は、画像ユニットに分割され、個々の画像の一部は、上記のように異なる画像ユニットへ割当てられ得る。第３、第４、及び第５の画像の各々は、第１の画像から異なる倍率で構成され、これら画像のサイズは画像の順に大きくなる。拡大縮小中心は、第１の画像の中心と一致するが、上記のようにどこか別の位置であってもよい。第１、第３、第４及び第５の画像は、異なる光軸方向を有する領域によって符号化される。数字１０の外側の領域はまた、複屈折性であり得、そしていずれかの桁を符号化する光軸方向とは異なる光軸方向を有する、均一な光軸方向を有し得る。数字１０の外側の領域は、複屈折ではない可能性もある。外部偏光子の第１の方向については、画像９６のみが最適に見える一方、画像９７、９８及び９９は、第１の画像９６と比較して低いコントラストでしか見えないか、又は全く見えない。偏光子を第２の方向まで回転させることにより、画像９７は、図７．２に示すように最適に見えるようになる。偏光子を更に回転させることにより、第４の画像９８は、偏光子の第３の向きで最適に見え（図７．３）、第５の画像９９は、偏光子の第４の向きで最適に見えるようになる（図７．４）。偏光子を連続的に回転させることにより、４つの画像が順次見えるようになり、偏光子が回転される方向に応じてズームイン又はズームアウトの感じを与える。

本発明の別の好ましい実施態様において、第１の画像は三次元の外観を有し、これは観察者によってある程度の深度を有すると知覚されることを意味する。次に第３の画像は、深度反転画像である。例えば、第１の画像は、画像の少なくとも一部分が装置の平面の上（それは装置と観察者との間を意味する）にあるという印象を与え得る。第３の画像は、次に装置の背後であるように見える少なくとも部分を有する。好ましくは、第１及び第３の画像の情報内容は、深度知覚を除いて大部分は同一である。画像に或る深度の印象を与えるために、当技術分野で公知のいくつかの設計方法がある。周知の例は、コンピュータプログラムのユーザインターフェースで使用されるボタンアイコンであり、それは押されていない外観から押された外観へ変えることができる。好ましくは、第１及び第３の画像の重複領域が、画像ユニットに分割され、第１及び第３の画像の部分が、上述のように異なる画像ユニットに割り当てられ得る。

本発明の好ましい実施態様の１つにおいて、第３の画像は、第１の画像の少なくとも一部を鏡映反転することによって構成できる少なくとも部分を含む。鏡映線は、任意の位置にあり得、かつ任意の方向を有し得る。好ましくは、第１の画像から第３の画像への幾何学変換は、平行移動を含む。したがって、第３の画像は、鏡映線が第１の画像の領域外にある場合であっても、第１の画像と完全に又は部分的に重なり得る。好ましくは、重畳領域は、画像ユニットに分割され、第１、第３又は追加の画像の一部を上述したように異なる画像ユニットに割当てられ得る。図８は、本発明による光学素子９０の例を示し、図８．２の第３の画像９２は、図８．１の第１の画像９１の鏡像であり、第１の画像と第３の画像の両方が、同じ位置に、但し外部偏光子の様々な配向方向に関して現れる。外部偏光子を回転させることにより、観察者は、画像と鏡像とを切り替えることができる。更に、偏光子を追加の方向へ回転させると、画像及び鏡像の両方が、図８．３及び図８．４のネガティブ画像９３、９４として現れる。観察者に適切な偏光子配向に関するより詳細な指示を与える必要はない。何故なら、光学的特徴の検証は、角度の測定のためのツールを必要とし、検証プロセスが複雑かつ時間を要するからである。観察者が光学的特徴を確認するために必要とする唯一の指示は、第１及び第３の画像が自動的に正及び負の画像として現れるため、外部偏光子を第１リターダの上に配置し、回転させることである。対応する向き。同じ位置に画像と鏡像が重なり合っていると、その鏡像に画像が移行するという驚くべき効果がある。勿論、鏡像を第１リターダ以外のどこかに配置することも可能である。

パターン化された配向を有するリターダの製造に関して公知の技術、方法及び材料が存在する。例えばリターダは、局所的に異なる光軸方向を有する重合又は架橋された液晶を含む層を含み得る。そのような層は、例えば局所的に異なる配向方向を示す配向層の上に架橋性液晶材料を塗布することによって調製される。液晶材料は、下にある配向層の局部的な配向方向を選び、配向を固定するために架橋される。このような光学素子の製造に関しては、国際特許出願（ＷＯ09112206）が参照され、この参照により本明細書に組み込まれる。

本発明による装置を製造するために使用できる様々な方法がある。好ましくは、パターン化されたリターダは、所望の配向パターンを有する配向表面を有する基板上に、架橋可能な液晶材料を、例えばコーティングにより塗布することによって作製される。液晶材料は、下部の配向層の局部的な配向方向を選び、その後配向を固定するために架橋される。局所的に異なる配向方向を有する配向層は、光の偏光に対して感受性のある材料の層が直線偏光に曝される光配向技術によって容易に調製され得る。パターン化された配向は、光配向層の異なる領域の露光に関して光の偏光方向を変えることによって達成される。液晶材料の配向パターンを提供するために光配向層を使用することの他に、基板の表面に又は基板上の層に液晶を整列させることができる構造をエンボス加工するような他の技術を使用してもよい。

パターン化されたリターダは、個々の基板上に作製され得、その後、偏光子まで移動されるか、又はパターン化されたリターダと偏光子とを一緒に積層される。同じ方法が、装置の第１リターダ及び第２リターダを偏光子と組み合わせるのに使用され得る。好ましくは偏光子シートが基板として使用され、そしてパターン化されたリターダの少なくとも１つが液晶組成物を偏光子上にコーティング又は印刷することによって調製される。液晶材料についての配向情報を提供する別の層が、偏光子上にあってもよい。液晶材料は、下部の配向層の局部的な配向方向を選び、次に配向を固定するために架橋される。

Claims (14)

1. スタックを含む光学セキュリティ装置（１０）であって、
   − 第１の画像（５１、８３、９６、９１）を符号化している配向パターン（４１、７１）を有する第１光学リターダ層（１１）と、
   − 第２の画像を符号化している配向パターンを有する第２光学リターダ層（１２）と、
   − 偏光領域が少なくとも各リターダパターンの一部分と重畳している前記２つのリターダの間の偏光子（１３）と、
   を含み、
   外部偏光子（１４）が第１の方向に配向された偏光方向を有する前記第１リターダに隣接して保持されているとき、前記第１の画像が最適に見えるようになる前記光学セキュリティ装置（１０）において、
   前記第１リターダの前記配向パターンが、第３の画像（６１、７２、７７、８４、９７、９２）について符号化すること、ここで前記第３の画像は、外部偏光子が第２の方向に配向された偏光方向を有する前記第１リターダに隣接して保持されるとき、最適に見えるようになること、を特徴とする、
   光学セキュリティ装置。
2. 前記偏光子が直線偏光子又は円偏光子である、請求項１に記載の光学セキュリティ装置。
3. 前記偏光子は反射偏光子である、請求項１又は２に記載の光学セキュリティ装置。
4. 前記第２リターダは、前記第２の画像を最適に見えるようにするために必要とされる方向とはむしろ異なる前記外部偏光子の方向で、最適に見えるようになるところの別の画像を符号化する、請求項３に記載の光学セキュリティ装置。
5. 前記第３の画像は、前記第１の画像の全体又は部分の幾何学的変換として構成され得るところの少なくとも部分（７２、７７、９７、９２）を含む、請求項４に記載の光学セキュリティ装置。
6. 前記幾何学的変換は、平行移動、鏡映、回転、拡大縮小若しくは点反転のうちの１つ又その組合せである、請求項５に記載の光学セキュリティ装置。
7. 前記第１及び前記第３の画像は、少なくとも部分的に（８３、８４、９６、９７、９１、９２）互いに重畳している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学セキュリティ装置。
8. 前記第１及び／又は前記第３の画像の少なくとも一部が、画像ユニット（８３、８４）に分割されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学セキュリティ装置。
9. 前記画像ユニットの形状は、二次、矩形、台形、三角形、六角形（８１、８２）又は円形である、請求項８に記載の光学セキュリティ装置。
10. 前記第１及び前記第３の画像の少なくとも一部分は画像ユニットに分割され、且つ前記第１の画像の情報内容に割り当てられた前記画像ユニットの形状が、前記第３の画像の情報内容に割り当てられた前記画像ユニットの形状とは異なっている、請求項８又は９に記載の光学セキュリティ装置。
11. 前記第１及び前記第３の画像の少なくとも一部は画像ユニットに分割され、且つ両方の画像の画像ユニットを含む領域において、前記第１の画像と前記第３の画像との情報内容を符号化するそれぞれの画像ユニットの総面積は、互いに異なっている、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の光学セキュリティ装置。
12. 少なくとも画像の１つに対して、前記第１リターダ内の前記配向パターンが、３つ以上のグレーレベルについて符号化する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光学セキュリティ装置。
13. 前記第１リターダは、前記外部偏光子の第３の方向又は追加の方向に対してそれぞれ最適に見られる第４若しくはそれ以上の画像（９８、９９）を含んでいる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光学セキュリティ装置。
14. 前記第１リターダにおいて、前記第３の画像（９７）、好ましくは第４の画像（９８）又は追加の画像（９９）は、前記第１の画像（９６）の部分又は全体を拡大縮小することによって構成され得るところの少なくとも部分を含み、前記第１リターダに隣接する外部偏光子を回転させることによって、引き続き前記画像が単調に増大又は縮小するサイズで現れる、請求項１３に記載の光学セキュリティ装置。

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